La photogrammétrie est l'une des applications permise par les drones qui a le plus contribué à leur développement. Plus qu'une science, la photogrammétrie est aussi un processus, dont le futur déroule à travers les drones. Cette méthode prend place dans le vaste univers de la topographie, une science qui s'applique à la mesure des espaces et des surfaces, représentés sur des supports (matériels comme immatériels). Via la photogrammétrie aérienne par drone, on peut visualiser de façon intelligible et précise des scènes, à travers des résultats numériques, pour les exploiter : création de cartes numériques (cartographie), mesures topographiques (missions de géomètre) ou encore constitution de supports pour des modèles ou maquettes 3D (BIM (Building Information Modeling))...
Principes de la photogrammétrie
Qu'est-ce que la photogrammétrie ?
La photogrammétrie est une méthode d'ordonnancement et d'assemblage de photographies issues d'une même scène, visant à l'obtention d'un résultat unique, riche et supérieur à la somme de ses parties, en termes d'exploitation et d'information.
Comment fonctionne la photogrammétrie ?
Le principe mathématique utilisé par la photogrammétrie est celui de la parallaxe. Il s'agit d'un phénomène observé par l'être humain, qui grâce à ces deux yeux distincts, est capable de déterminer la profondeur d'une scène (et donc de profiter d'une vue en 3 dimensions).
Quels sont les résultats de la photogrammétrie aérienne par drone ?
En photogrammétrie par drone, en fonction de l'endroit d'où l'on capture une scène, il est possible d'obtenir divers résultats (ou exports) dont la lisibilité et la compréhension, sont davantage accessibles par rapport à un amas d'images isolées les unes des autres : orthophotographie (aussi appelée orthophoto ou orthomosaïque), nuage de points ou encore maillage 3D (aussi dit "mesh" ou "surface triangulée")...
Quelles sont les étapes du processus de photogrammétrie ?
Les fondements de la photogrammétrie n'ont pas changé, et le processus photogrammétrique reste le même :
- Acquisition des images
- Assemblage intelligent des clichés pour obtention d'un rendu spécifique
- Exploitation de l'export (analyse, mesure, inspection, interprétation...).
La partie prise de vue est aujourd'hui auto-gérée par le drone qui sert de plateforme à l'appareil de captation de l'image. Grâce aux données de positionnement, le parcours du drone est tel que chaque prise de vue est calibrée au centimètre près.
Concernant la partie logicielle, de nos jours, les algorithmes sont capables de réaliser seuls les calculs liés à la parallaxe, de ce fait, il est possible d'obtenir des rendus photogrammétriques sans toucher aux mathématiques.
Enfin, les rendus sont aujourd'hui numériques, et leur partage est optimisé grâce aux technologies cloud. Les interfaces proposées sont simplifiées au maximum mais restent suffisamment techniques pour satisfaire l'entièreté des parties prenantes à un projet impliquant la mesure.
Types d'exports permis par la photogrammétrie par drone
Quels sont les exports (outputs) que l'on peut obtenir avec la photogrammétrie ?
La photogrammétrie permet d'obtenir divers supports cartographiques. On parle de carte dès lors qu'on se place à une échelle de représentation de haut niveau par rapport à la Terre (régions, pays, îles, continents...).
Dans le cadre des drones professionnels, les échelles sont bien évidemment plus réduites, ainsi pour employer des termes plus précis, techniques et corrects on peut commencer parler d'orthophotographie.
Il est possible de s'appuyer sur des points de calage pour obtenir des résultats encore plus précis, mais généralement la photogrammétrie se suffit à elle-même grâce aux données de positionnement GNSS (accompagné des systèmes RTK et NTRIP). Les fichiers peuvent être envoyés physiquement vers l'ordinateur, mais aussi ils peuvent être envoyés par internet. On peut obtenir des orthophotographies, des relevés de cubature, des plans de carrière réglementaires. La photogrammétrie permet également d'obtenir des résultats qui relèvent plus de la modélisation 2D/3D que de la cartographie.
Le premier résultat 3D que l'on peut obtenir avec la photogrammétrie par drone est le nuage de point. Il s'agit donc d'un ensemble de points dans l'espace connus dans les 3D dimensions. Chaque point possède des coordonnées en X Y Z ce qui lui permet d'être placé par rapport à d'autres. En accumulant les points, il est possible de reconstituer des structures.
Ces modèles 2D et 3D sont ensuite exploités par des professionnels de l'urbanisme, de l'expertise d'assurance, de l'analyse des structures et des environnements... Ces métiers ont tous en commun un fort attrait pour la gestion de l'espace et la précision.
La photogrammétrie a pour but de répondre aux besoins de divers corps de métiers et diverses sciences : géologues, biologistes, architectes, sociologues...
