TP CARTOGRAPHIE 5 x 1,5 heures + 1 heure d évaluation

Transcription

1 TP CARTOGRAPHIE 5 x 1,5 heures + 1 heure d évaluation DE LA CARTE TOPOGRAPHIQUE A LA CARTE GEOLOGIQUE Objectifs : 1. Lecture des cartes topographiques en général 2. Compréhension des rapports entre la carte géologique (2 D) et les structures géologiques (3 D) qu elle représente Besoins : papier millimétré, critérium, règle graduée, rapporteur, calculatrice TP1 : Localisation sur une carte topographique 1

2 Mon emmanuel.guillerm@univ-lyon1.fr Absence => justificatif d'absence (à moi + scolarité) Cours sur spiral sous Support de cours => TD/TP Carto => TP Carto Guillerm IMPOSSIBLE de changer de groupe TP1 : Localisation sur une carte topographique 2

3 50 % de la note en Contrôle Continu (CC) => Pas de rattrapage 3

4 Evaluation : dernier TP (TP 6) Possibilité de garder la note de l'année dernière : contacter Jean-Philippe Perrillat dans la semaine!!! 4

5 INTRODUCTION Quelles sont les différents types de carte que vous connaissez? TP1 : Localisation sur une carte topographique 5

6 Carte d une ville TP1 : Localisation sur une carte topographique 6

7 Carte routière TP1 : Localisation sur une carte topographique 7

8 Carte IGN (Institut Géographique National) TP1 : Localisation sur une carte topographique 8

9 Carte IGN TP1 : Localisation sur une carte topographique 9

10 Carte géologique TP1 : Localisation sur une carte topographique 10

11 Carte de la végétation TP1 : Localisation sur une carte topographique 11

12 À quoi sert la cartographie? De manière générale : à représenter des données ayant une répartition spatiale TP1 : Localisation sur une carte topographique 12

13 À quoi sert la cartographie? De manière générale : à représenter des données ayant une répartition spatiale Celles qui nous intéresseront dans les prochains TP : les cartes géologiques TP1 : Localisation sur une carte topographique 13

14 À quoi sert la cartographie? De manière générale : à représenter des données ayant une répartition spatiale Celles qui nous intéresseront dans les prochains TP : les cartes géologiques Pour se faire une idée de la diversité des cartes utilisées dans les différents domaines : TP1 : Localisation sur une carte topographique 14

15 Objectifs du TP 1 Comprendre le lien entre le contenu d'une carte et son utilisation Savoir calculer une échelle et comprendre sa signification Connaître le vocabulaire des systèmes de projection : définition, et signification de parallèles, méridiens, systèmes de projection Lambert... Savoir donner les coordonnées de Lambert d'un point sur une carte Savoir lire une carte topographique et sa légende Savoir utiliser une carte topographique (localisation, calcul de pente relief, azimut) TP1 : Localisation sur une carte topographique 15

16 TP1 : Localisation sur une carte topographique 16

17 TP1 - LOCALISATION SUR UNE CARTE TOPOGRAPHIQUE Définition de la carte topographique : elle représente une image réduite, plane, symbolique (symboles conventionnels) et géométriquement exacte de la surface terrestre TP1 : Localisation sur une carte topographique 17

18 1 Notion d'échelle La carte : une image réduite Une carte = une réduction d'une portion plus ou moins grande de la surface terrestre. C'est un modèle réduit et le rapport de réduction est l'échelle de la carte. Ce rapport de réduction (= échelle) s'exprime sous la forme d'une fraction simple dont le numérateur est toujours égal à 1 et le dénominateur dépend du rapport de réduction. Expression = FRACTION SIMPLE Rapport : longueur d un objet sur carte / longueur réelle TP1 : Localisation sur une carte topographique 18

19 1 Notion d'échelle La carte : une image réduite Échelles courantes de l IGN : 1/ (1 cm = 250 m) Choix guidé par le type d utilisation 1/ (1 cm = 500 m) 1/ (1 cm = 2,5 km) 1/ (1 cm = 10 km) TP1 : Localisation sur une carte topographique 19

20 1 Notion d'échelle La carte : une image réduite Échelles courantes de l IGN : 1/ (1 cm = 250 m) Randonnée 1/ (1 cm = 500 m) 1/ (1 cm = 2,5 km) 1/ (1 cm = 10 km) Trajet en voiture TP1 : Localisation sur une carte topographique 20

