EP4360047A1 - Method for characterising a zone of land intended for the installation of photovoltaic panels - Google Patents

Method for characterising a zone of land intended for the installation of photovoltaic panels

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Publication number
EP4360047A1
EP4360047A1 EP22740776.4A EP22740776A EP4360047A1 EP 4360047 A1 EP4360047 A1 EP 4360047A1 EP 22740776 A EP22740776 A EP 22740776A EP 4360047 A1 EP4360047 A1 EP 4360047A1
Authority
EP
European Patent Office
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image
obstacle
sun
shadow
cast
Prior art date
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Pending
Application number
EP22740776.4A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Valérick CASSAGNE
Emmanuel LE BORGNE
Gilles Poulain
Etienne RENAULT
David BENHAIEM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
TotalEnergies Onetech SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TotalEnergies Onetech SAS filed Critical TotalEnergies Onetech SAS
Publication of EP4360047A1 publication Critical patent/EP4360047A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T7/507—Depth or shape recovery from shading
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
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    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
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    • G06T2207/10016—Video; Image sequence
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10032—Satellite or aerial image; Remote sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30181—Earth observation
    • G06T2207/30184—Infrastructure

Definitions

  • TITLE Process for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels
  • the present invention relates to a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels.
  • the present invention also relates to an associated computer program product.
  • the present description relates to a method for characterizing an area of a territory, called the target area, intended for the installation of photovoltaic panels, the target area receiving direct solar radiation and extending over several meters long and several meters wide, at least part of the target zone being shaded over time by at least one obstacle, the method being implemented by computer and comprising the following steps: a. reception of an image seen from the sky of a territory comprising at least one target zone, b. the detection, on the image, of a shadow cast on the target zone, the shadow cast coming from an obstacle, c. the determination of a dimension, called main dimension, of the shadow detected, the main dimension corresponding to the height of the obstacle, d.
  • the determination of the position of the sun during the acquisition of the image according to characteristics relating to the image e. determining the height of the obstacle as a function of the main dimension determined for the cast shadow and the position of the sun determined, and f. the characterization of the target zone according to the height determined for the obstacle.
  • the method comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
  • the characterization step comprises the determination, for time steps taken over a predetermined duration, of the parts of the target zone shaded by the obstacle, according to the height of the obstacle and the positions of the sun for each step time of the predetermined duration;
  • the characterization step comprises the evaluation of the impact of the obstacle on at least one datum relating to the solar energy received on the target zone over a predetermined duration, as a function of the height determined for the obstacle and positions of the sun over the predetermined duration;
  • the characteristics of the image used during the step of determining the position of the sun include only the date of acquisition of the image, the geographical coordinates of a point of the image and a geometric characteristic of the drop shadow considered;
  • the geometric characteristic of the cast shadow depends on the extent of the cast shadow, the orientation of the obstacle and the orientation of the surface on which the cast shadow is projected;
  • the step of determining the position of the sun comprises determining the azimuth of the sun according to the geometric characteristic of the cast shadow, and determining the elevation of the sun corresponding to the determined azimuth, determining the elevation being preferably obtained via a database listing the positions of the sun on the date of acquisition of the image or by an astronomical calculation;
  • the cast shadow detection step is implemented by a detection model, the detection model having been previously trained on a database comprising images seen from the sky of cast shadows, the detection model being for example a neural network;
  • the drop shadow detection step comprises processing the image received by accentuating the contrast of the image; - the method comprises a step of optimizing the positioning of photovoltaic modules on the target zone according to the characterization carried out of the target zone.
  • the present description also relates to a computer program product comprising program instructions recorded on a computer-readable medium, for the execution of a method as described above when the computer program is executed on a computer.
  • This description also relates to a readable information medium on which a computer program product as previously described is stored.
  • Figure 1 is a schematic view of an example of a computer allowing the implementation of a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels
  • Figure 2 is a flowchart of an example of implementation of a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels
  • Figure 3 is a schematic representation of an example of an area (roof) of a territory comprising an obstacle causing a shadow cast on the area,
  • Figure 4 is a schematic representation of a geometric feature (angle) of the drop shadow of Figure 3
  • Figure 5 is a schematic representation illustrating the geometric relationships between the elevation of the sun, the height of the obstacle and the main dimension of the shadow cast from the obstacle.
  • FIG. 1 A computer 10 and a computer program product 12 are illustrated in Figure 1.
  • Computer 10 is preferably a computer.
  • the computer 10 is an electronic computer capable of manipulating and/or transforming data represented as electronic or physical quantities in computer registers 10 and/or memories into other similar data corresponding to physical data in memories, registers or other types of display, transmission or storage devices.
  • the computer 10 interacts with the computer program product 12.
  • the computer 10 comprises a processor 14 comprising a data processing unit 16, memories 18 and a reader 20 of information medium.
  • the computer 10 comprises a keyboard 22 and a display unit 24.
  • the computer program product 12 has an information carrier 26.
  • the information medium 26 is a medium readable by the computer 10, usually by the data processing unit 16.
  • the readable information medium 26 is a medium suitable for storing electronic instructions and capable of being coupled to a computer system bus.
  • the information medium 26 is a floppy disk or floppy disk (from the English name "floppy say"), an optical disk, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a ROM memory, a memory RAM, EPROM memory, EEPROM memory, magnetic card or optical card.
  • the computer program 12 comprising program instructions.
  • the computer program 12 can be loaded onto the data processing unit 16 and is adapted to cause the implementation of a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels, when the computer program 12 is implemented on the processing unit 16 of the computer 10.
  • FIG. 2 schematically illustrates an example of implementation of a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels
  • FIG. 5 schematically illustrates an example of implementation of a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels
  • the characterization process aims to characterize a zone of a territory, called target zone Zc, intended for the installation of photovoltaic panels.
  • a target zone Zc has dimensions and a shape allowing the installation of several photovoltaic modules on the zone, the modules forming one or more photovoltaic panels.
  • a photovoltaic panel is formed from at least two photovoltaic modules.
  • a target zone Z c extends over several meters in length and several meters in width.
  • a target zone Zc is an area of an open-air territory, i.e. receiving direct solar radiation.
  • a target zone Zc is, for example, a surface of a building (roof, terrace), an outdoor car park, a body of water, or any other free surface on the ground.
  • At least part of the target zone Zc is shaded over time (that is to say according to the position of the sun in the sky) by at least one obstacle O.
  • the obstacle O is therefore capable of creating a more or less extensive drop shadow Op on the target zone Z c depending on the position of the sun in the sky. In the absence of an external radiation source, the obstacle O does not create a shadow cast on the target zone Zc.
  • a cast shadow designates the shadow of an object (in this case the obstacle O) projected onto a surface (in this case the target zone Zc).
  • a cast shadow has a dimension, called principal L, corresponding to the vertical extent of the obstacle O considered.
  • Such a principal dimension L is therefore a function of the height of the obstacle O considered and of the position of the sun in the sky.
  • the obstacle O is, for example, an element whose largest dimension extends in the vertical or horizontal direction.
  • the obstacle O is, for example, a building, an object on a roof (a chimney, an aedicule, ventilation or piping elements for example), vegetation (tree for example), a pole, a cable, an antenna or even a silo.
  • the characterization method comprises a step 100 of receiving an image IM seen from the sky of a territory comprising at least one target zone Zc.
  • Step 100 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • the IM image was, for example, acquired by a satellite system.
  • the IM image was acquired by an acquisition system (camera) mounted on an aircraft.
  • the IM image is typically a calibrated image, i.e. the scaling relationships between the dimensions of the IM image and the dimensions of the site represented are known.
  • the IM image is a georeferenced image, that is to say that each pixel of the IM image is associated with a latitude and a longitude.
  • the image IM is a two-dimensional image.
  • the image IM is a color image.
  • Figure 3 illustrates an example of an IM image of a target zone Zc (roof) on which an obstacle O (building on the roof) is present.