Les résultats 3D obtenus par photogrammétrie peuvent être des supports pour les projets BIM qui se veulent rassembleurs et multifacettes. Le drone peut-être utilisé pour constituer un jumeau numérique de l'extérieur d'un bâtiment, sur lequel on pourrait obtenir des informations structurelles liées à la mesure dans un premier temps.
Les différents types d'ouvriers techniques liés au BTP pourraient obtenir des informations nécessaires pour remplir leurs missions avec efficacité (surface d'un mur pour le repeindre, surface de la toiture d'un bâtiment, circonférence d'une cheminée...)
Les avantages de la photogrammétrie par drone
Intégrée
Les solutions drones & logiciels pour la photogrammétrie intègrent les différentes étapes du processus photogrammétrique. On passe de la prise de vue, à la constitution des modèles, puis au partage et à l'exploitation des différents résultats pour les professionnels...
Rapide
Le point de vue aérien du drone donne la possibilité de réaliser des livrables à une vitesse bien supérieure aux méthodes classiques. En effet, les drones traitent de larges surfaces en un temps réduit, et disposent de logiciels d'exploitation des données performants...
QUALITATIVE
La qualité des exports et le niveau de granularité de la donnée est d'un niveau supérieur avec les drones : les derniers modèles intègrent des capteurs professionnels ultra-performants, ainsi que la possibilité d'exploiter les données de corrections de positionnement...
Photogrammétrie par drone : quels secteurs ?
Cartographie terrain
La cartographie est un type d'export que l'on peut obtenir via la photogrammétrie. Le caractère géoréférencé des données (les photos sont géoréférencées) obtenues par les drones pour la photogrammétrie, permettent lors de l'assemblage de toutes ces informations, d'obtenir un résultat à l'échelle.
Dans le cadre du BTP, la cartographie par drone est une application particulièrement intéressante. Pour les constructions d'ampleur, notamment les constructions routières, l'obtention d'une carte précise est nécessaire pour convenir à des injonctions de respect des distances. Les drones survolent la zone concernée et capturent automatiquement l'environnement choisi.
Le DJI Mavic 3E est une excellente solution pour obtenir des cartographies détaillées. Pour obtenir un GSD (Ground Sampling Distance) d'un niveau encore plus supérieur, la nacelle-caméra DJI Zenmuse P1, montée sur le drone DJI Matrice 350 RTK reste la meilleure solution.
Études des terrains - topographie
La topographie s'applique à la constitution de représentations à une échelle (relativement) réduite de zones terrestres. Elle est très liée à la géodésie, qui à trait à l'étude des mesures de la Terre.
Les études topographiques interviennent à de grandes échelles. Pour parvenir à réaliser des missions de ce type, topomètres et géomètres, doivent utiliser traditionnellement des outils forcément très performants et très couteux.
Il est désormais possible de réaliser des études de terrains à un niveau d'échelle topographique à l'aide des solutions drones les plus performantes.
À cet égard, le DJI Matrice 350 RTK accompagné de la nacelle-caméra DJI P1 est un incontournable. La DJI P1 est équipé d'un capteur plein format permettant l'acquisition de la donnée à un niveau de précision et de granularité très élevé même à grande altitude.
À cette échelle, ce sont des grands ensembles que l'on cherche à étudier et analyser. En général, l'environnement est l'objet principal de l'analyse topographique (du terrain).
Évaluation de volumes
En associant les images, la photogrammétrie réalise l'exploit de passer du 2D au 3D. En obtenant des informations de positionnement sur la 3ème dimension, il est possible d'évaluer des volumes (on parle aussi de relevés de cubature).
Les industries liées aux matières premières sont sujettes à des problématiques liées à la quantification des stocks. En général, relevant des secteurs miniers, elles ont absolument besoin de définir les quantités de matières qu'elles possèdent pour plusieurs raisons (comptabilité, gestion commerciale, soucis d'espace, rotation des stocks...).
À titre d'exemple, dans les carrières, un drone comme le DJI Mavic 3E Entreprise, va relever les stocks de matières premières en prenant des images des tas. Les logiciels évaluent et mesurent automatiquement les volumes : la nature de la matière ou de l'objet visé n'importe pas. Plusieurs types de stocks sont évaluables : granulats, déchets, denrées alimentaires...
Témoignage : "Pour vous donner un ordre d'idée, quand j'étais géomètre, je faisais du relevé de carrière, avec une technique on va dire traditionnelle (avec un GPS de topographe). Je prenais sur le terrain 2 semaines à faire le relevé entier de la carrière. Avec le drone, on passe à une demi-journée. Le gain de temps est vraiment considérable".
Modélisation 2D / 3D de structures
La photogrammétrie permet de construire des modèles 2D et même 3D via l'assemblage intelligent des images acquises par le drone. Dans le cadre du BTP, obtenir des modèles 3D de bâtiments est une aubaine. Les modèles 2D & 3D font office de support au grand nombre d'acteurs qui gravitent autour de la construction.
