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LA NAVIGATION « On est perdu !!! » Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie - Les cartes : définition, léchelle, la légende, le relief, le.

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1 LA NAVIGATION « On est perdu !!! » Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie - Les cartes : définition, léchelle, la légende, le relief, le système de coordonnées, - Les trois nord : le nord géographique, le nord magnétique, le nord de la carte. Chapitre 2 : Notions de navigation - le corps de la boussole, - sorienter avec une boussole, - calcul de point sur la carte, - report de coordonnées sur la carte, - détermination dun cap Chapitre 3 : La navigation au GPS - définition et historique, - les principes de fonctionnement dun GPS, - limites dun GPS - les fonctions principales et la navigation

2 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie La base de lorientation, est la carte topographique… Définition : Représentation géométrique sur une feuille plane et suivant certaines conventions dune portion de la surface du sol, composée de mouvements du sol et de détails du terrain. Elle comporte en outre des informations qui ont pour but de se situer sur la carte, de sorienter, de déterminer les distances, de trouver les repères et les altitudes. En résumé : Les cartes sont la représentation réduite de la réalité, permettant de faire une représentation de grandes surfaces pour en connaître ses caractéristiques géographiques, physiques, politiques, démographiques… Une carte utilisée en orientation doit comporter au minimum trois éléments : - Léchelle - Une légende - Le nord géographique et/ou le nord magnétique (généralement en haut de la carte)

3 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 1) Léchelle de la carte Léchelle dune carte, cest la réduction effectuée pour passer des distances mesurées sur le terrain aux longueurs qui les représentent sur la carte. Elle a une valeur fixe. Les échelles sont notées sous forme de fractions centimétriques : 1 / ème Le numérateur est toujours égal à « 1 » et correspond à « 1 cm » sur la carte. Le dénominateur correspond au nombre de centimètres que cela représente sur le terrain. Exemple déchelle de carte 1/ veut dire que la carte est fois plus petite que la réalité 1 cm sur la carte représente cm en réalité 1 cm sur la carte représente 250 m en réalité

4 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 1) Léchelle de la carte Chaque échelle représente une utilisation particulière qui est souvent en relation avec la vitesse de déplacement et la fonction recherchée. Une carte trop précise peut-être trop encombrante, on ne se rendra pas compte de sa situation générale si on avance vite sur la carte. A linverse, une carte peu précise ne vous permettra pas de voir les détails qui vous entourent pour vous situer, donc de vous orienter car tous les éléments du terrain auront été effacés.

5 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 1) Léchelle de la carte Voici en gros les types déchelles que lon peut rencontrer : 1/ /250001/50000

6 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 2) La légende Les légendes résument tous les signes qui seront utilisés dans la carte. Cela peut être des signes représentant les villes, les bâtisses, les routes, les éléments du relief, des renseignements touristiques. La légende est toujours présente sur une carte, et les signes utilisés sont assez représentatifs et communs à la plupart des cartes. On lappelle aussi la planimétrie.

7 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 3) Le relief On représente le relief par des courbes de niveau. Ce sont des lignes imaginaires qui représentent une altitude donnée. Chaque ligne représente une altitude et une seule. Lécart daltitude entre deux courbes est appelée léquidistance. Elle est en général de : - 10 m pour les cartes au 1/ m pour les cartes au 1/ m pour les cartes au 1/ Le point correspond au sommet et est généralement côté. On peut remarquer aussi que plus les courbes de niveau sont proches lune de lautre, plus la pente est raide. Toutefois, en fonction du relief local, léquidistance nest pas toujours identique pour des cartes de même échelle. Il est important de vérifier sa valeur dans la légende.

8 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 4) Le système de coordonnées Pour se repérer à la surface du globe, on a inventé un système de quadrillage, permettant dindiquer un point très précis sur la terre, sans ambiguïté. Il y a : - les méridiens : cercles qui font le tour de la terre et se croisent au niveau des pôles géographiques. Ils représentent la longitude. - les parallèles : cercles perpendiculaires aux méridiens et qui ne se croisent jamais. Ils représentent la latitude. Par convention, il a été définie lorigine de ces systèmes de repères : - pour les parallèles : celui qui divise la terre en deux (l équateur). On a 90° de latitude entre léquateur et chaque pôle. - pour les méridiens : ligne imaginaire passant par lobservatoire de Greenwich (Londres). La terre est ainsi divisée en 180 méridiens vers lOuest (W) et 180 méridiens vers lEst (E), ou 360 méridiens dEst en Ouest.

9 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 5) Les trois nord Il faut savoir quil existe trois nord : - le nord géographique, - le nord magnétique, - le nord de la carte. Il est important de savoir ce qui les différencie pour être en mesure de sorienter correctement.

