ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER NORD PAS DE CALAIS

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1 1 ETABLISSEMENT PUBLIC FONCIER NORD PAS DE CALAIS «Acquisition de droits d'usage sur une base de données numérique géo référencée contenant une couverture en photographies aériennes orthorectifiées du territoire administratif de la région Nord Pas De Calais pour le compte des organismes publics de la Région» SOCIETE AERODATA FRANCE MEMOIRE TECHNIQUE Lille, le 20 Janvier 2009 Réf. QN

2 2 Table des Matières CHAPITRE 1 : GENERALITES A.1. Avant-Propos...6 A.2. Présentation générale...6 A.3. Présentation d Aérodata France...7 CHAPITRE 2 : ACQUISITION DES DONNEES B.1. Vol photogrammétrique...9 B.2 Spécifications techniques...9 B.3. Aspect Radiométrique B.4. Paramètres de vol B.4.1. Spécifications techniques B.4.2. Plan de vol B.5. Assurance Qualité CHAPITRE 3 : CANEVAS PHOTOGRAMMETRIQUE C.1. Au sol C.2. Pendant le vol C.3. Au bureau C.3.1. Stéréopréparation C.3.2. Aérotriangulation par bloc C.3.3. Contrôle Qualité de l AT CHAPITRE 4 : CONFECTION DE L ORTHOPHOTOPLAN D.1. Utilisation des MNTs archives et, en option, génération d un nouveau MNT par autocorrélation D.2. Orthophotoplan numérique couleur D.2.1. Redressement différentiel D.2.2. Qualité de l image D.2.4. Livraison des orthophotoplans CHAPITRE 5 : DROITS D USAGE / CONTACT / PLANNING E.1. Droits et Licences d utilisation E.2. Contact E.3. Planning de réalisation ANNEXE 1 : AVANT-PROJET DE PLAN DE VOL... 32

3 3 Définitions / Acronymes Aérotriangulation Dévers EPF Exactitude métrique Modèle Numérique de Terrain (MNT) Mosaïque d'images Méthode de constitution d'un canevas d'appui, en utilisant les relations géométriques qui lient les photographies adjacentes d'une prise de vues stéréoscopiques, et un nombre restreint de points d'appui. On peut également prendre en compte des mesures complémentaires, telles que la trajectographie GPS ou la mesure inertielle d'attitude. Inclinaison apparente d'un objet, due à la non correction des objets en sursol. Cette inclinaison masque des parties du terrain. Etablissement Public Foncier Nord Pas de Calais. Grandeur caractérisant la justesse de la détermination de la position planimétrique et/ou altimétrique de points très bien définis, par un système de lever sur le terrain ou de calcul, ou de représentation cartographique, par rapport à leur position nominale ou vraie correspondante. L'exactitude métrique est généralement estimée par l'évaluation de l'erreur moyenne quadratique, planimétrique et/ou altimétrique sur des points de vérification, en comparant leurs coordonnées calculées à celles de référence. Représentation conventionnelle, sous forme numérique, qui décrit la surface topographique du sol avec une précision déterminée. Document résultant d'un montage d'images de scènes, ou de parties de scènes, prétraitées pour être raccordables géométriquement et radiométriquement. Orientation L orientation des modèles peut se réaliser en 2 ou 3 étapes : - Orientation interne : établit une projection conique aussi parfaite que possible de l espace objet dans le plan du cliché ; - Orientation relative : établit les coordonnées d un point P quelconque dans l image, non pas dans le référentiel de l objet mais dans un référentiel lié à l une des deux caméras (élimination de la parallaxe) ; - Orientation absolue : établit un lien précis entre les coordonnées image et les coordonnées terrain. Cette orientation nécessite d avoir effectué préalablement l orientation relative - Orientation extérieure : établit une relation directe entre les coordonnées image et les coordonnées terrain via les 6 paramètres d orientation de chaque prise de vues : X, Y, Z (latitude, longitude et altitude), Omega, Phi et Kappa (tangage, roulis et lacet). Cette opération permet de s affranchir des 2 étapes précédentes.

4 4 Orthophotographie Orthophotographie numérique Ortho-image Orthophotoplan Orthophotocarte ou carte orthophotographique Orthorectification Stéréopréparation Tolérance (ou erreur maximale) Image photographique sur laquelle ont été corrigées les déformations géométriques dues au relief du terrain, à l'inclinaison de l'axe de prise de vues et à la distorsion de l'objectif. Une orthophotographie est pratiquement toujours obtenue à partir d'un cliché métrique. Elle peut présenter des déformations résiduelles et des manques de couverture d'autant moins négligeables que les pentes de terrain sont fortes et les superstructures plus nombreuses et plus élevées. Les déformations dues aux superstructures anthropiques peuvent être corrigées, notamment à partir d'un modèle numérique altimétrique des surfaces urbanisées. Une orthophotographie a la précision d'une carte et recèle une information plus riche, mais non interprétée. Orthophotographie obtenue par ré-échantillonnage géométrique d'une image numérisée, qu'elle soit produite par numérisation d'une image argentique, ou par un capteur numérique. Synonyme d'orthophotographie. Assemblage ou mosaïque d'orthophotographies par opposition au photoplan (assemblage de photographies aériennes redressées à une échelle moyenne commune sur canevas de points connus par leurs positions planimétriques et leurs dénivelés). Carte sur fond d'image orthophotographique comportant en surcharge un certain nombre de renseignements (carroyage, toponymie, courbes de niveaux, signes conventionnels, etc.) destinés à en faciliter l'interprétation et l'emploi. Application à une image de traitements destinés à corriger les déformations dues au relief du terrain (MNT), à l'inclinaison de l'axe de prise de vues et à la distorsion de l'objectif. Localisation sur les clichés de points de coordonnées connues (suppose l'existence de réseaux géodésique et altimétrique matérialisés au sol). Erreur qui ne doit pas être dépassée pour 99% des mesures.

