PROJET DE PHOTOGRAMMETRIE - julienfabing.free.frjulienfabing.free.fr/Phot/Rapport1.pdf · Projet de photogrammétrie 10 Julien Fabing, HEIG-VD, GEO 2007 Remarque : L’orientation

PPPRRROOOJJJEEETTT DDDEEE PPPHHHOOOTTTOOOGGGRRRAAAMMMMMMEEETTTRRRIIIEEE

Fabing Julien GO 2007

Création d’un MNT, d’une ortho-mosaïque et d’une vue 3D à partir de photographies aériennes argentiques numérisées.

Projet de photogrammétrie Julien Fabing, HEIG-VD, GEO 2007

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TTaabbllee ddeess mmaattiièèrreess

TABLE DES MATIERES .................................................................................................................................................... 2 TABLE DES FIGURES ........................................................................................................................................................ 3 INTRODUCTION .................................................................................................................................................................. 4 1. JEU DE DONNEES ........................................................................................................................................................... 5

1.1. WALDKIRCH.....................................................................................................................................................................5 1.1.1. Situation globale du projet .................................................................................................................................. 5 1.1.2. Situation détaillée................................................................................................................................................. 6 1.1.3. Emprise du projet .................................................................................................................................................. 6

1.2. CAPTEUR UTILISE............................................................................................................................................................6 2. LOGICIELS UTILISES ................................................................................................................................................... 7

2.1. SOCET SET ....................................................................................................................................................................7 2.2. ORIMA ............................................................................................................................................................................7

3. DEMARRAGE DU PROJ ET.......................................................................................................................................... 7 4. IMPORTATION DES IMAGES ET ORIENTATION INTERNE...................................................................... 8

4.1. IMPORTATION DES IMAGES............................................................................................................................................8 4.2. ORIENTATION INTERNE ..................................................................................................................................................9 4.3. MESURE AUTOMATIQUE DES MARQUES FIDUCIAIRES..............................................................................................10

4.3.1. Fichier Caméra ...................................................................................................................................................10 4.3.2. Problème d’orientation avec les images scannées : .....................................................................................11

5. AEROTRIANGULATION............................................................................................................................................13 5.1. MESURE AUTOMATIQUE DES POINTS DE LIAISON.....................................................................................................13 5.2. REPRISE MANUELLE DES POINTS DE LIAISON ERRONES...........................................................................................15 5.3. MESURE MANUELLE DES P OINTS D’APPUI .................................................................................................................16

5.3.1. Point au sol n’existant plus...............................................................................................................................16 5.3.2. Point trop flou......................................................................................................................................................16 5.3.3. Point se trouvant hors d’une image.................................................................................................................16 5.3.4. Bilan......................................................................................................................................................................17

6. PRODUIT FINAL............................................................................................................................................................18 6.1. MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN (MNT)................................................................................................................18

6.1.1. Extraction du MNT.............................................................................................................................................18 6.1.2. Présentation du produit final............................................................................................................................19

6.2. ORTHO-MOSAÏQUE........................................................................................................................................................20 6.2.1. Calcul de l’ortho-mosaïque...............................................................................................................................20 6.2.2. Découpage de l’ortho-mosaïque......................................................................................................................22

6.3. VUES 3-D .......................................................................................................................................................................23 CONCLUSION ET PERSPECTIVES ............................................................................................................................24 ANNEXE 1 : PROTOCOLES DES POINTS D’APPUI ............................................................................................25

PROTOCOLE DU POINT 9 : ....................................................................................................................................................25 PROTOCOLE DU POINT 17 : ..................................................................................................................................................26 PROTOCOLE DU POINT 19 : ..................................................................................................................................................27 PROTOCOLE DU POINT 21 : ..................................................................................................................................................28 PROTOCOLE DU POINT 25 : ..................................................................................................................................................29 PROTOCOLE DU POINT 30 : ..................................................................................................................................................30

ANNEXE 2 : STATISTIQUE DU TEMPS DE TRAVAIL .......................................................................................31


