23 août 2017 · FTM 2 PARTIE I METHODE DU LEVE TOPOGRAPHIQUE DIRECT SUR TERRAIN
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p.0
UNIVERSTITE
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
MENTION : INFORMATION GEOGRAPHIQUE
ET AMENAGEMENT DU TERRITOIRE
PARCOURS : GEOMETRE TOPOGRAPHE
de Master 2Titre Ingénieur en Géomètre-Topographe
" Différentes méthodes de levé en vue de la mise en place de Réalisé par : Monsieur RANDRIANARISON Tojonirina ArchilleSous la direction de : Docteur RABETSIAHINY,
Enseignant chercheur
Madame RAHAJANIRINA Michelle,
Chef de Service Imagerie, Espace et Photogrammétrie au sein du FTMEnseignante
Soutenu le : 23 Août 2017
Année universitaire : 2015 - 2016
p.0UNIVERSTITE
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
MENTION : INFORMATION GEOGRAPHIQUE
ET AMENAGEMENT DU TERRITOIRE
PARCOURS : GEOMETRE TOPOGRAPHE
de Master 2 titre Ingénieur en Géomètre-Topographe " Différentes méthodes de levé en vue de la mise en place de Réalisé par : Monsieur RANDRIANARISON Tojonirina ArchilleEncadreur pédagogique : Docteur RABETSIAHINY,
Enseignant chercheur
Encadreur professionnelle : Madame RAHAJANIRINA Michelle, Chef de Service Imagerie, Espace et Photogrammétrie au sein du FTMEnseignante
Membres des jurys
Président du jury : Docteur RABARIMANANA Mamy,Chef de la Mention IGAT
Examinateurs : Docteur RANDRIANANDRAINA NoëlleEnseignante chercheuse
Monsieur RAJAONARISON Jean Désiré
Ingénieur et informaticien au Foiben- (FTM)
p.0 " On ne peut pas en un jour, ne rien faire du tout. »Abbé Pierre
p.iREMERCIEMENTS
Avant tout je tiens à adresser particulièrement mes vifs remerciements à notre Dieu tout puissant qui m'a donné la force, le courage et la santé mémoire. Ensuite, jremerciements et toutes mes chaleureuses gratitudesà ces personnes sous citées
Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon, Professeur, Responsable du domaine Ecole Supérieu qui a bien voulu autoriser cette soutenance Monsieur RABARIMANANA Mamy, Professeur et Responsable de la Mention Information Géographique et Aménagement du Territoire , d'avoir accepté de présider cette soutenance Monsieur RABETSIAHINY, Maitre de conférences, qui nous a conseillé avec bienveillance et courtoisie dans la réalisation de ce mémoire. Madame RAHAJANIRINA Michelle, Chef de Service Imagerie, Espace et Photogrammétrie au sein du FTM, pour sa disponibilité et ses conseils tout au long de travail. A tous les membres de Jury qui ont bien voulu juger notre travail avec plaisir. leurs aides morales, matériels et financières pendant la réalisation de ce mémoireMerci à tous !
ESPA p. iiRANDRIANARISON Tojonirina A.
TABLES DES MATIERES
REMERCIEMENTS ................................................................................................................... i
TABLES DES MATIERES ET ANNEXES .............................................................................. ii
LISTE DES FIGURES ............................................................................................................ viii
LISTE DES TABLEAUX ......................................................................................................... ix
LISTE DES ABREVIATIONS ET SYMBOLES ...................................................................... x
LISTE DES ORGANIGRAMMES ............................................................................................ x
INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1
Présentation sommaire du FTM
PARTIE.I. METHODE DU LEVE TOPOGRAPHIQUE DIRECT SUR TERRAIN ........ 5CHAPITRE.I. GENERALITES SUR LE PROJET .............................................................. 6
I.1. Présentation du projet .................................................................................................. 6
I.1.1. ............................................................................................... 6
I.1.2. Objectif et but du projet ....................................................................................... 6
I.1.3. Résultats attendus ................................................................................................. 7
I.1.4. Problématique ....................................................................................................... 7
I.1.5. Choix des méthodes ............................................................................................. 7
I.2. ................................................................................... 8I.2.1. Localisation géographique ................................................................................... 8
I.2.2. .................................................................................................. 10
CHAPITRE.II. LES TRAVAUX TOPOGRAPHIQUES DIRECT SUR TERRAIN ......... 11II.1. TRAVAUX DE PREPARATION ............................................................................. 11
II.1.1. Documentation ................................................................................................... 11
II.1.1.1. Fiche signalétique ....................................................................................... 11
II.1.1.2. Carte ............................................................................................................ 11
II.1.2. Reconnaissance .................................................................................................. 11
II.2. TRAVAUX SUR TERRAIN ..................................................................................... 12
II.2.1. Appareils utilisés ................................................................................................ 12
II.2.1.1. Station Total Leica Wild TC 1610 .............................................................. 12
II.2.1.2. Prisme et trépieds ........................................................................................ 12
II.2.1.3. Niveau de chantier ...................................................................................... 13
II.2.1.4. Mire et Ruban ............................................................................................. 13
II.2.2. Levé topographique ............................................................................................ 14
II.2.2.1. .............................................................................. 14 ESPA p. iiiRANDRIANARISON Tojonirina A.