5 5 CHAPITRE 1 GENERALITES

6 6 A.1. Avant-Propos Les produits décrits dans le présent document sont en accord avec notre plan d assurance qualité interne (cf. document ci-joint à notre candidature). La proposition est structurée sous la forme de cinq grands chapitres distincts : - Première partie Seconde partie Troisième partie Quatrième partie Cinquième partie : : : : : Généralités Acquisition des données Trajectographie Travaux terrain Confection de l orthophotoplan Droits d usage, contact, planning prévisionnel A.2. Présentation générale Le présent marché a pour objet la réalisation d'une orthophotographie numérique couleur sur une zone d'environ Km² couvrant l'ensemble du territoire de la région du Nord Pas de Calais, incluant un buffer de 5km au-delà des limites administratives (cf. emprise en rouge sur la figure ci-après). A noter que la zone cartographiée sera un peu moins étendue. En effet, n ayant aucun intérêt d acquérir des images en pleine mer, nous ne volerons pas jusqu à 5km au-delà des côtes littorales. La fourniture de ce référentiel, sous 4 projections Lambert différentes, servira à favoriser la cohérence de la description du territoire sur un plan stratégique et opérationnel. N

7 7 Il sera utilisé par les différents services de la collectivité, et répondra notamment aux besoins suivants : Intégration au sein de la plateforme publique de l information géographique PPIGE ; Diffusion sur le site extranet et internet ; Traitement et exploitation des données via des progiciels bureautiques; Edition de cartes thématiques; Utilisation axée sur la communication : fond communautaire, plaquettes, posters de présentation, etc. Les orthophotographies seront utilisées dans des domaines variés (l'aménagement du territoire, l'urbanisme, l'environnement, la communication, etc.) et pour de nombreuses applications (repérage de la signalisation horizontale dans le domaine des routes, délimitation des espaces naturels sensible dans le domaine de la protection de l'environnement, etc.). Elles permettront l'identification d'objets, et la mesure planimétrique. Les moyens proposés pour l acquisition des données images sont parmi les plus performants du moment en termes de qualité de réalisation, et ont été validés sur de nombreux projets en France, en Europe, en Afrique, etc. A.3. Présentation d Aérodata France AERODATA France est une entreprise innovante, spécialisée dans l'acquisition et la production de données cartographiques par moyens aéroportés, faisant appel à des processus technologiques avancés. C est aussi la filiale des sociétés I²G ( et AERODATA International Surveys ( bénéficiant ainsi de toute leur expérience et moyens en matière de cartographie numérique. Les activités principales d AERODATA France sont : La société Aérodata France est devenue un fournisseur important de services dans le secteur de la télédétection et de la photogrammétrie numérique, notamment sur les marchés du Benelux, de la France et des pays francophones. Elle satisfait les besoins croissants des utilisateurs en produisant des éléments cartographiques géoréférencés (images, plans). Ces activités ont pris une place prépondérante au sein de la compagnie et de nouveaux développements sont régulièrement mis en oeuvre pour offrir des produits de qualité.

8 8 CHAPITRE 2 ACQUISITION DES DONNEES

9 9 B.1. Vol photogrammétrique Aerodata mettra en œuvre sa dernière caméra numérique aérienne métrique, de type UltraCam-Xp (196 Mo par canal), pour l acquisition des données image. Cette capacité de stockage permet de profiter pleinement des conditions météorologiques pour réduire le nombre de vols. Aerodata a été la première société au monde à disposer de cette technologie. Les objectifs sont calibrés par la société Vexcel Imaging Gmbh (Microsoft), et toutes les distorsions sont corrigées en première phase du traitement. Cela permet d assurer la qualité, et notamment la précision, des orthophotos issues de cette caméra. La caméra UltraCam-Xp (UCXp) est équipée d un système de compensation de filé («FMC»). Les échantillons présentés (orthophotos mosaïquées) vous confirmeront sans la moindre hésitation que le système de compensation de filé est efficace sur notre caméra. Nous vous invitons également à prendre contact avec nos clients. B.2 Spécifications techniques Contrairement à une caméra analogue, les images issues d une caméra numérique métrique ont une meilleure dynamique. Il est donc possible d en extraire davantage d information au niveau radiométrique. A titre indicatif, le rapport signal/bruit est cinq à dix fois meilleur en numérique qu en argentique. Trois autres atouts majeurs découlent de cette haute qualité radiométrique : - les ombres sont moins sombres qu en argentique ; - lors du mosaïquage, les lignes de raccord entre photos sont (encore) moins visibles ; - les délais de réalisation sont plus courts : économie de temps réalisée sur le développement et le scannage des clichés qui ne sont plus nécessaires ; peu de points de calage au sol ; traitement très automatisé. La précision finale de l orthophoto dépend de différents paramètres, dont les principaux sont : - la précision du MNT - la qualité de la trajectographie - la taille du pixel d acquisition

