La photographie aérienne est une technique de prise de vue du sol depuis une certaine altitude. La photographie aérienne permet d’obtenir des clichés avec une vue d’ensemble d’un sujet, qu’il s’agisse d’un monument ou d’un terrain. 

Les besoins en photographie aérienne

La photographie aérienne permet donc d’obtenir des images vu du ciel de n’importe quelle zone à terre. Ce qui cette technique de prise de vue particulièrement intéressante pour de nombreuses applications comme : 

• la cartographie
• le renseignement militaire 
• l’archéologie
• la photographie documentaire

Cartographie

Jusqu’à récemment, la photographie aérienne constituait la principale source pour les cartes détaillées modernes. Cette méthode vient maintenant d’être enrichie par des images spatiales de haute résolution (avec des pixels de moins d’un mètre, parfois jusqu’à environ 40 cm), récemment disponibles pour des usages civils. L’objectif est de couvrir de larges étendues de territoire avec des prises de vue axiales verticales. Ces images sont souvent traitées par photogrammétrie, une technique qui permet de créer des bases de données géographiques et des cartes. Elles sont également utilisées pour produire des orthophotographies après ortho-rectification et mosaïquage, devenant ainsi des éléments clés dans les systèmes d’information géographique (SIG).

Historiquement, les photographies aériennes étaient principalement en noir et blanc, la couleur ne devenant courante qu’à partir des années 1990. Cette évolution a permis d’accentuer les contrastes pour faciliter l’interprétation photogrammétrique tout en produisant des orthophotographies plus agréables visuellement. Actuellement, l’utilisation croissante de caméras aériennes numériques permet des captures sur quatre canaux (rouge, vert, bleu, et proche infrarouge). Le canal infrarouge est particulièrement utile pour évaluer la santé de la végétation et est largement utilisé en urbanisme pour la gestion des arbres, en plus de ses applications traditionnelles en agronomie et en foresterie.

Pour ces missions, les avions sont spécialement équipés, dotés de hublots dédiés dans le plancher pour les appareils photographiques. Un pilotage précis est crucial pour maintenir une altitude constante et une trajectoire rectiligne, tâche désormais facilitée par le GPS. En France, l’Institut national de l’information géographique et forestière (IGN) a pour mission de photographier tout le pays sur un cycle de cinq ans. En parallèle, de nombreuses entreprises privées sont également équipées pour de tels projets, avec une clientèle principalement issue des collectivités territoriales.

Un défi croissant pour la photographie aérienne est la congestion du ciel due au trafic aérien commercial, rendant particulièrement complexe le survol de certaines grandes villes pour des raisons de sécurité.

En Belgique, la ville de Bruxelles offre une application nommée BruCiel, permettant de visualiser et de comparer des photographies aériennes de la ville sur deux périodes distinctes, couvrant du 20e au 21e siècle.

Renseignement militaire

Dans le domaine du renseignement militaire, où les opérations se déroulent souvent au-dessus de territoires hostiles, la priorité est que l’aéronef revienne intact de sa mission. Pour cela, deux stratégies principales sont adoptées : voler à basse altitude à grande vitesse ou à très haute altitude. Selon la stratégie choisie, l’équipement photographique doit être adapté en conséquence, soit pour capturer des images nettes à basse altitude où le paysage se déplace rapidement, soit pour saisir des détails précis en haute altitude, nécessitant l’usage de téléobjectifs à longue focale.

Durant la Guerre froide, les États-Unis ont développé des avions spécifiques pour la reconnaissance, tels que le U-2 et le SR-71 Blackbird. D’autres pays ont adapté leurs avions de chasse pour des missions de reconnaissance. En France, par exemple, des versions de reconnaissance du Mirage III (Mirage IIIR), du Mirage F1CR, du Mirage 2000R, et même du Mirage IVP (initialement conçu pour le transport de l’arme nucléaire) ont été utilisées. Ces avions peuvent atteindre des vitesses supérieures à Mach 2 et voler à des altitudes dépassant 50 000 pieds (15,2 kilomètres).