10 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 5) Les trois nord Le nord géographique : Il est situé sur laxe de rotation de la terre (les deux points de fixation sur une mappemonde) et cest la direction de létoile polaire. Ce nord est la référence pour toutes les cartes car il est immuable. Il est le point de rencontre des longitudes.

11 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 5) Les trois nord Le nord magnétique :. Cest le nord indiqué par laiguille dune boussole. La terre se comporte comme un aimant gigantesque, mais irrégulier et mouvant. Conséquence, le nord dune boussole nindique pas la même direction selon le lieu et le moment. Il se déplace denviron 10 kilomètres par an (phénomènes électromagnétiques), soit 0,8° par an. La déviation entre le nord magnétique et le nord géographique est appelé déclinaison Lazimut est langle formé entre le nord magnétique et la direction que lon suit. On peut calculer lazimut à partir dune boussole qui nous indique le nord, ou bien lire le « cap » indiqué sur le compas.

12 LA NAVIGATION Chapitre 1 : Notions de topographie et de cartographie 5) Les trois nord Le nord de la carte : Par convention, le nord de la carte est en haut de celle-ci et le sud en bas lorsque vous prenez celle-ci dans vos mains, face à vous. Sur les cartes traditionnelles (en particulier sur les cartes IGN), les méridiens (lignes verticales noires ou bleues) pointent le nord géographique (NG). Il y a donc lieu de tenir compte de la déclinaison magnétique pour sorienter sur la carte avec une boussole (NM). On peu constater qu'en France la déclinaison est de 0°à 5°, donc le nord de la boussole est proche du nord géographique. Par contre dans certaines régions (plus de 55° de latitude) l'écart peut aller à + 20°! qui même sur des distances courtes l'erreur est inacceptable.

13 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 1) Le corps de la boussole

14 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 2) Sorienter avec la boussole Placer la boussole sur la carte de manière à faire coïncider son arête longitudinale avec le trait reliant le point « 7 » au point « 8 ». La flèche de direction de la boussole doit pointer la direction du point « 8 ».

15 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 2) Sorienter avec la boussole Faire pivoter la capsule de la boussole jusquà ce que les lignes Nord/Sud (zone hachurée) soient parallèles aux lignes bleues (ou noire en fonction des cartes) de la carte (Nord magnétique). Le nord de la capsule (lettre N) doit viser le nord de la carte.

16 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 2) Sorienter avec la boussole Prenez maintenant la boussole dans la main, et tournez vous jusquà ce que la pointe rouge de laiguille se trouve dans lalignement de la marque nord de la capsule, la flèche de direction de la boussole vous indique maintenant la direction à suivre pour atteindre le point « 8 ». Attention à ne pas bouger la capsule de la boussole pendant votre déplacement sous peine dêtre obligé de refaire complètement les réglages.

17 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 3) Orienter une carte Orienter une carte c'est faire coïncider géométriquement la carte et la réalité à l'aide d'une boussole. Cette manipulation sert à se servir d'une carte pour s'orienter, autant dire là encore que c'est primordial.

18 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Vous voulez connaître les coordonnées dun point précis sur la carte… Calcul de sa longitude : Nous connaissons déjà le degré… car le point est situé entre la longitude 48°45 et 48°50. Il nous faut retrouver les minutes et les millièmes du point ! La différence entre les fuseaux est de 5 minutes (5), ce qui représente 36,8 cm sur la carte… …donc 5 = 36,8 cm.

19 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Vous voulez connaître les coordonnées dun point précis sur la carte… Calcul de sa longitude : Mesurons ensuite la distance entre notre point et le fuseau antérieur : 12,5 cm. Il suffit dappliquer la règle de trois pour connaître la longitude exacte de notre point : (5 x 12,5 ) / 36,8 = 1,700 Nous ajoutons ensuite le résultat au méridien précédent… La longitude du point est donc : 48°46'700

20 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Vous voulez connaître les coordonnées dun point précis sur la carte… Calcul de la latitude : On emploi le même procédé de calcul pour la détermination de la latitude. Nous connaissons déjà le degré car le point est situé entre 3°35 et 3°40. Donc, 5° = 24,5 cm Notre point se situe à 14,8 cm du parallèle antérieur. Toujours avec la règle de trois, nous obtenons : ( 5 x 14,8 ) / 24,5 = 3,020

21 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Vous voulez connaître les coordonnées dun point précis sur la carte… Calcul de la latitude : Nous ajoutons ensuite le résultat au parallèle précédent… La latitude du point est donc : 3°38'020 Les coordonnées de notre point sont donc : N 48°46'700 E 003°38'020

