Cartes marines et systèmes
géodésiques
Raymond Guillou
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Pourquoi a-t-on besoin des systèmes
géodésiques ?
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L’objectif d’une carte est de représenter
sur une surface plane (feuille de papier) ou assimilée
(écran d'ordinateur) une partie de la surface
du globe terrestre.
Compte tenu de la forme de la terre, les géodésiens
et les cartographes ont recours à des formules
mathématiques de projection faisant correspondre
un point de la carte à chaque point du globe
terrestre.
Les projections les plus connues s’effectuent sur des
cylindres (Mercator) ou des cônes (Lambert) tangents
à la terre.
En cartographie marine, la représentation la
plus utilisée est la projection de Mercator.
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Projection cylindrique
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Projection conique
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Pour appliquer ces formules mathématiques
afin de déterminer les coordonnées d’un
point sur la carte, il faut connaître la position
du point représenté dans un repère
de coordonnées lié à la terre :
un système géodésique de référence.
La surface terrestre ou surface topographique
comporte des montagnes, des vallées et des fosses
océaniques. Cette surface complexe ne peut, bien
évidemment, pas être définie de
façon mathématique. Les géodésiens
utilisent pour les calculs une approximation de la surface
topographique : un ellipsoïde de révolution
aplati aux pôles. Les écarts entre l’ellipsoïde
et la surface topographique atteignent près de
9 000 m pour les plus hautes montagnes et 11 000 m
pour les fosses les plus profondes.
Par ailleurs, les mesures géodésiques
terrestres classiques se font par rapport à la
surface terrestre. La référence disponible
en chaque point de mesure étant la verticale
du lieu, une troisième surface est prise en compte
pour l’étude de la terre. Il s’agit de la surface
équipotentielle du champ de gravité ou
géoïde. Le géoïde est en tous
ses points perpendiculaire à la verticale du
lieu et il coïncide avec le niveau moyen des mers
supposées au repos. Le géoïde présente
des creux et des bosses liés à l’inégale
répartition des masses de la terre.
Mais les écarts entre le géoïde et
l’ellipsoïde de référence restent
modestes et ne dépassent guère une centaine
de mètres dans un sens ou dans l’autre.
Pour mettre en place un système
géodésique dans un pays, on définit
un ellipsoïde de référence qui suit
au mieux sur l’ensemble de ce pays la forme locale du
géoïde. Les dimensions, l’orientation et
la position relative de cet ellipsoïde peuvent
différer de celles des ellipsoïdes associés
à d’autres systèmes de référence
horizontaux. Ces systèmes locaux sont généralement
centrés sur un point distant de quelques centaines
de mètres du centre de gravité de la terre.
Un objet quelconque de la surface terrestre peut donc
avoir autant de coordonnées géographiques
qu’il y a de systèmes de référence.
Aujourd’hui, de nombreux systèmes
coexistent, principalement pour des raisons historiques
et du fait de l’élargissement de la zone d’application
des techniques de la géodésie à
la terre entière.
Il a fallu en effet attendre l’avènement des
satellites artificiels pour passer d’une géodésie
locale ou régionale à une géodésie
globale. L’ellipsoïde de référence
est alors devenu unique ; il est centré à
quelques mètres du centre de gravité de
la terre.
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Des écarts lourds de conséquences
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Lorsqu’un navigateur reporte un point sur une carte
à partir de relèvements optiques ou de
distances mesurées au radar, il se positionne
en relatif par rapport à la côte et n’a
donc pas à se soucier du système géodésique
utilisé sur la carte.
Par contre le report du point d’une carte à l’autre
au moyen de ses coordonnées ne peut se faire
sans précaution si les deux cartes sont rapportées
à des systèmes géodésiques
différents.
Le développement des systèmes de navigation
par satellites et en particulier du GPS (Global Positionning
System) a rendu ce problème plus crucial en raison
de leur couverture mondiale et de leur fonctionnement
dans un système géodésique unique,
différent de celui utilisé pour la majorité
des cartes marines existantes.
En effet, le GPS donne à tout moment la position
du navire rapportée au système géodésique
mondial WGS 84. Pour le moment, très peu de cartes
se réfèrent à ce système.
Or l’écart entre le système géodésique
auquel est rapportée une carte et le système
WGS 84 peut être considérable :
 toutes les cartes de nos côtes métropolitaines postérieures
à 1960 sont rapportées au système
géodésique européen ED 50. L’écart
horizontal moyen entre le WGS 84 et le ED 50 est de
150 m. Pour les cartes plus anciennes, publiées
dans des systèmes géodésiques locaux,
cet écart peut atteindre 200 m ;
en Guadeloupe le système géodésique des cartes
du SHOM est l’IGN 51 dont l’écart par rapport
au WGS 84 est de l’ordre de 500 m ;
l’écart entre le système géodésique des
cartes de la Réunion (IGN 47) et le WGS 84 est
de l’ordre de 1 500 m.
En principe les cartes à moyenne
ou grande échelle fournissent en nota les corrections
à apporter aux latitudes et longitudes données
par un récepteur GPS dans le système WGS
84, pour se ramener au système géodésique
de la carte (figure 5). Ces corrections doivent être
appliquées avant de porter le point sur la carte,
faute de quoi le navigateur portera sur sa carte des
points dont la position sera erronée de quelques
centaines de mètres, voire de mille mètres
ou plus.
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Demain, aura-t-on toutes les cartes
en WGS 84 ?
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(Nouvelle rédaction
avril 2000)
Toutes les cartes publiées ou rééditées
par le SHOM entre 1984 et 2000 et établies dans
un autre système que le WGS 84 comportent le
nota évoqué plus haut précisant
les corrections en latitude et longitude à appliquer
aux positions exprimées en WGS 84.
L’objectif du SHOM est maintenant d’adopter systématiquement
le système géodésique WGS 84 pour
les publications et les nouvelles éditions de
cartes originales à partir du 1er janvier 2001.
Parallèlement, les lots de données numériques
ENC (Electronic Navigational Chart) pour les systèmes
de cartes électroniques (ECDIS) sont produits
dans le système WGS 84.
En résumé, la position du SHOM rejoint
celle de l’Organisation Hydrographique Internationale
(OHI) :
l’emploi du WGS 84 est recommandé pour les publications et
les nouvelles éditions de cartes originales ;
les lots de données numériques au format S-57 pour les
systèmes de cartes électroniques sont
tous produits dans le système WGS84.
En conclusion, il est important de retenir qu'une carte
papier même récente peut ne pas être
en WGS 84. Il faut donc systématiquement consulter
le nota du titre en cas d'utilisation du GPS ou de report
de point d'une carte à une autre. Bien des accidents
en mer seront ainsi évités !
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