Les acteurs du génie civil d'une manière générale apprécient nuages de points et autres modèles triangulés qu'ils exploitent ensuite pour réaliser des vectorisations. Il est ainsi possible de faire évoluer son modèle et de le soumettre à plusieurs expérimentation numérique, allant de la mesure précise de certains éléments d'un modèle, à la rénovation voire la restructuration d'un ouvrage.
La modélisation requiert les appareils les plus précis, nous vous proposons le DJI M350 accompagné de la Zenmuse P1 afin de reconstituer les structures les plus précisément possible.
Inspection structure énergie & télécoms
Liées au secteur de l'énergie, mais aussi au secteur des réseaux & télécoms, les structures dont on parle concrètement sont nombreuses : éoliennes, réseaux de gaz (gazoducs, oléoducs), antennes relais, pylônes 4G, etc... Les drones pour la photogrammétrie sont une solution idéale pour réaliser l'inspection de ces structures particulières. Il est possible de reconstituer un "jumeau numérique" de la structure observée, pour ensuite l'analyser et l'inspecter directement depuis son ordinateur. On parle aussi d'inspection photogrammétrique.
Pour les exploitations qui couvrent de très larges surfaces - comme les exploitations de panneaux photovoltaïques - il est possible d'utiliser la photogrammétrie et obtenir une cartographie détaillée afin d'analyser ces vastes zones avec efficacité. Aujourd'hui les logiciels de photogrammétrie sont capables de traiter des images thermiques : on peut même réaliser une cartographie thermique.
Pour des missions de photogrammétrie dans les cadres que nous vous présentons, nous vous préconisons l'utilisation de drones tels que le DJI Mavic 3E ou encore le DJI M350 & la Zenmuse P1 permettront d'obtenir des modèles très précis. Également, le logiciel de traitement Pix4Dinspect accompagné de l'application de capture Pix4Dscan, est spécifiquement dédié aux structures télécoms.
Urbanisme et aménagement paysager
Les professionnels de l'urbanisme utilisent depuis longtemps la topographie afin de gérer de façon intelligente l'espace qui leur est attribué dans les villes. La volonté d'intégrer plus d'espaces verts dans les villes pousse de nombreux acteurs à se mobiliser pour la mise à jour de ces espaces. La photogrammétrie aérienne par drone est une véritable aubaine pour ces experts qui nécessitent d'une vue d'ensemble afin de déterminer quels sont les meilleures mesures à prendre.
En particulier, l'orthophoto est un résultat de la photogrammétrie qui convient aux besoins des superviseurs de la rénovation urbaine. La photogrammétrie peut également prendre une ampleur moins large, plus locale, et être utilisée pour obtenir des informations sur des bâtiments spécifiques. On cherchera dans ce cas à obtenir des modèles 2.5D voire 3D.
Il est possible pour les gestionnaires de l'aménagement du paysage, de prévoir l'apparence d'un environnement souhaité, en vectorisant des modèles, créés à l'aide de données acquises. C'est notamment à travers l'utilisation de logiciels de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) et de logiciels de modélisation que ces professionnels parviendront à obtenir un modèle réaliste de ce à quoi devrait ressembler les futurs zones visées. Le combo drone Matrice 350 RTK, DJI P1, Pix4Dmatic & Pix4Dsurvey constitue un système complet pour des missions de ce type. La solution DJI Mavic 3M Multispectral est également idéale.
État des lieux / reconnaissance du terrain
Que cela soit dans le cadre du maintien de l'ordre public, de son rétablissement ou encore, dans le cadre du secourisme, la photogrammétrie est une application que l'on retrouve notamment dans le secteur de la sécurité.
La reconnaissance de terrain par drone (aussi appelée "état des lieux par drone") intervient dès lors que l'on cherche à obtenir des informations sur une situation précise, généralement avec un caractère assez urgent.
Quelques exemples :
- Les pompiers apprécient cette solution notamment lorsqu'ils font appel à des experts pour constater les dégâts suite à des incendies.
- Les services de police via la photogrammétrie peuvent obtenir des reconstitutions de scènes d'accidents et de sinistres (constat de dégâts).
- Déploiement en terres inconnues de militaires.
- Suivi du déplacement des terres et mouvements de terrains (falaises, bords de mer, structures sous surveillance...)
Dans ce cadre, c'est souvent la cartographie qui est le résultat recherché. À travers le logiciel Pix4Dreact, il est possible d'obtenir de la plus rapide des manière une cartographie. Quant au drone pour l'acquisition de donnée le plus rapide pour une mission de ce type, il s'agira du DJI Mavic 3E Enterprise.
Webinaire Photogrammétrie - Vidéo
La photogrammétrie par drone est une des applications des drones civils professionnels qui a connu le plus grand développement ces années. Dans ce webinaire, nous vous proposons de découvrir ce qu'est la photogrammétrie par drone de manière très simple.
Découvrez la photogrammétrie par drone en vidéo grâce à ABOT !
