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| GEOG0234-1 | Photogrammétrie
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| Durée : | 30h Th, 15h Pr |
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| Nombre de crédits : |
| Master en sciences géographiques, orientation générale, à finalité approfondie, 1re année | | 5 |
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| Master en sciences géographiques, orientation générale, à finalité didactique, 1re année | | 5 |
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| Master en sciences géographiques, orientation générale, à finalité spécialisée en développement territorial et géomatique, 1re année | | 5 |
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| Master en sciences géographiques, orientation générale, à finalité spécialisée, 1re année | | 5 |
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| Master en sciences géographiques, orientation géomatique et géométrologie, à finalité spécialisée, 1re année | | 5 |
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| Master en sciences géographiques, orientation générale, à finalité spécialisée en géomorphologie, 1re année | | 5 |
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| Nom du professeur : | Yves Cornet |
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Langue(s) du cours :
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| Langue française |
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Organisation et évaluation :
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| Enseignement au premier quadrimestre, examen en juin |
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Contenus du cours :
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| Théorie
I. Introduction (rappel historique, définition, but)
II. Exploitation d'une photographie
1. Caractéristiques d'une photographie aérienne
2. Concepts géométrique de la projection centrale
3. Référentiels
4. Gerbe perspective
5. Relation fondamentale de l'optique géométrique
6. Objet éloigné (p'=f)
7. Echelle de la photographie
III. Exploitation de deux photographies (couple stéréoscopique)
1. Stéréo-photogrammétrie, référentiels, recouvrement, base, points homologues
2. Quelques rappels de levés (levé direct et levé indirect ou base courte) et les liens avec la photogrammétrie
IV. Redressement photographique
V. Principes de la stéréo-photogrammétrie aérienne
VI. Formule fondamentale de la parallaxe
VII. Exploitation de la formule de la parallaxe transversale
VIII. Déformations d'un modèle stéréo-photogrammétrique
IX. Orientation interne
X. Orientation relative analogique empirique
XI. Orientation absolue
XII. La photogrammétrie analytique
XIII. Création de documents épipolaires, automatisation de la recherche de points homologues et de la production de MNS et d'ortho-images
XIV. Précisions de la stéréo-photogrammétrie
XV. Préparation d'une mission
Travaux pratiques
Les travaux pratiques sont réalisés en autonomie contrôlée.
Un couple stéréo de photographies scannées, des points de coordonnées 3D connues et le certificat de calibration de la chambre sont fournis aux étudiants.
Ils disposent par ailleurs d'une série d'exécutables programmé en VBA et du logiciel DDPS développés dans notre unité.
Il leur est demandé de réaliser, à l'aide des deux logiciels, les différentes étapes de la procédure photogrammétrique. Ils doivent aussi restituer quelques objets en 3D et valider les résultats. Une comparaison de la précision résultant de cette validation avec les précisions attendues a priori sur base des caractéristiques géométrique du vol et des acquisitions, d'une part, et du certificat de calibration, d'autre part, doit aussi être réalisée. Les étudiants doivent ensuite rédiger un rapport. |
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Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :
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| * Comprendre le modèle géométrique d'acquissions de photographies aérienne (modèle perspectif - projection centrale).
* Comprendre l'intérêt de la calibration de la chambre et de l'application du modèle de calibration lors de l'orientation intérieure.
* Comprendre la formation du modèle 3D obtenu par l'orientation relative (colinéarité, coplanarité, condition d'échelle).
* Comprendre les transformations géométriques de l'orientation absolue à partir de coordonnées 3D résultant des orientations interne et relative.
* Comprendre les transformations géométriques du calcul de coordonnées épipolaires à partir de coordonnées 3D résultant des orientations interne et relative.
* Comprendre l'intérêt du passage aux coordonnées épipolaires (recherche automatisée de points homologues) et la procédure de calcul de MNS et d'ortho-images (uniquement sous DDPS).
* Etre conscient de la problématique des précisions et de leur estimation a priori et a posteriori.
* A l'exception de l'aérotriangulation impliquant plus d'un couple, l'ensemble des procédures étudiées devraient permettre aux étudiants de gérer un projet photogrammétrique opérationnel, dans le milieu professionnel, avec la rigueur indispensable et grâce à la compréhension parfaite des techniques en adoptant des solutions logiciels professionnelles généralement disponibles dans ce milieu.
Une évolution future du cours est envisagée. Elle consistera en l'intégration d'un chapitre sur l'aérotriangulation dans le cours théorique et dans l'exercice pratique. La programmation des différentes étapes (Matlab, Octave ou Python) et l'utilisation de logiciels libres lors des travaux pratiques (MicMac développé par 'ENSG) consituent aussi une évolution envisageable. Etant donné le nombre d'heures limité dans ce cours de 1er Master, ces problématiques pourraient néanmoins faire l'objet du cours GEOG0271-A-a de « Questions spéciales d'acquisition de données spatiales » dispensé en 2ème année de Master. |
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Prérequis et corequis / Modules de cours optionnels recommandés :
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| Le cours exploite des notions de géométrie et de calcul matriciel du cours de mathématique. Des notions d'optique géométrique du cours de physique et d'ajustement par moindres carrés des cours de méthodes numericques, de statistiques et de théorie des erreurs constituent un autre pré-requis. En outre, plusieurs notions du cours de télédétection sont aussi exploitées.
