Soutenance mémoire
« Si ardu étant ce chemin qu’il serait difficile de le donner à entendre par des paroles ou de l’écrire avec des plumes ; la meilleure explication qu’ait trouvé le génie des hommes est de le traduire en peinture sur une carte. » [Martin CORTES].
D’habitude, l’élaboration d’une carte se fait en utilisant les techniques de géodésie classique et/ou de prise de vue aérienne. Cependant, on reconnaît des limites lors de la mise en œuvre de ces techniques notamment sur les endroits difficilement accessibles. D’ailleurs, faute de mise à jour fréquente des cartes, de notre pays à l’échelle moyenne (1/100.000 à 1/25.000), le besoin essentiel de la cartographie nationale concerne le rétablissement de ces cartes, lesquelles ont été levées avant 1960. 55% de ces cartes ont subi une révision partielle en 1980 et quelques cartes en 1998 et 2000.
Conscient de l’importance des informations qu’apportent ces cartes, nous sommes amenés à étudier une nouvelle méthodologie en matière de cartographie, en utilisant la télédétection. Cette étude, intitulée « élaboration de spatiocartes à moyenne échelle avec le logiciel Erdas Imagine », a été réalisée en collaboration avec l’institut FTM.
L’étude pilote consiste d’une part, à tester l’efficacité de Erdas Imagine qui est un logiciel nouvellement installé au sein de cet institut ; et d’autre part, à évaluer la méthodologie d’élaboration des spatiocartes. Elle a été mise en pratique sur la zone de Manjakandriana, feuille n°Q47 dérivant du découpage en 1/100.000 du globe terrestre. A travers cet ouvrage, nous présenterons d’abord des actualités sur la cartographie, la télédétection et le SIG. Ensuite, nous allons indiquer la méthodologie de l’élaboration de spatiocarte et le logiciel Erdas Imagine. Après nous détaillerons l’élaboration pratique des spatiocartes topographique et thématique de la zone pilote. Enfin, quelques observations et interprétations du résultat ne manquent pas.
LA CARTOGRAPHIE
Historique
Origine de la carte :
Depuis la plus lointaine antiquité, avant même l’invention de l’écriture, l’homme a déjà utilisé des cartes sous forme de dessin sur des grottes constituant des croquis de leurs territoires. Dans ce sens, la cartographie répondait, semble-t-il à deux besoins :
➤ Délimiter la propriété foncière ;
➤ Procurer des moyens d’orientation et position, repères aux voyageurs et aux navigateurs ;
Au moyen Age
Des cartes rédigées et recopiées à la main sur parchemin représentent la terre plate et rectangulaire pour être en accord avec la référence biblique de « 4 coins de la terre » . La plupart, accordant une primauté à Jérusalem, centre du monde, adoptent une forme circulaire divisée symboliquement par une croix dont Méditerranée est l’axe, le Dont et le Nil constituant les branches. Le tout est inscrit dans un océan circulaire.
Les temps modernes
Dans la seconde moitié du XVIIième Siècle, les approches coloniales et commerciales font sentir aux ingénieurs civils et militaires, la nécessité des plans et cartes précises, d’où l’amélioration des méthodes de levers. Au XXième Siècle est apparue une nouvelle génération de carte aux grandes échelles (1/20.000, 1/50.000). Grâce à l’appui de la prise de vue aérienne et l’introduction de support plastique vers les années 60, les techniques de rédaction ont été modifiées : tracés sur couches, archivage dans les planches-mères plastiques,…
Définitions et objectifs
Définitions
➤ « La Cartographie est la science qui traite de l’établissement des cartes de toutes sortes ; elle englobe toutes les phases de travaux depuis le premier lever jusqu’à l’impression finale des cartes ». D’après la définition de l’O.N.U. en 1949 . Dans ce cas, elle comprend la géodésie, qui est la détermination géométrique sur l’ellipsoïde d’un certain nombre de points de base, et la topographie dans son sens restreint, représentation sur plan des détails sur terrain.
➤ L’étymologie du mot permet de définir que la Cartographie concerne l’étude de description sur papier. En effet,
● Le mot Carte provient du latin « charta » qui signifie : papier ;
● Le mot graphie vient du grec « graphein » qui signifie : décrire ou écrire.