21 1 Notion d'échelle La carte : une image réduite Exercice : Trouver l'échelle de la carte TP1 : Localisation sur une carte topographique 21

22 1 Notion d'échelle La carte : une image réduite Exercice : Trouver l'échelle de la carte 4 cm TP1 : Localisation sur une carte topographique 22

23 1 Notion d'échelle La carte : une image réduite Exercice : Trouver l'échelle de la carte 4 cm 4 cm = 1 km = cm 4/ = 1/25000 Échelle = 1:25000 TP1 : Localisation sur une carte topographique 23

24 2 - Système de projection D une Terre sphérique 1 carte = 1 plan (2D), qui représente une fraction d un objet SPHERIQUE : la Terre N O P A B S TP1 : Localisation sur une carte topographique 24

25 2 - Système de projection D une Terre sphérique elliptique 1 carte = 1 plan (2D), qui représente une fraction d un objet globalement sphérique : la Terre En réalité un ELLIPSOÏDE (aplati aux pôles) R équateur (b) = 6378 km R pôles (a) = 6356 km On peut définir un coefficient d aplatissement : (R equateur -R poles ) / R equateur = 1/298 TP1 : Localisation sur une carte topographique 25

26 2 - Système de projection D une Terre sphérique elliptique 1 carte = 1 plan (2D), qui représente une fraction d un objet globalement sphérique : la Terre En réalité un ELLIPSOÏDE (aplati aux pôles) R équateur (b) = 6378 km R pôles (a) = 6356 km On peut définir un coefficient d aplatissement : (R equateur -R poles ) / R equateur = 1/298 TP1 : Localisation sur une carte topographique 26

27 2 - Système de projection D une Terre sphérique quasi-elliptique 1 carte = 1 plan (2D), qui représente une fraction d un objet globalement sphérique : la Terre En réalité un ELLIPSOÏDE (aplati aux pôles) Petite vidéo de 3min pour comprendre ce qu est un géoïde: Un GÉOÏDE TP1 : Localisation sur une carte topographique 27

28 2 - Système de projection D une Terre sphérique quasi-elliptique Pour repérer un point D à la surface de la Terre, on se réfère à un système de coordonnées sphériques, le système de méridiens et de parallèles. Méridien = ligne d intersection entre un plan passant par les pôles et le géoïde. On définit un méridien origine (passant par Greenwich à Londres; Arc NAS). Parallèle = ligne marquant l intersection entre un plan parallèle au plan équatorial et le géoïde. L'équateur = parallèle passant par le centre du segment reliant les 2 pôles TP1 : Localisation sur une carte topographique 28

29 2 - Système de projection D une Terre sphérique quasi-elliptique Pour repérer un point D à la surface de la Terre, on se réfère à un système de coordonnées sphériques, le système de méridiens et de parallèles. Ou encore sur un schéma : TP1 : Localisation sur une carte topographique 29

30 2 - Système de projection D une Terre sphérique quasi-elliptique Pour tout point, on définit sa longitude et sa latitude. Longitude : varie de 0 à 180, en précisant vers l'est ou vers l'ouest Latitude : varie de 0 à 90, en précisant Nord ou Sud TP1 : Localisation sur une carte topographique 30

31 2 - Système de projection D une Terre sphérique quasi-elliptique Problème : Comment transformer une portion de sphère (3D) en une carte (2D)? TP1 : Localisation sur une carte topographique 31

32 2 - Système de projection Comment transformer une portion de sphère sur une carte? On choisit une projection! TP1 : Localisation sur une carte topographique 32

33 2 - Système de projection à un plan : la carte Il est nécessaire d'opérer une transformation telle qu'à chaque point de la surface de l'ellipsoïde corresponde un point du plan. Projection = opération mathématique établissant donc une correspondance entre des coordonnées géographiques (presque) sphériques et des coordonnées cartésiennes. La projection, passage d'une surface courbe (non développable sur le plan) à une surface plane, s'accompagne inévitablement de déformations. Il y a une altération de différents paramètres en fonction des projections : angles, longueurs, surfaces. TP1 : Localisation sur une carte topographique 33

