Les domaines d’application de la photogrammétrie

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Comme l’Homme est un être visuel : il communique aisément à partir de ses yeux et de son langage corporel. Conséquemment, il a besoin de plusieurs repères pour faciliter sa vie et ses activités quotidiennes : une carte pour savoir où se rendre, une voiture pour se déplacer, etc. Tous ces éléments sont soumis à une retranscription numérique qui permet, aujourd’hui, de visualiser à l’avance l’état d’une zone, d’un bâtiment ou d’un objet. Ils sont ensuite transférés sur Internet et ils deviennent accessibles au public. La clé de cette retranscription est la photogrammétrie. 

 

Qu’est-ce que la photogrammétrie ?

La photogrammétrie est issue de deux mots clés : « photo », dont l’origine est le dessin, et « grammétrie », qui signifie la mesure. C’est une technique qui permet de connaître les dimensions et le volume des objets, ainsi que des espaces. Cette discipline est souvent utilisée dans les modélisations, toutefois, elle a été utilisée depuis le milieu du XIXe siècle. En effet, Aimé Laussedat fut le premier officier de l’armée française à observer les terrains. Après cela, elle est reprise par Félix Tournachon en 1860. Ce français a donc pu photographier Paris et d’autres villes, donnant ainsi plus d’intérêt à la photographie aérienne. Après avoir été développée en Allemagne pour la guerre, la photogrammétrie est ensuite devenue un outil indispensable à la création de cartes. Elle permet ainsi de faire des mesures et des calculs sur des terrains particuliers en utilisant des images acquises séparément. 

Principes de la photogrammétrie

Avant de connaître les différents domaines d’application de la photogrammétrie, il est recommandé de comprendre les différentes étapes qui concernent cette discipline. Pour ce faire, on va revenir vers nos cours de géométrie et de physique. Tout d’abord, il faut comprendre que la photogrammétrie se fonde sur la version homothétie et la perception de l’œil humain. Cela veut dire que pour faire les calculs à partir de photos, les opérateurs de photogrammétrie se chargeront de mesurer et de retranscrire les dimensions d’un objet, comme s’il avait été observé à l’œil nu. En effet, les yeux sont capables de voir le relief sur les terrains. Par contre, avec une observation stéréoscopique, la taille originale de l’objet est modifiée.

Pour combler cette différence, les opérateurs font usage d’un point particulier, appelé “ballonnet”. Ce dernier servira de repère pour effectuer les mesures et restituer l’image à ses dimensions originales vues à l’œil nu. Aussi, pour modifier cette image de taille ou de phase différente, les logiciels de restitution font appel aux équations de colinéarité pour les zones ou les objets non linéaires. Elle permet de restituer des images exactes, tant que la qualité de ces dernières est optimale. Pour modifier l’orientation des images, les opérateurs font appel à l’équation de coplanarité. Cette technique de calcul fonctionne mieux lorsque l’on sait dans quelles positions et à quelle distance les photos ont été prises. Elle est souvent nécessaire dans l’aménagement, l’urbanisme, l’archéologie et l’environnement. 

Les instruments utilisés pour le photogrammétrie

Auparavant, les photos étaient prises par avions : ils transportaient des appareils portables qui effectuaient les prises au cours du vol. Par contre, pour faciliter la restitution de l’image, il fallait beaucoup de luminosité, car les prises ne pouvaient pas prendre trop de temps de pose et elles devaient avoir une bonne qualité. Quant aux restituteurs analytiques, ils supportaient de larges données et prenaient donc plus de temps à traiter les images. Ce fut vers la fin du XXe siècle que les prises sont devenues plus précises : en effet, en 1990, l’institut national de l’information géographique et forestière ou IGN proposa des travaux pionniers qui ont introduit les images numériques et les caméras au nombre élevé de pixels.