Enfin, le mode de réflexion et la rigueur d'analyse développés lors des cours à caractère scientifique des trois années de Bac et des études secondaires constituent évidemment des atouts indéniable pour suivre ce cours de photogrammétrie et atteindre le niveau de performance exigé dans le monde professionnel. |
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Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
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| Le cours théorique est de type ex cathedra. De nombreux rappels complémentaires aux supports numériques mis à la disposition des étudiants sont réalisés au tableau noir. Au début de chaque séance une période de 15 minutes est prévue afin que les étudiants puissent poser des questions sur la matière expliquée lors de la séance précédente.
Les travaux pratiques qui commencent après le cours théorique sont réalisés en autonomie contrôlée. L'accent est mis sur l'aspect manipulation technique des deux outils logiciels mis à la disposition des étudiants en établissant un lien fort avec les concepts théoriques. La procédure photogrammétrique complète doit être exécutée à l'aide des deux logiciels. Au terme des travaux pratiques, les étudiants doivent rédiger un rapport décrivant les procédures techniques et démontrant la bonne compréhension de la signification des inputs et outputs de chaque étape. Les spécificités des solutions techniques proposées par chaque logiciel doivent aussi être relevées et expliquées.
Il faut aussi signaler que les étudiants peuvent installer sur leur PC les logiciels développés dans notre unité et utilisés lors des travaux pratiques (Exécutalbes VBA et DDPS - Didactical Digital Photogrammetric Software). Ces logiciels sont accessibles sur eCampus et les manuels explicatifs des méthodes de calcul et d'utilisation y sont aussi déposés.
Pour analyser les données de référence (points cotés), il leur est recommandé d'utiliser le logiciel Quantum GIS. Pour sélectionner les points homologues sur les images, ils peuvent exploiter le logiciel Idrisi. La licence d'utilisation de ce logiciel via le VPN de l'ULg. S'ils le désirent, ils peuvent volontairement et sans obligation découvrir un autre environnement de travail que celui des travaux pratiques. Pour obtenir l'information sur l'accès à Idrisi et d'autres outils logiciels, ils peuvent consulter l'adresse web suivante : http://www.gitan.ulg.ac.be/cms. S'ils désirent accéder aux salles informatisées B5a/4/18 et B5a/2/35 pour s'exercer ou avancer dans leur projet de travaux pratiques, ils peuvent prendre contact avec le staff de l'Unité de Géomatique. |
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Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
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| Il s'agit d'un enseignement présentiel.
Les séances de cours théorique de type ex cathedra et de travaux pratiques en autonomie contrôlée se déroulent le jeudi après-midi dans le local B5a/2/35 ou B5a/4/18. La présence aux séances de travaux pratiques est obligatoire. |
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Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
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| Karl Kraus, Peter Waldhäusl, 1998. Manuel de photogrammétrie. Principes et procédés fondamentaux. Hermès - Lavoisier, 406p. http://www.eyrolles.com/Sciences/Livre/manuel-de-photogrammetrie-9782866016562. |
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Modalités d'évaluation et critères :
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| Une auto-évaluation non-certificative permanente est assurée pendant les séances d'exercices par une interaction forte entre étudiants et enseignants.
L'évaluation certificative est réalisée de façon orale. Les questions posées à l'étudiant sont inspirées des imprécisions mises en évidence à la lecture du rapport de travaux pratiques. Le nombre de questions est fonction de l'importance des imperfections de ce rapport. Les étudiants reçoivent leurs questions et l'évaluation du rapport en début d'examen et préparent leurs réponses à livre ouvert. Ils exposent ensuite leurs réponses oralement et en exploitant éventuellement le tableau noir pour expliquer les formules et réaliser des schémas et graphiques.
La durée de l'examen (préparation et exposé compris) n'excède pas la demi-journée.
Cette procédure standard d'évaluation peut être modifiée en accord avec les étudiants qui en seront donc tenu au courant.
Les critères d'évaluation sont les suivants : clarté, cohérence, logique, rigueur, précision, exhaustivité, concision, pertinence, transversalité (au sein du cours et entre cours), qualité des interprétations mathématiques (signification mathématique des différents coefficients des équations p. ex.), physiques (dimensions et unités, ordre de grandeur - scaling, p. ex.) et géographiques (interaction spatio-temporelle mono et multivariées et nature - type- et signification des variables p. ex.). Le sens critique vis à vis des données utilisées (qualification, nature, signification, représentativité, normalisation ...) et des choix méthodologiques (justification des choix des méthodes, des seuils adaptés, ...) sera également pris en considération lors de l'évaluation. Par ailleurs, les réponses seront aussi évaluées sur base de la qualité et l'originalité des illustrations graphiques car l'expression graphique constitue la spécificité du scientifique. Elle permet de démontrer la bonne compréhension du phénomène. Enfin, tout enrichissement d'une réponse par une culture scientifique personnelle riche constituera aussi un facteur d'évaluation de l'excellence. |
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Stage(s) :
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| Néant |
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Remarques organisationnelles :
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| Néant |
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Contacts :
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| Yves CORNET, Chargé de Cours
Unité de Géomatique, Allée du 6 Août, 17 (B5a), 4000 Liège
Tél. 04 3665371
Mail : ycornet@ulg.ac.be
Web: http://139.165.44.35/cms/index.php |
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| Notes en ligne : |
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| Notes de cours |
| Les documents supportant le cours sont téléchargeables sur le site eCampus de l'Université de Liège. |
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