par Serge Motet
Ce bulletin dresse le bilan des actions entreprises en 1 995 par l'Institut Géographique National {IGN) dans le cadre de sa mission de recherche.
Priorités de recherche
Depuis sa création, I'IGN joue un rôle actif en recherche appliquée dans tous les domaines de l'information géographique. Par sa double mission de recherche et de production, I'IGN est en mesure de renouveler les techniques de production et d'élaborer de nouveaux produits issus de la recherche.
Les priorités de recherche s'inscrivent dans un contexte général d'informatisation de la cartographie et de la documentation géographique. Elles sont décrites dans le "schéma directeur de la recherche à I'IGN".
La recherche de I'IGN se développent parallèlement aux missions de l'établissement et en particulier à la production de bases de données géographiques. En particulier I'IGN a entrepris la constitution la Base de Données Topographiques (BDTOPO) de précision métrique. Son achèvement à moyen terme (201 0) permet d'engager des recherches en visant une mise en application dans trois ou cinq ans. C'est dans ce cadre que sont développés à la fois des capteurs (caméra numérique) , des méthodes de traitement d'images et de photogrammétrie et des outils de cartographie automatique.
En aval de la saisie, I'IGN étudie l'exploitation ses bases de données. Une part importante de l'activité de recherche traite de la cartographie et des systèmes de gestion de base de données localisées.
Enfin, quelques recherches sont menées dans des domaines où les compétences de I'IGN peuvent contribuer au rayonnement scientifique international du pays, en particulier en sciences de la terre.
Image et photogrammétrie
La BD TOPO est saisie en trois dimensions sur des photographies aériennes (suivi d'un complètement sur le terrain) . Les recherches portent sur cette saisie photogrammétrique. Elles s'appuient sur des outils d'analyse d'image et sur les techniques photogrammétriques (permettant d'obtenir une géométrie tridimensionnelle par la vision stéréoscopique de deux images du même lieu prises de points de vue différents) .
Les actions de recherche couvrent plusieurs aspects de la topographie et visent le moyen et long terme.
Pour une application à moyen terme, I'IGN étudie l'aide à la saisie photogrammétrique de la BDTOPO. Il met au point des outils d'analyse d'image pour une automatisation partielle des tâches de restitution. Pour le plus long terme, on vise une automatisation complète de la restitution photogrammétrique.
D'autre part, différents thèmes sont traités. La restitution du relief par corrélation automatique et la restitution des routes sont les sujets les plus avancés. La détection du bâti est également abordée.
En parallèle, des études sont menées sur la lecture automatique de cartes scannées (reconnaissance des écritures et des symboles).
Instrumentation
La principale action est la mise au point d'une caméra numérique aéroportée. Il s'agit d'un appareil de prise de vue aérienne utilisant une matrice CCD comme capteur. Ce capteur a une dynamique très supérieure aux clichés argentiques. Il s'insère beaucoup plus simplement dans un processus totalement numérique.
Bufletm d?ntormat1on de I'IGN n"65 (1996!2)
Système d'Information Géographique (SIG)
Les recherches portent sur l'amélioration des systèmes actuels de gestion de données localisées qui s'appuie sur des systèmes de gestion de bases de données (SGBD) et en particulier sur les SGBD orienté-objet. Les domaines de recherche sont :
- la modélisation et de la gestion de la qualité, - la gestion de l'historique des données,
- la fusion et la gestion de données de précision différentes.
Généralisation cartographique
C'est la dernière étape du passage au numérique. L'objectif est de produire de façon automatique, des cartes claires et lisibles à partir des BD de I'IGN. Il s'agit de simplifier certains détails, d'en mettre d'autres en évidence, de réduire les superpositions et les confusions. Les options étudiées sont l'approche algorithmique et l'approche système-expert pour la résolution des conflits.
Géodésie
Les thèmes de recherche sont :
- les systèmes de référence terrestre et la participation à l'établissement d'un système de référence mondial, - les références verticales,
- l'apport de la géodésie à la géodynamique, - les techniques de positionnement.