34 2 - Système de projection à un plan : la carte Il existe un grand nombre de systèmes de projection mais ceux-ci peuvent globalement se regrouper en deux groupes : Les projections conformes (équiangles) qui permettent de conserver les angles que font entre elles les directions issues d'un même point. Ce sont les plus utilisées. Les projections équivalentes qui possèdent la propriété de conserver les surfaces. Ces projections conservent les rapports qu'ont entre elles les différentes surfaces. TP1 : Localisation sur une carte topographique 34

35 2 - Système de projection La projection Lambert Dans notre cas, nous utiliserons la projection Lambert. C'est celle utilisée par l'ign pour établir la carte de la France à grande échelle. Elle est conforme conservation des angles au détriment des rapports des surfaces Elle est conique = projection géométrique d'une portion du géoïde sur un cône dont le sommet est situé sur l'axe des pôles et qui est tangent à l'ellispoïde le long d'un parallèle. N parallèle moyen couronne concernée par la projection Lambert TP1 : Localisation sur une carte topographique S 35

36 2 - Système de projection La projection Lambert Pour que l'altération des longueurs soit négligeable : France divisée en 4 zones Chaque zone a son propre système de projection. Quadrillage Lambert appuyé sur le méridien de Paris et sur la tangente au parallèle moyen de chaque zone Lambert. TP1 : Localisation sur une carte topographique 36

37 2 - Système de projection En pratique sur une carte (quadrillage kilomètrique Lambert) Sur la carte, la projection Lambert est un quadrillage N-S et E-O (esquissé, repéré par des graduations kilométriques en marge de la carte) TP1 : Localisation sur une carte topographique 37

38 3 Coordonnées Lambert d'un point Sur la carte, la projection Lambert est un quadrillage N-S et E-O (esquissé, repéré par des graduations kilométriques en marge de la carte) On désigne le point par le couple de coordonnées (x,y), exprimées en km. Méthode : Repérer les 4 croix encadrant le point, en déduire ses coordonnées kilométriques 1016 y 1015 M x Coordonnées Lambert : x=512,75 et y=1015,5 TP1 : Localisation sur une carte topographique 38

39 3 Coordonnées Lambert d'un point Exercices : Quelles sont les coordonnées Lambert du point A côté 373m situé le long de la départementale 42 au Sud de Limonest? Placer sur la carte le point B de coordonnées x=791,775km et y=2096,875km. Calculer la distance apparente (à vol d'oiseau) entre les points A et B. TP1 : Localisation sur une carte topographique 39

40 3 Coordonnées Lambert d'un point Exercice : Quelles sont les coordonnées Lambert du point A côté 373m situé le long de la départementale 42 au Sud de Limonest? x = 789,175 km y = 2095,0125 km. TP1 : Localisation sur une carte topographique 40

41 3 Coordonnées Lambert d'un point Exercice : Placer sur la carte le point B de coordonnées x=791,775km et y=2096,875km. Point côté 473 m TP1 : Localisation sur une carte topographique 41

42 3 Coordonnées Lambert d'un point Exercice : Calculer la distance apparente (à vol d'oiseau) entre les points A et B TP1 : Localisation sur une carte topographique 42

43 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels Sur la carte topographique sont représentés les éléments naturels (relief, cours d'eau, végétation, ) et anthropiques (bâtiments, voies de communication, ). Tout est symbolisé avec des signes conventionnels. TP1 : Localisation sur une carte topographique 43

44 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels La légende récapitule tous les signes conventionnels.. L'ensemble des signes conventionnels représentant sur une carte les divers détails du terrain = la planimétrie. Orange, blanc = réseau routier Bleu = hydrographie Vert = végétation Noir = marqueurs anthropiques, toponymie, limites administratives Brun et Gris = ALTIMETRIE Représentation du relief TP1 : Localisation sur une carte topographique 44

45 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels Représentation du relief Altimétrie = COURBES DE NIVEAU + POINTS COTES Courbe de niveau = intersection de la surface topographique avec un plan horizontal d altitude donnée. Elle forme une ligne d égale altitude et portera le nom de cette altitude. Les courbes correspondent à des altitudes régulièrement espacées à chiffres ronds. Cet espacement est l ÉQUIDISTANCE (notée e sur le schéma) Point coté = sommet ou point bas, avec altitude en m TP1 : Localisation sur une carte topographique 45

