LA NAVIGATION. «On est perdu!!!»

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1 «On est perdu!!!» Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie - Les cartes : définition, l échelle, la légende, le relief, le système de coordonnées, - Les trois nord : le nord géographique, le nord magnétique, le nord de la carte. Chapitre 2 : Notions de navigation - le corps de la boussole, - s orienter avec une boussole, - calcul de point sur la carte, - report de coordonnées sur la carte, - détermination d un cap Chapitre 3 : La navigation au GPS - définition et historique, - les principes de fonctionnement d un GPS, - limites d un GPS - les fonctions principales et la navigation

2 Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie La base de l orientation, est la carte topographique Définition : Représentation géométrique sur une feuille plane et suivant certaines conventions d une portion de la surface du sol, composée de mouvements du sol et de détails du terrain. Elle comporte en outre des informations qui ont pour but de se situer sur la carte, de s orienter, de déterminer les distances, de trouver les repères et les altitudes. En résumé : Les cartes sont la représentation réduite de la réalité, permettant de faire une représentation de grandes surfaces pour en connaître ses caractéristiques géographiques, physiques, politiques, démographiques Une carte utilisée en orientation doit comporter au minimum trois éléments : - L échelle - Une légende ( carte - Le nord géographique et/ou le nord magnétique (généralement en haut de la

3 1) L échelle de la carte Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie L échelle d une carte, c est la réduction effectuée pour passer des distances mesurées sur le terrain aux longueurs qui les représentent sur la carte. Elle a une valeur fixe. Les échelles sont notées sous forme de fractions centimétriques : 1 / ème Le numérateur est toujours égal à «1» et correspond à «1 cm» sur la carte. Le dénominateur correspond au nombre de centimètres que cela représente sur le terrain. Exemple d échelle de carte 1/ veut dire que la carte est fois plus petite que la réalité 1 cm sur la carte représente cm en réalité 1 cm sur la carte représente 250 m en réalité

4 1) L échelle de la carte Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie Chaque échelle représente une utilisation particulière qui est souvent en relation avec la vitesse de déplacement et la fonction recherchée. Une carte trop précise peut-être trop encombrante, on ne se rendra pas compte de sa situation générale si on avance vite sur la carte. A l inverse, une carte peu précise ne vous permettra pas de voir les détails qui vous entourent pour vous situer, donc de vous orienter car tous les éléments du terrain auront été effacés.

5 Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 1) L échelle de la carte Voici en gros les types d échelles que l on peut rencontrer : 1/ / /50000

6 2) La légende Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie Les légendes résument tous les signes qui seront utilisés dans la carte. Cela peut être des signes représentant les villes, les bâtisses, les routes, les éléments du relief, des renseignements touristiques. La légende est toujours présente sur une carte, et les signes utilisés sont assez représentatifs et communs à la plupart des cartes. On l appelle aussi la planimétrie.

7 Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 3) Le relief On représente le relief par des courbes de niveau. Ce sont des lignes imaginaires qui représentent une altitude donnée. Chaque ligne représente une altitude et une seule. L écart d altitude entre deux courbes est appelée l équidistance. Elle est en général de : - 10 m pour les cartes au 1/ m pour les cartes au 1/ m pour les cartes au 1/ Le point correspond au sommet et est généralement côté. On peut remarquer aussi que plus les courbes de niveau sont proches l une de l autre, plus la pente est raide. Toutefois, en fonction du relief local, l équidistance n est pas toujours identique pour des cartes de même échelle. Il est important de vérifier sa valeur dans la légende.

8 Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 4) Le système de coordonnées Pour se repérer à la surface du globe, on a inventé un système de quadrillage, permettant d indiquer un point très précis sur la terre, sans ambiguïté. Il y a : - les méridiens : cercles qui font le tour de la terre et se croisent au niveau des pôles géographiques. Ils représentent la longitude. - les parallèles : cercles perpendiculaires aux méridiens et qui ne se croisent jamais. Ils représentent la latitude. Par convention, il a été définie l origine de ces systèmes de repères : - pour les parallèles : celui qui divise la terre en deux (l équateur). On a 90 de latitude entre l équateur et chaque pôle. - pour les méridiens : ligne imaginaire passant par l observatoire de Greenwich (Londres). La terre est ainsi divisée en 180 méridiens vers l Ouest (W) et 180 méridiens vers l Est (E), ou 360 méridiens d Est en Ouest.

9 5) Les trois nord Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie Il faut savoir qu il existe trois nord : - le nord géographique, - le nord magnétique, - le nord de la carte. Il est important de savoir ce qui les différencie pour être en mesure de s orienter correctement.

