Ce document intitulé "Chapitre I: Introduction à la géomatique" est destiné aux étudiants de l'université. Il couvre les notions fondamentales de la géomatique, une discipline qui gère les données à référence spatiale.
Il couvre les notions suivantes:
- Définition de la géomatique
- Disciplines de la géomatique
- Notions fondamentales en géodésie
- Référentiels ou systèmes de coordonnées
- Généralités en cartographie
- Systèmes de coordonnées en Algérie
Cours Introduction à la géomatique -SIG - ArcGIS
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Module : SIG et EDS
Dr Khalissa Derbal Eps Amieur
Laboratoire : LSI / équipe ISI
Bureau 223
k.derami@gmail.com
2 Plan du cours
Préalable et Introduction
Définition de la géomatique
Disciplines de la géomatique
Notion fondamentales en géodésie
Référentiels ou systèmes de cordonnées
Généralités en cartographie
Systèmes de coordonnées en Algérie
Conclusion
Préalable et introduction
L’IG pendant la préhistoire et l’antiquité
Traduction graphique de la perception de leur environnement
Révolution de la cartographie au début du XVème siècle
Voyages d’exploration et découverte de nouveaux mondes
Naissance d’organismes spécialisés dans la Géographie, cartographie et toutes les disciplines connexes
Introduction à la géomatique
Définition de la géomatique
Origine du terme « Géomatique » : Bernard Dubuisson, 1960
« La discipline ayant pour objet la gestion des données à référence spatiale et qui fait appel aux sciences et aux technologies reliées à leur acquisition, stockage, traitement et diffusion » (L’office de la langue française au Québec a définit la géomatique en 1993)
Disciplines de la géomatique
La géomatique est à la croisée de plusieurs disciplines
Cartographie
Informatique
Géomatique
Télédétection
Géodésie Mathématique
Qu’est que la géographie ?
Une discipline antique enracinée dans l’histoire de l’humanité.
Doit son évolution au développement technologique et tout particulièrement à l’informatique.
Informatique → cartographie numérique → la géographie comme activité scientifique, économique et sociale.
« C’est une science qui a pour objet d’étudier l’espace des sociétés, la dimension spatiale du social.
Elle doit son évolution à la cartographie numérique. »
Qu’est que la Cartographie ?
« Est la première forme de modélisation de l’espace géographique, elle sert à représenter un lieu, des objets dans leur environnement ainsi que la distribution et la dynamique de phénomènes spatiaux.
Production de carte de haute qualité, grâce au développement des techniques et des méthodes de conception et d’édition selon des conventions universelles et des normes scientifiquement approuvés.
Doit son évolution au développement des TIC
Qu’est que la télédétection ?
« Remote sensing is the science of obtaining information about objects or areas from a distance, typically from aircraft or satellites. »
Est l’ensemble des techniques qui permettent, par l’acquisition d’images, d’obtenir de l’information sur la surface de la Terre (y compris l’atmosphère et les océans), sans contact direct avec celle-ci. » (Centre Canadien de Télédétection).
Processus de la télédétection ?
La télédétection englobe tout le processus qui consiste à capter et enregistrer l’énergie d’un rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi, à traiter et analyser l’information qu’il représente, pour ensuite mettre en application cette information.
Qu’est que la Géodésie ?
Selon le géodésien Allemand F.R. Helmert (1880), « la géodésie est la science de la mesure et de la représentation de la surface terrestre ».
Une science qui s’intéresse à la forme et aux dimensions de la Terre
Elle permet grâce à l'observation et à la mesure, de déterminer les positions exactes des points ainsi que les formes et superficies de grandes régions de la surface de la Terre
Concepts fondamentaux en géodésie
Forme de la terre
Géoïde
Ellipsoïde ou sphéroïde
Qu’est ce qu’un système géodésique ?
Le positionnement des points dans l’espace et le temps nécessite la définition d’un système géodésique de référence.
C’est un repère affine O i j k tel que :
O est proche des centres de masse de la terre
OZ est proche de l’axe de rotation de la terre
OXZ est le plan proche du méridien d’origine
Inconvénient :
Ce système dit de coordonnées cartésiennes est rarement utilisé pour le stockage des données spatialisées,
Différents systèmes géodésiques qui ont été défini par approximation du géoïde à des ellipsoïdes.
On parle d’ellipsoïde global et d’ellipsoïde local.
Ellipsoïde global ou Datum global
Modélise la totalité du géoïde, leur précision est moyenne, à peu près partout.
L’ellipsoïde global le mieux adapté à la Terre. Le plus utilisé actuellement est l’Ellipsoïde WGS84 (associé au World Geodetic System) considéré comme équivalent au GRS 80.
