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CA 02858936 2014-06-11
WO 2013/088061
PCT/FR2012/052885
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Titre
Procédé de génération d'une cartographie d'une zone géographique.
Arrière-plan de l'invention
La présente invention se situe dans le domaine des réseaux de
télécommunications.
Elle vise plus particulièrement une méthode de générer la
cartographie d'une zone géographique, cette cartographie pouvant être
utilisée pour modéliser la propagation d'ondes électromagnétiques dans
un environnement réel dans une zone géographique très étendue, par
exemple à l'échelle d'un pays.
Dans l'état actuel de la technique, on connait notamment :
- des cartographies obtenues à partir de modèles tridimensionnels des
obstacles. Ces procédés sont très précis. Mais ils sont très couteux et
inenvisageables à grande échelle. Ils sont en outre inadaptés aux milieux
hors agglomération urbaine ;
- des cartographies obtenues à partir de modèles statistiques sur la
hauteur des obstacles. Ces procédés ont le méritent d'être simples à
mettre en oeuvre mais ne sont pas suffisamment précis.
L'invention vise un procédé de génération d'une cartographie qui
ne présente pas les inconvénients de ceux de l'état de la technique.
Objet et résumé de l'invention
Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de
génération d'une cartographie d'une zone géographique, ce procédé
comportant :
- une étape d'obtention d'une image satellite mufti-spectrale fournissant
des morphologies d'obstacles à certaines positions géographiques de la
zone ;
- une étape d'obtention de premières données d'altitude de sommets de
ces obstacles par rapport au niveau de la mer;
- une étape d'obtention de deuxièmes données d'altitude du sol à ces
positions géographiques par rapport au niveau de la mer;
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- une étape de calcul de la hauteur de ces obstacles par différence entre
les premières et deuxièmes données ; et
- une étape de génération de la cartographie en associant, à chacune des
positions géographiques, la morphologie de l'obstacle avec la hauteur de
l'obstacle.
Corrélativement, l'invention concerne un calculateur apte à générer
une cartographie d'une zone géographique, ce calculateur comportant :
- des moyens d'obtention d'une image satellite multi-spectrale fournissant
des morphologies d'obstacles à certaines positions géographiques de la
zone ;
- des moyens d'obtention de premières données d'altitude de sommets de
ces obstacles par rapport au niveau de la mer;
- des moyens d'obtention de deuxièmes données d'altitude du sol à ces
positions géographiques par rapport au niveau de la mer;
- des moyens de calcul de la hauteur de ces obstacles par différence entre
les premières et deuxièmes données ; et
- des moyens de génération de la cartographie en associant, à chacune
des positions géographiques, la morphologie de l'obstacle avec la hauteur
de l'obstacle.
L'invention propose ainsi de générer une cartographie en utilisant
des informations de morphologie obtenues par analyse d'une image
satellite multi-spectrale, fusionnées avec des données sur la hauteur des
obstacles, obtenues par exemple par des radars ou lasers embarqués dans
des aéronefs.
Le procédé de l'invention permet d'obtenir une cartographie de
bonne précision avec un effort de calcul extrêmement simplifié par rapport
à ceux basés sur une modélisation tridimensionnelle des bâtiments.
Il peut aussi être utilisé pour cartographier une zone géographique
très étendue.
Dans un mode particulier de réalisation, le procédé de génération
selon l'invention comporte une étape de correction de la morphologie d'un
obstacle à partir de la hauteur de l'obstacle.
Dans un mode particulier de réalisation, le procédé de génération
d'une cartographie selon l'invention comporte :
- une étape d'obtention de troisièmes données vectorielles représentatives
de la position géographique de certains obstacles ; et
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- une étape de correction de la cartographie en corrigeant au moins les
morphologies et/ou les premières données et/ou les deuxièmes données à
partir de ces troisièmes données à la position concernée.
Dans un mode particulier de réalisation du procédé de génération
d'une cartographie selon l'invention, la correction consiste à affecter, à un
obstacle dont la morphologie est incompatible avec sa hauteur, une
morphologie dominante compatible avec sa hauteur parmi les obstacles
environnant cet obstacle.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de
simulation de la propagation d'une onde électromagnétique dans une zone
géographique. Ce procédé comporte :
- une étape de génération d'une cartographie de ladite zone géographique
selon un procédé de génération tel que mentionné ci-dessus; et
- une étape de simulation de la propagation de l'onde en utilisant cette
cartographie et des données d'altitude du sol par rapport au niveau de la
mer en différents points géographiques de la zone.
