La photogrammétrie reconstruit un terrain, un ouvrage ou un objet en trois dimensions à partir de photographies prises sous plusieurs angles avec un fort recouvrement. Le logiciel repère des points homologues d’une image à l’autre, calcule la position de chaque prise de vue puis celle de chaque point par triangulation. La précision obtenue dépend du capteur, de la taille de pixel au sol (GSD), du géoréférencement et des conditions de vol, jamais d’un seul de ces facteurs. Sur les surfaces dégagées et texturées, la photogrammétrie par drone est une méthode de mesure fiable et reproductible ; sous la végétation dense, la lasergrammétrie (LiDAR) prend le relais.
Un cubage de stock contesté, une façade à relever avant travaux ou un talus à surveiller après un épisode pluvieux posent tous le même problème : il faut une mesure fiable, rapide à produire et comparable d’une mission à l’autre. La photogrammétrie par drone professionnel répond à ce besoin, à condition de maîtriser la prise de vue, le calage géographique et le traitement des images. Cet article explique le principe de la méthode, les facteurs qui conditionnent la précision, les livrables que l’on peut en attendre et les applications métiers les plus courantes, pour vous permettre d’évaluer si cette technologie correspond à votre contexte terrain.
Sommaire
Comprendre ce que fait réellement la photogrammétrie, et ce qu’elle ne fait pas, évite la majorité des erreurs de choix de capteur et d’interprétation des livrables. La méthode repose sur la géométrie de la vision, pas sur une mesure directe des distances.
Le mot est formé à partir du grec phôs (lumière), gramma (ce qui est écrit ou dessiné) et metron (la mesure) : il s’agit littéralement de mesurer à partir de ce que la lumière a dessiné. La photogrammétrie regroupe les techniques qui déterminent la forme, les dimensions et la position d’objets dans l’espace à partir d’images. Pendant des décennies, elle s’est pratiquée sur des couples de photographies aériennes observés en relief, avec des appareils de restitution manipulés par des opérateurs spécialisés. Le passage au numérique puis l’arrivée d’algorithmes de corrélation automatique ont ouvert la méthode à des équipes qui ne sont pas photogrammètres de métier. Le drone a ajouté une prise de vue à basse altitude, planifiable et répétable, qui rend la technique accessible sur des chantiers de toutes tailles.
Le point de départ est une série de photos qui se chevauchent largement. Le logiciel y détecte des milliers de points caractéristiques, puis cherche ceux qui représentent le même détail physique sur plusieurs images : ce sont les points homologues. Connaissant la position et l’orientation de deux prises de vue, on peut tracer depuis chacune un rayon qui passe par le point observé, et l’intersection de ces rayons donne sa position en trois dimensions. C’est le principe de la triangulation, que notre cerveau applique en permanence en comparant les images de nos deux yeux. Plus un point est vu depuis des angles différents et nets, plus sa position est déterminée avec fiabilité.
Les logiciels actuels s’appuient sur une famille d’algorithmes appelée Structure from Motion (SfM). Ils estiment simultanément la position de chaque prise de vue, les paramètres internes de la caméra et un premier nuage de points épars. Un ajustement global, appelé compensation par faisceaux, répartit ensuite les erreurs résiduelles sur l’ensemble du bloc d’images pour le rendre cohérent. Vient enfin la corrélation dense, qui calcule un point pour une grande partie des pixels et fait passer le nuage de quelques milliers à plusieurs millions de points. Cette dernière étape est la plus gourmande en calcul, ce qui explique l’importance du dimensionnement du poste de traitement.
La photogrammétrie est une méthode passive : elle exploite la lumière naturelle réfléchie par les surfaces et enregistrée par un appareil photo. La lasergrammétrie, souvent désignée par l’acronyme LiDAR (Light Detection And Ranging), est une méthode active : le capteur émet ses propres impulsions laser et mesure le temps de retour de chacune d’elles. Les deux produisent des nuages de points, mais elles ne voient pas le terrain de la même façon et n’ont pas les mêmes limites. Garder cette distinction en tête évite bien des erreurs de choix de capteur, notamment sur les zones boisées ou les surfaces réfléchissantes. Nous y revenons en détail dans la troisième partie de cet article.
La photogrammétrie ne mesure pas directement des distances : elle les calcule par géométrie à partir de la position relative des prises de vue. La qualité du résultat dépend donc autant de la rigueur de l’acquisition que de la puissance du logiciel de traitement.
Ces livrables alimentent ensuite les logiciels de système d’information géographique (SIG), de conception assistée par ordinateur (CAO) ou de modélisation des informations du bâtiment (BIM), selon le métier et le projet.
Un modèle photogrammétrique n’est jamais meilleur que les images qui l’alimentent. La qualité du résultat se joue d’abord sur le terrain, lors de la préparation de la mission, du choix des réglages et de la mise en place du géoréférencement.
