Gestion des données (19.09.2017)

Notes de cours – 19 septembre 2017

Gestion des données 3D

Présenté par Geoffrey Cornette
Direction de la mensuration officielle – Genève

Buts et objectifs de la formation

  • De la donnée brute à la donnée structurée
  • La source des données, les formats et le type d’utilisation
  • Exercices de manipulation de données

Préambule 

Introduction du cours en classant les grands modes d’acquisition de données en fonction de leur point de collecte, aérien ou terrestre et selon leur méthode d’acquisition, la photogrammétrie ou les relevés LIDAR.

Il en ressort que le choix du mode d’acquisition de la donnée brute dépend des métiers et des résultats attendus.

LIDAR aérien

Rappels théoriques: la lasergrammétrie mesure le temps de vol du signal.

  • Cas simple, sur une surface plane, envoi d’un signal, réflection et retour, mesure est réalisée selon le temps de parcours du signal. 
  • Cas d’une mesure sur une surface inclinée « pente » – perte de précision en raison de la taille du cône qui entraine différents échos.
  • Cas de plusieurs échos réceptionnés pour un seul signal. Par exemple les arbres renvoient plusieurs échos, ce qui  augmente la masse de données, mais qui permet de les classifier.

La chaîne de traitement pour un vol LIDAR est la suivante:

  • Le résultat des mesures est un nuage de points au format LAS (format des données brutes) contenant des informations de précision, de densité et de couleurs de chaque écho.
  • La classification du nuage de points permet l’attribution d’une classe à chaque point mesuré en fonction de sa nature. Ce processus est réalisé à l’aide de logiciel dédié. L’intensité du retour, par exemple les lignes de  marquages routiers et les couleurs au sol influence les résultats, il faut faire attention à la période prise de vue (neige, eau, feuilles, …)
  • Ce nuage de points classés permet la réalisation de plusieurs produits

Modèle numérique de terrain – MNT

  • A l’aide de tous les points
  • Enlever sol (étape classification)
  • Triangulation de lonnay = triangle
    • Ajout éventuel de lignes de rupture
  • Définition du maillage grille (ex 50 cm)
  • Interpolation au sommet de la grille
  • Attention la définition doit de la grille doit être réalisée selon la qualité du vol 

Modèle numérique de surface – MNS

  • Triangulation recherche des points les plus hauts (maximum local)

Relief ombré terrain

  • Éclairage virtuelle (par ex ombrage carte nationale)

Relief ombré surface

  • Eclairage virtuelle – fait ressortir les volumes

Modèle numériques de hauteurs – MNH

  • En soustrayant le MNT au MNS on obtient que les volumes

Courbes de niveau (isoligne)

  • Une grande densité de point produit des lignes avec beaucoup de « bruit », un lissage est donc nécessaire.

Photogrammétrie

Rappels théoriques: la photogrammétrie permet la mesure stéréoscopique d’un même point présent dans deux images. Pour réaliser ces mesures il est nécessaire de connaître à l’orientation des images (calibration de la caméra, focal, distorsion, taille capteur, …) 

  • Orientation Relative –  orientation des images l’une envers l’autres
  • Orientation Absolue – position et orientation de chaque photo à l’aide de points de calage connu au sol

Produit maillage automatique

  • Pour cet exemple, 37 captures photographiques d’une statuette ont été réalisées et chargées dans un logiciel (par exemple: PhotoScan). La première étape de traitement (nommée alignement ) permet au logiciel de détecter des points d’intérêts communs, de rechercher des correspondances entre les images et de déterminer les différents angles de prises de vues.  Le processus suivant est  la génération d’un nuage de points dense, puis son maillage et la création de la texture pour finaliser la création d’un modèle 3D.

Produit maillage manuel

  • Stéréo restituteur
  • Avantage seulement le pt désiré
  • Désavantage méthode longue

Source de données

  • Socle de donnée 3D de Genève
  • Orthophoto
    • Hiver + précis 5 cm pour voir sous les arbres = digit OK selon normes cadastrales
    • ÉTÉ – précis mais suffisant pour couverture végétale
  • Lidar 2017
    • 25pts/m2 trop bien ! Tarifs baisse le nombre de pt augmente
  • Bati 3D
    • Par restitution photogrammétrie (mandat)
    • Précision 25 cm toit
    • Base batiment = point plus bas du MNT
      • Maquette de référence BIM en cours d’étude
        (IFC format ouvert BIM = pas d’exclusion logiciel)
      • RDPPF 3D en cours d’étude
  • OA 3D
    • Relevé terrestre
    • Environ 200 objets modélisés
  • SOCLE 3D
    • addition de tous les objets ci-dessus
    • Plus les arbres, plus mobiliers urbains

Format 3D

Quelques formats 3d avec « appréciation »

  • Dxf    – – –
  • 3DS  ++
  • VRML – –
  • Collada utiliser dans Sketchup +
  • KML KMZ ++ google hearth
  • CityGML +++
  • Multipatch ESRI
  • CITYGML
    • Format d’échange de donnée 3D
      et normes de représentation thématique
    • Niveau de représentation LOD0-1-2-3-4
    • Bati 3D Genève ~ LOD 2,5
      LOD3 avancée des toits
      (Description complète sur internet)

Pour la mensuration officielle

Le service travaille quotidiennement avec toutes ces données 3D pour sa participation à la réalisation du socle de données 3D ou aux contrôle des ouvrages d’art.