Brevet FR2547048A1 — publié le 19841207

Procédé perfectionné de levé stéréophotogrammétrique d'objets de grandes dimensions en mer et sur terre ferme La présente invention concerne un nouveau procédé de levé stéréophotogrammétrique qui permet, avec une extrême simplicité et fiabilité opératoire, avec une précision élevée et avec une importante économie de temps et de coût, 5 de mesurer minutieusement des objets de grandes dimensions même de formes complexes, également lorsque ceux-ci sont placés dans des positions incommodes et relativement inaccessibles. D'après l'état de la technique, on connaît déjà divers procédés de levé en dehors du procédé direct classique résultant de l'utilisation de vérins métalliques avec des dynamomètres, tels que ceux offerts par la topographie ou par la géodésie par l'utilisation d'instruments particuliers tels que les théodolites, les tachéomètres, les dis15 tanciomètres électroniques, les télémètres à coïncidence ou spectroscopiques. Lorsque toutefois les dimensions et la complexité de l'objet à levé entraînent une grande quantité de valeurs à mesurer ainsi que des traitements de type statistique, les 20 procédés précités s'avèrent évidemment peu pratiques et nettement anti-économiques. Dans ce cas, on a recours à la stéréophotogrammétrie qui est un procédé largement éprouvé en ce qui concerne la qualité des prestations qui est bien connue dans la pratique du levé planimétrique et altimétrique d'objets immobiles sur la terre ferme, tels que des édifices, des ruines, des structures et autres, ou de la terre ferme même pour des applica5 tions topographiques plano-altimétriques, cartographiques et autres. La stéréophotogrammétrie est basée essentiellement sur la technique consistant à effectuer des mesures d'un objet en exploitant, au lieu de l'objet même, son image photographique en trois dimensions ou modèle optique stéréoscopique reproduit en forme et dimensions dans l'espace d'un appareil stéréorestituteur en se servant d'une ou plusieurs paires de photographies de l'objet prises chacune à partir de deux points distincts de prises de vues. Ledit procédé connu de levé stéréophotogrammétrique consiste en définitive à enregistrer à partir de deux points différents d'une ou plusieurs paires de photographies d'un même objet à lever, pour l'obtention d'images stéréoscopiques dudit objet, à déterminer au préalable les coordonnées spa20 tiales d'au moins cinq points caractéristiques, sur ledit objet ou adjacents à celui-ci, nécessaires pour la reconstruction univoque et exacte d'un modèle stéréoscopique existant à partir de parallaxes, pour le redressement et l'orientation du modèle dans l'espace par ses rotations convenables 25 jusqu'à ce que l'assiette devienne parfaitement horizontale et enfin pour la détermination précise de l'échelle planimétrique dudit modèle stéréoscopique, la détermination en coordonnées spatiales x, y et z desdits cinq points étant faite par des procédures topographiques classiques, à recons30 truire en laboratoire au moyen d'un stéréorestituteur d'une image ou modèle optique tridimensionnel de l'objet à lever à partir desdites photographies et, apres une orientation correcte du modèle, à effectuer les mesures nécessaires en procédant sur ledit modèle ainsi que sur l'objet réel, en 35 connaissant l'échelle qui permet de transformer une mesure -3 3 linéaire quelconque du modèle optique en la distance correspondante sur l'objet réel, et enfin à enregistrer sur une bande les mesures effectuées et à les traiter électroniquement afin d'obtenir en conséquence des résultats graphiques 5 obtenus sur une table traçante ou numériques obtenus sur un tableau mécanographique. Or, même ce procédé présente toutefois l'inconvénient de ne pouvoir être utilisé dans certaines applications de levé dans lesquelles pour des motifs pratiques de sécurité 10 opératoire par suite de milieux inhospitaliers et/ou dangereux pour le personnel chargé des levés, soit en raison de la brièveté du temps disponible due à des exigences du chantier ou pour d'autres motifs contingents, il n'est absolument pas possible d'effectuer la détermination a priori des coor15 données spatiales de cinq points. Ceci est généralement le cas lors de l'installation offshore de plateformes pour la production d'hydrocarbures en pleine mer, o pour installer un complexe industriel fixe avec les systèmes monotubulaires, après avoir enfoncé les tubes de support dans le fond marin, il convient de déterminer l'écartement exact entre les axes de leurs têtes afin de concevoir sur mesure-la plateforme surplombante dont les jambes devront se juxtaposer avec précision aux têtes desdits