Parallèlement, les satellites d’observation militaire ont commencé à concurrencer la photographie aérienne, offrant des résolutions de plus en plus précises.

L’utilisation des drones s’est également intensifiée, réduisant les risques pour les pilotes humains. La transmission en temps réel des images et des vidéos par radio permet d’obtenir des renseignements instantanés.

En France, la pratique de la photographie aérienne civile est réglementée et nécessite une licence délivrée par le Ministère de l’Intérieur. Depuis 1993, le pays définit également une liste de zones interdites à la prise de vue aérienne, comprenant principalement des installations militaires, stratégiques et pénitentiaires. Cette liste, classifiée Confidentiel Défense jusqu’en janvier 2017, est publiée annuellement dans le Journal officiel et est régulièrement mise à jour.

Archéologie

En 1925, en Syrie, l’archéologie aérienne a pris son envol grâce à l’observation perspicace d’Antoine Poidebard, un observateur aéronautique. Il a remarqué que, sous l’effet de la lumière rasante du soleil couchant, de subtiles variations du relief du sol devenaient visibles, révélant des structures jusqu’alors inaperçues.

En Europe, les archéologues aériens utilisent divers signes pour détecter des sites anciens. Les variations de couleur dans les champs peuvent indiquer la présence de fossés ou de trous de pieux, tandis que les anomalies dans les formes de relief ou les différences de température affectant la neige ou le givre révèlent d’autres indices. Ces techniques permettent de localiser des sites historiques enfouis.

En France, des personnalités telles que Jacques Dassié et Roger Agache sont reconnues pour leur contribution à l’archéologie aérienne. Dans la région Provence-Alpes-Côte d’Azur, Louis Monguilan, un pilote-instructeur militaire d’hélicoptère, a commencé dans les années 1970 à survoler des sites antiques, identifiant des villas, des norias, des voies romaines, entre autres. Il a développé une typologie des conditions favorables à la détection de structures enfouies, telles que les stades de végétation, l’hygrométrie, et les conditions de lumière. Toujours en Provence, Marc Heller, pilote et ingénieur en patrimoine, en collaboration avec les photographes Christian Hussy et Michel Olive du Service régional de l’Archéologie, mène des recherches et des prospections archéologiques aériennes, ainsi que le suivi des fouilles.

Les équipements et techniques utilisés en archéologie aérienne sont similaires à ceux de la photographie documentaire. Lorsqu’il s’agit de couvrir de vastes zones, les archéologues préfèrent souvent utiliser des avions ou des ULM pour leur confort et leur vitesse. Pour le suivi des fouilles archéologiques, la technique de photo cervolisme (photographie aérienne par cerf-volant) est particulièrement utile. Elle permet d’obtenir des vues d’ensemble, qu’elles soient verticales ou obliques, ainsi que des images détaillées de structures spécifiques.

Photographie documentaire

Des entreprises et des institutions gouvernementales sollicitent fréquemment des clichés aériens pour des objectifs variés, allant de la promotion publicitaire à des études prospectives. Ces photographies peuvent inclure des images de structures industrielles, de monuments historiques, de zones urbaines ou de paysages naturels.

Les États-Unis, avec leurs vastes territoires et leurs constructions distinctives, se prêtent particulièrement bien à ce genre de photographie aérienne. L’intérêt pour cette forme d’art a été particulièrement stimulé par John Brinckerhoff Jackson, un géographe qui a publié le premier atlas aérien du territoire américain dans sa revue “Landscape”, héritant ainsi de l’approche de la géographie humaine française.

L’œuvre d’Alex S. Maclean est un exemple notable de ce croisement entre documentation géographique et esthétique documentaire. Il allie des fins commerciales et juridiques à un sens artistique aigu dans ses vues aériennes. Aux États-Unis toujours, l’artiste Ed Rusha a utilisé la photographie aérienne pour créer un livre d’art contemporain en 1967, se réappropriant des images aériennes de parkings de Art Alanis. De même, l’ouvrage “La Terre vue du ciel” de Yann Arthus-Bertrand représente une approche artistique de la photographie aérienne.

