Un modèle numérique de terrain (MNT) connu aussi sous sa dénomination anglaise Digital Elevation Model (DEM) est une représentation de la topographie (altimétrie et/ou bathymétrie) d’une zone terrestre (ou d'une planète tellurique) sous une forme adaptée à son utilisation par un calculateur numérique (ordinateur).
Un modèle numérique de terrain (MNT) est une représentation en 2,5D de la surface d'un terrain ou d'une planète, créée à partir des données d'altitude du terrain. Le MNT ne prend pas en compte les objets présents à la surface du terrain tels que les plantes et les bâtiments. Un modèle numérique d'élévation (MNE) est une représentation des élévations sur un terrain comprenant les plantes et les bâtiments.
En cartographie, les altitudes sont habituellement représentées par des courbes de niveau et des points cotés. Suivant la taille de la zone couverte, la plupart des MNT utilisent pour les petites zones, un maillage régulier carré ou pour les grandes zones, un maillage pseudo carré dont les côtés sont des méridiens et des parallèles.
On peut distinguer les MNT selon le type de maillage utilisé :
En fonction du type de maillage, la représentation informatique du MNT varie. Dans le cas de maillages rectangulaires, on peut utiliser des tableaux, mais dans les autres cas, les structures de données sont plus complexes.
L’acquisition peut se faire de plusieurs manières :
Dans les trois premiers cas, le maillage sera dépendant du maillage utilisé pour les images initiales, généralement un maillage régulier rectangulaire, plus rarement un maillage régulier triangulaire ou hexagonal.
Dans les deux derniers cas, le maillage est généralement triangulaire quelconque, la technique de sélection des points caractéristiques du terrain ne garantissant pas leur répartition régulière dans le plan (x, y).
Des satellites d’observation de la Terre sont dédiés à la constitution de MNE : Spot 5 et l’instrument HRS, la constellation radar TerraSAR-X et TanDEM-X.
On construit, à partir de la liste des points du maillage, un modèle de surface constituée de triangles collés bord à bord. Dans le cas de maillages non triangulaires, une étape de sélection des points à relier en triangles s’ajoute.
Dans le cas de la synthèse d'image, les triangles sont habillés d’une texture, restituant ainsi l’aspect général du terrain, d’une image satellitaire ou d’une carte.
Dans le cas d'une trajectographie en rase-motte, on établit le chemin le plus court et le moins exposé en vérifiant que chaque point de la trajectoire se trouve au-dessus de la surface définie par le maillage du MNT.
Les systèmes d'information géographiques (SIG) intègrent de plus en plus la troisième dimension sous forme d’un MNT, bien que les coûts liés à l’acquisition de l’information d’altitude soient relativement élevés. Cela permet d’utiliser ces SIG pour des applications comme le calcul d’implantation d’infrastructures de transport (conduites souterraines, voies terrestres, lignes électriques aériennes, antennes GSM…). Dans ce cas, et en fonction de la résolution du MNT, on y intègre les informations liées à la couverture du terrain par des bâtiments ou des végétaux, pour additionner leur hauteur à l’altitude du terrain sur lequel ils sont situés. Les modèles numériques de terrain trouvent également une application en sciences de la terre, pour l’analyse quantitative de la morphologie, qui peut renseigner le chercheur sur la présence d’un signal tectonique, climatique ou lithologique.
Quelques agences cartographiques (américaines principalement grâce aux subventions dont elles disposent) mettent gratuitement à disposition du public des bases de données importantes, accessibles sur le Web. Citons les principales : la NASA (DEM ASTER, SRTM-1, SRTM-3, SRTM30, MOLA MEGDR), la National Imagery and Mapping Agency (NIMA) (SRTMs) et l’USGS (DEM SDTS, 1 degré, 7,5 minutes, NED, GTOPO30).
Le nombre de données gratuites reste restreint, car les agences cartographiques en disposant vivent généralement de leur vente (cela a été le cas de l’IGN en France, qui produit les MNT BD Alti). Cependant la situation tend à s’améliorer, car les gouvernements prennent conscience de l’importance de ces données dans de nombreux domaines civils qui ne peuvent pas se permettre de les acheter à prix d’or. Par exemple :
Trois caractéristiques principales permettent d’avoir un aperçu rapide d’un modèle numérique de terrain et de juger de son adéquation à un besoin particulier :
Caractéristiques de quelques formats disponibles sur le Web (référez vous à la section Liens externes pour savoir où les télécharger) :
| Nom | Résolution | Couverture géographique | Éditeur | Post-traitements |
|---|---|---|---|---|
| DEM ASTER (en) | 30 m | La Terre entière (sur demande) | NASA | non |
| DEM 1 degré | 90 m | États-Unis | USGS | oui |
| DEM 7,5 minutes | 10 et 30 m | États-Unis | USGS | oui |
| DEM CDED | 23 m et 90 m | Canada | CCOG | oui |
| GTOPO30 (en) | 30" d’arc (~ 1 km) | La Terre entière | USGS/NASA | oui |
| DEM SDTS | 10 et 30 m | États-Unis | USGS | oui |
| NED | 10 et 30 m | États-Unis | USGS | oui |
| Visual DEM France* | 75 m | France | IGN ? | oui |
| MNT BD Alti | 25 m | France | IGN | oui |
| Litto3D** | 1 m | Zones littorales françaises entre -10m et +10m | IGN/SHOM | oui |
| SRTM-3 | 90 m | 80 % des terres émergées | NASA/NIMA | non |
| SRTM-1 | 30 m | Mars (hors zones polaires) | NASA IGN, Spot Image | oui |
| SRTM-1 | 30 m | États-Unis | NASA/NIMA | non |
| Reference3D | 30 m | 54 millions de km², 80 millions en 2014 | IGN, Spot Image | oui |
| Alos World DEM | 5 m | La Terre entière (sur demande) | ALOS JAXA | oui |
*formats payants
** couverture totale du littoral métropolitain français en 2013 avec une précision verticale de 20 cm
