SNT — Sciences Numériques et Technologie
La cartographie
Géolocalisation, GPS, SIG, données géographiques, OpenStreetMap
Résumé synthétiqueFiche en 5 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub
Résumé
Comment ton téléphone sait-il exactement où tu te trouves ? La réponse mêle espace et informatique. La **géolocalisation** détermine ta position sur Terre grâce au **GPS**, qui s'appuie sur une constellation de **satellites** et le principe de **triangulation**. Cette position s'exprime en **coordonnées géographiques** : **latitude**, **longitude**, **altitude**. Les cartes numériques (OpenStreetMap, Google Maps) affichent le territoire en **tuiles** pour zoomer fluidement, et reposent sur des **Systèmes d'Information Géographique (SIG)** qui empilent l'information en **couches** : routes, bâtiments, relief. Les données peuvent être **vectorielles** (points, lignes, polygones) ou **raster** (images de pixels). Mais cartographier le monde soulève des enjeux : **vie privée** liée au suivi des déplacements, **fiabilité** des données collaboratives et **souveraineté numérique** face aux géants étrangers.
Le **GPS** (Global Positioning System) permet de connaître sa position partout sur Terre. Le principe : un récepteur capte les signaux de plusieurs **satellites**, mesure le **temps de trajet** de chacun pour en déduire les distances, puis recoupe ces distances — c'est la **triangulation** — afin de calculer un point unique.
- **GPS :** système de géolocalisation par une **constellation** d'une trentaine de satellites.
- **Triangulation :** le récepteur recoupe les distances à **au moins 4 satellites** pour se situer en 3D.
- Pourquoi **4** et pas 3 : le quatrième sert à **corriger l'horloge** du récepteur (précision du temps).
- **Précision** du GPS civil : environ **5 à 10 mètres** en plein air.
- **Autres systèmes :** **GLONASS** (Russie), **Galileo** (Europe), **BeiDou** (Chine).
- En intérieur, le **Wi-Fi** et les **antennes-relais** complètent le GPS, qui passe mal les murs.
Exemple
Une application de course à pied trace ton parcours en enregistrant ta position GPS toutes les secondes. En forêt dense ou entre de hauts immeubles, le tracé devient imprécis : les signaux satellites sont **masqués** ou **réfléchis**.
Piège à éviter
Le GPS **ne sait pas où tu es** : il ne fait qu'**émettre** des signaux. C'est **ton récepteur** qui calcule la position. L'idée reçue d'un satellite « qui te suit » est fausse — le système est à sens unique, du satellite vers toi.
Pour désigner un lieu sans ambiguïté, on utilise un système de coordonnées universel. Deux angles suffisent à placer n'importe quel point à la surface de la Terre : la **latitude** et la **longitude**, complétées par l'**altitude** pour la hauteur.
- **Latitude :** position **Nord/Sud** par rapport à l'**équateur**, de $-90°$ (pôle Sud) à $+90°$ (pôle Nord).
- **Longitude :** position **Est/Ouest** par rapport au **méridien de Greenwich**, de $-180°$ à $+180°$.
- **Altitude :** hauteur du point par rapport au niveau de la mer.
- Tout point du globe correspond à **un seul** couple (latitude, longitude).
- L'**équateur** ($0°$ de latitude) et le **méridien de Greenwich** ($0°$ de longitude) servent de références.
Exemple
La tour Eiffel se situe à environ $48{,}86°$ de latitude **Nord** et $2{,}29°$ de longitude **Est**. Ces deux nombres suffisent à la placer précisément sur n'importe quelle carte du monde.
Piège à éviter
Ne confonds pas **latitude** et **longitude** : la latitude mesure le Nord/Sud (par rapport à l'équateur), la longitude l'Est/Ouest (par rapport à Greenwich). Les inverser envoie le point à l'autre bout du globe.
Une carte numérique n'est pas une simple image : c'est un assemblage de **couches** d'information superposées, géré par un **Système d'Information Géographique (SIG)**. On peut afficher ou masquer chaque couche, et surtout **analyser** les données géographiques, pas seulement les regarder.
- **SIG :** outil informatique pour **stocker**, **analyser** et **visualiser** des données géographiques.
- **Principe de couches :** superposition de thèmes (routes, bâtiments, relief, végétation, population).
- **Données vectorielles :** **points**, **lignes** et **polygones** décrivant des objets précis (un arbre, une route, un quartier).
- **Données raster :** **images de pixels** (photos satellites, cartes scannées).