Les photos doivent se recouvrir fortement dans le sens du vol et entre deux lignes de vol, afin que chaque point du terrain apparaisse sur plusieurs clichés. Un recouvrement insuffisant crée des trous dans le nuage ou fait échouer l’assemblage, en particulier sur les zones boisées, les surfaces uniformes et les terrains en pente. Les valeurs recommandées par l’éditeur du logiciel de traitement constituent une bonne base, à augmenter quand le terrain est difficile. C’est pourquoi on confie la trajectoire à un logiciel de planification plutôt qu’au pilotage manuel. Le flou est l’ennemi principal de la corrélation : une vitesse d’obturation adaptée à la vitesse du drone et une sensibilité ISO maîtrisée limitent à la fois le flou de bougé et le bruit numérique. Une lumière diffuse, par temps légèrement couvert, réduit les ombres portées qui masquent les détails et perturbent l’appariement des points.
Les vues verticales, dites nadirales, conviennent à la cartographie de surfaces planes et à la production d’orthophotos. Dès qu’il s’agit de façades, d’ouvrages d’art ou de fronts de taille, des vues obliques sont indispensables pour capturer les parois verticales. Les parties masquées, comme les dessous de corniche ou les passages couverts, se complètent souvent par des prises de vue au sol, que le logiciel assemble avec les images aériennes. Dans tous les cas, la mission se prépare dans le cadre réglementaire applicable, catégorie Ouverte ou Spécifique selon la zone et la proximité des tiers, conformément au règlement UE 2019/947.
La taille de pixel au sol, ou Ground Sample Distance (GSD), représente la dimension au sol couverte par un pixel de l’image. Elle dépend de la hauteur de vol, de la focale et de la taille du capteur : plus on vole bas avec un capteur fin, plus le GSD est petit et plus les détails sont visibles. Le GSD fixe une limite au niveau de détail restituable, mais il ne garantit pas à lui seul la précision de la mesure. Deux missions au même GSD peuvent donner des résultats très différents selon le recouvrement, la netteté des images et la qualité du calage. On choisit donc le GSD en fonction du livrable attendu, puis on vérifie la précision sur des points indépendants.
Pour positionner le modèle dans un système de coordonnées réel, deux approches se complètent. La première consiste à poser des cibles au sol et à mesurer leurs coordonnées avec un récepteur du système mondial de navigation par satellite (GNSS) de précision : ce sont les points de contrôle au sol. La seconde équipe le drone d’un récepteur corrigé en cinématique temps réel (RTK) ou en post-traitement (PPK), qui enregistre la position de chaque prise de vue avec une précision fortement améliorée. Le RTK et le PPK réduisent le nombre de cibles à poser, sans les rendre inutiles : quelques points de contrôle indépendants restent la seule façon de vérifier la précision obtenue. En France métropolitaine, le système de référence légal est le RGF93, généralement exprimé en projection Lambert-93 avec des altitudes dans le système NGF-IGN69. Vous trouverez une explication détaillée de ces mécanismes dans notre gamme de solutions géospatiales.
La précision relative mesure la cohérence interne du modèle, tandis que la précision absolue mesure la justesse de sa position dans un système de coordonnées officiel. Un modèle cohérent mais mal calé peut suffire pour un cubage isolé, alors qu’une intégration dans un plan topographique ou un projet de conception exige les deux précisions. Les tolérances dépendent du métier et du livrable ; elles s’expriment en « jusqu’à » et « selon les conditions », jamais comme une promesse absolue.
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Voir le produitLes deux technologies ne s’opposent pas : elles répondent à des contraintes de terrain différentes et se combinent souvent sur les projets complexes. Le choix dépend du livrable attendu, de l’environnement et du budget disponible.
La photogrammétrie offre une texture photographique et un rendu immédiatement lisible, avec un capteur moins coûteux à l’achat. Elle convient particulièrement aux surfaces dégagées et texturées : chantiers de terrassement, carrières, façades de bâtiments, sites archéologiques. En revanche, elle peine sur les surfaces uniformes ou réfléchissantes (eau, vitrages, surfaces lisses) et ne pénètre pas la végétation dense : sous un couvert forestier, le sol reste invisible depuis le ciel, et le modèle numérique de terrain (MNT) obtenu ne représente que la canopée. Le temps de traitement est plus long qu’en lasergrammétrie, en raison du calcul de corrélation dense qui sollicite fortement le processeur et la carte graphique.
