marc souris elisabeth habert florent demoraes tania serrano master géographie de la santé paris x....

Marc SOURIS Marc SOURIS

Elisabeth HABERTElisabeth HABERT

Florent DEMORAESFlorent DEMORAES

Tania SERRANOTania SERRANO

Master Géographie de la SantéMaster Géographie de la Santé

Paris X. NanterreParis X. Nanterre

Laboratoire de Cartographie Appliquée Laboratoire de Cartographie Appliquée

IRD - BondyIRD - Bondy

Formation SIG-SantéFormation SIG-Santé

GéoréférencementGéoréférencement

www.bdvilles.ird.frwww.bdvilles.ird.fr

SommaireSommaire

► Géoréférencement : concepts générauxGéoréférencement : concepts généraux GéoréférencementGéoréférencement RedressementRedressement ImagesImages Déformation d’une imageDéformation d’une image Correction d’une imageCorrection d’une image Ré-échantillonnageRé-échantillonnage Etapes du géoréférencement Etapes du géoréférencement

► Le géoréférencement dans SavamerLe géoréférencement dans Savamer

Géoréférencement : concepts générauxGéoréférencement : concepts généraux

► Géoréférencer,Géoréférencer, c’est mettre une image ou des objets graphiques, dessinés c’est mettre une image ou des objets graphiques, dessinés dans un plan, en conformité géométrique avec la réalité, exprimée dans un dans un plan, en conformité géométrique avec la réalité, exprimée dans un système géodésique (système géodésique (datumdatum) et de projection donné.) et de projection donné.

► Le géoréférencement est fondamental pour assurer la validité de la Le géoréférencement est fondamental pour assurer la validité de la localisation des objets dans une base de données spatiales.localisation des objets dans une base de données spatiales.

► Il est essentiel lorsque l’on utilise des images comme fond pour la saisie Il est essentiel lorsque l’on utilise des images comme fond pour la saisie graphique d’objets localisés.graphique d’objets localisés.

► Le géoréférencement peut porter sur : Le géoréférencement peut porter sur :

Des images (numérisées, ou provenant d’un Des images (numérisées, ou provenant d’un capteur: satellite ou photographie)capteur: satellite ou photographie)

Des objets vectoriels (fichiers mal géoréférencés Des objets vectoriels (fichiers mal géoréférencés ou provenant de logiciel de dessin)ou provenant de logiciel de dessin)

Le géoréférencementLe géoréférencement


Les images numérisées ou obtenues par un capteur ne sont pas Les images numérisées ou obtenues par un capteur ne sont pas directement géoréférencées : elles comportent des directement géoréférencées : elles comportent des déformationsdéformations globales globales ou locales et doivent être redressées.ou locales et doivent être redressées.

Le Le redressementredressement est le processus par lequel une image est est le processus par lequel une image est géométriquement modifiée. Le redressement implique : une transformation géométriquement modifiée. Le redressement implique : une transformation géométrique (par exemple une rotation), la mise à l’échelle des pixels et le géométrique (par exemple une rotation), la mise à l’échelle des pixels et le ré-échantillonnage de la valeur des pixels.ré-échantillonnage de la valeur des pixels.

RedressementRedressement

softlibre.globe.orgsoftlibre.globe.org


Les images sont des ensembles de Les images sont des ensembles de pixels. Tous les pixels ont la même pixels. Tous les pixels ont la même forme et la même dimension. forme et la même dimension.

La position absolue d’un pixel est La position absolue d’un pixel est repérée par sa position relative dans repérée par sa position relative dans l’ensemble. Il suffit de connaître la l’ensemble. Il suffit de connaître la position d’un seul pixel, la forme et la position d’un seul pixel, la forme et la dimension des pixels, le nombre de dimension des pixels, le nombre de pixels par colonne, pour connaître la pixels par colonne, pour connaître la position absolue de n’importe quel pixel position absolue de n’importe quel pixel à partir de son numéro de ligne et de à partir de son numéro de ligne et de colonne.colonne.

ImagesImages



Les Les causes de déformationscauses de déformations des images sont nombreuses. des images sont nombreuses.

Pour les photographies aériennes ou les images satellites, on peut citer les Pour les photographies aériennes ou les images satellites, on peut citer les déformations dues :déformations dues :

à l’optique de prise de vueà l’optique de prise de vue aux conditions atmosphériquesaux conditions atmosphériques à la position de l’instrument de prise de vueà la position de l’instrument de prise de vue au relief de la surfaceau relief de la surface

Pour les documents numérisés :Pour les documents numérisés : à la qualité de la numérisation (déformations sur les bords)à la qualité de la numérisation (déformations sur les bords) à la déformation du papierà la déformation du papier à la projection sur une surface plane (si elle est inconnue)à la projection sur une surface plane (si elle est inconnue)

Déformation des imagesDéformation des images


Corriger géométriquement une image revient toujours à déterminer un Corriger géométriquement une image revient toujours à déterminer un modèle modèle de déformationde déformation entre les coordonnées dans l’image brute et les coordonnées entre les coordonnées dans l’image brute et les coordonnées dans le système de référence utilisé pour l’image à créer. dans le système de référence utilisé pour l’image à créer.

