Les drones sont devenus des outils incontournables pour réaliser des relevés photogrammétriques, utilisés en topographie. Ils permettent de cartographier rapidement de grandes surfaces, d’accéder à des zones difficiles ou dangereuses à parcourir à pied, et d’obtenir des données exploitables avec une précision pouvant atteindre le centimètre lorsque la mission est correctement préparée.

Orthophotographies, modèles 3D, nuages de points, calculs de volumes, modèles numériques de terrain ou de surface : la photogrammétrie par drone ouvre aujourd’hui de nombreuses possibilités dans les domaines de la topographie, du BTP, de l’agriculture, de l’inspection ou encore de l’aménagement du territoire.

Si vous souhaitez comprendre comment fonctionne cette technologie, ou vous spécialiser dans la photogrammétrie et la topographie par drone, cet article vous donnera les bases essentielles.

Vous préférez voir le résumer en vidéo ? Voici notre vidéo dédiée sur le sujet:

Qu’est-ce que la photogrammétrie ?

La photogrammétrie est une technique de mesure basée sur l’analyse de photographies. Son principe est simple : on capture une série d’images d’une même zone, avec un recouvrement important entre chaque photo. Autrement dit, chaque image partage une partie de son contenu avec les images voisines.

Ce recouvrement permet au logiciel de comparer les photos entre elles, d’identifier des points communs et d’en déduire la position dans l’espace. C’est ce principe qui permet de reconstruire la géométrie d’un terrain, d’un bâtiment ou d’un objet en trois dimensions.

Exemple d’un plan de vol automatisé avec prises de photo pour réaliser une photogrammétrie

À partir de ces images, le logiciel génère généralement un nuage de points, qui constitue la base du traitement photogrammétrique. Ce nuage de points peut ensuite être utilisé pour produire différents livrables :

• une orthophotographie ;
• un modèle 3D ;
• un modèle numérique de terrain, ou MNT ;
• un modèle numérique de surface, ou MNS ;
• des courbes de niveau ;
• des mesures de surfaces, de distances ou de volumes ;
• un plan topographique en 2D.

En théorie, n’importe quel drone équipé d’un appareil photo peut produire des images utilisables en photogrammétrie. En pratique, obtenir un résultat fiable et précis nécessite du matériel adapté, une méthodologie rigoureuse et une bonne maîtrise du traitement des données.

Exemple d’un nuage de point, avec une densité telle que l’on pourrait croire que c’est un modèle 3D

L’importance de la précision en photogrammétrie

En photogrammétrie, la précision est un point central. Une belle orthophoto ou un beau modèle 3D ne suffisent pas : encore faut-il que les mesures soient justes et correctement géoréférencées.

Si l’on utilise uniquement les coordonnées GPS enregistrées dans les photos du drone, la précision reste généralement de l’ordre du mètre. Cela peut être suffisant pour certains usages visuels ou cartographiques simples, mais ce n’est pas adapté aux travaux nécessitant une précision topographique.

Le drone se déplace rapidement, les coordonnées GPS embarquées ne sont pas toujours parfaitement synchronisées avec la prise de vue, et le positionnement satellite seul présente naturellement des marges d’erreur. Une photogrammétrie basée uniquement sur ces données peut donc produire un résultat visuellement cohérent, mais insuffisamment précis pour des mesures fiables.

C’est pourquoi les relevés professionnels sont généralement rattachés à des systèmes de coordonnées et de projection standards. Cela permet à tous les intervenants d’un projet — géomètres, bureaux d’études, architectes, entreprises de travaux — de travailler dans un référentiel commun.

Pour améliorer cette précision, les télépilotes spécialisés et les topographes utilisent notamment des solutions GNSS RTK, soit avec des points relevés sur des cibles, soit avec les solutions RTK embarquées dans des drones dédiés.

Qu’est-ce que le RTK ?

Quand un drone réalise une mission de photogrammétrie, il enregistre la position de chaque photo grâce au GNSS. Le GNSS désigne les différents systèmes de positionnement par satellites. On parle souvent de GPS par abus de langage, mais le GPS n’est en réalité que le système américain. Les récepteurs GNSS modernes peuvent aussi utiliser Galileo, GLONASS ou encore BeiDou.

Même avec plusieurs constellations de satellites, le positionnement brut reste généralement insuffisant pour obtenir une précision centimétrique. C’est là qu’intervient le RTK, pour Real Time Kinematic.