A propos du b u lletin no 65
Le bulletin dresse un bilan de la recherche menée à I'IGN en 1 995. Il poursuit deux objectifs :
- informer un public aussi large que possible sur les domaines d'activité de I'IGN en matière de recherche, - faire un compte-rendu succinct des progrès réalisés en 1 995 pour informer les chercheurs qui travaillent sur des questions proches des axes de recherche de I'IGN et qui connaissent I'IGN.
Ces deux objectifs conduisent à proposer deux grandes parties :
- un aperçu des travaux effectués en 1 995 ; il comporte des articles courts sans rappel de la problématique et du contexte; il présente principalement les actions pluriannuelles; c'est la partie C du bulletin,
- une présentation détaillée de quelques actions particulières et nouvelles; c'est la partie B.
Le lecteur qui souhaite approfondir un sujet dont on ne donne ici qu'un aperçu, est invité à consulter les bulletins d'information de I'IGN no 61 (bilan 1 992) , no 62 (bilan 1 993) et no 64 (bilan 1 994) ou bien les publications dont les références sont à la fin de chaque article. Pour se procurer les bulletins ou d'autres publications, il est invité à se reporter à la partie D.
Structure de la recherche à I'IGN
L'IGN est un établissement public d e l'État à caractère administratif, placé sous l a tutelle d u Ministre de l'Équipement, du Logement, des Transports et du Tourisme. Il a cinq grandes missions (décret du 1 2 mai 1 981 ) :
- exécuter et entretenir l'équipement géographique d e l a France : réseau d e géodésie et d e nivellement, couverture photographique aérienne, carte de base et cartes dérivées,
- numériser l'information géographique,
- éditer et gérer les documents correspondant aux activités précédemment citées : cartes, photos . . . - former dans les disciplines d e l'information géographique,
- effectuer les recherches d'intérêt général correspondants aux activités précédemment citées.
Pour mener à bien cette dernière mission, I'IGN est doté d'une structure d'évaluation et d'orientation -le Conseil Scientifique et Technique (CST)- et de quatre laboratoires.
2 Bufletm d'Information de l'IGN
n"65
(1996;2)Le CST est constitué en majorité de représentants des M inistères intéressés par la recherche à I'IGN. L'expertise scientifique est assurée par quatre groupes de travail. Chaque groupe s'attache à une discipline particulière et comprend un représentant du CST, un membre de I'IGN et des scientifiques extérieurs à I'IGN.
Au sein de I'IGN, la Direction Technique (DT) assure la maîtrise d'ouvrage de la recherche. Elle s'appuie sur le Schéma Directeur de la Recherche qui fixe les thèmes de recherche.
La recherche est mise en oeuvre par les services de I'IGN. Les services de production (en particulier IGN-Espace à Toulouse) ont en charge certaines actions. L'École Nationale des Sciences Géographiques (ENSG). grâce à son laboratoire de géodésie, joue un rôle important. Les trois autres laboratoires dépendent du Service de la Recherche (SR) . La structure de recherche est donc formée de quatre laboratoires. Chaque laboratoire travaille dans une discipline particulière. Un groupe du CST est associé à chaque laboratoire :
- Groupe 1 : Image et photogrammétrie Laboratoire MATIS - Groupe 2 : Instrumentation Laboratoire LOEMI - Groupe 3 : SIG* et Cartographie Laboratoire COGIT (* SIG = Système d'Information Géographique) - Groupe 4 : Géodésie Laboratoire LAREG
Un programme de recherche est présenté chaque année au CST par la DT en fonction du schéma directeur et des propositions des chercheurs. Ce programme est organisé par groupes. Il est ensuite divisé en actions de recherche (AR) . Chaque AR a un responsable, un budget et un suivi comptable.
Maîtrise d'ouvrage Maître d'œuvre
C.S.T. Direction Technique Service de la recherche
1
Groupe 1 : Image &1
Schéma directeur de la1
MATIS : Image &1
photogrammétrie
recherche photogrammétrie
1
Groupe 2 : instrumentation1 1
LOEMI : instrumentation1
!
