Comment la photogrammétrie réinvente la façon dont nous visualisons le monde

La photogrammétrie est un domaine fascinant qui allie science et art pour générer des données 3D à partir de photographies 2D. Cette technique, largement utilisée en topographie et dans la création de modèles numériques, permet de déterminer la forme, les dimensions et la position d’un objet dans l’espace. Que ce soit à partir d’images aériennes ou terrestres, le processus de photogrammétrie offre une précision (modélisation, géoréférencement, mesure…) remarquable. Découvrez les différentes facettes et utilisations de la photogrammétrie.

Photogrammétrie : définition, comment ça fonctionne et comment en faire ?

La photogrammétrie est une science qui permet de déterminer les propriétés géométriques d’objets à partir de mesures effectuées sur des images. Les principes fondamentaux de la photogrammétrie reposent sur des concepts clés tels que la triangulation et la parallaxe.

• La triangulation est une technique qui permet de déterminer la position d’un point en mesurant les angles entre ce point et d’autres points de référence dont la position est connue. En photogrammétrie avec drone, ce concept permet concrètement de géoréférencer un pixel dans un environnement en trois dimensions;
• La parallaxe, quant à elle, est une méthode d’observation qui exploite le déplacement relatif de l’observateur pour estimer la distance d’un objet.

La photogrammétrie s’appuie aussi sur le principe de la perception humaine du relief par observation stéréoscopique (deux points de vues, oeil gauche et oeil droit). Il s’agit d’une méthode d’observation qui, comme notre vision humaine, utilise deux points de vue légèrement différents pour obtenir une perception de la profondeur et du relief.

À l’aide de plusieurs images d’une même scène (ou objet) prises à partir de positions différentes et à l’aide de ces deux concepts essentiels, on peut modéliser des formes en 3D à partir des images en 2D.

Les différentes étapes du processus de la photogrammétrie numérique

La réalisation d’un processus photogrammétrique se déroule généralement en plusieurs étapes clés :

1. L’acquisition des photos : Cette première phase implique la prise de photographies de l’objet ou de la scène à modéliser. Les images doivent être prises à partir de différents angles et se chevaucher pour obtenir une parallaxe utile pour la suite du processus. Le choix du matériel de prise de vue et la méthode d’acquisition sont cruciaux pour assurer la qualité et la précision des résultats.
2. Traitement et analyse des images : Suite à l’acquisition terrain, les images sont orthorectifiées, traitées et analysées par le logiciel de photogrammétrie pour déterminer la position de la caméra lors de chaque prise de vue et pour identifier les points communs entre les différentes photos se chevauchant.
3. La triangulation : Cette étape utilise les informations recueillies lors de l’analyse des images pour reconstituer la géométrie de la scène en 3D. Ainsi chaque pixel va être associé à une coordonnée: longitude, latitude et altitude.
4. La modélisation 3D : Enfin, à partir des informations de triangulation, un modèle 3D de l’objet ou de la scène est généré. Cette modélisation peut être réalisée à l’aide d’un logiciel de photogrammétrie.

Chacune de ces étapes requiert une attention particulière et des compétences spécifiques pour obtenir un résultat final de haute qualité. La prise de mesure précise sur les images finales est réalisable grâce au processus d’orthorectification, effectué lors du traitement des images, qui consiste en la correction de la géométrie d’une image de telle sorte qu’elle apparaisse comme si chaque pixel était acquis directement du dessus. L’orthorectification élimine les distorsions géométriques associées à l’imagerie aérienne ou satellitaire originale.

Pourquoi utiliser la photogrammétrie ?

La photogrammétrie offre de multiples avantages qui justifient son utilisation croissante dans divers domaines.

Premièrement, grâce aux progrès technologiques, tels que les drones, cette technique permet une collecte rapide et facile des données. Les images nécessaires peuvent être capturées plus rapidement en utilisant des systèmes automatisés et performants qu’avec les méthodes traditionnelles et à un coût relativement faible.