Le principe du RTK consiste à utiliser des corrections envoyées par un réseau de stations de référence dont la position est connue avec une très grande précision. Ces stations comparent leur position connue avec la position calculée par les satellites, puis transmettent des corrections au récepteur GNSS utilisé sur le terrain.

Grâce à ces corrections, une canne GNSS RTK peut déterminer la position d’un point avec une précision de l’ordre du centimètre, lorsque les conditions de réception sont bonnes.

Cette précision permet ensuite de géoréférencer correctement un relevé photogrammétrique.

Les GCP : points de contrôle au sol

Pour ajuster précisément un projet photogrammétrique, on utilise souvent des GCP, ou Ground Control Points. En français, on parle de points de contrôle au sol.

Ce sont des cibles visibles sur les photos, placées sur la zone à relever. Leur position exacte est mesurée à l’aide d’une canne GNSS RTK. Lors du traitement des images, le logiciel identifie ces cibles et les utilise comme références pour caler l’ensemble du modèle.

Les GCP permettent d’améliorer fortement la précision globale du projet. Ils sont particulièrement importants lorsque le relevé doit être utilisé pour des mesures topographiques, des plans ou des comparaisons dans le temps.

Avec quelques points de contrôle bien répartis sur le terrain, il est possible d’obtenir un projet photogrammétrique beaucoup plus fiable. Le nombre exact de points dépend cependant de la taille de la zone, du relief, de la précision attendue et du type de mission.

Relevé d’un point avec un GPS RTK sur une cible

Coûts et contraintes logistiques

Le principal inconvénient des solutions GNSS RTK reste leur coût et leur mise en œuvre.

Il y a encore quelques années, une canne GNSS professionnelle pouvait coûter plusieurs dizaines de milliers d’euros. Aujourd’hui, les modèles d’entrée de gamme sont devenus beaucoup plus accessibles, avec des solutions disponibles autour de quelques milliers d’euros.

À cela peut s’ajouter un abonnement à un réseau de corrections RTK, nécessaire pour recevoir les corrections en temps réel. Le prix dépend du fournisseur, du volume d’utilisation et du type d’abonnement choisi.

Mais le coût n’est pas la seule contrainte. La mise en place des GCP demande aussi du temps sur le terrain. Il faut positionner les cibles, les mesurer précisément, s’assurer qu’elles seront visibles sur les photos, puis les identifier correctement lors du traitement. Cette étape peut devenir chronophage, notamment sur les grands sites ou dans les zones difficiles d’accès.

Peut-on utiliser uniquement un drone RTK ?

Avec les dernières évolutions technologiques, on a vu apparaître des drones directement équipés d’un module RTK. Mais une question revient souvent : est-ce suffisant pour obtenir une précision réellement exploitable dans un cadre professionnel ?

C’est précisément à cette question que nous avons voulu répondre. Pour cela, nous avons réalisé un test complet avec un géomètre, afin de comparer plusieurs méthodes de relevé :

• une photogrammétrie réalisée sans RTK ;
• une photogrammétrie calée avec des cibles au sol relevées à la canne GNSS RTK ;
• une photogrammétrie réalisée avec le RTK intégré directement au drone.

L’objectif était de mesurer concrètement les écarts entre ces différentes méthodes, et de déterminer dans quels cas un drone RTK peut suffire sans avoir besoin de poser des points de contrôle au sol.

Vous pouvez retrouver le test complet en vidéo.

Ce qu’il faut retenir

De manière générale, un relevé réalisé sans RTK et sans points de contrôle au sol sera rarement exploitable dans un cadre professionnel exigeant. Il peut produire un rendu visuellement correct, mais la précision géographique risque d’être insuffisante pour des mesures fiables.

Un relevé calé avec des cibles au sol mesurées à l’aide d’une canne GNSS RTK reste la méthode la plus précise. Dans de bonnes conditions, on peut atteindre une précision de l’ordre de 1 à 2 cm.

Un relevé réalisé uniquement avec un drone RTK sera généralement un peu moins précis, avec une précision plutôt située autour de 2 à 3 cm selon les conditions, le matériel, le terrain et la qualité du traitement.

La bonne nouvelle, c’est que cette précision est largement suffisante pour la majorité des missions : orthophotographies, suivi de chantier, relevés de terrain, mesures de surfaces, calculs de volumes ou cartographie de grandes zones.

