3D Mapping with Agisoft Metashape: The Complete Guide to Professional Photogrammetry
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Cartographie 3D avec Agisoft Metashape : Le guide complet de la photogrammétrie professionnelle

Publié le par admin

La photogrammétrie est devenue une technologie essentielle pour créer des modèles 3D détaillés d’environnements et d’objets du monde réel. Que ce soit pour l’arpentage, l’archéologie, l’ingénierie ou les effets visuels, la conversion de photographies en données 3D précises n’a jamais été aussi accessible. Ce guide complet explique comment utiliser Agisoft Metashape pour produire des reconstructions 3D, des orthophotos et des modèles numériques d’élévation (MNE) de haute qualité à partir de vos images, en utilisant un flux de travail efficace et professionnel.

Table des matières

1. Qu’est-ce que la photogrammétrie ?

La photogrammétrie est la science et la technologie qui permettent d’obtenir des informations 3D fiables sur les objets physiques et l’environnement par l’enregistrement, la mesure et l’interprétation d’images photographiques. En termes simples, il s’agit de transformer des photos 2D en modèles 3D.

Il analyse plusieurs images d’une scène qui se chevauchent, identifie les points communs entre elles et calcule les relations spatiales à l’aide de la triangulation et de la géométrie de l’appareil photo. Le résultat est une reconstruction numérique de l’objet ou du paysage photographié, avec des textures, des géométries et des données d’élévation détaillées.

Cette technique est largement utilisée dans des industries telles que :

Avec l’essor des drones et des logiciels de bureautique puissants comme Metashape, la photogrammétrie est désormais abordable et accessible aux professionnels et aux chercheurs. Lisez aussi « Comment transformer des images de drone en modèles 3D avec Agisoft Metashape »..

2. Pourquoi utiliser Agisoft Metashape ?

Agisoft Metashape est une plateforme de photogrammétrie de qualité professionnelle conçue pour créer des modèles 3D, des MNE, des orthophotos et bien d’autres choses encore à partir de données photographiques. Elle prend en charge des flux de travail avancés pour la cartographie par drone, la photographie terrestre, les caméras multispectrales et le balayage industriel. Lisez aussi « Comment créer des modèles 3D à partir de photos avec Agisoft Metashape : Tutoriel étape par étape ».

Voici pourquoi des milliers de professionnels du monde entier font confiance à Metashape :

  • Précision: Metashape offre une précision de qualité lors de l’utilisation de GCP, de géotags RTK/PPK ou de l’étalonnage de la caméra.
  • Entrée flexible : Fonctionne avec des images RVB, multispectrales, thermiques, fisheye et même scannées.
  • Automatisation : Automatisez les projets à l’aide de scripts Python ou de traitements par lots pour plus de rapidité et de cohérence.
  • Évolutif : Traitez de 20 à plus de 20 000 images grâce à l’accélération GPU et au traitement en réseau.
  • Multiplateforme : Disponible sur Windows, macOS et Linux.

Contrairement aux outils exclusivement en nuage, Metashape vous donne le contrôle total de vos données, ce qui est crucial pour les industries sensibles à la confidentialité telles que la défense, l’urbanisme ou l’archéologie. Lisez « 5 puissantes fonctionnalités d’Agisoft Metashape que vous n’utilisez probablement pas (encore) ».

3. Matériel et configuration recommandés

La photogrammétrie est gourmande en ressources, en particulier lors de la génération de nuages denses et de maillages. Pour des performances optimales avec Metashape :

  • CPU : Intel i7/i9 ou AMD Ryzen 7/9 avec au moins 6 cœurs (12 threads)
  • GPU : GPU NVIDIA avec support CUDA – RTX 3070/4070 ou supérieur est fortement recommandé.
  • MÉMOIRE VIVE (RAM) : Minimum 32 Go, idéalement 64 Go ou plus pour les grands ensembles de données.
  • Stockage : SSD pour le système et les dossiers de traitement (1 TB+)
  • Moniteur : Un grand écran (4K en option) facilite l’édition manuelle, en particulier pour les nuages denses et l’affinement du maillage.

Si vous traitez des ensembles de données extrêmement volumineux, envisagez d’utiliser le traitement en réseau avec plusieurs machines exécutant Metashape Pro. La distribution du GPU et de la RAM peut réduire considérablement le temps de traitement total.

4. Capture de photos : Conseils et bonnes pratiques

De bonnes données sont synonymes de bons résultats. La qualité de votre reconstruction photogrammétrique dépend fortement de la manière dont les photos sont prises. Ces bonnes pratiques s’appliquent que vous utilisiez un drone, un appareil photo portable ou un reflex numérique monté sur un trépied.