Groupe 3 : SIG & Cartographie1 1
COGIT : SIG & Cartographie1
1
Groupe 4 : Géodésie1 1
LAREG : Géodésie E.N.S.G.1
figure A. 1 : organisation de la recherche à I'IGN
Evolution des effectifs
Depuis 1 994, les effectifs des laboratoires suivent une progression limitée par rapport aux années précédentes, en accord avec le schéma directeur de la recherche (cf. tableau A.2) .
Effectifs Arrivées Effectifs Arrivées Effectifs
au 1L1L94 (Dégarts} au 1L1L95 (Dégarts} a u 1L1L96
COGIT 1 2 2 (1 ) 1 3 6 (3) 1 6
MATIS 1 4 5 (3) 1 6 3 (2) 1 7
LOEMI 7 0 7 (1 ) 6
LAREG 1 1 0 (3) 8 4 1 2
Total 44 7 (7) 44 1 3 (6) 51
tableau A.2 : évolution des effectifs de recherche
Bufletm d1ntormatton de I'IGN n"65 (1996!2) 3
Répartition des moyens
L e tableau A . 3 donne l a répartition des moyens d e recherche (et e n particulier des effectifs présentés ci-dessus) dans les différentes actions.
Qualification des données géographiques en vue d'une typologie des paysages Références verticales
Étude préalable pour la mise à jour de l'occupation du sol BD Carte Fabrication d'un prototype de caméra aérienne numérique
Prototype d'instrument aéroporté de télémétrie laser à champ large Etude par simulation des possibilités métriques d'un capteur à balayage Base de données multi échelles
Conception et mise en oeuvre d'algorithmes pour la vision stéréoscopique Applications semi automatiques d'aide à la restitution de la BD Topo
Apport des techniques d'extraction de crêtes sur MNT pour le calcul automatique d'un estompage
Evaluation de la qualité métrique d'une BD par la méthode du contrôle linéaire Nouvelles technologies pour la télémétrie laser
Exploitation cartographique d'images radar
Emploi en métrologie de cartes GPS consommables Modèles d'historique pour l'information géographique
Modélisation de la précision de localisation dans les BD géographiques Généralisation cartographique algorithmique
tableau A.3 : répartitions des moyens sur les actions
La vie de la recherche
L'IGN a participé au projet Amusing du programme Esprit, par une recherche sur les modèles de données et les algorithmes.
L'IGN participe au projet Genegis, du programme Eurêka. Genegis traite de l'information géographique dans le domaine des transports. Il vise à développer une plate-forme d'intégration d'informations géographiques de toute nature.
L'IGN contribue comme fournisseur de données et comme expert sur les interfaces et plus particulièrement sur la
En collaboration avec le G I P-Reclus et 02 technologie, I'IGN a contribué à une maquette de démonstration de la gestion du temps et de l'espace, en s'appuyant sur l'expérience du prototype Géo2.
Avec le concours de l'École Nationale Supérieure des Télécommunications, I'IGN a mené une étude sur la vectorisation automatique des cartes.
L'IGN a porté et testé sur le système Mercator de Barco, l'outil de placement automatique de toponymes sur une carte.
4 Bufletm d'lnlormalton de l'IGN
n"65
(1996/2}Congrès
Des chercheurs de I'IGN ont participé aux congrès suivants :
Titre Lieu
5ème conférence internationale en traitement d'images et ses applications (IPA) Edinburgh
3rd Symposium on large Spatial Databases Portland
International Conference on Document Analysis and Recognition Montréal
EurOpto Paris - Robert Weibel, Professeur à l'Université de Zurich, du 28 mars au 24 avril,
- Michael Goodchild, directeur du National Center for Geographie information & Analysis (NCGIA) , Professeur à l'Université de Californie, du 23 octobre au 3 novembre,
- Michela Spagnuolo de l'lstituto per la Matematica de Gènes du 26 au 30 octobre.
Buffetm d'lntormat10n de I?GN