Fiche technique : translation par blocs pour convertir SWISSIMAGE de MN95 en MN03

Département fédéral de la défense,
                                             de la protection de la population et des sports DDPS
                                             armasuisse
                                             Office fédéral de topographie swisstopo

Fiche technique : translation par blocs pour convertir
SWISSIMAGE de MN95 en MN03

Le produit SWISSIMAGE
La mosaïque d’orthophotos SWISSIMAGE est un assemblage de photos aériennes numé-
riques en couleur, couvrant l’intégralité du territoire suisse et la Principauté du Liechtenstein.
La résolution des images est de 25 cm par pixel dans le Jura, sur le Plateau et dans
certaines vallées alpines ; elle est de 50 cm par pixel dans le reste du pays (zones monta-
gneuses). La précision planimétrique des images est d’environ +/- 25 cm dans les secteurs
où la résolution au sol est de 25 cm.
SWISSIMAGE est produit en tuiles qui correspondent à un seizième de feuille de la carte
nationale au 1:25'000. Une tuile représente un rectangle de 4375 m par 3000 m. Depuis
2008, la production de SWISSIMAGE est basée sur le nouveau cadre de référence MN95.
Toutefois, l’ancien cadre de référence MN03 restant largement utilisé par nos clients, les
nouvelles données d’images produites doivent également être disponibles en MN03. Une
transformation est dès lors indispensable.

Translation par blocs pour passer de MN95 à MN03
En règle générale, la transformation de MN95 en MN03 des données tramées dont la
résolution est inférieure à 2 m s’effectue par une simple translation globale de 2 millions de
mètres vers l’ouest et de 1 million de mètres vers le sud. Pour SWISSIMAGE, cette méthode
simplifiée ne répond pas aux exigences de précision formulées, la précision planimétrique et
la résolution des images de 25 cm étant largement inférieures aux déformations maximales
enregistrées entre MN03 et MN95 (2 m en direction ouest – est et 1,5 m en direction nord -
sud, cf. figures 2 et 3).
C’est la raison pour laquelle la translation par blocs, plus précise, est utilisée pour la
transformation de SWISSIMAGE. Elle consiste à appliquer une translation spécifique à
chacune des tuiles de la mosaïque. Concrètement, le point central de chaque tuile est
transformé de façon exacte et la translation ainsi définie est ensuite appliquée à toute la tuile
considérée, si bien que l’image entière est translatée « bloc par bloc ». Les analyses
conduites ont montré que l’ampleur des tensions locales au sein d’une tuile était inférieure à
un pixel dans l’immense majorité des cas. Ces tensions peuvent donc être négligées. En
outre, cette méthode de transformation faisant uniquement intervenir une translation (ni
rotation ni facteur d’échelle ne sont appliqués), aucun rééchantillonnage n’est entrepris et la
qualité de l’image reste intégralement conservée.
Les vecteurs des translations des centres de toutes les tuiles de la mosaïque ont été
calculés à l’aide de l’algorithme FINELTRA développé par swisstopo. Ce dernier se fonde
sur le maillage triangulaire national (cf. Figure 1). Les valeurs des déplacements obtenues
ont été arrondies au nombre entier de pixels le plus proche.
La direction mais aussi la taille des vecteurs des déplacements présentent de fortes dispari-
tés selon la position des tuiles sur le territoire suisse (cf. flèches rouges sur la Figure 1).

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Figure 1: maillage triangulaire national avec les différences entre les cadres de référence MN95 et MN03 (flèche rouge)

Les différences issues de la transformation sont représentées sur les deux figures suivantes
(arrondies au nombre entier de pixels de 25 cm le plus proche). Pour assurer une meilleure
lisibilité à ces représentations graphiques, les deux composantes des déplacements ont été
reproduites de façon séparée. Comme le montre la Figure 2, le décalage en direction ouest -
est varie entre -4 et +8 pixels. En direction nord – sud, les déplacements vont de -6 à
+3 pixels (Figure 3). Les signes doivent être inversés pour la transformation de MN95 en
MN03.

