Dans le domaine du drone, la technologie évolue rapidement et il est essentiel de garantir la meilleure qualité possible des images prises par les drones pour obtenir des données précises et fiables. Que vous soyez impliqué dans la cartographie, l'arpentage ou la création de modèles 3D, le respect des meilleures pratiques en matière de planification des vols de drones et de traitement des images peut améliorer de manière significative la qualité de vos produits finaux. 

Afin d'obtenir des résultats optimaux dans vos projets de drones, il est recommandé de garder en tête ces différents points :

La cohérence est essentielle dans la planification des vols de drones pour garantir des produits finaux fiables. Le mouvement des objets dans les images au cours d'un vol peut provoquer des « images fantômes », où les objets scannés apparaissent partiellement ou complètement transparents. Pour éviter ce phénomène, les personnes et les équipements doivent rester immobiles et il faut tenir compte des vents modérés ou forts qui peuvent entraîner des mouvements dans le paysage, en particulier dans les feuilles des arbres. Le maintien d'une distance constante par rapport à l'objet ou au terrain est essentiel pour une modélisation 2D et 3D efficace. Le drone doit rester à la même distance du sol et des structures concernées pendant toute la durée du vol. S'il est nécessaire de capturer la zone à plusieurs échelles, traitez chaque échelle comme un projet indépendant. Les outils de suivi du terrain de votre application de planification de vol peuvent vous aider à maintenir cette distance constante, garantissant ainsi une capture de données de haute qualité, même dans des scénarios aériens atypiques.

Une acquisition et un recouvrement d'images efficaces sont essentiels pour une photogrammétrie de haute qualité. Un chevauchement important des images permet de générer des nuages de points 3D fiables grâce à la triangulation multi-stéréo, ce qui améliore la précision et l'exhaustivité. Chaque point de surface doit être observé par au moins trois à cinq images pour garantir une correspondance précise des pixels dans l'espace 3D. Le chevauchement permet au logiciel d'assembler les images à l'aide de points clés identifiables. Dans les zones présentant des caractéristiques uniques, un chevauchement de 60 à 70 % peut suffire, mais les zones sans caractéristiques peuvent nécessiter jusqu'à 90 % de chevauchement. Le chevauchement frontal et latéral est important, bien que le chevauchement latéral puisse réduire l'autonomie de la batterie. Un chevauchement insuffisant se traduit par des trous « NoData ». Il est essentiel de maintenir une échelle d'image cohérente en capturant des images à des distances similaires. Une grille d'acquisition régulière avec un chevauchement avant et latéral adéquat minimise les occlusions et améliore la redondance des données. Le terrain et les structures élevées peuvent influencer le chevauchement nécessaire, ce qui affecte la cohérence de la capture d'images. Le fait de prévoir une zone de vol légèrement plus grande garantit un chevauchement adéquat sur les bords et une couverture complète. Notez également que le pourcentage de recouvrement de l'image est déterminé par les bâtiments/objets les plus élevés de l'ensemble de données.

La distance d'échantillonnage au sol est la distance entre les centres de deux pixels consécutifs sur le sol. Une GSD plus petite signifie une résolution plus élevée et des images plus détaillées. Pour obtenir la distance d'échantillonnage au sol souhaitée, maintenez une altitude constante pendant le vol. Ajustez l'altitude de vol en fonction de la GSD souhaitée, de la longueur focale du capteur et des spécifications de la caméra. Pour une cartographie de haute précision, il est préférable d'utiliser une altitude plus basse, mais cela peut nécessiter plus de lignes de vol et un chevauchement plus important pour couvrir la même zone, alors n'oubliez pas d'emporter des batteries supplémentaires ! Pour plus d'aide sur les calculs GSD et la planification des vols en général, vous pouvez consulter l'application ArcGIS Flight ou des calculateurs gratuits en ligne.

Des conditions d'éclairage optimales sont essentielles pour capturer des images de haute qualité. Le meilleur moment pour voler est vers midi, lorsque le soleil est directement au-dessus, ce qui minimise les ombres. Si vous réalisez un projet sur plusieurs jours, essayez de commencer à voler à la même heure chaque jour afin de maintenir une cohérence. L'idéal est d'avoir un ciel légèrement couvert, car il n'est pas nécessaire de tenir compte des ombres et cela permet de minimiser l'éblouissement dû aux surfaces réfléchissantes. Les ombres peuvent masquer les détails et réduire le nombre de points clés pour l'assemblage. Pour les objets en 3D, les ombres sur un côté peuvent être problématiques. Si nécessaire, effectuez des vols supplémentaires à des heures différentes pour capturer les zones d'ombre sous un meilleur éclairage. Cependant, cette approche n'est pas toujours garantie.