22 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Report de coordonnées sur une carte : Nous voulons à linverse reporter un point sur la carte depuis ses coordonnées géographiques… Les coordonnées du point à reporter sont : N 48°46'700 E 003°38'020 Concernant la longitude, le point 48°46'700 est situé entre 48°45 et 48°50 Nous mesurons la distance entre les deux fuseaux : 5 = 36,8 cm La valeur du degré est figée (48°). Nous nous occupons donc uniquement des minutes et des centièmes, soit 1,700 (46'700 – 45)

23 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Report de coordonnées sur une carte : Toujours avec notre règle de trois, nous obtenons : ( 1,700 x 36,8 ) / 5 = 12,51 cm 12,51 cm, cest la distance qui est rapportée depuis le méridien antérieur (48°45) Un parallèle à ce méridien, situé à 12,51 cm du méridien antérieur nous indiquera la longitude de notre point sur la carte.

24 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 4) Calcul de point sur la carte Report de coordonnées sur une carte : Concernant la latitude, notre point est situé entre les fuseaux 3°35 et 3°40. La différence entre lun et lautre est de 5 La distance mesurée sur la carte entre les deux fuseaux es de 24,5 cm Nous ne nous occupons que des minutes et des centièmes, soit 3,02 (38'020 – 35) Toujours avec notre règle de trois, nous obtenons : ( 3,020 x 24,5 ) / 5 = 14,8 cm 14,8 cm, cest la distance qui est rapportée depuis le parallèle antérieur 3°35

25 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 5) Détermination de cap Le cap est langle formé par laxe dun déplacement avec le nord… On distingue le « vrai cap » avec le nord géographique et le « cap magnétique » avec le nord magnétique. Reporter un cap sur la carte : Il faut connaître son point de départ, que nous appellerons « D ». Tracer une parallèle au nord géographique passant par le point D (si celui ci ne se trouve pas sur un méridien). Poser le centre du rapporteur sur le point « D » et laxe 0°-180° sur le nord géographique. Pointer sur la carte, avec une pointe fine, en face de la graduation correspondante à la valeur du cap à afficher. Oter le rapporteur et tracer une droite entre ce point et le point «D».

26 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 5) Détermination de cap Calculer un cap sur la carte : Il faut connaître le point de départ « D » et le point darrivée « A ». Joindre dun trait le point de départ « D » et le point darrivée « A ». Si la carte ne comporte pas de quadrillage, tracer une parallèle au nord géographique (méridien) coupant laxe D-A (se servir des repères de la carte). Calculer à laide dun rapporteur, la valeur de langle ainsi formé (ne pas oublier dajouter 180° si langle est supérieur à cette valeur).

27 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 5) Détermination de cap Reporter un cap : Au cours dune progression au cap, il peut être nécessaire de contourner un obstacle important et infranchissable (dunes, falaises, rivières…). Pour être certain de se retrouver sur le bon cap une fois passé lobstacle, il faut faire un report de cap.

28 LA NAVIGATION Chapitre 2 : Notions de navigation 5) Détermination de cap Reporter un cap : Il sagit de relever, sur litinéraire à suivre, la distance et le cap de point de repère en point de repère. Puis on va déterminer sur la carte des points de repères remarquables (appelés amers) afin de pouvoir les identifier rapidement (montagne, monument, rocher…). Noter au crayon ces points sur la carte après y être passé et les avoir formellement identifiés. Vous saurez en permanence sur quel secteur de votre itinéraire vous vous trouvez. Plus le nombre de points de repère est grand, plus la position est juste.

29 LA NAVIGATION Chapitre 3 : La navigation au GPS 1) Définition « G lobal P osition S ystem » Né en 1973 des investigations de larmée américaine afin de résoudre tous les problèmes liés aux nombreux autres systèmes de navigation, ce système est devenu opérationnel dès 1994 pour être utilisé par tous et peut desservir un nombre illimité dutilisateurs, ceux- ci ne communiquant pas avec les satellites.

30 LA NAVIGATION Chapitre 3 : La navigation au GPS 1) Définition Un codage est susceptible de donner aux militaires une précision supérieure à celle des usagers civils. Le nom de « GPS » devient de plus en plus commun et ce système de navigation apparaît dans de nombreux véhicules pour particuliers. Mais il ne faut pas oublier que sous ce boîtier ressemblant à une calculatrice, se cache de gros moyens et de la haute technologie : - 24 satellites de 900 kg tournent à km/h sur 6 orbites différentes placées à km, - 3 satellites de rechange, - Toujours 4 satellites sont visibles en tous points de la terre, - Près de 100 horloges atomiques, - Des stations de contrôles au sol, - Précision de positionnement : 3 mm pour les scientifiques, 3 à 10 m pour les militaires, 10 à 100 m pour les civils (en fonction de lage du matériel).

