dossier images relief

Inventée depuis un siècle, les méthodes de mesure de la nature, de monuments historiques ou d’ouvrages d’art à partir de photographies relief bénéficie des nouvelles techniques numériques.

L’origine de la photogrammétrie vient d’un architecte allemand, Albrecht Meydenbauer, passionné par la sauvegarde et la restauration du patrimoine architectural allemand. Il a donné ce nom en 1893 à l’utilisation de plusieurs photographies du même objet pris sous des points de vue différents à des fins de mesure. Le même point étant identifié sur deux photographies, sa position dans l’espace peut être calculée par triangulation. Les coordonnées de la prise de vue doivent avoir été soigneusement repérées. C’est la photogrammétrie dite convergente, la plus simple à mettre en œuvre.

Mais ce principe nécessite de savoir identifier sur l’image des points précis. Un grand progrès a été réalisé avec l’introduction de la vision stéréoscopique qui permet de se repérer visuellement sur des surfaces complexes comme des montagnes boisées. Le principe consiste à déplacer les deux photographies en vision stéréoscopique jusqu’à obtenir fusion des deux images, donc apparition d’un relief net dans la portion de l’image observée. On sait alors tracer des lignes et automatiquement calculer la position des points saisis. Des appareils de tracé mécanique, les stéréorestituteurs ont été mis au point pendant la première guerre mondiale pour des besoins de relevé cartographique fait à partir de prise de vue aérienne.

La Terre vue du ciel

La photogrammétrie stéréoscopique demeure encore aujourd’hui essentiellement d’origine aérienne. La nature visuelle du paysage terrestre oblige au recours à la stéréoscopie. Et avantage technique, les optiques à très longue focale utilisées pour une vision de loin déforment peu et autorisent ainsi naturellement des mesures précises.

L’IGN (L’Institut Géographique National) est un des plus importants utilisateurs de photogrammétrie stéréoscopique en France. A partir de photographies généralement prises d’avions, ou plus rarement prises par satellites dans le cas de pays étrangers difficiles à survoler, les services de production de l’IGN reconstituent la description du terrain et saisissent sur des postes de travail spéciaux nommés des stéréorestituteurs les données cartographiques : voiries, réseau hydraulique, bâtiments, etc.

Ces données sont plus rapides à mettre à jour que les données topographiques mesurées classiquement sur le terrain et qui servent à dessiner les cartes papier. En revanche, ces dernières comportent des données complémentaires comme les limites administratives, la toponymie, la position des sources d’eau, la nature des bâtiments remarquables (église ou mairies, etc).

Dans le cadre du projet RGE (Référentiel Grande Echelle), l’IGN va rassembler sur l’ensemble du territoire français trois bases de données distinctes : la base de données topographique et la base de données ortho-photographique, issue des photographies aériennes mais aussi une base de données externe, la base de données parcellaire en accord avec la Direction Générale des Impôts, qui constitue le cadastre. La finalisation de la fusion des deux premières bases de données est prévue en 2005 et l’IGN a mis en place six lignes de production Intégrées (L.P.I) au sein du Service d’Information Cartographique.

Ces lignes de production sont structurées en trois ateliers. Le premier atelier qui tourne en 2x8 fait la stéréorestitution sur postes SUN équipés d’écrans relief à polarisation circulaire, qui assure un meilleur confort. Deux manivelles manuelles et une contrôlée par le pied permettent de déplacer les photographies et d’obtenir la fusion désirée à l’endroit souhaité. Un deuxième atelier complète les données saisies à l’aide de cartes papier scannées. Un attribut est associé à chaque donnée afin de préciser son origine et sa date de création. Un troisième atelier utilise un outil propriétaire de détection automatique des zones de végétation.

Au service du patrimoine

Depuis trente ans, grâce à l’amélioration des qualités métriques des appareils photographiques à courte focale (déformation faible due à l’optique), la photogrammétrie stéréoscopique a pu se développer au sol, en particulier pour la saisie des monuments et des ouvrages d’art. Ainsi, la société A.G.P. (Art, Graphique et Patrimoine), spécialisée dans la numérisation et la reconstruction virtuelle du patrimoine architectural, optimise suivant ses besoins l’utilisation des différents types de saisie et d’acquisition photogrammétrique. Par exemple, pour saisir l’ensemble de la façade d’une cathédrale, la photogrammétrie convergente est utilisée mais les diverses statues la composant sont saisies localement en photogrammétrie stéréoscopique.

La photogrammétrie stéréoscopique est particulièrement bien adaptée pour les formes complexes sans point de repère comme la statuaire mais elle est de plus en plus remplacée par la saisie laser lorsque le tournage est possible. Cette dernière technique est beaucoup plus rapide à mettre en œuvre mais génère indistinctement une quantité impressionnante de points. “ La photogrammétrie stéréoscopique nous permet de reconstituer un volume virtuel complet de l’objet sur le poste de travail. Nous pouvons alors tracer précisément les lignes significatives de l’objet numérisé ce qui est impossible avec une saisie laser. La contrepartie est un travail assez laborieux. Nous utilisons le logiciel canadien DVP dédié aérien. Il n’y a en effet pas de logiciel de photogrammétrie stéréoscopique spécialisée pour l’architecture, le marché est trop petit et les calculs sont plus complexes à programmer. ” précise Gaël Hamon, d’AGP.

L’utilisation la plus courante de la photogrammétrie reste le convergent. Des outils simples ont repris cette technique pour reconstitur la géométrie 3D d’un objet à partir de plusieurs vues photographiques comme Photomodeler ou Imagemodeler de Realviz.

Pour en savoir plus :

La société I.G.N. - www.ign.fr
La société A.G.P. - www.artgp.com
Le logiciel Photomodeler – www.photomodeler.com
Le logiciel ImageModeler – www.realviz.com
Le projet MOMA du GAMSAU – moma.gamsau.archi.fr/
Association Française des Topographes - perso.club-internet.fr/aftopo/

Yann Le Disez