Deuxièmement, l’utilisation d’un drone pour la photogrammétrie permet l’accès à des zones difficilement accessibles, que ce soit des terrains accidentés, inaccessibles, dangereux ou même pour atteindre différentes altitudes en fonction des besoins et de la législation. Les drones sont donc d’une aide précieuse pour la photogrammétrie .

Troisièmement, cette technique offre une précision remarquable. Que ce soit pour des mesures d’objet ou pour la création de modèles 3D, les résultats obtenus sont d’une grande fiabilité selon l’équipement utilisé.

Enfin, la photogrammétrie est très accessible, tant en termes de coût que de technicité. De nombreux logiciels sont disponibles pour traiter, générer et analyser les images, rendant cette technique accessible à un large public.

Quelques exemples concrets d’applications 

Génie civil et ingénierie

Dans le domaine du génie civil, la photogrammétrie est devenue un outil incontournable pour la conception et le suivi des projets de construction. L’intégration des drones permet de réaliser des relevés topographiques rapides et d’une grande précision.
Cette technologie facilite, par exemple, la modélisation de structures routières, de bâtiments ou de chantiers en cours. Les modèles 3D détaillés et les orthophotos générés servent de base fiable à la planification, tout en améliorant la productivité des équipes.
La photogrammétrie s’impose également dans l’établissement de cartes et de plans topographiques à partir de photographies aériennes, qui constituent des supports essentiels pour le développement d’infrastructures.

Archéologie

En archéologie, la photogrammétrie transforme la manière de documenter, analyser et préserver le patrimoine. Elle permet de produire des relevés détaillés de sites, de modéliser la topographie du terrain et même de recréer en 3D des objets découverts lors des fouilles.
En combinant topographie, photographie et algorithmes spécialisés, les archéologues obtiennent une archive numérique précise et durable. Cette approche offre non seulement une rapidité et une précision remarquables, mais aussi un coût accessible, ce qui explique son adoption massive dans l’archéologie moderne.
L’archéologie préventive bénéficie particulièrement de ces avancées : il est désormais possible de sauvegarder numériquement des sites menacés par l’érosion ou les travaux de construction, préservant ainsi une mémoire fidèle avant leur disparition.

Géologie

La photogrammétrie joue également un rôle clé en sciences de la Terre. Elle permet de reconstruire en trois dimensions des formations géologiques à partir d’images aériennes ou terrestres.
Les géologues utilisent cette méthode pour :

• effectuer des levés précis lors de projets tels que la construction de tunnels,
• réaliser des cartographies en milieux montagneux difficiles d’accès,
• détecter des anomalies de terrain et caractériser la composition des sols.

Grâce à son accessibilité (appareil photo, cibles, règles d’échelle) et sa précision, la photogrammétrie est devenue un outil indispensable pour les études géologiques de terrain.

Environnement

Dans le secteur environnemental, la photogrammétrie par drone s’impose comme une technologie de choix pour analyser, cartographier et modéliser les écosystèmes. Elle permet de suivre l’évolution des sites naturels, de caractériser les sols et d’obtenir une vision détaillée des zones étudiées. Cette approche fournit des données précieuses pour la gestion des ressources, la surveillance des milieux sensibles ou encore la prévention des risques naturels.

Immobilier

Enfin, dans le domaine immobilier, la photogrammétrie ouvre de nouvelles perspectives en matière de visualisation et d’évaluation.

• Modélisation 3D des bâtiments : création de représentations réalistes qui permettent aux acheteurs de visiter virtuellement un bien.
• Évaluation précise des terrains : analyse détaillée de la topographie et des caractéristiques d’un site, indispensable pour planifier un projet de construction.
• Visualisation haute qualité : production d’images aériennes et de rendus photoréalistes qui valorisent les biens immobiliers sur le marché.

L’usage croissant des drones par les professionnels du secteur rend ces pratiques plus accessibles et plus efficaces, renforçant la transparence et la confiance.

Quel drone choisir pour la photogrammétrie ?

Le choix du drone est une étape déterminante pour garantir la qualité des données obtenues en photogrammétrie. Selon l’ampleur du projet, les objectifs recherchés et le budget disponible, certains modèles se démarquent par leur fiabilité, leur précision et leur efficacité sur le terrain. Voici trois options particulièrement pertinentes pour les professionnels.