  • the building is the origin of a drop shadow Op on the roof.
  • the determination method comprises a step 110 of detection, on the image IM, of a shadow Op cast on the target zone Zc, the shadow Op cast coming from an obstacle O.
  • Step 110 is implemented implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • the computer program product 12 that is to say is implemented by computer.
  • At the end of the detection at least two extreme points of the shadow cast Op are identifiable.
  • the outlines of the drop shadow Op are also identifiable.
  • the drop shadow Op is identified by hatching.
  • the drop shadow detection Op is implemented by a detection model.
  • the detection model was previously trained on a database comprising images seen from the sky of cast shadows.
  • the training of the detection model is carried out according to a learning technique applied to the database.
  • the detection model is, for example, a neural network.
  • the learning technique makes it possible to configure the neural network as it learns on the database.
  • part of the database is used to configure the neural network and the other part to validate the configuration.
  • the detection model is based on the YOLO (You Only Look Once) algorithm.
  • the detection of the drop shadow Op is performed following processing of the image IM.
  • the processing aims, for example, to accentuate the contrast of the IM image.
  • Such processing makes it possible, in fact, to bring out the shadows (darker) than the other elements of the image IM.
  • the processing consists in carrying out a comparison of the image IM with another image of the same target zone Z c not shaded or with different shading (due to a different position of the sun in the sky).
  • the drop shadow Op is detected following the acquisition by an operator of extreme points of the drop shadow Op.
  • the determination method comprises a step 120 of determining the main dimension L of the detected cast shadow Op representative of the height of the obstacle O.
  • Step 120 is implemented by the computer 10 in interaction with the program product computer 12, i.e. is implemented by computer.
  • the principal dimension L of the cast shadow Op is, for example, determined by measuring the distance between the extreme points between which the shadow extends.
  • the distance between the extreme points is, for example, obtained directly from the IM image which is calibrated, or even georeferenced.
  • the determination method comprises a step 130 of determining the position of the sun during the acquisition of the IM image as a function of characteristics relating to the IM image.
  • Step 130 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • the position of the sun is typically expressed in terms of azimuth a z and elevation e.
  • the azimuth a z of the sun is the angle in the horizontal plane between the direction of the sun and a reference direction, in this case the north direction.
  • the elevation e of the sun is the angular height of the sun in the sky, measured from the horizontal.
  • the elevation e is 0° at sunrise and 90° when the sun is directly overhead, the zenith (which occurs for example at the equator during the spring and fall equinoxes).
  • the characteristics of the IM image, used during the step of determining the position of the sun include only the date (day, month and year) of acquisition of the IM image, the geographic coordinates of a point of the image IM and a geometric characteristic of the drop shadow Op considered.
  • the instant of acquisition of the IM image time of day is not used data. This embodiment is therefore of particular interest when the instant of acquisition of the IM image is unknown.
  • the date of acquisition of the IM image is typically metadata provided with the IM image.
  • the geographical coordinates of a point of the IM image are typically provided with the IM image or are directly extracted from the IM image insofar as the IM image is a calibrated or even georeferenced image.
  • the considered point of the image IM is, for example, a point of the obstacle O.
  • the geometric characteristic of the image IM considered is a function of the extent of the shadow cast Op (corresponding to the vertical extent of the obstacle O considered), of the orientation of the obstacle O and of the orientation of the surface on which the drop shadow Op is projected.
  • the geometric characteristic of the image IM considered is the angle a between a direction pointing north and a direction parallel to the extent of the detected cast shadow Op.
  • points B and C designate end points materializing the extent of the shadow cast Op.
  • Point A has been positioned so that the direction passing through points A and B is according to the north. From these points, a first vector V1 passing through points A and B and a second vector V2 passing through points B and C is defined.
  • V2.x indicates the projection of the second vector V2 on the axis of abscissas X (horizontal axis),
  • VI. y designates the projection of the first vector V1 on the y-axis (vertical axis), and
  • Vl.x designates the projection of the first vector V1 on the abscissa axis X (horizontal axis).
  • step 130 of determining the position of the sun comprises determining the azimuth a z of the sun as a function of the geometric characteristic of the shadow cast Op.
  • the azimuth a z of the sun is obtained as a function of the angle a obtained for the drop shadow Op, and possibly of the orientation of the obstacle O and of the orientation of the surface on which the drop shadow Op is projected.
  • the azimuth a z is equal to the angle a determined for the shadow Op in degrees to which 180° is added.
  • the step 130 for determining the position of the sun comprises the determination, in a database listing the positions of the sun on the date of acquisition of the image IM, , d an instant of the day corresponding to the azimuth a z determined. The elevation e of the sun corresponding to this instant is then determined.
  • the time of day and/or the elevation is directly obtained via an astronomical calculation.
  • the document by Reda, I.; Andreas, A. (2003). Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications. 55 pp.; NREL Report No. TP-560-34302, Revised January 2008 describes calculations used to determine the position of the sun based on date, time, and location on Earth.
  • the elevation e of the sun is determined directly in the database or by astronomical calculation as a function of the azimuth a z of the determined sun.
  • the characteristics of the IM image, used during the step of determining the position of the sun include the date of acquisition of the IM image, the geographical coordinates of a point of the IM image and an instant of acquisition of the IM image. These data make it possible to find directly in the database or by an astronomical calculation, the azimuth a z and the elevation e of the sun at the place, at the date and at the instant of acquisition of the image IM.
  • the characterization method includes a step 140 of determining the height H of the obstacle O as a function of the main dimension L determined for the shadow Op range and determined sun position.
  • the height H of the obstacle O is the dimension of the obstacle O according to the vertical.
  • Step 140 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • the orientation of the obstacle O and the orientation of the surface on which the cast shadow Opest is projected are also taken into account to determine the height H of the obstacle O.
  • the height H of the obstacle O is related to the elevation e of the sun and to the dimension principal L of the shadow cast Op by a geometric relation which is the following (see also figure 5):
  • the characterization method comprises a step 150 of characterizing the target zone Zc as a function of the height H determined for the obstacle O. At the end of step 150, characteristics of the target zone Z c are obtained taking into account the obstacle O.
  • the characteristics of the target zone Z c are also determined as a function of positions of the sun over a predetermined duration and for different time steps.
  • the predetermined duration is, for example, equal to 1 year.
  • the time steps are, for example, of a duration of 1 hour.
  • the characterization step 150 comprises the evaluation, for time steps taken over a predetermined duration, of parts of the target zone Z shaded by the obstacle O. For example, it is determined the areas of the shaded parts over time. To do this, a three-dimensional model of the obstacle O is first determined as a function of the determined height H and the footprint of the obstacle O. The footprint is the vertical projection of the obstacle O on the target zone Zc. It is the three-dimensional model which is then projected onto the target zone Zc according to different positions of the sun in the sky over the predetermined duration.
  • the characterization step 150 comprises the evaluation of the impact of the obstacle O on at least one datum relating to the solar energy received on the target zone Z c over a predetermined duration, depending the height H determined for the obstacle O and the positions of the sun over the predetermined duration.
  • the preceding three-dimensional model is, for example, first determined.
  • the datum relating to the solar energy is, for example, the quantity of solar energy actually received on the target zone Zc (taking account of the shadows created by the obstacle O) over the predetermined duration.
  • the characterization method comprises a step 160 of optimizing the positioning of photovoltaic modules on the target zone Z c according to the characterization carried out of the target zone Z c .
  • the installation of photovoltaic modules is carried out on the parts of the target zone Z c for which a solar datum is greater than a predetermined threshold, which makes it possible to optimize the profitability of the installation.
  • the solar datum is, for example, the solar energy received on the target zone Zc over a predetermined duration.
  • the present method allows a more precise characterization of areas of an environment intended for the installation of photovoltaic panels.