Ellipsoïde local ou Datum local
Modélise précisément une zone géographique particulière et ne peut pas être utilisé en dehors de cette zone. Il est créé sur l'ellipsoïde sélectionné.
Exemple:
Le Datum nord-américain de 1983 (NAD83).
Synthèse
Question1:
Quelle est la forme réelle de la terre ?
Question 2:
Quelle est sa forme approximative ?
Question 3:
Quel est l’intérêt principal du passage à la forme approximative ?
Systèmes de coordonnées
Définition:
Un système de coordonnées est un référentiel dans lequel on peut représenter des éléments (entités) dans l'espace et sur la surface de la terre.
Systèmes de de coordonnées géographiques, Geographic Coordinate System (GCS) en Anglais
Système de coordonnées projetées (en Projected Coordinate System (PCS) en anglais).
Systèmes de de coordonnées géographiques
Définit les localisations sur la surface de la terre en longitude et latitude sur un modèle sphérique.
Dans ce modèle, des lignes imaginaires sont considérées, appelés lignes de référence spatiales:
Les parallèles et les méridiens
Qu’est ce qu’un parallèle ?
Des cercles imaginaires équidistants qui entourent la terre parallèlement à l’équateur qui la ligne de référence.
L’équateur divise la terre en deux hémisphères : l’hémisphère nord et l’hémisphère sud.
180 parallèles, 90 au nord et 90 au sud
Les méridiens :
Ce sont des demi-cercles, des lignes verticales qui lie le pôle nord au pôle sud.
Le méridien de Greenwich (méridien de référence de degré 0) et le méridien qui lui est opposé de degré 180, partagent la terre en parties égales, l’hémisphère Ouest ou occidentale et l’hémisphère Est ou orientale.
180 à l’Est et 180 à l’Ouest
Coordonnées géographiques
Les coordonnées géographiques sont définies en latitude, longitude et altitude
λ (lambda) : longitude
φ (phi) : latitude
h : hauteur au-dessus de l’ellipsoïde.
Notations :
Les latitudes et longitudes sont notées par des unités angulaires en :
- degrés, minutes, secondes (° ´ "), exemple : 45° 36´ 36",
- degrés, minutes décimales (° ´) ex : 45° 36.6´
- degrés décimaux (°) ex : 48.61°
En précisant : Ouest (-), Est (+), Nord (+) ou Sud (-)
West(-), East(+), North (+),South(-)
Question :
Déterminez les coordonnées géographiques en degré des points (en couleur noir sur la carte géographique suivante
Question 2:
Quelle est la distance (en miles et en mètre) entre un parallèle et un autre
Trouver les coordonnées géographiques en longitude et latitude des villes suivantes en précisant l’ellipsoïde de référence et /ou le Datum local :
Alger, Constantine, Oran, Annaba et Ouargla
Système de Coordonnées Projetées
Pour réaliser des représentations sur un plan à deux dimensions, il est nécessaire de projeter les coordonnées géographique à 3D sur un plan.
La projection est une fonction mathématique qui fait correspondre à un ellipsoïde, un plan de projection en transformant les coordonnées sphériques du globe (longitude, latitude) en coordonnées planaires plates identifiés par des coordonnées x, y sur une grille, dont l'origine est située au centre de cette grille.
La méthode de projection d’une zone courbe sur un plan utilise des théorèmes mathématiques, de la géométrie et de la trigonométrie
La projection s’effectue en deux étapes :
L’approximation du géoïde par un ellipsoïde de révolution global (ex. WGS84) ou local
Projection des points de l’ellipsoïde de révolution sur le plan,
Passage aux coordonnées projetées
Système de Coordonnées projetées
Aucune projection ne peut illustrer fidèlement la surface terrestre sans l’altérer
La nature des altérations porte sur les longueurs et/ou les surfaces et/ou les angles
Types de projection
- La projection conforme conserve les directions.
- La projection équivalente conserve les surfaces.
- La projection équidistante conserve les distances.
Types de projection
a) Projection cylindrique.
b) Projection Conique
c) Projection Azimutale
Systèmes de projection en Algérie
Il en existe plus de 200 systèmes de projections dans le monde : parmi ces projections UTM et Lambert que l’Algérie ainsi que de nombreux pays utilisent
La projection UTM (Universe Transverse Mercator ( projection cylindrique conforme)
Lambert (projection conique Conforme).
Principe de la projection UTM
Le monde est divisé en 60 zones égales qui sont toutes de Largeur = ………. degrés en longitude, d’Est en Ouest.
