1. RAPPORT DES TRAVAUX DE
LEVERS
PHOTOGRAMMETRIQUES PAR
DRONE DU SITE DE LA SITE SIC
DE GRAND MESSA 16Ha
Phase : APD
ÉTUDES GNSS, ET
PHOTOGRAMMETRIQUE
Superficie couverte : 30Ha
République du Cameroun
Paix-Travail-Patrie
2. SOMMAIRE
SOMMAIRE........................................................................................................................... 2
INTRODUCTION................................................................................................................... 3
1 Les études préalables..................................................................................................... 3
2 Les travaux préparatoires ............................................................................................... 4
3 TRAVAUX DE TERRAIN ................................................................................................ 5
3.1 Les observations gnss............................................................................................. 5
3.2 Relevé Photogrammétrique..................................................................................... 6
3.2.1 Déroulement de la mission............................................................................... 7
4 Travaux de bureau.......................................................................................................... 8
4.1.1 IV.2. Qualité des rendus ............................................................................................. 8
4.1.2 IV.3. Types et format des restitutions ............................................................................. 9
I. Traitements photogrammétriques ............................................................................... 9
II. Etablissement des plans............................................................................................11
DIFFICULTEES ET RECOMMANDATION...........................................................................14
3. INTRODUCTION
Les études topographiques menées dans le cadre du projet de levers photogrammétrique par drone du
site de la Cité SIC de Grand Messa au compte de la SIC ont été réalisées suivant les étapes ci-dessous
énoncées :
1. Les études préalables ;
2. Les travaux préparatoires ;
3. Travaux de terrain ;
• Observation GNSS (Statique / RTK)
• Relevés photogrammétriques
• Prise vidéo du site
4. Travaux de bureau
• Traitement photogrammétrique ;
• Etablissement des plans ;
• Restitution de données (rédaction du rapport topographique) ;
1 LES ETUDES PREALABLES
Les études préalables englobent trois étapes : la demande d’une autorisation de vol, la recherche
documentaire et la reconnaissance sur le terrain.
❑ Demande d’autorisation de vol : il a été question d’adresser une demande d’autorisation au
MINDEF pour le survol par Drone.
❑ Recherche documentaire : La recherche documentaire consiste à trouver les facteurs
susceptibles d’affecter le déroulement de la mission de vol à travers toute documentation possible
et disponible. La recherche documentaire s’est effectuée auprès :
o Du Maitre d’ouvrage pour l’acquisition des zones d’intérêt notamment la localisation de
l’emprise de la cité SIC de Grand Messa ; elle nous a permis d’avoir un aperçu global du
site
o Des services du Cadastre pour l’acquisition des fiches signalétiques devant nous permettre
de procéder au rattachement des points GPS utilisés au RGNC.
4. o Et de la bibliothèque interne de ORBIT GROUP forte de son expérience dans les projets
photogrammétriques similaires.
2 LES TRAVAUX PREPARATOIRES
❑ Planification de la mission
Comme pour tout vol par aéronef télépiloté, les points suivants ont été étudié :
• Consultation la carte aéronautique du secteur et repérage des zones réglementées (aéroports,
aérodromes, Zones militaire, couloirs d’entrainement de l’armée, …)
• Obtention des autorisations préalables de vol auprès du ministère de la défense
• Préparation de l’aéronef (chargement des batteries, préparation du plan de vol, préparation du
capteur embarqué,)
Dans le cadre des prises de vues photogrammétriques, une préparation complémentaire a été nécessaire
:
• Définition de la zone de survol, incluant les surfaces nécessaires pour ne pas avoir d’effet de bord
sur le modèle ;
• Zone théorique à lever Zone réelle à lever.
• Définition du parcours automatisé du drone via le logiciel de navigation.
Cette phase va permettre de caler les lignes de vol que va suivre le drone pour obtenir le nombre de
photos nécessaires au traitement photogrammétrique.