10 10 Identification UltraCam-Xp de Vexcel Corp. Type de capteur Matrice (CCD) Enregistrement des images 12 bits par canal (3 canaux RGB + 1 canal IR) Capteur Mode panchromatique : x pixels Mode couleur : x pixels Objectifs Objectifs métriques interchangeables PQS (vitesse d obturation maxi.: 1/500 à 1/32 sec) Distances focales Mode Panchromatique : 75 ou 100 mm Mode couleur : 33 mm Ouverture de la lentille Mode panchromatique : F=1/5.6 Taille pixel 6 micromètre Compensation de filé («FMC») Oui Centrale inertielle Oui Nombre d images par sec Plus petit pixel terrain obtenu pour 2,2 cm une hauteur de vol de 300 m Calibration Calibration métrique de chaque objectif Avantages principaux de l'ultra Cam Une radiométrie plus riche (12 bits au lieu de <8) Une image globalement plus nette L'obtention d'images satisfaisantes même dans des conditions de moindre luminosité Un meilleur détail dans les zones sombres ou claires Pas de scannérisation donc pas de "grain" Une meilleure résolution à altitude équivalente La production simultanée de rendus Couleur Infra Rouge Noir et Blanc Une diminution significative des temps de production Assurance qualité image pendant le vol Elimination du développement du film et de la scan Génération de MNT par filtrage des données du MNS Image de gauche : image 15cm de film échelle 1/12000, scan 12,5µm Image de droite : image Ultra Cam 16cm Une précision accrue Clarté stéréoscopique supérieure pour une meilleure aérotriangulation Amélioration de la corrélation automatique par comparaison de rayons multiples

11 11 Dévers des bâtiments Ce paragraphe a pour objectif de mettre l accent sur un aspect important de l orthophoto en milieu urbain : les dévers des bâtiments. Plus la focale de la caméra est longue et/ou plus le recouvrement entre images est important, moins les dévers de bâtiments seront importants. Nous appelons «focale équivalente» la distance focale qu aurait une caméra analogique classique de format 23 cm x 23 cm, les valeurs «type» étant mieux connues que pour les différents types de caméras numériques aériennes opérées actuellement. La capteur CCD de notre caméra numérique à une taille de x pixels de 6 microns (soit 103,86mm x 67,86mm). A taille de pixel égale, plus on vole haut, moins les dévers de bâtiments (aussi appelés «ombres» ou «parties cachées») sont importants. Taille des parties cachées / dévers de bâtiments pour les deux cas de hauteur de vol Le recouvrement latéral doit être jugé en relation avec l angle de champ de la caméra utilisée. En effet, à hauteur de vol et distance entre bandes égales, deux caméras ayant des angles de champ différents produiront des photos avec des recouvrements différents, alors que les dévers de bâtiments seront les mêmes (voir illustration ci-dessous)! Les dévers de bâtiments sont identiques Petit angle de champ (longue focale) : recouvrement faible Grand angle de champ (courte focale) : recouvrement important

12 12 Afin de comparer différentes propositions de recouvrements et angles de champ, il est intéressant d utiliser l angle de dévers maximal, ou angle de champ utile, qui correspond à l angle du rayon lumineux observant un objet situé au milieu des deux axes de vol (voir figure ci-dessous). Il dépend uniquement de la distance inter-bandes et de la hauteur de vol. Angle de dévers maximal tan Dist. InterBande α = max 2 Haut. Vol Dans le cadre du présent marché, le dévers de bâtiments nominal 1 (en latéral) sera de : 28.42%, soit environ 16.5 Pour calculer ces dévers de bâtiments, nous avons utilisé la relation : 1 c est-à-dire avant la confection de l orthophotographie B.3. Aspect Radiométrique Les images sont enregistrées sur 16 bits par canal, rouge, vert, bleu et infrarouge (soit 48 bits pour l image couleur). A aucun moment de leur stockage elles ne subissent de compression. Une image numérique présente une dynamique et un rapport signal sur bruit exceptionnels, en particulier par rapport aux images analogiques scannées.

13 13 B.4. Paramètres de vol B.4.1. Spécifications techniques Paramètres généraux Valeur Distance focale mm Hauteur de vol m Résolution native du pixel 20 cm Vitesse de vol 120 m/s Recouvrement longitudinal 60% Recouvrement latéral 45% Dévers 28.42% (16.5 ) Taille de l image dans le sens perpendiculaire au vol m Taille de l image dans le sens du vol m Distance interbande m Distance intercliché 905 m B.4.2. Plan de vol Une attention particulière sera apportée sur les sites de la Défense Nationale. Le plan de vol sera discuté avec le responsable du projet, sur proposition d Aérodata France (cf. annexe 1). Il sera programmé entre le 15 mai et le 15 septembre Il visera notamment à assurer la qualité du produit final, et à optimiser le temps de vol, en se conformant aux paramètres de vol indiqués dans la présente offre. Les prises de vues aériennes seront exécutées, sans couverture nuageuse. Dès la notification du marché, notre équipement sera installé à bord de l avion et nous serons prêts à voler dès que les conditions météorologiques seront idéales. Nous sommes prêts à intervenir rapidement sur site, sachant que tous les équipements (caméra, appareils d enregistrements, etc.) resteront à bord de l appareil durant toute la durée de la mission, même si celle-ci exige de rester en stand-by pendant plusieurs jours consécutifs. Le navigateur et le pilote sont également disponibles à tout moment lorsque les «fenêtres» de levers adéquates semblent les plus propices à la bonne réalisation de la campagne aérienne. Nous prendrons également en charge la demande des autorisations de vol locales sur le territoire couvert, sachant que nous disposons déjà de permissions à l échelle national, et que nous avons déjà effectuées les mêmes démarches pour le projet PPIGE Si jamais une perte de données devait se produire lors du post-traitement, nous sommes en mesure de retourner très rapidement sur le secteur concerné, sous réserve de bonnes conditions météorologiques. Mais, de manière habituelle, et ce avant de quitter le site d étude, nous faisons toujours un «checking» (contrôle) sur les données nouvellement acquises (qualité, recouvrement des bandes, réception satellite, gps au sol, etc.). A ce titre, un rapport de mission vous sera également fourni avec les produits livrés.