Techniquement, ces œuvres relèvent principalement de la photographie oblique à basse altitude. Les appareils utilisés varient, mais ils partagent des caractéristiques communes comme un objectif performant et un temps de pose très court. Les moyens de vol sont également diversifiés : avions légers, hélicoptères, ULM, paramoteurs, et même des ballons captifs ou des cerfs-volants, surtout dans des régions avec des infrastructures aéronautiques limitées. Les ballons captifs offrent l’avantage de la stabilité, permettant des temps de pose plus longs, bien que leur altitude maximale soit restreinte à 150 mètres. Pour des prises de vue encore plus proches du sol, un mât télescopique pneumatique peut être employé.

Types de photographies aériennes

Photographie oblique

La photographie oblique se divise en deux sous-catégories : oblique basse et oblique haute. Dans l’oblique basse, l’angle de prise de vue est relativement faible, offrant une perspective qui inclut à la fois le sol et l’horizon. Cette méthode est souvent utilisée pour donner un aperçu plus naturel et facilement interprétable du paysage, combinant des éléments à la fois aériens et terrestres. Elle est particulièrement appréciée en architecture, en urbanisme et pour la documentation des sites historiques, car elle permet de saisir à la fois la structure et son environnement immédiat.

L’oblique haute, quant à elle, implique un angle de prise de vue plus élevé, éliminant l’horizon et mettant l’accent sur une plus grande étendue du sol. Cette approche est utile pour visualiser de grandes zones, comme des étendues urbaines ou des parcs naturels. Bien que fournissant moins de détails sur les structures individuelles, elle est excellente pour comprendre le contexte et la disposition générale d’une région.

Photographie verticale

La photographie verticale est caractérisée par des images prises directement au-dessus du sujet. Cette technique est fondamentale en cartographie et en géographie, car elle produit des images précises et à l’échelle qui peuvent être utilisées pour créer des cartes détaillées et des modèles topographiques. Les photographies verticales sont particulièrement précieuses pour leur exactitude géométrique, ce qui permet de mesurer des distances et des surfaces avec une grande précision.

En plus des applications cartographiques, la photographie verticale est largement utilisée dans les études de l’utilisation des terres et de l’urbanisme. Les chercheurs et les planificateurs utilisent ces images pour surveiller les changements dans l’environnement urbain et naturel, étudier l’évolution des paysages et planifier de nouveaux développements ou des mesures de conservation.

Photogrammétrie

La photogrammétrie implique l’utilisation de photographies aériennes pour mesurer et interpréter des caractéristiques du paysage. C’est une méthode clé en cartographie, car elle permet de créer des cartes précises et des modèles en 3D du terrain. Les images photogrammétriques peuvent être utilisées pour mesurer des distances, des hauteurs, des profondeurs, et pour identifier des caractéristiques topographiques spécifiques.

Au-delà de la cartographie, la photogrammétrie trouve des applications dans des domaines tels que l’urbanisme, l’archéologie et l’ingénierie. En urbanisme, elle aide à la planification et à la gestion des espaces urbains. En archéologie, elle est utilisée pour cartographier et documenter des sites historiques. En ingénierie, la photogrammétrie est essentielle pour la conception de grands projets d’infrastructure, offrant une compréhension détaillée du terrain et de l’environnement.

Photographie infrarouge

La photographie infrarouge utilise des capteurs spéciaux pour capturer des images basées sur la chaleur ou la lumière infrarouge réfléchie, qui est invisible à l’œil nu. Cette technologie est particulièrement utile dans l’agriculture pour surveiller la santé des cultures et identifier les zones nécessitant une attention particulière. Les images infrarouges peuvent révéler des informations sur l’humidité du sol, la présence de maladies des plantes, et l’efficacité de l’irrigation.

