1. Technologies de la photo-interprétation Julie Gauthier - intégration des technologies numériques (SIG, imagerie, outils 3D) et formation sur différents logiciels 3D 2. Informations tirées de la photo-interprétation René Grenier - photo-interprétation et inventaire terrain du milieu naturel depuis plus de 25 ans, formation de photo-interprètes 3. Avenir de la photo-interprétation Étienne Bellemare-Racine - applications géomatiques et informatiques à la foresterie. Usages du lidar pour la cartographie forestière (M.Sc. en cours) 23 septembre 2010
23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie b. L évolution de la technologie c. Les outils actuels en photo-interprétation d. Présentation de logiciels 3D e. Conclusion de cette partie 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie Définition «Processus d étude et de collecte d information nécessaire à l identification d une thématique choisie, à partir de photographies aériennes» - synthèse de sources multiples 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie Origine La discipline naît avec l apparition de la photographie (1822) Premières photographies aériennes en ballon (Nadar en 1858) par cerf-volant (Batut en 1888) par aéronef (1 ère Guerre mondiale) 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie 20e siècle: essor: applications militaires L entre-deux guerres : diversification des applications Aujourd hui: archéologie environnement foresterie géologie géomorphologie génie civil hydrographie sécurité publique surveillance policière urbanisme etc. 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie Stéréoscopie Les techniques de stéréoscopie permettent la visualisation en 3D Avant l invention de la photo, les techniques étaient appliquées aux dessins et peintures Mise au point du stéréoscope à prismes (Brewster, 1849) 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie Couple stéréoscopique Clichés séquentiels comportant une zone de superposition 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie Photogrammétrie «Reconstitution de la géométrie d un objet à partir d une prise de vue de cet objet» - Manuel de foresterie, 2009 (chap. 8) «Les principes de photogrammétrie permettent de résoudre mathématiquement la relation entre les coordonnées sur une image (2D) et les coordonnées au sol des objets dans le monde réel (3D)» -Centre cabadien de télédétection (RNCan), 2007 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie Photogrammétrie Des modèles photogrammétriques contiennent les paramètres permettant la représentation stéréoscopique et géoréférencée de chaque couple de photos. Orientation intérieure (dimensions précises de la photo/distorsions) Orientation relative (points de corrélation entre les deux images) Orientation absolue (géoréférence) Ces modèles d orientation rendent la stéréoscopie plus réaliste (moins de distorsions) qu avec les photos papier et le stéréoscope 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie b. L évolution de la technologie c. Les outils actuels en photo-interprétation d. Présentation de logiciels 3D e. Conclusion de cette partie 23 septembre 2010
Il y a environ 20 ans Photos aériennes imprimées Stéréoscope de poche Plume et encre b. Évolution de la technologie et de longues étapes pour obtenir un produit cartographique: Transfert manuel des contours forestiers à l aide d appareils de restitution (1:15000 au 1:20 000) Transcription manuscrite des appellations forestières Saisie dans une base de données Validations Édition de la carte par un dessinateur/cartographe 23 septembre 2010
Il y a un peu plus de 10 ans b. Évolution de la technologie Photos aériennes imprimées Stéréoscope de poche Plume et encre et plusieurs étapes pour obtenir un produit cartographique Numérisation (scan) et orthorectification des photos interprétées, assemblage par feuillet Vectorisation des contours pour l intégration au SIG Saisie des appellations dans un SIG Validations des contours et des données Édition de la carte (logiciel) 23 septembre 2010
b. Évolution de la technologie Aujourd hui Systèmes 3D (moniteurs, lunettes, logiciels) Systèmes d information géographique Photos aériennes numériques haute définition Documents complémentaires numériques géoréférencés 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie b. L évolution de la technologie c. Les outils actuels en photo-interprétation d. Présentation de logiciels 3D e. Conclusion de cette partie 23 septembre 2010