  • Chevauchement des images : Visez un chevauchement d’au moins 70 à 80 % sur le devant et de 60 à 70 % sur les côtés.
  • Éclairage cohérent : Évitez les ombres, les ciels surexposés ou les surfaces très réfléchissantes. Les jours nuageux sont souvent les plus propices au terrain.
  • Mise au point fixe : Utilisez la mise au point manuelle ou verrouillez l’autofocus pour éviter de modifier la mise au point entre les prises de vue.
  • Faible sensibilité ISO : Maintenez une sensibilité ISO faible pour réduire le bruit (100-200 ISO recommandé).
  • Vitesse d’obturation : Une vitesse d’obturation rapide (1/800 s ou plus) permet d’éviter les flous de bougé.
  • Angle de la caméra : Pour les relevés par drone, incluez des images au nadir (droit vers le bas) et des images obliques (en angle) pour une meilleure capture de la géométrie.
  • Données EXIF : Conservez les métadonnées d’origine ; Metashape les utilise pour la géolocalisation et les informations sur l’objectif.

Lorsque vous photographiez de petits objets ou des espaces intérieurs, utilisez un trépied et une distance constante. Veillez à ce que l’éclairage soit homogène et évitez les reflets spéculaires. Lisez aussi « 10 conseils de pro pour obtenir de meilleurs modèles 3D avec Agisoft Metashape.

5. Flux de travail complet dans Metashape

Il s’agit d’un aperçu étape par étape d’un flux de travail typique de photogrammétrie utilisant Agisoft Metashape Professional. Vous pouvez exécuter chaque étape manuellement ou automatiser le processus à l’aide d’un script Python ou d’un traitement par lots.

Étape 1 : Ajouter des photos

Glissez-déposez vos images ou utilisez le menu : Flux de travail > Ajouter des photos. Si votre projet comporte plusieurs caméras ou sessions, regroupez les images en morceaux.

Étape 2 : Aligner les photos

Allez sur Workflow > Align Photos. Choisissez une qualité élevée ou moyenne et activez l’ajustement adaptatif du modèle de caméra. Cela permet de générer un nuage clairsemé et de calculer les positions de la caméra.

  • Précision : une plus grande précision améliore l’alignement de la caméra mais augmente le temps de traitement.
  • Limite du point clé : Laisser par défaut (40 000)
  • Limite des points de rattachement : facultative, plus basse pour les grands ensembles de données

Étape 3 : Importer ou placer des points de contrôle au sol (facultatif)

Si vous travaillez avec une précision de type topographique, importez les GCP et marquez-les manuellement. Ensuite, ré-optimisez l’alignement de la caméra à partir du menu Outils > Optimiser les caméras.

Étape 4 : Création d’un nuage dense

Sélectionnez Workflow > Build Dense Cloud. Choisissez la qualité (moyenne ou élevée recommandée). L’option de filtrage de la profondeur peut être réglée sur Agressif pour réduire le bruit ou sur Doux pour conserver davantage de détails.

Étape 5 : Construire le maillage

Allez sur Workflow > Build Mesh. Choisissez la source de données : Nuage dense ou Cartes de profondeur. Définissez le nombre de faces en fonction des besoins de sortie. Pour le terrain, utilisez le type de surface Height Field; pour les objets, utilisez Arbitrary.

Étape 6 : Création de la texture (facultatif)

Utilisez le flux de travail > Build Texture pour générer une carte de texture de haute qualité sur votre modèle de maillage. La cartographie de texture est essentielle pour la visualisation et la présentation 3D, mais moins pour les sorties géospatiales.

Étape 7 : Création d’un MNE et d’une orthomosaïque

Pour créer des produits topographiques, construisez un modèle numérique d’élévation (MNE) et une image orthomosaïque à partir du nuage dense ou du maillage. Vous pouvez également générer des courbes de niveau (par exemple, à intervalles de 1 m) pour les flux de travail CAO/SIG.

Étape 8 : Exporter vos résultats

  • Nuage de points : LAS, LAZ, XYZ, PLY
  • DEM : GeoTIFF, IMG, XYZ
  • Orthomosaïque : GeoTIFF, PNG, JPEG
  • Maille : OBJ, FBX, 3D PDF, GLB, USDZ
  • Contours : DXF, SHP

Utilisez File > Export pour chaque type de données. Le nom des fichiers et la cohérence des systèmes de coordonnées sont importants pour l’intégration du SIG.