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TTaabbllee ddeess ff iigguurreess Figure 1: Situation globale du projet...................................................................... 5 Figure 2: Waldkirch ............................................................................................ 6 Figure 3: Emprise approximative du projet ~80 km² (source image : Google Earth) ...... 6 Figure 4: Les quatre bandes d'images et leur recouvrement ...................................... 8 Figure 5: Principe de la pyramide d'images ............................................................. 9 Figure 6: Marques fiduciaires ............................................................................... 9 Figure 7: Création du fichier caméra.................................................................... 10 Figure 8: Système de coordonnées caméra........................................................... 11 Figure 9: Images mal orientées .......................................................................... 11 Figure 10: Changement de l'orientation des images ............................................... 12 Figure 11: Résultat du calcul de l'orientation interne .............................................. 12 Figure 12: Zones privilégiées pour les points de liaison ........................................... 13 Figure 13: Mesure automatique des points de liaison.............................................. 14 Figure 14: Corrélateur automatique..................................................................... 15 Figure 15: Point plus facilement mesurable par le corrélateur automatique................. 15 Figure 16: Point n'existant plus.......................................................................... 16 Figure 17: Point flou ......................................................................................... 16 Figure 18: Modèle correct, plus aucune faute........................................................ 17 Figure 19: Résultat du calcul du MNT ................................................................... 18 Figure 20: Représentation du MNT par des courbes de niveau .................................. 19 Figure 21: MNT de l’ensemble du projet sous forme de courbes de niveau.................. 19 Figure 22: Ortho-mosaïque brute........................................................................ 20 Figure 23: Ortho-mosaïque/emprise des images .................................................... 20 Figure 24: Défaut radiométrique de l’ortho-mosaïque ............................................. 21 Figure 25: Problèmes de radiométrie et de perspective........................................... 21 Figure 26: Détermination de l'emprise de la nouvelle orthophoto.............................. 22 Figure 27: Produit final : Ortho-mosaïque de 19000x11000 (GSD 50cm) ................... 22 Figure 28: Quelques vues 3D réalisées................................................................. 23


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IInnttrroodduuccttiioonn Le but de ce projet était de créer à partir d’un jeu de données spécifique et d’un logiciel particulier un modèle numérique de terrain de la zone étudiée ainsi qu’une mosaïque d’orthophotos et éventuellement une vue en trois dimensions du résultat. Dans ce rapport, nous nous intéresserons en premier lieu aux données de base qui nous ont été fournies. Puis nous détaillerons de manière synthétique les différentes étapes nécessaires à la création du MNT et de la mosaïque d’orthophotos. Enfin nous conclurons.


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11.. JJeeuu ddee ddoonnnnééeess Le jeu de données à notre disposition était composé de 55 images aériennes argentique couleur au 1 :9000 (taille de l’image 23 cm par 23 cm) provenant d’une campagne aérienne au dessus de la région de Waldkirch dans le canton de Saint Gall en Suisse (cf. chapitre 2.1 ) et scannées à 25 µm.

1.1. WALDKIRCH

1.1.1. Situation globale du projet

A l’

échel

le e

uro

pée

nne

A l’

échel

le d

e la

Suis

se

A l’

échel

le d

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rég

ion

Source mappy.ch Source : Google Earth

Figure 1: Situation globale du projet


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1.1.2. Situation détaillée

Waldkirch se trouve au nord-est de Saint Gall (voir figure ci-contre). Le point le plus haut de la commune de Waldkirch-Bernhardzell se trouve à 903 mètres d’altitude et le point le plus bas à 502 m d’altitude. Le village de Waldkirch se trouve lui à une altitude de 621 mètres. Source : http://www.waldkirch.ch/

Figure 2: Waldkirch

1.1.3. Emprise du projet

Figure 3: Emprise approximative du projet ~80 km² (source image : Google Earth)

1.2. CAPTEUR UTILISE

Le capteur qui a servi à acquérir les photos du projet est une caméra analogique dont voici les spécifications :

- Type de caméra : RC30 - Type de lentille : 14/4 UAG-S - N° de lentille : 13301 - Distance focale : 153.503 mm

Remarque : Pour plus d’informations sur ce capteur : se référer à son certificat de calibration.


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22.. LLooggiicciiee llss uuttiilliissééss Pour réaliser ce travail nous avons utilisé deux logiciels : SOCET SET et ORIMA. Ces deux logiciels sont complémentaires. SOCET SET a été utilisé pour tout le projet mais a servi principalement pour la partie orientation interne et pour l’extraction du MNT, la création de la mosaïque d’orthophotos et les vues 3-D. ORIMA a servi à l’aérotriangulation et à la saisie manuelle des points d’appui. Pour ces opérations, ORIMA prend le contrôle de Socet Set, ce pourquoi nous parlons de complémentarité entre les deux logiciels.

2.1. SOCET SET

SOCET SET de BAE-Systems (entreprise de pointe dans le domaine de l’aéronautique) est un logiciel de photogrammétrie. Il permet entre autres de réaliser le géoréférencement d’images aériennes de géométries diverses, d’extraire de manière automatique des Modèles Numériques de Terrain, de faire de la saisie vectorielle 3D, de créer des orthophotos et des mosaïques d’orthophotos et de créer des vues perspectives en 3D de celles-ci.

2.2. ORIMA

ORIMA (ORIentation Management) de LEICA GEOSYSTEMS est un logiciel prévu pour l’orientation d’images et la triangulation. Autrefois compatible uniquement avec LPS de la firme LEICA, il est maintenant aussi compatible avec SOCET SET.

