Point de vue d'un pilote - Photogrammétrie aérienne oblique
Méthodologie à coût minimum, APN (Nikon D3200, D750), aéronefs (hélicoptère ULM Kompress, avion DO27), paramètres
Préparation de mission - Google Earth, GPS-Babel, MapSource
GPS - GARMIN "GPSmap 96C", enregistreur "AMOD"
Résultats

 

1 – Méthodologie

La reconstruction 3D de monuments ou de sites particuliers par photogrammétrie aérienne à coût minimum, en vue d'un maquettage, peut se dérouler en 4 étapes:
- photographier
------------------- soit en oblique
(30 à 45°) sur hippodrome circulaire (R entre 200 et 350m; recouvrement 80%) en tenant à la main un appareil photo numérique (APN) doté d'un intervallomètre (par exemple : Nikon D3200 + télécommande 2.5 Ghz Hähnel = poids 950g; Nikon D750 avec intervallomètre incorporé = poids 1600g); cadence 1 photo/seconde;
------------------- soit à la verticale sur hippodromes linéaires (recouvrement tranversal de 70%) avec APN en POD télécommandé par WiFi;
- reconstruire la surface 3D avec le logiciel PhotoScan en utilisant moins de 200 photos pour limiter le temps de calcul sur ordinateur portable (4 à 12h);
- intégrer la surface 3D obtenue dans un parallélépidède rectangle via le logiciel Rhinocéros pour obtenir une maquette imprimable type "plan en relief" (2 à 12h fonction de l'absence ou non de parties boisées);
- imprimer 3D une maquette au 1/500 ou au 1/1000 via la société Sculpteo qui offre en ligne le choix de la matière, une vue 3D du produit final et un devis (environ 300€ TTC pour une maquette 14x19x5cm en poudre de gypse avec couleurs).

Deux possibilités ont été étudiées en 2016-2017 avec des APN équipés de grands capteurs: Nikon D3200 (CMOS 23x15mm), Nikon D750 (CMOS 24x36mm).

a) Utiliser un drone professionnel Escadrone avec charge utile de 1.5kg (Quadricoptère Squad3) ; de 3.5kg (Hexacoptère Six3) - prix HT 2016 : 
- Quadricoptère Squad3 avec charge utile 1.5kg, autonomie 30 minutes (Nikon D3200, poids 950g) : 5600€ ;
- Hexacoptère Six3 avec charge utile 3.5kg, autonomie 35 minutes (Nikon D750, poids 1.6kg) : 8000€ ;
- 4 jours qualification "opérateur drone"; montage d'un drone pendant la formation: 3000€ ;
soit au total 9000€ si D3200, 11000€ si D750.

b) Louer un aéronef (location horaire TTC avec pilote) :
- avion : 150 à 300€
- ULM (autogire, hélicoptère) : 80 à 300€

Le marché des drones évolue trop vite pour que la possibilité a) puisse être retenue pour une utilisation "loisirs".
Cependant, il est évident que les saisies 3D par ULM et par drone sont complémentaires.
La possibilité b) a donc été choisie; elle élimine les problèmes
- de poids (appareil photo + drone),
- de l'autonomie du drone,
- de l'accès terrestre de l'opérateur avec son matériel à la zone de prise de vues.

Au dernier trimestre 2017 et en 2018, l'emploi du drone DJI "Mavic Pro" - CMOS 1/2.3 pouces, focale vraie 5mm (données EXIF), poids 730g, 1200 euros TTC - s'est révélée très utile et complémentaire de l'emploi de l'ULM pour des prises de vues sur des volumes 3D de petites dimensions à faire rapidement pour des amis à la campagne entre deux grains par exemple.