II.2.2.2. Ajustement .................................................................................................. 14
II.2.2.3. .............................................. 14II.2.2.4. Polygonation ............................................................................................... 15
II.2.2.5. Levé de détails ............................................................................................ 22
II.2.2.6. Nivellement ................................................................................................. 26
CHAPITRE.III. TRAVAUX DE BUREAU ....................................................................... 30
III.1 .............................................................................................................. 30
III.1.1. Calcul des angles horizontaux pour la polygonation.......................................... 30
III.1.1.1. Moyenne des lectures à chaque visée ......................................................... 30
III.1.1.2. Contrôle ....................................................................................................... 31
III.1.1.3. Calcul des angles au sommet à chaque séquence ....................................... 31
III.1.1.4. Moyenne des angles au sommet ................................................................. 31
III.1.2. Calcul des angles verticaux ................................................................................ 31
III.1.2.1. Calcul des angles à chaque séquence .......................................................... 31
III.1.2.2. Angle vertical de chaque ............................................................................. 31
III.2 Calcul de gisement approché ..................................................................................... 32
III.3 Détermination planimétrique des points .................................................................... 33
III.3.1. Calcul de la distance horizontale ........................................................................ 33
III.3.2. Les différentes corrections inhérentes à appliquer ............................................. 33
III.3.2.1. .............................................. 33III.3.2.2. Réduction à la corde .................................................................................... 33
III.3.2.3. La correction de réduction à la projection .................................................. 34
III.3.2.4. Calcul des cordonnées exactes du point polygonal ..................................... 34
III.3.2.5. Fermeture angulaire .................................................................................... 36
III.3.2.6. Tolérance de fermeture angulaire ............................................................... 36
III.3.2.7. Compensation angulaire .............................................................................. 36
III.3.2.8. Fermeture planimétrique ............................................................................. 36
III.3.2.9. Tolérance planimétrique ............................................................................. 37
III.3.2.10. Compensation linéaire ................................................................................ 37
III.4 Détermination altimétrique des points ....................................................................... 37
CHAPITRE.IV. TRAITEMENT DES DONNEES SUR LE LOGICIEL AUTOCAD-COVADIS 43
IV.1. Le logiciel Autocad-Covadis ..................................................................................... 43
IV.2. Report des données sur Covadis ................................................................................ 43
IV.3. Calcul des données .................................................................................................... 43
ESPA p. ivRANDRIANARISON Tojonirina A.
