Quelle est la différence entre DEM, DTM et DSM ?

Un DSM (modèle numérique de surface) enregistre la première surface réfléchissante - canopée, toitures, structures. Un DTM (modèle numérique de terrain) enregistre le sol nu, ces éléments retirés. DEM (modèle numérique d'élévation) est le terme général ; dans l'usage courant, il désigne une grille de sol nu, proche d'un DTM, mais vérifiez les métadonnées car l'usage varie.

Faut-il utiliser un DTM ou un DSM pour l'analyse de terrain ?

Utilisez un DTM pour la pente, l'hydrologie, la délimitation des bassins versants et la géomorphologie, là où vous voulez le sol nu. Utilisez un DSM pour la ligne de visée, le bassin de vue, le solaire, l'obstruction au vol et l'analyse de canopée/bâti, là où les objets sur la surface sont l'objet même de l'étude.

Comment fabriquer un modèle de hauteur de canopée à partir d'un DSM et d'un DTM ?

Soustrayez le DTM du DSM cellule par cellule (MHC = DSM - DTM), après avoir confirmé que les deux partagent le même SCR, la même taille de cellule, la même emprise et les mêmes unités verticales. Le résultat est la hauteur au-dessus du sol de la canopée ou des structures. Ramenez les petits négatifs à zéro et masquez les NoData.

Un MNT à plus haute résolution est-il toujours meilleur ?

Non. Des cellules plus fines révèlent du vrai détail mais amplifient aussi le bruit et le micro-relief qui peuvent noyer le signal des formes du relief, et elles coûtent en stockage et en temps de traitement. Adaptez la taille de cellule à l'échelle de l'objet cartographié ; un MNT de 10-30 m est souvent meilleur pour les formes régionales qu'une grille de 1 m.

DEM vs DTM vs DSM : les différences expliquées

Réponse courte

Ces trois termes décrivent quelle surface représentent les valeurs d'altitude. Un DSM (modèle numérique de surface) est la première surface réfléchissante : canopée des arbres, toitures, ponts, tout ce que le capteur touche en premier. Un DTM (modèle numérique de terrain) est le sol nu, végétation et structures retirées. DEM (modèle numérique d'élévation) est le terme générique, et dans l'usage quotidien il désigne en général une grille de sol nu (en pratique un DTM) — mais la convention est inconstante d'un fournisseur à l'autre, donc vous devez lire les métadonnées. La règle pratique : sol nu (DTM/DEM) pour la pente, l'hydrologie et la géomorphologie ; première surface (DSM) pour les bassins de vue, la ligne de visée, le solaire et la hauteur de canopée ou de bâti.

Définir les trois avec précision

DSM — chaque cellule porte l'altitude de l'objet le plus haut. Au-dessus d'une forêt, c'est le sommet de la canopée ; au-dessus d'une ville, les toitures. Dérivé du premier retour d'une impulsion LiDAR, ou de l'appariement d'images photogrammétriques (qui voit la surface, pas le dessous).
DTM — chaque cellule porte l'altitude du sol nu. Produit en classant les points LiDAR en sol vs hors-sol (p. ex. filtrage morphologique progressif ou par simulation de tissu) puis en interpolant une surface à partir des seuls retours sol. Un DTM peut aussi porter des lignes de rupture (crêtes, axes de cours d'eau) pour un terrain plus fidèle.
DEM — « grille d'altitude » générique. Les produits USGS 3DEP, SRTM et Copernicus DEM sont tous appelés DEM ; SRTM à 30 m est en pratique un DSM au-dessus des zones boisées et bâties car le radar en bande C ne pénétrait pas la canopée, tandis qu'un DEM 3DEP issu du LiDAR est du sol nu. Même mot, surface différente — d'où : vérifiez toujours les métadonnées.

La relation est une simple arithmétique : au-dessus d'un objet, DSM ≥ DTM, et la différence est la hauteur de l'objet.

Choisir le bon modèle pour la tâche

Analyse	Utiliser	Pourquoi
Pente, exposition, courbure	DTM	Les dérivées doivent décrire le sol, pas la pente d'un toit ou la canopée
Hydrologie, accumulation d'écoulement, bassins versants	DTM	L'eau s'écoule sur le sol nu ; bâtiments/canopée créent de fausses barrières
Géomorphologie, cartographie des formes du relief	DTM (souvent lissé)	Le relief du sol nu est le signal
Bassin de vue, ligne de visée, télécoms	DSM	Arbres et bâtiments bloquent les lignes de visée
Rayonnement solaire, modélisation d'ombres	DSM	Canopée et structures projettent les ombres
Obstruction au vol, planification de drone	DSM	Les obstacles sont tout l'enjeu
Hauteur de canopée, biomasse, hauteur de bâti	DSM − DTM (MHC/nDSM)	La hauteur au-dessus du sol est la mesure

Lancer une analyse hydrologique sur un DSM est une erreur classique : bâtiments et bosquets deviennent des barrages artificiels qui détournent l'écoulement modélisé.

Exemple détaillé : modèle de hauteur de canopée

Pour obtenir un modèle de hauteur de canopée (MHC), aussi appelé DSM normalisé, soustrayez le sol nu de la surface. Le prérequis non négociable est que les deux rasters soient co-référencés : même SCR, même taille de cellule, même emprise/origine, mêmes unités verticales.