Environnement matériel c. Outils actuels Moniteurs 3D (Type Planar ou ACL à taux élevé de rafraîchissement) et lunettes (polarisées ou ACL) 2 e écran utile, voire nécessaire Carte graphique pour la stéréoscopie (adaptée au moniteur) Ordinateur performant, avec grande capacité de stockage ACL 120 Hz Planar Lunettes polarisantes True 3Di 23 septembre 2010 Lunettes ACL
Logiciels c. Outils actuels 3D (DVP, Purview, Stereo Analyst, Inpho, ) Chargement et lecture des modèles d orientation Affichage des images correspondantes Drapage des vecteur sur les photos (MNE) Mesures d altitude et de hauteur des objets Déplacement entre les modèles Rehaussement d image SIG (ArcGIS) Visualisation, édition, requête, étiquetage, pratiquement tous les outils demeurent fonctionnels 23 septembre 2010
Données numériques c. Outils actuels Photos aériennes numériques ou conventionnelles numérisées à haute résolution (1815 dpi = 20 cm au sol pour une photo conventionnelle au 1:15 000) Infra-rouge Vraies couleurs Panchromatique (N et B) Doivent être accompagnées de modèles d orientation (fichier de paramètres.par,.dat, ) 23 septembre 2010
Données numériques c. Outils actuels Fichiers vectoriels des thèmes à afficher ou à éditer (en 3D) Modèle numérique d élévation (pour vecteurs 3D) Vecteurs (shapefile, geodatabase) Modèle numérique d élévation 23 septembre 2010
c. Outils actuels Données numériques complémentaires Photos terrain Cartes des dépôts de surface Cartes de pentes Données LiDAR Fichier de compilations (ex.: points de contrôle) Données géoréférencées 23 septembre 2010
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a. La photo-interprétation: un peu de théorie b. L évolution de la technologie c. Les outils actuels en photo-interprétation d. Présentation de logiciels 3D e. Conclusion de cette partie 23 septembre 2010
Logiciel DVP d. Présentation de logiciels 3D Développé au Québec (Aéro-photo 1961 inc.) Visualisateur 3D (entre autres) Comporte des fonctionnalités de vectorisation (pas utilisées pour nos besoins), mais pas de base de données comme un SIG Modules Orientation et Image Batch Processing inclus Extension DVP-ArcMap Application gratuite développée pour synchroniser ArcGIS et DVP Donc, les deux applications roulent en simultané (ArcGIS sur écran normal et DVP sur écran 3D) Le principe: les vecteurs affichés dans ArcGIS sont transférés sur les photos (écran DVP) et l édition se fait simultanément Une application plus «légère» que DVP, compatible avec ArcGIS, est actuellement en développement 23 septembre 2010
d. Présentation de logiciels 3D Environnements ArcMap 9.2 et DVP 7.022 23 septembre 2010
d. Présentation de logiciels 3D Logiciel Purview I.S.M. International Systemap Corp., Vancouver, C.B. Distribué par ESRI Visualisateur 3D - Extension qui s intègre à ArcGIS Conservation des fonctionnalités d ArcGIS (déplacements, zoom, étiquettes, sélection, ) Deux logiciels, un seul environnement 23 septembre 2010
Deux logiciels, un environnement PurVIEW V.1.04.1d ArcMap V. 9.X 23 septembre 2010
d. Présentation de logiciels 3D Stereo Analyst pour ArcGIS ERDAS, compagnie basée à Atlanta Extension qui s intègre à ArcGIS Conservation des fonctionnalités d ArcGIS (déplacements, zoom, étiquettes, sélection, ) Deux logiciels, un seul environnement 23 septembre 2010
StereoAnalyst d. Présentation de logiciels 3D 23 septembre 2010
a. La photo-interprétation: un peu de théorie b. L évolution de la technologie c. Les outils actuels en photo-interprétation d. Présentation de logiciels 3D e. Conclusion de cette partie 23 septembre 2010
e. Conclusion La saisie de l information se fait simultanément à la photointerprétation Les SIG permettent une validation des données saisies Les SIG et les logiciels 3D permettent une visualisation à échelles variables, souvent jusqu à 1:500 Les images numériques peuvent être rehaussées Les données complémentaires sont géoréférencées Moins d étapes Moins de sources d erreurs Moins d erreurs Gain de précision Meilleure qualité Meilleure organisation 23 septembre 2010
e. Conclusion Avancées importantes à venir propulsées par l ère du numérique imagerie, logiciels, technologies matérielles, développement d applications, automatisation de tâches Outils davantage accessibles: oui mais! La photo-interprétation demeure une discipline qui s apprend 23 septembre 2010
