2.1.4.1.2 Orientation Externe

Etant donné le choix d’utilisation d’un vecteur léger drone, les paramètres d’orientation externe seront estimés par approximation pendant l’ajustement du modèle d’aérotriangulation.

III.2.1.4.2 Aérotriangulation

L’ajustement par paquet de blocs (et moindres carrés) est employé afin d’estimer la meilleure solution pour l’aérotriangulation. Ceci permet l’ajustement du bloc entier en réduisant l’erreur au minimum et en distribuant les résidus de façon équilibrée.

Nous allons tester l’impact de la solution d’autocalibrage d’Ebner (1976), avec 12 paramètres additionnels, sur la qualité du MNT, en intégrant ce processus dans le schéma

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itératif des paquets de blocs. L’efficacité de cette correction dépend du rapport entre l’erreur systématique et l’erreur aléatoire donc exige une bonne qualité des mesures des PCT. Un nombre plus important de PCT et de points homologues est rendu nécessaire par l’introduction de ces paramètres additionnels. En appliquant le modèle orthogonal d’Ebner (1976) on obtient un schéma d’aérotriangulation avec toutes les corrections (déformation de lentille et auto calibrage).

Pour le couple drone du juin 2005 nous disposons de 8 points de contrôle terrestre (PCT) avec des coordonnées 3D, ainsi que 326 points homologues (PH) détectés automatiquement par corrélation d’images, à l’intérieur de la zone de recouvrement du couple (ainsi que 4 PCT en dehors, figure III.20). La distribution des PH n’est pas homogène : le coté Nord-Ouest des images, plus végétalisé, a un faible potentiel de corrélation ce qui se traduit par une densité plus faible de PH que dans la zone non végétalisée.

Figure III.20 - Distribution des PCT (cercles noirs) et des PH (carrés rouges) sur le stéréo couple de 2005 (ravine le Moulin).

Pour cette mission (2005), le modèle d’aérotriangulation a été ajusté en utilisant le logiciel ERDAS Imagine LPS, avec une valeur de convergence de 0,001 mètres. Les résultats montrent une EQM totale estimée de 0,011 et de 0,032, 0,177, et 0,196, pour XYZ, respectivement (toutes en pixels). Le tableau III.9 montre les paramètres de l’orientation externe estimés pendant l’ajustement du modèle d’aérotriangulation.

Nous obtenons un rapport B/h de 0,28 (très bas mais favorable à la restitution automatique par corrélation d’images en zones à fortes pentes), et un écart en Z de 29,5 m dans la hauteur de vol entre les images.

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Tableau III.9 - Paramètres d’orientation externe calculés (unités XYZ en mètres et ωφκ en degrés) couple 2005 (ravine le Moulin).

ID image X Y Z oméga phi kappa

01 921 864,439 3 212 648,732 1 053,237 6,0819 7,0046 -163,0634

02 921 870,597 3 212 688,243 1 023,656 -0,9023 13,8752 -153,4707

L’écart d’altitude du vecteur au moment de l’acquisition d’images est d’environ 30 mètres : 158,24 m pour l’image 01, et 128,66 m pour l’image 02 (d’après les paramètres d’orientation externe). C’est une valeur importante qui entraîne une différence d’échelle entre les deux clichés. Les écarts dans les angles ωφκ résultent de l’instabilité du vecteur drone avion, et ils ne représentent pas les conditions de vol idéales pour une restitution précise du relief, par des techniques de la stéréophotogrammétrie. C’est une des limitations de l’utilisation du vecteur drone et des conditions extrêmes d’acquisition des images. Deux PCT ont été rejetés après l’ajustement du modèle d’aérotriangulation, sur un total de 8 disponibles, ainsi que 8 PH sur un total de 326 disponibles. Dans le tableau III.10 nous pouvons observer les résidus des PCT non rejetés après l’aérotriangulation.

Le PCT mire45 présente les résidus les plus importants, ce qui est cohérent avec la position de la mire (figure III.20) au bord de la zone de recouvrement de deux images, où les effets de la déformation de lentille sont plus forts, même après la correction de ces distorsions. La mire32, encore plus au bord de l’image, a été rejetée pendant l’aérotriangulation.

Tableau III.10 - Résiduels de PCT non rejetés après l’ajustement du modèle d’aérotriangulation (en mètres) couple Juin 2005 (ravine la Roubine).