tubes. Dans ce cas, en effet, le problème à résoudre est de déterminer avec l'approximation spécifiée de 1 à 2 cm les distances entre les centres, par ailleurs non matérialisés, de trois ou plusieurs tubes de support d'un diamètre de 2 à 3 m, émergeant de la mer sur 8 à 12 m, distants entre eux de 20 à 30 met éloignés du bord du rivage de 20 à 50 km. Il faut non seulement procéder à ces déterminations, mais cela rend également nécessaire de déterminer pour chaque tube de support d'éventuelles irrégularités de circonférence et d'épaisseur, la présence de déformations dues à des heurts de bateaux et à leur verticalité d'enfoncement correcte et par suite il faut effectuer une multiplicité de mesures que seul le procédé stéréophotogrammétrique rend aisées D'autre part, si l'on garde toujours bien présente à l'esprit la condition prééminente de sauvegarde de la sécurité du personnel chargé des levés, il est impensable de pouvoir effectuer des mesures directes efficaces avec une précision suffisante telle que requise pour l'applica10 tion de ce procédé connu. Le but de l'invention est par suite de pallier les inconvénients précités et de permettre ainsi de disposer d'un nouveau procédé de levé qui, tout en adoptant la stéréophotogrammétrie, ne nécessite pas de mesures directes sur l'objet à lever et qui permette par suite d'effectuer un levé aisé et précis même d'objets situés dans des positions incommodes et relativement inaccessibles, tels que spécifiquement les tubes de support pour l'installation offshore de plateformes. Ceci est essentiellement obtenu par le fait que les prises photographiques de l'objet à lever sont réalisées depuis une distance d'environ 30 m avec deux chambres photographiques métriques qui sont synchronisées entre elles et séparées d'une distance connue d'environ 6 m, optimale pour 25 obtenir la précision requise dans la mesure de profondeur avec le stéréorestituteur, avec une erreur maximale tolérable de 1 cm. De cette façon, on obtient en effet un modèle stéréoscopiqpe correct, mesurable avec précision non seule30 ment dans les objets immobiles tels que les tubes de support des plateformes offshore, mais également dans les objets mobiles tels que des surfaces liquides, des flotteurs, des câbles ou cordages pendants et autres. Par la simple introduction dans le domaine de la prise photographique d'un élément de comparaison, tel qu'une chainette d'acier, inextensible et non enchevêtrable, de longueur pré-mesurée avec précision, il est possible non seulement d'orienter correctement le modèle stéréoscopique mais également, étant donné que l'échelle planimétrique est facilement déterminable, de déduire de celui ci des mesures linéaires quelconques de l'objet réel à lever. En définitive, le procédé de levé stéréophotogram10 métrique d'objets de grandes dimensions situés en particulier en mer mais également sur terre ferme, comprenant la phase de reproduction par un stéréorestituteur d'un modèle optique stéréoscopique de l'objet à lever en se servant d'une ou plusieurs paires de photographies dudit objet prises à partir de deux points distincts de prises de vue, est caractérisé, selon la présente invention, par le fait qu'il comprend en succession les phases consistant à accrocher à l'objet à lever, de façon toujours visible en totalité, une chainette en -acier, inextensible et non enchevêtrable, sur 20 laquelle sont bloqués solidairement deux index ou balises situés à une distance mutuelle connue et pré-mesurée avec précision et propres à être serement visibles dans des photogrammes enregistrés depuis des distances de 30 à 40 m, à enregistrer photographiquement depuis une altitude d'environ 25 30 m l'objet à lever avec deux chambres photographiques métriques synchronisées et espacées d'une distance exactement connue, égale à environ 6 m, à réaliser d'après les paires de photographies prises un modèle optique stéréoscopique de l'objet au moyen d'un stéréorestituteur, à 30 mesurer sur ledit modèle optique stéréoscopique huit séries de points, en quantité convenable, regroupés dans les huit positions périmétrales classiques de l'orientation photogrammétrique et situés en nombres égaux pour moitié sur le niveau de crête (maximum positif) et pour l'autre moitié au creux 35 (maximum négatif) des rides ou ondulations de l'eau ou du terrain, à traiter statistiquement lesdites mesures pour la 6 2547048 détermination du plan horizontal du niveau moyen, à orienter correctement par des rotations appropriées le modèle optique stéréoscopique sur ledit plan horizontal moyen, à mesurer sur le modèle optique ainsi orienté la longueur de l'arc de chaînette à l'échelle photographique, compris