Au fur et à mesure, les appareils ont évolué considérablement, car, aujourd’hui, ces images sont prises avec des appareils photo reflex, tel que le Canon EOS 5D. Il en fut de même pour les appareils de restitution qui effectuent les calculs : vers la fin des années 1990, les restituteurs analytiques fonctionnent exclusivement avec les ordinateurs.  Enfin, à l’arrivée des drones, les prises de photos aériennes sont devenues plus précises et détaillées, offrant ainsi la possibilité de restituer les images aisément et rapidement. 

 

Les domaines d’applications de la photogrammétrie

L’orthophotographie pour la géographie

En géolocalisation et pour délimiter une zone ou un terrain choisi, la photogrammétrie intervient dans presque tous les domaines qui nécessitent des représentations visuelles. De ce fait, elle se divise en plusieurs divisions, dont l’orthophotographie. Cette sous-discipline nécessite des prises de vues aériennes. Aussi, elles se font en trois étapes : la correction de l’inclinaison de la photo, l’aplatissement du terrain (parfois les prises contiennent des zones légèrement en pente) et la correction des déformations optiques. Pour prendre les photos, il est recommandé de prendre deux repères ou deux points avec un GPS centimétrique et un GPS RTK (Real Time Kinematic).

La volumétrie pour le terrassement

Comme indiqué dans le nom de la sous-discipline, la volumétrie permet de calculer la profondeur ou l’espace compris entre deux plans ou deux points. Elle est souvent utilisée par les terrassiers, qui sont des personnes qui se chargent de réaliser des aménagements. En effet, pour pouvoir déplacer des quantités importantes de matériaux issus du sol, il faut avoir une idée de la texture, de la qualité et des dimensions que ces matériaux prennent. La photogrammétrie est ainsi une technique de calculs rapides, efficaces et polyvalentes pour les agents de terrain, comme les architectes ou les archéologues. 

La modélisation 3D pour l’animation

La modélisation 3D est la sous-discipline de la photogrammétrie en raison de son étude de texture à travers les nuages de points (cette technique est surtout utilisée avec l’aide des drones). Ces derniers sont nécessaires à la délimitation des objets, permettant ainsi de créer des images plus précises et plus détaillées. Elle consiste aussi à modifier des maillages sur un logiciel qui permet de donner des images à haute définition. Par ailleurs, cette technique permet de créer des personnages et des bâtiments dans les jeux vidéos ou pour les films d’animation, dont les modélisations numériques de surface et les modélisations numériques de terrain. Quelques exemples de logiciels qui sont en mesure de réaliser des modèles 3D sont Blender, 3DsMax ou C4D. Comment utiliser la photogrammétrie dans cette sous-discipline ? Les prises de photos deviennent des références pour les opérateurs. 

La métrologie industrielle

La métrologie est la science de la mesure, tandis que la métrologie industrielle est la science de la mesure des produits industriels : les entreprises font usage de cette discipline lors des inspections de contrôle qualité. Par exemple, les entreprises qui fabriquent des voitures ont besoin de vérifier les dimensions exactes de leurs produits. Il faut que les designers s’assurent que le modèle créé respecte à la fois les normes industrielles et les attentes des consommateurs. Conséquemment, les opérateurs vérifient que chaque pièce correspond aux designs et aux calculs. On peut aussi en déduire que la métrologie industrielle et la modélisation 3D vont de pair en pair et demandent l’intervention de la photogrammétrie, car elles nécessitent des observations visuelles et numériques. Ces dernières sont des éléments de mesure utilisés en photogrammétrie. Par ailleurs, plus les dimensions sont précises, plus les calculs sont exacts, offrant ainsi un diagnostic correct concernant le produit. 

Pour conclure la photogrammétrie est une science qui implique l’observation à l’œil nu et numérique dans le but de mesurer, restituer, retranscrire ou tester. Cette discipline intervient dans plusieurs domaines et elle facilite la vie des Hommes au quotidien grâce aux calculs et aux données qu’elles traitent. Accompagnée d’instruments hauts de gamme, elle permet de représenter des objets ou des zones aussi bien que l’œil nu de l’être humain. 

 

Publié le : 30 Mar 2021

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