La géomatique

La géomatique regroupe de façon cohérente l’ensemble des connaissances et technologies nécessaires à la production et au traitement des données numériques décrivant le territoire, ses ressources ou tout autre objet ou phénomène ayant une position géographique.

Ses racines sont « Géo », qui veut dire Terre, et « Matique » qui provient d’informatique, soit le traitement automatique de l’information géographique.

La géomatique est un domaine varié et passionnant qui fait appel aux sciences et aux technologies afin de mesurer la Terre. La géomatique permet de produire des cartes, des plans, des mesures et des informations sur la position géographique de différents éléments sur la terre : routes, maisons, rivières, etc. Elle offre aussi tous les moyens pour suivre en ligne et en temps réel des personnes, des véhicules et des événements sur notre planète : catastrophes naturelles, épidémies, inondations, feux de forêts, changements climatiques, etc.

Très technologique, la géomatique fait appel au positionnement par satellites GNSS, aux bases de données géo-spatiales, à Internet, aux images satellites, aux modèles de terrain en trois dimensions, au laser aéroporté, aux instruments de mesure au sol, etc.

La géomatique sert également à délimiter des terrains, à établir les frontières entre les pays, à positionner des routes ou des grandes infrastructures et à protéger les propriétés des citoyens. Le droit et l’arpentage sont alors mis à contribution. Dès que vous voulez savoir où vous êtes, où vous allez, où vous pouvez construire, où vous devez intervenir sur la Terre, vous devez faire appel à la géomatique. À l’échelle globale ou au millimètre près, elle fournit des informations indispensables à la société ! La géomatique est à la base de tout développement durable.

Hélicéo est expert dans ces domaines très techniques !

La photogrammétrie

La photogrammétrie est une technique qui permet de faire des mesures à partir de photos. La photographie et le traitement d’images exigent des techniques spéciales, ainsi que des appareils et logiciels adaptés. Les concepts présentés dans cette partie sont valables pour tout type de prise de vues (aériennes ou terrestres) même si les termes employés renvoient pour beaucoup à l’aérien.

Photogrammetrie relevé carrière

Une image constitue un enregistrement plan et déformé de l’environnement. Seule, elle ne permet pas d’obtenir les trois dimensions de l’espace. Pour reconstruire un modèle en 3D, il faut deux images (au minimum…), prises de deux points de vue différents et procéder par intersection. Ce principe est analogue au fonctionnement du système visuel qui nous permet d’appréhender l’environnement en relief, par nos deux yeux : c’est la stéréovision. Deux images prises dans des conditions semblables à celles de la vision humaine (dont les points de vue sont parallèles mais décalés dans l’espace) forment un couple stéréoscopique qui permet de retrouver la sensation de relief par stéréoscopie.

Afin que l’objet soit vu sur plusieurs photos, il faut un chevauchement entre elles, on parle de recouvrement. Le recouvrement longitudinal est celui entre la prise des photos et le recouvrement latéral est celui entre les lignes de prises de vues. La notion de recouvrement est essentielle en photogrammétrie. Elle garantit le fait d’avoir un modèle complet (sans trou) et robuste. En drone, le recouvrement recommandé est de 80% /60%. Ce qui signifie 80% en longitudinal et 60% en latéral. Ceci permet d’avoir 12 angles différents pour chaque objet et de minimiser les erreurs de dénivellation.

Le principe est ensuite de restituer la géométrie d’un objet à partir de ces clichés, pris depuis des points de vue différents. Afin de mettre en relation les photos entres elles et les assembler on va donc faire appel à l’aérotriangulation (AT) qui a pour rôle de créer une relation entre le système de coordonnées « image » et le système de coordonnées « objet ». Une approche manuelle de cette étape se fait grâce à l’orientation interne, relative puis absolue (point d’appui) dans le système de coordonnées « objet » où chaque paire de clichés est traitée séparément. Grâce aux nouvelles technologies et à la numérisation, les photos sont maintenant traitées toutes ensemble, en un bloc, afin d’effectuer une compensation par faisceau (bundle block adjustement). L’assemblage est basé sur le calcul d’une fonction de corrélation c’est-à-dire une fonction qui aura des propriétés spéciales quand les images se ressemblent localement. Un algorithme de recherche de points homologues (géométrie épipolaire, réduction à des droites) permet la diminution de la zone de recherche. On a alors des points de corrélations ou points de liaisons (Tie points) qui permettent la construction du modèle.

De plus, les images en entrée du processus sont géo-taguées c’est-à-dire qu’elles ont des coordonnées approximatives grâce aux données GPS/IMU intégrées sur le drone qui vont aider lors de l’assemblage et permettre un gain de temps.

A la fin du processus, on obtient des modèles 3D, des nuages de points ou des orthophotos.

Grâce au développement des appareils photos numériques, la photogrammétrie est devenue une technique rapide et précise de collecte de données géographiques.

photogrammétrie terrestre monument
La photogrammétrie terrestre

La photogrammétrie terrestre est la prise de photos au sol. Tout ce qui n’est pas observable depuis le ciel (façades, intérieurs, voûtes…) a donc vocation à être traité par les méthodes terrestres d’acquisition. La stéréoscopie est obtenue par simple déplacement du photographe ou par l’utilisation conjointe de deux caméras. Elle permet de faire un relevé, d’étudier des déformations ou analyser des pathologies. Elle peut aussi être utilisée dans la détermination des dimensions ou volumes. Actuellement, les applications de la photogrammétrie terrestre sont très variées : restitution de façades, conservation du patrimoine (statue, ornement…), suivi de petits ouvrages d’art… Elle se présente comme un bon complément lors de missions aériennes spécifiques.

