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#1 Fri 11 April 2008 23:31

Dupouey
Juste Inscrit !
Date d'inscription: 11 Apr 2008
Messages: 4

ArcMap 9.1 - imprécision dans géoréférencement + rectify d'un raster

Bonjour,

Je voudrais attirer l'attention des utilisateurs sur un problème, et savoir si d'autres l'ont rencontré et, pourquoi pas, solutionné : le géoréférencement sous ArcGis peut conduire à des imprécisions non négligeables.

Il existe plusieurs techniques pour fabriquer des rasters géoréférencés à partir d'images non référencées. L'une des plus classiques consiste à utiliser l'outil de géoréférencement d'ArcGis, en appliquant par exemple une transformation affine, et de sauvegarder le résultat après "rectification" dans un raster tif avec fichier tfw associé.

Je viens de constater (après plusieurs heures de boulot !) que le résultat obtenu par cette procédure est légèrement faux. Sur une carte de 33 km x 21 km, l'angle inférieur droit de la carte obtenue après géoréférencement est décalé de 1,5 m par rapport à la position qu'il devrait réellement occuper d'après les points de géoréférencement choisis. C'est peu, mais déjà gênant pour de nombreuses applications actuelles qui nécessitent de travailler avec des précisions submétriques (lidar...). C'est d'autant plus gênant qu'il s'agit probablement de simples problèmes algorithmiques.

On obtient un résultat exact par la procédure suivante :

- récupérer le fichier des liens utilisés pour le géoréférencement;
- calculer par régression sous un logiciel quelconque (R, SAS, voire Excel) les paramètres de la transformation affine;
- fabriquer un fichier tfw adéquat (contenant en particulier des paramètres de rotation non nuls) à partir de ces paramètres de régression calculés.

Si ce problème a déjà été signalé, je serai intéressé par d'autres solutions, s'il en existe. Peut-être aussi me suis-je trompé, mais je ne le pense pas. Très cordialement,

Jean-Luc Dupouey
INRA, Nancy

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#2 Tue 10 June 2008 17:14

rolleke
Juste Inscrit !
Date d'inscription: 10 Jun 2008
Messages: 2

Re: ArcMap 9.1 - imprécision dans géoréférencement + rectify d'un raster

Il est tout-à-fait normal qu'une transformation affine ne soit pas plus précise.

ArcGis calcule constamment le centre de gravité de l'ensemble des points communs, c'est-à-dire des points "connus" à superposer, dans l'ancien et dans le nouveau système de coordonnées dont aucun des deux n'est parfait, la perfection n'étant pas de ce monde.

Le CG se promène donc constamment, au fur et à mesure que l'on réalise des superpositions grâce à de nouvelles paires de points "connus" ou "communs" aux deux systèmes.

Admettons, par extraordinaire qu'on arrive à géoréférencer le mieux possible un coin de la "carte - résultat ". Si on s'occupe alors d'un autre coin de la carte, on va redéformer le premier coin que l'on croyait avoir définitivement géoréférencé convenablement.

La transformation consiste presque physiquement en un transport de l'ensemble des points, communs et non communs de l'ancienne carte, vers le nouveau système, en prenant comme point de référence l'ancien CG qui ira se placer sur le nouveau. Ensuite, ArcGis calculera une rotation présentant des écarts minimaux en direction des rayons vers les différents points "communs". Et finalement suivra une mise à l'échelle des longueurs de rayons avec un coefficient également adapté de façon à présenter des écarts minimaux vers tous les nouveaux points "communs" connus dans les deux systèmes.

Les autres points suivront la même transformation.

On n'aura une superposition parfaite que si tous les points "communs" présentent une figure identique ou rigoureusement semblable dans les deux systèmes, ce qui serait vraiment un hasard exceptionnel.

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#3 Tue 10 June 2008 22:32

Dupouey
Juste Inscrit !
Date d'inscription: 11 Apr 2008
Messages: 4

Re: ArcMap 9.1 - imprécision dans géoréférencement + rectify d'un raster

Bonjour,

et merci pour cette réponse. Mais je crois que vous n'avez pas compris ma question. Bien évidemment, comme vous l'indiquez très justement, un géoréférencement affine ne peut pas faire correspondre exactement tous les points "de départ" et "d'arrivée". Le problème n'est pas du tout là, et est en fait plus gênant.