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Évolution à travers les inventaires décennaux du MRNF
1er 1 er prog. 3 e prog. 2 e 4 e prog. 2 e prog 3 e 4 e
Nouvelle approche d inventaire par peuplement forestier (NAIPF) Identification de: toutes les essences arborescentes par classe de surface terrière de 10 % la hauteur de peuplement au mètre près la densité des peuplements par classe de 10 % (min 25%) l essence < 5% indicatrice de la végétation potentielle ou la richesse relative d une station (exemple : la présence du tilleul d Amérique) la structure comme outil d aide à la décision sylvicole (à l essai) Étendu des hauteurs Régénération dans les peuplements ouverts Arbres super dominants
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Vision stéréoscopique Qualifications d un photo-interprète Très bonnes connaissances en foresterie et en géomorphologie Grande expérience terrain dans des milieux écologiques diversifiés Très bon esprit de synthèse Bien comprendre les besoins des aménagistes Bonne connaissance en géomatique 23 septembre 2010
Données d inventaire Points de contrôle Cartes antérieures Sères physiographiques Systèmes 3D à l écran Les outils d un photo-interprète juxtaposition des couches d information géoréférencée grossissement considérable: photographie 1:15 000 balayée à 1815 dpi permet une résolution d environ 20 cm au sol Pouvoir compter sur une bonne équipe de support... 23 septembre 2010
Teinte Texture Forme de la couronne Écologie de l espèce (distribution, milieu physique, sociabilité, essences associées, etc.) Difficultés : Comment le photo-interprète identifie les essences Les feuillus: enchevêtrement des couronnes, couleurs des photos La qualité des photographies 23 septembre 2010
Rehaussement d image
Comment le photointerprète identifie les essences 23 septembre 2010
Expérience et connaissance du secteur à l étude Outils intégrés dans les systèmes 3D (mesures au mètre près) Difficultés : Comment le photo-interprète identifie la hauteur Pentes moyennes à fortes L absence de référence au sol (couverts très denses) La qualité des modèles numériques de terrain Outil d aide: Lidar 23 septembre 2010
Mesure obtenue par l évaluation de la surface relative occupée par la projection des cimes au sol Autres critères: Teinte Comment le photo-interprète identifie la densité Hauteur des arbres dans les forêts étagées 23 septembre 2010
L évaluation de l âge d un peuplement est un paramètre qui est extrait de la relation : Difficultés : Comment le photo-interprète identifie l âge Les peuplements étagés Hauteur Essence Biotope Maîtrise de l écologie forestière La hauteur des arbres, combinée à la densité et à l âge, fournissent une estimation des volumes 23 septembre 2010
Comment le photo-interprète identifie la végétation potentielle «Correspond au stade final d une succession végétale d un biotope donné» Permet d anticiper la végétation qui suivra une perturbation et d orienter les interventions en milieu forestier Critères : Essences forestières Classe de drainage Pente Nature et épaisseur des dépôts de surface Situation sur la sère physiographique 23 septembre 2010
Critères d évaluation de la qualité d un site Essences forestières Nature et épaisseur des dépôts de surface Classe de drainage Pente Végétation potentielle La connaissance sur la qualité d un site permet de Connaître la productivité du milieu Cibler les modes d intervention Intensifier / diminuer les interventions Favoriser la biodiversité Comment le photo-interprète identifie la qualité/productivité du milieu 23 septembre 2010
L évaluation de la prescription sylvicole Tous les critères mentionnés précédemment entrent en jeu L exemple d une prescription de coupe avec protection des petites tiges marchandes (CPPTM): Peuplement de type inéquienne Présence de trois cohortes: gros bois, 10-14 cm, gaules 2-8 cm Localisé sur sol épais avec drainage modéré à bon (types RS ou MS) 23 septembre 2010
CPPTM 23 septembre 2010
L évaluation de la prescription sylvicole L exemple d une coupe de jardinage (CJ): Peuplement avec bouleau jaune > 25 % Localisé sur sol épais avec drainage modéré (types FE ou MJ) Autres exemples: EPC, CPHRS, CPDV, multicohortes, etc. 23 septembre 2010
Coupe de jardinage 23 septembre 2010
L évaluation des contraintes à l aménagement et à la traficabilité Microrelief Sols minces Milieux humides Zones sensibles Zones de sol instable Secteurs de pierrosité élevée Etc.