  • the method allows the determination of the height H of obstacles O on two-dimensional images, which allows a better evaluation of the shaded parts of the target zone Z c over time. This allows, for example, a better evaluation of the quantity of solar energy received in the target zone Zc over a predetermined duration, and thus a better estimation of the performance and profitability of the installation.

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Abstract

The present invention relates to a method for characterising a zone of land, referred to as the target zone (Zc), intended for the installation of photovoltaic panels, the method comprising: a. receiving a bird's eye image (IM) of a target zone (Zc), b. detecting, in the image (IM), a shadow cast (Op) over the target zone (Zc) originating from an obstacle (O), c. determining a dimension, referred to as the main dimension, of the detected cast shadow (Op), d. determining the position of the sun during the acquisition of the image (IM) on the basis of characteristics relating to the image (IM), e. determining the height of the obstacle (O) on the basis of the main dimension and the determined position of the sun, and f. characterising the target zone (Zc) on the basis of the height determined for the obstacle (O).

Description

TITRE : Procédé de caractérisation d’une zone d’un territoire destinée à l’installation de panneaux photovoltaïques TITLE: Process for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels
La présente invention concerne un procédé de caractérisation d’une zone d’un territoire destinée à l’installation de panneaux photovoltaïques. La présente invention concerne aussi un produit programme d’ordinateur associé. The present invention relates to a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels. The present invention also relates to an associated computer program product.
La production d’électricité à partir d’énergies renouvelables est un enjeu pour nos sociétés. A cet effet, des installations dédiées ont été développées, et notamment des panneaux photovoltaïques qui permettent de produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire. Les panneaux photovoltaïques sont classiquement installés sur les toits des bâtiments pour maximiser l’énergie récupérée sur le site de consommation. The production of electricity from renewable energies is a challenge for our societies. To this end, dedicated installations have been developed, and in particular photovoltaic panels which make it possible to produce electricity from solar energy. Photovoltaic panels are conventionally installed on the roofs of buildings to maximize the energy recovered at the consumption site.
Pour optimiser le déploiement des panneaux photovoltaïques, des outils ont été développés permettant d’estimer la production solaire d’une installation future, et évaluer ainsi sa rentabilité. To optimize the deployment of photovoltaic panels, tools have been developed to estimate the solar production of a future installation, and thus assess its profitability.
Néanmoins, de tels outils ne prennent généralement pas en compte l’impact d’obstacles venant ombrager la zone concernée, ou alors prennent en compte ces obstacles en estimant leur dimension de manière empirique, ou encore requièrent des infomations non immédiatement disponibles. Ainsi, la précision de l’usage de tels outils peut encore être améliorée. However, such tools generally do not take into account the impact of obstacles shading the area concerned, or take these obstacles into account by estimating their size empirically, or require information that is not immediately available. Thus, the accuracy of the use of such tools can be further improved.
Il existe donc un besoin pour un outil permettant d’aider un opérateur à caractériser de manière plus précise des zones d’un territoire, destinées à l’installation de panneaux photovoltaïques. There is therefore a need for a tool to help an operator to characterize more precisely the areas of a territory, intended for the installation of photovoltaic panels.
A cet effet, la présente description a pour objet un procédé de caractérisation d’une zone d’un territoire, dite zone cible, destinée à l’installation de panneaux photovoltaïques, la zone cible recevant un rayonnement solaire direct et s’étendant sur plusieurs mètres de long et plusieurs mètres de large, au moins une partie de la zone cible étant ombragée au cours du temps par au moins un obstacle, le procédé étant mis en œuvre par ordinateur et comprenant les étapes suivantes : a. la réception d’une image vue du ciel d’un territoire comprenant au moins une zone cible, b. la détection, sur l’image, d’une ombre portée sur la zone cible, l’ombre portée étant en provenance d’un obstacle, c. la détermination d’une dimension, dite dimension principale, de l’ombre portée détectée, la dimension principale correspondant à la hauteur de l’obstacle, d. la détermination de la position du soleil lors de l’acquisition de l’image en fonction de caractéristiques relatives à l’image, e. la détermination de la hauteur de l’obstacle en fonction de la dimension principale déterminée pour l’ombre portée et de la position du soleil déterminée, et f. la caractérisation de la zone cible en fonction de la hauteur déterminée pour l’obstacle. To this end, the present description relates to a method for characterizing an area of a territory, called the target area, intended for the installation of photovoltaic panels, the target area receiving direct solar radiation and extending over several meters long and several meters wide, at least part of the target zone being shaded over time by at least one obstacle, the method being implemented by computer and comprising the following steps: a. reception of an image seen from the sky of a territory comprising at least one target zone, b. the detection, on the image, of a shadow cast on the target zone, the shadow cast coming from an obstacle, c. the determination of a dimension, called main dimension, of the shadow detected, the main dimension corresponding to the height of the obstacle, d. the determination of the position of the sun during the acquisition of the image according to characteristics relating to the image, e. determining the height of the obstacle as a function of the main dimension determined for the cast shadow and the position of the sun determined, and f. the characterization of the target zone according to the height determined for the obstacle.
Suivant des modes de réalisation particuliers, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : According to particular embodiments, the method comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
- l’étape de caractérisation comprend la détermination, pour des pas de temps pris sur une durée prédéterminée, des parties de la zone cible ombragées par l’obstacle, en fonction de la hauteur de l’obstacle et des positions du soleil pour chaque pas de temps de la durée prédéterminée ; - the characterization step comprises the determination, for time steps taken over a predetermined duration, of the parts of the target zone shaded by the obstacle, according to the height of the obstacle and the positions of the sun for each step time of the predetermined duration;
- l’étape de caractérisation comprend l’évaluation de l’impact de l’obstacle sur au moins une donnée relative à l’énergie solaire reçue sur la zone cible sur une durée prédéterminée, en fonction de la hauteur déterminée pour l’obstacle et de positions du soleil sur la durée prédéterminée ; - the characterization step comprises the evaluation of the impact of the obstacle on at least one datum relating to the solar energy received on the target zone over a predetermined duration, as a function of the height determined for the obstacle and positions of the sun over the predetermined duration;
- les caractéristiques de l’image utilisées lors de l’étape de détermination de la position du soleil comprennent seulement la date d’acquisition de l’image, les coordonnées géographiques d’un point de l’image et une caractéristique géométrique de l’ombre portée considérée ; - the characteristics of the image used during the step of determining the position of the sun include only the date of acquisition of the image, the geographical coordinates of a point of the image and a geometric characteristic of the drop shadow considered;
- la caractéristique géométrique de l’ombre portée est fonction de l’étendue de l’ombre portée, de l’orientation de l’obstacle et de l’orientation de la surface sur laquelle l’ombre portée est projetée ; - the geometric characteristic of the cast shadow depends on the extent of the cast shadow, the orientation of the obstacle and the orientation of the surface on which the cast shadow is projected;
- l’étape de détermination de la position du soleil comprend la détermination de l’azimut du soleil en fonction de la caractéristique géométrique de l’ombre portée, et la détermination de l’élévation du soleil correspondant à l’azimut déterminé, la détermination de l’élévation étant de préférence obtenue via une base de données répertoriant des positions du soleil à la date d’acquisition de l’image ou par un calcul astronomique ; - the step of determining the position of the sun comprises determining the azimuth of the sun according to the geometric characteristic of the cast shadow, and determining the elevation of the sun corresponding to the determined azimuth, determining the elevation being preferably obtained via a database listing the positions of the sun on the date of acquisition of the image or by an astronomical calculation;
- l’étape de détection de l’ombre portée est mise en œuvre par un modèle de détection, le modèle de détection ayant été préalablement entraîné sur une base de données comprenant des images vues du ciel d’ombres portées, le modèle de détection étant par exemple un réseau de neurones ; - the cast shadow detection step is implemented by a detection model, the detection model having been previously trained on a database comprising images seen from the sky of cast shadows, the detection model being for example a neural network;
- l’étape de détection de l’ombre portée comprend le traitement de l’image reçue par accentuation du contraste de l’image ; - le procédé comprend une étape d’optimisation du positionnement de modules photovoltaïques sur la zone cible en fonction de la caractérisation effectuée de la zone cible. - the drop shadow detection step comprises processing the image received by accentuating the contrast of the image; - the method comprises a step of optimizing the positioning of photovoltaic modules on the target zone according to the characterization carried out of the target zone.
