2) La vidéographie aérienne

Master 2 éme année Sciences de l’information géographique
Vidéographie aérienne
source : Laboratoire Régional de Télédétection Centre IRD (ex. ORSTOM) de Guyane, caractérisation de l’occupation du sol
par la télédétection, rapport final, décembre 1999.
Frédérique GILET
le 27 janvier 2005

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Table des matières
I) GENERALITES .................................................................................................................. 5
1) La télédétection aérienne légère : de nombreuses applications ................................. 5
2) La vidéographie aérienne : principes généraux .......................................................... 5
3) Les moyens actuels d’acquisition d’images de télédétection dans le spectre visible .. 5
4) La vidéographie aérienne : principes des techniques employées ............................... 6
1) La partie optique de la caméra vidéo ..................................................................... 7
Plan focal ................................................................................................................... 7
Champ de la caméra.................................................................................................. 7
Taille du pixel et échelle de prise de vue.................................................................... 7
Influence de la hauteur de vol sur la fauchée au sol .................................................. 7
2) La partie optronique de la caméra vidéo ................................................................ 8
Description du capteur optronique ............................................................................. 8
le capteur CCD .......................................................................................................... 9
Capteur mono CCD : ................................................................................................10
Caméra couleur tri-CCD ...........................................................................................10
La caméra CMOS .....................................................................................................11
Les caméras multispectrales .....................................................................................11
Inconvénients du capteur CCD .................................................................................11
Avantages du capteur CCD ......................................................................................12
Résolution spectrale .................................................................................................12
Résolution spatiale ...................................................................................................12
II) La planification d’une opération de vidéographie aérienne ...............................................13
1) La préparation de la prise de vue ..............................................................................13
2) La préparation du plan de vol ....................................................................................13
3) L’altitude ...................................................................................................................13
1) Entrées et sorties de trace ....................................................................................14
2) La vitesse..............................................................................................................14
3) L’heure du vol .......................................................................................................14
4) La prise de vue aérienne : le survol ..........................................................................14
1) Types d’avion léger : caractéristiques ...................................................................14
2) La préparation du matériel ....................................................................................15
3) En vol ....................................................................................................................16
4) La vérification du survol ........................................................................................16
5) Relevés de positions sur le terrain par GPS différentiel ............................................17
1) Objectifs ................................................................................................................17
2) Géodésie et cartographie ......................................................................................17
6) Capture d’images fixes .............................................................................................17
1) Le principe de la vidéographie numérique .............................................................17
2) Le format miniDV ..................................................................................................18
3) La capture d’images fixes .....................................................................................18
III) Redressement et mosaïquage ........................................................................................19
1) Déformations et redressement ..................................................................................19
2) Le ré-échantillonage .................................................................................................20
3) L’opération de redressement ....................................................................................20
4) Le mosaïquage et l’introduction dans un SIG ............................................................21
Conclusion ...........................................................................................................................22
Bibliographie ........................................................................................................................23
Webographie ........................................................................................................................24

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Liste des figures
FIGURE 1 : TABLEAU RECAPITULATIF SUR LES DIVERSES METHODES EN TELEDETECTION ............. 6
FIGURE 2 : FAUCHEE AU SOL .................................................................................................... 8
FIGURE 3 : SCHEMA FONCTIONNEL D’UN CAPTEUR OPTRONIQUE ................................................. 8
FIGURE 4 : LE CAPTEUR CCD ................................................................................................... 9
FIGURE 5 : PHOTO D’UN CAPTEUR CCD .................................................................................... 9
FIGURE 6 : FILTRES UTILISES POUR LES CAPTEURS MONO-CCD ................................................10
FIGURE 7 : SCHEMA DE FONCTIONNEMENT D'UN CAPTEUR NUMERIQUE MONO-CDD COULEUR ....10
FIGURE 8 : DECOMPOSITION DU SIGNAL LUMINEUX PROVENANT D'UNE LIGNE (SPATIAL)SUR UN
PRISME (SPECTRAL) ........................................................................................................11
FIGURE 9 : MATERIEL UTILISE LORS D’UNE VIDEOGRAPHIE AERIENNE .........................................15
FIGURE 10 : PHOTO SUR LE MATERIEL EMBARQUE ....................................................................16
FIGURE 11 : RE ECHANTILLONNAGE .........................................................................................20