33.. DDéémmaarrrraaggee dduu pprroojjeett Au démarrage d’un projet, il est nécessaire de fournir certaines informations à SOCET SET. Dans SOCET SET on travaille par « projet ». Un projet est défini par un fichier projet *.prj qui fait le lien avec tous les fichiers du projet et un répertoire associé qui contient toutes les données relatives aux images ainsi que les données produites telles que les MNT, les orthophotos etc... Il faut donc choisir un nom pour le projet et un emplacement et un nom pour le répertoire qui va lui être associé. Ensuite il faut indiquer à Socet Set dans quelle projection cartographique on veut travailler. Pour notre projet nous avons choisi de travailler en coordonnées UTM 32 et avec l’ellipsoïde WGS84. Enfin il faut aussi choisir une altitude minimum et une altitude maximum pour le projet (Ce paramètre peut être changé par la suite).


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44.. IImmppoorrttaattiioonn ddeess iimmaaggeess eett oorriieennttaattiioonn iinntteerrnnee

4.1. IMPORTATION DES IMAGES

Les images dans SOCET SET sont gérées par des fichiers « support » *.sup qui contiennent notamment l’emplacement des images et de la pyramide d’images (cf. remarque ci dessous), les paramètres de l’orientation interne et la position de prise de vue. La première étape de ce travail a été de charger les images de notre projet : Les images sont au format TIF. Les noms des fichiers se présentent de la manière suivante :X_YYYY.Tif. Le « X » donne le numéro de la ligne de vol correspondant à une bande d’images et le « YYYY » indique le numéro de l’image. Exemple : 3_0718 : image n° 718 de la bande 3. Nous avons donc chargé les 55 images de notre projet dans SOCET SET. Ces images proviennent de 4 lignes de vol et forment donc 4 bandes d’images. Le recouvrement entre les images dans une même bande est d’environ 65% et le recouvrement inter-bande est d’environ 35 % (voir figure ci-dessous).

Figure 4: Les quatre bandes d'images et leur recouvrement

65%

35%


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Remarque : Lors de l’importation des images , SOCET SET crée une pyramide d’images à partir des images pleine résolution. Chaque nouvelle image a une résolution deux fois inférieure à la précédente (voir figure ci dessous). Ceci permet un gain de temps considérable au niveau de la visualisation et de l’affichage des images car SOCET SET n’est pas obligé de calculer les zooms arrière en temps réel. L’inconvénient de ce procédé est bien sûr que les zooms fonctionnent par paliers et ne sont donc pas dynamiques.

Figure 5: Principe de la pyramide d'images

4.2. ORIENTATION INTERNE

Le but de l’orientation interne est de replacer les images dans la situation de la prise de vue. En effet, depuis la campagne aérienne, le film a été sorti de la chambre de prise de vue, il a été déplacé, il s’est probablement détérioré ou déformé pour diverses raisons comme par exemple la température ou une déformation dû au scannage. Il convient donc de s’affranchir de ces déformations. C’est le but de l’orientation interne. Chaque image possède huit marques fiduciaires appelées aussi repères de fond de chambre qui sont imprimées en même temps que sont prises les photos. Ces marques sont disposées et numérotés stratégiquement dans l’image (voir figure ci-dessous) et correspondent exactement à des repères existants dans la chambre de prise de vue. La mesure de ces marques sur les images permet alors de redresser les images par une transformation affine car on connaît les coordonnées de ces marques dans la chambre de prise de vue grâce au certificat de calibration du capteur.

Figure 6: Marques fiduciaires

2 5

6

3 7 4

8

1


10

Remarque : L’orientation interne est une étape qui n’est plus nécessaire pour les images numériques car celles-ci restent inchangées entre la prise de vue et leur exploitation.

4.3. MESURE AUTOMATIQUE DES MARQUES FIDUCIAIRES

La mesure des marques fiduciaires peut être réalisée manuellement, cependant, vu la quantité d’images du projet, nous avons choisi des les mesurer de manière automatique.

4.3.1. Fichier Caméra

Comme nous l’avons vu, pour réaliser l’orientation interne, SOCET SET a besoin des informations relatives aux repères de fond de chambre de la caméra qui a servi à la prise de vue (voir figure ci dessous).

Figure 7: Création du fichier caméra

Il faut donc soit utiliser un fichier « caméra » existant soit créer un nouveau fichier « caméra » qui contiendra les données fournies par le certificat de calibration du capteur à savoir :

- la distance focale (dans notre cas 153.503 mm) - les coordonnées du point principal d’autocollimation - les coordonnées du point principal de symétrie. - les coordonnées des marques fiduciaires - les paramètres de distorsions.


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Les coordonnées sont données par rapport au point central FC (voir figure ci-dessous):

Figure 8: Système de coordonnées caméra

Remarque : Dans notre cas le fichier caméra existait déjà, nous l’avons donc réutilisé.

