1) Mesures à l'échelle humaine
Jusqu’au XVIIIème siècle l’unité de longueur était le pied et la toise, le pied valait environ 0,31 m et la toise mesurait 6 pieds (1,9 m). En 1875, le système métrique est adopté par 17 pays. Maintenant le mètre est utilisé pratiquement dans le monde entier bien que certains pays aient instaurés leur propres unités (le mile pour les État-Unis et l'Angleterre par exemple). De plus, depuis les années 1950 et 1960, les techniques évoluent au niveau des outils permettant de mesurer des distances. En effet, l'invention des distance-mètres électroniques, du théodolite électronique et du tachéomètre, permettent à la fois de mesurer des distances et des angles. Jusque là, la mesure des distances se faisait à l'aide de rubans gradués (dits chaînes d'arpenteurs) : ces inventions constituent donc une évolution très significative dans le travail des topographes de terrain, presque une révolution, ainsi qu'un moyen de se repérer.
Un tachéomètre
La topographie est une technique qui consiste à mesurer des angles, des distances, des altitudes ou la position de points au sol dans le but d'établir un plan ou une carte des formes et détail visibles sur le terrain. Ce projet peut être un ouvrage d'art (pont, viaduc, bâtiment...), une route, une voie ferrée, ou un lotissement.
Le technicien géomètre topographe, à l’aide d’appareils optiques, réalise des relevés mesurant les distances, puis entre ces données sur ordinateur pour réaliser des plans à l’aide de logiciels informatiques. Il effectue des opérations de bornage et de délimitation en plantant des piquets servant de repères aux futures constructions.
Mais grâce à cette méthode moderne, nous pouvons également réaliser des cartes topographiques. Ce sont des représentations géométriques, en général planes, d'une partie de la Terre, permettant des représenter des distances extrêmement précise entre deux lieux différents, grâce à une échelle très précises, qui est en général 1cm pour 250m en réalité (1/250 000).L'altimétrie va beaucoup servir à la réalisation de ces cartes, sujet que nous évoquerons dans le deuxièmement.
Carte topographique prise aux Etats-Unis
En effet, il est possible de réaliser des cartes au niveau régional, national mais aussi mondiale. Les cartes topographiques vont représenter très précisément tout les relief qui constituent notre planète.
Carte topographique de haute définition de la Terre
Détails de la carte topographique précedente
avec reliefs (montagnes, fleuves...)
La topométrie est un ensemble des mesures et des photographies effectuées sur le terrain pour établir une carte, à l'aide d'outils électroniques.
Les mesures des distances électroniques datent de la 2ème guerre mondiale avec l'apparition des «radars». Les premiers distances-mètres (et autres appareils électroniques de mesures de distances appelés aussi EDM) apparaissent aux environs de 1960, ils permettent de mesurer des distances de plusieurs dizaines de kilomètres quasi instantanément, alors qu'elles auraient nécessité auparavant plusieurs mois. Les mesures se font à l'aide de différents types d'ondes.
Les ondes lumineuses : elles sont rectilignes, peu sensibles à la vapeur d'eau du milieu, elles demandent de bonnes visibilités car la lumière émise doit se réfléchir sur des miroirs par exemple.
Les ondes pulsées (ondes émises + ondes réfléchies) : On mesure le temps de propagation aller-retour d'un train d'onde à très grosse énergie émis en très peu de temps. Cette méthode est utilisée pour de grandes distances (terre-satellites par exemple)
L'équation d'une telle mesure s'exprime simplement :
D=v x Δt x ½
Les ondes infrarouges : Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.
2)Mesure des distances grâce aux satellites
Cependant, depuis les dernières décennies, l'apparition de l'électronique puis de l'informatique ont donné naissance à de nouvelles techniques de levé et de traitement des données : les stations totales motorisées et télécommandées, le positionnement par satellites (notamment le GPS), le télémètre laser...Nous évoquerons en particulier le principe de du GPS.
Tout d'abord, l'altimétrie spatiale est une technique permettant de mesurer des hauteurs par satellite. Elle utilise le temps mis par un faisceau radar pour faire l'aller-retour satellite-surface, associé à une localisation précise du satellite, pour effectuer ses mesures.
Un satellite artificiel est un objet fabriqué par l'homme, et envoyé dans l'espace afin qu'il gravite autour d'une planète ou bien d'un satellite naturelle. Pour calculer et mesurer des distances avec précision, on utilise des satellites de localisation. Ces satellites permettent de connaitre la position d'objets à la surface de la Terre, dans les airs ou dans l'espace. Ainsi, il est facile de déterminer avec précision la distance entre deux lieux.
Les GPS sont de nos jours les moyens les plus connus pour mesurer des distances entre deux lieux. En effet, le principe de repérage utilisé par le GPS s'appuie sur le principe de la triangulation dans un repère tridimensionnel. C'est à dire qu'on considère une distance d séparant un satellite d'un récepteur GPS. L'ensemble de points possibles où pourrait se situer l'utilisateur du GPS est la sphère de centre le satellite et de rayon la distance d.
On fait intervenir ensuite un deuxième satellite formant également une sphère. L'intersection de ces deux sphères représente l'ensemble des positions que peut avoir le récepteur GPS.
Mais afin d'avoir plus de précision, on va utiliser un troisième satellite avec le même principe. Mais on aura besoin en réalité de quatre satellite pour connaître la position exacte d'un point sur la Terre.
Toute la démonstration précédente reposait sur l'hypothèse que l'on connaissait exactement la distance séparant le satellite du récepteur. Mais si l'on veut calculer cette distance, le principe est le suivant: le satellite envoie un signal vers le récepteur, celui ci détermine le temps de transmission de ce signal et ainsi peut déduire la distance le séparant du satellite.
Distance = vitesse x temps
La vitesse des ondes transmises est proche de celle de la lumière c'est-à-dire de 300 000 km/s. Il reste alors à déterminer le temps de transmission du signal. Le récepteur et le satellite émettent au même moment une trame identique
La cartographie constitue un des moyens privilégiés pour l'analyse et la communication en géographie. Elle sert à mieux comprendre l'espace, les territoire ou les paysages. Grâce aux satellites on obtient de nos jours des cartes du monde très précise.
Photos satellites de la baie de Cannes
et de Sainte Marie de Chavavgnes