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INTRODUCTION
De la photographie aérienne à la télédétection spatiale par satellite, les méthodes
d’acquisition d’images de la Terre sont nombreuses. La photographie aérienne classique
permet d'obtenir des images de très grande précision (largement inférieure au mètre), mais
la prise de vue reste une opération lourde et souvent hors des moyens budgétaires de
programmes de recherche. Le développement de cette méthode d’acquisition s’inscrit
également dans le cadre de l’innovation méthodologique sur les systèmes d’information
géographique (SIG) : elle s’accompagne du développement des méthodes et des logiciels
pour le redressement, le mosaïquage, la gestion intégrée des données de type image dans
un SIG.
Les principes de la méthode présentée dans ce rapport sont les suivants : après préparation
d’un plan de vol précis, le survol par avion léger avec un caméscope numérique embarqué et
dirigé vers le sol de façon approximativement orthogonale permet de disposer d’un film vidéo
couvrant la surface désirée, par traces parallèles avec un certain recouvrement entre traces.
A partir du film vidéo numérique, on peut extraire directement des images numériques fixes
sur un ordinateur. L’utilisateur a le choix des images à capturer : il doit seulement s’assurer
du recouvrement des images et de la meilleure assiette possible de l’avion.
Après capture des images sur un ordinateur, il est nécessaire de trouver des points de
référence géographique pour localiser, recaler et redresser les images, et éliminer ainsi les
déformations dues à la prise de vue (déformations optiques, assiette de l’avion, altitude). On
associe position d’un point dans l’image capturée et position géographique réelle pour créer
des points d’amer. La position géographique réelle peut être déterminée directement par
GPS sur le terrain, ou sur une photographie déjà recalée et positionnée, sur une carte, etc.
Enfin, grâce aux points d’amer, les images capturées sont redressées (c’est-à-dire mises en
conformité géographique), recalées (c’est-à-dire positionnées dans l’espace), puis
mosaïquées (c’est-à-dire intégrées dans un ensemble d’images) pour constituer une
mosaïque géo-référencée.
Cette mosaïque est intégrée dans un système d’information géographique qui permet à son
tour d’utiliser la mosaïque comme base cartographique pour des travaux ultérieurs
(digitalisation, représentation, cartographie, etc.).

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I) GENERALITES
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1) ) L La a t té él lé éd dé ét te ec ct ti io on n a aé ér ri ie en nn ne e l lé ég gè èr re e : : d de e n no om mb br re eu us se es s
a
ap pp pl li ic ca at ti io on ns s
La télédétection aérienne légère concerne toutes les techniques visant à obtenir des images
aériennes de la Terre par des moyens légers et faciles à mettre en œuvre. Elle complète la
photographie aérienne classique et la télédétection spatiale, et est bien adaptée aux objectifs
de la recherche scientifique. La télédétection aérienne légère répond à de nombreux besoins
techniques : cartographie de base, cartographie d’occupation du sol à grande échelle, états
de surfaces, cartographie thématique, échantillonnage, actualisation, etc. De nombreux
domaines d’application sont concernés par ces techniques : on peut citer l’hydrologie
(irrigation et gestion des ressources en eau), l’environnement et la gestion des ressources
naturelles, le développement rural, le développement urbain …
Comme toutes les techniques d’acquisition d’images aériennes, la télédétection aérienne
légère associe un appareil de prise de vue à un moyen de transport de cet appareil. Parmi
ces moyens, on peut citer : les avions légers monomoteur, les hélicoptères, les ULM, les
drones (avions sans pilotes), les ballons captifs, les dirigeables et montgolfières.
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2) ) L La a v vi id dé éo og gr ra ap ph hi ie e a aé ér ri ie en nn ne e : : p pr ri in nc ci ip pe es s g gé én né ér ra au ux x
Le principe général de la vidéographie aérienne est le suivant : après préparation d’un plan
de vol précis, le survol par avion léger avec un caméscope numérique embarqué et dirigé
vers le sol de façon approximativement orthogonale permet de disposer d’un film
vidéo couvrant la surface désirée, par traces parallèles avec un certain recouvrement entre
traces. A partir du film vidéo, on peut extraire directement des images numériques fixes sur
un ordinateur. L’utilisateur a le choix des images à capturer : il doit seulement s’assurer du
recouvrement des images et de la meilleure assiette possible de l’avion.
Après impression (facultative) des images sur papier, il est nécessaire de trouver des points
de référence géographique pour localiser, recaler et redresser les images, et éliminer ainsi
les déformations dues à la prise de vue (déformations optiques, assiette de l’avion, altitude).
On associe position d’un point dans l’image capturée et position géographique réelle pour
créer des points d’amer. La position géographique réelle peut être déterminée directement
par GPS sur le terrain, ou sur une photographie déjà recalée et positionnée, sur une carte,
etc. Enfin, grâce aux points d’amer, les images capturées sont redressées (c’est-à-dire
mises en conformité géographique), recalées (c’est-à-dire positionnées dans l’espace), puis
mosaïquées (c’est-à-dire intégrées dans un ensemble d’images) pour constituer une
mosaïque géoréférencée.
Nous allons tout d’abord situer cette méthode dans le contexte général des moyens
d’acquisition d’images dans le spectre visible.
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3) ) L Le es s m mo oy ye en ns s a ac ct tu ue el ls s d d’ ’a ac cq qu ui is si it ti io on n d d’ ’i im ma ag ge es s d de e
t
té él lé éd dé ét te ec ct ti io on n d da an ns s l le e s sp pe ec ct tr re e v vi is si ib bl le e
A l’heure actuelle (1999), les moyens civils d’acquisition d’images de la Terre en
télédétection dans le spectre visible sont nombreux et performants. Par ordre de résolution
(la taille d’un pixel, élément d’image), ce sont :