Photogrammétrie aérienne monument
La photogrammétrie aérienne

Les prises de photos se font du ciel (par drone, avion, satellite…) et sous forme d’aller-retour afin de survoler la totalité de la zone de mission. Elle est employée lorsque l’on a une surface de grande importance à lever ou quand l’accès est difficile ou dangereux pour un opérateur. Ses applications sont nombreuses et variées : calculer des cubatures, des linéaires, de faire de la cartographie, suivi d’ouvrage d’art, explorations de zones dangereuses ou inaccessibles, industries, toitures, carrières, surfaces agricoles…

Le Système d’Information Géographique (SIG)

Le SIG est un système d’information capable de créer, transformer, afficher analyser et stocker de l’information géographique. Cela permet notamment de produire des plans et cartes. Il existe deux types de données graphiques visualisables dans un logiciel SIG : les données raster et les données vectorielles. Les données raster sont des images, avec comme unité de base, le pixel. Ces données peuvent être intéressantes à utiliser, notamment comme support de vectorisation. Il est en effet possible de créer des données vectorielles à partir d’images raster. Les données vectorielles quant à elles, sont des éléments géographiques localisés par des coordonnées (X, Y). Les données vectorielles sont constituées de trois types d’entités : point, ligne, polygone. Les points servent à la représentation de symboles ponctuels : ville sur une carte de France, arbre sur une parcelle… Les lignes servent à représenter les routes, rivières, voies de chemin de fer, flux, … Les polygones servent à représenter tous les objets surfaciques : régions, départements sur une carte de France, parcelle sur une carte communale… Les données vectorielles traitent les objets géographiques individuellement. Ces données vont principalement servir pour la réalisation de cartographies statistiques. Elles permettent en effet d’individualiser des secteurs géographiques et d’y associer des attributs quantitatifs.

Dans un SIG, à chaque objet est attribuée une fiche contenant des informations de type alphanumérique, c’est-à-dire permettant de stocker des informations qui décrivent les objets (nom, adresse, descriptif, historique, actualité…). Le contenu de ces fiches dépendant des besoins de votre activité.

Les domaines d’application des SIG sont aussi nombreux que variés comme la planification urbaine (cadastre, POS, voirie, réseaux assainissement), les transports (planification des transports urbains, optimisation d’itinéraires), l’hydrologie, la forêt (cartographie pour aménagement, gestion des coupes et sylviculture), géologie (prospection minière). L’intérêt du SIG est très varié : stockage des informations de façon claire et définitive, gérer une multiplicité d’informations attributaires sur des objets, comprendre les phénomènes, prévoir les risques (simulations), établir des cartographies rapides, localiser dans l’espace et dans le temps, réagir rapidement après des évènements ayant un impact sur le territoire, calculer des coûts ou des bénéfices, fournir des itinéraires, des plans adaptés.

Hélicéo s’applique surtout à produire et tracer avec beaucoup de précision, différents types de cartes servant à identifier un territoire. Ces cartes peuvent être urbaines (plans des rues), topographiques (reliefs d’un lieu), cadastrales (découpage d’un territoire en propriétés foncières), d’exploitation forestière ou d’utilisation du sol.

Système d’Information Géographique

La bathymétrie

Bathymétrie par drone

La bathymétrie met en œuvres différentes techniques permettant la représentation 3D, la mesure des profondeurs et du relief des fonds marins, lagunes et cours d’eau afin d’en déterminer leur topographie subaquatique. Les champs d’applications sont importants : mesure de stock sous eau pour des sablières ou gravières dans les mondes des carrières, ou mesure du niveau d’envasement dans les lacs ou lagunes, relevé de lit de rivière par la réalisation de profil en long ou en travers, ou simplement, mission de reconnaissance et d’exploration « de coupure humide » sur des sites a découvrir.

Le Building Information Modeling (BIM)

Le BIM peut être décrit comme “un fichier numérique qui concentre l’ensemble de l’information technique et règlementaire de l’ouvrage”. Une façon révolutionnaire de décrire le bâtiment. Le BIM contient tous les objets composant le bâtiment (murs, dalles, fenêtres, portes, ouvertures, escaliers, poteaux, poutres, équipements, environnement…) et leurs caractéristiques. Les objets de la maquette sont tous géolocalisés dans l’espace. Technologiquement il s’agit d’un ensemble de normes, d’outils, de méthodologies et de plateformes collaboratives. De nombreuses relations entre les objets peuvent ainsi être décrites : jonction de murs, percement d’un mur par une ouverture….

Chaque professionnel intervenant sur le bâtiment va saisir, dans un fichier unique qu’il va partager, les données relatives à son intervention (par exemple pour les Géomètres-Experts, des données issues de relevés 3D qu’il aura traitées avec des outils numériques). Cette « maquette numérique » se construit au fur et à mesure du projet, ce qui permet de constater visuellement l’avancement et les modifications. Ainsi tous les acteurs d’un chantier ont une estimation en temps réel sur le respect des coûts et des délais. Elle évite aussi d’avoir à saisir les mêmes informations à de multiples reprises, ce qui diminue le surcoût et les erreurs. On a accès alors à 6 dimensions : les 3 dimensions spatiales, la dimension temporelle et financière et la dimension de gestion du cycle de vie. Ce concept s’élargit pour intégrer également tout ce qui traite de l’environnement du bâtiment avec l’intégration du modèle numérique de terrain, du cadastre, des bâtiments proches, de la topologie…