Le problème est que l'application sur une image d'un fichier de géoréférencement lors d'une opération de rectification ("rectify") avec ArcGIS, afin d'obtenir l'image finale géoréférencée, n'est tout simplement pas correcte. Je ne sais pas quels calculs effectue exactement ArcGIS lors de cette opération de rectification, mais je connais les calculs qui doivent être théoriquement exécutés. Il faut tout simplement appliquer à l'ensemble des coordonnées de l'image de départ une tranformation du type :

    X' = a X + B Y + c
    Y' = d X + e Y + f

X et Y étant les coordonnées dans l'image de départ, X' et Y' étant les coordonnées dans l'image d'arrivée (l'image géoréférencée que l'on veut fabriquer), a, b, c ,d , e, f étant les paramètres de la transformation affine (ici à 6 paramètres) estimés à partir de l'ensemble des vecteurs d'appuis contenus dans le fichier de géoréférencement (par de simples estimations des moindres carrés).

Je manipule très souvent et depuis assez longtemps ces transformations, et je peux en calculer aisément les paramètres ou les résultats sous d'autres logiciels. Il se trouve que, en faisant ces calculs sous SAS, on peut vérifier que la transformation calculée par le RECTIFY est légèrement "fausse". Je mets "fausse" entre guillemets, car tant que je connais pas la cause de cette "erreur" d'ArcGIS, je lui laisse le bénéfice du doute en imaginant qu'il y a peut-être une bonne raison à cela. Mais j'aimerais la connaitre précisément. D'autant plus que l'inclusion directe des paramètres de la transformation, calculés sous d'autres logiciels qu'ArcGIS, dans un world file (tfw, jpw...) sans passer par un rectify permet d'afficher une image qui est cette fois exacte.

Ce type de géoréférencement par rectification étant couramment pratiqué, je pense qu'il était utile d'attirer l'attention des utilisateurs sur le fait qu'il produit un résultat légèrement faux, ou du moins différent de ce que la théorie laisserait attendre.

Cordialement,

Jean-Luc Dupouey
INRA, Nancy

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#4 Wed 11 June 2008 08:07

rolleke
Juste Inscrit !
Date d'inscription: 10 Jun 2008
Messages: 2

Re: ArcMap 9.1 - imprécision dans géoréférencement + rectify d'un raster

Notre problème bien pratique et bien terre à terre est de retrouver avant mon départ à la retraite les 30 000 anciens puits de mine perdus dans les 350 concessions de mines du territoire de la Wallonie. Nous avions un ancien système de coordonnées dites des Mines, qui était équipollent du système de Bonne Belge. Nous pouvons retrouver des éléments intéressants géoréférencés dans cet ancien système mais nous devons l'intégrer en Lambert Belge actuel pour la recherche sur le terrain à l'aide des GPS.

Du temps de ma jeunesse, nous avions, au cadastre, un procédé dit de "la culotte extensible", procédé que mes chefs ont préféré renommer du "géoréférencement punaisé", en ce sens que chaque point connu dans l'ancien et dans le nouveau système était forcé physiquement sur le point nouveau.

Imaginons-nous une sorte de bas nylon sur lequel on décalquerait un lever de situation nouvelles à intégrer dans le plan cadastral. Ce support extensible est, ensuite déformé en tous sens jusqu'à ce que les points communs soient superposés. Le reste du dessin en sort, évidemment, déformé. Ceci était aberrant, en ce sens que les levers modernes de qualité supérieure étaient rendus imprécis.

Et bien, nous avons découvert que Autocad 2008 comportait une fonctionalité permettant d'appliquer informatiquement la culotte extensible aux dessins *.dwg et que son complément Rasterdesign permettait d'effectuer également cette transformation sur les dessins et plans rasters.

Notre cellule du sous-sol a l'intention d'intégrer la situation ancienne et de l'améliorer dans la situation nouivelle grâce au plus grand nombre possible de clochers anciens connus survivants qui permettraient de caler le mieux possible les puits connus en système Mines.

L'ordinateur est presque en ordre pour accueillir ce programme acquis en août 2007 et, dès que nous aurons les premiers résultats, vous en serez prévenu par le présent forum.

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#5 Thu 15 January 2009 11:06

FPOUGET
Participant occasionnel
Lieu: LA ROCHELLE
Date d'inscription: 26 Sep 2005
Messages: 20
Site web

Re: ArcMap 9.1 - imprécision dans géoréférencement + rectify d'un raster

bonjour
une des raisons de cette erreur peut être due à un problème que j'ai mis en évidence.
En effet le séparateur décimal est la virgule et non le point dans windows, ARCGIS donne des résultats légèrement faux dans la fonction d'ajustement spatial (pour les vecteurs)
Il est fort possible que cette erreur s'applique aussi lors de la fonction Rectify d'Arcgis.

Frédéric POUGET
Université de la Rochelle

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