Alignez les grilles. Si le DSM et le DTM diffèrent, recalez l'un pour qu'il corresponde exactement à l'autre :
```
gdalwarp -t_srs EPSG:25832 -tr 1 1 -te 600000 5600000 601000 5601000 \
         -r bilinear dsm.tif dsm_aligned.tif
```
(-te fixe une emprise commune ; -tr une cellule commune de 1 m.)

Soustrayez avec gdal_calc.py, en ramenant à zéro les négatifs parasites :

gdal_calc.py -A dsm_aligned.tif -B dtm.tif --outfile=chm.tif \
  --calc="(A-B)*(A>B)" --NoDataValue=-9999 --type=Float32

Vérifiez la cohérence du résultat : les hauteurs de canopée doivent être physiquement plausibles (de quelques mètres à quelques dizaines de mètres), avec les champs nus proches de zéro. De grands négatifs ou des pics invraisemblables signalent un mauvais alignement ou une incohérence de datum vertical.

Dans QGIS, l'équivalent est la Calculatrice raster ("dsm@1" - "dtm@1") ; dans ArcGIS Pro, c'est l'outil Minus ou la Raster Calculator.

Résolution : plus fin n'est pas automatiquement meilleur

La taille de cellule fixe le plus petit objet représentable et le comportement des dérivées :

Les dérivées de terrain sont des opérations de voisinage. La pente d'une cellule est calculée à partir d'une fenêtre 3×3 (méthode de Horn dans GDAL gdaldem slope et l'outil Pente d'ArcGIS). Sur un MNT à 1 m, cette fenêtre couvre 3 m ; sur un MNT à 30 m, elle couvre 90 m. Le même algorithme rapporte donc une pente différente parce qu'il échantillonne des échelles différentes.
Un MNT LiDAR à 1 m révèle les sillons de tracteur, les sentiers et le bruit, sans pertinence pour l'analyse régionale des formes du relief et capables de dominer l'histogramme de pente. Pour cartographier le drainage et les formes du relief sur un bassin versant, un MNT de 10-30 m donne souvent un signal plus net et tourne bien plus vite.
Les grilles plus fines coûtent en stockage et en calcul de façon non linéaire : diviser par deux la taille de cellule quadruple le nombre de cellules.

La discipline consiste à adapter la taille de cellule à l'échelle de l'objet qui vous importe, et à rééchantillonner délibérément (avec une méthode documentée) plutôt que de prendre par défaut le produit le plus fin disponible.

Unités, NoData et datums verticaux

Les unités verticales doivent correspondre aux attentes horizontales : si l'altitude est en mètres mais que le MNT est dans un SCR géographique (degrés), gdaldem slope produira du non-sens à moins de passer -s (scale) pour convertir, ou mieux, de reprojeter vers un SCR projeté d'abord.
Les unités de pente — degrés vs pourcentage de pente — ne sont pas interchangeables. Décidez et indiquez laquelle la sortie utilise.
Le datum vertical — les hauteurs orthométriques (NAVD88, géoïde EGM2008) vs ellipsoïdales peuvent différer de dizaines de mètres. Un MHC construit à partir d'un DSM et d'un DTM sur des datums verticaux différents est dépourvu de sens.
NoData — vides, masques d'eau et remplissage de bordure doivent être définis en NoData, et non 0 ou -9999 traités comme une vraie altitude, sinon ils corrompent la pente et l'hydrologie à la limite.

Pièges courants et leurs causes

Supposer que « DEM » signifie sol nu. SRTM et beaucoup de DEM mondiaux sont de type surface au-dessus de la végétation/du bâti. Y lancer une analyse hydrologique insère des « barrages » de canopée. Le mot ne vous dit pas la surface — les métadonnées si.
Calculer un MHC à partir de rasters mal alignés. Des origines ou des tailles de cellule différentes font que la soustraction échantillonne les mauvaises cellules, produisant une hauteur en poivre et sel. Recalez d'abord sur une grille commune.
Pente sur un MNT en SCR géographique. Les degrés de latitude/longitude ne sont pas des mètres, donc une pente fondée sur les degrés est fausse d'un facteur dépendant de la latitude. Reprojetez d'abord en UTM ou State Plane.
Courir après la résolution maximale. Une grille de 1 m amplifie le micro-relief et le bruit ; pour un travail à l'échelle des formes du relief, elle peut être pire qu'un produit lissé à 10 m.

QA et validation

Confirmez le SCR horizontal, le datum vertical, la taille de cellule et le NoData avant toute dérivée.
Faites des contrôles ponctuels des altitudes face à des repères connus ou des points GNSS.
Pour un MHC, vérifiez que le sol découvert est proche de zéro et que les hauteurs de canopée sont physiquement plausibles.
Inspectez les bords, les vides, les striures (artefacts radar/photogrammétrie) et les cuvettes avant d'utiliser les sorties de pente ou d'hydrologie.
Notez le produit source, la résolution, le datum vertical, les unités de pente et la méthode de traitement avec la couche.

Le point de vue Bathyl

Nous choisissons la surface d'altitude à partir de la question, pas du fichier qui se trouve sous la main : sol nu (DTM/DEM) pour la pente, l'hydrologie et la géomorphologie ; première surface (DSM) pour la visibilité, le solaire et la hauteur de canopée ou de structure. Les dérivées sont livrées avec leur résolution, leur datum vertical et leurs unités indiqués, car une couche de pente ou de bassin versant ne vaut que ce que valent le modèle d'altitude et les hypothèses de traitement qui la sous-tendent.

MNT vs MNT (terrain) vs MNS : DEM, DTM et DSM