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Pic2map: Un plugin QGIS de mono-photogrammétrie

Pic2Map est un plugin pour le Système d’Information Géographique Open Source QGIS. Cette extension permet de calculer la position et la direction d’une photographie. Pour ce faire, l’utilisateur doit cliquer sur des points similaires dans la photographie et dans une donnée géoréférencée (une carte 2D ou 3D). Si un nombre suffisant de correspondances correctes est indiqué, le logiciel peut calculer l’orientation de la photo. Cette localisation précise ouvre de nombreuses autres possibilités comme:

  • la rephotographie (décrite dans un cas d’utilisation ci-dessous),
  • l’affichage de données géographiques dans la photographie,
  • le monoplotting: des objets dessinés sur la photographie sont automatiquement géoréférencés. On peut par exemple dessiner le contour d’un glacier sur l’image et extraire ce contour dans un format géographique,
  • l’orthorectification: la rectification de la photographie pour qu’elle se superpose à une carte,
  • l’affichage de la photographie dans un environnement 3D comme sur smapshot.

Pic2Map est Open Source et gratuit, ainsi des utilisateurs de tout horizons y ont accès. Ci-dessous, trois utilisateurs nous expliquent leur cas d’utilisation.

 

Auteurs du plugin

Le plugin a eu plusieurs cycles de développement. Il a d’abord été implémenté par G. Milani dans son travail de master à l’EPFL. Ensuite, quelques fonctionnalités ont été ajoutées par T. Produit dans le cadre d’un service civil au Parc National Suisse. Les dernières mises à jour ont été assurées par le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec.
Aujourd’hui, IG group SA se tient à disposition des utilisateurs qui souhaiteraient financer des améliorations du plugin mais ne fait pas de maintenance active.

  • Photographie originale avec superimposition de couches géographiques. Source: Library Of Congress

 

Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec

Jean-François Bourdon

La forêt québécoise située entre le 45e et 51e parallèle fait l’objet d’inventaires réguliers depuis plus de 40 ans. Cette zone d’environ 550 000 km² située essentiellement sous le 51e parallèle est couverte par des inventaires terrestres couplés à l’interprétation par stéréoscopie de photographies aériennes verticales. Le territoire au-delà du 51e parallèle est, quant à lui, beaucoup moins documenté en raison des difficultés d’accès et du niveau d’activité économique plus faible. Néanmoins, l’acquisition de connaissances de base sur les écosystèmes s’y trouvant n’en est pas moins pertinente et c’est ce qui a été réalisé avec le programme d’inventaire de la végétation du Nord québécois.

De 2007 à 2015, des milliers de photographies aériennes obliques ont été acquises lors des nombreuses sorties pour l’établissement de placettes d’inventaires sur l’ensemble du territoire. Ces photos ayant été acquises à l’aide de simples appareils photos numériques reliés à un capteur GPS, seule la position approximative de l’observateur est disponible. Les photos acquises sont d’un grand intérêt puisqu’elles documentent des territoires éloignés très peu parcourus, mais il est difficile de les utiliser en complémentarité à des informations géolocalisées puisqu’aucune projection au sol des photos n’est disponible.

Pic2Map nous permet, via l’ajout  manuel de points de contrôles, de retrouver la position exacte de l’observateur, mais également d’obtenir les paramètres d’orientation extérieure (direction, inclinaison et roulis) de la photo pour ensuite créer un polygone au sol délimitant le territoire couvert. Avec ces polygones géoréférencés en main, il devient beaucoup plus facile de déterminer avec précision quelles autres données géospatiales sont disponibles sur ces zones.

Toutefois, un défi subsiste pour le géoréférencement de ces milliers de photos. Le territoire couvert étant très peu documenté, aucun modèle numérique de terrain (MNT) ou orthomosaïque d’images n’est aussi précis que la résolution des photos utilisées. Le MNT utilisé est donc dérivé de SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) à résolution approximative de 20 m tandis que l’orthomosaïque provient d’une série d’images de 2012 provenant du satellite RapidEye et est d’une résolution approximative de 5 m. Malgré ces faibles résolutions spatiales, le processus de monorestitution génère des résultats suffisants précis pour nos besoins de positionnement.

Les photos prises dans le cadre de l’inventaire de la végétation du Nord québécois sont disponibles en téléchargement gratuit via le portail Forêt ouverte (https://www.foretouverte.gouv.qc.ca/). Les données complémentaires issues du processus de monorestitution ne sont toutefois pas encore disponibles en raison de la très faible proportion des photos traitées jusqu’à présent.

  • Territoire couvert par les photos de l’inventaire de la végétation sur Nord sur Forêt ouverte.

 

Estimation du volume de glace en haute montagne

S. Gindraux, geoformer igp AG

Certains glaciers dans les Alpes suisses sont considérés comme dangereux. Cela signifie qu’un processus glaciaire, comme une chute de sérac ou le drainage d’un lac peut entraîner des dommages à certaines infrastructures ou présente un risque pour la population. Ces glaciers dangereux sont surveillés de près, dans le but de détecter à l’avance un potentiel danger.

Le glacier suspendu du Weisshorn par exemple, a trois langues distinctes où des chutes de séracs peuvent potentiellement tomber. Ce glacier est surveillé tous les jours à l’aide d’une caméra située sur le flanc opposé. Les images obliques à disposition sont de hautes résolutions. Si l’on observe qu’une partie du glacier bouge plus vite et/ou que des fissures se créent, il est nécessaire d’estimer le volume de glace qui pourrait tomber. Le Plugin Pic2Map nous aide à faire ce calcul.

Nous avons utilisé l’approche GCP pour orienter notre image, avec l’aide d’un modèle digital de terrain et des paramètres connus de notre caméra. Lorsque l’image a été calquée sur le modèle de terrain, nous avons utilisé l’outil “measure 3D” pour pouvoir mesurer des segments sur l’image. Bien que les mesures ne soient pas extrêmement précises dû au modèle de terrain qui n’est pas toujours actuel, Pic2Map nous a permis d’obtenir des ordres de grandeur pour l’estimation du volume de glace!

  • Glacier du Weisshorn le 04.04.2021. Source image: Geopaevent AG

 

Rephotographie – Patrimoine de Leytron

T. Produit

Pour son exhibition annuelle, en 2018, la sauvegarde du Patrimoine de Leytron a choisi de faire une présentation de rephotographies commentées. La rephotographie consiste à prendre une photographie actuelle au plus proche d’une photographie historique. Si les deux photographies sont exactement alignées, il est possible de les comparer pixel par pixel. Cependant, pour atteindre ce but, il est nécessaire de retrouver la position et l’orientation exacte de l’appareil photo.

Il est extrêmement laborieux de retrouver la position d’une photo sur le terrain sans une analyse a priori faite sur ordinateur. Pic2Map nous a permis de calculer les positions des photographies et générer une carte des positions à rephotographier pour optimiser et diviser nos tournées.

Sur le terrain, d’une fois que la position calculée est atteinte, pour obtenir un bon alignement des photographies l’usage d’un trépied est nécessaire pour pouvoir affiner l’orientation de l’appareil. Il est particulièrement important que le centre des deux images corresponde au mieux.

De retour au bureau, la photographie actuelle a encore été redimensionnée et réalignée sur la photographie historique afin d’obtenir un alignement au pixel près. Pour ceci, un logiciel de traitement d’image est nécessaire. Dans ce cas, nous avons détourné la fonctionnalité de géoréférencement de QGIS pour aligner deux photos plutôt que deux cartes.

  • Image historique, Source: Sauvegarde du patrimoine de Leytron
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