DJI Mavic 4 Pro

Compact et polyvalent, le DJI Mavic 4 Pro constitue une excellente porte d’entrée dans la photogrammétrie. Grâce à son capteur performant et à sa grande autonomie, il permet de réaliser des levés aériens précis tout en restant simple d’utilisation. Sa portabilité et sa rapidité de mise en œuvre en font un outil idéal pour les missions nécessitant de la flexibilité, comme l’inspection de sites, la cartographie de zones restreintes ou les relevés rapides.

Sur le plan technique, le Mavic 4 Pro est équipé d’un capteur CMOS de 1 pouce avec une résolution allant jusqu’à 48 MP, capable de produire des images très détaillées pour la création d’orthophotos. Il dispose d’un temps de vol avoisinant les 40 minutes et d’une portée de transmission vidéo d’environ 15 km (OcuSync 4.0). Sa précision RTK en option améliore considérablement la fiabilité des relevés.

DJI Matrice 400

Pour des projets plus exigeants, le DJI Matrice 400 est un choix de référence. Robuste et modulable, il offre la possibilité d’intégrer différents capteurs et caméras selon les besoins de la mission. Sa stabilité en vol et ses fonctionnalités avancées assurent une collecte de données d’une grande précision, même dans des conditions environnementales complexes. C’est le drone privilégié pour les chantiers d’envergure, les relevés topographiques de grande superficie ou encore les projets nécessitant une fiabilité maximale.

Sur le plan technique, le Matrice 400 peut accueillir des charges utiles telles que la Zenmuse P1 (capteur plein format de 45 MP, idéal pour la photogrammétrie) ou la Zenmuse L2 pour des missions LiDAR. Il dispose d’une autonomie de 55 minutes, d’une portée de transmission jusqu’à 20 km et d’un système RTK intégré offrant une précision de l’ordre du centimètre. Conçu pour les environnements difficiles, il est certifié IP45 et fonctionne dans une plage de température allant de -20 °C à 50 °C.

WingtraRAY

Le WingtraRAY se distingue par son concept de drone à décollage et atterrissage vertical (VTOL). Il combine la maniabilité d’un multirotor et l’efficacité d’une aile fixe, ce qui lui permet de couvrir de vastes zones en un minimum de temps tout en offrant une qualité d’image exceptionnelle. Particulièrement adapté aux projets de grande échelle (urbanisme, agriculture de précision, aménagement du territoire), il réduit considérablement le temps de mission tout en maximisant la précision des orthophotos et des modèles 3D.

Côté performances, le WingtraRAY embarque le capteur plein format Sony MAP61 de 61 MP, permettant d’obtenir des GSD (Ground Sampling Distance) aussi bas que 0,7 cm/pixel à 120 m d’altitude. Sa grande autonomie de jusqu’à 59 minutes lui permet de cartographier plus de 700 ha en un seul vol, soit plusieurs fois plus qu’un drone multirotor classique.

Quels capteurs et objectifs faut-il utiliser en photogrammétrie ?

La précision et la qualité des résultats en photogrammétrie dépendent en grande partie du capteur et de l’objectif utilisés. Selon la complexité du projet, la surface à couvrir et le niveau de détail recherché, certains capteurs se démarquent par leurs performances et leur compatibilité avec les drones professionnels. Voici trois solutions parmi les plus pertinentes actuellement.

DJI Zenmuse P1

La Zenmuse P1 est le capteur phare de DJI pour la photogrammétrie aérienne. Conçue spécifiquement pour les drones de la série Matrice, elle intègre un capteur plein format de 45 MP avec des objectifs interchangeables de 24, 35 et 50 mm, permettant d’adapter la précision aux besoins de la mission.

Grâce à son obturateur mécanique et à sa grande rapidité de capture, la P1 réduit considérablement les déformations liées au mouvement, ce qui assure des images nettes et exploitables pour la modélisation 2D et 3D. En combinaison avec le système RTK/PPK, elle atteint une précision centimétrique, idéale pour les relevés topographiques, l’arpentage ou la cartographie de sites complexes.