14 14 B.5. Assurance Qualité Un rapport circonstancié des vols mentionne avec précision toutes les conditions d enregistrement (éléments météorologiques et déroulement du vol), ainsi que la liste précise des clichés pris au cours de chaque vol avec l heure de début de bande et l heure de fin de bande. Chacun de ces clichés est identifié par : l heure de prise de vue; la distance focale de la chambre utilisée; le numéro du cliché; l entrepreneur de la prise de vues avec la date; la désignation de la mission; la position en X, Y et Z de l avion au moment du déclenchement ; la hauteur de vol. Afin de valider nos mesures de positionnement en temps réel, nous nous assurons d avoir une deuxième station de référence dans le périmètre du projet. Cette station émettra en permanence pendant toute la durée du vol avec une fréquence de 1 seconde. Après l exécution de la mission aérienne, nous transmettrons à l EPF, les documents suivants : - Rapport de synthèse rappelant les caractéristiques du vol - Certificat d étalonnage de la caméra - Plan de vol réel (axes de vol, centre des clichés, emprise des images) avec les données de trajectographie associée

15 15 CHAPITRE 3 CANEVAS PHOTOGRAMMETRIQUE

16 16 Cette étape consiste normalement à calibrer et géoréférencer tous les bandes de vol (position et attitude) à partir de mesures GPS et inertielles effectuées pendant les vols, ainsi que des points de contrôle levés sur le terrain. C.1. Au sol Stations de référence : Des stations de référence, ou pivots, seront utilisées lors des vols pour effectuer le positionnement de l avion en mode différentiel. Ces mesures GPS, en parallèle avec celles acquises à bord de l avion, servent au calcul de la trajectographie. Nous utiliserons notamment les 8 stations permanentes des réseaux Téria et IGN (cf. triangle vert dans l image ci-dessous). Points d appui (photo) : L enregistrement des données de trajectographie GPS + centrale inertielle réduit le nombre de points d appui.

17 17 Afin de calculer le «drift» du GPS, un point d appui est apposé en début et en fin de bande. D autre part, afin de réduire les coûts d intervention sur le terrain, nous les choisissons dans les zones de recouvrement. La mesure d un point de contrôle situé au milieu de bande nous permet de contrôler. Points de contrôle : Les points de contrôle servent à caractériser la précision obtenue sur l orthophoto finale. Ce sont des points qui n entrent donc pas dans le calcul du calage de l orthophoto. Notre bloc de photos étant homogène et non lié à des points d appui, le nombre de points de contrôle est seulement choisi de manière à ce que les écarts observés soient significatifs pour estimer la qualité du produit. Si nécessaire, car nous disposons déjà de nombreux levés terrain en archive dans la région Nord Pas de Calais, des points de contrôle supplémentaires seront mesurés après les vols. Ils seront sélectionnés à partir des clichés, de manière à être bien visibles sur les photos. C.2. Pendant le vol Les mesures GPS : Au cours du vol, la position de l avion est mesurée en continu à raison de 1 position par seconde. Il s agit d un positionnement GPS différentiel, dont les pivots (ou stations de référence) sont positionnées sur des points connus au sol, le récepteur mobile étant à bord de l avion. Pendant les vols, les données sont simplement enregistrées, les calculs étant effectués en post-traitement. Satellites GPS Récepteur GPS Centrale Inertielle hg df Station GPS de référence (pivot)

18 18 Les mesures inertielles : Le boitier Applanix "Position and Orientation System" intègre un système inertiel et un système GPS (GPS/INS). Cet équipement permet de déterminer avec une grande précision la position (latitude, longitude et altitude) et l orientation (tangage, roulis et lacet) des centres de perspective de chaque cliché au moment de l'exposition. Il est ainsi possible de réduire ou même d'éliminer les travaux terrain servant à la mesure de points d'appui et également par conséquent les calculs d'aérotriangulation. Le système APPLANIX utilisera les données de la station GPS permanente la plus proche de la zone d opération. La combinaison des mesures GPS et INS : Cette combinaison vise à tirer profit des atouts des deux instruments présentés ci-dessus. Le GPS offre des positions indépendantes du temps mais à une fréquence faible ; l INS offre une fréquence de mesure importante mais dérive dans le temps. Les mesures GPS permettent de «recaler» celles de l INS. C.3. Au bureau C.3.1. Stéréopréparation C'est l'opération destinée à déterminer la position (X, Y et/ou Z) de points parfaitement identifiables sur les photographies, en projection Lambert dans notre cas. Elle peut porter sur un ou quelques couples isolés ou un ensemble de couples d'un bloc en vue d'une aérotriangulation. Choix des points Les points de stéréopréparation préalablement identifiés doivent être tels que : aucun d'entre eux ne se situe à moins de 1 cm du bord des images ; leur image photographique soit repérable en atelier avec une grande précision : bonne définition géométrique du détail retenu, bon contraste photographique ; la taille de l'image soit voisine de 50 microns à l'échelle des clichés ; la zone de terrain environnante soit plate ; les éléments naturels retenus aient un caractère de pérennité ; leur image soit correcte sur tous les clichés correspondants lorsqu'ils sont communs à plusieurs couples ou bandes