Trois cas peuvent se présenter :Trois cas peuvent se présenter :

► On connaît le modèle de déformationOn connaît le modèle de déformation avec une grande précision. Dans ce avec une grande précision. Dans ce cas, il suffit de modéliser le redressement en prenant en compte les cas, il suffit de modéliser le redressement en prenant en compte les déformations connues ;déformations connues ;

► On ne connaît pas les modèles de déformationOn ne connaît pas les modèles de déformation. On modélise alors . On modélise alors arbitrairement ces déformations avec une fonction donnée, en général arbitrairement ces déformations avec une fonction donnée, en général polynomiale. On calcule les coefficients du modèle à l’aide de points d’appui, polynomiale. On calcule les coefficients du modèle à l’aide de points d’appui, points dont on connaît les coordonnées dans les deux repères (image et points dont on connaît les coordonnées dans les deux repères (image et système de référence de la relation à créer) ;système de référence de la relation à créer) ;

Correction d’une imageCorrection d’une image


► On connaît le modèle de déformation, mais avec une précision insuffisante.On connaît le modèle de déformation, mais avec une précision insuffisante. On ajuste alors le modèle à l’aide de points d’appui. Le nombre de points On ajuste alors le modèle à l’aide de points d’appui. Le nombre de points d’appui nécessaires dépend du modèle.d’appui nécessaires dépend du modèle.

La prise de points d’appui, ou amers, permet de calculer les paramètres du La prise de points d’appui, ou amers, permet de calculer les paramètres du modèle de déformation.modèle de déformation.



► TranslationTranslation

► Translation et rotationTranslation et rotation

► Similitude : c’est une translation et Similitude : c’est une translation et une rotation suivie d’une homothétie une rotation suivie d’une homothétie (mise à l’échelle)(mise à l’échelle)

► Déformation polynomiale de degré 1Déformation polynomiale de degré 1

► Déformation projective (perspective Déformation projective (perspective centrale)centrale)

► Déformation locale par triangulationDéformation locale par triangulation


Translationx' = x + 5y' = y + 4

Position initiale

Translation et rotation

x' = x + 5y' = y + 4

Position initiale

x' = x cos(320) - y sen(320)y' = x sen(320) + y cos(32

x' = x * 2y' = y * 2

Similitude (translation, rotation, homothétie)

x' = x + 5y' = y + 4

Position initiale

x' = x cos(320) - y sen(320)y' = x sen(320) + y cos(

Déformation bilinéaire (translation, rotation,mise à l'échelle non homogène)

Position initiale

TranslationTranslation

Translation et Translation et rotationrotation

SimilitudeSimilitude

Déformation Déformation bilinéaire bilinéaire

(polynomial de (polynomial de degré 1)degré 1)


Exemples de triangulation (modèle de déformation polynomial local)Exemples de triangulation (modèle de déformation polynomial local)


Calcul d’une valeur pour le pixel Calcul d’une valeur pour le pixel d’arrivée, en fonction des valeurs de d’arrivée, en fonction des valeurs de l’image d’origine :l’image d’origine :

► Plus proche voisinPlus proche voisin► Moyenne sur les voisinsMoyenne sur les voisins► Calcul bilinéaire ou bicubique sur les Calcul bilinéaire ou bicubique sur les voisinsvoisins

Ré-échantillonnageRé-échantillonnage


► La première étape de l’opération de géoréférencement d’une image La première étape de l’opération de géoréférencement d’une image consiste à définir quelle sera la consiste à définir quelle sera la géométrie des pixelsgéométrie des pixels de l’image redressée : de l’image redressée : taille, forme, coordonnées (plan de projection).taille, forme, coordonnées (plan de projection).

► La seconde étape consiste à définir les La seconde étape consiste à définir les paramètresparamètres de la déformation qui de la déformation qui permet de calculer les pixels d’arrivée et de leur affecter une valeur à partir permet de calculer les pixels d’arrivée et de leur affecter une valeur à partir des pixels de l’image d’origine.des pixels de l’image d’origine.

Pour chaque pixel potentiel de l’espace, deux questions :Pour chaque pixel potentiel de l’espace, deux questions : Un objet pixel doit-il être créé ?Un objet pixel doit-il être créé ? Quelles valeurs pour les attributs, à partir des valeurs de l’image d’origine Quelles valeurs pour les attributs, à partir des valeurs de l’image d’origine ? ?

Étapes du géoréférencementÉtapes du géoréférencement


Étapes du géoréférencementÉtapes du géoréférencement

► La troisième étape consiste à gérer les pixels formant la relation La troisième étape consiste à gérer les pixels formant la relation géoréférencée dans un ensemble rentrant dans le cadre du SIG. Ce sont géoréférencée dans un ensemble rentrant dans le cadre du SIG. Ce sont le mosaïquage et l’indexation (modèle interne au SIG).le mosaïquage et l’indexation (modèle interne au SIG).

