La photogrammétrie pour la caractérisation des pentes rocheuses

La photogrammétrie et la structure à partir du mouvement

La photogrammétrie est une technique qui fait appel aux rayons lumineux captés par un appareil photo. Selon cette technique, deux images bidimensionnelles (2D) d’un objet sont relevées à des endroits différents afin de créer une représentation tridimensionnelle de cet objet. La photogrammétrie conventionnelle demande la localisation en 3D de points de contrôle ou des positions de la caméra (emplacement et orientation). Le spécialiste utilise un couple de clichés stéréoscopiques pour cibler les points de contrôle correspondants sur chacune des images pour calculer les coordonnées 3D ainsi que les emplacements et orientations de la caméra puis effectue des ajustements par une série d’algorithmes complexes.

La structure à partir du mouvement (Structure from motion), ou SfM, est une technique photogrammétrique avancée qui repose sur les mêmes principes que la photogrammétrie conventionnelle, avec pour différence qu’elle peut déterminer les emplacements et les orientations de la caméra sans préciser les coordonnées 3D des points de contrôle. Avec la SfM, la position de la caméra est calculée à l’aide d’algorithmes complexes, interactifs et redondants afin d’extraire les caractéristiques de plusieurs images qui se chevauchent et de générer des nuages de points épars. Les nuages de points épars sont ensuite l’objet d’un autre traitement qui vise à générer des nuages de points plus denses à l’aide de l’approche stéréo multi-vues (MVS).

La photogrammétrie et la numérisation des pentes rocheuses et la cartographie des joints

N’importe quel appareil photographique (appareil photo reflex mono-objectif numérique, appareil photo sans miroir, appareil photo d’un téléphone cellulaire, etc.) peut être utilisé pour les travaux de photogrammétrie. Toutefois, les appareils et les objectifs de meilleure qualité peuvent fournir de meilleures images qui produisent des modèles 3D plus précis. L’utilisation de véhicules aériens sans pilote (UAV) ou de drones est aussi de plus en plus courante pour obtenir des données géométriques sur les parois rocheuses.

Le flux photogrammétrique typique qui sert à numériser des pentes rocheuses comprend les étapes suivantes :

1. Installation des points de contrôle au sol (PCS) sur ou à proximité de la pente rocheuse
2. Relevé des coordonnées des PCS ou des emplacements de la caméra
3. Prise de plusieurs photos de la paroi rocheuse
4. Post-traitement des images recueillies dans un logiciel de photogrammétrie

Les techniques retenues pour le géoréférencement, le réglage de la caméra et la saisie des images ont des répercussions sur la qualité et la précision des modèles obtenus. Les modèles 3D produits avec un bon géoréférencement et les bonnes méthodes peuvent être précis à quelques centimètres près.

L’orientation de la structure ainsi que l’espacement et la rugosité des joints peuvent être mesurés sur les modèles 3D d’une pente rocheuse afin de procéder à l’analyse des joints. La Figure 1 montre un exemple de modèle numérique de terrain d’une pente rocheuse avec cartographie des joints. Le modèle a été construit à partir d’images prises avec un iPhone 12.

Avantages et limites

L’utilisation de la photogrammétrie pour caractériser une pente rocheuse présente de nombreux avantages :

• Travail sur le terrain rapide et efficace ainsi qu’une économie de temps et d’argent avec l’interprétation assistée par ordinateur
• Réduction des risques liés au travail sur le terrain
• Atténuation des effets sur les activités du site
• Matériel moins coûteux, plus facile et plus rapide à utiliser
• Enregistrements permanents de l’état des pentes rocheuses

Cependant, elle présente les limites suivantes :

• Les surfaces couvertes de végétation, de neige ou d’autres objets ne seront pas captées puisque la lumière ne peut pas passer au travers.
• Les conditions d’éclairage et les zones d’ombre qui changent sur une paroi rocheuse entre la saisie des images peuvent compliquer les calculs des algorithmes durant le processus de comparaison des images.

Conclusion

L’utilisation de la photogrammétrie lors de l’étude, de la caractérisation et de l’évaluation de la stabilité des pentes rocheuses est précise, rapide, peu risquée et rentable, surtout lorsque l’accès au terrain est limité. L’équipe Géotechnique de BBA a de l’expertise dans l’étude de la stabilité des pentes rocheuses, la caractérisation des masses rocheuses, l’analyse de la stabilité et la conception de soutènement dans le cadre de divers projets. BBA peut aider ses clients pour tous leurs besoins en matière de stabilité des pentes rocheuses et de conception de mesures de soutènement.