Systèmes géodésiques et coordonnées


Les systèmes géodésiques

Des coordonnées géographiques seules ne veulent absolument rien dire si le système géodésique auquel elles se rapportent n'est pas spécifié. Un système géodésique, aussi appelé Datum, est un système de référence permettant d'exprimer les positions sur terre. C'est en fait un repère tridimensionnel dont l'origine O se situe au centre des masses de la Terre.

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D'autre part, la Terre n'est pas ronde car elle est aplatie aux pôles et sa surface n'est pas plane. Sa forme est appelée géoïde. Pour simplifier les méthodes de cartographie la forme globale de la planète est assimilée à un ellipsoïde, avec le centre O du système géodésique.

Il existe des centaines de systèmes géodésiques, car le moyen de déterminer le centre O est dépendant du matériel utilisé ainsi que de la méthode (géodésie terrestre ou spatiale) et l'ellipsoide retenue n'est pas toujours la même.

Le système qui nous intéresse est le WGS84 (World Geodetic System 1984) établi par la défense américaine. C'est le plus exploité au monde, notamment pour sa précision de l'ordre du mètre, et d'ailleurs le système GPS l'utilise en standard. D'autres systèmes peuvent être utilisés sur les cartes françaises comme le NTF (Nouvelle Triangulation Française), le RGF93 (Réseau Géodésique Français 1993) ou encore le ED50 (European Datum 1950). Heureusement nos GPS de rando en connaissent plus d'une centaine et il y a toujours moyen de s'y retrouver avec n'importe quelle carte.


Les systèmes de coordonnées

Il existe trois systèmes pour exprimer une coordonnée sur Terre : les systèmes de coordonnées cartésiennes, géographiques et projetées. Le système de coordonnées cartésiennes est très peu utilisé, il consiste à exprimer une position en X,Y,Z par rapport au centre O de la Terre. Intéressons-nous donc au deux autres systèmes très répandus.


Le système de coordonnées géographiques :

Ayant pour référence le centre O du système géodésique utilisé, les coordonnées sont déclinées sous forme de 2 angles : latitude et longitude. L'angle 0 de la latitude correspond à l'équateur, et l'angle 0 de la longitude au Méridien de Greenwich.

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Plusieurs unités d'angle peuvent être utilisées mais les 2 principales sont les degrés décimaux et les degrés sexagésimaux (degré, minute, seconde).

Exemple d'un point situé en France :

  • en degrés décimaux latitude 45.99972°N - longitude -1.21389°E
  • en degrés sexagésimaux latitude 45°59'59''N - longitude 1°12'50''O

Le système de coordonnées projetées :

Comme chacun le sait la Terre est ronde (ou presque...) et les cartes papiers sont plates ! Pour représenter une surface courbe sur une surface plate il y a une formule mathématique qui une fois appliquée permet d'exprimer une position dans un repère 2D o,x,y en unités de longueurs (mètres...). Ce système est très pratique à utiliser avec une carte car il permet de calculer très facilement des distances. Le type de projection plane de la Terre utilisé couramment est la projection cylindrique de Mercator, d'où découle le système de coordonnées UTM (Universal Transverse Mercator). Celui-ci est notamment retenu pour le système GPS. Voici la grille mondiale correspondante :

zones_utm.jpg

Chaque zone est espacée de 6° que ce soit en latitude ou en longitude. Le centre de la France se situe par exemple dans la zone 31T. Une coordonnée exprimée dans le système UTM doit donc aussi être accompagnée du code de la zone correspondante.


Exemple concret :

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Dans la zone 31T, les coordonnées exprimées en mètres du point A sont x465498, y4759912. Celles du point B x486340, y4780754. Par notre bon vieux théorême de Pythagore on peux en déduire facilement (à condition d'avoir une calculatrice quand même) que la distance (2D) pour aller du point A au point B est de 29Km475.

Et l'altitude dans tout ça ? Il s'agit d'un troisième axe nommé "z" dont la référence (le niveau 0) correspond au niveau moyen des océans (du moins en ce qui concerne le système GPS).


Mais où est le Nord ?

C'est un paramètre important à prendre en compte lors de la navigation, en effet on distingue un "Nord Vrai" et un "Nord Magnétique". Le Nord Vrai utilise le Pôle Nord comme référence 0°. Le Nord Magnétique utilise le Nord magnétique (eh oui) qui se situe dans le nord du Canada. La différence entre ces 2 nords est appelée "déclinaison magnétique". Donc on préfèrera configurer le GPS pour utiliser le Nord Magnétique si on utilise une boussole comme complément de navigation.


Conclusion

Avec un GPS de rando, il est plus pratique d'utiliser le "standard", à savoir WGS84 comme système géodésique, UTM comme format de coordonnées, et le Nord Magnétique.