Présentation de la cartographie stéréo

Disponible avec une licence Image Analyst.

ArcGIS Pro offre la possibilité de compiler les données d’entités en trois dimensions (3D) dans un système d’affichage et de cartographie stéréo. Cela vous permet d’analyser visuellement l’imagerie et de collecter précisément des entités présentant un intérêt.

La stéréoscopie est la science de l’utilisation des images superposées acquises depuis différents emplacements pour la génération d’un modèle 3D qui émule la véritable vision binoculaire. Cette technique a été développée au XIXème siècle et approfondie pendant la Première et la Seconde Guerres Mondiales pour identifier et mesurer de manière précise la topographie et les entités terrestres visibles dans les photographies aériennes. Les principales applications des techniques de photogrammétrie stéréo sont l’identification, la mesure et la numérisation manuelle d’entités 3D à partir d’images aériennes verticales comprenant les éléments suivants :

• Bâtiments, infrastructure, peuplements forestiers et autres entités terrestres
• Topographie, pentes, reliefs, courbes de niveau et lignes de fracture générées par de brusques discontinuités topographiques

De plus, des techniques de photogrammétrie stéréo de courte distance sont employées lorsque les angles de visée du capteur sont horizontaux ou obliques afin de collecter des informations détaillées et précises à des fins d’ingénierie essentiellement, comme la cartographie de l’infrastructure des ponts, des bâtiments, des barrages et des façades de bâtiment.

Le fait de compléter la vue d’une image 3D par la superposition précise de couches SIG 3D sur le modèle stéréo est appelé superposition. Les techniques de superposition utilisent le modèle stéréo pour faciliter la compilation manuelle des couches de territoire et d’autres données vectorielles avec une précision photogrammétrique. Traditionnellement, la grande majorité des cartes d’entités Landbase précises ont été créées et mises à jour avec une compilation stéréo 3D manuelle, d’abord avec des traceurs stéréo opticaux-mécaniques, puis avec des traceurs stéréo analytiques dans les années 90, et maintenant avec des implémentations 3D entièrement numériques.

Récemment, avec l’avènement de l’imagerie multispectrale haute résolution et la disponibilité de modèles numériques de terrain (MNT) et du contrôle d’arpentage par GPS, les couches Landbase sont créées et mises à jour via une base d’images orthorectifiées. Les techniques de télédétection et de traitement d’images peuvent être utilisées pour identifier et classer automatiquement les entités avec une précision photogrammétrique. Toutefois, l’avantage de la compilation stéréo manuelle est sa fiabilité par rapport à l’association de la vision humaine et des capacités cognitives pour identifier et collecter des entités, ce qui n’est pas possible avec une vision et un traitement informatiques. Vous pouvez, par exemple, collecter des points d’altitude du sol à travers le couvert forestier, compiler des bâtiments, des routes et d’autres entités terrestres masquées par la végétation, collecter des lignes de fracture importantes et identifier des entités en fonction d’attributs 3D et d’indices physiques.

Avantages de la cartographie stéréo dans ArcGIS Pro

La science traditionnelle et l’art de la cartographie stéréo sont désormais éprouvés et bien connus. La plupart des couches Landbase détaillées, comme les bâtiments, les transports, l’infrastructure des réseaux de distribution et de communication, ainsi que la topographie, ont été créées à l’aide de techniques de compilation stéréo. Outre la possibilité de collecter des entités 3D dans un processus photogrammétrique connu, vous bénéficiez des avantages suivants grâce à la mise à disposition de cette fonctionnalité dans ArcGIS Pro :

• Workflow stéréo intégré, sans besoin d’un paquetage photogrammétrique distinct, ni de conversion de données.
• Prise en charge de plusieurs sources de données, comme les images aériennes, les images satellite et les images de drone.
• Modèle de données avancé pour la gestion des ensembles d’images et es modèles stéréo.
• Détection automatique du meilleur modèle stéréo et la flexibilité de filtrage des modèles stéréo en fonction d’une zone d’intérêt.
• Prise en charge des lunettes à obturation et de l’affichage stéréo anaglyphe.
• Traitement asynchrone qui permet à plusieurs processus de s’exécuter en parallèle lorsque vous compilez des données d’entité 3D.
• Accélération de l’affichage stéréo rapide via un GPU.
• Fonctionnalité de mise à jour avancée, incluant des modèles d’entités, des paramètres, la mise à jour multi-utilisateurs simultanée, le versionnement, etc.
• Collecte d’entités stéréo directement dans votre base de données SIG avec conservation de la topologie et des structures des données.
• Rendu intégré et transparent des couples stéréoscopiques 2D et des entités 3D ; prise en charge du rendu de divers symboles et entités.
• Mode curseur fixe et fonctionnalités respectant la surface, à la demande facilitant la navigation stéréo et la collecte des entités.
• Synchronisation avec les cartes et scènes fournissant une réponse immédiate à la mise à jour.
• Utilité immédiate des données collectées dans la vue de la scène.