10 5) Les trois nord Le nord géographique : Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie Il est situé sur l axe de rotation de la terre (les deux points de fixation sur une mappemonde) et c est la direction de l étoile polaire. Ce nord est la référence pour toutes les cartes car il est immuable. Il est le point de rencontre des longitudes.

11 5) Les trois nord Le nord magnétique : Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie. C est le nord indiqué par l aiguille d une boussole. La terre se comporte comme un aimant gigantesque, mais irrégulier et mouvant. Conséquence, le nord d une boussole n indique pas la même direction selon le lieu et le moment. Il se déplace d environ 10 kilomètres par an (phénomènes électromagnétiques), soit 0,8 par an. La déviation entre le nord magnétique et le nord géographique est appelé déclinaison L azimut est l angle formé entre le nord magnétique et la direction que l on suit. On peut calculer l azimut à partir d une boussole qui nous indique le nord, ou bien lire le «cap» indiqué sur le compas.

12 5) Les trois nord Le nord de la carte : Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie Par convention, le nord de la carte est en haut de celle-ci et le sud en bas lorsque vous prenez celle-ci dans vos mains, face à vous. Sur les cartes traditionnelles (en particulier sur les cartes IGN), les méridiens (lignes verticales noires ou bleues) pointent le nord géographique (NG). Il y a donc lieu de tenir compte de la déclinaison magnétique pour s orienter sur la carte avec une boussole (NM). On peu constater qu'en France la déclinaison est de 0 à 5, donc le nord de la boussole est proche du nord géographique. Par contre dans certaines régions (plus de 55 de latitude) l'écart peut aller à + 20! qui même sur des distances courtes l'erreur est inacceptable.

13 Chapitre 2 : Notions de navigation 1) Le corps de la boussole

14 Chapitre 2 : Notions de navigation 2) S orienter avec la boussole Placer la boussole sur la carte de manière à faire coïncider son arête longitudinale avec le trait reliant le point «7» au point «8». La flèche de direction de la boussole doit pointer la direction du point «8».

15 Chapitre 2 : Notions de navigation 2) S orienter avec la boussole Faire pivoter la capsule de la boussole jusqu à ce que les lignes Nord/Sud (zone hachurée) soient parallèles aux lignes bleues (ou noire en fonction des cartes) de la carte (Nord magnétique). Le nord de la capsule (lettre N) doit viser le nord de la carte.

16 Chapitre 2 : Notions de navigation 2) S orienter avec la boussole Prenez maintenant la boussole dans la main, et tournez vous jusqu à ce que la pointe rouge de l aiguille se trouve dans l alignement de la marque nord de la capsule, la flèche de direction de la boussole vous indique maintenant la direction à suivre pour atteindre le point «8». Attention à ne pas bouger la capsule de la boussole pendant votre déplacement sous peine d être obligé de refaire complètement les réglages.

17 Chapitre 2 : Notions de navigation 3) Orienter une carte Orienter une carte c'est faire coïncider géométriquement la carte et la réalité à l'aide d'une boussole. Cette manipulation sert à se servir d'une carte pour s'orienter, autant dire là encore que c'est primordial.

18 Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Vous voulez connaître les coordonnées d un point précis sur la carte Calcul de sa longitude : Nous connaissons déjà le degré car le point est situé entre la longitude et Il nous faut retrouver les minutes et les millièmes du point! La différence entre les fuseaux est de 5 minutes (5 ), ce qui représente 36,8 cm sur la carte donc 5 = 36,8 cm.

19 Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Vous voulez connaître les coordonnées d un point précis sur la carte Calcul de sa longitude : Mesurons ensuite la distance entre notre point et le fuseau antérieur : 12,5 cm. Il suffit d appliquer la règle de trois pour connaître la longitude exacte de notre point : (5 x 12,5 ) / 36,8 = 1,700 Nous ajoutons ensuite le résultat au méridien précédent La longitude du point est donc : 48 46'700

20 Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Vous voulez connaître les coordonnées d un point précis sur la carte Calcul de la latitude : On emploi le même procédé de calcul pour la détermination de la latitude. Nous connaissons déjà le degré car le point est situé entre 3 35 et Donc, 5 = 24,5 cm Notre point se situe à 14,8 cm du parallèle antérieur. Toujours avec la règle de trois, nous obtenons : ( 5 x 14,8 ) / 24,5 = 3,020

21 Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Vous voulez connaître les coordonnées d un point précis sur la carte Calcul de la latitude : Nous ajoutons ensuite le résultat au parallèle précédent La latitude du point est donc : 3 38'020 Les coordonnées de notre point sont donc : N E 48 46' '020