DJI Zenmuse L2

La Zenmuse L2 combine la technologie LiDAR à une caméra RGB intégrée. Bien qu’elle aille au-delà de la simple photogrammétrie, elle s’avère précieuse lorsque les conditions limitent la prise de vue classique, par exemple dans les environnements denses en végétation.

Elle permet de générer jusqu’à 240 000 points par seconde avec une portée effective de jusqu’à 450 m, tout en offrant une précision verticale de l’ordre de 4 cm et horizontale de 5 cm. Sa caméra RGB de 20 MP associée au LiDAR facilite la création de modèles 3D texturés. La Zenmuse L2 est donc particulièrement adaptée pour les projets nécessitant des données riches et multidimensionnelles, comme l’ingénierie civile, la gestion forestière ou l’arpentage de corridors (routes, lignes électriques, pipelines).

Sony MAP61

Le Sony MAP61 est le capteur de référence intégré au WingtraRAY et reconnu pour sa performance exceptionnelle en photogrammétrie. Il s’agit d’un capteur plein format de 61 MP, conçu pour produire des images d’une grande finesse et garantir une précision optimale sur de vastes superficies.

Avec ce capteur, il est possible d’obtenir un GSD (Ground Sampling Distance) de 0,7 cm/pixel à 120 m d’altitude, ce qui permet de détecter des détails extrêmement fins. Associé à l’autonomie du WingtraRAY (jusqu’à 59 minutes de vol et plus de 700 ha couverts en une seule mission), le MAP61 est parfaitement adapté aux projets d’envergure : urbanisme, agriculture de précision, exploitation minière, aménagement du territoire. Son intégration avec les systèmes PPK/RTK assure une précision horizontale inférieure au centimètre, limitant le recours aux points de contrôle au sol.

Quel est le meilleur logiciel de photogrammétrie ?

Choisir le meilleur logiciel de photogrammétrie dépend avant tout de vos objectifs, de votre niveau d’expertise et du type de projet que vous souhaitez réaliser. Que vous soyez un professionnel de l’arpentage, un spécialiste en modélisation 3D ou un opérateur drone en quête de précision, il existe aujourd’hui une gamme complète de solutions, allant des outils accessibles aux plateformes professionnelles les plus avancées. Dans cette section, nous vous aidons à y voir plus clair pour identifier le logiciel le mieux adapté à vos besoins.

Logiciels gratuits 

Agisoft Metashape

La version gratuite d’Agisoft Metashape est l’un des logiciels les plus connus dans le domaine de la photogrammétrie. Il propose une interface intuitive, accessible aux utilisateurs débutants, tout en offrant des fonctionnalités puissantes pour les professionnels. La plateforme permet la génération de modèles 3D texturés, de nuages de points denses, d’orthomosaïques et de modèles numériques d’élévation. Bien que sa version complète soit payante, une version d’essai gratuite permet de tester l’ensemble des outils, ce qui en fait une solution idéale pour évaluer ses capacités sur des projets de petite envergure.

MicMac

MicMac, développé par l’Institut national de l’information géographique et forestière (IGN), est un logiciel open source de haute précision, réputé pour sa rigueur scientifique. Il est particulièrement apprécié dans les milieux universitaires, les laboratoires de recherche et les institutions patrimoniales. Bien qu’il ne dispose pas d’une interface graphique grand public, sa puissance algorithmique et sa flexibilité permettent de réaliser des traitements avancés, avec un contrôle poussé sur les paramètres de calcul. MicMac est idéal pour les utilisateurs expérimentés cherchant une solution libre et personnalisable.

Meshroom

Meshroom est une solution open source gratuite, reposant sur le moteur AliceVision. Elle se distingue par sa prise en main intuitive et son interface graphique conviviale, qui facilite le traitement de séries d’images pour obtenir des reconstructions 3D photoréalistes. Meshroom automatise la plupart des étapes du processus, tout en permettant aux utilisateurs avancés d’ajuster les paramètres si nécessaire. Il est particulièrement adapté aux domaines de l’animation 3D, de la réalité virtuelle, de l’architecture et de la modélisation de scène.