IV.4. Résultats ..................................................................................................................... 43
IV.5. Etude de la tolérance et la précision pour valider les résultats .................................. 47
PARTIE.II. TECHNIQUES AUTRES ACQUISITIONS 48
CHAPITRE.V. LOGICIELS UTILISES ............................................................................. 49
V.1. Le logiciel Erdas imagine .......................................................................................... 49
V.1.1. Introduction ........................................................................................................ 49
V.1.2. Les données traitées par Erdas imagine ............................................................. 49
V.1.2.1. Les données Raster ..................................................................................... 49
V.1.2.2. Les données Vecteur ................................................................................... 49
V.1.3. Les outils ............................................................................................................ 50
V.1.4. Performance du logiciel ..................................................................................... 50
V.2. Le logiciel ArcGis ..................................................................................................... 51
V.3. Notion de SIG ............................................................................................................ 52
V.3.1. .......................................................................................... 53
V.3.2. ................................................................. 53 V.3.3. ......................................................................... 54CHAPITRE.VI. LA PHOTOGRAMMETRIE .................................................................... 55
VI.1. Historique .................................................................................................................. 55
VI.2. Photogrammétrie numérique ..................................................................................... 56
VI.2.1. Définition de la photogrammétrie ...................................................................... 56
VI.2.2. Principe de la prise de vue photogrammétrique ................................................. 56
VI.2.3. Rôle de la photogrammétrie ............................................................................... 56
VI.2.4. ....................................................................................... 57 VI.3. .................................................................. 59VI.3.1. Généralités .......................................................................................................... 59
VI.3.2. ....................................................................... 59VI.3.3. Images épipolaire ou normales ........................................................................... 60
VI.3.4. La prise de vue aérienne (PVA) ......................................................................... 60
VI.3.5. Traitement au laboratoire photographique ......................................................... 60
VI.3.6. Stéréopréparation ............................................................................................... 60
VI.4. Traitement des photos à partir du logiciel Erdas imagine ......................................... 61
VI.4.1. Préparation des photos ....................................................................................... 61
VI.4.2. Scannage des photos ........................................................................................... 61
VI.4.3. Importation des photos dans le logiciel .............................................................. 61
VI.4.4. Corrections ......................................................................................................... 62
ESPA p. vRANDRIANARISON Tojonirina A.
VI.4.4.1. Les corrections radiométriques ................................................................... 62
VI.4.4.2. Les corrections géométriques...................................................................... 62
VI.4.4.3. La projection en usage à Madagascar ......................................................... 64
VI.4.5. Photogrammétrie proprement dite ...................................................................... 66
VI.4.5.1. Echelle de la prise de vue ............................................................................ 66
VI.4.5.2. Détermination de la hauteur de vol ............................................................. 66
VI.4.5.3. Paramètre de la camera ............................................................................... 67
VI.4.6. Aérotriangulation ............................................................................................... 68
VI.4.6.1. ................................................................ 68 VI.4.6.2. ................................................................. 69VI.4.6.3. Orientations ................................................................................................. 69
VI.4.6.4. ......................................................................... 74VI.5. Produit final ............................................................................................................... 75
VI.5.1. Modèle Numérique de Terrain (MNT) par photogrammétrie ............................ 75
VI.5.2. Production du MNT ........................................................................................... 75
VI.5.3. Utilité du modèle numérique du terrain MNT ................................................... 77
VI.5.4. Extraction du MNT ............................................................................................ 77
VI.5.5. Orthorectification et corrections radiométriques ................................................ 78
VI.5.6. ............................................................................... 79VI.5.7. Numérisation ...................................................................................................... 81
VI.5.8. Etablissement du plan topographique ................................................................ 83
VI.6. Etude des erreurs et précision .................................................................................... 85
VI.6.1. Erreurs lors du piquetage des points de contrôles .............................................. 85
VI.6.2. ......... 86
VI.6.3. ...................................... 86VI.7. Précision .................................................................................................................... 86
VI.7.1. Précision planimétrique ...................................................................................... 87
VI.7.2. Précision altimétrique ......................................................................................... 87
VI.7.3. Précision géométrique ........................................................................................ 88
CHAPITRE.VII. IMAGES SATELLITAIRES ................................................................... 89
VII.1. Image Radarsat-2 ................................................................................................... 89
VII.1.1. Introduction ........................................................................................................ 89
VII.1.2. Les satellites Radarsat ........................................................................................ 89
VII.1.3. Radarsat-2 ........................................................................................................... 91
VII.1.3.1. satellite Radarsat-2 .................................................... 91 ESPA p. viRANDRIANARISON Tojonirina A.