22 Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Report de coordonnées sur une carte : Nous voulons à l inverse reporter un point sur la carte depuis ses coordonnées géographiques Les coordonnées du point à reporter sont : N 48 46'700 E '020 Concernant la longitude, le point 48 46'700 est situé entre et Nous mesurons la distance entre les deux fuseaux : 5 = 36,8 cm La valeur du degré est figée (48 ). Nous nous occupons donc uniquement des minutes et ( 45 (46'700 1,700 des centièmes, soit

23 Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Report de coordonnées sur une carte : Toujours avec notre règle de trois, nous obtenons : ( 1,700 x 36,8 ) / 5 = 12,51 cm ( ) 12,51 cm, c est la distance qui est rapportée depuis le méridien antérieur Un parallèle à ce méridien, situé à 12,51 cm du méridien antérieur nous indiquera la longitude de notre point sur la carte.

24 Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Report de coordonnées sur une carte : Concernant la latitude, notre point est situé entre les fuseaux 3 35 et La différence entre l un et l autre est de 5 La distance mesurée sur la carte entre les deux fuseaux es de 24,5 cm ( 35 (38'020 3,02 Nous ne nous occupons que des minutes et des centièmes, soit Toujours avec notre règle de trois, nous obtenons : ( 3,020 x 24,5 ) / 5 = 14,8 cm 14,8 cm, c est la distance qui est rapportée depuis le parallèle antérieur 3 35

25 Chapitre 2 : Notions de navigation 5) Détermination de cap Le cap est l angle formé par l axe d un déplacement avec le nord On distingue le «vrai cap» avec le nord géographique et le «cap magnétique» avec le nord magnétique. Reporter un cap sur la carte : Il faut connaître son point de départ, que nous appellerons «D». Tracer une parallèle au nord géographique passant par le point D (si celui ci ne se trouve pas sur un méridien). Poser le centre du rapporteur sur le point «D» et l axe sur le nord géographique. Pointer sur la carte, avec une pointe fine, en face de la graduation correspondante à la valeur du cap à afficher. Oter le rapporteur et tracer une droite entre ce point et le point «D».

26 Chapitre 2 : Notions de navigation 5) Détermination de cap Calculer un cap sur la carte : Il faut connaître le point de départ «D» et le point d arrivée «A». Joindre d un trait le point de départ «D» et le point d arrivée «A». Si la carte ne comporte pas de quadrillage, tracer une parallèle au nord géographique (méridien) coupant l axe D-A (se servir des repères de la carte). Calculer à l aide d un rapporteur, la valeur de l angle ainsi formé (ne pas oublier d ajouter 180 si l angle est supérieur à cette valeur).

27 Chapitre 2 : Notions de navigation 5) Détermination de cap Reporter un cap : Au cours d une progression au cap, il peut être nécessaire de contourner un obstacle important et infranchissable (dunes, falaises, rivières ). Pour être certain de se retrouver sur le bon cap une fois passé l obstacle, il faut faire un report de cap.

28 Chapitre 2 : Notions de navigation 5) Détermination de cap Reporter un cap : Il s agit de relever, sur l itinéraire à suivre, la distance et le cap de point de repère en point de repère. Puis on va déterminer sur la carte des points de repères remarquables (appelés amers) afin de pouvoir les identifier rapidement (montagne, monument, rocher ). Noter au crayon ces points sur la carte après y être passé et les avoir formellement identifiés. Vous saurez en permanence sur quel secteur de votre itinéraire vous vous trouvez. Plus le nombre de points de repère est grand, plus la position est juste.

29 Chapitre 3 : La navigation au GPS 1) Définition «Global Position System» Né en 1973 des investigations de l armée américaine afin de résoudre tous les problèmes liés aux nombreux autres systèmes de navigation, ce système est devenu opérationnel dès 1994 pour être utilisé par tous et peut desservir un nombre illimité d utilisateurs, ceuxci ne communiquant pas avec les satellites.

30 Chapitre 3 : La navigation au GPS 1) Définition Un codage est susceptible de donner aux militaires une précision supérieure à celle des usagers civils. Le nom de «GPS» devient de plus en plus commun et ce système de navigation apparaît dans de nombreux véhicules pour particuliers. Mais il ne faut pas oublier que sous ce boîtier ressemblant à une calculatrice, se cache de gros moyens et de la haute technologie : - 24 satellites de 900 kg tournent à km/h sur 6 orbites différentes placées à km, - 3 satellites de rechange, - Toujours 4 satellites sont visibles en tous points de la terre, - Près de 100 horloges atomiques, - Des stations de contrôles au sol, - Précision de positionnement : 3 mm pour les scientifiques, 3 à 10 m pour les militaires, 10 à 100 m pour les civils (en fonction de l age du matériel).