31 LA NAVIGATION Chapitre 3 : La navigation au GPS 2) Principe Vingt quatre satellites sont répartis tout autour de la terre de telle façon quils garantissent une visibilité permanente dau moins 6 satellites en tout point du globe. Les 24 satellites renferment quatre horloges atomiques, qui mesurent le temps avec une très grande précision. Ils émettent en permanence un signal radio sur deux fréquences dans la bande des micro-ondes (1200 à 1500 Mhz). Ce signal transporte les informations utiles au calcul de position. Cest à dire létat, lidentification, la position, lheure exacte de lenvoi du satellite. Le récepteur reçoit le message et procède par mesures de distances. Il connaît le temps émis par le signal pour arriver du satellite et en déduit la distance qui len sépare. Après avoir répété lopération avec plusieurs satellites, il lui suffit dexécuter un calcul de triangulation. En connaissant sa distance par rapport à trois satellites, ainsi que la localisation de chacun, il calcule sa position, latitude et longitude.

32 LA NAVIGATION Chapitre 3 : La navigation au GPS 2) Principe En général, le récepteur utilise 4 satellites qui lui permettent de calculer sa latitude, sa longitude, son altitude et le temps. En cas de mauvaise réception (ciel nuageux, obstacles tels que les arbres, rochers…), un minimum de 3 satellites permettra de calculer le positionnement seul (latitude et longitude) mais pas laltitude. Le GPS est capable de mémoriser plusieurs dizaines (voir centaines) de points permettant de décrire une route. Une fois les coordonnées de vos points mémorisés, le GPS vous indiquera en permanence et en temps réel lors du trajet, la distance restant à parcourir, la direction à suivre, la distance à vol doiseau de ce point ou le dépassement de votre point. Lutilisation du GPS est idéal en mer, car la réception nest pas gérée par différents obstacles comme les arbres et les falaises. Le récepteur est de plus incapable de recevoir les informations des satellites de lintérieur dune maison par exemple.

33 LA NAVIGATION Chapitre 3 : La navigation au GPS 3) Limites Ne pas croire que vous ne vous perdrez pas avec un GPS ! Le GPS vous indique la direction (angle en degré par rapport au nord géographique) et par une flèche. Nayant pas de boussole intégrée, cette flèche ne fonctionne correctement que lorsque vous vous déplacez (car connaissant votre sens de déplacement, le GPS peut vous indiquer avec la flèche la vraie direction à prendre) mais en montagne (et non sur la mer), la réception est très variable et les changements de direction rapides et répétés en suivant une piste ne feront que « brouiller » le GPS. Conséquence, le GPS aura une flèche folle et vous vous perdrez avec votre GPS flambant neuf. ( des GPS de nouvelle génération intègrent maintenant des boussoles magnétiques)

34 LA NAVIGATION Chapitre 3 : La navigation au GPS Un cas concret Comment aller du GPS vers la carte Il faut utiliser le système WGS84 et affichage en coordonnées UTM A Bréançon le GPS réglé en datum WGS84 et affichage UTM affiche les coordonnées X Y Comment retrouver cette position sur la carte ? Concentrons nous sur le quadrillage kilométrique bleu qui apparait sur la carte. Position X : 3 premiers chiffres (ici 428) + (3 derniers chiffres / 250 ) (703 /250) = ligne ,81 cm à droite Position Y : 4 premiers chiffres (ici 5443) + ( 3 derniers chiffres / 250 ) (777 /250) = ligne ,10 cm vers le haut. Bréançon se trouve effectivement à 2,81 cm à droite de la ligne bleue 428 et à 3,1 cm vers le haut de la ligne bleue x+2,81 cm y+ 3,10 cm

35 LA NAVIGATION Chapitre 3 : La navigation au GPS Conseils * Laisser le GPS allumé en permanence pendant l'activité, cela évite les erreurs dues à une absence d'information * Utiliser des cartes récentes compatibles GPS WGS84 au eme. * Pour une carte compatible GPS utiliser le système WGS84, pour une carte plus vieille utiliser le système ED50 * Utiliser l'affichage en coordonnées UTM pour se repérer sur une carte * Emporter une boussole avec une règle graduée : sécurité en cas de défaillance du GPS, utilisation pour mesurer une distance sur la carte * Préparer d'avance les waypoints. Repérer les points particuliers, les enregistrer dans son GPS.

36 LA NAVIGATION FIN


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