6. Optimisation de la précision

Bien que Metashape soit capable de produire des modèles visuellement exacts à partir de séries de photos de base, l’obtention d’une précision digne d’une enquête nécessite une configuration et un perfectionnement intentionnels tout au long de votre flux de travail. Voici les techniques essentielles pour garantir une grande précision :

  • Utilisez des drones RTK/PPK : Les images géoréférencées des drones RTK réduisent le besoin de GCP et améliorent la précision de l’alignement.
  • Points de contrôle au sol (GCP) : Pour les applications professionnelles, utilisez des GCP mesurés avec le GNSS pour ancrer votre projet à des coordonnées réelles. Marquez les GCP sur au moins 3 à 5 images chacun.
  • Étalonnage de la caméra : Utilisez un profil d’étalonnage connu ou activez l’ajustement du modèle de caméra lors de l’étape d’alignement. Évitez la mise au point automatique pendant la capture.
  • Réoptimisez les caméras : Après avoir ajouté des GCP ou des marqueurs, lancez toujours Tools > Optimize Cameras pour réduire les erreurs de reprojection.
  • Vérifiez l’erreur quadratique moyenne : Dans le volet Référence, vérifiez les résidus de votre GCP. Visez < 2 cm en X, Y et Z pour des résultats de haute précision.
  • Utilisez des barres d’échelle : Pour la numérisation d’objets sans GPS, ajoutez des barres d’échelle afin de garantir une mise à l’échelle métrique.

Vous pouvez également réduire la distorsion et améliorer la densité du nuage de points en utilisant des caméras à objectif fixe, en évitant les effets de fisheye au grand angle et en garantissant une longueur focale constante.

7. Erreurs courantes et comment les corriger

Même les utilisateurs expérimentés rencontrent des problèmes en photogrammétrie. Voici les erreurs les plus courantes rencontrées dans les projets Metashape – et comment les résoudre.

📌 Caméras mal alignées

  • Problème : certaines images ne s’alignent pas ou les résultats de l’alignement sont déformés.
  • Cause : Chevauchement insuffisant, terrain sans relief ou flou de bougé.
  • Solution : Augmentez le chevauchement, supprimez les images floues ou ajoutez des marqueurs manuellement. Essayez le réalignement en augmentant les points clés/de liaison.

📌 Maille souple ou incomplète

  • Problème : le maillage final manque d’arêtes vives ou comporte des trous.
  • Cause : Mauvaise qualité des nuages denses, ombres ou objets en mouvement dans les photos.
  • Solution : Améliorez la cohérence des photos, appliquez un léger filtrage, utilisez des cartes de profondeur comme source de maillage, comblez les lacunes manuellement à l’aide d’outils d’édition de maillage.

📌 MNE ou orthomosaïque imprécis

  • Problème : les surfaces d’élévation sont bosselées ou contiennent des artefacts.
  • Cause : Nuages denses épars ou bruyants, mauvaise position de la caméra.
  • Solution : Améliorer le jeu d’images, réoptimiser l’alignement, nettoyer les nuages denses/peu denses avant la génération de MNE.

📌 Crash en cours de traitement

  • Problème : erreur de mémoire insuffisante ou blocage du système pendant la construction d’un nuage dense ou d’un maillage.
  • Cause : L’ensemble des données dépasse la capacité du système.
  • Solution : Réduisez les paramètres de qualité, utilisez le découpage en morceaux ou activez le traitement en mosaïque. Veillez à disposer d’un espace disque et d’une mémoire vive suffisants.

Conseil : Enregistrez toujours votre projet avant les étapes intensives et activez l’enregistrement automatique dans les préférences.

 

8. Exportation et formats de fichiers

Une fois votre reconstruction 3D terminée, vous pouvez exporter vos données dans un large éventail de formats pour le SIG, la CAO, le web, la RA/VR ou la documentation. Les options d’exportation se trouvent sous Fichier > Export et varient en fonction du type de données sélectionné.

Exportation de nuages de points

  • Formats : LAS, LAZ, PLY, XYZ
  • Cas d’utilisation : Modélisation topographique, classification de la végétation, comparaison LiDAR

Modèle numérique d’élévation (MNE)

  • Formats : GeoTIFF (.tif), IMG
  • Cas d’utilisation : Analyse du terrain, modélisation des inondations, calcul des pentes

Orthomosaïque

  • Formats : GeoTIFF, JPEG, PNG
  • Cas d’utilisation : Planification urbaine, études d’aménagement du territoire, inspection des infrastructures

Modèles en maille

  • Formats : OBJ, FBX, 3DS, STL, COLLADA, GLB, USDZ, 3D PDF
  • Cas d’utilisation : Intégration AR/VR, visualisation architecturale, impression

Contours

  • Formats : SHP, DXF, DWG
  • Cas d’utilisation : Cartographie topographique, planification de l’ingénierie

Avant d’exporter, assurez-vous d’attribuer le bon système de projection dans le volet Référence afin d’éviter les erreurs de géolocalisation. Vérifiez également les paramètres de résolution et d’échelle, le cas échéant.

