L’Orientation Terrestre

1. L’Orientation Terrestre Ce Cours a été conçu et réalisé par Claude Chapoix Bibliographie: Guide d’orientation de Paul Jacob – Carte, boussole et GPS1 de Lord et Pelletier 2ième partie Diaporama manuel

2. Plan Général • Systèmes géodésiques • La Cartographie • Utilisation pratique de la carte topographique • Déplacement et orientation avec la carte et la boussole • S’orienter sans carte ni boussole • Le GPS

3. La Géodésie La géodésie est une discipline, qui décrit la surface de la terre et les objets sur la terre comme base de la cartographie. La géodésie s’appuie sur le géoïde de référence qui est une surface passant par le niveau moyen des océans; c’est l’altitude zéro. Pour la France, cette altitude de référence est mesurée au marégraphe de Marseille, .

4. Représentation du globe terrestre Pour être en mesure de définir une position, il faut commencer par définir un modèle simple de la forme de la terre. On en retiendra 2: L’ellipsoïde et le géoïde

5. L’ellipsoïde: Qui est une surface géométrique assez simple. En pratique, c’est une sphère légèrement aplatie aux pôles. La différence entre les rayons aux pôles et à l’équateur est d’une vingtaine de kilomètres seulement. On définit l’ellipsoïde de manière à ce qu’il épouse aussi fidèlement que possible la forme du globe

6. Il y a des ellipsoïdes mondiaux et des ellipsoïdes locaux. Les ellipsoïdes locaux sont définis de manière à s’approcher d’avantage de la topographie d’une région ou d’un pays.

8. L’ellipsoïde de Clark: L’ellipsoïde de Clark 1880 français est fondé sur la réseau de points de triangulation NTD ( Nouvelle Triangulation Française). C’est le système géodésique national définit à partir de 1870 par les services de l’armée et repris par IGN à sa création. Point fondamental : Le centre croix de la coupole du panthéon Méridien d’origine : Paris Projection: Lambert Réseau: 58000 sites géodésiques

9. Le Géoïde: C’est par contre une surface complexe qui épouse la forme des mers et des océans, supposés calmes et au repos (sans marée), prolongée virtuellement sous les continents. On pourrait penser que c’est une sphère, mais elle présente de nombreuses irrégularités dues aux anomalies de la pesanteur. C’est une surface équipotentielle avec une même pesanteur partout celle-ci étant par conséquent perpendiculaire à la verticale.

12. Le géoïde ne correspond à aucune définition mathématique, il sert de niveau de référence à l’altitude et doit être construit point par point à l’aide d’observations précises sur le terrain. On peut considérer que le géoïde est unique alors qu’il y a une multitude d’ellipsoïdes différents.

13. Notion de système géodésique Un système géodésique (ou Datum en anglais) se définit par: • un ellipsoïde • Un point fondamental (jusqu’à l’avènement de la géodésie spatiale, c’était le lieu où l’ellipsoïde tangentait le géoïde, ses coordonnées était définies par rapport aux astres) • Un méridien d’origine: Greenwich, Paris.. • Une projection plane associée

14. . • Systèmes locaux en usage en France : • Système NTF : (Nouvelle triangulation Française) achevé en 1991 • Point fondamental : Croix du Panthéon • Ellipsoïde associé: Clark 1880 IGN • Projection associée :Lambert I,II,III, IV • Méridien d’origine : Paris C’était , jusqu’en décembre 2000, le système réglementaire en France. Depuis c’est le système RGF

15. ED 50 ( European Datum 1950) • Point fondamental : Postdam • Ellipsoïde : 1909 • Projection : UTM (Universal Transverse Mercator)

16. Système spatiaux: • RGF93 (réseau Géodésique Français) Est devenu le système légal français. Lambert 93 est la projection associée à ce sytème • C’est un spatial réseau spatial, tridimensionnel compatible avec les systèmes européens. • Issu de plus d’un millier d’observations par GPS, il a une précision centimétrique

17. Le système WGS84 (World System 1984) • Il est utilisé pour exploiter les signaux radiodiffusés du GPS • Exactitude de l’ordre du mètre • Ellipsoïde associé : IAG-GRS80 • Projection associée : UTM Il apparaît sur les Séries Bleues et Top 25 sous forme d’un cadrillage en surimpression bleue

18. Les systèmes de coordonnées géographiques Une fois le système géodésique défini, la localisation d’un point sur la terre s’exprimera sous la forme de coordonnées. Il faut pour cela choisir 2 lignes de références de ces coordonnées à la surface de l’ellipsoïde: • un méridien de référence • et l’équateur

19. Les Coordonnées Géographiques • La latitude C’est l’angle mesuré au centre de la terre de gravité de la terre, entre l’équateur et le navigateur. Lorsque la latitude est au nord de l’équateur elle est notée Nord, quand elle est au sud de l’équateur elle est notée Sud • Tous les points ayant la même latitude sont situés sur un cercle nommé parallèle

20. La Latitude varie entre 0 et 90° . Elle est négative dans l’hémisphère sud

21. La Longitude et le plan méridien: En un point de la surface de la terre, le plan méridien est un plan parallèle à l’axe des pôles contenant la verticale physique locale. Par accord international on a choisi le méridien de Greenwich, observatoire de Londres comme méridien d’origine. On appelle longitude d’un point, l’angle de son plan Méridien avec la plan du méridien d’origine. Elle se compte de 0° à 180°, positivement vers l’est et négativement vers l’ouest

22. les méridiens • Si l’équateur est l’origine des parallèles et des latitudes, le méridien de Greenwich, est l’origine des méridiens et des longitudes et ila été fixé par convention • Un truc: LONGitude se rapporte aux longs méridiens, alors que les parallèles peuvent être trèspetits près des pôles.