La présente description se rapporte également à un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur, pour l’exécution d’un procédé tel que décrit précédemment lorsque le programme d’ordinateur est exécuté sur un ordinateur. The present description also relates to a computer program product comprising program instructions recorded on a computer-readable medium, for the execution of a method as described above when the computer program is executed on a computer.
La présente description concerne aussi un support lisible d’informations sur lequel est mémorisé un produit programme d’ordinateur tel que précédemment décrit. This description also relates to a readable information medium on which a computer program product as previously described is stored.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont : Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of embodiments of the invention, given by way of example only and with reference to the drawings which are:
La figure 1 est une vue schématique d’un exemple d’ordinateur permettant la mise en œuvre d’un procédé de caractérisation d’une zone d’un territoire destinée à l’installation de panneaux photovoltaïques, Figure 1 is a schematic view of an example of a computer allowing the implementation of a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels,
La figure 2 est un organigramme d’un exemple de mise en œuvre d’un procédé de caractérisation d’une zone d’un territoire destinée à l’installation de panneaux photovoltaïques, Figure 2 is a flowchart of an example of implementation of a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels,
La figure 3 est une représentation schématique d’un exemple d’une zone (toit) d’un territoire comprenant un obstacle à l’origine d’une ombre portée sur la zone,Figure 3 is a schematic representation of an example of an area (roof) of a territory comprising an obstacle causing a shadow cast on the area,
La figure 4 est une représentation schématique d’une caractéristique géométrique (angle) de l’ombre portée de la figure 3, et Figure 4 is a schematic representation of a geometric feature (angle) of the drop shadow of Figure 3, and
La figure 5 est une représentation schématique illustrant les relations géométriques entre l’élévation du soleil, la hauteur de l’obstacle et la dimension principale de l’ombre portée issue de l’obstacle. Figure 5 is a schematic representation illustrating the geometric relationships between the elevation of the sun, the height of the obstacle and the main dimension of the shadow cast from the obstacle.
Un calculateur 10 et un produit programme d’ordinateur 12 sont illustrés par la figure 1. A computer 10 and a computer program product 12 are illustrated in Figure 1.
Le calculateur 10, est de préférence, un ordinateur. Computer 10 is preferably a computer.
Plus généralement, le calculateur 10 est un calculateur électronique propre à manipuler et/ou transformer des données représentées comme des quantités électroniques ou physiques dans des registres de calculateur 10 et/ou des mémoires en d’autres données similaires correspondant à des données physiques dans des mémoires, des registres ou d’autres types de dispositifs d’affichage, de transmission ou de mémorisation. More generally, the computer 10 is an electronic computer capable of manipulating and/or transforming data represented as electronic or physical quantities in computer registers 10 and/or memories into other similar data corresponding to physical data in memories, registers or other types of display, transmission or storage devices.
Le calculateur 10 est en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12. Comme illustré par la figure 1 , le calculateur 10 comporte un processeur 14 comprenant une unité de traitement de données 16, des mémoires 18 et un lecteur 20 de support d’informations. Dans l’exemple illustré par la figure 1 , le calculateur 10 comprend un clavier 22 et une unité d’affichage 24. The computer 10 interacts with the computer program product 12. As illustrated by FIG. 1, the computer 10 comprises a processor 14 comprising a data processing unit 16, memories 18 and a reader 20 of information medium. In the example illustrated by FIG. 1, the computer 10 comprises a keyboard 22 and a display unit 24.
Le produit programme d’ordinateur 12 comporte un support d’informations 26.The computer program product 12 has an information carrier 26.
Le support d’information 26 est un support lisible par le calculateur 10, usuellement par l’unité de traitement de données 16. Le support lisible d’informations 26 est un médium adapté à mémoriser des instructions électroniques et capable d’être couplé à un bus d’un système informatique. The information medium 26 is a medium readable by the computer 10, usually by the data processing unit 16. The readable information medium 26 is a medium suitable for storing electronic instructions and capable of being coupled to a computer system bus.
A titre d’exemple, le support d’informations 26 est une disquette ou disque souple (de la dénomination anglaise « Floppy dise »), un disque optique, un CD-ROM, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, une carte magnétique ou une carte optique. By way of example, the information medium 26 is a floppy disk or floppy disk (from the English name "floppy say"), an optical disk, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a ROM memory, a memory RAM, EPROM memory, EEPROM memory, magnetic card or optical card.
Sur le support d’informations 26 est mémorisé le programme d’ordinateur 12 comprenant des instructions de programme. On the information carrier 26 is stored the computer program 12 comprising program instructions.
Le programme d’ordinateur 12 est chargeable sur l’unité de traitement de données 16 et est adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé de caractérisation d’une zone d’un territoire destinée à l’installation de panneaux photovoltaïques, lorsque le programme d’ordinateur 12 est mis en œuvre sur l’unité de traitement 16 du calculateur 10. The computer program 12 can be loaded onto the data processing unit 16 and is adapted to cause the implementation of a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels, when the computer program 12 is implemented on the processing unit 16 of the computer 10.
Le fonctionnement du calculateur 10 va maintenant être décrit en référence à la figure 2, qui illustre schématiquement un exemple de mise en œuvre d’un procédé de caractérisation d’une zone d’un territoire destinée à l’installation de panneaux photovoltaïques, et aux figures 3 à 5 qui sont des exemples illustrant certaines étapes du procédé. The operation of the computer 10 will now be described with reference to FIG. 2, which schematically illustrates an example of implementation of a method for characterizing an area of a territory intended for the installation of photovoltaic panels, and the Figures 3 to 5 which are examples illustrating certain steps of the process.
Le procédé de caractérisation vise à caractériser une zone d’un territoire, dite zone cible Zc, destinée à l’installation de panneaux photovoltaïques. En d’autres termes, une zone cible Zc présente des dimensions et une forme permettant l’installation de plusieurs modules photovoltaïques sur la zone, les modules formant un ou plusieurs panneaux photovoltaïques. Un panneau photo voltaïque est formé d’au moins deux modules photovoltaïques. Typiquement, une zone cible Zc s’étend sur plusieurs mètres de long et plusieurs mètres de large. The characterization process aims to characterize a zone of a territory, called target zone Zc, intended for the installation of photovoltaic panels. In other words, a target zone Zc has dimensions and a shape allowing the installation of several photovoltaic modules on the zone, the modules forming one or more photovoltaic panels. A photovoltaic panel is formed from at least two photovoltaic modules. Typically, a target zone Z c extends over several meters in length and several meters in width.
Une zone cible Zc est une zone d’un territoire à ciel ouvert, c’est-à-dire recevant un rayonnement solaire direct. A target zone Zc is an area of an open-air territory, i.e. receiving direct solar radiation.
Une zone cible Zc est, par exemple, une surface d’un bâtiment (toit, terrasse), un parking extérieur, un plan d’eau, ou tout autre surface libre au sol. A target zone Zc is, for example, a surface of a building (roof, terrace), an outdoor car park, a body of water, or any other free surface on the ground.
Au moins une partie de la zone cible Zc est ombragée au cours du temps (c’est-à- dire en fonction de la position du soleil dans le ciel) par au moins un obstacle O. L’obstacle O est donc propre à créer une ombre portée Op plus ou moins étendue sur la zone cible Zc en fonction de la position du soleil dans le ciel. En l’absence de source de rayonnement extérieur, l’obstacle O ne crée pas d’ombre portée sur la zone cible Zc. At least part of the target zone Zc is shaded over time (that is to say according to the position of the sun in the sky) by at least one obstacle O. The obstacle O is therefore capable of creating a more or less extensive drop shadow Op on the target zone Z c depending on the position of the sun in the sky. In the absence of an external radiation source, the obstacle O does not create a shadow cast on the target zone Zc.