Index

imagette i ...

imagette j ...

Valeurs des pixels, imagette i

Valeurs des pixels, imagette j

Le géoréférencement dans Le géoréférencement dans SavamerSavamer

Le géoréferencement dans Le géoréferencement dans SavamerSavamer

► Permet le géoréférencement d’images Permet le géoréférencement d’images ou de fichiers vectoriels.ou de fichiers vectoriels.

► Permet le ré-échantillonnage des Permet le ré-échantillonnage des images.images.

► Permet le mosaïquage des images Permet le mosaïquage des images pour la constitution d’orthophotoplans et pour la constitution d’orthophotoplans et l’intégration comme relation dans une l’intégration comme relation dans une base de données SavGIS.base de données SavGIS.

Savamer Savamer : Module de géoréférencement du système : Module de géoréférencement du système SavGISSavGIS


Interface deInterface de Savamer Savamer

Fenêtre “Image”, pour le Fenêtre “Image”, pour le choix de la fenêtre choix de la fenêtre d’agrandissementd’agrandissement

Fenêtre de Fenêtre de navigation (position navigation (position

du curseur)du curseur)

Fenêtre Fenêtre d’agrandissement, d’agrandissement, pour la saisie des pour la saisie des

amers dans l’imageamers dans l’image

Fenêtre géographique, Fenêtre géographique, permettant d’afficher permettant d’afficher des objets dans une des objets dans une

projectionprojection


Dans Dans SavGISSavGIS, le géoréférencement et le , le géoréférencement et le redressement sont effectués redressement sont effectués en utilisant des en utilisant des points d’appuipoints d’appui (ou points de contrôle –GCP-, ou (ou points de contrôle –GCP-, ou encore amers), qui sont des couples de points se encore amers), qui sont des couples de points se correspondant, l’un dans le document à correspondant, l’un dans le document à redresser, l’autre dans l’espace géographique. redresser, l’autre dans l’espace géographique.

Ces derniers sont placés par l’utilisateur en des Ces derniers sont placés par l’utilisateur en des lieux remarquables ou facilement identifiables, à lieux remarquables ou facilement identifiables, à la fois sur le document à géoréférencer et dans la fois sur le document à géoréférencer et dans la réalité (points géodésiques, relevés GPS pris la réalité (points géodésiques, relevés GPS pris sur des ponts, à des carrefours, dont la position sur des ponts, à des carrefours, dont la position géographique exacte est connue).géographique exacte est connue).

Utilisation des points d’appui (ou ‘amers’)Utilisation des points d’appui (ou ‘amers’)


Une fois l’image géoréférencée elle peut être intégré dans une base de Une fois l’image géoréférencée elle peut être intégré dans une base de données données SavGISSavGIS. Les valeurs affectées aux pixels d’une image sont . Les valeurs affectées aux pixels d’une image sont considérées comme les valeurs des attributs. Ils peuvent être de différents considérées comme les valeurs des attributs. Ils peuvent être de différents types (nominaux, entiers, réels, ou représentant une couleur), et sont codés types (nominaux, entiers, réels, ou représentant une couleur), et sont codés de façon à minimiser l’espace de stockage.de façon à minimiser l’espace de stockage.

Intégration dans une base de données SavGIS Intégration dans une base de données SavGIS

NominaNominallEntierEntier

RéelRéel

Couleur Couleur RBVRBV



Une carte a été numérisée pour servir de fond de référence à la saisie Une carte a été numérisée pour servir de fond de référence à la saisie graphique d’objets (par exemple les courbes de niveaux). Nous cherchons graphique d’objets (par exemple les courbes de niveaux). Nous cherchons à géoréférencer cette image. Les étapes sont :à géoréférencer cette image. Les étapes sont :

Ouvrir Savamer avec la base de données correspondant au Ouvrir Savamer avec la base de données correspondant au territoire du document à redresser territoire du document à redresser

Choisir la projection géographique dans laquelle on souhaite Choisir la projection géographique dans laquelle on souhaite redresser le document redresser le document

Ouvrir le document à redresser et placer les points d’appui (amers)Ouvrir le document à redresser et placer les points d’appui (amers) Choisir une méthode de redressementChoisir une méthode de redressement Intégrer le document redressé dans la relation correspondante, Intégrer le document redressé dans la relation correspondante,

afin de constituer une mosaïque à partir de plusieurs imagesafin de constituer une mosaïque à partir de plusieurs images

Travaux pratiquesTravaux pratiques

Regarder le didacticiel vidéo: Regarder le didacticiel vidéo: « « How to géoreference a topographic mapHow to géoreference a topographic map » »

Disponible sur:Disponible sur: www.savgis.org/didacticiels.html www.savgis.org/didacticiels.html

FinFin M. Souris, E. Habert, F Demoraes, T. Serrano, 2010

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