Les logiciels payants 

Pix4Dmapper

Pix4Dmapper, développé par l’entreprise suisse Pix4D, est considéré comme le standard de l’industrie dans le domaine de la photogrammétrie par drone. Ce logiciel excelle par sa capacité à générer automatiquement des orthomosaïques haute résolution, modèles numériques de terrain, nuages de points denses, modèles 3D texturés et courbes de niveau à partir de simples photographies aériennes. Il offre un contrôle précis à chaque étape du traitement tout en conservant une interface ergonomique, adaptée aussi bien aux utilisateurs expérimentés qu’aux professionnels en cours de spécialisation.

L’un des grands atouts de Pix4Dmapper réside dans sa précision géométrique et géospatiale, qui répond aux normes les plus strictes dans les secteurs de l’arpentage, du génie civil, de la construction et de l’agriculture de précision. Grâce à la prise en charge de balises RTK/PPK, de points de contrôle au sol (GCP) et à une compatibilité avec les principaux formats SIG, Pix4Dmapper s’intègre parfaitement aux flux de travail professionnels.

Ce logiciel ne se limite pas à la photogrammétrie traditionnelle. Il fait partie d’un écosystème modulaire comprenant des solutions spécialisées telles que Pix4Dfields (agriculture), Pix4Dinspect (infrastructure), Pix4Dreact (cartographie rapide pour la sécurité publique) et Pix4Dsurvey (intégration SIG/CAO). Cette modularité permet aux utilisateurs de faire évoluer leur utilisation selon leurs besoins opérationnels.

Pix4Dmapper propose également des options de traitement local ou cloud, offrant flexibilité et performance pour les projets de toutes tailles. Enfin, l’assistance technique, la documentation riche, les mises à jour régulières et la grande communauté d’utilisateurs font de Pix4D un choix durable et sécurisé pour tout professionnel souhaitant investir dans une solution performante, évolutive et reconnue mondialement.

Autodesk ReCap Pro

Autodesk ReCap Pro, reste une solution solide pour ceux qui travaillent déjà dans l’écosystème Autodesk. Il permet de traiter aussi bien des images que des nuages de points issus de scanners 3D, avec une précision appréciable. Son principal avantage réside dans sa compatibilité native avec des logiciels comme Revit, Civil 3D ou AutoCAD, ce qui en fait un choix pertinent pour les professionnels de l’architecture et du génie civil. Toutefois, ses fonctionnalités en photogrammétrie pure sont plus limitées par rapport à celles de Pix4Dmapper.

Agisoft Metashape

Agisoft Metashape, dans sa version professionnelle, reste une valeur sûre pour les utilisateurs avancés qui recherchent une solution flexible et puissante. Il permet une gestion poussée des paramètres de traitement, une intégration fine des données GPS/RTK, et propose des options avancées de modélisation, de classification et de script via Python. Metashape est largement utilisé dans les domaines de la recherche, de la conservation du patrimoine, de l’ingénierie et de la géomatique. Toutefois, son approche plus technique et moins orientée « métier » peut nécessiter une courbe d’apprentissage plus élevée pour les utilisateurs non spécialisés.

En conclusion

Quels sont les avantages de la photogrammétrie ?

La photogrammétrie offre de nombreux atouts qui expliquent son adoption croissante dans des secteurs variés comme l’ingénierie, la construction, l’urbanisme ou l’environnement :

• Précision élevée : grâce à des images aériennes ou terrestres captées par drone ou caméra, il est possible de générer des modèles 3D et des cartes topographiques d’une grande exactitude.
• Rapidité d’acquisition : les relevés sont effectués en un temps record, ce qui réduit considérablement les délais par rapport aux méthodes traditionnelles.
• Réduction des coûts : en minimisant le recours à de lourdes opérations de terrain, la photogrammétrie permet d’optimiser les budgets de collecte et d’analyse de données.
• Polyvalence : cette technologie s’adapte à de nombreux environnements — urbains, industriels, agricoles ou naturels — et peut être utilisée pour des projets de toute envergure.
• Visualisation immersive : les modèles 3D et les orthophotos produits offrent une compréhension plus intuitive de l’espace et facilitent la prise de décision.