19 19 C.3.2. Aérotriangulation par bloc L aérotriangulation par bloc permet la restitution globale d un bloc de clichés. Elle sera réalisée par géoréférencement direct, sans point d appui au sol. Elle permet également de survoler des zones dépourvues de tout point géodésique. Une aérotriangulation livre les éléments d orientation de toutes les photos ou de tous les stéréomodèles (Omega, Phi et Kappa), ainsi que les coordonnées (X, Y et Z) des points mesurés dans un système de coordonnées-terrains, zone Lambert. MISE EN PLACE DU BLOC Idendification des lignes de vol associées aux clichés Importation des fichiers de données GPS et points d appui Choix de l environnement, des unités de travail (grades) ORIENTATION INTERIEURE Tolérance < 9 µm. ORIENTATION RELATIVE Mesure automatique des points de liaison selon la grille Von Grüber, puis validation de la saisie. Tolérance < 8 µm ORIENTATION ABSOLUE COMPENSATION DES BLOCS Tolérance sur le calage des couples = (précision des points d appui) Exportation des paramètres d orientation extérieure Xo, Yo, Zo, omega, phi, kappa Photo Easting Northing Height omega phi kappa ORIENTATION EXTERIEURE Importation des paramètres d orientation extérieure dans les appareils numériques Contrôle de l orientation relative et absolue sur chacun des modèles - Organigramme de l aérotriangulation -

20 20 L utilisation au cours du vol d un équipement de trajectographie de très haute précision nous permet de ne pas mesurer de points d appui au sol, tout en conservant une précision géométrique métrique. Nous combinerons également la sélection de points interactive avec une mesure automatique des points homologues. L ajustement des mesures, c est-à-dire du ou des blocs finaux, sera réalisé avec le logiciel de compensation par faisceaux MATCH-AT, développé par la société allemande Inpho Gmbh. A noter qu une attention particulière sera portée au niveau des raccords entre bloc. Nous ajouterons au besoin des points de liaison supplémentaires. Chacun des blocs sera calculé en incluant une bande complète et un couple des blocs précédemment calculés. C.3.3. Contrôle Qualité de l AT La précision de l aérotriangulation, d ordre métrique, sera contrôlée en comparant les coordonnées des points d appui au sol déterminés par méthode GPS avec les observations stéréoscopiques. Les résultats du calcul d aérotriangulation pourront éventuellement être livrés à l EPF, afin de vérifier les écarts observés sur l ensemble des points d appui. Les résultats de la compensation par bloc par la méthode des faisceaux comprendront : Erreur moyenne a priori : - de l unité de poids (Sigma0 1 ) - erreur moyenne de point de calage Erreur moyenne a posteriori : - de l unité de points (Sigma0 1 ) - erreur moyenne de point de calage Nombre de points de calage utilisés / non utilisés (avec justification) Redondance (nombre de degrés de liberté / surabondance) Récapitulation : - nombre moyen de rayons par point - statistique de ce nombre (2 - max.) Résidus des points de calage Résidus des points de contrôle Résidus des points de calage non utilisés Sortie graphique des résultats de l AT : position des points de calage, résidus, position et qualité des points de liaison Listing des éléments photogrammétriques suivants : focale, information d étalonnage des chambres de prises de vues, etc. Fichier texte PK1 indiquant pour chaque point d appui et de liaison : un identifiant, et pour chaque cliché où le point est observable : le numéro du cliché et les coordonnées cliché du point. Le canevas photogrammétrique sera calculé dans le système Lambert. 1 Sigma0 (ou σ 0) désigne l erreur moyenne de l unité de poids dans une compensation par bloc par la méthode des faisceaux, correspondant ainsi à l erreur moyenne d une observation de coordonnée-image (en µm).

21 21 CHAPITRE 4 CONFECTION DE L ORTHOPHOTOPLAN

22 22 D.1. Utilisation des MNTs archives et, en option, génération d un nouveau MNT par autocorrélation Nous disposons déjà en archive de Modèles Numériques de Terrain (MNT) réalisés par méthode photogrammétrique, et couvrant le territoire à photographier. Ils respectent les classes de précision du présent chantier. Ils sont également dans le référentiel altimétrique IGN69. Ces MNTs archives seront contrôlés avant d être intégrés dans le processus d orthorectification. Ils ne seront pas fournis dans le cadre de la solution de base. En prestation optionnelle, nous proposons la fourniture d un nouveau MNT généré par autocorrélation. La première étape consiste à générer de façon automatique un MNS (Modèle Numérique de Surface) via le module DTM Master de Match-AT, selon une grille régulière composée de points altimétriques espacés tous les mètres (nécessaire pour une bonne orthorectification). Ce MNS est ensuite filtré à partir d algorithmes spécifiques afin d obtenir un MNT. Le MNT ainsi créé sera édité avec la fonction «TIN on-thefly», qui permet de reconstituer en temps réel le réseau de triangles irréguliers à chaque fois qu un point (de coordonnées X, Y et Z) sera enlevé, ajouté ou déplacé dans le modèle stéréoscopique en cours. Cette application offre l avantage de vérifier continuellement si le MNT «épouse» bien les détails du terrain.