L’intérêt est aussi économique et logistique : utiliser uniquement le RTK du drone permet de gagner beaucoup de temps sur le terrain, puisqu’il n’est pas nécessaire de poser des cibles, de les relever une par une à la canne GNSS, puis de les intégrer manuellement dans le logiciel de traitement.

En revanche, pour des missions demandant une précision maximale, une validation topographique stricte, des travaux d’implantation ou une fusion avec d’autres relevés de haute précision, les points de contrôle au sol restent recommandés, voire indispensables.

En résumé : oui, un drone RTK peut suffire pour beaucoup de missions professionnelles, à condition que la précision attendue soit clairement définie avec le client. Si une précision de quelques centimètres est acceptable, le drone RTK seul représente souvent la solution la plus rapide et la plus économique. Si le projet exige une précision maximale ou une garantie topographique plus poussée, il faudra alors compléter le relevé avec des GCP mesurés à la canne GNSS RTK.

Quel drone utiliser pour faire de la photogrammétrie ?

Le choix du drone dépend du niveau de précision attendu, du type de mission et des livrables demandés.

Les drones compacts récents dédiés à la cartographie, comme le DJI Matrice 4E, ont profondément changé les usages. Grâce à son obturateur mécanique, à son module RTK intégré, à son capteur adapté à la cartographie et à un meilleur géoréférencement des images en vol, il permet de réaliser des missions photogrammétriques fiables avec un temps d’exécution nettement amélioré.

Pour cartographier de grandes surfaces, produire des orthophotos, réaliser des relevés topographiques sans implantation, suivre l’avancement d’un chantier ou mesurer des volumes, ce type de drone est aujourd’hui largement suffisant dans de nombreuses situations.

Le traitement des images en photogrammétrie

Une fois les photos capturées, le travail n’est pas terminé. Le traitement des images est une étape essentielle de la photogrammétrie.

Il s’effectue à l’aide de logiciels spécialisés comme Pix4D, Agisoft Metashape, DJI Terra ou d’autres solutions professionnelles. Ces logiciels analysent les images, détectent les points communs, reconstruisent la géométrie de la scène et génèrent les livrables demandés.

Le temps de calcul dépend de plusieurs facteurs :

• le nombre de photos ;
• la résolution des images ;
• la puissance de l’ordinateur ;
• la qualité de traitement choisie ;
• la densité du nuage de points ;
• le type de livrable demandé.

Sur de petits projets, le traitement peut prendre quelques dizaines de minutes ou quelques heures. Sur des projets plus lourds, il peut mobiliser un ordinateur pendant plusieurs jours. Il est donc important de bien paramétrer le logiciel pour trouver le bon équilibre entre qualité, précision, temps de calcul et besoins réels du client.

La valeur ajoutée du professionnel ne se limite donc pas à piloter le drone. Elle réside aussi dans sa capacité à préparer correctement la mission, avoir une expertise du logiciel de photogrammétrie, choisir les bons paramètres, contrôler la précision des données et livrer un résultat réellement exploitable dans les logiciels de ses clients.

Se former à la photogrammétrie par drone

La photogrammétrie par drone est une discipline passionnante, mais exigeante. Elle demande à la fois des compétences en pilotage, en préparation de mission, en topographie, en géoréférencement, en traitement logiciel et en analyse des résultats.

Un simple vol automatique ne suffit pas à produire un livrable professionnel. Pour obtenir des données fiables, il faut comprendre les notions de recouvrement, de précision, de GCP, de RTK, de systèmes de coordonnées, de qualité d’image et de contrôle des erreurs.

Formation en cours pour les élèves de Prodroner: après la théorie, la pratique !

C’est précisément l’objectif de notre formation de spécialisation Droner Topographie et Thermographie chez Prodroner : vous apprendre à réaliser des missions sérieuses, exploitables et adaptées aux besoins réels des clients. Notre formation est l’une des rares à être certifiée par Pix4D, l’éditeur du logiciel de photogrammétrie. Prodroner est dans le top 6 monde des meilleurs centre de formation en photogrammétrie certifié par Pix4D (voir classement ici).

Vous y découvrirez les méthodes de terrain, le choix du matériel, la préparation des vols, l’utilisation des points de contrôle, le traitement des données et la production de livrables professionnels.

Il ne nous reste plus qu’à vous souhaiter de bons vols, et surtout de belles photogrammétries !