Ces lignes de vol sont définies à partir des caractéristiques suivantes :
• La taille du capteur photo utilisé (8.8 mm pour le Phantom 4 pro et 10 mm pour le Mavic 2 pro)
• L’objectif utilisé
• Le taux de recouvrement des photos en longitudinal (>= 70%) et transversal (>=65%)
• Le temps de vol disponible en fonction des batteries utilisées (30min en moyenne)
• La direction du vent : un vent latéral aux lignes de vol peut perturber la prise des photos
• Le relief et les obstacles
• L’altitude de vol (80-110 m)
• La durée du vol limité par la capacité batterie (30 min)
• Définition des points de repérage au sol : il s’agit soit de points caractéristiques qui seront bien
visibles sur l’image finale, soit de repères à mettre en place avant la mission. Ces points vont
permettre d’améliorer fortement la précision du modèle dans les 3 axes. Ils vont également
permettre de définir l’échelle du modèle. Sans aucune référence, le modèle serait adimensionnel.
Le plan de vol sera alors envoyé dans le contrôleur de vol du drone via un émetteur radio et activé dès
que l’opérateur estime que toutes les conditions sont remplies.
5. ❑ Les points de contrôle : GCP
Pour atteindre les précisions exigées par les termes de référence, nous avons fait recours aux GCP ou
points de contrôle. Ces points de control ont été matérialisés à l’aide des cibles de dimension 841mm x
594mm chacune et des croix à base de peinture blanche. Pour la circonstance nous avons utilisé au plus
Dix cibles et sept croix.
3 TRAVAUX DE TERRAIN
Les travaux de terrain se sont déroulés en trois phases ; à savoir les observations GNSS (Statique / RTK)
des GCP, le levé photogrammétrique et la prise de vue des façades des bâtiments.
3.1 LES OBSERVATIONS GNSS
Les points de contrôle au sol ont été judicieusement disposés sur la zone de levé de façon à définir un
maillage triangulaire. Cette disposition permettra un meilleur calage de l’image finale. A l’aide d’un
Mise en station sur la borne RGNR B01 Cible 841mm x 594mm
Cible en croix Borne du réseau géodésique utilisé
6. équipement GNSS, le EMLID RS2 à l’occurrence, les points de contrôle ont été observés et rattachés au
réseau géodésique camerounais selon le mode de positionnement différentiel temps réel (RTK) ou
statique dépendamment de la distance qui séparait le point de control à la borne de référence. Les
configurations des systèmes de coordonnées ont été judicieusement effectués selon que nous soyons
en Zone 33 Nord ou 32 Nord. Le système de coordonnées choisi était le WGS84, nous avons travaillé
avec les hauteurs Orthométrique. Le tableau ci-dessous présente le système de référence utilisé pour
les observations GNSS.
Système de coordonnées WGS 84
Projection UTM 32N
Geoide EGM 08
3.2 Relevé Photogrammétrique
Sur le site de la mission, l’opérateur a repéré un point de décollage/atterrissage sécurisé pour l’aéronef,
puis a mis en place son balisage de sécurité, et a entamé les contrôles machine. Une fois le drone en
mode stationnaire devant l’opérateur, ce dernier déclenche la mission automatique. Le drone commence
son parcours. Les photos sont déclenchées automatiquement par le drone en fonction des coordonnées
GPS de l’appareil et des paramètres définis lors de la préparation de vol.
L’aéronef est suivi par deux moyens :
• Sur l’écran de l’ordinateur ou de la tablette : le drone est matérialisé et suit ses lignes de vol
• Sur le retour vidéo en direct de l’appareil photo : l’opérateur vérifie le bon déclenchement de
l’appareil et contrôle l’image acquise.
À tout moment, le télépilote pourra décider de suspendre la mission en reprenant les commandes s’il
estime que la sécurité de la mission n’est pas optimale. Nous présenterons les différentes étapes du vol,
de sa programmation à l’aide l’application mobile Drone Deploy à l’atterrissage au terme des prises de
vues. Pour pouvoir atteindre les précisions exigées par les termes de référence, nous avons
judicieusement défini les paramètres de vol. Il s’agissait de la hauteur de vol, de la vitesse de vol, de là
le pourcentage de superposition longitudinale et latérale entre les photos de lignes et de colonnes
consécutives suivant la trajectoire de vol.