L'invention vise également l'utilisation d'une cartographie d'une
zone géographique obtenue selon un procédé de génération tel que
mentionné ci-dessus pour modéliser le trafic dans un réseau de
télécommunications.
Dans un mode particulier de réalisation, les différentes étapes du
procédé de génération sont déterminées par des instructions de
programmes d'ordinateurs.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur
sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis
en oeuvre par un ordinateur, ce programme comportant des instructions
adaptées à la mise en oeuvre des étapes du procédé de génération tel que
mentionné ci-dessus.
Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de
programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de
code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une
forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme
souhaitable.
L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un
ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur
tel que mentionné ci-dessus.
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Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou
dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut
comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD
ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen
d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy disc) ou
un disque dur.
D'autre part, le support d'informations peut être un support
transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être
acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres
moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier
téléchargé sur un réseau de type Internet.
Alternativement, le support d'informations peut être un circuit
intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté
pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en
question.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront
de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui en
illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif.
Sur les figures :
- la figure 1A représente une image satellite d'une zone
géographique ;
- les figures 1B et 1C donnent des exemples de données utilisées
dans l'invention pour la zone de la figure 1A ;
la figure 2 représente sous forme d'organigramme les principales
étapes d'un procédé de génération d'une cartographie conforme à un
mode particulier de réalisation de l'invention ;
la figure 3 représente de façon schématique une structure de
données qui définit, les classes de hauteur pouvant être affectées à un
morphologie donnée ; et
la figure 4 représente un calculateur conforme à un mode
particulier de réalisation de l'invention.
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Description détaillée de l'invention
La figure lA représente une image satellite multi-spectrale d'une
zone géographique. Une telle image permet en particulier de faire la
5 différence entre un plan d'eau et un terrain plat ; elle permet aussi de
reconnaitre une forêt homogène.
La figure 18 représente des données vectorielles Vxy de certains
obstacles de la figure 1A aux positions Pxy.
La figure 1C représente, pour un immeuble des figures 1A et 1B :
- des premières données DSMxyz d'altitude des obstacles aux positions
Pxy, par rapport au niveau de la mer;
- des deuxièmes données DTMxyz d'altitude du sol aux positions Pxy, par
rapport au niveau de la mer.
La figure 2 représente sous forme d'organigramme les principales
étapes d'un procédé de génération d'une cartographie conforme à un
mode particulier de réalisation de l'invention.
Au cours d'une étape E10, on obtient l'image satellite multi-
spectrale de la figure lA et on affecte des morphologies à certains
obstacles de cette image. Par exemple, les morphologies correspondent à
l'herbe, aux forêts, aux routes, aux milieux urbains, aux centres villes, aux
centres commerciaux, aux immeubles et à la mer.
On définit aussi une morphologie libre pour représenter des
zones géographiques libres de toute morphologie au sol. A titre d'exemple,
la région périphérique à la ville de Las Vegas qui ne comporte ni forêt ni
végétation serait majoritairement qualifiée de libre . On retrouve aussi
cette morphologie dans les villes lorsqu'il y a des surfaces ouvertes qui ne
sont pas des corridors de transport, par exemple des zones de
stationnement.
Au cours d'une étape E20, on affecte, aux obstacles de
morphologies précitées situés aux positions Pxyz, des données DSMxyz
obtenues par radar représentatives de la hauteur des sommets de ces
obstacles par rapport au niveau de la mer.
Au cours d'une étape E30, on affecte, aux mêmes obstacles, des
données DTMxyz également obtenues par radar représentatives de la
hauteur du sol à cette position Pxyz par rapport au niveau de la mer.
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La méthode de mesure de l'élévation peut être effectuée par
radars ou encore lasers. Ces mesures peuvent notamment être effectuées
à partir d'avions, les radars embarqués sur des satellites n'offrant pas une
résolution suffisante.
A titre d'exemple, on peut utiliser des radars ou lasers offrant une
précision dans l'axe des Z (vertical) de 2 mètres (ou mieux) et une
précision de 5 mètres dans le plan horizontal (axe des X et Y). Dans un
mode préféré de réalisation, on utilise une capture de l'élévation effectuée
par la technique IFSAR ( Inferometric synthetic aperture radar ) de
la société Intermap ; les radars sont embarqués dans des avions. La
résolution (distance entre les pixels) de l'information est typiquement de
10m ou mieux.
Au cours d'une étape E40; on calcule la hauteur Hxy des
obstacles par différence DSMxyz-DTMxyz.
A l'issue de cette étape, l'invention permet de faire une première
cartographie, en associant à chaque position Pxyz, une morphologie Mxy
et une classe de hauteur. Par exemple : forêt de hauteur [15-20m].