4.3.2. Problème d’orientation avec les images scannées :

Un problème s’est présenté lors de la phase d’orientation interne. En effet certaines bandes de photos avaient été scannés sans tenir compte de la position des marques fiduciaires Ainsi, au moment de mesurer automatiquement le point numéro 1 en bas à droite dans certaines images, Socet Set mesurait en réalité le point 3 (voir figure ci dessous). Les marques fiduciaires n’étaient donc pas à la bonne place dans ces images (rotation de 180° des images).

Figure 9: Images mal orientées

Image orientée correctement Image mal orientée (rotation de 180°)

2 5

6

3 7 4

8

1

FC

y

x

2 5

6

3 7 4

8

1 4 7

8

1 5 2

6

3

Ban

de 1

Ban

de 2

180°


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Ce problème s’est présenté pour les bandes n° 1, n°3 et n° 4. Il a donc fallu réimporter toutes les images en réorientant les images de ces trois bandes dans la bonne direction (voir figure ci-dessous). L’orientation par défaut étant vers la droite il a fallu orienter ces images vers la gauche (droite= 1, haut= 2, gauche= 3, bas=4).

Figure 10: Changement de l'orientation des images

Une fois affranchi de ces problèmes, nous avons pu lancer le calcul de l’orientation interne des images. Quand le calcul est terminé, les résultats sont affichés à l’écran (voir figure ci-dessous) puis sont stockés dans un fichier de rapport d’extension *.io_rep.

Figure 11: Résultat du calcul de l'orientation interne

Les images sont à présent corrigées des déformations dues au support analogique, nous pouvons passer à l’étape suivante : l’aérotriangulation.


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55.. AAéérroottrr iiaanngguullaattiioonn L’aérotriangulation est une méthode photogrammétrique qui consiste, à partir d'un petit nombre de points de coordonnées connus, repérés sur des clichés de photographies stéréoscopiques, à déterminer de proche en proche les coordonnées d'autres points nécessaires à la mise en place des couples d'une couverture aérienne (définition du centre de développement de la géomatique : http://www.cdg.qc.ca/).

5.1. MESURE AUTOMATIQUE DES POINTS DE LIAISON

Le première étape de l’aérotriangulation est la mesure automatique des points de liaison. C’est à dire la mesure des points qui vont faire le lien entre les images dans une même bande mais aussi inter bande. Cette opération se fait via ORIMA. Remarque : Il faut créer un sous répertoire ORIMA dans le répertoire du projet. En premier lieu, ORIMA a besoin des informations du fichier « caméra », il faut donc importer le fichier. Cependant il faut noter que le fichier « caméra » est au format de SOCET SET il faut donc le transformer en un format compatible ORIMA lors de l’importation. Ensuite on peut importer les images dans ORIMA (la visualisation des images se fait par contre toujours dans SOCET SET). Au passage on peut contrôler que l’orientation interne a bien été réalisée. En second lieu, il faut importer le fichier « coordonnées GPS » acquis durant le vol. ORIMA peut alors déterminer les lignes de vol. Il reste juste à lui indiquer la direction de chaque ligne de vol. ORIMA a aussi besoin de connaître la position moyenne de la zone. Pour aider le logiciel nous lui avons donné les coordonnées des points d’appui. Grâce à ces coordonnées et au système de coordonnées utilisé, le logiciel arrive à se situer grossièrement géographiquement. Remarque : Il faut penser à sauvegarder la configuration d’ORIMA dans les préférences. Ensuite, il faut lancer l’APM (Mesure Automatique de Points). Pour cela, il faut choisir le nombre de points de liaison par image que l’on désire et la situation de ces points dans l’image (choix du canevas des points de liaison). Traditionnellement les points sont placés dans des endroits privilégiés des images c’est à dire dans les zones qui se retrouvent dans plusieurs images à la fois (zones grisés sur la figure ci dessous).

Figure 12: Zones privilégiées pour les points de liaison


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La prudence voudrait qu’on l’on prenne plusieurs points dans ces zones par exemple 3 ou 4 par zone (respectivement 27 ou 36 par image) afin de s’assurer qu’un assez grand nombre de ces points sera mesuré avec succès. Cependant nous avons fait le choix de ne prendre que 9 points par image soit 1 seul point par zone ceci afin de diminuer le temps de calcul de manière significative. L’inconvénient de cette option est qu’il faudra reprendre pas mal de points erronés ou non mesurés manuellement. Enfin, il faut choisir une stratégie de recherche des points. Dans notre cas nous avons choisi la stratégie par défaut. Sur la figure ci-dessous on peut voir le résultat de l’APM avec en vert les points de liaison mesurés (les points bleu sont les repères de fond de chambre):