 

2 – Aéronefs

Après plusieurs essais de prises de vues sur différents aéronefs, deux catégories apparaissent utilisables en photos obliques:

DO27
Aile haute sans hauban - Avion DO27, photos par porte largage para ouverte et clippée sur l'intrados - ULM 3 axes Pipistrel "Sinus" (non essayé)

a) aile haute sans hauban : avion type DO27 en configuration largage para, ULM 3 axes type Pipistrel Sinus .
Nota Bene :le hauban d'un avion ou d'un ULM 3 axes à aile haute masque en virage le point visé ; avion et ULM sont très sensibles aux thermiques (PB : prises de vues agitées) ;

ULM
Voilure tournante – Autogire Magni M14 "Scout" et hélicoptère "Kompress" équipé pod HOP-WIC vs1 pour photos verticales avec Nikon D3200

b) voilure tournante : autogires type MTO Sport ou Magni M14 Scout, hélicoptère ULM type Kompress CH7 .
Nota Bene : les thermiques sont découpés en rondelles et sont peu ressentis ; l'absence de cockpit de l'autogire permet de faire en direct la prise de vues ; sur l'hélicoptère, elle se fait à travers la verrière qui doit être propre (PB : reflets sous certains angles).

 

3 – Paramètres pour prise de vues obliques à cadence 1 photo/seconde

En fonction de l'appareil photo utilisé (Nikon D750 : taille CMOS 24x36mm) et du GSD souhaité (0.5 à 2 cm/pixel), choisir un rayon R (200m, 250m, 300m, 350m) d'hippodrome circulaire à suivre, offrant un couple "hauteur AGL - Focale" compatible avec la réglementation (minimum 500 ft AGL en campagne), la focale utilisée (Nikon D750 : 28 à 120mm), la vitesse sol nécessaire à un recouvrement de 80% et au vol de l'aéronef (ULM, hélicoptère, avion).

L'Ecole Nationale des Sciences Géograhiques (ENSG) donne un cours de formation à distance sur la photogrammétrie : cours-fad-public.ensg.eu

En fonction du matériel utilisé (APN, aéronef), chacun peut établir un tableau indiquant les couples "hauteur AGL - Focale" dont il peut avoir besoin pour des missions obliques différentes (oblique 30 à 45°; rayon entre 200m et 350m).

Les hauteurs minimales de survol sont à prendre sur la carte OACI 1/500.000 et sur le site www.simmer.fr

 

4 – Préparation de mission sur PC

41 – Gratuiciels

411 – Gratuiciel Google Earth Pro (GE)

a - Menu "Ajouter un trajet" : marquer terrain de décollage et WP (points de prise de vues obliques)
- enregistrer au format .kml : Iti.kml
- envoyer le tout par internet au pilote pour qu'il puisse préparer sa mission 3D sur GE (contraintes espaces aériens carte OACI 1/500.000).

b – Menu "Outil/Règle/Cercle": tracer hippodrome circulaire:
En utilisant le gratuiciel Google Earth Pro, avec le menu "Outil/Règle/Cercle", tracer l'hippodrome à suivre et le sauvegarder au format .kml avec le nom du rayon choisi (200m, 250m, 300m, 350m).
Le rappel de cet hippodrome permet de sortir avec une imprimante en couleurs, via une copie d'écran au format .jpg, la photo de l'hippodrome circulaire à suivre par le pilote.
La photo A5 de cet hippodrome mise en haut de la console instruments (hélico, autogire) permet au pilote de voler à environ 5m près (DGPS) en regardant successivement l'extérieur, la photo de l'objectif 3D, les instruments et les indications du GPS Garmin 96C (mode DGPS EGNOS, antenne extérieure au sommet de la colonne instruments).

Armel
Photo hippodrome et paramètres pilote

Les paramètres de vol sur l'hippodrome sont indiqués dans un coin de la photo : Altitude ASL (QNH), Vitesse sol GPS, Nombre de secondes pour 1 tour

Ces photos (format 10x15cm) "Objectifs 3D" renseignées et assemblées dans l'ordre de la mission par 2 anneaux, fixées sur le haut console instruments, sont feuilletables facilement en pilotant.