En optimisant les tracés et en identifiant les zones de bancs d emprunt, on réalise Des économies importantes dans les coûts de construction et d entretien des routes et dans les coûts de transport La réduction de l empreinte sur le territoire La préservation des milieux fragiles et le maintien de la biodiversité La réduction des études environnementales Exige une très bonne compréhension des processus de mise en place des dépôts de surface en lien avec la dernière glaciation
Critères d identification des tracés des corridors de transport et des zones de bancs d emprunt : La topographie et microtopographie Les contraintes environnementales Nature et épaisseur des dépôts de surface Classe de drainage Essences forestières 23 septembre 2010
Conclusion Raffinement de l information extraite Échelle de travail et mesures plus précises Plus grande connaissance du territoire Meilleure planification Économies de temps et $ importantes L expérience et les compétences du photo-interprète sont des éléments clés dans la réalisation d un produit de qualité Les outils en développement vont permettre au photointerprète d extraire, de valider et de traiter de plus en plus d information 23 septembre 2010
23 septembre 2010 http://3.bp.blogspot.com/_c43tyaj5ula/sffruv9lo7i/aaaaaaaaajg/xfkaos2lygi/s400/bot_walking.jpg
http://www.cnr.vt.edu/4h/bigtree/circum.htm
http://www.bibliotecapleyades.net/mapas_antiguos/em_images/medcart2.gif
http://printables.kaboose.com/img/cc_computer_rdax_65.jpg
http://www.free-printablecoloringpages.net/coloring-pages/satellite.gif
http://kiddiecaregarderie.org/kiddiecare%20files/air_plane.gif
http://www.sherriallen.com/coloring/images/helicopter1a.gif
Lidar
http://www.activityvillage.co.uk/images/helicopter.gif http://kiddiecaregarderie.org/kiddiecare%20files/air_plane.gif
fichier de points
élévation(m) Profil
10:19:10
Hypsométrie Lidar
Infrarouge fausse couleur Surface de végétation lidar Gracieuseté, MRNF
Épinette noire Érables
Densité Densité (%) 10:19:10 Elevée : 100 Faible : 0
Loos et Niemann. 2006
10:19:10
Reconstitution
Lidar terrestre
Rosell JR, Llorens J, Sanz R et al (2009) Obtaining the three-dimensional structure of tree orchards from remote 2D terrestrial LIDAR scanning. Agric For Meteorol 149:1505 1515
http://staff.washington.edu/guangz/dynamical%20change%20monitoring%20of%20forest%20sta nd%20from%20terrestrial%20lidar.htm
Cote, J.-F., Widlowski, J.-L., Fournier, R.A. and Verstraete, M.M. (2009) The structural and radiative consistency of three-dimensional tree reconstructions from terrestrial lidar. Remote Sensing of Environment, 113(5):1067-1081.
Imagerie
www.geobase.ca Landsat 7 15 m SPOT 4/5 10 m
Gracieuseté Sylvain Marois, MRN
Gracieuseté Xeos Imaging
Gracieuseté Xeos Imaging
Cartographie automatique http://www.bibliotecapleyades.net/mapas_antiguos/em_images/medcart2.gif
Outil d automatisation
http://www.bibliotecapleyades.net/mapas_antiguos/em_images/medcart2.gif