Figure 13: Mesure automatique des points de liaison

Nous avons obtenu 404 points de liaisons sur les 495 prévus soit un taux de succès de 82%. Bien sûr, il faudra reprendre manuellement les points qui n’ont pas été mesurés correctement afin d’avoir le réseau de point de liaison le plus dense possible. Remarque 1 : Si lors de cette étape nous avions eu à notre disposition le MNT nous aurions pu l’utiliser dans ORIMA pour l’aider à calculer les points de liaison. Remarque 2 : Le modèle est maintenant déjà relativement bien positionné grâce au GPS. Ce sera une aide précieuse pour la saisie des points d’appui. Il reste toutefois un peu d’erreur de parallaxe. Remarque 3 : Le modèle aurait été encore plus précis si nous avions eu les données inertielles à disposition.


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5.2. REPRISE MANUELLE DES POINTS DE LIAISON ERRONES.

La reprise manuelle des points de liaison erronés consiste à remesurer les points qui ont été mal mesurés ou qui sont faux. Pour cela deux solutions sont possibles. La première est de remesurer manuellement chaque point dans toutes les images dans lesquelles il apparaît et cela le plus précisément possible. La seconde solution est de mesurer le point manuellement sur une seule des images puis d’utiliser le corrélateur automatique (voir figure ci-dessous à gauche) pour la mesure du point sur les autres images.

Figure 14: Corrélateur automatique

Figure 15: Point plus facilement mesurable par le

corrélateur automatique

D’autre part, il est possible par commodité si le point n’est pas facilement identifiable dans toutes les images ou bien si le point se trouve carrément en dehors d’une ou plusieurs des images de choisir un autre point de la zone qui se trouve lui dans toutes les images. Il faut si possible choisir un point avec une texture remarquable pour faciliter le travail du corrélateur. Par exemple la petite tâche clair et ronde à côté de l’arbre sur la figure ci dessus à droite marche très bien. Une autre possibilité est de ne pas prendre en compte les images qui posent problème dans la détermination du point. Cela dit, il serait dommage de se priver de ces contrôles supplémentaires si on peut saisir des nouveaux points. Une fois qu’on a remesuré ces points, on passe à la mesure manuelle des points d’appui. La méthode de mesure des points d’appui étant identique, le nouveau calcul qui permettra de voir si des erreurs subsistent se fera à ce moment là. Il sera alors possible de reprendre les points litigieux ou de les éliminer.


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5.3. MESURE MANUELLE DES POINTS D’APPUI

Comme nous l’avons vu, le modèle est maintenant déjà bien calé grâce aux données GPS. Cependant nous allons tenter d’améliorer ce modèle par la mesure de points appelés points d’appui (ou points d’ajustage) dont les coordonnées et la situation nous sont connus grâce à des « protocoles de point d’appui ». Ces protocoles indiquent les coordonnées et la position exacte des points d’appui grâce à des cartes et des photos de la zone ainsi qu’une description précise de la situation de ces points ceci afin de pouvoir les retrouver et les identifier rapidement au moment de la mesure. Nous avons d’ailleurs dans le cadre de ce travail réalisé six protocoles de points d’appui (voir Annexe 1). La méthode ici est la même que celle de la reprise des points de liaison erronés à ceci près que cette fois-ci on ne peut pas se permettre de viser un nouveau point, il faut absolument viser le point d’appui décrit par le protocole. Plusieurs problèmes se sont posés lors de ces mesures en voici quelques-uns uns :

5.3.1. Point au sol n’existant plus

Ce cas s’est produit pour le Point 18, en effet le point devait se trouver à l’extrémité d’une ligne blanche au milieu de la route (à l’endroit où est positionné le curseur sur la figure ci-contre) or cette ligne n’existe plus. Ce point n’était donc pas utilisable.

Figure 16: Point n'existant plus

5.3.2. Point trop flou

Figure 17: Point flou

Ce cas s’est présenté pour le point 15. Le point n’est pas clairement visible et du coup on ne sait pas où mesurer exactement dans chaque image. Le corrélateur automatique ne fait en outre pas de miracle avec ce genre de point.

5.3.3. Point se trouvant hors d’une image

Comme pour la reprise des points de liaison, il ne faut pas prendre en compte l’image en question dans le calcul du point.


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5.3.4. Bilan

Finalement, nous avons réussi à mesurer 9 points d’appui (Pts 6,9,14,15,17,19,21, 25 et 30). Il faut ensuite lancer CAP-A (Combined Ajustment Program). CAP-A recalcule le modèle et vérifie que les mesures des points ne sont plus entachées d’erreur. Si des erreurs persistent au niveau de certains points de liaison ou points d’appui, on remesure à nouveau ces points puis on relance à nouveau CAP-A et ainsi de suite jusqu’à ce qu’il n’y ait plus aucune erreur (= plus aucune valeur à côté de Im. Blunder sur la figure-ci dessous). Si un point n’est définitivement pas mesurable il faut l’éliminer.