23 23 PRO600 est l applicatif assurant le lien entre les logiciels de photogrammétrie SOCET SET- LPS et le logiciel de CAO/DAO MICROSTATION. Les précisions planimétrique et altimétrique du MNT généra par autocorrélation sera respectivement de 40cm et 80cm en zone urbaine, avec un pas régulier tous les 40m (ou 25m suivant la solution retenue). Il sera transformé au format RASTER à l aide du logiciel OrthoEngine de PCI Geomatics. Ceci permet de visualiser rapidement les artéfacts, les lacunes ou les zones d imprécision. Si l EPF en fait la demande, il sera livré aux formats ASCII Grid et MapInfo (type X Y Z), dans les 5 systèmes de projection. A partir de ce même MNT, nous générons automatiquement : les courbes de niveau, dont les équidistances restent à valider avec l EPF, suivant les zones des fichiers raster géoréférencés mettant en évidence les pentes et leur orientation D.2. Orthophotoplan numérique couleur La génération de l orthophoto numérique est divisée en deux étapes de travail qui sont : - le redressement différentiel d un cliché d orientation externe connue à l aide du modèle numérique de terrain ; - la correction radiométrique et/ou le rehaussement global de l image, afin d assurer un beau rendu, sans plage hyperlumineuse (ou «Hot Spot»). D.2.1. Redressement différentiel Sur une orthophoto, seuls les objets fidèlement décrits par le modèle altimétrique seront correctement reproduits en planimétrie. Par conséquent, le problème principal du redressement géométrique différentiel se situe au niveau : 1. Du phénomène du déplacement radial de l image dans le cas de vues prises en perspective centrale, en particulier du déplacement planimétrique d objets non contenus dans le modèle altimétrique (tels que les arêtes faîtières de toits ou les cimes des arbres) ; 2. De la qualité du modèle de terrain utilisé. Le déplacement de l image sur l orthophoto est fonction : 1. De la distance principale plus la focale est courte, plus les angles sont ouverts et les déplacements radiaux élevés ; 2. De l extrait de cliché utilisé ou de la distance maximale au point central du cliché plus l extrait de cliché est étendu, plus le déplacement de l image est élevé ; 3. De l erreur altimétrique ou de l altitude d un objet non modélisé ; 4. De la déclivité locale du terrain : le déplacement est plus important lorsque le terrain est incliné à partir du point central de l image : "l eau s écoule en direction du bord du cliché".

24 24 Du point de vue de la génération d orthophotos, la qualité du modèle altimétrique est définie par les aspects suivants : 1. La précision de la saisie des données du terrain ; 2. La qualité de la modélisation du terrain, en particulier le rendu des zones les plus tourmentées du terrain au moyen de lignes de rupture et de points cotés ; 3. Eventuellement la modélisation et la saisie supplémentaires d ouvrages d art (tels que des ponts) conformément aux exigences spécifiées pour la production des orthophotos. D.2.2. Qualité de l image La qualité des images numiques est améliorée par les traitements radiométriques suivants : Réduction des anomalies de contraste et de couleur liées à l angle d incidence des rayons solaires, aux conditions atmosphériques et à l objectif photographique ; Egalisation radiométrique sur l ensemble des images composant la mosaïque ; Rehaussement global en couleur de chaque «bloc d aérotriangulation», après orthorectification. Raccords radiométriques Chacun des pixels de l orthophotographie est issu du cliché dont le nadir est le plus proche voisin du pixel (uniquement la partie centrale de chacun des clichés sera exploitée). Les limites seront définies selon le diagramme de Voronoï et retouchées pour garantir un raccord des réseaux et des espaces bâtis meilleur que l EMQ. Nous traiterons de la même manière les raccords entre blocs. Diagramme de Voronoï Dans le diagramme illustré ci-dessus, les sites sont repartis sur une spirale (en vert). Les côtés de Voronoï (en bleu) délimitent les régions de Voronoï. Dans chaque région de Voronoï il n'y a (par définition) qu'un seul site. La partition de Voronoï se compose de : Régions : L'ensemble des points du plan plus proche d'un site que de tous les autres ; Côtés : L'ensemble des points du plan équidistant de 2 sites ; Sommets : L'ensemble des points du plan plus proches d'au moins 3 sites. Les raccords entre deux extraits de clichés voisins redressés seront si possible invisibles sur le produit final, c.-à-d. qu ils ne présentent pas de différences radiométriques ou d erreurs géométriques significatives (cf. figure ci-après). Aucun raccord en escalier dans les espaces bâtis ne sera considéré.

