TITRE : Procédé de détermination de zones d’un territoire distinctes d’obstacles prédéterminés et compatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques

La présente invention concerne un procédé de détermination de zones d’un territoire, distinctes d’obstacles prédéterminés, et compatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques. La présente invention concerne aussi un produit programme d’ordinateur associé.

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 d’habitations pour maximiser l’énergie récupérée.

Le déploiement à grande échelle des panneaux photovoltaïques impose d’identifier d’autres zones d’un territoire, compatibles avec l’installation de tels panneaux. Or, l’identification de telles zones sur des cartographies n’est pas aisé.

Il existe donc un besoin pour un outil permettant d’aider un opérateur à identifier des zones d’un territoire, compatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques.

A cet effet, la présente description a pour objet un procédé de détermination de zones d’un territoire, dites zones candidates, distinctes d’obstacles prédéterminés et compatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques, le procédé étant mis en œuvre par ordinateur et comprenant les étapes suivantes : a. la réception d’au moins une image d’un territoire vu du ciel, b. la détection d’obstacles prédéterminés imagés sur l’image, c. le maillage de l’image en portions élémentaires, d. la conversion du maillage en une matrice, dite matrice principale, en affectant un premier nombre à chaque portion élémentaire dans laquelle se trouve un obstacle et un affectant un deuxième nombre aux autres portions élémentaires, le deuxième nombre étant distinct du premier nombre, e. l’identification de la plus grande sous-matrice, dite sous-matrice brute, comprenant seulement des deuxièmes nombres et respectant au moins un critère de compatibilité pour l’installation de panneaux photovoltaïques, et f. la détermination d’une zone candidate compatible avec l’installation de panneaux photovoltaïques en fonction de la sous-matrice brute déterminée. 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 :

- au moins un critère de compatibilité stipule que la forme de la sous-matrice brute est prédéterminée de sorte à être compatible avec la forme de panneaux photovoltaïques, la forme prédéterminée étant de préférence rectangulaire ;

- le au moins un critère de compatibilité stipule que la zone du territoire correspondant à la sous-matrice brute est supérieure ou égale à une surface seuil, la surface seuil étant choisie de sorte à être compatible avec les dimensions de panneaux photovoltaïques, la surface seuil étant de préférence supérieure ou égale à un hectare ;

- l’étape de détermination d’une zone candidate comprend : a. la rotation de la sous-matrice brute avec un pas prédéterminé, b. la détermination éventuelle d’une position de la sous-matrice brute pour laquelle la sous-matrice brute est entourée exclusivement de deuxièmes nombres, et c. l’obtention d’une sous-matrice intermédiaire, la sous-matrice intermédiaire étant soit la sous-matrice brute, soit une sous-matrice comprenant seulement les deuxièmes nombres de la sous-matrice brute à la position déterminée et des deuxièmes nombres entourant la sous-matrice brute à la position déterminée, la zone candidate étant déterminée en fonction de la sous-matrice intermédiaire ;

- l’étape de détermination d’une zone candidate comprend : a. le maillage de l’espace entourant la sous-matrice intermédiaire en sous-portions élémentaires, les sous-portions élémentaires ayant des dimensions strictement inférieures aux portions élémentaires, un premier nombre étant affecté à chaque sous-portion élémentaire dans laquelle se trouve un obstacle et un deuxième nombre étant affecté aux autres sous-portions élémentaires, b. l’obtention d’une sous-matrice finale, la sous-matrice finale étant soit la sous-matrice intermédiaire, soit une sous-matrice comprenant seulement les deuxièmes nombres de la sous-matrice intermédiaire et, le cas échéant, des deuxièmes nombres entourant la sous-matrice intermédiaire lorsque la sous-matrice intermédiaire est entourée exclusivement de deuxièmes nombres, la zone candidate étant la zone du territoire correspondant à la sous-matrice finale ; - après l’étape de détermination d’une zone candidate, le procédé comprend une étape d’affectation de premiers nombres aux portions élémentaires de la matrice principale correspondant à la zone candidate déterminée, et la répétition des étapes d’identification et de détermination d’une zone candidate tant qu’une sous-matrice brute est identifiée ;

- la détection d’obstacles sur l’image est mise en œuvre par au moins un modèle de détection, préalablement entraîné sur une base de données comprenant des images d’obstacles vus du ciel ;

- les obstacles comprennent l’un au moins des éléments suivants : des bâtiments, des routes, des parkings extérieurs, des voies de chemin de fer, des lignes haute tension et des plans d’eau ;

- le procédé comprend une étape de détermination de l’irradiance d’au moins une zone candidate déterminée.