412 – Gratuiciel GPS-Babel (passage format .kml au format .gpx)

Iti.kml ---> Iti.gpx

413 – Gratuiciel MapSource (passage format .gpx au format "GARMIN" .gdb

Ouvrir Iti.gpx et zoomer ; les points de prise de vues WP ne sont pas identifiés sur l'itinéraire apparaissant sur la carte vectorisée de MapSource. ; ils faut donc les marquer d'un logo et les identifier pour qu'ils puissent se voir sur l'écran du récepteur GPSmap 96C.

Dans la barre des outils (2e barre sous la barre des menus), choisir l'outil "Petit drapeau" après l'outil "Main" et placer le premier "Petit drapeau" sur l'emplacement du 1er WP ; lorsque le pointeur arrive sur le WP, un cadre avec le nom "Iti" apparaît ; cliquez pour marquer le WP d'un logo; dans le cadre "Propriétés du waypoint"
- laisser "Nom" proposé 001
- choisir le symbole : "marqueur" drapeau rouge,
- indiquer altitude en m,
- cliquez case "Montrer sur la carte" ; le WP est présenté avec son logo et son nom 001 centré dans la fenêtre ; cliquez sur "OK" pour passer au WP2

Idem pour les autres WP

En cliquant dans la 3e barre ("Cartes", Waypoints", "Itinéraire», "Tracés") sur la case "Waypoints", un tableau apparaît avec les colonnes "Nom" (001, 002, ...), Symbole (logo Pt drapeau rouge), Position (lat, lon), Altitude (m)

Sauvegarder au format "GARMIN"  Iti.gdb

 

42 – Chargement données dans GPSmap 96C à partir d'un PC

GPSmap 96C :
- allumer récepteur, laisser le logiciel GPS s'initialiser ;
- le connecter au PC via miniprise en bas et à gauche sur face arrière.

MapSource :
- ouvrir Iti.gdb ; le tableau "Waypoints" s'ouvre et présente les WP (nom, symbole, position, altitude) ;
- via barre des outils (2e barre), cliquer sur logo "PC vers récepteur GPS" ; cadre "Envoyer au périphérique" apparaît, cliquez sur case "Rechercher un périphérique" ; "GPSmap 96C identificator" doit s'afficher sinon déconnecter et reconnecter récepteur au PC ; cases inférieures "Waypoints" et "Pistes" s'affichent cochés ; faire "Envoyer"

GPSmap 96C : avec bouton "PAGE"
- aller à "CARTE" ; en utilisant le zoom ("IN", "OUT") et le pointeur, l'itinéraire Iti.gdb est présenté à l'écran en totalité ou partiellement ;
- les différents choix de "PAGE" ("Satellite", "Position", "Carte", "HSI", "GO TO") donnent au pilote les éléments nécessaires à la navigation entre les différents WP.

 

43 – Enregistrement automatique mission

Un enregistreur GPS de type AMOD, à placer en vue des satellites pendant le vol, permet de restituer en 3D sur Google Earth la mission effectuée et d'analyser les problèmes rencontrés.

 

5 – Résultats

Voir liens vers

51 – Page sketchfab.com/cdg
- surfaces 3D circulaires de photos obliques avec
------ trépied (Nikon D750),
------ mât télescopique de 6m (Nikon D3200 commandé en WiFi via application Nikon et récepteur WiFi Nikon; retour d'image sur iPhone 6),
------ aéronef (Nikon D750; ULM autogire et hélicoptère, avion DO27);
- bandes 3D rectilignes de photos verticales (Nikon D3200 auto-stabilisé dans pod HOP-WIC fixé sous moteur hélicoptère Kompress; commandé par E.R. Hähnel; pas de retour d'image) avec recouvrement (80% longitudinal, 60% latéral).

52 – Article Maquettes, photogrammétrie en vues obliques et impression 3D sur site personnel avec photos de maquettes reçues de Sculpteo par Colissimo.

Cadet
ULM hélicoptère "Kompress" - Aérodrome de Champ-Cadet - Château-Thierry
Maquette échelle 1/1500 (22cm x 20cm x 2cm) - Rectangle 300m x 330m

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PS: Merci de donner remarques, idées ou le bonjour encliquant ci-dessous:

christian.degastines@orange.fr

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