entre les deux index ou balises de ladite chaînette en acier en faisant la sommation des valeurs de la longueur de petites sections d'arc correspondant à une maille de ladite chaînette, à déterminer l'échelle en tant que rapport entre ladite valeur 10 trouvée et la valeur pré-mesurée avec précision et à transformer à l'aide de celle-ci une mesure linéaire quelconque du modèle optique en la distance correspondante sur l'objet réel. Selon une autre réalisation préférentielle de la 15 présente invention, les deux dites chambres photographiques métriques synchronisées sont espacées d'une distance exactement connue par une poutre en métal de haute résistance tel que le duralumin, un acier spécial et similaires, aux extrémités de laquelle lesdites chambres photo20 graphiques sont montées orientables, ladite poutre faisant saillie en porte-à-faux à partir des deux portillons d'un hélicoptère. Selon encore une autre forme de réalisation préférentielle de l'invention, ladite poutre en métal de haute résistance, de support des deux chambres photographiques est installée sur une cage supportée par une grue de grandes dimensions (hauteur supérieure à 30 m). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la des30 cription détaillée qui va suivre, d'une forme préférentielle de réalisation pratique donnée seulement à titre d'exemple indicatif mais nullement limitatif, étant entendu que de nombreuses modifications et variantes techniques et de construction peuvent y être apportées sans sortir du cadre de 7 2547048 ladite invention. Dans les dessins annexes o l'on visualise le procédé de l'invention appliqué spécifiquement dans le domaine de l'installation offshore de plateformes pour la détermination 5 particulière de la distance entreaxes exacte entre les têtes de trois tubes de support enfoncés dans le fond marin: la figure 1 représente la phase d'accrochage d'une chaînette de longueur connue entre deux tubes de support de type général; la figure 2 représente la phase de la prise de vue photographique à partir d'un hélicoptère, selon une forme de réalisation préférentielle; la figure 3 représente la phase de la prise de vue photographique par l'intermédiaire d'une grue de grandes dimensions, selon une autre forme de réalisation de l Vinvention; et la figure 4 représente le modèle optique stéréoscopique obtenu avec le stéréorestituteur, sur lequel sont effectuées les mesures. En se référant aux figures, on peut voir que l'on a respectivement indiqué par 1, 2 et 3, trois tubes de support d'un diamètre de 2 à 3 m qui, étant enfoncés sur le fond de la mer 4 généralement à une distance de 20 à 50 km de la bordure du rivage 5 et émergeant de la mer sur une 25 hauteur de 8 à 12 m, sont destinés à supporter une plateforme surplombante dont les jambes doivent se juxtaposer avec précision aux têtes desdits tubes. Afin d'appliquer le procédé de l'invention à la détermination nécessaire de la distance entre les centres, 30 par ailleurs non matérialisés, des trois tubes, on accroche entre les deux tubes 1 et 2, avec le secours d'un bateau 6, 8 - une chainette inextensible et non enchevêtrable faite en acier qui porte, solidairement fixés à celle-ci, deux index ou balises respectifs 8 et 9, placés à une distance mutuelle pré-mesurée avec précision en laboratoire. Les deux index 8 et 9 sont réalisés avec des dimensions telles qu'ils puissent être visibles de façon sûre, conjointement avec les mailles de ladite chaînette dans des photogrammes pris depuis des distances de 30 à 40 m et la chaînette 7 est tendue de façon à ne jamais revenir à toucher 10 l'eau de la mer 4. -Puis on photographie le système de tubes et chaînette avec deux chambres photographiques métriques respectives 10 et 11, synchronisées entre elles et montées orientables aux extrémités d'une poutre 12 en métal de résistance 15 élevée, longue d'environ 6 m et faisant saillie en porteàfaux à partir de deux portillons d'un hélicoptère 13 placé à-une altitude d'environ 30 m. Selon une autre variante de l'invention encore, la poutre 12 supportant à ses extrémités les deux chambres photographiques 10 et 11, est installée sur une cage 14 supportée (comme on peut le voir dans la figure 3) à une altitude d'environ 30 m par une grue 15 de grandes dimensions On introduit ensuite la paire de photographies ainsi obtenues dans un stéréorestituteur qui fournit un modèle optique stéréoscopique (voir figure 4) de la réalité photographiée. Sur ce modèle, à l'emplacement de chacune des huit positions périmétrales classiques de l'orientation photogrammétrique 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 et 23 et en se servant de l'index