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.

La présente description concerne aussi un support lisible d’informations sur lequel est mémorisé un produit programme d’ordinateur tel que précédemment décrit.

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 :

[Fig 1], Figure 1, une vue schématique d’un exemple d’ordinateur permettant la mise en œuvre d’un procédé de détermination de zones d’un territoire distinctes d’obstacles prédéterminés et compatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques,

[Fig 2], Figure 2, un organigramme d’un exemple de mise en œuvre d’un procédé de détermination de zones d’un territoire distinctes d’obstacles prédéterminés et compatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques,

[Fig 3], Figure 3, une représentation schématique d’un exemple d’une zone d’un territoire correspondant à une sous-matrice brute,

[Fig 4], Figure 4, une représentation schématique d’un exemple d’une zone d’un territoire correspondant à une sous-matrice intermédiaire obtenue suite à la rotation de la sous-matrice brute, et

[Fig 5], Figure 5, une représentation schématique d’un exemple d’une zone d’un territoire correspondant à une sous-matrice finale obtenue suite au maillage de l’espace entourant la sous-matrice intermédiaire en sous-portions élémentaires. Un calculateur 10 et un produit programme d’ordinateur 12 sont illustrés par la figure 1.

Le calculateur 10, est de préférence, un ordinateur.

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.

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.

Le produit programme d’ordinateur 12 comporte un support d’informations 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.

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.

Sur le support d’informations 26 est mémorisé le programme d’ordinateur 12 comprenant des instructions de programme.

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 détermination de zones d’un territoire distinctes d’obstacles O prédéterminés et compatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques, lorsque le programme d’ordinateur 12 est mis en œuvre sur l’unité de traitement 16 du calculateur 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 détermination de zones d’un territoire, distinctes d’obstacles O prédéterminés, et compatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques (panneaux solaires), et aux figures 3 à 5 qui illustrent des exemples de zones du territoire correspondant à différentes matrices obtenues lors de la mise en œuvre du procédé. Le procédé de détermination vise à déterminer des zones d’un territoire, dites zones candidates Zc, distinctes d’obstacles O prédéterminés, et compatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques. En d’autres termes, une zone candidate Zc présente des dimensions et une forme permettant l’installation de plusieurs panneaux photovoltaïques sur la zone.

De préférence, les zones candidates Z _c sont des zones du territoire correspondant à des espaces libres car dépourvues des obstacles O prédéterminés. Un espace libre est, par exemple, une zone dépourvue de constructions. Une forêt ou un champ sont des exemples d’espaces libres.

De préférence, les zones candidates Z _c sont des zones du territoire à ciel ouvert, c’est-à-dire recevant un rayonnement solaire direct. Typiquement, les zones candidates Z _c s’étendent plusieurs mètres de long et plusieurs mètres de large.

Les obstacles O prédéterminés sont, par exemple, au moins un élément parmi : des bâtiments, des routes, des parkings extérieurs, des voies de chemin de fer, des lignes haute tension et des plans d’eau. Un parking extérieur est défini comme une zone destinée au stationnement de véhicules. Un parking extérieur comprend optionnellement un marquage au sol délimitant les emplacements de stationnement des véhicules. Plus généralement, les obstacles O prédéterminés sont typiquement des constructions ou des plans d’eau.

Le procédé de détermination comprend une étape 100 de réception d’au moins une image IM d’un territoire vu du ciel. Le territoire est un espace dans lequel il est souhaité installer des panneaux photovoltaïques. Le territoire comprend, par exemple, des éléments urbains et de la végétation.

Par le terme « vu 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.

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.

De préférence, l’image IM est une image en deux dimensions. Avantageusement, l’image IM est une image en couleur.

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.

Le procédé de détermination comprend une étape 110 de détection d’obstacles O prédéterminés imagés sur l’image IM. 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.

Dans un exemple de mise en œuvre, l’image IM est associée à des coordonnées géographiques et le calculateur a accès à une base de données d’obstacles O associés chacun à une coordonnée géographique, ce qui permet d’identifier les obstacles O sur l’image IM. La base de données a, par exemple, été obtenue de manière collaborative via des utilisateurs indiquant la présence d’un obstacle O (bâtiment, route, parking extérieur, voie de chemin de fer, ligne haute tension, plan d’eau).

En complément ou en variante, la détection d’obstacles O sur l’image IM est mise en œuvre par au moins un modèle de détection, préalablement entraîné sur une base de données comprenant des images d’obstacles O vus du ciel. Par exemple, un tel modèle a été entraîné pour détecter un type d’obstacle O prédéfini pour lequel les informations collaboratives sont insuffisantes. Le modèle de détection est, par exemple, un réseau de neurones.

