La photogrammétrie par drone : mesurer le monde avec des photos
Guide complet · Lecture : environ 9 min
Imaginez que vous deviez dessiner le plan d’une carrière, d’un champ ou d’une vieille église. Autrefois, cela demandait des jours de marche, des instruments lourds et parfois des risques. Aujourd’hui, un petit drone équipé d’un appareil photo peut collecter les mêmes informations en quelques heures, avec une précision de l’ordre du centimètre. Cette technique s’appelle la photogrammétrie par drone. Dans ce guide, nous voyons comment elle fonctionne, ce qu’elle produit, à quoi elle sert, et comment s’y mettre.
Le principe : comme nos deux yeux
Fermez un œil, puis l’autre : les objets proches semblent se décaler légèrement par rapport à l’arrière-plan. Ce décalage, appelé parallaxe, est ce qui permet à votre cerveau de percevoir la profondeur et d’estimer les distances.
La photogrammétrie applique exactement la même idée, mais avec des photos. Le drone survole une zone et prend des centaines d’images qui se chevauchent. Un logiciel compare ensuite ces images, repère les mêmes détails vus sous des angles différents, et calcule leur position dans l’espace par triangulation. La méthode utilisée s’appelle en général Structure from Motion (reconstruction à partir du mouvement). Le résultat : un modèle 3D du terrain ou de l’objet, que l’on peut mesurer avec une précision pouvant atteindre quelques centimètres.
Comment ça se passe concrètement ?
Préparer le vol
Tout commence au bureau. On définit la zone, la hauteur de vol et le niveau de détail souhaité. Le paramètre clé est la résolution au sol (GSD, Ground Sampling Distance) : la taille réelle d’un pixel sur le terrain. Par exemple, un GSD de 2 cm signifie que chaque pixel de l’image représente un carré de 2 cm de côté. Plus le drone vole bas, plus le GSD est petit et l’image précise, mais plus le vol est long et le nombre de photos élevé.
On vérifie aussi :
- La météo. Un ciel uniformément couvert est idéal, car il évite les ombres dures qui changent d’une photo à l’autre. Un vent fort dégrade la stabilité et la netteté des images.
- La réglementation. Le vol de drone est encadré et les règles varient d’un pays à l’autre : enregistrement du drone, hauteur maximale, zones interdites, autorisations pour survoler des personnes ou des bâtiments sensibles.
- Le terrain. Obstacles (lignes électriques, antennes), points de décollage sûrs, autonomie des batteries.
Prendre les photos
Le plus souvent, le drone suit un plan de vol automatique, en lignes parallèles, comme une tondeuse qui quadrille une pelouse. Chaque photo doit recouvrir ses voisines d’environ 70 à 80 % dans le sens de l’avancement, et un peu moins entre les lignes, ce qui laisse au logiciel assez de points communs pour travailler. Pour les terrains accidentés ou les zones avec des reliefs marqués, on augmente le recouvrement.
Pour un bâtiment, un pylône ou un monument, on utilise plutôt un vol orbital : le drone tourne autour de l’objet en cercles, à plusieurs hauteurs, avec la caméra inclinée vers lui. On combine souvent un vol en lignes (vue du dessus) et un vol orbital pour couvrir toutes les faces.
Caler le modèle sur la réalité
Sans repère, le logiciel construit un modèle correct en forme, mais pas forcément bien positionné ni à la bonne échelle sur la carte. Pour y remédier, deux approches :
- Les points d’appui au sol (GCP). On pose des cibles bien visibles sur le terrain, puis on mesure précisément leur position avec un récepteur GPS de précision. Le logiciel s’en sert pour recaler tout le modèle.
- Un drone RTK ou PPK. Équipé d’un GPS haute précision, il enregistre la position de chaque photo avec une précision de quelques centimètres. Cela réduit fortement, voire supprime, le besoin de cibles au sol. On conserve en général quelques points de contrôle pour vérifier la qualité du résultat.
Le traitement informatique
L’ordinateur fait ensuite le gros du travail. Le logiciel détecte des milliers de points caractéristiques dans chaque photo, les met en correspondance entre les images, calcule la position de la caméra pour chaque cliché, puis construit un nuage de points dense, un maillage et des textures. Selon la taille du projet et la puissance de la machine, cela prend de quelques minutes à plusieurs heures, voire plus pour des chantiers de plusieurs centaines d’hectares.