En foresterie, la photographie infrarouge aide à surveiller la santé des forêts et à détecter les débuts d’incendies. Dans les études environnementales, elle est utilisée pour analyser les écosystèmes, surveiller les changements dans les habitats naturels et évaluer les impacts des activités humaines. En raison de sa capacité à détecter des variations subtiles de température et de rayonnement, la photographie infrarouge est un outil précieux pour une variété d’applications de recherche et de gestion des ressources naturelles.

Photographie satellite

La photographie satellite est réalisée depuis des satellites orbitant autour de la Terre, offrant une perspective unique et de grande envergure. Ces images sont cruciales en météorologie pour suivre les conditions météorologiques et prévoir les phénomènes climatiques. En cartographie, elles permettent de créer des cartes à grande échelle et de surveiller les changements à l’échelle planétaire, comme la déforestation, l’urbanisation, et le recul des glaciers.

Les photographies satellites sont également utilisées dans la surveillance environnementale et la gestion des catastrophes. Elles aident à évaluer l’étendue des inondations, des feux de forêt, et d’autres catastrophes naturelles, facilitant les efforts de secours et de planification. En outre, ces images sont essentielles pour la recherche spatiale et l’exploration, offrant des vues détaillées d’autres planètes et lunes dans notre système solaire.

Photographie par drone

La photographie par drone a gagné en popularité grâce à sa flexibilité et sa capacité à capturer des images de zones difficiles d’accès. Dans le domaine de la construction, les drones sont utilisés pour surveiller les progrès des projets, inspecter les structures et identifier les problèmes potentiels. En immobilier, les images aériennes prises par drone offrent une vue impressionnante des propriétés, améliorant les présentations et les ventes.

Les drones sont également utilisés dans les médias pour capturer des images dynamiques pour des reportages, des documentaires et des productions cinématographiques. De plus, dans les efforts de conservation et de recherche environnementale, les drones permettent de surveiller les habitats fauniques, de cartographier les terres et de suivre les changements environnementaux sans perturber les écosystèmes.

Photographie historique

La photographie historique aérienne est une fenêtre sur le passé, offrant des perspectives uniques sur l’évolution des paysages urbains et naturels au fil du temps. Ces images sont inestimables pour les historiens, les urbanistes et les écologistes, leur permettant d’étudier les changements dans les modes de vie, l’architecture et les écosystèmes.

Elle est également utilisée pour la préservation du patrimoine, aidant à restaurer et à maintenir des sites historiques. Les photographies historiques aériennes peuvent révéler des informations sur les anciennes pratiques agricoles, les schémas de développement urbain, et les impacts environnementaux des activités humaines au fil des décennies.

Photographie panoramique

La photographie panoramique aérienne capture de larges vues de paysages, offrant une perspective étendue qui est difficile à réaliser avec des photographies traditionnelles. Cette méthode est idéale pour capturer la beauté et la grandeur de vastes zones naturelles, comme les chaînes de montagnes, les vallées et les littoraux.

En milieu urbain, elle permet de saisir l’étendue et la complexité des grandes métropoles, offrant une vision globale de l’organisation et de l’esthétique de la ville. Les photographies panoramiques sont souvent utilisées dans le tourisme, l’éducation et les publications, fournissant des images impressionnantes et informatives de divers environnements.

Histoire de la photographie aérienne

Il faut remonter en 1858 pour voir apparaître la première photographie aérienne. C’est à Félix Nadar, photographe et aérostier que l’on doit ce premier cliché du Petit-Bicêtre que l’on connaît actuellement sous le nom de Petit Clamart. Pour réaliser cette photographie, Félix Nadar dû utiliser un ballon captif.

En 1888, soit 30 années plus tard, ce n’est pas un ballon captif mais un cerf-volant qui a été utilisé pour réaliser une photographie aérienne et c’est à Arthur Batut qu’on la doit. Émile Wenz perfectionne le système trop tributaire des mouvements du cerf-volant. A la suite de cette technique, d’autres systèmes apparaissent : déclenchement par fil, chariot pour monter la nacelle photo, etc.