Les zones UTM sont numérotées de 1 à 60, commençant à la ligne de date internationale (zone 1 à 180 degrés de longitude Ouest) et progressant à l’Est en arrière de la ligne de date internationale (zone 60 à 180 degrés de longitude Est) larges de 6 degrés en longitude, d’Est en Ouest.
Le monde en projection UTM
Il en existe plus de 200 systèmes de projections :
La projection UTM (Universe Transverse Mercator ( projection cylindrique conforme)
Lambert (projection conique Conforme), etc.
Récapitulons!
Les coordonnées cartésiennes
X, Y, Z
+ Ellipsoïde
Coordonnées géographiques
lon. lat. haut.
Projection
Les coordonnées planes (X,Y)
Questions :
Q1:
L’Algérie utilise à son tour, le système de projection UTM. Quels sont les zones UTM qui couvrent l’Algérie ?
Q2:
Proposez les coordonnées de la ville d’Alger selon les systèmes de projection proposées
Consultez les sites
http://www.inct.mdn.dz : Institut National de Cartographie et
https://asal.dz/ : Agence Sptiale ALgérienne
Notions fondamentales en cartographie
La carte
La carte est le plus ancien support d’information géographique : « c’est une représentation géométrique plane, simplifiée et conventionnelle de/ou d’une partie de la surface terrestre et cela dans un rapport de similitude convenable qu’on appelle Echelle ».
L’échelle cartographique :
L’échelle est la Caractéristique fondamentale de la carte : « c’est le rapport d’une distance mesurée sur la carte à la distance réelle sur le terrain.
Comment le représenter mathématiquement ?
Toute carte est accompagnée d’une indication de son échelle qui peut être graphique ou numérique :
La grande échelle
Englobe les échelles en dessous de 1 :25000, c’est une représentation à l’échelle d’une ville, d’un quartier où d’un îlot. Dans une telle échelle la représentation couvre une petite surface avec mise en évidence des détails.
La moyenne échelle
Il s’agit de l’intervalle de 1 :25000 à 1 :100000 inclus.
La petite échelle
Se trouve dans l’intervalle de 1 :100000 à 1 :500000. la représentation couvre une grande surface, avec peu de détails (représentation de l’essentiel par rapport à l’objectif de la carte).
La très petite échelle
En dessous de 1 :1000000 qui signifie que la représentation est élaborée avec un niveau élevé d’abstraction.
Exercice d’application :
Un bâtiment est représenté sur une carte par une longueur de 33mm et en réalité, il mesure 11 m de long. Quelle est l'échelle utilisée dans cette représentation ?
Un tronçon de route de longueur 50 km est représenté sur une carte à l'échelle 1 : 200000. Quelle est la longueur de la route sur la carte ?
On peut parler d’agrandissement d’entités sur une carte. Comment sera représentée l’échelle dans ce cas ?
Échelles et applications :
Échelle
1: 100 1 :2000
Domaine d’Application
Cadastre
Construction d’ouvrage
Réseaux de drainage
1 :5000 1 :10000
Plan d’aménagement
Avant-projet
Inventaire locaux
1 :25000 1 :50000
Cartes topographiques
Grands inventaires
Aménagement régionaux
Famille de cartes
Les cartes topographiques
Les cartes thématiques
Autres cartes
Les cartes topographiques
Une carte topographique est une carte à échelle réduite représentant les éléments naturels (végétation, hydrographie, ...) et artificiels (aménagements humains) situés sur la surface terrestre, ainsi que le relief d'une région géographique de manière précise et détaillée sur un plan horizontal
Les cartes thématiques
Une carte thématique est une carte représentant sur un fond repère topographique, hydrographique, chorographique ou géographique, des phénomènes localisables de toute nature, qualitatifs ou quantitatifs.
Exemples :
Cartes touristiques
routières
scolaires, etc.
Exemple de carte thématique : densité de la population au nord de l’Algérie
Autres cartes:
Les orthophotos : ce sont des informations image géoréférencées issues de prises de vues aériennes.
Les schémas
Le MNT
Donner un exemple carte sur l’Algérie pour chacun des types ci-dessus.
Conclusions
Points abordé dans ce chapitre:
La géomatique en tant que science pluridisciplinaires
Disciplines de la géomatiques
Concepts fondamentaux en géodésie
Les systèmes de coordonnées
Quelques concepts en cartographie
La carte et l’échelle
Le prochain chapitre abordera :
l’Information géographique
les systèmes d’Information Géographique
FAQ
Question 1:
Quelle est la forme réelle de la terre ?
Question 2:
Quelle est sa forme approximative ?
Question 3:
Quel est l’intérêt principal du passage à la forme approximative ?