ID PCT rX (m) rY (m) rZ (m) mire10 -0,005 0,016 -0.059 mire35 -0,009 -0.009 -0.061 mire36 -0,063 -0.016 -0.125 mire45 0,000 -0.500 -0.500 mire50 0,061 0.003 0.165 mireR1 0,016 -0.016 0.085

Pour l’aérotriangulation du couple drone 2007 sur La Roubine, nous avons utilisé 7 PCT en 3D, et 240 PH détectés par corrélation d’images (figure III.21), dans la zone de recouvrement. Le modèle d’aérotriangulation a été ajusté en utilisant le logiciel ERDAS Imagine, avec une valeur de convergence de 0,001 mètres.

La distribution des PH n’est pas homogène, le coté Nord des images, moins contrasté, a un faible potentiel de corrélation ce qui se traduit par une densité beaucoup plus faible de PH (obtenus automatiquement par corrélation d’images). Le tableau III.11 montre les paramètres de l’orientation externe calculés pour le couple drone 2007.

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Nous obtenons un rapport B/h de 0,23 (toujours très bas mais favorable à la restitution automatique par corrélation d’images en zones de fortes pentes), et un écart en Z de 6,86 m dans la hauteur de vol entre les images, plus faible que le couple 2005. Le pourcentage de recouvrement est de 69%. La hauteur de vol moyenne du vecteur drone est de 62,9 m. Les écarts dans les angles ωφκ sont aussi importants et résultent de l’instabilité du vecteur drone et des conditions d’acquisition des images en zones montagneuses.

Figure III.21 - Distribution des PCT (cercles noirs) et des PH (carrés rouges) sur le stéréo couple de 2007 (ravine la Roubine).

Tableau III.11 - Paramètres d’orientation externe calcules (unités XYZ en mètres et ωφκ en degrés) couple 2007 (ravine la Roubine).

ID image X Y Z oméga phi kappa

01 921860,7810 3212335,7826 931,3298 1,2797 -6,7369 24,4173

02 921874,9765 3212336,5003 924,4712 1,5982 -1,3616 12,4254

Pour la mission drone-avion 2008, nous avons utilisé 15 images au total afin de construire un MNT drone. Mais cette fois nous avons réalisé toute la chaine de traitement photogrammétrique, dès le calibrage de l’appareil photo jusqu’à la corrélation d’images, en utilisant le logiciel MicMac. Pour cela nous avons fourni les images, les coordonnées images et les coordonnées terrain de PCT au laboratoire MATIS de l’IGN (au concepteur du logiciel Marc Pierrot-Deseilligny).

Cette mission a été effectuée en ayant pour but la mise en place d’une méthodologie d’évaluation de la qualité hydrologique d’un MNT, où il fallait réaliser un travail sur le « chevelu » des thalwegs de la ravine au Moulin juste avant la mission drone-avion. Cette fois ci nous nous sommes servis de toutes les photos aériennes disponibles de la ravine acquises pendant la mission, de manière à être sûrs de pouvoir représenter numériquement toute son étendue.

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Dans la figure III.22 nous pouvons observer la disposition d’images drone mission 2008 sur le Moulin, ainsi que les PCT utilisés dans l’aérotriangulation avec MicMac.

Figure III.22 - Distribution des PCT (cercles noirs) sur plusieurs couples d’images drone de Mars 2008 (ravine le Moulin).

Dans le tableau III.12 nous avons l’altitude du vecteur au moment de la prise de chaque photo aérienne drone de la mission de Mars 2008. La hauteur de vol moyenne de cette mission est autour de 64 mètres approximativement. Néanmoins, les photos ont été prises en deux passages du drone principalement. Un premier groupe d’image a été prises à une hauteur moyenne de 53 mètres, pendant que pour le deuxième passage la hauteur moyenne d’images est plus élevée (72 mètres).

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Tableau III.12 - Altitude du vecteur au moment de la prise de vue pour chaque image de la mission de Mars 2008 (ravine le Moulin).

ID image altitude au _{Sol (m) vecteur (m)} altitude du

117 897,785 56,677 118 897,444 56,615 140 911,189 51,907 141 910,534 52,496 142 908,792 53,767 144 904,257 55,466 145 900,394 59,329 183 906,924 67,497 184 903,371 72,380 185 902,918 73,044 186 903,156 71,574 187 900,268 72,297 188 897,789 75,235 189 896,869 75,269 190 896,458 75,849 CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref