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utiliser le GPS pour repérer un affleurement avec la classe sur le terrain

mis à jour le 06/03/2002


gps

En utilisant un récepteur GPS portable, les élèves sont amenés à localiser les affleurements géologiques sur la carte topographique au cours du travail sur le terrain.

mots clés : La classe sur le terrain, géologie, GPS, cartographie, topographie, carte géologique, IGN, Tice, tutoriel


Objectifs

Les nouveaux programmes de Première S comportent l'intitulé "La classe sur le terrain". Cela doit être l'occasion d'aborder les problèmes de localisation des affleurements sur le terrain et sur la carte. Ce repérage doit se faire en utilisant les éléments topographiques figurant sur les cartes de l'IGN. Le GPS confirmera la localisation en introduisant les méthodes actuelles de géodésie dans le travail du géologue. L'étude de l'utilisation du GPS pour calculer les mouvements des plaques dans la partie "divergence des plaques" sera ainsi facilitée. Il ne restera à aborder que la variation temporelle de position d'un point fixe de la plaque.

La présente activité est conçue afin de donner les bases du repérage d'un point sur une carte. Cela permettra d'aborder le travail de construction d'une carte géologique. Le traitement des mesures de dérive dans le temps d'un point repéré n'interviendra que dans une démarche ultérieure.

Paramétrer le GPS pour utiliser les cartes IGN et BRGM

Le GPS est un système de mesure de position géodésique par rapport à un ensemble de satellites émetteurs. L'appareil calcule sa position en mesurant les temps d'arrivée des messages envoyés par les satellites américains du "système GPS". Depuis l'arrêt du brouillage des signaux par les propriétaires du système, la précision est devenue telle qu'un appareil d'un prix modeste fournit, lorsque les conditions sont bonnes, des indications avec une erreur moyenne de 2 à 3 mètres. Nous avons, pour notre part, utilisé un appareil SP24 de la société MLR. Cela est bien suffisant pour les besoins d'un géologue qui veut se repérer sur le terrain. On pourra donc compléter le positionnement par rapport à des éléments topographiques par un positionnement géodésique. Cela est particulièrement utile lorsque les points de repères viennent à manquer.

Le repérage se fait dans un système de coordonnées dit WGS84 qui couvre l'ensemble du globe découpé en 60 fuseaux chevauchants (la France correspond aux fuseaux 30, 31 et 32) les coordonnées sont dites UTM en anglais ou MTU pour Mercator Transverse Universal. Quelques cartes 1/25 000 de l'IGN possèdent ce quadrillage bleu dont la maille est kilométrique (ces cartes sont vendues avec la mention "Compatible GPS").

Les extraits de cartes sont reproduits avec l'autorisation de l'IGN.

Extrait de la carte IGN 1/25 000 N° 1023 OT "LA BAULE" et 1125OT "NOIRMOUTIER
© IGN 2001 autorisation n° 40-1050

 www.ign.fr/

Malheureusement pour nous, les cartes IGN compatibles GPS sont encore assez rares. Les cartes géologiques utilisant ce quadrillage sont encore plus rares. Dans la majorité des cas nous serons contraint d'utiliser le système de coordonnées français dit Lambert II étendu qui est présent sur toutes les cartes 1/25 000 et 1/50 000 de l'IGN et du BRGM. Sa maille est, elle aussi, kilométrique et son utilisation est aussi facile que celle des coordonnées MTU. Certaines cartes 1/50 000 sont intégralement quadrillées. Pour les autres cartes IGN, le quadrillage figure sous la forme de petites croix. Pour les cartes géologiques, seules les amorces figurent dans les marges.

Pour les cartes assez anciennes des tiers nord et sud de la France métropolitaine ainsi que de la Corse les petites croix se réfèrent respectivement aux projections Lambert 1, 3 ou 4 qui sont moins pratiques. Il faudra soit choisir les coordonnées géographiques "LAMBERTS" (voir plus loin), soit acheter des cartes plus récentes, soit refaire le quadrillage en utilisant les amorces en marge si elles existent pour les projections MTU ou Lambert II étendue.

Pour connaître le système géodésique utilisé par la carte, consultez le cartouche. Ici on voit ici qu'il s'agit de l'éllipsoïde de Clarke 1880. Ce système s'appelle aussi NTF ou NGF sur des cartes plus récentes.

Les systèmes de coordonnées MTU et le Lambert II étendu coexistent sous forme d'amorces de couleurs différentes dans la marge. Cependant sur cette carte de Noirmoutier seules les petites croix du système Lambert II étendu sont présentes. La carte géologique de la même zone n'utilise que les coordonnées Lambert II.

Les cartes françaises de l'IGN utilisent un système géodésique basé sur l'éllipsoïde de Clarke 1880, le premier réglage du GPS consiste à choisir ce système géodésique

Mettez l'appareil en route et actionnez le bouton "Page" plusieurs fois pour obtenir le "MENU NIVEAU (1 2 ou 3) descendez le curseur sur "POSITION/CAP" et appuyez "Enter". Placez la surbrillance sur "FORMAT CARTE" et appuyez sur "Enter" choisissez "CHOIX DANS LISTE" puis parcourez cette liste jusqu'à placer la surbrillance sur "NTF CLARK 1880" et appuyez sur "Enter"

Pour choisir le système de coordonnées placez la surbrillance sur "COORDONNEES GEO". Appuyez sur "Enter" puis "CHOIX DANS LISTE" ("ENTER"). Choisissez "LAMBERTS" ou "LAMB II ETENDU" suivant les indications du cartouche de la carte et appuyez sur "Enter".

Plusieurs appuis sur "Page" permettent de revenir à l'écran de positionnement.

Nota : si vous désirez utiliser les coordonnées UTM, sélectionnez cette option dans les coordonnées géographiques.

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Prendre les coordonnées d'un point

On mettra en route le GPS à l'avance et on attendra qu'il donne sa position en se référant à la position des satellites GPS. On le laissera en fonctionnement lors du parcours sur le terrain. Il indique ici les cordonnées Lambert II étendues d'un point correspondant à une enclave de gneiss dans les granites sur l'estran de l'île de Noirmoutier.

X et Y sont les coordonnées Lambert II étendue exprimées en mètres. La vitesse et la route ne s'affichent que si l'appareil est en déplacement. La mesure de l'altitude est aussi en mètre mais sa précision n'est pas excellente si de nombreux satellites ne sont pas en vue du récepteur.

 

La manoeuvre la plus simple consiste à noter ces coordonnées sur le carnet de terrain en même temps que les observations géologiques et la localisation topographique.  

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Stocker les coordonnées d'un point

L'appareil permet de stocker les informations dans sa mémoire. Pour cela il suffit alors de presser la touche "Mark" et de confirmer l'enregistrement avec la touche "ENTER". Bien noter le numéro du point ("WPT" pour "Way point") et ce à quoi il correspond.  
A tout moment, les coordonnées de ce point seront consultables avec la fonction "ALLER A/DATA" des niveaux 2 et 3 de l'appareil. Choisir "ACT" puis "LIST" et mettre la surbrillance sur le point correspondant. Les coordonnées s'affichent dans le cadre à droite.

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Localiser le point sur la carte

La première démarche consiste à tracer le quadrillage géodésique kilométrique sur la carte en utilisant les amorces dans les marges ou les repères s'ils existent. N'oubliez pas de repérer les coordonnées des lignes.
Utiliser une règle, le GPS, un crayon à mine de graphite et éventuellement une calculatrice pour déterminer les coordonnées du point sur la carte.

Calculer les coordonnées du point en utilisant les valeurs notées ou mémorisées par le GPS. Si la valeur de x est 251226 mètres, le point se situe entre 251 et 252 à une distance de 226 mètres à droite de la droite d'abscisse 251.

Cela fait au 1/25000 :

226*1/25000 = 0,00904

soit 9,04 mm à droite de la ligne d'abscisse 251. Reporter cette valeur sur la carte et faire le même calcul pour y

soit 561 mètres au dessus de la ligne d'ordonnées 2235 :

561/25000 = 0,02256

soit 22,56 mm au dessus de la ligne d'ordonnées 2235.

 

Vérifier la cohérence de la localisation avec les observations géographiques et géologiques. Faites la même manoeuvre pour chacun des points repérés.

Pour simplifier les calculs il peut être souhaitable de fabriquer des copies de travail au 1/10 000 ou d'utiliser le SIG Quantum GIS pour produire une carte à partir du scan25 de l'IGN.

Dans ce cas 1 mm représente 10 mètres.

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auteur(s) :

François Cordellier, professeur de SVT au lycée Jean Perrin de Rezé

information(s) pédagogique(s)

niveau : 5ème, 2nde, 1ère S

type pédagogique : tutoriel, sortie pédagogique, travaux pratiques

public visé : enseignant

contexte d'usage : atelier, classe, laboratoire, sortie pédagogique

référence aux programmes :

Géologie externe : évolution des paysages

La biodiversité, résultat et étape de l'évolution

Science et vision du monde

Tectonique des plaques et géologie appliquée

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