CONSTITUTION DE DONNEES GEOGRAPHIQUES PAR PHOTOGRAMMETRIE
La constitution des données cartographiques d'un S.I.G., nécessite la mise en œuvre de techniques diverses.
La photogrammétrie est l'une de ces techniques.
Si elle utilise des prises de vues aériennes, il lui sera possible de déterminer des objets géographiques avec une précision allant jusqu'à 5 cm pour l'élaboration d'un plan topographique au 1/200.
Si les prises de vues sont terrestres, cette précision pourra être inférieure au centimètre, comme requis pour certains sites architecturaux ou industriels.
Les responsables de projets doivent connaître les choix techniques à mettre en œuvre et les contraintes qu'ils impliquent, en fonction de chaque type de résultats escomptés.
Démarche de mise en œuvre
Il conviendra, dans un premier temps, de définir la nature de la base de données à créer.
ð Si il s'agit par exemple d'une couche de base pour une utilisation dans le domaine du foncier, de l'urbanisme ou des infrastructures, il sera nécessaire de recourir à une restitution de type classique sur appareil photogrammétrique.
ð Si il s'agit d'une couche de base d'ensemble, on pourra recourir à l'établissement d'un document entièrement numérique: l'orthophotoplan, un document ayant les qualités métriques du plan et la richesse de l'information photographique.
ð Ce choix sera déterminant pour définir la première phase de la chaîne photogrammétrique : la prise de vues.
La prise de vue
La Prise de Vues Aériennes
Images argentique (photographie)
La chambre de prise de vues sera obligatoirement métrique.
En photogrammétrie la précision recherchée est issue directement de la focale et de l'altitude de vol. On retient couramment un rapport de 3 à 5 entre l'échelle de prise de vues et l'échelle du plan.
Dans le cadre d'une démarche qualité, les éléments suivants devront être scrupuleusement respectés :
- Choix de l'échelle de prise de vues
- Fourniture du certificat d'étalonnage des chambres et des objectifs
- Sélection des émulsions
- Détermination des axes de prises de vues en fonction des contraintes qu'impose le chantier
- Définition des conditions de développement des clichés.
Image numérique, fichier
Dans quelques années, il sera possible de produire des images entièrement numériques, le procédé, encore expérimental aujourd'hui, devrait progresser rapidement et s'inscrire dans une chaîne photogrammétrique entièrement numérique.
La prise de vue terrestre
Les contraintes sont les mêmes que pour la prise de vues aériennes.
Les éléments spécifiques sont :
- L'utilisation d'une gamme de focales plus étendue
- La détermination des axes de prises de vues est remplacée par une définition préalable des stations de prises de vues.
La stéréopréparation
Ce sont les opérations qui permettent d'effectuer l'orientation, le basculement et la mise à l'échelle des clichés à restituer.
En photogrammétrie aérienne
Mesures sur le terrain
Préalablement à l'opération d'Aérotriangulation, il est nécessaire de déterminer un certain nombre de points de liaison et de contrôle, et ce, dans un référentiel géodésique.
Le calage minimum théorique consiste à déterminer en X, Y, Z, 2 points tous les 3 couples, ces points étant situés en bordure latérale de la passe photographique et un point en Z dans l'axe de chaque couple.
Pour une précision maximum, ces points seront signalés, ils seront déterminés par méthode G.P.S. avec une précision de l'ordre du centimètre, le calage en Z demeurant le plus délicat.
L'Aérotriangulation
Cette opération permet de déterminer les paramètres d'orientation et de mise à l'échelle de chaque couple qui seront nécessaires pour la restitution proprement dite. Les programmes de calculs basés sur la compensation par faisceaux permettent des déterminations dans l'espace, ayant une précision de 10 m à 3 m selon la qualité des points déterminés au sol.
Une vérification devra obligatoirement être faite sur les points de contrôle.
Les écarts enregistrés devront être fournis avec les résultats de l'Aérotriangulation.
G.P.S. embarqué dans l'avion
Cette technique encore expérimentale permettra de fournir les X, Y, Z de chaque position de la chambre photographique pendant les opérations de prise de vues. Cette méthode permet de contrôler la trajectographie de l'avion en temps réel.
Les développements de cette méthode, liés à des prises de vues numériques, permettront d'aboutir à des Aérotriangulations entièrement numériques. Cela aura pour conséquences des gains de temps importants pour la réalisation de cette opération, et la limitation le nombre de points à déterminer au sol.
En Photogrammétrie Terrestre
Les opérations de stéréopréparation seront les mêmes que précédemment ; toutefois, il sera souvent possible de fournir de façon précise la position en X, Y, Z des stations de prises de vues.
La restitution
Quelle que soit la nature des clichés, aérien ou terrestre, la restitution est l'opération qui permettra d'extraire les éléments nécessaires à l'établissement de la cartographie d'un site, ou d'un fichier structuré qui pourra être enrichi par d'autres informations.
La restitution numérique consiste à extraire des clichés les éléments numérisés permettant la création de fichiers numériques structurés. Ceci pourront définir :
- Un modèle numérique de terrain
- Un modèle numérique d'élévation (cas des immeubles ou de végétations)
- Une restitution de tous les éléments définissant la cartographie.
Ces éléments numériques seront structurés selon la demande du client et pourront être utilisés pour une représentation cartographique.
Le fichier de base pourra être complété par l'adjonction d'autres informations : nature des bâtiments, type de végétaux, nature des équipements
La précision des éléments ainsi définis sera, comme nous l'avons vu, directement liée à l'échelle des clichés utilisés (de 1 m à 1 cm) et pourra être nettement plus grande dans le cas de photogrammétrie d'éléments industriels.
Lorsque la prise de vues numérique sera pleinement maîtrisée, ces diverses opérations seront réalisées sur des stations entièrement numériques.
L'ortophotographie numérique
Cette technique permet d'ajouter à la précision du plan, la richesse d'information de la photographie.
Les documents résultants, sous forme de fichier maillé comme sous forme photographique, seront de plus en plus utilisés, d'autant que les performances de la micro informatique vont croître rapidement.
La qualité des orthophotographies est directement liée :
- à la qualité de la photographie,
- à la qualité du modèle numérique de terrain (MNT) utilisé, c'est-à-dire la qualité de l'altimétrie permettant la correction des altérations d'échelle liées aux variations d'altitudes,
- à la qualité des traitements radiométriques mis en œuvre.
- à la précision de localisation, qui n'est liée ni à la résolution de l'image, ni à la taille des pixels
Ils seront avantageusement utilisés pour la couche de référence, les mises à jour de S.I.G., mais aussi comme documents destinés à la communication et à l'information.
La qualité des travaux photogrammétriques ne peut être obtenue que par le strict respect des prescriptions techniques répondant à chacune des phases du travail.
Quelle que soit la qualité des photographies utilisées, il convient de savoir que des compléments terrestres sont indispensables, surtout pour les travaux de bonne précision (ombres, portées, couverts,...). Ces compléments ne peuvent être négligés et le maître d'œuvre devra s'assurer de leur réelle exécution.
Fiche élaborée par la Chambre syndicale nationale des photogrammètres privés pour le groupe de travail "aide à la maîtrise d'ouvrage des SIG"
avril 1998