Le procédé de détermination comprend une étape 120 de maillage de l’image IM en portions élémentaires. 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.

Dans un exemple de mise en œuvre, le maillage est une grille appliquée sur l’image IM et les portions élémentaires sont des carrés.

Le procédé de détermination comprend une étape 130 de conversion du maillage en une matrice, dite matrice principale. 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 matrice principale est obtenue en affectant un premier nombre (par exemple 0) à chaque portion élémentaire dans laquelle se trouve un obstacle O et un affectant un deuxième nombre (par exemple 1) aux autres portions élémentaires, le deuxième nombre étant distinct du premier nombre.

Le procédé de détermination comprend une étape 140 d’identification, dans la matrice principale, de la plus grande sous-matrice, dite sous-matrice brute, comprenant seulement des deuxièmes nombres et respectant au moins un critère de compatibilité pour l’installation de panneaux photovoltaïques. 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.

Par exemple, un ou plusieurs des critères de compatibilité suivants sont pris en compte lors de l’étape d’identification 140.

Avantageusement, le au moins un critère de compatibilité stipule que la forme de la sous-matrice brute est prédéterminée de sorte à être compatible avec la forme de panneaux photovoltaïques. Cela permet de faciliter l’installation de panneaux photovoltaïques. Les panneaux photovoltaïques étant généralement de forme rectangulaire, la forme prédéterminée est de préférence rectangulaire. Avantageusement, le au moins un critère de compatibilité stipule que la zone du territoire correspondant à la sous-matrice brute est supérieure ou égale à une surface seuil. La surface seuil est choisie de sorte à être compatible avec les dimensions de panneaux photovoltaïques. La surface seuil est, de préférence, supérieure ou égale à un hectare.

Avantageusement, le au moins un critère de compatibilité stipule que la zone du territoire correspondant à la sous-matrice brute a une pente dont la valeur est comprise dans un intervalle de valeurs prédéterminées et/ou a une pente dont l’orientation, correspondant au sens de pointage de la normale à la pente, (par exemple exprimée en azimut) est comprise dans un intervalle de valeurs prédéterminées. Les valeurs de pente et d’orientation sont, par exemple, obtenues au moyen d’un modèle numérique de terrain du territoire considéré.

0 1 1 0 1 1 1 1

Par exemple, la matrice principale est la suivante : M = L’étape

1 1 0 0 d’identification 140 vise à identifier la plus grande sous-matrice rectangle formée de 1 , le nombre 0 étant affecté aux portions élémentaires comprenant un obstacle O.

Pour la première ligne : le rectangle le plus large avec seulement des 1 s’étend de (1 ,2) à (1 ,3) (notation de type (m,n), m correspondant au numéro de la ligne de la matrice, et n au numéro de la colonne de la matrice). On obtient, ainsi, une surface maximale correspondant à 2 portions élémentaires.

Pour la deuxième ligne : le rectangle le plus large avec seulement des 1 s’étend de (1 ,2) à (2,3). On obtient, ainsi, une surface maximale correspondant à 4 portions élémentaires.

Pour la troisième ligne : le rectangle le plus large avec seulement des 1 s’étend de (2,1 ) à (3,4). On obtient, ainsi, une surface maximale correspondant à 8 portions élémentaires.

Pour la quatrième ligne : le rectangle le plus large avec seulement des 1 s’étend de (2,1 ) à (4,2). La surface maximale reste donc de 8 portions élémentaires.

Ainsi, dans cet exemple, la sous-matrice brute comprend seulement les lignes 2 et 3 de la matrice principale.

L’exemple de la figure 3 illustre une zone du territoire, dite zone brute ZB, correspondant à une sous-matrice brute. Comme visible sur cette figure 3, les obstacles O sont situés en dehors de cette zone brute Z _B .

Le procédé de détermination comprend une étape 150 de détermination d’une zone candidate compatible avec l’installation de panneaux photovoltaïques en fonction de la sous-matrice brute déterminée. L’étape 150 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.

Dans un premier exemple de mise en œuvre, la zone candidate est la zone du territoire correspondant à la sous-matrice brute.

Dans un deuxième exemple de mise en œuvre, l’étape de détermination 150 comprend la rotation (sur elle-même) de la sous-matrice brute avec un pas prédéterminé, et la détermination éventuelle d’une position de la sous-matrice brute pour laquelle la sous- matrice brute est entourée exclusivement de deuxièmes nombres. Par « entouré exclusivement », il est entendu que seules des portions élémentaires correspondant à des deuxièmes nombres sont adjacentes des portions élémentaires affectées à la sous-matrice brute. La rotation vise à déterminer s’il est possible d’agrandir la sous-matrice brute en la tournant. Le pas prédéterminé est, par exemple, de 5° et la rotation est, par exemple, effectuée entre 0° et 180°.