Figure 18: Modèle correct, plus aucune faute

La reprise manuelle des points de liaison et la mesure manuelle des points d’appui a été l’étape la plus longue de notre travail en laboratoire (voir Annexe 2 sur la statistique du temps de travail). Remarque : Il est possible de transformer certains points d’appui en point de contrôle. Une fois qu’il n’y a plus d’erreurs, l’aérotriangulation est terminée. Avant de quitter ORIMA, il faut générer à nouveau les fichiers support *.sup qui décrivent les images afin que celles-ci soient exploitables dans SOCET SET. Les couples d’images sont maintenant en place et ils sont géoréférencés dans le référentiel terrain. A ce stade nous pourrions tout à fait lever des objets en 3 dimensions à l’aide du procédé de stéréorestitution et créer une base de donnée vecteur de la région par exemple. Mais nous allons plutôt nous intéresser à d’autres possibilités offertes par SOCET SET comme la création d’un MNT puis d’une ortho-mosaïque à partir de nos couples d’images géoréférencés.


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66.. PPrroodduuiitt ff iinnaall

6.1. MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN (MNT)

6.1.1. Extraction du MNT

L’étape suivante est l’extraction du MNT. Pour créer le MNT il faut régler plusieurs paramètres dans SOCET SET, le plus important est le choix du pas du MNT. Ce pas détermine la qualité de notre MNT mais aussi le temps qu’il faudra pour le calculer. Nous avons choisi un pas de 20 mètres c’est à dire une grille de points distants de 20 mètres. D’autre part, on peut spécifier si l’on souhaite prendre en considération dans le MNT les éléments en sursols comme les arbres ou les immeubles. Comme nous voulons un vrai Modèle Numérique de Terrain et pas un Modèle Numérique de Surface nous spécifions à Socet Set que nous ne voulons pas que de tels éléments soient pris en considération dans le calcul. Enfin d’autres paramètres peuvent être déterminés pour améliorer la qualité du MNT comme par exemple la qualité du filtre de lissage. Pour ces éléments nous avons choisi des valeurs moyennes afin de ne pas trop augmenter le temps de calcul. Le calcul est effectué en utilisant toutes les images. Dans notre cas le calcul a pris environ 1h30.

Figure 19: Résultat du calcul du MNT


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6.1.2. Présentation du produit final

Sur la figure ci-dessous on peut visualiser le résultat de l’extraction du MNT sous forme de courbes de niveau superposées à un couple d’images (courbes principales 25 m courbes secondaires 5 mètres).

Figure 20: Représentation du MNT par des courbes de niveau

Sur la figure ci-dessous on peut voir la représentation du MNT sous forme de courbes de niveau (courbes principales 100 m, courbes secondaires 20m) sur l’ensemble du projet.

Figure 21: MNT de l’ensemble du projet sous forme de courbes de niveau


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6.2. ORTHO-MOSAÏQUE

6.2.1. Calcul de l’ortho-mosaïque

Une fois en possession d’un MNT de la zone étudiée, il est possible de créer une ortho-mosaïque aussi appelée mosaïque d’orthophotos. Nous souhaitions créer une mosaïque entière nous avons donc choisi d’utiliser toutes les images à notre disposition. Le paramètre le plus important de ce calcul est le choix du GSD (taille du pixel au sol). Etant donné que le temps était très limité dans ce projet, nous avons choisi un GSD assez grand (50 cm) afin de minimiser le temps de calcul et la taille de l’image finale au détriment bien sûr de la qualité du résultat. Un GSD de 50 cm nous a donné une image ortho-mosaïque au format TIFF de 25000 pixels x 12850 pixels. D’autres paramètres sont important pour le calcul comme la méthode de création de la mosaïque (nous avons choisi la méthode Nadir) ou l’ajustement radiométrique pour lequel nous avons utilisé les paramètres par défaut car nous n’avions pas le temps de tester les différents paramètres étant donné que le calcul de l’ortho-mosaïque prenait environ 1h30. On peut voir sur les figures ci-dessous l’ortho-mosaïque « brute » résultante du calcul puis la même superposées avec l’emprise images de base du projet:

Figure 22: Ortho-mosaïque brute

Figure 23: Ortho-mosaïque/emprise des images


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Remarque : On remarquera quelques défauts flagrants sur notre ortho-mosaïque en particulier au niveau de la radiométrie de l’image. En effet, comme on peut le voir sur la figure ci-dessous, l’image est beaucoup plus sombre dans la partie supérieure que dans la partie inférieure.