La lasergrammétrie traverse en partie la végétation grâce à ses échos multiples, ce qui permet d’obtenir un modèle du sol sous couvert végétal selon la densité du couvert. Elle fonctionne mieux sur les surfaces peu texturées et fournit un nuage exploitable plus rapidement, au prix d’un investissement matériel plus élevé. La colorisation du nuage LiDAR est possible en associant une caméra au capteur, comme sur le DJI L3 LiDAR. Sur les projets complexes, les deux méthodes se combinent : le laser apporte la géométrie et la pénétration du couvert, les images apportent la couleur et la lisibilité.
| Critère | Photogrammétrie | Lasergrammétrie (LiDAR) | Recommandation |
|---|---|---|---|
| Principe | Passif, lumière ambiante | Actif, impulsions laser | Selon l’environnement |
| Texture et rendu visuel | Photoréaliste | Limité (colorisation possible) | Photogrammétrie si rendu visuel prioritaire |
| Sol sous végétation dense | Difficile | Adapté selon densité du couvert | LiDAR |
| Surfaces uniformes ou réfléchissantes | Difficiles | Mieux gérées (limites sur l’eau) | LiDAR |
| Investissement matériel | Modéré | Plus élevé | Photogrammétrie si budget contraint |
| Temps de traitement | Plus long | Plus court | LiDAR si délais serrés |
Ce tableau résume les critères de choix les plus courants ; sur les projets complexes, une analyse du besoin métier reste indispensable avant de sélectionner la technologie.
La photogrammétrie par drone s’est imposée dans de nombreux secteurs parce qu’elle combine rapidité d’acquisition, richesse du livrable et reproductibilité des mesures. Chaque application repose sur les mêmes fondamentaux, mais les exigences de précision, de cadence et de format de livrable varient selon le métier.
Dans le BTP et les carrières, la photogrammétrie sert d’abord au calcul de volumes : stocks, déblais, remblais et avancement de terrassements. Des vols répétés au même protocole permettent de comparer les états successifs d’un chantier et de documenter les écarts avec le projet. Le drone peut réduire fortement la durée d’intervention par rapport à un levé traditionnel point par point, tout en figeant l’intégralité de la zone à une date donnée. Le levé retire aussi les équipes des fronts de taille et des zones de circulation d’engins, ce qui constitue un argument fort pour les responsables HSE. Notre article sur les drones aériens professionnels présente les matériels adaptés à ces missions.
Pour les ouvrages d’art, les barrages ou les falaises, le modèle 3D sert de support d’inspection : on y localise fissures, éclats ou déformations sans exposer d’inspecteur en hauteur. La répétition des levés à intervalles réguliers permet de suivre l’évolution d’un désordre et d’objectiver une décision de maintenance. Sur les versants instables, la comparaison de modèles successifs aide à repérer des mouvements de terrain. Ces usages demandent un protocole identique d’une mission à l’autre, faute de quoi les écarts mesurés reflètent la méthode plutôt que l’ouvrage.
Le rendu photoréaliste fait de la photogrammétrie une méthode de choix pour documenter un bâtiment ancien ou un site archéologique. Le modèle texturé conserve l’état d’un édifice à une date donnée et sert de base aux études de restauration. En archéologie, il permet d’enregistrer un site avant et pendant la fouille, lorsque chaque couche disparaît au fur et à mesure du dégagement. La combinaison de vues aériennes et de vues au sol donne un modèle complet, des toitures aux détails de façade. En agriculture et en gestion des espaces naturels, la photogrammétrie produit des orthophotos et des modèles de relief utiles au drainage, à l’érosion ou à l’aménagement parcellaire. L’analyse de la vigueur de la végétation ou du stress hydrique relève en revanche d’autres capteurs, multispectraux ou thermiques, dont les images peuvent ensuite être assemblées par les mêmes logiciels. Vous trouverez les logiciels de traitement que nous distribuons dans notre gamme de logiciels métier.
Maîtriser la chaîne complète, de la préparation de mission au rapport de précision, demande de la pratique encadrée. Escadrone accompagne ses clients en tant qu’interlocuteur unique, multimarque et sans parti pris, depuis le choix du matériel jusqu’au support terrain assuré par notre atelier de réparation et de maintenance basé en France. Le conseil avant-vente est assuré par des pilotes exploitants qui partent du besoin métier, pas du catalogue. Des organisations comme EDF, Bureau Veritas, le CNRS ou Vinci font confiance à Escadrone pour leurs projets de mesure et d’inspection, et plus de 3 000 professionnels ont été formés depuis 2014, avec une note Google de 4,9/5 sur 190 avis. Pour un premier échange, réservez une visio avec un spécialiste ou demandez un devis pour votre projet de relevé photogrammétrique.
La précision dépend d’un ensemble de facteurs : le capteur, la taille de pixel au sol (GSD), le recouvrement, la netteté des images, la qualité du positionnement GNSS et la présence de points de contrôle au sol. Elle se distingue aussi entre précision relative, qui porte sur la cohérence interne du modèle, et précision absolue, qui porte sur son positionnement dans un système de coordonnées officiel. Avec un protocole rigoureux, un drone équipé en RTK ou PPK et des points de contrôle bien répartis, on peut atteindre une précision de quelques centimètres selon les conditions. À titre indicatif, un DJI Matrice 4 Enterprise permet d’obtenir jusqu’à 1 à 3 cm de précision, et un DJI Matrice 400 équipé du capteur Zenmuse P1 jusqu’à 1 à 2 cm selon les conditions de vol et le protocole appliqué.