- **Applications :** urbanisme, environnement, gestion des **risques** (inondations), transports.
Exemple
Pour étudier un risque d'inondation, un SIG superpose la couche **relief**, la couche **cours d'eau** et la couche **bâtiments** : on voit alors quelles habitations sont en zone basse près de la rivière.
Piège à éviter
**Vectoriel** et **raster** ne sont pas interchangeables : le **vectoriel** (points/lignes/polygones) reste net à tous les zooms et se calcule, le **raster** (pixels) se **pixellise** quand on l'agrandit trop. Choisir le bon type dépend de l'usage.
Afficher la Terre entière dans un téléphone exige une astuce : le **tuilage**. La carte est découpée en petites **dalles** chargées à la demande selon le zoom. Côté données, le projet **OpenStreetMap** propose une alternative **libre et collaborative** aux cartes propriétaires.
- **OpenStreetMap (OSM) :** projet **collaboratif** et **libre** de cartographie, fondé en **2004**.
- **Tuilage :** la carte est découpée en **dalles** chargées selon le **niveau de zoom** et la zone affichée.
- **Contribution participative :** chacun peut **ajouter** ou **corriger** des données (commerces, chemins).
- **Calcul d'itinéraire :** des algorithmes comme **Dijkstra** trouvent le plus court chemin dans le réseau routier.
- **Formats** de données géographiques : **GeoJSON**, **KML**, **Shapefile**.
- **Carte ≠ territoire :** une carte est toujours une **modélisation simplifiée** de la réalité.
Exemple
Quand tu zoomes sur une carte en ligne, de nouvelles **tuiles** plus détaillées se chargent à la place des précédentes : c'est pourquoi l'image apparaît parfois « par morceaux ». Sur OSM, un contributeur peut ajouter un nouveau commerce que tout le monde verra ensuite.
Piège à éviter
Une carte n'est jamais « la réalité » : elle **simplifie**, **sélectionne** et peut **dater**. Sur OpenStreetMap, des erreurs ou du **vandalisme** sont possibles car les données sont collaboratives — utiles mais à **vérifier**.
Savoir où se trouve chacun en permanence n'est pas anodin. La cartographie numérique apporte d'immenses services, mais concentre aussi des questions de **vie privée**, de **dépendance** et de **fiabilité** qu'il faut savoir poser.
- **Vie privée :** la géolocalisation permet de **suivre les déplacements** des individus.
- **Souveraineté numérique :** **dépendance** envers des services étrangers (ex. : Google Maps) pour des données stratégiques.
- **Fiabilité :** les données **collaboratives** peuvent contenir des **erreurs** ou être **vandalisées**.
- **Accessibilité :** les cartes numériques facilitent l'**orientation** des personnes en situation de handicap.
- Un même outil peut **rendre service** et **surveiller** : tout dépend de l'usage et du consentement.
Exemple
Une application qui propose des publicités pour des magasins « près de chez toi » exploite ta **position** en continu. Pratique, mais cela revient à transmettre l'**historique de tes déplacements** à une entreprise.
Piège à éviter
Désactiver le GPS ne suffit pas toujours à devenir invisible : la position peut être **estimée** via le Wi-Fi et les antennes-relais. Croire qu'on est totalement anonyme « GPS coupé » est une idée reçue.
Quiz - La cartographie
10 questions
Articles utiles
Questions fréquentes
Les points clés à retenir sur La cartographie, extraits du quiz de révision.
Combien de satellites GPS faut-il au minimum pour calculer une position en 3D ?
Réponse :
4
Il faut au moins **4 satellites** : trois pour la position (latitude, longitude, altitude) et un quatrième pour **corriger l'horloge** du récepteur, essentielle à la mesure des temps de trajet.
Que signifie le sigle SIG ?
Réponse :
Système d'Information Géographique
**SIG = Système d'Information Géographique** : un outil pour **stocker**, **analyser** et **visualiser** des données géographiques organisées en **couches**.
Qu'est-ce qu'OpenStreetMap ?
Réponse :
Un projet collaboratif et libre de cartographie
**OpenStreetMap** (2004) est un projet **collaboratif** et **libre** : les utilisateurs ajoutent et corrigent eux-mêmes les données cartographiques, librement réutilisables.
La latitude mesure :
Réponse :
La position Nord/Sud par rapport à l'équateur
La **latitude** donne la position **Nord/Sud** par rapport à l'**équateur**, de $-90°$ (pôle Sud) à $+90°$ (pôle Nord). C'est la **longitude** qui mesure l'Est/Ouest.