31 Chapitre 3 : La navigation au GPS 2) Principe Vingt quatre satellites sont répartis tout autour de la terre de telle façon qu ils garantissent une visibilité permanente d au moins 6 satellites en tout point du globe. Les 24 satellites renferment quatre horloges atomiques, qui mesurent le temps avec une très grande précision. Ils émettent en permanence un signal radio sur deux fréquences dans la bande des micro-ondes (1200 à 1500 Mhz). Ce signal transporte les informations utiles au calcul de position. C est à dire l état, l identification, la position, l heure exacte de l envoi du satellite. Le récepteur reçoit le message et procède par mesures de distances. Il connaît le temps émis par le signal pour arriver du satellite et en déduit la distance qui l en sépare. Après avoir répété l opération avec plusieurs satellites, il lui suffit d exécuter un calcul de triangulation. En connaissant sa distance par rapport à trois satellites, ainsi que la localisation de chacun, il calcule sa position, latitude et longitude.

32 Chapitre 3 : La navigation au GPS 2) Principe En général, le récepteur utilise 4 satellites qui lui permettent de calculer sa latitude, sa longitude, son altitude et le temps. En cas de mauvaise réception (ciel nuageux, obstacles tels que les arbres, rochers ), un minimum de 3 satellites permettra de calculer le positionnement seul (latitude et longitude) mais pas l altitude. Le GPS est capable de mémoriser plusieurs dizaines (voir centaines) de points permettant de décrire une route. Une fois les coordonnées de vos points mémorisés, le GPS vous indiquera en permanence et en temps réel lors du trajet, la distance restant à parcourir, la direction à suivre, la distance à vol d oiseau de ce point ou le dépassement de votre point. L utilisation du GPS est idéal en mer, car la réception n est pas gérée par différents obstacles comme les arbres et les falaises. Le récepteur est de plus incapable de recevoir les informations des satellites de l intérieur d une maison par exemple.

33 Chapitre 3 : La navigation au GPS 3) Limites Ne pas croire que vous ne vous perdrez pas avec un GPS! Le GPS vous indique la direction (angle en degré par rapport au nord géographique) et par une flèche. N ayant pas de boussole intégrée, cette flèche ne fonctionne correctement que lorsque vous vous déplacez (car connaissant votre sens de déplacement, le GPS peut vous indiquer avec la flèche la vraie direction à prendre) mais en montagne (et non sur la mer), la réception est très variable et les changements de direction rapides et répétés en suivant une piste ne feront que «brouiller» le GPS. Conséquence, le GPS aura une flèche folle et vous vous perdrez avec votre GPS flambant neuf. ( magnétiques ( des GPS de nouvelle génération intègrent maintenant des boussoles

34 Chapitre 3 : La navigation au GPS Un cas concret Comment aller du GPS vers la carte Il faut utiliser le système WGS84 et affichage en coordonnées UTM A Bréançon le GPS réglé en datum WGS84 et affichage UTM affiche les coordonnées X Y Comment retrouver cette position sur la carte? Concentrons nous sur le quadrillage kilométrique bleu qui apparait sur la carte. Position X : 3 premiers chiffres (ici 428) + (3 derniers chiffres / 250 ) (703 /250) = ligne ,81 cm à droite Position Y : 4 premiers chiffres (ici 5443) + ( 3 derniers chiffres / 250 ) (777 /250) = ligne ,10 cm vers le haut. Bréançon se trouve effectivement à 2,81 cm à droite de la ligne bleue 428 et à 3,1 cm vers le haut de la ligne bleue y+ 3,10 cm x+2,81 cm

35 Chapitre 3 : La navigation au GPS Conseils * Laisser le GPS allumé en permanence pendant l'activité, cela évite les erreurs dues à une absence d'information * Utiliser des cartes récentes compatibles GPS WGS84 au eme. * Pour une carte compatible GPS utiliser le système WGS84, pour une carte plus vieille utiliser le système ED50 * Utiliser l'affichage en coordonnées UTM pour se repérer sur une carte * Emporter une boussole avec une règle graduée : sécurité en cas de défaillance du GPS, utilisation pour mesurer une distance sur la carte * Préparer d'avance les waypoints. Repérer les points particuliers, les enregistrer dans son GPS.

36 FIN