➤ L’association Internationale des Cartographes adopte la définition suivante, en 1966 : « La Cartographie est l’ensemble des études et des opérations scientifiques artistiques et techniques intervenant à partir des résultats d’observation directe ou de l’exploitation d’une documentation en vue de l’élaboration et de l’établissement des cartes et autre mode d’expression ainsi que dans leur utilisation. » .
Objectifs
Une carte doit être définie comme étant l’image conventionnelle et plane, construite géométriquement d’une partie de la surface terrestre, d’un astre ou d’une planète, avec les objets qui s’y trouvent et éventuellement les phénomènes qui s’y déroulent. Depuis longtemps, les cartes permettent de satisfaire les besoins suivants :
● Représentation de l’image de la terre ;
● Recensement et délimitation des propriétés foncières ;
● Repérage des itinéraires maritimes et terrestres ;
● Localisation des détails jugés utiles pour les armées.
Actuellement, la carte est un instrument d’évaluation des ressources naturelles et de leur mise en valeur, un moyen d’étude de la dynamique des phénomènes. Aussi, devient-elle un outil d’aide à la décision pour les dirigeants.
Les représentations cartographiques de la surface terrestre
Les modèles de la terre
La surface de la terre :
La surface de la terre présente une forme complexe impossible à modéliser parfaitement. On cherche à la représenter suivant des approximations afin de pouvoir décrire sa modélisation mathématique. Deux types de représentations spécifiées sont souvent utilisés par la cartographie.
Le géoïde :
C’est une surface moyenne de niveau 0, équipotentielle du champ de gravité qui coïncide avec la surface moyenne du niveau des mers ouvertes, prise comme origine des altitudes. Des mesures gravimétriques au sol et d’altimétrie à partir des satellites pour les mers, permettent de trouver la forme du géoïde. Cette surface géophysique a encore une forme bosselée irrégulière. On a donc intérêt à définir une surface mathématique proche d’elle pour pouvoir effectuer des mesures.
L’ellipsoïde :
La connaissance du géoïde permet aux cartographes de définir des ellipsoïdes qui sont des surfaces géométriques dont les écarts par rapport au géoïde ne dépassent pas une centaine de mètres. Chaque ellipsoïde est caractérisé par son demi-grand axe, son demi-petit axe et son origine. L’ellipsoïde international IAG-GRS80 est la surface qui rapproche le plus au géoïde. Son utilisation permet donc de représenter au mieux globalement la surface de la terre. Cependant, elle ne permet pas la meilleure représentation locale ; ce qui justifie l’adaptation pour chaque pays d’un ellipsoïde de référence.
Notion de Projection
Introduction :
Dans l’étude cartographique, la projection concerne la modélisation de la surface terrestre sur un plan. On l’appelle aussi représentation plane. Elle fait partie des problèmes techniques que soulève l’organisation rationnelle des travaux géographiques dans un pays de grandes étendues.
Le système de projection :
Il permet d’avoir une relation biunivoque entre un point M (λ,ϕ) sur l’ellipsoïde et son homologue m(x, y) sur la carte. Où
λ, ϕ : Longitude et latitude ;
x, y : abscisse et ordonnée
En effet, on a la relation :
x = f(λ,ϕ)λ = F(x, y) et y = g (λ,ϕ)ϕ = G(x, y) ;
Les fonctions f, g, F, G définissent les propriétés du système de présentation. Des altérations linéaires sont induites par la surface elliptique lors de sa projection sur le plan. Cela se traduit par le fait que si on prend deux points sur l’ellipsoïde P, Q et si P’ et Q’ sont leurs homologues sur le plan, la longueur PQ diffère de P’Q’ dans l’échelle convenable. Ce qui permet de définir l’altération linéaire ε = (P’Q’ – PQ) / PQ et le module linéaire est µ = P’Q’ / PQ.
Les types de projection
Suivant les déformations, on peut citer 3 types de projection :
•La projection Conforme : qui conserve les angles. Le module linéaire reste toujours constant dans toutes les directions. Elles sont souvent utilisées en Géodésie et en Topographie.
•La projection équivalente : qui conserve les surfaces mais les angles et les distances ne sont pas conservés. La principale utilisation repose sur les cartes générales (ATLAS).