mobile du stéréorestituteur, on détermine les valeurs de profondeur (axe Z) d'un nombre convenable de points respectifs 16 23 I, situés en parties égales pour une moitié sur les crêtes (maximum positif) et pour l'autre moitié dans les creux (maximum négatif) des ondulations de 9 2547048 la mer 4 La valeur moyenne de ces mesures fournit ainsi le niveau moyen de la surface liquide et par conséquent le plan moyen qui doit être horizontal. Par des rotations appropriées du modèle optique aptes à amener le niveau desdites huit positions à la même valeur que le niveau moyen trouvé, on parvient ainsi à orienter correctement le modèle optique. Sur le modèle optique ainsi orienté, il est maintenant possible de procéder à une mesure précise, en se servant 10 toujours de l'index mobile du stéréorestituteur, de la longueur de l'arc de chaînette à l'échelle photographique, compris entre les deux index ou balises 8 et 9, bien visibles, de la chaînette 7. Ladite mesure est effectuée en faisant la sommation des 15 valeurs des longueurs de petite section d'arc correspondant par exemple à une maille (également visible) de ladite chainette. A ce moment, à partir du rapport direct entre ladite valeur trouvée et la valeur pré-mesurée avec précision 20 du tronçon 8-9 de la chaînette, on obtient l'échelle de transformation grâce à laquelle on peut évaluer une distance réelle quelconque en effectuant une mesure linéaire correspondante sur le modèle. o 10 2547048 Revendications 1 Procédé de levé stéréophotogrammétrique d'objets de grandes dimensions situés en particulier en mer mais également sur terre ferme, comprenant la phase de reproduction par un stéréorestituteur d'un modèle optique stéréo5 scopique de l'objet à lever en se servant d'une ou plusieurs paires de photographies dudit objet prises à partir de deux points distincts de prises de vues, caractérisé par le fait qu'il comprend en succession les phases consistant à accrocher à l'objet à lever ( 1,2,3), façon toujours visible en totalité, 10 une chaînette d'amier ( 7), inextensible et non enchevêtrable, sur laquelle sont bloqués solidairement deux index ou balises ( 8,9)tsi à une distance mutuelle connue et pré-mesurée avec précision et-propres à être sûrement visibles dans des photogrammes enregistrés depuis des distances de 30 à 40 m, 15 à enregistrer photographiquement depuis une altitude d'environ 30 m l'objet à lever avec deux chambres photographiques métriques ( 10,11) syachronisés et espacés l'un de l'autre d'une distance exactement connue, égale à environ 6 m, à réaliser d'après les paires de photographies prises un modèle optique 20 stéréoscopique de l'objet au moyen d'un stéréorestituteur, à mesurer sur ledit modèle optique stéréoscopique huit séries de points, en quantité convenable, regroupés dans les huit positions périmétrales classiques de l'orientation photogrammétrique et situés en nombres égaux pour moitié sur le niveau 25 de crête (maximum positif) et pour l'autre moitié au creux (maximum négatif) des rides ou ondulations de l'eau ou du terrain, à traiter statistiquement lesdites mesures pour la détermination du plan horizontal du niveau moyen, à orienter correctement par des rotations appropriées le modèle optique 30 stéréoscopique sur ledit plan horizontal moyen, à mesurer sur le modèle optique ainsi orienté la longueur de l'arc de chaînette à l'échelle photographique, compris entre les deux index ou balises de ladite chaînette en acier en faisant la sommation des valeurs de la longueur de petites sections 35 d'arc correspondant à une maille de ladite chaînette, à il 2547048 déterminer l'échelle en tant que rapport entre ladite valeur trouvée et la valeur pré-mesurée avec précision et à transformer à l'aide de celle-ci une mesure linéaire quelconque du modèle optique en la distance correspondante sur l'objet réel. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé mar le fait que les deux dites chambres ohotographiques métriques synchronisées sont espacés l'un de l'autre d'une distance exactement connue par une poutre en métal de haute résistance aux extrémités de laquelle lesdites chambres photographiques sont montées orientables, ladite poutre faisant saillie en porte-à-faux à partir des deux portillons d'un hélicoptère. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux dites chambres photographiques métriques synchronisées sont espacées l'une de l'autre d'une distance exactement connue par une poutre ( 12) en métaldehaue résistance aux extrémités desquelles lesdites chambres photographiques sont montées orientables, ladite poutre étant installée sur une cage ( 14) supportée par une grue ( 15) de grandes dimensions.