Une ombre portée désigne l’ombre d’un objet (en l’occurrence l’obstacle O) projetée sur une surface (en l’occurrence la zone cible Zc). Une ombre portée présente une dimension, dite principale L, correspondant à l’étendue verticale de l’obstacle O considéré. Une telle dimension principale L est donc fonction de la hauteur de l’obstacle O considéré et de la position du soleil dans le ciel. A cast shadow designates the shadow of an object (in this case the obstacle O) projected onto a surface (in this case the target zone Zc). A cast shadow has a dimension, called principal L, corresponding to the vertical extent of the obstacle O considered. Such a principal dimension L is therefore a function of the height of the obstacle O considered and of the position of the sun in the sky.
L’obstacle O est, par exemple, un élément dont la plus grande dimension s’étend dans la direction verticale ou horizontale. L’obstacle O est, par exemple, un bâtiment, un objet sur un toit (une cheminée, un édicule, des éléments de ventilation ou de canalisation par exemple), de la végétation (arbre par exemple), un poteau, un câble, une antenne ou encore un silo. The obstacle O is, for example, an element whose largest dimension extends in the vertical or horizontal direction. The obstacle O is, for example, a building, an object on a roof (a chimney, an aedicule, ventilation or piping elements for example), vegetation (tree for example), a pole, a cable, an antenna or even a silo.
Le procédé de caractérisation comprend une étape 100 de réception d’une image IM vue du ciel d’un territoire comprenant au moins une zone cible Zc. L’étape 100 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est- à-dire est mise en œuvre par ordinateur. The characterization method comprises a step 100 of receiving an image IM seen from the sky of a territory comprising at least one target zone Zc. Step 100 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
Par le terme « vue du ciel », il est entendu que l’image IM a été prise d’un point de vue élevé permettant, par exemple, d’imager les toits de bâtiments. By the term "sky view", it is understood that the IM image was taken from a high point of view allowing, for example, to image the roofs of buildings.
L’image IM a, par exemple, été acquise par un système satellite. En variante, l’image IM a été acquise par un système d’acquisition (caméra) monté sur un aéronef. The IM image was, for example, acquired by a satellite system. Alternatively, the IM image was acquired by an acquisition system (camera) mounted on an aircraft.
L’image IM est typiquement une image étalonnée, c’est-à-dire que les relations d’échelle entre les dimensions de l’image IM et les dimensions du site représenté sont connues. The IM image is typically a calibrated image, i.e. the scaling relationships between the dimensions of the IM image and the dimensions of the site represented are known.
De préférence, l’image IM est une image géoréférencée, c’est-à-dire que chaque pixel de l’image IM est associée à une latitude et une longitude. Preferably, the IM image is a georeferenced image, that is to say that each pixel of the IM image is associated with a latitude and a longitude.
De préférence, l’image IM est une image en deux dimensions. Avantageusement, l’image IM est une image en couleur. Preferably, the image IM is a two-dimensional image. Advantageously, the image IM is a color image.
La figure 3 illustre un exemple d’une image IM d’une zone cible Zc (toit) sur laquelle est présent un obstacle O (bâtiment sur le toit). Le bâtiment est à l’origine d’une ombre portée Op sur le toit. Figure 3 illustrates an example of an IM image of a target zone Zc (roof) on which an obstacle O (building on the roof) is present. The building is the origin of a drop shadow Op on the roof.
Le procédé de détermination comprend une étape 110 de détection, sur l’image IM, d’une ombre portée Op sur la zone cible Zc, l’ombre portée Op étant en provenance d’un obstacle O. L’étape 110 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est-à-dire est mise en œuvre par ordinateur. A l’issue de la détection, au moins deux points extrêmes de l’ombre portée Op sont identifiables. Dans un exemple, les contours de l’ombre portée Op sont aussi identifiables. Dans l’exemple illustré par les figures 3 et 4, l’ombre portée Op est identifiée en hachures. The determination method comprises a step 110 of detection, on the image IM, of a shadow Op cast on the target zone Zc, the shadow Op cast coming from an obstacle O. Step 110 is implemented implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer. At the end of the detection, at least two extreme points of the shadow cast Op are identifiable. In one example, the outlines of the drop shadow Op are also identifiable. In the example illustrated by FIGS. 3 and 4, the drop shadow Op is identified by hatching.
Dans un exemple de mise en œuvre, la détection de l’ombre portée Op est mise en œuvre par un modèle de détection. Le modèle de détection a été préalablement entraîné sur une base de données comprenant des images vues du ciel d’ombres portées. In an example implementation, the drop shadow detection Op is implemented by a detection model. The detection model was previously trained on a database comprising images seen from the sky of cast shadows.
Dans un exemple de mise en œuvre, l’entraînement du modèle de détection est réalisé selon une technique d’apprentissage appliquée à la base de données. In an exemplary implementation, the training of the detection model is carried out according to a learning technique applied to the database.
Le modèle de détection est, par exemple, un réseau de neurones. La technique d’apprentissage permet de configurer le réseau de neurones au fur et à mesure de son apprentissage réalisé sur la base de données. Dans un exemple, une partie de la base de données est utilisée pour configurer le réseau de neurones et l’autre partie pour valider la configuration. The detection model is, for example, a neural network. The learning technique makes it possible to configure the neural network as it learns on the database. In one example, part of the database is used to configure the neural network and the other part to validate the configuration.
Dans un exemple, le modèle de détection est basé sur l’algorithme YOLO (de l’anglais « You Only Look Once » traduit en français par « Tu ne regardes qu’une fois). En complément ou en variante, la détection de l’ombre portée Op est effectuée suite à un traitement de l’image IM. Le traitement vise, par exemple, à accentuer le contraste de l’image IM. Un tel traitement permet, en effet, de faire ressortir les ombres (plus foncées) que les autres éléments de l’image IM. Dans un autre exemple, le traitement consiste à effectuer une comparaison de l’image IM avec une autre image de la même zone cible Zc non ombrée ou avec un ombrage différent (du fait d’une position différente du soleil dans le ciel). In one example, the detection model is based on the YOLO (You Only Look Once) algorithm. In addition or as a variant, the detection of the drop shadow Op is performed following processing of the image IM. The processing aims, for example, to accentuate the contrast of the IM image. Such processing makes it possible, in fact, to bring out the shadows (darker) than the other elements of the image IM. In another example, the processing consists in carrying out a comparison of the image IM with another image of the same target zone Z c not shaded or with different shading (due to a different position of the sun in the sky).
Dans encore un autre exemple, l’ombre portée Op est détectée suite à l’acquisition par un opérateur de points extrêmes de l’ombre portée Op. In yet another example, the drop shadow Op is detected following the acquisition by an operator of extreme points of the drop shadow Op.
Le procédé de détermination comprend une étape 120 de détermination de la dimension principale L de l’ombre portée Op détectée représentative de la hauteur de l’obstacle O. L’étape 120 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est-à-dire est mise en œuvre par ordinateur. The determination method comprises a step 120 of determining the main dimension L of the detected cast shadow Op representative of the height of the obstacle O. Step 120 is implemented by the computer 10 in interaction with the program product computer 12, i.e. is implemented by computer.
La dimension principale L de l’ombre portée Op est, par exemple, déterminée en mesurant la distance entre les points extrêmes entre lesquels s’étend l’ombre. La distance entre les points extrêmes est, par exemple, obtenue directement de l’image IM qui est étalonnée, voire géoréférencée. The principal dimension L of the cast shadow Op is, for example, determined by measuring the distance between the extreme points between which the shadow extends. The distance between the extreme points is, for example, obtained directly from the IM image which is calibrated, or even georeferenced.