Figure 2: déplacement ouest – est des tuiles lors du passage entre MN03 et MN95 (exprimé en nombre entier de pixels de
          25 cm). Les valeurs négatives signifient un déplacement des tuiles vers l’est lors de la transformation de MN95 en
          MN03.

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Figure 3: déplacement nord – sud des tuiles lors du passage entre MN03 et MN95 (exprimé en nombre entier de pixels de
          25 cm). Les valeurs négatives signifient un déplacement des tuiles vers le nord lors de la transformation de MN95 en
          MN03

Le processus de translation par blocs des orthophotos est automatisé. Les tuiles produites
en MN95 sont stockées séparément dans un système de fichiers, mais la mosaïque com-
plète peut aussi être reconstituée, présentant l’intégralité du territoire couvert par le produit.
Cette mosaïque MN95 forme la base de la translation par blocs. Chaque tuile du découpage
régulier en feuilles de SWISSIMAGE dans MN03 est décalé de la valeur du paramètre de
translation précédemment calculé pour son point central. A la nouvelle position, la tuile
considérée est extraite de la mosaïque LN95 avec son extension géographique fixe et est
stockée en mémoire avec son géoréférencement MN03. Le principe du déroulement de la
translation par blocs est présenté sur la figure 4 à l’aide d’un exemple.

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Figure 4: déroulement du processus de transformation de MN95 vers MN03, avec un exemple de coordonnées (tuile 1214-11)

Une translation distincte étant appliquée à chaque tuile, des recouvrements, des lacunes
et/ou des décalages horizontaux par rapport aux tuiles voisines peuvent apparaître à la
jointure entre éléments lorsque leurs vecteurs de déplacement respectifs sont différents. A
l’exception de deux tuiles, le décalage maximal enregistré entre deux tuiles voisines atteint
un pixel. Des irrégularités aussi minimes ne perturbent l’image d’ensemble que de façon très
marginale. Les recouvrements entraînent la disparition d’une rangée entière de pixels. Les
lacunes entre tuiles voisines conduisent au contraire au dédoublement d’une rangée de
pixels. Lorsque le périmètre d’une tuile MN03 est décalé au-delà de celui occupé par la tuile
originelle en MN95, l’information manquante en bordure d’image est reprise de la tuile
voisine lors de l’extraction. L’utilisation des données de la mosaïque en MN95 à la place des
tuiles comme base de la translation empêche l’apparition de zones exemptes de toute
information entre tuiles voisines auxquelles des translations très différentes auraient été
appliquées. Toutefois, si une tuile voisine n’est pas encore disponible dans le système de
référence de production ou si elle est en dehors du périmètre du produit, l’apparition de
zones exemptes de toute information est possible en bordure de certaines tuiles en MN03,
suivant la taille et la direction du vecteur de translation. Ce phénomène est imputable au
déroulement choisi pour le processus de translation.

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Assurance de la qualité
Un outil d’assurance de la qualité spécial, intégré au processus de translation, s’appuie sur
les valeurs de décalage connues, déterminées pour chaque tuile, afin de contrôler la
correction de sa transformation de MN95 en MN03. Dans ce but, des valeurs de pixels
sélectionnées d’une tuile donnée en MN95 sont comparées pour chaque canal de l’image
avec celles obtenues pour l’image transformée en MN03 correspondante. Dès qu’une
différence apparaît dans un couple de valeurs, la comparaison est interrompue et la tuile
considérée est répertoriée comme étant entachée d’erreur. L’outil vérifie par ailleurs la
présence éventuelle d’un pixel blanc en l’un des quatre coins de l’image transformée. Si c’est
le cas, des zones exemptes d’informations peuvent être supposées pour la tuile considérée.

Traitement par secteurs
La translation de l’orthophoto qui nécessite une capacité de calcul importante s’effectue par
secteurs à des intervalles de temps irréguliers (environ 500 à 700 tuiles par semestre). Il
peut en résulter, pour certaines zones, que SWISSIMAGE n’est disponible que dans le cadre
de référence de production MN95 pendant une courte durée.

swisstopo 2012

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