Ce que l’on obtient
Le traitement produit plusieurs livrables, chacun adapté à un usage :
| Livrable | Description | Utilité |
|---|---|---|
| Orthophotographie | Carte aérienne très détaillée, corrigée des déformations de perspective | Mesurer comme sur un plan, superposer à un SIG ou un plan cadastral |
| Modèle 3D texturé | Maillage réaliste que l’on peut faire tourner sur un écran | Visualisation, inspection, communication |
| Nuage de points | Millions de points colorés positionnés dans l’espace | Mesures précises, comparaison avec un plan numérique |
| Modèle d’altitude | Représentation du relief (MNS : surface avec bâti et végétation ; MNT : sol nu) | Pentes, écoulement de l’eau, déblais-remblais |
| Mesures dérivées | Distances, surfaces, volumes, courbes de niveau | Métrés, calculs de stock, plans topographiques |
À quoi ça sert ?
Les usages touchent des domaines très variés :
- Construction et topographie. Plans de terrain, suivi de chantier d’une semaine à l’autre, calcul du volume de terre à déplacer, comparaison entre le projet et ce qui est réellement construit.
- Carrières et mines. Mesure du volume d’un tas de sable ou de gravier sans avoir à grimper dessus, ce qui est plus rapide et plus sûr, et permet des inventaires réguliers.
- Agriculture. Repérer les zones d’un champ où les plantes souffrent, parfois avec des caméras spécialisées, afin de traiter uniquement là où c’est nécessaire.
- Environnement. Suivre l’érosion d’une plage, un glissement de terrain ou l’évolution d’une rivière au fil des saisons en comparant des modèles réalisés à des dates différentes.
- Archéologie et patrimoine. Garder une copie 3D précise d’un monument ou d’un site fragile, parfois menacé de disparition, et la partager avec des chercheurs du monde entier.
- Inspection. Examiner un pont, un barrage, une éolienne, une cheminée ou une toiture sans mettre personne en danger, et retrouver exactement l’emplacement d’une fissure détectée.
- Secours. Cartographier rapidement une zone après une inondation, un séisme ou un incendie pour évaluer les dégâts et organiser l’intervention.
- Cinéma et jeux vidéo. Numériser des décors réels, des rochers ou des bâtiments pour les reproduire en 3D avec un réalisme saisissant.
Photogrammétrie ou laser (LiDAR) ?
Une technologie concurrente existe : le LiDAR, qui mesure les distances avec des impulsions laser au lieu d’utiliser des photos. Voici comment les deux se comparent :
| Photogrammétrie | LiDAR | |
|---|---|---|
| Coût du matériel | Abordable | Nettement plus élevé |
| Couleurs et rendu visuel | Très réaliste, textures photographiques | Nuage de points, couleurs à ajouter |
| Sol sous la végétation | Ne voit que le dessus du feuillage | Peut atteindre le sol à travers les feuillages |
| Surfaces uniformes | Difficile | Peu gêné |
| Éclairage | Dépend de la lumière | Indépendant de la lumière |
Les deux technologies se complètent, et les professionnels choisissent selon le terrain et l’objectif. Certains drones embarquent même les deux capteurs.
Les limites à connaître
La photogrammétrie n’est pas magique. Elle a du mal avec :
- Les surfaces brillantes ou transparentes (eau, vitres, carrosseries), dont l’apparence change selon l’angle de vue.
- Les surfaces trop uniformes (neige fraîche, sable lisse, murs blancs), où le logiciel ne trouve aucun repère à mettre en correspondance.
- Les objets en mouvement (voitures, personnes, feuillages agités par le vent), qui apparaissent à des positions différentes d’une photo à l’autre.
- La végétation dense, qui cache le sol et fausse les mesures d’altitude.
Il faut aussi prévoir un ordinateur assez puissant (beaucoup de mémoire vive et, idéalement, une bonne carte graphique) et de l’espace de stockage, car un seul projet peut générer des dizaines de gigaoctets de données.
Peut-on s’y mettre soi-même ?
Oui. Un drone grand public avec une bonne caméra suffit pour débuter. Côté logiciels, le gratuit et open source OpenDroneMap (avec son interface WebODM) permet de traiter ses premières photos sans dépenser un centime. Les solutions professionnelles comme Pix4D, Agisoft Metashape ou DJI Terra offrent davantage de fonctions et de support.
Nos conseils pour bien commencer
- Choisissez un petit terrain dégagé pour votre premier essai.
- Prenez plus de photos que nécessaire : mieux vaut trop de recouvrement que pas assez.
- Volez par temps calme, avec une lumière stable.
- Posez quelques repères au sol (même simples) pour vérifier vos mesures.
- Renseignez-vous sur la réglementation de votre pays avant de décoller.
En résumé
La photogrammétrie par drone transforme de simples photos en cartes et modèles 3D précis, plus vite et à moindre coût que les méthodes traditionnelles. Elle est devenue un outil du quotidien pour les géomètres, les agriculteurs, les archéologues et bien d’autres, et ses possibilités continuent de s’élargir à mesure que les drones et les logiciels progressent.