23. Coordonnées d’un point du globe en DMS,DMDM,DMCM,DMMM • N’importe quel point de la surface du globe terrestre peut donc être situé en coordonnées géographique: latitude et longitude. • Exemple: Lat: N 44° 34.2121’ Long.: W 004° 28.17 ’ (44 degré, 34 minutes et 21 dixièmesde minutes)

24. Ces deux angles peuvent être exprimé dans différentes unités: • Degrés sexagésimaux : Degrés, minutes, secondes 46°20’30’’ • Degrés décimaux : Degrés, Minutes, dixième de Minutes 46°20.5’ • Degrés, Minutes,centièmes de Minutes • 46°20.50’ • Degrés; Minutes, millième de Minutes • 46°20.500’ • Ou en grades et radians

26. Equivalences • Entre les angles et les distances: • La circonférence de la terre étant de 40 000 Km; 400 grades représentent 40 000 Km • 100 grades ou 90° le long d’un méridien ou le long de l’équateur représentent donc 10 000 Km minute d’arc représente à la surface d la terre une distance de 1852 m. cette unité est appelé mille marin ou mille nautique

27. Entre le temps et les angles: • La terre tourne avec une période de 24 heures; il faut donc approximativement 6 heures pour qu’un point à la suraface de la terre tourne d’un angle de 90° ou 100gr; donc en 1 heure on parcours 90°/6=15 degré ou 100gr/6=16,67gr • Entre Nice et Ouessant on trouve on trouve une différence de longitude de 13,8gr ce qui représente un décalage horaire de 0h49mn41s

28. Si l’on veut passer d’une surface à peu près sphérique (la terre) à une surface plane (une carte) on doit recourir à une projection…

29. La Cartographie • Les systèmes de projection • Généralités sur les cartes • Echelles et distances • Les cartes topographiques • Les logiciels de cartes • Les cartes bathymétriques • Les photographies aériennes

30. Les Systèmes de projection • La terre est ronde… • La façon de reproduire une surface ronde sur une surface plane s’appelle : « projection ».Le système parfait de projection n’existe malheureusement pas. Il faut faire des compromis entre le respect des surfaces (système équivalent) ou des angles (système conforme).

31. Les deux principaux groupes de projections: • Cylindriques • Coniques

32. Le Système de projection Lambert • Une Projection conique conforme • C’est une transformation conforme (conservation des angles) • Le cône sera tangent sur un parallèle de tangence. • C’est à ce niveau que la carte sera la plus réaliste • représentation fidèle des angles et des distances. • Dès qu’on s’éloigne de ce parallèle de tangence, la carte déforme la réalité du globe. • La France est couverte par 4 cônes: nord, centre, sud et Corse.

35. Le méridien d’origine est le méridien de Paris • Les méridiens se transforment en des lignes droites, les parallèles se transforment en des cercles sur le cône développé

36. Le cône vient en contact avec la Terre tout le long d’une courbe qui ceinture le globe et qu’on appelle parallèle moyen. Cette courbe passe par le secteur à cartographier. • Si on modifie la distance entre la pointe du cône et la surface de la terre, les points de contact du parallèle moyen se déplaceront, soit vers le nord soit vers le sud.

39. Le quadrillage Lambert • Les axes du quadrillage sont le Méridien de Paris pour l’axe des y • et le parallèle de tangence pour l’axedesx. Pour ne pas avoir des chiffres identiques dans les coordonnées rectangulaires on a décalé les origines de la numérotation de 600km vers l’ouest pour l’axe de y et de 200km vers le sud pour l’axe des x

41. Le quadrillage n’est pas représenté mais on peut le reconstituer en joignant les amorces kilométriques disposées le long du cadre de la carte et en utilisant les petites croix espacées de 4cm et mesurant 2mm disséminées sur la carte. • Ce quadrillage permet d’établir les coordonnées rectangulaires d’un point

42. La projection Mercator • Le système de projection de Mercator nous vient de Gerhard Kremer (1512-1594) qui conformément à la mode de l’époque, a latinisé son nom qui est devenu ainsi Gerardus Mercator. C’est en 1569 pour la publication de sa mappemonde que ce cartographe flamand met au point le système de projection qui porte son nom.

43. Une projection Cylindrique conforme

44. LaProjection de Mercator est une transformation conforme sur un cylindrevertical d’axe confondu avec l’axe des pôles et tangent à l’équateur avec l’ellipsoïde du système ED50.

46. L’utilisation de cette projection est limitée à des latitude inférieures à 70°, au-delà les déformations sont trop importantes.

47. Pour bien visualiser ces distorsions il suffit de regarder le Groenland. Il est beaucoup plus large sur une carte utilisant la projection Mercator que sur le globe terrestre.

49. Ce système est surtout utilisé pour: Les cartes marines et aéronautiques Les Atlas des régions intertropicales

50. Projection UTM ou Universal Transverse Mercator • C’est au physicien allemand Gauss (1777 – 1855) que nous devons ce système de projection établi au XIX° siècle.