46 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels Représentation du relief 3 types de courbes : courbes maîtresses. (ex : equidistance de 50m) courbes normales ( ex equidistance de 10m)* courbes intercalaires (ex : equidistance de 5m) Sur une carte, l'écartement des courbes de niveau donne une mesure de la pente. Plus les courbes de niveau sont serrées, plus la pente est forte et inversement. TP1 : Localisation sur une carte topographique 46

47 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels Représentation du relief Exercices : Quelle est l'équidistance des courbes de niveau sur la carte topographique de Lyon? Quelle structures représentent ces courbes de niveaux? TP1 : Localisation sur une carte topographique 47

48 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels Représentation du relief Exercices : Quelle est l'équidistance des courbes de niveau sur la carte topographique de Lyon? 5 mètres TP1 : Localisation sur une carte topographique 48

49 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels Représentation du relief Exercices : Quelle structures représentent ces courbes de niveaux? Colline 100m Dépression 100m 70m 85m (Vue de profil) (Vue de profil) TP1 : Localisation sur une carte topographique 49

50 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels Mesure d une distance et d une pente Distance apparente : distance à vol d'oiseau, mesurée directement sur la carte. Attention cependant à l'échelle de la carte! (A'B' sur le schéma) Distance réelle : elle est supérieure à la distance apparente (à cause du relief) (AB sur le schéma) Pente : inclinaison de la surface topographique par rapport à l'horizontale. Pour les pentes faibles, la pente est environ égale à la différence d'altitude de 2 points et la distance de leurs images sur un plan horizontal φ~tan φ pour des pentes faibles Trajet vu de profil B Distance réelle = distance mesurée / cos(pente) = A'B'/cos(ϕ) A C sur le plan de la carte A échelle B 500m TP1 : Localisation sur une carte topographique 50

51 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels Mesure d une distance et d une pente Distance apparente : distance à vol d'oiseau, mesurée directement sur la carte. Attention cependant à l'échelle de la carte! (A'B' sur le schéma) Distance réelle : elle est supérieure à la distance apparente (à cause du relief) (AB sur le schéma) Pente : inclinaison de la surface topographique par rapport à l'horizontale. Pour les pentes faibles, la pente est environ égale à la différence d'altitude de 2 points et la distance de leurs images sur un plan horizontal φ~tan φ pour des pentes faibles La pente peut également être donnée en % en sachant que 90 = 100 % Trajet vu de profil B Distance réelle = distance mesurée / cos(pente) = A'B'/cos(ϕ) A sur le plan de la carte C A échelle B 500m TP1 : Localisation sur une carte topographique 51

52 4 Lecture de la carte topographique : signes conventionnels Mesure d une distance et d une pente Exercices : En considérant une pente constante entre le Mont Thoux et le point B, calculer la distance réelle qui sépare ces deux points. TP1 : Localisation sur une carte topographique 52

53 4 Lecture de la carte topographique Mesure d une distance et d une pente Exercices : En considérant une pente constante entre le Mont Thoux et le point B, calculer la distance réelle qui sépare ces deux points. 136 m Mt Thoux (609 m) 887,5 m 8,7 473 m TP1 : Localisation sur une carte topographique 53

54 4 Lecture de la carte topographique Mesure d une direction La direction d'une droite est mesurée par l'angle fait avec la direction du Nord géographique (même si en terrain on mesure le Nord magnétique avec la boussole). Si la droite a un sens (direction de marche par exemple), l'angle est compté dans un intervalleallant de 0 de 360 (on parlera d'azimut). Dans le cas d'une droite pour laquelle on n'a pas besoin de préciser de sens, on réduit l'intervalle de mesure de 0 à 180 (on parlera de direction et la moitié du cadrant suffit pour décrire la direction!). Nord O 40 A Direction de AB = N40 Azimut de AB = N220 B 220 TP1 : Localisation sur une carte topographique 54

55 4 Lecture de la carte topographique Mesure d une direction Exercices : Quelle est la direction de la droite qui joint les points A et B? TP1 : Localisation sur une carte topographique 55

56 4 Lecture de la carte topographique Mesure d une direction Exercices : Quelle est la direction de la droite qui joint les points A et B? Direction : N TP1 : Localisation sur une carte topographique 56

57 4 Lecture de la carte topographique Mesure d une direction Exercices : Quelle est la direction de la droite qui joint les points A et B? Direction : N54 54 Fin du TP 1! TP1 : Localisation sur une carte topographique 57