9. Outils avancés et scripts Python

Metashape Professional comprend plusieurs fonctions avancées pour les utilisateurs en entreprise, l’automatisation et le traitement à grande échelle. Voici les principaux outils que vous devriez explorer :

API Python

Metashape supporte l’écriture de scripts avec Python 3. Cela permet le traitement par lots, l’automatisation des tâches répétitives et l’intégration dans des pipelines plus importants. Les scripts peuvent être exécutés au démarrage, à partir de la console ou du menu Outils.

Exemples de cas d’utilisation :

  • Importation et alignement par lots de centaines de séries d’images
  • Importation automatisée de GCP et placement de marqueurs
  • Exporter des maillages et des MNE en masse
  • Sauvegardes dans le nuage ou génération de rapports PDF

Traitement des réseaux

Disponible dans Metashape Pro, le traitement en réseau vous permet de répartir les tâches lourdes (alignement, nuage dense, maillage) sur plusieurs postes de travail. Cela permet de réduire considérablement le temps nécessaire pour les projets de grande envergure.

Agisoft Cloud

Avec une licence valide, vous pouvez télécharger votre modèle sur cloud.agisoft.com et le partager avec vos collaborateurs ou clients par le biais de visionneuses interactives ou de fenêtres 3D intégrées à votre site.

Cartes de profondeur et masques

Metashape permet également de créer des cartes de profondeur à partir de photos originales, qui peuvent être utilisées pour construire des maillages plus propres ou simuler d’autres conditions d’éclairage. Vous pouvez également appliquer des masques d’arrière-plan automatiquement ou manuellement pour les flux de travail de numérisation en intérieur.

10. Applications dans le monde réel et études de cas

Agisoft Metashape bénéficie de la confiance d’organisations et de professionnels du monde entier. Ses applications concrètes couvrent un large éventail d’industries. Voici quelques exemples qui démontrent sa puissance et sa flexibilité :

🏛️ Archéologie et patrimoine culturel

Les archéologues utilisent Metashape pour créer des reconstructions en 3D de ruines anciennes, d’artefacts et de sites de fouilles. Ces modèles sont d’une valeur inestimable pour la documentation, la planification de la restauration et la préservation virtuelle. La capacité de Metashape à traiter les images obliques et à courte distance est idéale pour les sites fragiles.

🌍 Levés environnementaux et topographiques

Les géomètres utilisent des drones équipés de la technologie RTK pour cartographier les paysages et générer des modèles d’élévation précis. Ceux-ci sont utilisés pour l’analyse des risques d’inondation, la planification de la construction et les études d’érosion. La prise en charge par Metashape des GCP et des nuages de points denses garantit la précision topographique.

🏗️ Architecture et ingénierie

Les architectes et les ingénieurs structurels utilisent Metashape pour les façades de bâtiments, les structures historiques et la reconstruction d’intérieurs. Les modèles peuvent être exportés vers des plates-formes BIM, utilisés pour la rénovation ou partagés avec les parties prenantes sous forme de PDF 3D interactifs.

🚜 Agriculture et sylviculture

À l’aide de drones équipés de caméras RVB ou multispectrales, les agronomes surveillent la santé des cultures, mesurent le volume du couvert végétal ou détectent les points chauds des maladies. Les orthomosaïques et les cartes NDVI générées dans Metashape facilitent l’agriculture de précision et la prévision des rendements.

11. Formation continue et ressources

Pour approfondir vos compétences ou résoudre des problèmes spécifiques, explorez les ressources suivantes :

Nous vous recommandons également de suivre les hashtags pertinents tels que #photogrammetry, #agisoft, #drone3D sur LinkedIn et Twitter pour obtenir des informations sur la communauté.

12. Conclusion

Agisoft Metashape offre des capacités inégalées aux professionnels de la cartographie 3D, de l’arpentage et de la modélisation spatiale. Avec la bonne préparation, les bonnes images et le bon flux de travail, vous pouvez générer des modèles 3D précis et à haute résolution de presque tous les objets ou environnements.

Ce guide couvre toutes les étapes du processus, de la configuration du matériel à la capture de photos, en passant par les scripts avancés et les stratégies d’exportation. Que vous soyez opérateur de drone, chercheur, ingénieur ou artiste visuel, Metashape vous offre la flexibilité et la précision nécessaires pour donner vie à vos projets.

Vous avez des questions ou souhaitez en savoir plus ? Consultez nos tutoriels ou contactez notre équipe d’assistance pour une aide personnalisée.