VII.1.3.2. satellite Radarsat-2 .................................................................. 92
VII.1.3.3. -2 sur ce projet .............................................. 92VII.1.4. Fauchée du satellite ............................................................................................ 92
VII.1.5. Résolutio ....................................................... 93 VII.1.6. -2 sous le logiciel Erdas imagine .................. 94VII.1.7. Produit source ..................................................................................................... 95
VII.1.7.1. Correction radiométrique ............................................................................ 95
VII.1.7.2. Correction géometrique .............................................................................. 95
VII.1.8. Produit final ........................................................................................................ 96
VII.1.9. La précision de la DEM ..................................................................................... 96
VII.2. Le satellite SPOT 5 ................................................................................................ 97
VII.2.1. Historique ........................................................................................................... 97
VII.2.2. Caractéristique du satellite Spot 5 ...................................................................... 97
VII.2.3. Caractéristique des images SPOT5 utilisé dans ce projet .................................. 98
VII.2.4. Avantage et Inconvénient du satellite SPOT5 .................................................... 98
VII.2.5. ........................................... 98VII.2.6. ....... 99
VII.2.7. Image Spot-5 .................................................................................................... 100
VII.2.8. Produit final ...................................................................................................... 100
VII.2.9. Précision ........................................................................................................... 102
VII.2.10. -2 et Spot-5) ............................................... 102PARTIE.III. CONCEPTION DU PROJET ....................................................................... 104
CHAPITRE.VIII. COMPARAISON DES METHODES UTILISEES ............................ 105VIII.1. Comparaison du délai .......................................................................................... 105
VIII.2. Comparaison du coût ........................................................................................... 105
VIII.2.1. Personnel ...................................................................................................... 105
VIII.2.2. Matériel et fourniture .................................................................................... 106
VIII.3. Comparaison de la précision ................................................................................ 106
VIII.4. Comparaison des avantages et inconvénients ...................................................... 108
CHAPITRE.IX. METHODE DE STANDARDISATION ................................................ 109 CHAPITRE.X. CREATION DU LOGICIEL DE GESTION DE LA METHODE TOPOGRAPHIQUE POUR LA STANDARDISATION DE LEVE " STAN LEV » .......... 113VIII.1. Comparaison de délais ......................................................................................... 105
VIII.2. Comparaison du coût ........................................................................................... 105
VIII.2.1. Personnel ...................................................................................................... 105
ESPA p. viiRANDRIANARISON Tojonirina A.
VIII.2.2. Matériel et fourniture .................................................................................... 106
VIII.3. Comparaison de la précision ................................................................................ 106
VIII.4. Comparaison des avantages et inconvénients ...................................................... 108
X.1. Le langage JAVA .................................................................................................... 113
X.1.1. Concepts de base de la programmation orientés objet ..................................... 113
X.1.2. Objet et classe ................................................................................................... 113
X.2. Choix du Java .......................................................................................................... 114
X.3. Les outils indispensables pour le développement en Java ....................................... 114
X.3.1. Java Developement Kit (JDK) ......................................................................... 114
X.3.2. Java Runtime Environment (JRE) .................................................................... 114
X.3.3. Environnement de développement intégré (IDE) ............................................. 115
X.3.4. NetBeans .......................................................................................................... 115
X.4. ......................................................................................... 116 X.4.1. .............................................. 116 X.4.2. ................................................... 118XI.1. Présentation du logiciel " STAN LEVE » ............................................................... 119
XI.1.1. Interface du logiciel .......................................................................................... 119
XI.1.2. Spécification ..................................................................................................... 119
XI.2. Lancement ............................................................................................................... 120
XI.3. Simulation du logiciel .............................................................................................. 120
XI.4. Résultat final ............................................................................................................ 120
CHAPITRE.XI. SIMULATION DU LOGICIEL DANS LE SYSTEME............................................................................................................... 119
CONCLUSION ...................................................................................................................... 121
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE ........................................................................................ v
ANNEXES ................................................................................................................................ vi
p.viiiLISTE DES FIGURES
Figure.1. .................................................................................................. 10
Figure.2. Station Total ....................................................................................................... 12
Figure.3. Prisme et Trépieds .............................................................................................. 12
Figure.4. Niveau de chantier .............................................................................................. 13
Figure.5. La mire et le ruban ............................................................................................. 13
Figure.6. Polygonation ....................................................................................................... 16
Figure.7. Nivellement direct .............................................................................................. 27
