Réussir un vol de cartographie par drone précis (RTK + GCP)

Comment planifier un vol de cartographie précis ?

Volez en grille automatique (schéma « en tondeuse ») : des lignes parallèles à hauteur constante au-dessus du sol, l'appareil pointé à la verticale (nadir), déclenché à distances fixes par une application de plan de vol.^[3] Réglez le GSD visé et le recouvrement dans l'application ; elle en déduit l'altitude, l'espacement des lignes et la distance de déclenchement. Décidez ensuite comment le modèle obtient sa position absolue (RTK, PPK ou GCP) et gardez de côté quelques points levés comme points de contrôle indépendants.

Qu'est-ce que le GSD et comment calculer la hauteur de vol ?

La distance d'échantillonnage au sol (GSD) est la distance au sol entre les centres de deux pixels voisins.^[1] Elle fixe la taille du plus petit détail cartographiable et, avec la qualité du réseau et des positions, la précision possible du résultat. La hauteur de vol qui donne un GSD voulu est^[1]

H = (N · GSD · f) / Sw, avec H en mètres, N la largeur de l'image en pixels, GSD en mètres par pixel, f la focale réelle et Sw la largeur réelle du capteur (f et Sw dans la même unité, pas l'équivalent 35 mm). Inversement, GSD = H · Sw / (f · N).

Exemple chiffré, DJI Phantom 4 RTK : capteur 1 pouce, 20 MP, 5 472 pixels en largeur, f = 8,8 mm. DJI donne GSD = H / 36,5 cm par pixel.^[2] À H = 100 m, cela fait 2,74 cm par pixel ; l'emprise est de 5 472 × 2,74 cm ≈ 150 m de large et ≈ 100 m de haut (3 648 pixels). Diviser la hauteur par deux divise le GSD par deux mais, la surface par image étant divisée par quatre, demande environ quatre fois plus d'images.

Pour situer ce que le GSD permet, Pix4D indique la précision relative attendue d'un projet correctement mis à l'échelle et reconstruit : 1 à 2 × GSD en horizontal et 1 à 3 × GSD en vertical, et précise que la précision absolue ne peut pas être meilleure que celle des positions d'images ou des GCP.^[4] Un GSD de 2,7 cm ne permet donc pas d'affirmer 1 cm ; il faut voler plus bas, ou recourir à un autre type de mesure.

Quel recouvrement faut-il ?

Le minimum de Pix4D pour les cas généraux est de 75 % de recouvrement longitudinal et 60 % de recouvrement latéral ; un sol plat et uniforme (comme des champs) demande au moins 80 % dans les deux sens, et une forêt ou une végétation dense au moins 85 % dans les deux sens.^[3] Un choix courant, utilisé dans les exemples ici, est 80 % longitudinal et 70 % latéral. Le recouvrement permet au logiciel de retrouver le même point dans de nombreuses images ; il ne peut pas être ajouté après coup : dans le doute, ajoutez du recouvrement.

Le recouvrement fixe directement l'espacement : distance de déclenchement d = hauteur de l'emprise × (1 − recouvrement longitudinal) ; espacement des lignes s = largeur de l'emprise × (1 − recouvrement latéral). Pour le Phantom 4 RTK à 100 m avec 80 % / 70 %, d = 20 m et s = 45 m : chaque image apporte donc environ 900 m² de terrain nouveau. Plus de recouvrement coûte plus d'images : 1 200 images couvrent alors environ 108 ha, avant les marges autour de la zone.

Le recouvrement ajoute de la redondance et de la densité de points, mais ne change pas la géométrie de vue quasi parallèle qui provoque le dôme (voir ci-dessous) ; ce sont les angles de prise de vue qui le font.^[10]

À quelle vitesse voler et comment éviter le flou de bougé ?

Le flou est la distance parcourue par l'appareil pendant l'exposition : flou = vitesse × temps d'exposition, à comparer à la taille d'un pixel au sol (le GSD). À 10 m/s et 1/1000 s, le drone se déplace de 1 cm, soit 0,36 pixel pour un GSD de 2,74 cm ; à 1/500 s, c'est 2 cm, soit 0,73 pixel. Une règle empirique courante (une convention, pas une norme) est de garder le flou bien en dessous d'un pixel ; un GSD plus petit aggrave le même flou, donc les vols bas et rapides exigent des obturateurs plus rapides.