Dans ArcGIS Pro, la cartographie stéréo signifie que toutes les données de la plateforme ArcGIS sont à la fois détectables et immédiatement utiles dans vos projets de cartographie 3D. Les données d’entités stéréo peuvent s’étendre à des scènes 3D pour la visualisation, et revenir dans la vue stéréo lors d’une mise à jour. Les données sont également immédiatement disponibles pour la modélisation SIG et utilisables dans des scénarios qui doivent donner lieu à des décisions respectant des horaires précis.

Expérience utilisateur de la cartographie stéréo

Dans ArcGIS Pro, la cartographique stéréo inclut une visionneuse de carte stéréo qui affiche et manipule les paires d’images stéréo depuis des plateformes de capteur satellitaire et aérien. L’affichage stéréo prend en charge l’imagerie multispectrale, à trois canaux et panchromatique, l’amélioration directe de l’imagerie, la superposition de données SIG 3D sur l’imagerie stéréo, le zoom et l’itinérance, ainsi que d’autres ajustements.

L’affichage stéréo est facilité grâce à l’utilisation de lunettes anaglyphes de couleur rouge/cyan, de lunettes à obturation active ou de lunettes polarisées utilisant une configuration de système stéréo passif. En mode anaglyphe, la carte stéréo utilise l’image et l’image de droite dans le modèle stéréo pour établir l’affichage stéréo, dans lequel une bande de l’image de gauche est réservée au canal rouge et deux bandes de l’image de gauche sont réservées au canal cyan.

Vue cartographique stéréo en mode anaglyphe. Paire d’images stéréo reproduite avec la permission de Vexcel.

Si vous utilisez des lunettes à obturation active, les images stéréo sont affichées successivement à une fréquence élevée en phase avec les lunettes à obturation active. Les lunettes à obturation autorisent uniquement l’image de gauche du couple stéréoscopique à passer par la lentille gauche et l’image de droite à passer par la lentille droite. Le principe est similaire à celui des lunettes anaglyphes, à la différence près que ces dernières n’autorisent le passage que d’une seule bande à travers la lentille.

Les systèmes stéréo passifs utilisent des lunettes polarisées combinées à un filtre spécial sur le moniteur de séparation du faisceau pour permettre à l’œil gauche de ne voir que l’image de gauche et à l’œil droit de ne voir que l’image de droite afin de prendre en charge l’affichage stéréoscopique.

Pour connaître la configuration matérielle requise, notamment en matière de lunettes à obturation, consultez les configurations du kit d’affichage stéréoscopique actif.

Au cours de visualisations stéréoscopiques sur des images aériennes numériques, des images aériennes numérisées et des images prises par drone, toute partie du couple stéréoscopique qui ne présente pas de recouvrement stéréoscopique est masquée. Cela permet d’améliorer la vision stéréoscopique, en se focalisant sur la région superposée du couple stéréoscopique visualisé.

Le pointeur 3D à précision photogrammétrique mesure et collecte des entités terrestres directement en classes d’entités.

L’onglet Stereo Map (Carte stéréo) contient des outils permettant de configurer, améliorer et gérer des modèles stéréo, ainsi que de superposer des données SIG vectorielles sur l’imagerie stéréo, des outils de mesure d’entités terrestres et une fenêtre Stereo Model Selector (Sélecteur de modèle stéréo). Vous pouvez utiliser les outils de mise à jour d’entités standard connus pour compiler des entités 3D en classes d’entités.

Si les images en entrée n’ont pas été ajustées, vous pouvez faire appel à des outils d’orthocartographie pour effectuer l’ajustement et la triangulation ; la mosaïque ajustée contenant les modèles stéréo peut être utilisée en entrée.

La cartographie stéréo prend également en charge les paires d’images stéréo, par exemple, les paires d’images que vous achetez auprès de fournisseurs de données satellite.

Compilation stéréo intégrée

La cartographie stéréo est incluse dans l’extension Image Analyst. Étant donné qu’elle est intégrée à ArcGIS Pro, elle bénéficie de l’architecture ArcGIS Pro et des fonctionnalités bien établies d’ArcGIS suivantes :

• Des couples stéréographiques ajustés sont chargés dans l’affichage cartographique stéréo dans une orientation épipolaire pour un affichage correct et la compilation d’entités.
• Améliorez chaque image comprenant un couple stéréoscopique.
• Sélectionnez ou définissez votre curseur favori et son comportement.
• Utilisez le zoom dynamique ou indiquez une échelle de carte spécifique.
• Choisissez des modèles stéréo dans la fenêtre Stereo Model Selector (Sélecteur de modèle stéréo) grâce au filtrage intelligent, par exemple, par classe d’entités, polygone interactif, étendue de la carte ou attribut.
• Utilisez l’interface et les processus de mise à jour de ArcGIS Pro pour définir et mettre à jour efficacement les entités de la carte, la symbologie, les attributs et les propriétés de numérisation.
• Utilisez des tables d’entités prédéfinies pour garantir la cohérence des entités dans la totalité de votre projet.

Bénéficiez des outils de création et de mise à jour d’entités, des opérateurs et des fonctionnalités ci-après :

• Concevez ou utilisez des modèles d’entités existants.
• Définissez vos préférences et paramètres.
• Définissez des champs, des sous-types et des domaines à utiliser avec vos modèles de données.
• Définissez des relations entre les données, comme des jointures spatiales, des relations et d’autres relations standard.
• Gérer le versionnement.