25 25 Illustration de l homogénéisation des contrastes entre les orthophotos composant la future mosaïque D.2.3. Mosaïquage et dallage La génération de mosaïques d orthophotos optimales sur le plan radiométrique impose de compenser voire de corriger toute une série de phénomènes. Ces compensations seront effectuées préalablement au mosaïquage ou durant ce processus et se traduisent par l exécution d opérations appropriées d adaptation du contraste des clichés («Image Dodging Operations»). Les corrections concernent les points suivants : Réflexion en fonction de la direction La direction du rayonnement solaire fait que certaines parties des clichés aériens seront plus claires (photographiées "avec" le soleil) que d autres (photographiées "contre" le soleil). Dans le cas de vols photogrammétriques effectués vers midi, il en résulte par exemple une baisse de luminosité du bord sud vers le bord nord. Ce gradient de valeurs de gris n est pas perceptible au niveau d une seule orthophoto, mais ces écarts de valeurs de gris peuvent en revanche occasionner de notables perturbations à plus grande échelle, au niveau d une mosaïque ; Plage hyperlumineuse («Hot Spot») Une plage hyperlumineuse désigne une zone très localisée du cliché présentant une luminosité bien supérieure à celle de son environnement. En photogrammétrie aérienne, une plage hyperlumineuse perturbatrice peut être visible à l endroit de la réflexion solaire directe, selon la nature de la surface réfléchissante ; Perte de luminosité du centre du cliché vers ses bords Les objectifs photogrammétriques présentent une perte de luminosité du centre du cliché vers ses bords. Elle est particulièrement prononcée dans le cas d objectifs grands-angles ou super grands-angles. Cette perte de luminosité est entre autres influencée par le phénomène dit de vignettisation, c.-à-d. le rétrécissement mécanique d un rayon lumineux entrant de manière oblique dans un système optique.

26 26 Mise en valeur de l importance des corrections radiométriques (à gauche, image non traitée) Nous apporterons une attention particulière aux produits finaux, afin de préserver l intégrité des réseaux routiers et ferrés, des bâtiments et des objets du paysage. Chacun des raccords générés est contrôlé par l opérateur avant toute confirmation de mosaïquage. Toutefois la figure ci-avant présente un exemple des problèmes radiométriques rencontrés. L image de gauche présente une mosaïque d orthophotos sans corrections radiométriques, alors que l image de droite illustre une mosaïque d orthophotos avec corrections radiométriques. Après les travaux de traitements radiométriques, Aérodata France proposera avant la livraison, différents types de réhaussement qui seront choisi les responsables du projet et qui seront appliqués à l ensemble des fichiers. Traitement des zones interdites ou sans données Si une occultation des zones militaires ou sans données s avère nécessaire, elle sera réalisée par un effet flouté ou un ré-échantillonnage grossier (à définir conjointement entre l EPF et la société Aerodata). D.2.4. Livraison des orthophotoplans L orthophotographie sera livrée, en deux exemplaires, sur disque dur externe (Port USB2), dans les 5 systèmes de projection suivant : Lambert93 (RGF93) ; RGF93 Lambert zone 9 (CC50) ; Lambert II Etendu ; Lambert I Carto ; Lambert I Nord.

27 27 Aérodata France fournira à l EPF les produits suivants : Données natives (résolution de 20cm) Une orthophotographie RGB aux formats : TIF et ECW (taux de compression 10x), associé aux fichiers de géoréférencement aux formats TFW (ArcGIS) / TAB (MapInfo). Elle sera découpé sous forme de dalles élémentaires de dimension 1km x 1km. Une orthophotographie RGB pour chaque département (Nord et Pas-de-Calais) au format ECW (taux de compression x10), associé aux fichiers de géoréférencement aux formats TFW (ArcGIS)/ TAB (MapInfo). Une orthophotographie RGB couvrant la totalité de la région Nord Pas de Calais au format ECW (taux de compression x10), associé aux fichiers de géoréférencement aux formats TFW (ArcGIS) / TAB (MapInfo). Les grilles de découpage des dalles aux formats SHP et TAB. Les lignes de mosaïquage aux formats SHP et TAB. Données ré-échantillonnées (résolution de 40cm) Une orthophotographie RGB aux formats : TIF et ECW (taux de compression 10x), associé aux fichiers de géoréférencement aux formats TFW (ArcGIS) / TAB (MapInfo). Elle sera découpé sous forme de dalles élémentaires de dimension 1km x 1km. Une orthophotographie RGB pour chaque département (Nord et Pas-de-Calais) au format ECW (taux de compression x10), associé aux fichiers de géoréférencement aux formats TFW (ArcGIS)/ TAB (MapInfo). Une orthophotographie RGB couvrant la totalité de la région Nord Pas de Calais au format ECW (taux de compression x10), associé aux fichiers de géoréférencement aux formats TFW (ArcGIS) / TAB (MapInfo). Les grilles de découpage des dalles aux formats SHP et TAB. Documentation Des fichiers de métadonnées, norme ISO 19115, seront livrés lors de la fourniture des orthophotographies, aux formats PDF et XML. Au sens de la norme ISO 19115/19139 et de la norme définie par la Directive INSPIRE, les éléments de métadonnées pourront, par exemple, être les suivants : Intitulé : Acquisition de droits d usage sur une base de données numérique géoréférencée contenant une couverture en photographies aériennes ou satellitaires orthorectifiées du territoire administratif de la région Nord Pas de Calais Information de géolocalisation: Région Nord Pas de Calais Date d acquisition : <Mois> 2009 Système d acquisition : Caméra numérique UltraCam-Xp Auteur : Aerodata France Nom du propriétaire : Etablissement Public Foncier Nord Pas de Calais Etendu des données : 1km x 1km Description du contenu : Orthophoto numérique <couleur> <20cm> <Format>