7. Paramètre Valeur
Hauteur de vol 80-110 m
Vitesse Entre 5m/s et 6m/s
Front Overlap 70 %
Side Overlap 65 %
Une fois ces paramètres définis, il était question de circonscrire la zone de levé. Pour cela
nous avons commencé par circonscrire les limites du site conformément à ce qui nous a été
présenté par les responsables de la SIC ; puis nous avons agrandi d’une distance supérieure
ou égale à 40 mètres de part et d’autre de chaque du contour représentant les limites du site.
3.2.1 Déroulement de la mission
Nous présenterons ici la phase de prise de vues aériennes du site de la cité SIC de Grand
Messa; vu que les paramètres de vols précédemment définis ont été appliqués.
➢ Vol automatique
La procedure étant Déjà décrite plus haut, nous presenterons juste les differentes
étapes en images.
➢ Vol manuel
Tableau : Paramètre de vol
Paramètres de configuration de vol automatique
8. 4 TRAVAUX DE BUREAU
4.1.1 IV.2. Qualité des rendus
Deux facteurs essentiels sont à prendre en considération.
❑ La résolution
Il s’agit de la taille équivalente sur le terrain d’un pixel de l’image. En terme anglo-saxon, on parlera de
GSD (Ground Sample Distance).
Il faut choisir un GSD en fonction de la précision attendue pour le projet.
C’est le logiciel de préparation de vol qui indique la valeur du GSD en fonction de l’altitude de vol et des
paramètres de la caméra. Il est donc définissable AVANT la mission.
Dans notre cas on a eu deux résolutions à savoir 3.5cm/px et 10cm/px
❑ La precision géométrique
Elle correspond à la précision du positionnement de chacun des pixels de l’image sur le terrain.
Cette classe de précision sera déterminée à partir des dispositions de l’arrêté du 16 septembre 2003
relatif aux classes de précision des travaux topographiques.
Par ailleurs, s’agissant de la précision relative (entre les points d’un même modèle), il est possible de
donner les valeurs indicatives suivantes :
Exemple de prise de vue Nadir
9. o Pour un projet de résolution (GSD) de 2 cm/pixel, la précision relative sera de l’ordre de 2 à 4 cm
en x,y et 4 à 6 cm en z.
o Pour un projet de résolution (GSD) de 10 cm/pixel, la précision relative sera de l’ordre de 10 à 20
cm en x,y et 20 à 30 cm en z.
En utilisant des points de contrôle au sol, les précisions relatives seront meilleures que les valeurs
indicatives ci-dessus.
4.1.2 IV.3. Types et format des restitutions
Après traitement, nous pouvons vous fournir un grand nombre de produits qui pourront répondre à toutes
vos attentes :
❑ Un nuage de points positionnés en. Las : utile si vous avez des outils en interne qui vous
permettent d’exploiter ces nuages de points ;
❑ Orthophoto : ici rendu au format TIFF, Pdf
❑ Les photos aériennes ortho-rectifiée seules ;
❑ Vue 3D en nuage de point, modèles polygonaux etc.
❑ Un plan Topographique au format DWG et PDF avec les courbes de niveaux espacés de 1m, les
bâtiments et occupation du sol matérialisé, lignes électriques etc.
❑ Deux rapports de traitement avec précision des points de vérification conforment aux tolérances
demandées.
Les formats de sortie sont très nombreux et dépendent des outils employés par le client. On pourra citer
❑ Global Mapper
❑ ArcGIS
❑ Agisoft Metashape
❑ Quantum GIS
❑ Autocad
❑ Bentley MicroStation
❑ Google Earth
❑ Covadis 17
❑ …
I. TRAITEMENTS PHOTOGRAMMETRIQUES
Le traitement des données photogrammétriques s’est réalisé avec le logiciel russe Agisoft Metashape qui
est l’un des meilleurs sur le marché.
Mais avant la phase de traitement sur Agisoft, vue le volume de données reçus (environ 300 images),
une campagne de renomme a eu lieu ainsi que des corrections radiométriques.
10. Le traitement des images avec Agisoft Metashape comprend principalement les étapes suivantes :
❑ Chargement des photos dans Agisoft Metashape ;
❑ Inspection des images chargées, suppression des images inutiles ;
❑ La qualité d’image
Une source médiocre p. ex. des photos vagues peuvent influencer en mal les résultats de l'alignement.
