ELEMENTS DE TOPOGRAPHIE NIVELLEMENT Jean Pierre BRICQUET

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Paul Beaupré
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1 Institut de Recherche pour le Développement Autorité du Bassin du Niger Unité Observatoires Hydrologiques et Ingénierie ELEMENTS DE TOPOGRAPHIE NIVELLEMENT Jean Pierre BRICQUET

2 Introduction Le nivellement Les techniques de nivellement La fermeture Les profils

3 Finalité de la topographie Comme souvent, il est pratique de partir de la finalité pour remonter aux techniques mises en œuvre et les justifier ainsi. En schématisant, on peut dire que la topographie a pour objectifs principaux de permettre l établissement de cartes et de plans graphiques sur lesquels sont représentées, sous forme symbolique, toutes les informations ayant trait à la topologie du terrain et à ses détails naturels et artificiels. Cette cartographie de données existantes permettra par exemple de s orienter sur le terrain ou bien d étudier un projet de construction

En schématisant, on peut dire que la topographie a pour objectifs principaux de permettre l établissement de cartes et de plans graphiques sur

4 Quelques définitions La cartographie : c est l ensemble des études et opérations scientifiques, artistiques et techniques intervenant à partir d observations directes ou de l exploitation d un document en vue d élaborer des cartes, plans et autres moyens d expression. La planimétrie a pour but de représenter la projection, sur un plan horizontal, de tous les points situés sur le terrain. Pour cela on mesurera les distances séparant les différents points les uns des autres ainsi que les angles pour rattacher ces différents points. Le nivellement ou altimétrie est l ensemble des opérations topographiques qui permet de déterminer l'altitude d'un point à partir de l'altitude connue d'une référence, après avoir calculé la dénivelée entre ces deux points.

La planimétrie a pour but de représenter la projection, sur un plan horizontal, de tous les points situés sur le terrain.

5 Les réseaux de référence

6 Les réseaux de référence NGF, Nivellement Général de la France IGN 69 Normal Null

7 La source d information Au niveau national, la meilleure source : Institut Géographique National Coordonnées Paramètres de projection Numéros de cartes Fiches signalétiques de points

9 Le niveau

10 Les éléments du niveau 1 vis calante 2 plaque ressort 3 bague de mise au point 4 plaque de fixation 5 oculaire de la lunette 6 viseur 7 bouton du micromètre

11 Les types de niveaux Le niveau de chantier Le niveau automatique

12 Le niveau numérique

13 Mise en station

14 Mise en station

15 Nivelle Nivelle à coïncidence sur un niveau N2 WILD

16 Réticules

17 Lecture de la mire Le réticule d un niveau est généralement constitué de quatre fils : - le fil stadimétrique supérieur (s ), qui donne une lecture m1 sur la mire; - le fil stadimétrique inférieur (s), qui donne la lecture m2 sur la mire; - le fil niveleur (n), qui donne la lecture m sur la mire; - le fil vertical (v), qui permet le pointé de la mire ou d un objet. La lecture sur chaque fil est estimée visuellement au millimètre près. Les fils stadimétriques permettent d obtenir une valeur approchée de la portée. Pour chaque lecture, il est judicieux de lire les trois fils horizontaux de manière à éviter les fautes de lecture: on vérifie en effet, directement sur le terrain, que : m =( m1 +m2 )/2

mire ou d un objet. La lecture sur chaque fil est estimée visuellement au millimètre près. Les fils stadimétriques permettent d obtenir une valeur approchée de la portée.

18 Positionnement de la mire La mire est une échelle linéaire qui doit être tenue verticalement (elle comporte une nivelle sphérique) sur le point intervenant dans la dénivelée à mesurer. La précision de sa graduation et de son maintien en position verticale influent fortement sur la précision de la dénivelée mesurée. La mire classique est généralement graduée en centimètre. La chiffraison est souvent en décimètre. Il existe des mires à graduation renversée pour les optiques ne redressant pas l image (anciens modèles).

La précision de sa graduation et de son maintien en position verticale influent fortement sur la précision de la dénivelée mesurée.

19 Lecture des angles

20 Contrôle du niveau

21 Déplacement On ne déplace JAMAIS la mire et le niveau simultanément

23 Principe du nivellement

24 Technique du nivellement

27 Observation de dénivelés f =Δ Δ Hobs Hth Z R + AR 1= ZR2 ( AV)

28 Observation de dénivelés

29 Observation de dénivelés

30 Observation de dénivelés

31 Les altitudes Nivellement par rayonnement Nivellement d itinéraires Nivellement de franchissement Nivellement d auscultation

32 Nivellement par rayonnement

33 Nivellement par rayonnement

34 Nivellement par cheminement

35 Nivellement par cheminement

36 Piquet de nivellement

37 Nivellement de surface

38 La mesure de distance Historiquement, par la méthode d amplification de base définie par une mire invar de deux mètres Actuellement, par télémétrie ou tachéométrie électronique Egalement avec un niveau en utilisant les fils stadimétriques.

39 La portée est la distance du niveau à la mire : elle varie suivant le matériel et la précision cherchée, et doit être au maximum de 60 m en nivellement ordinaire et 35 m en nivellement deprécision. Dans la mesure du possible, l opérateur place le niveau à peu près à égale distance de A et de B de manière à réaliser l égalité des portées

40 Mesure de distance

41 Incertitude de mesure Une mesure est toujours affectée par une certaine erreur. On distingue : Les erreurs systématiques Les erreurs accidentelles Les fautes

42 Incertitude de mesure Les erreurs systématiques l erreur d étalonnage de la mire ; le défaut de verticalité de la mire: bulle déréglée ; l erreur d inclinaison de l axe optique: axe optique non perpendiculaire à l axe principal ; le défaut de fonctionnement du compensateur.

43 Incertitude de mesure Les erreurs accidentelles l erreur de parallaxe qui est une mauvaise mise au point de la lunette ; un mauvais calage de la bulle; l erreur de lecture sur la mire due à l estimation du millimètre ; un mauvais choix d un point intermédiaire : point non stable ; le flamboiement de l air : il faut éviter les visées en bas de mire près du sol lorsqu il fait chaud

44 Incertitude de mesure Les fautes On distingue les fautes de : calage : oubli de caler la bulle, compensateur bloqué ; lecture : confusion du trait niveleur avec un trait stadimétrique ; confusion de graduation ou d unité ; transcription sur carnet : mauvaise retranscription de la valeur lue.

45 Nivellement et fermeture

46 Fermetures de cheminements Fermeture angulaire : f = ( n 2).200gon n A Ai i= 1 Fermeture planimétrique (en X) : f X = X f X c Fermeture linéaire : f L= f 2+ f 2+ X Y f 2 Z

47 Compensation pondérée c j j p = f n p i= 1 j i Compensation par les moindres carrés A= t V. P. V mq 0 =± n i=1 ( p i. v n q 2 i )

48 Profil en long

49 Profil en travers

50 Profil en travers

51 Altitude réelle

52 Altitude fictive

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