28 28 Système de coordonnées : Lambert <zone>, IGN 69 Qualité des données : <Mauvaise>, <Acceptable> ou <Bonne> Paramètres d acquisition Paramètres généraux Valeur Distance focale mm Hauteur de vol m Résolution native du pixel 20 cm Vitesse de vol 120 m/s Recouvrement longitudinal 60% Recouvrement latéral 45% Dévers 28.42% (16.5 ) Taille de l image dans le sens perpendiculaire au vol m Taille de l image dans le sens du vol m Distance interbande m Distance intercliché 905 m Description des processus appliqués aux sources : Orthorectification des images aériennes à partir des logiciels OrthoMaster et OrthoVista Personne ressource (contact pour information technique) : Mr Richard VUITTON (r.vuitton@aerodata-france.com) ou Mme Irène GOBRAN (i.gobran@aerodata-france.com) Unité de travail : mètre Précision géométrique : <EMQ Horizontale> et <EMQ Verticale> Prestations optionnelles Un MNT aux formats ASCII Grid et TAB (semis de points côtés au pas de 40m ou 25m suivant la solution retenue). Il sera découpé avec le même tableau d assemblage que les dalles ortho au format TIFF. Il sera également associé à des courbes de niveau et à des fichiers raster identifiant les pentes et leur orientation. Fourniture de l orthophotographie infrarouge couleur qui est automatiquement extraite des données du canal infrarouge de notre capteur en composition colorée avec les canaux RGB. D.2.5. Echantillons de données Dans le cadre du présent marché, nous avons également joint des échantillons de produits Ortho, MNT et autres (DvD-Rom) provenant de différents chantiers réalisés en Europe et sur le continent africain.

29 29 CHAPITRE 5 DROITS D USAGE / CONTACT PLANNING

30 30 E.1. Droits et Licences d utilisation Les organismes publics de la région Nord - Pas de Calais suivants disposeront des droits d usages acquis par la personne publique, de manière non différenciée sur l ensemble des lots dans le cadre de la PPIGE. Services déconcentrés de l'etat Services Régionaux et Départementaux de l'etat. Collectivités territoriales Conseil Régional et ses établissements publics (Agences et Offices), agissant dans le cadre de leurs missions de service public, Conseils Généraux, et ses établissements publics (Agences et Offices), agissant dans le cadre de leurs missions de service public, Communes. Etablissements publics Echelons régionaux et départementaux des Etablissements publics de l'etat dans le cadre de leur mission de service public, et pour des prestations hors champ concurrentiel. Etablissement Public de Coopération Intercommunale (EPCI). Etablissement Public à Caractère Administratif (EPA). Etablissement Public à Caractère Industriel et Commercial (EPIC), dans le cadre de leur mission de service public, et pour des prestations hors champ concurrentiel. Etablissement Public à caractère Scientifique et Technique (EPST), dans le cadre de leur mission de service public, et pour des prestations hors champ concurrentiel. Etablissements d'enseignement primaires et secondaires publics et sous contrat. Universités, établissements d'enseignement supérieur dans le cadre de leur mission d enseignement. Organismes divers et associatifs Organismes Consulaires Régionaux et Départementaux. Les syndicats et syndicats mixtes. Organismes à but non lucratif, oeuvrant statutairement et avec un agrément dans les domaines de l'aménagement, de l'environnement, de l'urbanisme, de l'agriculture, du développement touristique et industriel, du social et de la santé dans un contexte d'intérêt général (associations agrées, groupements professionnels, offices, sociétés, agences...). Territoire de compétence des ayants droit Chaque ayant droit possède une emprise administrative de compétence. Cette emprise est l union de délimitations communales ou une délimitation communale seule. Le territoire de compétence est donc composé de cette emprise, et pour un souci de bonne représentation cartographique, d une zone tampon composée des communes limitrophes (dans la limite administrative de la région Nord - Pas de Calais). Droits d usage concédés Les droits d usages à acquérir pour chaque lot, pour l ensemble des ayants droit sur leur territoire administratif de compétence sont à minima : Un droit d installation sur leur réseau informatique local (Postes bureautiques, Serveur) pour un nombre illimité de licences, Un droit d utilisation au travers de leur(s) logiciel(s) (SIG, bureautique ), Un droit de publication sur support papier,

31 31 Un droit de publication électronique en format image et vectoriel sur support disque optique, intranet, Internet, Un droit de rediffusion temporaire à des tiers (non ayants droit) dans le cadre de leur mission de service public, La durée cession de l ensemble des droits sera à minima égale à 10 ans. L emprise géographique des unités de livraison sera conforme aux descriptions faites dans le CCTP. Dans tous les cas, la propriété juridique des ces droits n est transférée au client qu après réception de la totalité du paiement par Aérodata France. Avant réception du paiement par le prestataire, le client ne peut pas utiliser ces données à d autres fins que la procédure d acceptation des produits. E.2. Contact Votre contact pour la réalisation du marché est Mr. Richard VUITTON, spécialisé en photogrammétrie numérique. Il sera le responsable de ce projet. Coordonnées : Aérodata France 55, boulevard de Strasbourg Lille Tél. : Fax : Courriel : r.vuitton@aerodata-france.com E.3. Planning de réalisation Conformément aux différentes étapes de la mission, dans le cadre de la prestation de base uniquement (hors option) Aérodata France respectera les délais d exécution suivants, soit la fourniture des données 3 mois après la fin de la mission aérienne : Mois Semaine Rapport de mission Stéréopreparation Aérotriangulation Contrôle qualité et intégration du MNT existant Orthorectification Mosaïquage Fourniture Echantillon Ortho Livraison Ortho Lambert II Etendu (dalles, département, région) Pixel : 20cm et 40cm Validation Ortho Livraison Ortho Lambert93 (RGF93), RGF93 Lambert zone 9 (CC50), Lambert I Carto, Lambert I Nord. 1 A compter de la fin de la prise de vues

32 32 ANNEXE 1 AVANT-PROJET DE PLAN DE VOL