Ce n’est qu’à partir du XXe siècle que la photographie aérienne prend son envole grâce à son appropriation par l’armée. Elle découvre le potentiel stratégique de l’aérophotométrie, combinant habilement la photographie et l’aérostation pour des cartographies express.

La Première Guerre mondiale marque un tournant majeur pour la photographie aérienne, propulsée par la fusion innovante des ballons d’observation et des avions, répondant aux exigences croissantes du renseignement militaire. Durant cette époque, Julius Neubronner révolutionne avec ses pigeons photographes. Toutefois, cette technique s’essouffle après-guerre, ne survivant que marginalement dans les années 1930. C’est en 1925 que le premier cliché photogrammétrique fait son apparition, ouvrant un nouveau champ d’application.

La Seconde Guerre mondiale impulse ensuite une expansion massive de la photographie aérienne, toujours stimulée par les besoins militaires.

En 1946, la photographie franchit un nouveau cap avec la première image spatiale capturée par une fusée V2 à 130 kilomètres d’altitude. Cette avancée, précurseur de l’ère des satellites dédiés, enrichit plutôt que remplace la photographie aérienne, notamment dans le domaine de l’espionnage militaire.

Différences entre la photographie aérienne et l’imagerie satellitaire 

La photographie aérienne et l’imagerie satellitaire sont deux méthodes distinctes de capture d’images de la Terre depuis les airs, chacune ayant ses propres caractéristiques, avantages et limites.

1. Altitude de capture

Photographie aérienne : Elle est généralement prise à une altitude plus basse, depuis des avions, des hélicoptères, des drones, ou même des ballons. Cette proximité avec le sujet permet une résolution d’image plus élevée et des détails plus fins.

Imagerie satellitaire : Elle est capturée depuis des satellites en orbite autour de la Terre, souvent à des altitudes de plusieurs centaines voire de milliers de kilomètres. Cette grande distance peut parfois réduire la résolution et les détails des images.

2. Résolution et détails

Photographie aérienne : Elle offre généralement une meilleure résolution, ce qui permet de voir des détails plus fins. Les images aériennes peuvent révéler des caractéristiques telles que les types de végétation, les petites structures et même les marques au sol.

Imagerie satellitaire : Bien que les technologies satellitaires modernes puissent offrir une résolution élevée, elles sont généralement moins détaillées que la photographie aérienne. Cependant, les satellites peuvent capter des images de vastes zones, ce qui est difficile à réaliser avec la photographie aérienne.

3. Couverture et fréquence

Photographie aérienne : Elle est souvent utilisée pour des projets spécifiques sur des zones ciblées et peut ne pas être régulièrement mise à jour. Sa couverture est limitée à des zones spécifiques à chaque vol.

Imagerie satellitaire : Les satellites peuvent couvrir de plus grandes étendues de la surface terrestre et offrent la possibilité de capturer des images de la même zone fréquemment, permettant de suivre les changements au fil du temps.

4. Applications

Photographie aérienne : Elle est idéale pour des applications précises comme la cartographie détaillée, l’urbanisme, l’étude de sites spécifiques, la surveillance de l’environnement et l’agriculture de précision.

Imagerie satellitaire : Elle est utilisée pour la surveillance à grande échelle, la météorologie, l’étude des changements climatiques, la cartographie à grande échelle, et la surveillance des ressources naturelles.

5. Conditions météorologiques et atmosphériques

Photographie aérienne : Elle peut être plus affectée par les conditions météorologiques et atmosphériques locales. La présence de nuages, de brume ou de pollution peut limiter la qualité des images.

Imagerie satellitaire : Bien que les conditions atmosphériques puissent aussi affecter l’imagerie satellitaire, certains satellites sont équipés pour capturer des images dans différentes longueurs d’onde (comme l’infrarouge) qui peuvent pénétrer les nuages ou d’autres obstacles atmosphériques.