Le procédé de détermination comprend une étape 130 de détermination de la position du soleil lors de l’acquisition de l’image IM en fonction de caractéristiques relatives à l’image IM. L’étape 130 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est-à-dire est mise en œuvre par ordinateur. La position du soleil est typiquement exprimée en termes d’azimut az et d’élévation e. L’azimut az du soleil est l’angle dans le plan horizontal entre la direction du soleil et une direction de référence, en l’occurrence la direction nord. L’élévation e du soleil est la hauteur angulaire du soleil dans le ciel, mesurée à partir de l'horizontale. L'élévation e est de 0 ° au lever du soleil et de 90 ° lorsque le soleil est directement au-dessus, le zénith (ce qui se produit par exemple à l'équateur lors des équinoxes de printemps et d'automne). The determination method comprises a step 130 of determining the position of the sun during the acquisition of the IM image as a function of characteristics relating to the IM image. Step 130 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer. The position of the sun is typically expressed in terms of azimuth a z and elevation e. The azimuth a z of the sun is the angle in the horizontal plane between the direction of the sun and a reference direction, in this case the north direction. The elevation e of the sun is the angular height of the sun in the sky, measured from the horizontal. The elevation e is 0° at sunrise and 90° when the sun is directly overhead, the zenith (which occurs for example at the equator during the spring and fall equinoxes).
Dans un mode de réalisation, les caractéristiques de l’image IM, utilisées lors de l’étape de détermination de la position du soleil comprennent seulement la date (jour, mois et année) d’acquisition de l’image IM, les coordonnées géographiques d’un point de l’image IM et une caractéristique géométrique de l’ombre portée Op considérée. Ainsi, dans ce mode de réalisation, l’instant d’acquisition de l’image IM (heure de la journée) n’est pas une donnée utilisée. Ce mode de réalisation est donc particulièrement d’intérêt lorsque l’instant d’acquisition de l’image IM est inconnu. In one embodiment, the characteristics of the IM image, used during the step of determining the position of the sun include only the date (day, month and year) of acquisition of the IM image, the geographic coordinates of a point of the image IM and a geometric characteristic of the drop shadow Op considered. Thus, in this embodiment, the instant of acquisition of the IM image (time of day) is not used data. This embodiment is therefore of particular interest when the instant of acquisition of the IM image is unknown.
La date d’acquisition de l’image IM est typiquement une métadonnée fournie avec l’image IM. De même, les coordonnées géographiques d’un point de l’image IM sont typiquement fournies avec l’image IM ou sont directement extraites de l’image IM dans la mesure où l’image IM est une image étalonnée, voire géoréférencée. Dans ce dernier cas, le point considéré de l’image IM est, par exemple, un point de l’obstacle O. The date of acquisition of the IM image is typically metadata provided with the IM image. Similarly, the geographical coordinates of a point of the IM image are typically provided with the IM image or are directly extracted from the IM image insofar as the IM image is a calibrated or even georeferenced image. In the latter case, the considered point of the image IM is, for example, a point of the obstacle O.
La caractéristique géométrique de l’image IM considérée est fonction de l’étendue de l’ombre portée Op (correspondant à l’étendue verticale de l’obstacle O considéré), de l’orientation de l’obstacle O et de l’orientation de la surface sur laquelle l’ombre portée Op est projetée. The geometric characteristic of the image IM considered is a function of the extent of the shadow cast Op (corresponding to the vertical extent of the obstacle O considered), of the orientation of the obstacle O and of the orientation of the surface on which the drop shadow Op is projected.
Par exemple, lorsque la surface de projection est horizontale (ou considérée horizontale) et que l’obstacle O s’étend dans une direction verticale, la caractéristique géométrique de l’image IM considérée est l’angle a entre une direction pointant vers le nord et une direction parallèle à l’étendue de l’ombre portée Op détectée. For example, when the projection surface is horizontal (or considered horizontal) and the obstacle O extends in a vertical direction, the geometric characteristic of the image IM considered is the angle a between a direction pointing north and a direction parallel to the extent of the detected cast shadow Op.
Un tel angle a est représenté sur l’exemple de la figure 4. En particulier, sur cette figure, les points B et C désignent des points extrêmes matérialisant l’étendue de l’ombre portée Op. Le point A a été positionné de sorte que la direction passant par les points A et B soit selon le nord. A partir de ces points, il est défini un premier vecteur V1 passant par les points A et B et un second vecteur V2 passant par les points B et C. Such an angle a is shown in the example of FIG. 4. In particular, in this figure, points B and C designate end points materializing the extent of the shadow cast Op. Point A has been positioned so that the direction passing through points A and B is according to the north. From these points, a first vector V1 passing through points A and B and a second vector V2 passing through points B and C is defined.
L’angle a est par exemple obtenu par la formule suivante : a = atan2(V2.y, V2.x) atan2(Vl. y, VI. x) The angle a is for example obtained by the following formula: a = atan2(V2.y, V2.x) atan2(Vl. y, VI. x)
OÙ : WHERE :
• atan2(x, y) désigne l’angle en radians entre la partie positive de l’axe des abscisses X d’un plan et le point de coordonnées (x, y), • V2.y désigne la projection du second vecteur V2 sur l’axe des ordonnées Y (axe vertical), • atan2(x, y) designates the angle in radians between the positive part of the abscissa axis X of a plane and the point of coordinates (x, y), • V2.y indicates the projection of the second vector V2 on the axis of ordinates Y (vertical axis),
• V2.x désigne la projection du second vecteur V2 sur l’axe des abscisses X (axe horizontal), • V2.x indicates the projection of the second vector V2 on the axis of abscissas X (horizontal axis),
• VI. y désigne la projection du premier vecteur V1 sur l’axe des ordonnées Y (axe vertical), et • VI. y designates the projection of the first vector V1 on the y-axis (vertical axis), and
• Vl.x désigne la projection du premier vecteur V1 sur l’axe des abscisses X (axe horizontal). • Vl.x designates the projection of the first vector V1 on the abscissa axis X (horizontal axis).
Dans ce mode de réalisation, l’étape 130 de détermination de la position du soleil comprend la détermination de l’azimut az du soleil en fonction de la caractéristique géométrique de l’ombre portée Op. L’azimut az du soleil est obtenu en fonction de l’angle a obtenu pour l’ombre portée Op, et éventuellement de l’orientation de l’obstacle O et de l’orientation de la surface sur laquelle l’ombre portée Op est projetée. In this embodiment, step 130 of determining the position of the sun comprises determining the azimuth a z of the sun as a function of the geometric characteristic of the shadow cast Op. The azimuth a z of the sun is obtained as a function of the angle a obtained for the drop shadow Op, and possibly of the orientation of the obstacle O and of the orientation of the surface on which the drop shadow Op is projected.
Par exemple, lorsque la surface de projection est horizontale (ou considérée horizontale) et que l’obstacle O s’étend dans une direction verticale, l’azimut az est égal à l’angle a déterminé pour l’ombre portée Op en degrés auquel il est ajouté 180°. For example, when the projection surface is horizontal (or considered horizontal) and the obstacle O extends in a vertical direction, the azimuth a z is equal to the angle a determined for the shadow Op in degrees to which 180° is added.
Une fois l’azimut az du soleil déterminé, l’étape 130 de détermination de la position du soleil comprend la détermination, dans une base de données répertoriant des positions du soleil à la date d’acquisition de l’image IM, , d’un instant de la journée correspondant à l’azimut az déterminé. Il est ensuite déterminé l’élévation e du soleil correspondant à cet instant. Once the azimuth a z of the sun has been determined, the step 130 for determining the position of the sun comprises the determination, in a database listing the positions of the sun on the date of acquisition of the image IM, , d an instant of the day corresponding to the azimuth a z determined. The elevation e of the sun corresponding to this instant is then determined.
