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géodesie titre    La géodésie se propose de définir la forme du relief du globe. C'est en fait un réseau de points dont l'altitude est mesurée avec précision par rapport à une référence que l'on nomme souvent le niveau de la mer.

     Au cours du temps les techniques de mesures des altitudes se sont affinées, le nombre de point de référence c'est multiplié. La mise sur orbite de satellite a permis d'augmenter considérablement le nombre de point en diminuant la difficulté de la prise de mesure de l'altitude.

    Le réseau GNSS (Géolocalisation et Navigation par un Système Satellites) s'appuie sur un ensemble de constellations de satellites et de stations permanentes au sol.

    GPS construit par les Etats Unis en 95, Glonass pour la Russie opérationnel en 2010, Galiléo pour l’Europe disponible en 2016, Beidou pour la Chine

 

Mesure des altitudes :

     En France métropolitaine il existe un réseau de points de référence altimétrique qui s’appelle IGN69. Chaque point a donné lieu à une mesure de pesanteur pour déterminer l’altitude, c'est-à-dire la distance au géoïde. Avant en France il y a eu dans le passé, plusieurs réseaux de référence : le premier le réseau Bardaloue qui s’appuie sur le niveau moyen de la mer à Marseille au Fort St Jean (1860) et le réseau Lallemand (début XX siècle) toujours pris pour origine à Marseille mais 71 mm plus bas.

maregraphe flotteur

    Principe de fonctionnement du marégraphe avec son rouleau enregistreur : la moyenne des hauteurs de marées basses et hautes sur plusieurs années permettra de définir un niveau 0 qui servira de base au géoïde qui sera la surface équipotentielle à la gravité terrestre passant par ce point. cliquez ici pour voir le schéma du marégraphe du fort St Jean à Marseille. Pour des informations plus complètes sur ce marégraphe je vous propose la lecture d'un article de l'IGN (site à visiter!) que je republie ici.

maregraphe

margraphe2
Marégraphe de la Baie de la Rance Marégraphe de Marseille de 1885

 

    Le réseau IGN69 (Voir plus bas l’explication de ce réseau) prendra le même zéro que Lallemand. Les 2 premiers réseaux historiques ont effectué, grâce à des marégraphes, des mesures du niveau de la mer pendant des années.

borne 3

    Pour résumer : Avec le sphéroïde nous avons des coordonnées géographiques exprimées en degrés ou grades, par rapport à l’équateur. Avec le géoïde nous avons une surface équipotentielle de même valeur de gravitation. Avec la géodésie le moyen de déterminer les altitudes.

altitude

source https://www.montre-cardio-gps.fr/   

    Ce que nous appelons altitude est bien H dans le schéma ci-dessus nommé altitude orthométrique car elle est mesurée perpendiculairement au géoïde.

 

Vidéo du cabaret de la science

    Pour modéliser le relief un travail de normalisation a été conduit en France dans les années 60 conduisant à la Référence Française Verticale. Elle conduira à la NGF-IGN69 (Nivellement Général de la France). L'IGN 69 décrit la France métropolitaine et le IGN78 décrit la Corse. Il s'agit d'un réseau de points dont l'altitude est mesurée avec précision constituant un maillage de 1er ordre. il s'agit d'une suite de polygone qui recouvre le territoire. Ensuite un maillage plus fin s’appuyant sur le réseau de 1er ordre est fait. Il s'agit du réseau de 2 eme ordre et ainsi de suite jusqu'au maillage de 4 eme ordre.

    Le site suivant donne les repères de nivellement. 300 000 points de relèvement en France

réseau de nivellement

  • le réseau de premier ordre compte 21 000 points
  • le réseau de deuxième ordre compte 26 000 points
  • le réseau de troisième ordre compte 63 000 points
  • le réseau de quatrième ordre compte 220 000points

    Ensuite l'évolution des technologies, une politique européenne plus collaborative a permis en 1989 la mise en place du système RGF93 devenu en 2001 le système officiel en France. Ce réseau pour la France s'appuie sur les réseaux précédents et le GNSS qui associe les données satellites des constellations et de stations permanentes au sol. Il est possible de les situer sur le site du RGP (Réseau GNSS Permanent) . On y trouvera les coordonnées de la station, une photo et les caractéristiques techniques.

carte GNSS

     Il existe d'autres standard européens : 8EGM200, EVRF2000, EVRF2007. Ils se différencient les uns des autres en fonction du type de géoïde, de sphéroïde et de projection choisi. Car il faut associer l'altitude d'un point du globe avec ses coordonnées qui sont fonction des 2 paramètres sphéroïde et projection. Avec ses données de précision (erreur de 2 cm dans le plan Horizontal et de moins de 5 cm dans le plan Vertical) il est possible de voir l'influence des marées terrestres dues au Soleil et à la Lune, de mettre en évidence les conséquences de la tectonique des plaques, de mesurer l'élévation du niveau des océans.

niveaux des océans

    Ces données permettent aussi de créer les courbes de niveaux sur une carte ou de modéliser le relief avec de magnifiques vue 3D

relief courbes

    Des applications de bureau ou sur smartphone permettent comme Peak Finder de modéliser le relief afin que de n'importe quel point du globe l'on puisse identifier les montagnes environnantes. Le logiciel se charge de télécharger les données altimétriques, le GPS du smartphone de situer le point d'observation

peak finder

    

    Toutes ses données altimétriques forment un réseau plus ou moins précis dont les données sont en accès libre pour une résolution horizontale de 90m / 30m. C'est à dire qu'il y a un point de mesure tous les 90m / 30m pour tout le globe terrestre. La quantité de donnée est énorme, mais ces données sont téléchargeables par zone.

  • pour télécharger les données à 90 m de résolution il faut aller ici.  Une zone pèse environ 30Mo compressée .Elle est constituée de 4 fichiers dont un fichier TIF qui est enrichi de métadonnées associant pour chaque point les coordonnées géographiques et l'altitude. Données SRTM3
  • Pour les données à 30 m il faut aller sur le site OpenTopography dans la section des datas. Choisir une zone à télécharger, et choisir pour cette zone le type de données que l'on veut charger : données à 90m, ou données à 30m en fonction de certain sphéroïde. Ensuite il faut mettre son adresse mail et on récupère le fichier de données SRTM1

    Bien sûr ces données ont un intérêt si on a les logiciels pour les exploiter: par exemple le logiciel ENVI qui existe en shareware, ou QGIS programme gratuit très complet (trop!) avec un plugin pour télécharger les cartes SRTM et les visualiser.

    Voici ici un exemple de fichier image SRTM pour le Grand Canyon. Les données sont dans les métadonnées du fichier TIF.

srtm