Les motifs répétitifs peuvent perturber les logiciels de photogrammétrie, rendant difficile l'identification de points clés communs. Les paysages homogènes, tels que les champs, les forêts ou les étendues d'eau, ne présentent pas de caractéristiques uniques, ce qui complique l'assemblage précis des images par le logiciel. Ce problème se traduit souvent par des trous « NoData » ou des patchs mal alignés dans le produit final. Pour atténuer ce problème, volez à différentes altitudes afin de changer la perspective et de réduire l'impact des motifs. L'objectif est de trouver une altitude où le motif est moins répétitif. Vous pouvez également essayer d'ajuster les paramètres d'exposition pour maximiser le contraste, ce qui peut aider à créer des points clés plus faciles à distinguer, ou placer des points clés artificiels dans le paysage. Cette approche permet au logiciel de mieux distinguer les différentes zones, mais le succès n'est pas garanti.

Les surfaces réfléchissantes, comme l'eau ou les véhicules, peuvent poser des problèmes lors de l'assemblage des images. Les reflets peuvent varier en fonction de l'angle du drone, ce qui entraîne des incohérences dans les points clés disponibles. Pour l'eau, volez lorsque le vent est minimal afin de réduire les ondulations. Pour les véhicules, les reflets des pare-brise et des finitions brillantes peuvent apparaître comme du blanc pur ou des trous « NoData ». Planifiez vos vols de manière à minimiser l'impact des reflets, par exemple en volant par temps couvert, et envisagez d'utiliser un logiciel de retouche d'images pour corriger les problèmes lors du post-traitement.

L'eau pose des défis importants à la photogrammétrie en raison de son absence de caractéristiques et de sa nature en constante évolution. La plupart des assemblages réussis nécessitent qu'au moins 25 % de chaque image contienne de la terre. L'eau peut également provoquer des erreurs de trajets multiples du GNSS et de mauvaises lectures du capteur d'altitude. Lorsque vous planifiez des vols au-dessus de l'eau, veillez à ce qu'une partie substantielle des images contienne de la terre afin de fournir des points de référence pour l'assemblage. Pour ce faire, envisagez de voler plus haut. Gardez des attentes réalistes, car les zones avec une couverture étendue d'eau sont rarement réussies.

Les conditions météorologiques, en particulier le vent, peuvent avoir une incidence considérable sur les vols de drones. Des vents violents peuvent par exemple faire dévier le drone de sa trajectoire de vol planifiée ce qui peut entraîner des données GNSS erratiques et des risques potentiels pour la sécurité. Si votre drone n'est pas conçu pour résister à des vents violents, reprogrammez le vol. Le brouillard, la pluie et la neige peuvent également présenter des risques et entraver le respect des bonnes pratiques. L'enneigement, en particulier, peut réduire la quantité de points clés naturels disponibles. Vérifiez toujours les prévisions météorologiques et choisissez des conditions de vol optimales pour garantir la sécurité et la qualité des données.

Réfléchissez aux types de produits photogrammétriques dont vous aurez besoin pour le traitement, ainsi qu'aux caractéristiques de votre zone d'intérêt. Si votre objectif est d'obtenir des produits 2D de qualité, tels que des orthomosaïques ou des MNS/MNT, il est préférable de capturer vos images à un angle dit nadir, c'est-à-dire avec l'appareil photo orienté directement vers le sol à un angle de 90 degrés. Si votre objectif est de modéliser un bâtiment, notamment sous la forme d'un photomaillage 3D ou d'un nuage de points, vous devrez alors capturer des images sous plusieurs angles. Pour une reconstruction précise, il est essentiel que la structure soit clairement visible sur les images capturées. Le fait de fournir au logiciel de photogrammétrie des vues sous différents angles lui permet de reconstruire le bâtiment avec précision et de produire un modèle complet sans lacunes ni zones sans données.

La question de la précision nécessite une réponse plus longue que celle que l'on peut donner dans cet article. Néanmoins, voici quelques règles simple à garder en tête. La plupart des vols de drones permettent d'obtenir une précision relative. Cela signifie que les objets de votre produit de sortie sont largement précis. Cela signifie que vous pouvez utiliser des outils de mesure sur vos produits de données avec une grande fiabilité dans les résultats. La précision absolue implique que tout ce qui se trouve dans vos produits de sortie représente exactement sa véritable place dans le monde. Cette précision est en grande partie obtenue grâce à des mesures supplémentaires telles que des points de contrôle au sol (GCP) ou des drones RTK ou PPK. Gardez à l'esprit que de nombreux drones sur le marché aujourd'hui ont une très bonne précision de positionnement XY, mais ont souvent du mal à collecter des valeurs Z précises. Un travail sur la donnée Z est alors nécessaire afin d'obtenir des résultats comparables entre deux vols successifs par exemple.