Figure.8. Mesure indirect ................................................................................................... 28
Figure.9. Principe de la polygonation ................................................................................ 30
Figure.10. Le " Fiducial mark » .......................................................................................... 71
Figure.11. Résultats des orientations ................................................................................... 73
Figure.12. Le résidu ............................................................................................................. 74
Figure.13. Valeur du résidu calculée ................................................................................... 74
Figure.14. Modèle numérique du terrain ............................................................................. 77
Figure.15. MNT vue en relief .............................................................................................. 78
Figure.16. Le satellite Radarsat-2 ........................................................................................ 90
Figure.17. -2 ................................................ 95Figure.18. Image Radarsat-2 corrigés .................................................................................. 96
Figure.19. -2 sous ERDAS .............................................. 96Figure.20. Image satellitaire Spot-5 ................................................................................... 100
Figure.21. Interface du logiciel .......................................................................................... 119
LISTE DES PHOTOS
Photo.1. ...................................................................... 62Photo.2. Orthophoto de l ............................................................................... 80
p.ixLISTE DES TABLEAUX
Tableau.1. Caractéristique .......................................... 12 Tableau.2. .......................................................... 12 Tableau.3. ............................................................. 13Tableau.4. Coordonnées des points connus ......................................................................... 14
Tableau.5. Moyen personnel et matériel pour la polygonation ............................................ 18
Tableau.6. Résumé des observations en Station A .............................................................. 20
Tableau.7. Extrait de levé de détails sur la station C ........................................................... 25
Tableau.8. Caractéristiques des sommets ............................................................................. 32
Tableau.9. Coordonnées des points de départs .................................................................... 33
Tableau.10. Coordonnées approchées des points de la polygonale de base ....................... 35
Tableau.11. Observation sur terrain ................................................................................... 37
Tableau.12. Calcul des altitudes 1 ...................................................................................... 39
Tableau.13. Calcul des altitudes 2 ...................................................................................... 41
Tableau.14. Résumé des précisions .................................................................................... 47
Tableau.15. Paramètre de projection à Madagascar ........................................................... 65
Tableau.16. Coordonnées des " Fiducial mark » ............................................................... 67
Tableau.17. Paramètre de la distorsion ............................................................................... 68
Tableau.18. " Fiducial mark » ............................................................................................ 70
Tableau.19. ..................................................................... 71Tableau.20. Coordonnées des points de contrôle ............................................................... 73
Tableau.21. Coordonnées sorties ........................................................................................ 85
Tableau.22. Les caractéristiques du satellite Radarsat ....................................................... 90
Tableau.23. Carac Radarsat-2 ....................................... 92Tableau.24. Caractéristiques du satellite Spot5 .................................................................. 97
Tableau.25. Spot-5 .............................................................. 98 Tableau.26. -2 et Spot-5) ................................ 102Tableau.27. Comparaison du délai ................................................................................... 105
Tableau.28. Le personnel ................................................................................................. 105
Tableau.29. Le cout matériel et fourniture ....................................................................... 106
Tableau.30. Comparaison de la précision ......................................................................... 106
Tableau.31. Comparaison des avantages et inconvénients ............................................... 108
Tableau.32. Méthode de standardisation .......................................................................... 109
Tableau.33. Résultat de la simulation du logiciel ............................................................. 120
p.xLISTE DES ABREVIATIONS ET SYMBOLES
Ar : Ariary
ASC : Ascendant
2D : 2 Dimensions
3D : 3dimensions
ACI : Association Cartographique Internationale
BD : Base de données
CAO : Cartographie assistée par ordinateur
DAO : Dessin assisté par ordinateur
ESPA :
FTM : Foiben- Madagascar
GCP : Ground control point
GPS : Global positionning system
MNT : Modèle numérique de terrain
PVA : Prise de vue aérienne
RMS : Root mean square
RN1 : Route Nationale numéro 1
SIG :UTM : Universal transverse Mercator
WGS84 :World geodetic system 1984
LISTE DES ORGANIGRAMMES
Organigramme 1
Organigramme.2. Processus de la photogrammétrie numérique ......................................... 58
Organigramme.3. Etablissement de MNT ........................................................................... 76
Organigramme.4. ............................................................................ 94Organigramme.5. -5 ................... 99
Organigramme 6 .....108
ESPA p. 1RANDRIANARISON Tojonirina A.
INTRODUCTION
La Topographie, dans son sens le plus général, est une science très vaste qui a des objets peuvent être utilisées pour atteindre le but de la topographie. Nous abordons la méthode du levé topographique directe sur le terrain et les méthodes indirectes qui sont la photogrammétrie et le traitement des images satellitaires (radarsat-2 et spot-5)le desprécises. Donc il y a des normes qui définissent la réalisation des plans et des cartes. Ceux-ci
doivent donc dépendre des informations btenir du terrain et permettre dedéfinir le plus petit objet qui devra être visible sur la carte ou le plan, conditionnant ainsi
principe que le plus petit détail aisément discernable, ainsi que la précision de report manuel,
ne peuvent être inférieurs au dixième de millimètre. Pour la gestion des méthodes topographiques utilisées dans notre projet, nous allons proposer la méthode de standardisation conforme à la norme, afin de recouvrir aux programmations informatiques en utilisant le langage Java : " DIFFERENTES METHODES DE LEVE EN VUE DE