Une orthophotographie ou orthophoto est un assemblage de photographies aériennes verticales qui ont fait l'objet après la prise de vue d'un traitement pour les rendre parfaitement superposables à une carte. On peut alors les utiliser dans un logiciel de SIG et par exemple y mesurer des distances ou des surfaces avec une très grande précision.
On parle d'assemblage car les zones à photographier, de par la surface demandée, ne tiennent jamais sur une seule photo. On réalise dès lors une succession de photos verticales à intervalle régulier en suivant des axes de vol très précis. Le guidage de l'avion et le déclenchement des prises de vues sont effectués à l'aide d'un logiciel de gestion de vol spécifique.
Une fois les photos verticales prises il est nécessaire de les assembler et de les redresser car une photo prise à la verticale n'est pas pour autant une orthophoto, elle contient à ce stade de multiples erreurs, en particulier au niveau de l'échelle. Ces erreurs sont liées au fait que :
Le travail de redressement appliqué à la photo originale permet de corriger toutes ces erreurs, il est indispensable pour obtenir une orthophoto que l'on appelle également un orthophotoplan.
Le redressement est complété par le géo-référencement de la photo qui a pour but d'associer à chaque pixel de l'orthophoto sa localisation en coordonnées géographiques dans un système de projection choisi (ex. Lambert-93), et d'intégrer à la photo les informations d'orientation (Nord) pour la rendre utilisable dans un logiciel de SIG (système d'informations géographique). L'animation ci-dessous représente la transformation d'une photo aérienne en orthophoto :
Photo aérienne verticale redressée (orthophoto)
Outre l'emprise qu'elle doit couvrir, une orthophoto se définit par deux paramètres différents qu'il ne faut pas confondre : la définition et la précision.
La définition d'une orthophoto s'exprime en pixel/cm elle traduit le niveau de détail qui sera visible dans l'image. Une définition d'un pixel pour 20 cm signifie que chaque pixel du capteur va photographier un carré au sol de 20 cm x 20 cm. Ainsi, plus le chiffre des cm est petit, plus les détails seront visibles dans l'orthophoto. Pour faire simple : une définition d'un pixel pour 50 cm permet de voir les routes et les maisons alors qu'une orthophoto en pixel 5 cm permet de voir jusqu'au bordures de trottoir.
La majorité des orthophotos réalisées dans les zones urbaines en 2024 sont prises avec des définitions d'un pixel pour 5 cm. Plus le niveau de détail visible est élevé, plus le nombre de photos à réaliser sur une surface donnée sera important. Il convient donc pour le donneur d'ordre de déterminer au mieux le niveau de détails visibles qui lui sont nécessaires, car c'est un paramètre important dans le coût de réalisation de l'orthophoto. À titre d'exemple, une orthophoto sur une zone de 20 km² avec un capteur de 100 millions de pixels va nécessiter de réaliser : 168 photos pour une définition d'un pixel pour 15 cm mais il en faudra 1155 pour la même emprise avec une définition d'un pixel pour 5 cm.
La précision d'une orthophoto ne doit pas être confondue avec la définition. On parle ici de précision de calage ou d'erreur de calage en nombre de pixels.
Lors de la réalisation de l'orthophoto, on a associé à chaque pixel de l'image des coordonnées géographiques. La précision se calcule en comparant les coordonnées de certains points précis de l'orthophoto (par exemple le centre d'une plaque d'égout ou le coin d'un marquage au sol vus sur la photo) avec les coordonnées géographiques réelles de ces points sur le terrain mesurées par un géomètre équipé d'un GPS centimétrique.
La différence entre les deux donne le niveau de précision. Une erreur en X,Y équivalente à 2 pixels au maximum (soit 10 cm dans le cas d'une orthophoto dont la définition est de 5 cm) est la norme pour des orthophotos de villes qui serviront de fond de plan sur lequel on superposera des réseaux de gaz ou d'électricité. À l'inverse, si l'orthophoto est destinée à faire un état des lieux d'une zone naturelle de prairies et de marais pour simplement calculer le pourcentage de surface des marais, une précision moins importante avec une erreur possible en X,Y de 50 cm est admissible.
Comme pour la définition, le niveau de précision influence le coût de la réalisation. Le donneur d'ordre doit par conséquent appréhender au mieux le niveau de précision qui lui sera nécessaire à la fois pour permettre la parfaite exploitation attendue de l'orthophoto, mais aussi pour qu'elle corresponde au mieux au budget envisagé.
Du drone à moins de 1000 € au satellite de plusieurs dizaines de millions d'euros en passant par les avions et les ULM, les moyens d'acquisition des images servant à la réalisation d'orthophotos sont nombreux, mais il n'y en a pas un meilleur ou plus économique que les autres : ils ont chacun leurs forces et leurs limites en fonction du travail à effectuer.
Le drone pour réaliser des orthophotos : C'est une solution rapide à un coût raisonnable mais uniquement pour des projets de taille réduite en surface de l'ordre de quelques km², au-delà de 5 voire 10 km², le drone n'est souvent plus compétitif. Par ailleurs la mise en œuvre du drone dans des espaces aériens règlementés comme à la proximité d'aéroports est difficile, et elle est quasiment impossible en survol de zone urbaine de par les contraintes règlementaires.
L'avion léger ULM ou l'avion traditionnel monomoteur : Ce sont les moyens les mieux adaptés pour des emprises de taille moyenne jusqu'à 1500 à 2000 km², ou quand il s'agit de photographier un grand nombre de petites emprises de quelques km² (300 parcelles agricoles réparties sur un département par exemple). Rapides de 180 à 240 km/h, ils disposent d'autonomies importantes et d'une capacité d'emport de capteurs moyen format (100 à 150 Mpix). Ils offrent un coût au km² photographié réduit et interviennent facilement en survol d'agglomération ou dans les espaces aériens règlementés. Les avions légers ULM comme les Green Observer que nous utilisons, grâce à leurs motorisations de technologie récente, qui offre une très faible consommation de carburant, sont des solutions particulièrement économiques générant un très faible impact carbone.
L'avion traditionnel bimoteur : Rapide (300 à 450 km/h) avec des autonomies très importantes et capable d'embarquer des capteurs grands formats de plus de 300 Mpix. L'avion bimoteur est l'outil le mieux adapté pour couvrir des surfaces très importantes de 2.000 à 10.000 km² comme un ou plusieurs départements.
Le satellite : Le satellite a l'avantage de prendre des photos en continu toute l'année avec un prix au km² photographié intéressant. C'est une source facile d'accès pour obtenir à tout moment des photos datant de quelques jours seulement sur une zone de quelques km ou un pays entier. C'est aussi le moyen idéal pour obtenir de façon quasi instantanée des orthophotos d'une zone importante en surface après une catastrophe naturelle pour en faire un état des lieux. Le satellite se heurte toutefois à deux limites : en cas de couverture nuageuse compacte les photos sont impossibles, mais surtout la définition des images est très grossière. Situés à près de 700 km de la terre, les satellites offrent actuellement au mieux des images d'une définition native de d'un pixel pour 70 cm quand les avions réalisent couramment des définitions d'un pixel pour 5 cm.