• Le type d'obturateur compte. Le Phantom 4 RTK a un obturateur mécanique de 8 à 1/2000 s.^[2] Les appareils à obturateur électronique (rolling shutter) lisent le capteur ligne par ligne, ce qui déforme l'image à vitesse élevée ; cela peut être modélisé dans le traitement, et la correction a amélioré la précision à 8 m/s dans une étude Pix4D.^[5]
• Pensez aussi à la distance de déclenchement : à 8 m/s et 20 m entre les prises, l'appareil doit pouvoir prendre une image toutes les 2,5 s.
• Exposition et mise au point : gardez une exposition stable pendant le vol, utilisez un ISO bas dans la mesure où la vitesse d'obturation le permet, et ne laissez pas l'autofocus changer d'une image à l'autre. Ce sont des pratiques de terrain et non des normes ; une image floue donne de mauvais points de liaison et ne se répare pas après coup.
• Format : Orthosite accepte les images JPEG, PNG et TIFF et lit leurs données EXIF/XMP ; le HEIC et le RAW (DNG) ne sont pas acceptés.

Grille, double grille ou images obliques ?

Une grille unique au nadir au-dessus d'un terrain plat est la cause classique du « dôme » : des directions de vue quasi parallèles rendent la distorsion de l'objectif difficile à séparer de la forme du sol, si bien que le modèle peut se bomber tout en ressemblant à un vrai relief ; James et Robson relient l'erreur aux directions de prise de vue quasi parallèles et à une correction imprécise de la distorsion radiale de l'objectif.^[10] Les images convergentes (obliques) lèvent l'ambiguïté. Dans une étude portant sur 150 scénarios, comparée à un scanner laser terrestre, des angles obliques de 20 à 35° ont amélioré la précision et l'exactitude de près de 50 % par rapport à des blocs uniquement au nadir.^[7] James et Robson indiquent que des plans de vol avec des images obliques ajoutées peuvent réduire l'erreur systématique du MNE jusqu'à deux ordres de grandeur sans points de contrôle ;^[10] une étude ultérieure a constaté que des caméras faiblement inclinées (moins de 15°) peuvent même réduire la précision, et que modéliser puis soustraire après coup l'erreur systématique de la topographie est un remède plus robuste que de petits angles hors nadir.^[6]

Les faces verticales (côtés de bâtiments, murs de soutènement, flancs de stocks) ne se voient pas du tout depuis le dessus ; elles exigent des images obliques. Le contrôle de géométrie de vol d'Orthosite lit le tangage et les caps de chaque image et signale, à titre de conseil, un bloc sans images obliques (moins de 5 %), avec la même recommandation de 20 à 35°. Il ne modifie pas le traitement du vol.

RTK, PPK ou points d'appui au sol : que faut-il ?

Les trois donnent au modèle sa position absolue et son échelle ; ils fonctionnent différemment.

• Le RTK corrige en temps réel la position du drone à partir d'une base ou d'un réseau et marque chaque image de la position corrigée. Il exige une liaison stable pendant le vol.^[8]
• Le PPK enregistre les données GNSS brutes sur le drone et sur une base et les corrige après le vol ; il n'exige pas de liaison en direct et supporte mieux les coupures.^[8] Les coordonnées corrigées doivent être écrites dans les images avant le téléversement.
• Les GCP sont des cibles au sol levées avec un mobile GNSS ou une station totale et pointées dans les images. Elles sont indépendantes du GNSS du drone.

Pour le Phantom 4 RTK, DJI spécifie une précision de positionnement RTK de 1 cm + 1 ppm en horizontal et 1,5 cm + 1 ppm en vertical.^[2] C'est la précision des positions de caméra, pas de la carte finie. La carte ne se juge que sur des points de contrôle indépendants. Les études sur le calage au sol montrent que la précision est surestimée lorsqu'elle est jugée sur les points d'appui utilisés dans l'ajustement plutôt que sur des points de contrôle indépendants, et qu'une répartition homogène compte.^[9] Le guide des points d'appui traite du nombre et de l'emplacement.

Que fait Orthosite du RTK, du PPK et des GCP ?

Voici les règles du code de traitement, pour que vous puissiez planifier en conséquence :