Figure 24: Défaut radiométrique de l’ortho-mosaïque

Ce défaut radiométrique est encore plus visible si on zoom comme le montre la figure suivante. Ce zoom qui met aussi en évidence le découpage grossier des images de base effectué lors du calcul et les problèmes de perspectives qu’il engendre (les arbres en haut de l’image « regardent » vers le bas et les arbres en bas de l’image « regardent » vers le haut).

Figure 25: Problèmes de radiométrie et de perspective.

Ces deux inconvénients doivent pouvoir être minimisés par un réglage plus fin des paramètres du calcul de l’ortho-mosaïque.

Zone sombre

Zone clair


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6.2.2. Découpage de l’ortho-mosaïque

Pour des raisons esthétiques évidentes nous aimerions éliminer les bords irréguliers et disgracieux de notre mosaïque brute: Pour cela, la première idée qui viendrait à l’esprit serait de découper notre image avec un logiciel de traitement photo comme Photoshop par exemple. Ce serait tout à suffisant et satisfaisant pour un produit final imprimé comme un poster par exemple. Cependant, ce serait à éviter pour un produit numérique utilisable dans un SIG par exemple. En effet en découpant le fichier avec un logiciel comme Photoshop, l’image perd tout son géoréférencement. Nous souhaitions garder le géoréférencement de l’image nous avons donc dû procéder autrement. Pour cela, nous avons créé une nouvelle orthophoto dans SOCET SET à partir de notre mosaïque brute. L’emprise de la nouvelle orthophoto a été déterminée à « l’intérieur » de la mosaïque brute de telle façon que les bords disgracieux en ont été exclus et de telle sorte que les nombres de pixels en x et en y de la nouvelle orthophoto soient des nombres qui soient le plus rond possible. Le GSD (taille du pixel au sol) de 50 cm a lui été conservé, la qualité de l’image reste donc identique.

Figure 26: Détermination de l'emprise de la nouvelle orthophoto

On peut voir sur la figure ci-dessous l’orthophoto résultante du découpage et qui devient notre produit final ortho-mosaïque.

Figure 27: Produit final : Ortho-mosaïque de 19000x11000 (GSD 50cm)


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6.3. VUES 3-D

SOCET SET offre la possibilité de créer des vues 3D multiples (fly through) ou des vues 3D simple. Un fly through étant assez complexe à paramétrer et long à mettre en place pour un projet aussi accidenté que le nôtre, nous avons opté pour la création de vues 3D simples. Pour créer ces vues 3D, SOCCET SET drape dans un premier temps des images sur des MNT ( en quelque sorte il habille ou texture le MNT avec des images) puis il faut définir certain paramètres liés à la prise de vue fictive. Dans notre cas nous avons donc drapé notre ortho-mosaïque sur notre MNT puis nous avons dû définir des coordonnées pour la caméra fictive et des coordonnées pour le point visé. Ces deux points donnent la direction de la prise de vue. Ensuite d’autres paramètres sont modifiable comme la résolution de l’image finale , l’angle de prise de vue horizontale et l’angle de prise de vue verticale qui définissent l’emprise de la vue 3D ainsi que d’autres paramètres liés aux ombres et aux textures. On peut voir sur la figure ci-dessous quelques vues 3D de notre projet réalisées à cette occasion.

Figure 28: Quelques vues 3D réalisées


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CCoonncclluussiioonn eett ppeerrssppeeccttiivveess Nous avons pu réaliser les trois produits qui étaient demandés pour ce projet à savoir le MNT, l’ortho-mosaïque et la vue 3D. Cependant, si on devait résumer ce projet on pourrait dire que le mot d’ordre a été : optimisation du temps de calcul et du taux d’occupation du laboratoire. En effet, étant donné l’envergure du projet et le nombre et la taille des photos, chaque temps de calcul ou phase de mesure des différents points est extrêmement long. Or pour pouvoir finir dans les délais, il a fallu faire des compromis sur tous ces facteurs et donc en définitive sur la qualité des produit finaux. Sans la contrainte de temps, la qualité de ces produits est donc perfectible à plusieurs niveaux entre autres: - Au niveau de l’aérotriangulation : on pourrait densifier le canevas de points de liaison en prenant par exemple 3 ou 4 points par zone. - Au niveau du calcul du MNT : on pourrait choisir un pas de MNT de 10m au lieu de 20 m. - Au niveau de l’ortho-mosaïque : il faudrait tester différents paramètres radiométriques afin de déterminer celui qui est le plus optimum afin de limiter les problèmes de luminosité dans l’image et limiter les problèmes esthétiques de perspective. Ce projet nous a permis de passer par toutes les étapes du processus menant à de tels produits et de se familiariser avec différents logiciels de photogrammétrie. Ce premier travail de production fut donc malgré le manque de temps, une expérience intéressante et enrichissante .


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AAnnnneexxee 11 :: PPrroottooccoolleess ddeess ppooiinnttss dd’’aappppuuii Nous présentons dans ce document annexe les protocoles de six points d’appui que nous avons réalisés lors de ce projet. Remarque : Les images des plans d’ensemble proviennent de mapsearch.ch .