En somme, la photogrammétrie combine efficacité, flexibilité et accessibilité, la rendant incontournable pour de nombreuses applications professionnelles.

Quelles sont les limites et les futurs défis pour la photogrammétrie ?

Malgré ses nombreux avantages, la photogrammétrie présente certaines limites :

• Conditions environnementales : la qualité des résultats dépend fortement de la météo, de la luminosité et de l’absence d’obstacles (nuages, végétation dense, etc.).
• Précision variable : dans certains contextes complexes (zones forestières, environnements intérieurs), la précision peut être inférieure à celle offerte par le LiDAR.
• Puissance informatique requise : le traitement des images exige des ordinateurs performants et des logiciels spécialisés, ce qui peut représenter un investissement important.
• Contraintes réglementaires : l’utilisation de drones pour la photogrammétrie doit respecter des règles strictes, notamment en matière de sécurité aérienne et de respect de la vie privée.

Conclusion

L’avenir de la photogrammétrie repose sur sa complémentarité avec d’autres technologies comme le LiDAR, l’intelligence artificielle et l’imagerie multispectrale. Ces évolutions permettront d’obtenir des résultats encore plus précis et rapides, tout en élargissant les champs d’application. Le défi sera donc de rendre cette technologie toujours plus accessible, fiable et intégrée aux besoins des entreprises et institutions.

Foire aux questions – FAQ

Quel logiciel de photogrammétrie est compatible avec un Mac Book ?

Plusieurs logiciels de photogrammétrie sont compatibles avec macOS, notamment Agisoft Metashape, largement utilisé dans le milieu professionnel pour la modélisation 3D et la cartographie. Certains outils plus accessibles, comme Pix4Dmapper et des solutions open source comme MicMac, peuvent aussi être exploités par les utilisateurs de MacBook.

Il est toutefois recommandé de vérifier les exigences matérielles minimales, car le traitement photogrammétrique sollicite fortement le processeur et la carte graphique. Pour un usage intensif, un MacBook doté d’une configuration puissante (processeur M1/M2/M3, mémoire RAM élevée) offrira de meilleures performances.

Est-ce qu’il existe des formations pour la photogrammétrie aérienne ? 

Oui, et l’une des références au Québec dans ce domaine est le centre d’expertise DroneXperts. Cette organisation propose des formations spécialisées qui couvrent toutes les étapes de la photogrammétrie par drone : planification des vols, acquisition d’images, traitement des données et génération de modèles 3D ou de cartes précises.

En choisissant DroneXperts, les participants bénéficient d’un accompagnement professionnel adapté aux réalités du marché, avec des instructeurs expérimentés et des outils de pointe. Que ce soit pour des besoins en arpentage, construction, agriculture ou environnement, ces formations offrent une solution clé en main pour intégrer efficacement la photogrammétrie dans un cadre professionnel.

Quelle est la différence entre le LiDAR et la photogrammétrie ?

La photogrammétrie et le LiDAR sont deux technologies de captation de données géospatiales, mais elles reposent sur des principes différents :

• Photogrammétrie : elle utilise des photographies aériennes (prises par drone, avion ou caméra au sol) pour générer des modèles 3D et des cartes. La précision dépend de la qualité des images, des conditions de lumière et du traitement logiciel. C’est une solution plus abordable et très adaptée à la modélisation visuelle, à la cartographie et à l’analyse de surfaces.
• LiDAR (Light Detection and Ranging) : cette technologie repose sur l’émission de faisceaux laser pour mesurer avec une extrême précision les distances et obtenir des nuages de points détaillés. Le LiDAR peut traverser la végétation et fournir des relevés topographiques même en terrain complexe (forêts denses, zones accidentées). Il est généralement plus coûteux, mais aussi plus précis et performant dans des environnements difficiles.