• Les vols RTK sont reconnus à partir des images. Orthosite lit les balises RTK de DJI dans chaque image (et, pour les autres marques, la balise EXIF GPSHPositioningError). Un vol compte comme vol RTK lorsqu'au moins 95 % des images portent une solution RTK (fixe ou flottante). Un vol n'ayant que des solutions fixes reçoit un poids de position uniforme de 5 cm ; lorsque des images flottantes ou sans RTK sont mêlées, chaque image est pondérée par son propre écart-type annoncé, doublé, car les récepteurs ont tendance à annoncer des précisions trop optimistes.
• RTK sans GCP : les positions viennent des balises RTK. Les hauteurs des images RTK sont ellipsoïdales ; le système d'altitudes choisi est appliqué ensuite, avec le géoïde évalué en chaque point.
• RTK avec GCP : les GCP définissent le datum et les positions RTK maintiennent la forme du bloc. Orthosite consigne le décalage ajusté entre RTK et GCP et avertit lorsqu'il dépasse 5 cm en planimétrie ou 8 cm en altimétrie. Un grand décalage signifie que l'un des deux est faux, souvent les coordonnées de la base ou le datum.
• Les images sans solution RTK ont une altitude barométrique. Un drone DJI sans solution RTK écrit l'altitude barométrique du contrôleur de vol, et non une hauteur ellipsoïdale ou au-dessus du niveau de la mer. Sur deux vols d'essai Orthosite avec le même Phantom 4 RTK volé sans RTK, les hauteurs des images étaient trop basses d'environ 132 m un jour et trop hautes d'environ 126 m un autre. Orthosite ne « corrige » donc jamais ces altitudes ; il les enregistre avec une large incertitude (3 m en horizontal, 10 m en vertical, et 100 m lorsque le vol contient aussi des images RTK, afin qu'elles ne puissent pas déplacer le datum).
• Pas de GCP et pas un vol RTK : le vol reçoit une erreur datum d'altitude non vérifié. Les hauteurs sont dans un datum inconnu, les positions planimétriques sont de classe GNSS (mètres) et les volumes par rapport à un niveau fixe ne peuvent pas être livrés ; les mesures relatives à l'intérieur du modèle ne sont pas affectées. Ajoutez des GCP ou un point connu levé. Si vous indiquez à Orthosite que les positions ont été corrigées par PPK ou par un réseau mais que les images ne portent aucune balise RTK, le message devient un avertissement précisant que le datum repose sur votre seule déclaration.
• Rien ne remplace les points de contrôle. Le rapport de précision n'utilise que des points qui n'ont pas servi dans l'ajustement et indique leur nombre ; avec peu de points, il le dit. L'ASPRS Édition 2 (2023) a relevé à 30 points de contrôle le minimum pour une évaluation formelle d'un produit.^[11]
• Limite d'images : le moteur de traitement gère aujourd'hui au plus 1 200 images par vol, quelle que soit la formule ; la formule Trial accepte jusqu'à 400 images par vol, Personal 1 000, et Pro, Business et Enterprise 1 200. Dimensionnez la zone de vol en conséquence (voir le tableau ci-dessus).

Quelle précision Orthosite a-t-il mesurée sur des vols réels ?

Deux vols d'essai Orthosite nommés, avec la hauteur du MNS lue en des points levés exclus de l'ajustement :

• Sangis (234 images, GCP seuls, 16 points exclus en deux plis) : RMSE en hauteur de 1,4 cm.
• Bräcke (RTK seul, 5 points de contrôle) : RMSE en hauteur de 0,8 cm. Ce faible chiffre tient en partie à deux erreurs qui s'annulent : le datum RTK se situait environ 2,5 cm sous le levé des GCP, alors que le MNS du moteur se situait environ 2 cm au-dessus des cibles qu'il images. Avec les GCP dans l'ajustement, la surface se tenait environ 3 cm trop haut. C'est pourquoi Orthosite indique le décalage RTK–GCP au lieu de le masquer, et pourquoi il calcule désormais lui-même le MNS sur grille au lieu d'utiliser le raster du moteur.

Ce sont des sites isolés, plats ou à faible relief, avec peu de points. Ils montrent ce que la chaîne peut faire ; ce n'est pas une promesse pour votre site. La précision de votre propre vol est celle de son rapport de points de contrôle.

Comment la météo, la lumière et le terrain influencent-ils le vol ?

• Lumière : une lumière uniforme donne des tons cohérents d'une image à l'autre ; les ombres dures et les ombres de nuages rapides changent l'aspect d'un même sol entre deux prises.
• Terrain : gardez une hauteur constante par rapport au sol pour que le GSD et le recouvrement restent les mêmes ;^[3] sur les sites vallonnés, utilisez l'option de suivi de terrain de votre application de vol. Placez des GCP aux points les plus hauts et les plus bas.
• Vent : il incline l'aéronef et modifie la vitesse sol le long des lignes ; vérifiez les limites du drone et volez de façon que les images gardent le recouvrement prévu.
• Avant le décollage : nettoyez l'objectif, vérifiez que le RTK a une solution fixe (ou que la base PPK enregistre), et prenez connaissance de l'espace aérien local et des règles applicables aux télépilotes. Les règles varient selon les pays.

Liste de contrôle avant le vol

• GSD visé et hauteur de vol calculés pour votre appareil ; recouvrement réglé (au moins 75 / 60 %, de préférence 80 / 70 %)
• Zone dimensionnée par rapport à la limite de 1 200 images
• Appareil : obturateur rapide pour votre vitesse et votre GSD, exposition stable, pas de changement d'autofocus, objectif propre
• Passe oblique ou seconde altitude prévue si vous avez besoin des hauteurs, des façades ou des flancs de stocks
• RTK en solution fixe (ou base PPK en enregistrement) ; système de coordonnées de la base connu
• GCP et points de contrôle distincts posés et levés
• Suivi de terrain activé en relief ; espace aérien et météo vérifiés

Dernière vérification: 2026-10-10