Un nouveau paramètre de correction de l'effet Rolling Shutter a été ajouté aux options de réglage pour les drones utilisant des obturateurs déroulants (capteur CMOS par exemple). Ce paramètre réduira les distorsions et les imprécisions causées par l’effet du volet roulant, ce qui donnera lieu à des produits plus précis et visuellement attrayants.

La prise en charge des true-ortho a été étendue au traitement de l’imagerie thermique. La valeur par défaut pour les orthomosaïques d’imagerie thermique est désormais un véritable point de vue nadir.

Les "vraies orthophotos" sont disponibles avec une licence Standard ou Advanced

Vos orthomosaïques seront désormais appelées "vraies orthos". Les "vraies orthos" sont désormais disponibles lors de l'utilisation de la licence Standard (et non plus uniquement en Advanced). Les "vraies orthos" offrent une véritable vue verticale de tout ce qui se trouve dans la zone de votre projet, ce qui signifie qu'ils montrent tout dans la bonne position horizontale, en particulier tous les objets au-dessus du sol tels que les toits des bâtiments. Pour mémoire, j'avais expliqué les différents types d'orthophotos dans cet article.

Un exemple d'une vraie ortho est montré ci-dessous. L'image du haut montre une zone d'une orthomosaïque créée par des méthodes traditionnelles, entraînant une superposition horizontale du bâtiment et le faisant sembler s'éloigner de la caméra, avec des façades de bâtiment visibles. Les lignes rouges indiquent l'emplacement réel de l'emprise du bâtiment. Dans l'image du bas, vous pouvez voir l'excellent alignement entre le polygone de l'emprise du bâtiment et l'image après traitement, créant une véritable ortho (les façades des bâtiments ne sont plus affichées).

Pour les organisations prenant en charge des workflows de terrain avec des opérateurs mobiles, des paquetages de tuiles d'imagerie peuvent désormais être créés à partir de produits 2D (MNT, MNS, Orthophoto) afin qu'ils puissent être utilisés dans d'autres applications SIG bureautiques ou copiés sur des appareils de type tablette/smartphone pour être utilisés dans des applications mobiles.

De plus, on pourra également deux nouveaux types de sortie pour les produits 3D :

• Un produit OBJ à fichier unique est désormais créé par défaut, ce qui facilite l'utilisation de ces modèles dans des logiciels tiers.
• Un nouveau format de maillage 3D a été ajouté sous la forme de fichiers 3D Tiles.

Des améliorations ont été apportées à l'équilibrage des couleurs lors de la génération de véritables produits ortho. Les vraies orthos produites apparaîtront plus naturelles, avec des améliorations spectaculaires de l'uniformité tonale entre les images adjacentes.

Le tableau des images, lors de la création nouveau projet, est maintenant plus interactif. Vous pouvez faire glisser une ou plusieurs images ou dossiers sur le tableau, et ils seront ajoutés au projet. Ceci est particulièrement utile lorsque vos images sont dispersées dans plusieurs dossiers.

L'utilisation de drones est devenue très courante ces dernières années. En conséquence, de nombreux progrès ont été réalisés dans la manière dont ces images de drones sont collectées, traitées et partagées dans différents domaines et pour différents cas d'utilisation. ArcGIS Drone2Map répond aux besoins assez étendus des utilisateurs qui souhaitent créer des produits cartographiques haute-résolution à partir d'un outil 2D/3D installé sur un poste bureautique.

Depuis la dernière version (2022.1, sortie le 23 juin 2022), Drone2Map est désormais proposé en deux niveaux de licence : Standard et Advanced. Dans cet article, je passe en revue les fonctionnalités de ces deux niveaux de licence et comment en tirer parti en fonction des besoins de votre organisation.

Drone2Map Advanced offre la possibilité de générer des produits 2D et 3D. La licence Advanced permet la génération de "vraies orthophotos" à partir d'images RVB, qui affichent une véritable vue à la verticale de tout point de la zone du projet. Pour les zones qui incluent des bâtiments, cela signifie que l'ortho montrera le haut du bâtiment (et non des vues obliques des façades du bâtiment à certains endroits) dans une position horizontale correcte.  Pour obtenir cette "véritable orthophoto", Drone2Map utilise un nuage de points 3D d'une très grande densité pour en extraire les caractéristiques de chaque pixels de l'orthophoto.  Dans ArcGIS (et dans les SIG en général), il existe trois types d'images orthographiques : ortho-dynamique, orthomosaïque et vraie orthophotos. Vous pouvez les découvrir et comprendre les avantages de chacun dans ce précédent article.