En variante, l’instant de la journée et/ou l’élévation est directement obtenu via un calcul astronomique. A titre d’exemple, le document de Reda, I.; Andréas, A. (2003). Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications. 55 pp.; NREL Report No. TP-560- 34302, Revised January 2008 décrit des calculs utilisés pour déterminer la position du soleil en fonction de la date, de l'heure et de l'emplacement sur Terre. Alternatively, the time of day and/or the elevation is directly obtained via an astronomical calculation. For example, the document by Reda, I.; Andreas, A. (2003). Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications. 55 pp.; NREL Report No. TP-560-34302, Revised January 2008 describes calculations used to determine the position of the sun based on date, time, and location on Earth.
En variante, l’élévation e du soleil est directement déterminée dans la base de données ou par calcul astronomique en fonction de l’azimut az du soleil déterminé. As a variant, the elevation e of the sun is determined directly in the database or by astronomical calculation as a function of the azimuth a z of the determined sun.
Dans un autre mode de réalisation, les caractéristiques de l’image IM, utilisées lors de l’étape de détermination de la position du soleil comprennent la date d’acquisition de l’image IM, les coordonnées géographiques d’un point de l’image IM et un instant d’acquisition de l’image IM. Ces données permettent de retrouver directement dans la base de données ou par un calcul astronomique, l’azimut az et l’élévation e du soleil au lieu, à la date et à l’instant d’acquisition de l’image IM. In another embodiment, the characteristics of the IM image, used during the step of determining the position of the sun include the date of acquisition of the IM image, the geographical coordinates of a point of the IM image and an instant of acquisition of the IM image. These data make it possible to find directly in the database or by an astronomical calculation, the azimuth a z and the elevation e of the sun at the place, at the date and at the instant of acquisition of the image IM.
Le procédé de caractérisation comprend une étape 140 de détermination de la hauteur H de l’obstacle O en fonction de la dimension principale L déterminée pour l’ombre portée Op et de la position du soleil déterminée. La hauteur H de l’obstacle O est la dimension de l’obstacle O selon la verticale. L’étape 140 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est-à-dire est mise en œuvre par ordinateur. The characterization method includes a step 140 of determining the height H of the obstacle O as a function of the main dimension L determined for the shadow Op range and determined sun position. The height H of the obstacle O is the dimension of the obstacle O according to the vertical. Step 140 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
Eventuellement, l’orientation de l’obstacle O et l’orientation de la surface sur laquelle l’ombre portée Opest projetée sont aussi prises en compte pour déterminer la hauteur H de l’obstacle O. Possibly, the orientation of the obstacle O and the orientation of the surface on which the cast shadow Opest is projected are also taken into account to determine the height H of the obstacle O.
Par exemple, lorsque la surface de projection est horizontale (ou considérée horizontale) et que l’obstacle O s’étend dans une direction verticale, la hauteur H de l’obstacle O est liée à l’élévation e du soleil et à la dimension principale L de l’ombre portée Op par une relation géométrique qui est la suivante (voir aussi figure 5) : For example, when the projection surface is horizontal (or considered horizontal) and the obstacle O extends in a vertical direction, the height H of the obstacle O is related to the elevation e of the sun and to the dimension principal L of the shadow cast Op by a geometric relation which is the following (see also figure 5):
H = tan( ). L H = tan( ). L
Le procédé de caractérisation comprend une étape 150 de caractérisation de la zone cible Zc en fonction de la hauteur H déterminée pour l’obstacle O. A l’issue de l’étape 150, il est obtenu des caractéristiques de la zone cible Zc prenant en compte l’obstacle O. The characterization method comprises a step 150 of characterizing the target zone Zc as a function of the height H determined for the obstacle O. At the end of step 150, characteristics of the target zone Z c are obtained taking into account the obstacle O.
Dans un exemple, les caractéristiques de la zone cible Zc sont aussi déterminées en fonction de positions du soleil sur une durée prédéterminée et pour différents pas de temps. La durée prédéterminée est, par exemple, égale à 1 an. Les pas de temps sont, par exemple, d’une durée de 1 heure. In one example, the characteristics of the target zone Z c are also determined as a function of positions of the sun over a predetermined duration and for different time steps. The predetermined duration is, for example, equal to 1 year. The time steps are, for example, of a duration of 1 hour.
Dans un exemple de mise en œuvre, l’étape de caractérisation 150 comprend l’évaluation, pour des pas de temps pris sur une durée prédéterminée, de parties de la zone cible Zc ombragées par l’obstacle O. Par exemple, il est déterminé les surfaces des parties ombragées au cours du temps. Pour cela, il est d’abord déterminé un modèle en trois dimension de l’obstacle O en fonction de la hauteur H déterminée et de l’emprise au sol de l’obstacle O. L’emprise au sol est la projection verticale de l’obstacle O sur la zone cible Zc. C’est le modèle en trois dimensions qui est ensuite projeté sur la zone cible Zc en fonction de différentes positions du soleil dans le ciel sur la durée prédéterminée. In an exemplary implementation, the characterization step 150 comprises the evaluation, for time steps taken over a predetermined duration, of parts of the target zone Z shaded by the obstacle O. For example, it is determined the areas of the shaded parts over time. To do this, a three-dimensional model of the obstacle O is first determined as a function of the determined height H and the footprint of the obstacle O. The footprint is the vertical projection of the obstacle O on the target zone Zc. It is the three-dimensional model which is then projected onto the target zone Zc according to different positions of the sun in the sky over the predetermined duration.
En complément ou en variante, l’étape de caractérisation 150 comprend l’évaluation de l’impact de l’obstacle O sur au moins une donnée relative à l’énergie solaire reçue sur la zone cible Zc sur une durée prédéterminée, en fonction de la hauteur H déterminée pour l’obstacle O et de positions du soleil sur la durée prédéterminée. Pour cela, le modèle en trois dimensions précédent est, par exemple, d’abord déterminé. La donnée relative à l’énergie solaire est, par exemple, la quantité d’énergie solaire effectivement reçue sur la zone cible Zc (en tenant compte des ombres créées par l’obstacle O) sur la durée prédéterminée. Ainsi, cela permet de comparer la donnée relative à l’énergie solaire pour les différentes parties de la zone cible Zc. Le procédé de caractérisation comprend une étape 160 d’optimisation du positionnement de modules photovoltaïques sur la zone cible Zc en fonction de la caractérisation effectuée de la zone cible Zc. In addition or as a variant, the characterization step 150 comprises the evaluation of the impact of the obstacle O on at least one datum relating to the solar energy received on the target zone Z c over a predetermined duration, depending the height H determined for the obstacle O and the positions of the sun over the predetermined duration. For this, the preceding three-dimensional model is, for example, first determined. The datum relating to the solar energy is, for example, the quantity of solar energy actually received on the target zone Zc (taking account of the shadows created by the obstacle O) over the predetermined duration. Thus, this makes it possible to compare the data relating to solar energy for the different parts of the target zone Z c . The characterization method comprises a step 160 of optimizing the positioning of photovoltaic modules on the target zone Z c according to the characterization carried out of the target zone Z c .
Par exemple, l’installation de module photovoltaïques est effectuée sur les parties de la zone cible Zc pour lesquelles une donnée solaire est supérieure à un seuil prédéterminé, ce qui permet d’optimiser la rentabilité de l’installation. La donnée solaire est, par exemple, l’énergie solaire reçue sur la zone cible Zc sur une durée prédéterminée. For example, the installation of photovoltaic modules is carried out on the parts of the target zone Z c for which a solar datum is greater than a predetermined threshold, which makes it possible to optimize the profitability of the installation. The solar datum is, for example, the solar energy received on the target zone Zc over a predetermined duration.