La seule façon d’affirmer une précision est de la mesurer sur des points indépendants, qui n’ont pas servi au calage du modèle. Le rapport de précision produit par le logiciel donne ces écarts et constitue une pièce utile à joindre au livrable. Méfiez-vous de toute valeur annoncée sans mention du matériel, de la méthode et des conditions de vol.
Un drone RTK ou PPK enregistre la position de chaque prise de vue avec une précision fortement améliorée, ce qui réduit le nombre de cibles nécessaires au calage. Sur une petite zone bien couverte, quelques points peuvent suffire là où une mission sans correction en aurait demandé beaucoup plus. Le gain de temps sur le terrain est réel, surtout sur les grandes surfaces ou les zones difficiles d’accès.
Les points de contrôle gardent néanmoins un rôle que rien ne remplace : vérifier la précision obtenue. Sans eux, une erreur de configuration du système de coordonnées ou de la correction passe inaperçue jusqu’à l’utilisation du livrable. Pour un rendu professionnel, prévoyez toujours quelques points indépendants mesurés au GNSS de précision.
La photogrammétrie reconstruit la géométrie à partir de photographies et de la lumière ambiante, tandis que la lasergrammétrie mesure directement des distances grâce à ses propres impulsions laser. La première donne une texture photoréaliste, la seconde une géométrie mesurée qui dépend moins de l’éclairage et de la texture des surfaces. Sous la végétation ou sur des surfaces uniformes, le laser est généralement plus adapté.
Les deux technologies se combinent souvent : le laser apporte la géométrie et la pénétration du couvert, les images apportent la couleur et la lisibilité. Le choix dépend du livrable attendu, de l’environnement et du budget. Notre gamme de solutions géospatiales présente les capteurs LiDAR et photogrammétriques disponibles.
La photogrammétrie elle-même ne demande pas d’autorisation spécifique, mais le vol du drone relève de la réglementation européenne (règlement UE 2019/947). Selon la masse du drone, sa classe, la zone survolée et la proximité des personnes, la mission s’inscrit en catégorie Ouverte ou en catégorie Spécifique, avec des titres de télépilote et des démarches différentes. Un relevé en zone peuplée ou hors vue n’obéit pas aux mêmes règles qu’un levé en campagne à distance des tiers.
Avant chaque mission, vérifiez les zones réglementées et les démarches applicables auprès des sources officielles de la Direction générale de l’aviation civile (DGAC), qui évoluent régulièrement. L’enregistrement de l’exploitant sur la plateforme AlphaTango est obligatoire dès 250 g ou dès qu’il y a une caméra (sauf jouet). Si vous envisagez de faire de la photogrammétrie drone à titre professionnel, notre catalogue de formations professionnelles présente les parcours disponibles.
Le choix du logiciel dépend du volume de données, des livrables attendus et de l’intégration dans vos outils existants. Des solutions comme Agisoft Metashape ou Pix4D couvrent l’ensemble de la chaîne, de l’alignement des images à l’export des modèles. La corrélation dense sollicite fortement le processeur, la carte graphique et la mémoire vive : un poste sous-dimensionné rallonge les temps de calcul et peut bloquer le traitement de grands projets. Il est plus efficace de dimensionner la station en fonction de la taille des projets que vous traitez réellement.
Les livrables produits (nuages de points, orthophotos, MNS, modèles 3D) s’exportent dans des formats standards compatibles avec les logiciels SIG, CAO et BIM. Certains logiciels proposent aussi des modules de planification de vol intégrés, ce qui simplifie la cohérence entre l’acquisition et le traitement. Vous trouverez les solutions de traitement que nous distribuons dans notre gamme de logiciels métier.
Non. La photogrammétrie visible produit des orthophotos et des modèles de relief, mais elle ne fournit pas d’information sur la vigueur de la végétation ni sur le stress hydrique des cultures. Ces analyses nécessitent des capteurs multispectraux, qui mesurent la réflectance dans des bandes spectrales spécifiques (proche infrarouge notamment), ou des capteurs thermiques pour détecter les variations de température foliaire.
Les images multispectrales ou thermiques peuvent ensuite être assemblées par les mêmes logiciels photogrammétriques pour produire des orthomosaïques analysables. Il est donc important de distinguer le processus d’assemblage des images, qui relève de la photogrammétrie, de l’analyse agronomique, qui relève du capteur et de l’indice calculé. Notre gamme de capteurs présente les options disponibles selon votre application.
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