L'invention propose ainsi de corréler la morphologie extraite de
l'image satellite multi-spectrale et la différence entre les données DSM et
les données DTM.
Pour effectuer cette première cartographie on utilise par exemple
le tableau C de la figure 3, qui donne pour chaque morphologie Mi, les
classes de hauteur possibles.
Au cours d'une étape E50, on obtient les données vectorielles Vxy
de certains obstacles, aux positions Pxyz. Dans l'exemple décrit ici, les
données vectorielles sont obtenues pour les routes.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le procédé de génération
selon 'Invention comporte une étape de correction de la morphologie
d'un obstacle à partir de la hauteur de cet obstacle, sans prise en compte
des données vectorielles.
Par exemple un obstacle de morphologie Herbe de plus de 5
mètres, peut être requalifié en morphologie Forêt .
Les corrections peuvent aussi tenir compte de la morphologie des
obstacles environnant l'obstacle considéré.
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Plus précisément, le procédé selon l'invention peut comporter une
étape de correction consistant à affecter, à un obstacle dont la
morphologie est incompatible avec sa hauteur, une morphologie
dominante compatible avec sa hauteur parmi les obstacles environnant cet
obstacle.
Par exemple, on peut requalifier les obstacles de morphologie
libre de hauteur [10m-15m], avec la morphologie majoritaire des
obstacles environnant de la même classe de hauteur [10m-15m] parmi les
morphologies milieu urbain, centre ville, centre commercial et forêt. On
corrige ainsi une erreur, la morphologie de type libre étant censée
représentée une zone libre de toute structure ou végétation, ce qui est
incompatible avec un hauteur de 10 à 15 mètres. Ce principe de
substitution d'une morphologie permet de corriger des erreurs dans la
morphologie initialement dérivée de sources statistiques dont la fiabilité
n'est pas aussi bonne que celle de la donnée d'élévation.
Exemple de correction prenant en compte les données
vectorielles :
Dans le mode de réalisation décrit ici, la morphologie d'un
obstacle peut être requalifiée à partir de la classe de hauteur de cet
obstacle et des données vectorielles de cet obstacle, sans prendre en
compte la morphologie des obstacles environnants : par exemple, une
information vectorielle identifiant une zone comme étant une autoroute
(morphologie Route) sera utilisée de manière conjointe avec la hauteur de
l'obstacle pour modéliser une route surélevée. Ainsi, on obtiendra une
classe Route 5-10m pour une autoroute surélevée de 5 à 10m. Cette
approche permet une modélisation très précise des ponts et des
autoroutes surélevées.
Dans le mode de réalisation décrit ici, la classe de hauteur d'un
obstacle n'est pas modifié à partir de sa morphologie.
La figure 4 représente un exemple de calculateur 10 conforme à
l'invention. Ce calculateur comporte un processeur 11, une mémoire vioce
de type RAM 12 et une mémoire morte de type ROM 13 comportant un
programme d'ordinateur PG apte à mettre en oeuvre le procédé représenté
sous forme d'organigramme à la figure 2. Il comporte également une base
de données pour mémoriser les données Mxy, DSMxyz, DTMxyz, Hxy et C
précédemment décrites.
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Le processeur 11, les mémoires 12 et 13 et le programme PG
constituent notamment :
- des moyens pour obtenir une image satellite fournissant les
morphologies Mxy d'obstacles Oxy à certaines positions géographiques
Pxy d'une zone géographique ;
- des moyens d'obtention des premières données DSMxyz, deuxièmes
données DTMxyz ;
- des moyens de calcul de la hauteur Hxy d'obstacles Oxy ; et
- des moyens de génération d'une cartographie aptes à associer, à des
positions géographiques, la morphologie Mxy de l'obstacle avec la hauteur
Hxy de l'obstacle.
Dans le mode de réalisation décrit ici, la cartographie obtenue par
le procédé de génération de la figure 2 est utilisée pour simuler la
propagation d'une onde électromagnétique dans la zone géographique.
Cette cartographie associe, comme il a déjà été détaillé ci-dessus,
pour chaque obstacle de la zone, une morphologie à une hauteur ou
classe de hauteur.
Pour effectuer la simulation de propagation, il est bien entendu
nécessaire de connaître également la hauteur des obstacles par rapport au
sol. Pour cela, l'utilisateur utilise de données DTM d'altitude du sol par
rapport au niveau de la mer en différents points géographiques de ladite
zone, celles-ci pouvant être obtenues par radar.
La cartographie peut aussi être utilisée pour modéliser le trafic dans
un réseau de télécommunications installé dans la zone géographique.
