Rapport de stage - Pages perso - LCPC

Projet de Fin d'Etudes de Noémie VANETTI Septembre 2008
III.4. Algorithme de compensation
Afin de permettre la restitution photogrammétrique des désordres que l'on observe sur les
images, il est nécessaire de connaître les paramètres de l'orientation externe, c'est-à-dire les
coordonnées des points de liaison mais surtout les valeurs précises des coordonnées des centres de
prises de vues pour chaque cliché ainsi que celles des trois angles fixant son orientation.
Dans le processus proposé par le logiciel Interface, cette étape de compensation n'avait pas été
programmée et était donc réalisée à l'aide du logiciel TopAero développé par l'IGN. Malgré l'efficacité
prouvée du logiciel TopAero, son utilisation présente certains inconvénients. En effet, cela oblige
l'utilisateur d'une part, à posséder les deux logiciels ce qui suppose un double apprentissage, puis
d'autre part, cela n'offre qu'une maîtrise partielle des résultats fournis par TopAero notamment
concernant le choix de la pondération utilisée pour les différents groupes de points ainsi que
l'interprétation des résidus et des précisions annoncées. On notera également que ce logiciel a été
conçu spécifiquement pour les photogrammètres de l'IGN afin d'orienter les photographies aériennes
relevées et qu'il est difficile d'utilisation pour des personnes n'ayant pas une grande connaissance dans
ce domaine. Pour ces raisons, il apparaît intéressant de développer un algorithme de compensation qui
permette le calcul de ces paramètres d'orientation externe directement au sein du logiciel Interface.
On trouve dans la littérature trois méthodes principales pour réaliser les calculs
d'aérotriangulation. Une première méthode présentée par Hottier [2000] est la méthode polynomiale.
Il est recensé principalement la méthode de degré 2 qui s'avère très efficace pour les bases courtes (4 à
10 modèles) mais également d'autres méthodes dérivées qui font varier la forme du polynôme afin de
modéliser plus précisément le relief selon qu'il soit plus ou moins accidenté. On trouve enfin des
méthodes polynomiales de degré 3 (splines) qui n'imposent pas de longueur maximale pour la bande
ou le bloc. Cette première catégorie de méthodes n'est toutefois que peu utilisée. Une seconde
catégorie, développée dans l'ouvrage de Kraus [1997], est la compensation par faisceaux. Elle
consiste à déterminer simultanément les éléments d'orientation externe (position et attitude des prises
de vues) d'un couple stéréoscopique (deux clichés présentant un recouvrement d'environ 60%) à l'aide
de points d'appui levés sur le terrain ainsi que les coordonnées des points de liaison directement dans
le système des coordonnées-terrain. Cette méthode est applicable à un couple de clichés mais s'étend
très bien également à un grand nombre de photos. Une dernière catégorie de méthodes est la
compensation en bloc par modèles indépendants. Cette méthode propose quant à elle un calcul en
deux étapes. Un premier calcul d'orientation relative des deux photos en recouvrement, ou de
l'ensemble des photos du bloc, permettant de créer le stéréomodèle (modèle 3D du terrain sans
échelle). Puis dans un deuxième temps, un calcul de l'orientation absolue utilisant les points de calage
et permettant alors de calculer les paramètres de la similitude spatiale pour le passage du système des
coordonnées-modèles vers le système des coordonnées-terrain, ce qui force la mise à l'échelle du
modèle tridimensionnel.
Bien que la méthode de compensation en bloc par modèles indépendants soit également très
répandue et efficace, on préférera utiliser dans notre étude la méthode de compensation par faisceaux
parce qu'elle lie directement les coordonnées-images aux coordonnées-objets sans passer par des
coordonnées-modèles. C'est également cette méthode qui est utilisée dans le logiciel TopAero. Ainsi,
la détermination des éléments d'orientation externe des faisceaux perspectifs (droite passant par le
centre de projection du cliché et les coordonnées-image du point) est réalisée simultanément pour tous
les clichés du bloc grâce à l'utilisation des équations de colinéarité. Une linéarisation des équations et
l'utilisation de valeurs approchées avant l'application de la méthode des moindres carrés sont toutefois
nécessaires pour le calcul de compensation.
La programmation de cet algorithme a été commencée au sein du logiciel Interface. Les étapes
de calculs permettant la mise en œuvre de la compensation par les faisceaux est donnée en annexe.
Géolocalisation par photogrammétrie des désordres d'ouvrages d'art 27