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Localisation de l'information géographique

Historique des techniques de localisation (en chantier)
Localisation dans l'espace terrestre à l'aide de coordonnées : concepts de base et réalisation
Description des principaux systèmes de coordonnées
Les systèmes de coordonnées utilisés en France (en chantier)
Classification des projections planes
Description des principales projections planes représentant la terre
Les transformations de coordonnées (en chantier)
Les systèmes d'altitude
GPS : description du système (en chantier)
L'avenir du positionnement (en chantier)

 

 
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par
Serge
Botton

Ecole Nationale des Sciences Géographiques
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Localisation dans l'espace à l'aide de coordonnées : concepts de base et réalisation
 

Extrait de réseau géodésique
 

Afin de localiser mathématiquement un objet sur la Terre d'une façon univoque, il faut définir un référentiel géodésique.
Celui-ci est un repère affine dont le centre est proche du centre des masses de la Terre, ses deux premiers axes sont dans le plan de l'équateur et le troisième est proche de l'axe de rotation des pôles.
Il est donc possible dans ce repère d'obtenir des coordonnées pour chaque point de la Terre.
La réalisation concrète et numérique de ce référentiel s'appelle un système géodésique.

Concrètement, un système géodésique est constitué de repères (Bornes, plaquettes scellées…) réparties régulièrement à la surface de la Terre.
Chacun de ces repères a des coordonnées connu très précisément dans le système géodésique sous-jacent.

La réalisation concrète consiste à déterminer pour ces repères des coordonnées les plus précises possibles.

 

Plan de fiche

Construction d'un système géodésique
La réalisation d'un système géodésique terrestre
La réalisation d'un système géodésique spatial

 

 

Construction d'un système géodésique

 

Le but du système géodésique est de fournir à tous les utilisateurs potentiels des points stables et matérialisés (bornes, repère scellés,…) dont on a déterminé les coordonnées dans l'espace.
La réalisation des systèmes géodésiques a brutalement évolué avec l'apparition des satellites artificiels et des moyens modernes de localisation spatial tel que le GPS.
Jusque dans les années 50 les seules techniques disponibles étaient les mesures terrestres d'angles, de distances et de temps. On réalisait donc un système géodésique dit terrestre ou classique.
Aujourd'hui on réalise des systèmes géodésiques spatiaux.

 

 

La réalisation d'un système géodésique terrestre

Méthode terrestre

 

La première étape est la détermination des coordonnées d'un point de base par mesures astronomiques. Ce point est matérialisé pour le réseau Français de la NTF (Nouvelle Triangulation Française) par la Croix du Panthéon à Paris.

 


Mesure astronomique
 
Panthéon
 

Puis il faut implanter des points géodésiques matérialisés par des bornes. Ces points doivent être localement en intervisibilité pour réaliser des mesures entre eux.

Enfin on mesure à l'aide de théodolites des angles horizontaux et verticaux entre les points. On réalise aussi des mesures de distances. Jusqu'à l'apparition dans les années 50 des distancemètres électroniques les mesures se faisaient à l'aide de fil invar de 24 mètres. Cette technique, contrairement à la mesure d'angles, était lourde à mettre en œuvre. C'est pourquoi les réseaux classiques comportent peu de bases mesurées (voir NTF).

 


Théodolite
 
Fil invar
 
Distancemètre électronique
   
 

Enfin en utilisant les propriétés des triangles (quand on connait 3 éléments d'un triangle, on peut calculer les 3 autres éléments), on calcule de proche en proche les coordonnées de l'ensemble des points du réseau. Ces techniques sont dites locales. En effet la rotondité de la Terre ne permet pas les mesures directes au-delà d'une cinquantaine de kilomètres.

 

Afin d'obtenir la meilleure précision possible, on observe de nombreuses fois chaque point, pour obtenir des mesures redondantes puis on les "moyenne" à l'aide de modèles mathématiques complexes.

 

 

La réalisation d'un système géodésique spatial

Méthode spatialle

 

Les satellites artificiels permettent d'avoir une vision globale de la Terre et de s'affranchir de sa rotondité. Très rapidement des systèmes de positionnement spatial sont apparus. Ceux conçus par les militaires, en particulier GPS, se sont imposés à cause de leur facilité d'emploi.

 

Les techniques de géodésie spatiale apparues durant les années 50, peuvent être classés en trois catégories :

 

Mesure du décalage de temps entre la réception d'un train d'onde émis par un objet céleste lointain appelé quasar entre deux points à la surface du Globe.
On en déduit les coordonnées d'un point par rapport à l'autre.
Cette méthode appelée VLBI (Very Long Base Interferometry) est très précise, mais elle nécessite l'utilisation de radiotélescopes géants.

 
Radiotélescope
 

Mesure de la distance entre une station au sol et un satellite de la Terre (Lune ou satellite artificiel) par détermination du temps de parcours d'une impulsion laser.
La connaissance de la position du satellite permet d'en déduire la position de la station sol.

 
Laser
 

Mesure de la distance ou de la variation de distance entre une station au sol et des satellites en utilisant une onde radio électrique.
Comme pour la technique de tir laser, la connaissance de la distance entre les satellites et la station au sol et la position du satellite à un instant donné permet d'obtenir les coordonnées de la station sol.
Cette technique est la plus employé, c'est celle qu'utilise le système GPS.

 
Récepteur GPS
 

Ces techniques sont aujourd'hui un moyen de produire rapidement des systèmes géodésiques très précis, mondiaux en s'affranchissant de l'intervisibilité entre les points, du caractère local et de la grande complexité de la mise en œuvre des mesures terrestres.

 

 

 


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