Ainsi, le présent procédé permet une caractérisation plus précise de zones d’un environnement destinées à l’installation de panneaux photovoltaïques. En particulier, le procédé permet la détermination de la hauteur H d’obstacles O sur des images en deux dimensions, ce qui permet une meilleure évaluation des parties ombragées de la zone cible Zc au cours du temps. Cela permet, par exemple, une meilleure évaluation de la quantité d’énergie solaire reçue sur la zone cible Zc sur une durée prédéterminée, et ainsi, une meilleure estimation de la performance et de la rentabilité de l’installation. L’homme du métier comprendra que les modes de réalisation et variantes précédemment décrits peuvent être combinés pour former de nouveaux modes de réalisation pourvu qu’ils soient compatibles techniquement. Thus, the present method allows a more precise characterization of areas of an environment intended for the installation of photovoltaic panels. In particular, the method allows the determination of the height H of obstacles O on two-dimensional images, which allows a better evaluation of the shaded parts of the target zone Z c over time. This allows, for example, a better evaluation of the quantity of solar energy received in the target zone Zc over a predetermined duration, and thus a better estimation of the performance and profitability of the installation. Those skilled in the art will understand that the embodiments and variants previously described can be combined to form new embodiments provided that they are technically compatible.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de caractérisation d’une zone d’un territoire, dite zone cible (Zc), destinée à l’installation de panneaux photovoltaïques, la zone cible (Zc) recevant un rayonnement solaire direct et s’étendant sur plusieurs mètres de long et plusieurs mètres de large, au moins une partie de la zone cible (Zc) étant ombragée au cours du temps par au moins un obstacle (O), le procédé étant mis en œuvre par ordinateur et comprenant les étapes suivantes : a. la réception d’une image (IM) vue du ciel d’un territoire comprenant au moins une zone cible (Zc), b. la détection, sur l’image (IM), d’une ombre portée (Op) sur la zone cible (Zc), l’ombre portée (Op) étant en provenance d’un obstacle (O), c. la détermination d’une dimension, dite dimension principale (L), de l’ombre portée (Op) détectée, la dimension principale (L) correspondant à la hauteur de l’obstacle (O), d. la détermination de la position du soleil lors de l’acquisition de l’image (IM) en fonction de caractéristiques relatives à l’image (IM), e. la détermination de la hauteur (H) de l’obstacle (O) en fonction de la dimension principale (L) déterminée pour l’ombre portée (Op) et de la position du soleil déterminée, et f. la caractérisation de la zone cible (Zc) en fonction de la hauteur (H) déterminée pour l’obstacle (O). 1. Method for characterizing an area of a territory, called the target area (Zc), intended for the installation of photovoltaic panels, the target area (Zc) receiving direct solar radiation and extending over several meters in length and several meters wide, at least part of the target zone (Z c ) being shaded over time by at least one obstacle (O), the method being implemented by computer and comprising the following steps: a. reception of an image (IM) seen from the sky of a territory comprising at least one target zone (Z c ), b. the detection, on the image (IM), of a shadow cast (Op) on the target zone (Zc), the shadow cast (Op) coming from an obstacle (O), c. the determination of a dimension, called main dimension (L), of the shadow cast (Op) detected, the main dimension (L) corresponding to the height of the obstacle (O), d. the determination of the position of the sun during the acquisition of the image (IM) according to characteristics relating to the image (IM), e. the determination of the height (H) of the obstacle (O) as a function of the principal dimension (L) determined for the shadow cast (Op) and of the position of the sun determined, and f. the characterization of the target zone (Z c ) as a function of the height (H) determined for the obstacle (O).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape de caractérisation comprend la détermination, pour des pas de temps pris sur une durée prédéterminée, des parties de la zone cible (Zc) ombragées par l’obstacle (O), en fonction de la hauteur (H) de l’obstacle (O) et des positions du soleil pour chaque pas de temps de la durée prédéterminée. 2. Method according to claim 1, in which the characterization step comprises the determination, for time steps taken over a predetermined duration, of the parts of the target zone (Z c ) shaded by the obstacle (O), by function of the height (H) of the obstacle (O) and the positions of the sun for each time step of the predetermined duration.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’étape de caractérisation comprend l’évaluation de l’impact de l’obstacle (O) sur au moins une donnée relative à l’énergie solaire reçue sur la zone cible (Zc) sur une durée prédéterminée, en fonction de la hauteur (H) déterminée pour l’obstacle (O) et de positions du soleil sur la durée prédéterminée. 3. Method according to claim 1 or 2, in which the characterization step comprises the evaluation of the impact of the obstacle (O) on at least one datum relating to the solar energy received on the target zone (Zc ) over a predetermined period, depending on the height (H) determined for the obstacle (O) and the positions of the sun over the predetermined period.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les caractéristiques de l’image (IM) utilisées lors de l’étape de détermination de la position du soleil comprennent seulement la date d’acquisition de l’image (IM), les coordonnées géographiques d’un point de l’image (IM) et une caractéristique géométrique de l’ombre portée (Op) considérée. 4. Method according to any one of claims 1 to 3, in which the characteristics of the image (IM) used during the step of determining the position of the sun include only the date of acquisition of the image ( IM), the geographical coordinates of a point of the image (IM) and a geometric characteristic of the cast shadow (Op) considered.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la caractéristique géométrique de l’ombre portée (Op) est fonction de l’étendue de l’ombre portée (Op), de l’orientation de l’obstacle (O) et de l’orientation de la surface sur laquelle l’ombre portée (Op) est projetée. 5. Method according to claim 4, in which the geometric characteristic of the cast shadow (Op) is a function of the extent of the cast shadow (Op), the orientation of the obstacle (O) and the orientation of the surface on which the drop shadow (Op) is cast.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l’étape de détermination de la position du soleil comprend la détermination de l’azimut (az) du soleil en fonction de la caractéristique géométrique de l’ombre portée (Op), et la détermination de l’élévation (e) du soleil correspondant à l’azimut (az) déterminé, la détermination de l’élévation (e) étant de préférence obtenue via une base de données répertoriant des positions du soleil à la date d’acquisition de l’image (IM) ou par un calcul astronomique. 6. Method according to claim 4 or 5, in which the step of determining the position of the sun comprises determining the azimuth (a z ) of the sun according to the geometric characteristic of the cast shadow (Op), and the determination of the elevation (e) of the sun corresponding to the azimuth (a z ) determined, the determination of the elevation (e) being preferably obtained via a database listing the positions of the sun on the date of acquisition of the image (IM) or by an astronomical calculation.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’étape de détection de l’ombre portée (Op) est mise en œuvre par un modèle de détection, le modèle de détection ayant été préalablement entraîné sur une base de données comprenant des images vues du ciel d’ombres portées, le modèle de détection étant par exemple un réseau de neurones. 7. Method according to any one of claims 1 to 6, in which the step of detecting the cast shadow (Op) is implemented by a detection model, the detection model having been previously trained on a base of data comprising images seen from the sky of cast shadows, the detection model being for example a neural network.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’étape de détection de l’ombre portée (Op) comprend le traitement de l’image reçue (IM) par accentuation du contraste de l’image (IM). 8. Method according to any one of claims 1 to 7, in which the step of detecting the cast shadow (Op) comprises the processing of the image received (IM) by accentuation of the contrast of the image (IM ).
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le procédé comprend une étape d’optimisation du positionnement de modules photovoltaïques sur la zone cible (Zc) en fonction de la caractérisation effectuée de la zone cible (Zc). 9. Method according to any one of claims 1 to 8, in which the method comprises a step of optimizing the positioning of photovoltaic modules on the target zone (Z c ) according to the characterization carried out of the target zone (Z c ).
10. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur, pour l’exécution d’un procédé de détermination selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 lorsque le programme d’ordinateur est exécuté sur un ordinateur. 10. Computer program product comprising program instructions recorded on a computer-readable medium, for the execution of a determination method according to any one of claims 1 to 9 when the computer program is executed on a computer.
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