Lorsque vous créez des produits cartographiques 2D telles que les vraies orthophotos, des modèles numériques de surface (MNS) et des modèles numériques de terrain (MNT), voici quelques-unes des fonctionnalités intéressantes proposées par Drone2Map Advanced : 

• Vous pouvez traiter des images qui ont été capturées avec n'importe quel drone moderne de haute qualité, tant que les images ont des métadonnées GPS et que les paramètres de la caméra (longueur focale et taille des pixels) sont connus. 
• Un workflow très simple vous permet d'assembler automatiquement les images qui se chevauchent en une image spatialement précise. Si vous avez besoin d'assurer une précision absolue (en sachant que vos résultats s'aligneront avec d'autres ensembles de données), cela peut être réalisé facilement en ajoutant des points de contrôle au sol (appelé en anglais GCP). Cependant, si vous n'avez besoin que d'une précision relative (la capacité de mesurer des distances, des surfaces et des volumes à l'intérieur de l'orthophoto résultante), le logiciel vous permet d'obtenir des résultats de haute qualité sans avoir besoin de points de contrôle. 
• Bien que le produit principal soit généralement la véritable ortho, le flux de travail de traitement d'image extraira automatiquement un modèle numérique de surface, montrant l'élévation du sol ainsi que la cime des arbres, les toits des bâtiments, etc. Par exemple, si vous souhaitez calculer le volume des stocks (matières premières comme le gravier, le charbon ou les copeaux de bois) ou les excavations (par exemple pour estimer la quantité d'eau qu'un réservoir peut contenir), vous disposez d'outils intégrés pour effectuer ces mesures. 
• Le logiciel permet de traiter vos images même si vous travaillez avec des caméras spécialisées. Cela peut inclure des images multispectrales pour l'analyse des cultures ou de la végétation naturelle, ou des capteurs infrarouges thermiques pour effectuer des analyses sur les pertes de chaleur sur les toits ou localiser des animaux dans un environnement naturel. 
• Les produits en sortie peuvent être facilement partagés via ArcGIS Online ou ArcGIS Enterprise. 

Drone2Map Advanced vous permet également de créer des produits 3D en sorties telles que des nuages ​​de points (colorisés) et des photomaillages 3D (3D Textured Meshes) à partir de vos images RVB. Les nuages ​​de points détaillés vous permettront d'effectuer des mesures 3D point à point et les photomaillages 3D fournissent des vues dynamiques, réalistes et interactives d'une zone de projet. Les photomaillages 3D des bâtiments existants peuvent être extrêmement précieux pour des scénarios tels que la planification de la maintenance à l'échelle de la ville, la prise en charge des opérations de secours en cas d'incendie et l'information des parties prenantes sur l'avancement d'un projet de construction - parmi de nombreuses autres applications.

 

Drone2Map Standard permet de traiter les mêmes types d'images en entrée que Drone2Map Advanced et offre la plupart des fonctionnalités et avantages énumérés ci-dessus. Les principales différences entre les deux niveaux de licence sont les suivantes : 

Esri recommande de collecter à la fois des images nadir (à la verticale) et obliques si vous créez des produits 3D à l'aide de Drone2Map Advanced, et d'utiliser uniquement des orientations de caméra nadir (ou quasi-nadir) pour générer des images ortho (avec la licence Drone2Map Advanced ou Standard). 

Les orthomosaïques classiques fournissent une localisation précise pour les éléments situés au sol. Cependant, pour les éléments situés au-dessus du sol (tels que les bâtiments et les arbres par exemple), ils semblent s'éloigner de l'axe vertical et peuvent ne pas être à leur emplacement planimétrique correct. De telles orthomosaïques sont donc bien adaptées à de nombreuses applications, où seules les entités au sol doivent être correctement placées et lorsqu'il y a peu de bâtiments ou d'objets créant des occlusions (zones cachées). Le débordement des facades ou des toits peut être atténuée en utilisant des caméras à focale plus longue ou en ayant des chevauchements plus importants entre les images. Les artefacts résultant d'une sélection de lignes de raccord non-optimale peuvent être corrigés par édition manuelle. Le calcul est efficace car les informations du modèle de surface n'ont pas besoin d'être extraites des images. Cela rend les orthomosaïques bien adaptées aux applications qui se concentrent sur les entités au sol (agriculture, environnement, voirie, ...). Les orthomosaïques classique ne sont en revanche pas bien adaptées aux zones urbaines avec de grands bâtiments ou lorsque les bâtiments sont plus proches les uns des autres. Par exemple, si une analyse de détection de changement est appliquée à deux orthomosaïques de dates différentes, de nombreux faux changements peuvent être identifiés, simplement en raison du changement de perspective des caméras pour les éléments au-dessus du sol.