PROTOCOLE DU POINT 9 :

Coordonnées Suisse (en m) 743664.9850 259317.0544 605.1281 WGS84 (en m) 47 28 56.398582 N 9 20 39.859090 E 651.6913

Longer la route principale au sud ouest de Bernhardzell jusqu’à un croisement de route dans la localité d’Engi indiqué par la flèche rouge sur l’image ci-dessus. Le point 9 est indiqué par la croix rouge sur les images suivantes. Le point 9 est le coin en haut à gauche de la première ligne jaune en partant du bas du passage pour piéton.


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Coordonnées Suisse (en m) 737980.9647 257993.4843 629.5994

WGS84 (en m) 47 27 29.672705 N 9 16 7.041734 E 676.2535

Comme l’indique la flèche rouge sur le plan ci-dessus, le point 17 se trouve à l’intersection entre la route principale descendant au sud-ouest de Waldkirch et la route principale descendant au sud-est de Ronwil. A cette intersection sur la droite de la route se trouve un arrêt de bus matérialisé par une ligne jaune en zigzag. Le point 9 est l’extrémité de cette ligne qui se trouve du côté de l’intersection entre les routes et est matérialisé par une croix rouge sur les images suivantes.


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WGS84 (en m) 47 28 36.501646 N 9 17 17.956469 E 629.6334

Suivre la route principale au nord de Walkirch. A un moment donné, la route fait un coude vers la droite puis un coude vers la gauche. Le point se trouve environ à la moitié du tronçon entre ces deux coudes (voir flèche rouge sur le plan ci-dessus). A ce niveau il y a un croisement avec une route venant du nord. Le point 19 est l’extrémité sud de la ligne blanche au milieu de la route principale qui est dans l’axe de la route venant du nord. Le point 19 est matérialisé par une croix rouge sur les images suivantes.


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WGS84 (en m) 47 28 31.746741 N 9 19 49.131760 E 633.8294

Au Nord-Ouest de Bernhardzell, la route principale fait une courbe en S. Le point 21 se trouve à ce niveau comme indiqué par la flèche rouge sur le plan ci-dessus. Dans cette courbe il y a une intersection avec une autre route. Le point 21 est l’extrémité Est de la longue ligne blanche continue de séparation de cette autre route. Il est indiqué par une croix rouge sur les images suivantes.


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WGS84 (en m) 47 28 3.343679 N 9 16 58.048627 E 670.4718

Dans Walkirch un triangle remarquable est formé par trois routes principales. Le point 19 se trouve au sommet en bas à gauche de ce triangle comme indiqué par la flèche rouge sur le plan ci-dessus. Le point 19 se trouve à l’extrémité nord de la ligne blanche continue de séparation de la route remontant vers le nord comme indiquée par la croix rouge sur les images ci-après.


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WGS84 (en m) 47 28 46.883832 N 9 21 41.078808 E 634.9148

Le point 30 se trouve à Unterlöhren à une intersection de route en Y comme indiqué par la flèche rouge sur le plan ci-dessus. Le point 30 est l’extrémité nord de la ligne blanche continue venant du sud sur la route principale comme indiquée par la croix rouge sur les images suivantes :


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AAnnnneexxee 22 :: SSttaattiissttiiqquuee dduu tteemmppss ddee ttrraavvaaiill

Tâches accomplies dans le

labo

Volume horaire

labo

Tâches accomplies hors labo

Volume horaire Hors labo

Volume horaire total par semaine

1ère s

em

ain

e - Inventaire des données,

problématique, prise en main du logiciel - Importation des images et orientation interne

1 h 30 - Recherche d’informations sur le projet

30 min 2 h

2èm

e se

main

e

- Mesure automatique des points de liaison

1 h 15 - Rédaction du rapport

1 h 1 h 15 min

3èm

e se

main

e

- Mesure manuelle des points d’appui - Calcul du MNT

3 h

15 min

- Rédaction du rapport

12 h 15 h 15 min

4èm

e se

main

e

- Calcul de l’ortho-mosaïque - Vues 3D - Divers

30 min

1 h

2 h

- Rédaction du rapport

18 h 21 h 30 min

Volume horaire total : 9 h 30 31 h 30 41 h

Remarque : Les temps de calcul du MNT et de l’ortho-mosaïque du ne sont pas comptés dans la statistique (environ 1 h 30 chacun mais je n’étais pas présent pendant le calcul)

Documents

PROJET DE PHOTOGRAMMETRIE - julienfabing.free.frjulienfabing.free.fr/Phot/Rapport1.pdf · Projet de photogrammétrie 10 Julien Fabing, HEIG-VD, GEO 2007 Remarque : L’orientation