•La projection aphylactique : qui ne conserve ni les angles ni les surfaces. C’est une projection quelconque qui n’est ni conforme ni équivalente.
Les projections les plus courantes sont : Mercator (directe, équatoriale, oblique), Mercator Transverse Universelle (UTM), Lambert, Stéréographique polaire.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : ACTUALITES SUR LA TELEDETECTION, LA CARTOGRAPHIE ET LE SYSTEME D’INFORMATION GEOGRAPHIQUE
Chapitre I : LA CARTOGRAPHIE
1- Historique
1.1-Origine de la carte
1.2- Au moyen Age
1.3- Les temps modernes
2- Définitions et objectifs
2.1- Définitions
2.2- Objectifs
3- Les représentations cartographiques de la surface terrestre
3.1- Les modèles de la terre
3.2- Notion de Projection
3.3- L’Echelle d’une carte
Chapitre II : LA TELEDETECTION
1- Historique
2- Définition de la télédétection
3- Objectifs et caractéristiques de la télédétection
4- Le principe de la télédétection
4.1- Le mode passif
4.2- Le mode actif
5- Les contraintes dues à l’atmosphère
Chapitre III : SYSTEME D’INFORMATION GEOGRAPHIQUE
1- Historique
2- Définitions
2.1- Information Géographique
2.2- Système d’Information Géographique
3- Objectifs
4- Principe général
4.1- La géométrie d’un objet
4.2- La description sémantique ou attribut
5- Fonctionnalités
5.1- Abstraction
5.2- Acquisition
5.3- Analyse
5.4- Archivage
5.5- Affichage
DEUXIEME PARTIE : METHODOLOGIE D’ELABORATION DE SPATIOCARTES
Chapitre I : NOTIONS DE SPATIOCARTE
1- Définition
1.1- La spatiocarte
1.2- Le fond image
1.3- Les surcharges
1.4- L’habillage
2- Les vocations de Spatiocarte
2.1- Les spatiocartes de base ou spatiocartes topographiques
2.2- Les spatiocartes thématiques
3- But de la spatiocarte
3.1- Le descripteur géométrique
3.2- Le descripteur sémantique
3.3- Le descripteur topologique
4- Echelle de spatiocarte
Chapitre II : ACQUISITION DES DONNEES NECESSAIRES
1- Les données-image
2- Les données exogènes
3- Les points d’appui
3.1- Cartes existantes à l’échelle adéquate
3.2- Images géoréférencées
3.3- Mission sur terrain
4- Le MNT
4.1- Définition
4.2- Fabrication de MNT
Chapitre III : LES CORRECTIONS GEOMETRIQUES
1- Aperçu général
2- Construction des modèles de déformation
2.1- Modélisation physique
2.2- Modélisation polynomiale
2.3- Modélisation hybride
3- La rectification d’images
3.1- Détermination de la grille d’interpolation
3.2- L’interpolation
3.3- Le ré-échantillonnage
4- La spatiotriangulation
4.1 Description
4.2- Choix des points d’appui
4.3- Choix des points de liaison
4.4- Principe
5- Evaluation de précision de la correction géométrique
6- Le mosaïquage
6.1- Homogénéisation de la géométrie
6.2- Amélioration de contraste de l’image
6.3- Assemblage d’image
7- Le niveau de traitement
Chapitre IV : LA CORRECTION RADIOMETRIQUE
1- Amélioration des contrastes
1.1- Etalement des dynamiques des images
1.2- Renforcement de la texture de l’image
1.3- Filtrage
2- Mixage des canaux et ré-échantillonnage
2.1- Composition colorée
2.2- Création de néocanaux
3- La classification
3.1- La classification provisoire ou pré classification
3.2- La vérité terrain
3.3- La classification définitive
Chapitre V : L’AJOUT DE SURCHARGES ET HABILLAGE DE SPATIOCARTE
1- L’ajout de surcharges
2- L’habillage
2.1- Les éléments de la carte traditionnelle
2.2- Les éléments spécifiques de la spatiocarte
3- L’édition de spatiocarte
3.1- Édition sur support analogique
3.2- Édition sur support numérique
4- Évaluation de qualité de spatiocarte
4.1- Qualité métrique
4.2- Qualité cartographique
CONCLUSION