A l’issue de la rotation, il est obtenu une sous-matrice intermédiaire. La sous-matrice intermédiaire est soit la sous-matrice brute, soit une sous-matrice comprenant seulement les deuxièmes nombres de la sous-matrice brute à la position déterminée, ainsi, que des deuxièmes nombres entourant la sous-matrice brute à la position déterminée moyennant le respect du au moins un critère de compatibilité (notamment critère relatif à la forme de la sous-matrice intermédiaire, par exemple, la sous-matrice intermédiaire conserve une forme rectangle). Les deuxièmes nombres ajoutés à la sous-matrice brute correspondent notamment à des portions élémentaires adjacentes à la sous-matrice brute.

La zone candidate est déterminée en fonction de la sous-matrice intermédiaire. Par exemple, la zone candidate est une zone du territoire correspondant à la sous-matrice intermédiaire ou une zone du territoire correspondant à une sous-matrice finale comme cela sera décrit dans ce qui suit.

La figure 4 illustre un exemple de zone du territoire, dite zone intermédiaire, correspondant à une rotation de la sous-matrice brute par rapport à la figure 3. Comme visible sur cette figure 4, les obstacles O sont situés en dehors de cette zone intermédiaire Zi.

En complément facultatif du deuxième exemple, l’étape de détermination 150 comprend le maillage de l’espace entourant la sous-matrice intermédiaire en sous-portions élémentaires. Le maillage est, par exemple, une grille appliquée sur l’image IM et les sous- portions élémentaires sont des carrés.

Un premier nombre est ensuite affecté à chaque sous-portion élémentaire dans laquelle se trouve un obstacle O et un deuxième nombre est affecté aux autres sous- portions élémentaires. Une sous-matrice finale est alors obtenue. La sous-matrice finale est soit la sous- matrice intermédiaire, soit une sous-matrice comprenant seulement les deuxièmes nombres de la sous-matrice intermédiaire et lorsque la sous-matrice intermédiaire est entourée exclusivement de deuxièmes nombres, aussi certains desdits deuxièmes nombres moyennant le respect du au moins un critère de compatibilité (notamment critère relatif à la forme de la sous-matrice finale, par exemple, la sous-matrice finale conserve une forme rectangle). Les deuxièmes nombres ajoutés à la sous-matrice intermédiaire correspondent notamment à des sous-portions élémentaires adjacentes à la sous-matrice intermédiaire. La zone candidate est la zone du territoire correspondant à la sous-matrice finale.

La figure 5 illustre un exemple de zone du territoire, dite zone candidate Z _c , obtenue par élargissement de la zone intermédiaire de la figure 4 suite à l’application d’un maillage fin sur la zone de l’espace entourant la zone intermédiaire. Comme visible sur cette figure 5, les obstacles O sont situés en dehors de cette zone candidate Z _c .

Dans une variante, la sous-matrice finale est directement obtenue à partir de la sous-matrice brute et non pas de la sous-matrice intermédiaire (pas d’étape de rotation de la sous-matrice brute).

De préférence, le procédé de détermination comprend une étape 160 d’affectation de premiers nombres aux portions élémentaires de la matrice principale correspondant à la zone candidate déterminée. Cela permet de masquer la zone candidate déterminée pour l’identification d’autres zones candidates Zc du territoire. L’étape 160 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.

Les étapes d’identification et de détermination d’une zone candidate sont alors répétées tant qu’une sous-matrice brute est identifiée (respect du au moins un critère de compatibilité).

Optionnellement, le procédé de détermination comprend une étape 170 de détermination de l’irradiance d’au moins une zone candidate Zc déterminée. L’étape 170 est, par exemple, 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.

L’irradiance, exprimée en Watt par mètre carré (W/m ² ) est le flux rayonnant incident (puissance) reçu par une surface par unité de surface. L’irradiance est, par exemple, déterminée au moyen d’une cartographie d’irradiances du territoire considéré.

Optionnellement, le procédé de détermination comprend la fabrication de panneaux photovoltaïques et/ou d’installation de panneaux photovoltaïques sur des zones candidates Zc de l’environnement. Ainsi, le présent procédé permet de déterminer des zones d’un environnement, compatibles avec l’installation de panneaux solaires, ces zones étant différentes d’obstacles O prédéterminés et correspondant, ainsi, à des espaces libres.

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.