Afin de vous aider à exclure les images mal focalisées du traitement, Agisoft Metashape suggère une
fonction automatique d'estimation de la qualité d'image. Il est recommandé de désactiver les images
ayant une valeur de qualité de moins de 0,5 unités, et donc de les exclure du traitement
photogrammétrique pourvu que les photos restantes couvrent la totalité de la scène à reconstruire.
❑ Alignement des photos ;
Une fois les photos chargées dans Agisoft Metashape, elles doivent être alignées. À ce stade, Agisoft
Metashape trouve la position de caméra et l'orientation de chaque photo, et construit un modèle en nuage
de points clairsemé. Réaliser l’aérotriangulation qui permet pour chaque photographie de déterminer la
position et l’orientation exactes de la caméra au moment de la prise de vue.
❑ Le chargement et calage des GCP’s
Ici les points de contrôles ont été minutieusement calé sur les cibles préalablement matérialisées sur le
site afin d’avoir des précision adéquates.
❑ Création du nuage de points dense ;
Agisoft Metashape permet de générer et de visualiser un modèle en nuage de points dense. Sur la base
d'une approximation des positions des caméras, le programme calcule les informations de profondeur
pour chaque caméra afin de les combiner en un seul nuage de points dense. Agisoft Metashape tend à
produire des nuages de points extrêmement denses, aussi denses - si ce n'est plus - que les nuages de
points LIDAR. Un nuage de points dense peut être modifié et classifié dans l'environnement Agisoft
Metashape ou exporté vers un outil externe pour une analyse ultérieure.
❑ Elaboration du maillage (modèle polygonal 3D) ;
Il permet de reconstruire le nuage des points et générera une sortie de haute qualité en faisant des
interpolations et la classification des points pour la production des MNE.
❑ Classification des points du terrain
Cette étape permet d’identifier les points au sol pour produire le MNT
❑ Construction du MNE (Modèle numérique d’élévation) ;
❑ Génération de la texture ;
❑ Construction de l’ortho-mosaïque ;
11. ❑ Exportation des résultats.
II. ETABLISSEMENT DES PLANS
L’établissement du plan est l’opération qui transforme les observations faites sur le terrain en plan
topographique. C’est aussi l’opération de quadrillage et d’impression finale des dessins.
Dessin et habillage : Les semis de points sont générés sur l’environnement Autocad à partir des données
traitées dans la géobase COVADIS. Le dessin du plan peut dès lors se faire à partir des croquis de terrain
produit par les Opérateurs Topographes. Grace à la bibliothèque de symboles assez fournie de COVADIS,
l’habillage des plans se trouve simplifié et la restitution aisée.
L’habillage des lignesde rupture (talus, axe route, bord route, caniveaux…)se réalisentà l’aide de la polyligne
3D afin de mieux ressortir le terrain naturel en en altimétrie et par conséquent d’avoir un modèle numérique
de terrain juste et fiable.
Exemple d’un Plan topographique avec toutes les occupations du sol
12. Exemple d’un rapport de calcul avec les précisions des points de contrôle/vérification
Vue 3d d’une section du site
14. DIFFICULTEES ET RECOMMANDATION
Parvenu au terme de ces travaux, nous nous sommes heurtés à des obstacles à savoir : Lors du lancement des
missions de captation Drone, nous avons remarqué que nos équipements aériens subissaient une perte de signale
GPS (GNSS) lorsqu’il montait à environ 40-80m de hauteur. Et ceci était dû à la mise en place par le SED d’un
dispositif brouilleur de signal qui empêche le survoler leur site et les environs.
Par ailleurs après obtention de l’autorisation de vol et la couverture sécuritaire accordé par le MINDEF, nous avons
été contraints à travailler avec le Drone du SED ainsi que leur télépilote qui possède les codes de survol de la
zone.
Comme recommandation, nous pourrons suggérer à la SIC d’adresser une demande d’autorisation pour tous les
sites ou devrons être réaliser ces travaux ultérieurement afin d’alléger les démarches administratives et ainsi avoir
un gain de temps.
