cours de topographie

Cours de Topographie et de Topométrie Chapitre 1
1. Introduction générale
La
détermination des coordonnées et de diverses caractéristiques de points
dans l’espace occupe une place importante dans la plupart des études à
buts environnementaux. L’objectif de ces déterminations est généralement
l’étude de l’aspect géographique des inter-relations entre les divers
paramètres ou indicateurs relevés.
L’objet de ce cours est de balayer
l’ensemble des méthodes et techniques à la disposition des bureaux
d’études pour acquérir des informations à la fois géométriques et
thématiques sur des objets tri-dimensionnels, qui composent nos paysages
urbains et naturels. Il ne s’agit évidemment pas de former des
topographes chevronnés, mais bien de donner une culture technique de
base pour permettre d’une part un dialogue avec les professionnels et
d’autre part, lorsque c’est nécessaire, la mise en oeuvre de protocoles
de mesures simples.
Dans une première partie, nous rappellerons les
notions géodésiques de base nécessaire à la compréhension de ce cours.
Nous nous intéresserons ensuite aux méthodes de détermination directes
de la topométrie classique : le nivellement direct et indirect, la
triangulation et ses déclinaisons. Nous évoquerons rapidement les
notions de précision et d’erreur de mesure. Enfin, nous présenterons les
grandes caractéristiques du système GPS, ses capacités et ses modes
d’exploitation. Nous terminerons par un aperçu rapide des méthodes de
télédétection pour la génération de plans d’information géographique.
1.1. Une carte, un plan pour quoi?
La
première question que doit se poser le cartographe ou le topographe est
la suivante : quelles sont les informations que l’on souhaite obtenir
du terrain ? Ceci doit permettre de définir le plus petit objet qui
devra être visible sur la carte ou le plan, conditionnant ainsi
l’échelle du document. On en détermine ainsi la teneur en information.
Quelques exemples pour illustrer ces propos : nous partirons du principe
que le plus petit détail aisément discernable, ainsi que la précision
de report manuel, ne peuvent être inférieurs au dixième de millimètre.
Ainsi, nous obtenons les relations suivantes entre les échelles
classiques des documents et le type de détails représentés :
• Plan de maison → 1/50
• Plan de corps de rue (murs, égouts, trottoirs…) → 1/200 à 1/500
• Plan de lotissement, d’occupation des sols, cadastre → 1/1000 à 1/2000
L’échelle
1/mb d’un document est souvent qualifiée de deux façons différentes et
contradictoires : l’une qualifie le coefficient d’échelle mb, et
l’autre, le rapport d’échelle. Dans la suite, on se limitera à la
seconde qui a le plus souvent cours dans les administrations et les
fournisseurs de données.
1.2. Un panel de techniques et méthodes
Afin
de décrire le terrain, on dispose de tout un panel de techniques et
méthodes qu’il s’agit maintenant d’étudier, dans les grandes lignes. Le
propos est, comme précisé plus haut d’en connaître les principes, le
moyen de les mettre en oeuvre efficacement pour des travaux restreints,
de savoir quand faire appel à un professionnel et d’avoir avec lui un
langage commun. Nous verrons comment choisir l’appareil et la technique
adaptés au problème qui se pose, aux contraintes de précision de
l’étude.
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Cours de Topographie et de Topométrie Chapitre 1
2. Notions géodésiques de base
Sans
entrer excessivement dans les détails, nous rappelons ici les grandes
notions de géodésie sur les systèmes, les surfaces de référence, les
grandes familles de projection cartographique…
2.1. Quelques définitions
Les
définitions qui suivent sont principalement tirées et inspirées de la
notice technique de l’Institut Géographique National, intitulée :
Notions géodésiques nécessaires au positionnement géographique (IGN,
2000).
2.1.1. Les paramètres essentiels
La mise en oeuvre de la
géodésie et des techniques qui en sont dérivées nécessitent l’existence
d’un jeu de paramètres essentiels :
• un système géodésique de référence
• un réseau géodésique de points matérialisés
2.1.1.1. Le système géodésique
Un système géodésique (ou datum géodésique) est un repère affine possédant les caractéristiques suivantes :
• le centre O est proche du centre des masses de la Terre
• l’axe OZ est proche de l’axe de rotation terrestre
• le plan OXZ est proche du plan méridien origine
Les
coordonnées géodésiques du point M ne sont pas des valeurs objectives
mais bien dépendantes d’un modèle théorique. Un point de la croûte
terrestre est considéré fixe par rapport au système géodésique, malgré
les petits déplacements qu’il peut subir (marée terrestre, surcharge
océanique, mouvements tectoniques). Ainsi, il apparaît la nécessité de
disposer d’une surface de référence : l’ellipsoïde.
2.1.1.2. Le réseau géodésique
Un
réseau géodésique est un ensemble de points de la coûte terrestre (tels
que des piliers, des bornes…) dont les coordonnées sont définies,
estimées par rapport à un système géodésique. Plusieurs types de réseaux
sont distingués :
• les réseaux planimétriques
• les réseaux de nivellement
• les réseaux tridimensionnels géocentriques
Pour résumer :