informatique embarquée et objets connectés snt –...

StéphanePERCOT–lycéeRosaParks(85)–GRAFSNTAcadémiedeNantesmars2019 1

Cartographienumériqueou

ComprendrelescoordonnéesgéographiquesetmanipulerdescartesnumériquesRésumé:fichesd’activitéssurordinateurpourcomprendrelescoordonnéesgéographiquesetmanipulerdescartesnumériquesThématique:Localisation,cartographieetmobilitéPointduprogrammetraité:

Contenus:CartesnumériquesCapacitésattendues:Identifierlesdifférentescouchesd’informationdeGeoPortailpour

extrairedifférentstypesdedonnées.ContribueràOpenStreetMapdefaçoncollaborative.

Lieudel’activité: EnsalleinformatiqueMatériels/logicielsutilisés: Ordinateuravecnavigateurweb/utilisationpossibledePythonDuréedel’activité: de1h30à2h00Plandelaressource:

1) Introduction:desusagescourantsetdesquestions/unfilrougepourlaséquence2) Ressourcespourseformer:

a. SerepérersurlaTerreb. Delasphèreàlacarteplane

3) Chercherlescoordonnéesd’unlieuTPn°1–DécouverteetutilisationdegéoportailTPn°1versionbis–Utilisationdegéoportailpourpréparermarandonnéeenmontagne

4) ContribueràunprojetcollaboratifdecartesnumériquesTPn°2–contributionàopenstreetmapTPn°2versionbis–utilisationd’openstreetmappourmarandonnéeenmontagne

5) PourallerplusloinsurlacartographienumériqueTPn°3–programmationPythonetcartographieTPn°3versionbis–programmationPythonpourmarandonnéeenmontagne

6) Deuxvidéosressourcesrésumantleprinciped’OpenStreetMap7) Mémento:lesnotionsàretenir8) LienavecPIXpourlacertificationdescompétencesnumériques

SNT–2ndeSciencesNumériquesetTechnologie

InternetLeWebLesréseauxsociauxLesdonnéesstructuréesetleurtraitementLocalisation,cartographieetmobilitéInformatiqueembarquéeetobjetsconnectésLaphotographienumérique


1) Introduction:desusagescourantsetdesquestions

La cartographie est essentielle pour beaucoup d’activités : agriculture, urbanisme, transports,loisirs, etc. Elle a été révolutionnée par l’arrivée des cartes numériques accessibles depuis lesordinateurs,tablettesettéléphones,bienplussouplesàl’usagequelescartespapier.

Enoutre,certainsprojetscollaboratifscommeOpenStreetMappermettentàtouslesutilisateursd’ajouterdesinformationsàunecartenumériqueenlibreaccès,quideviennentalorsvisiblespartouslesutilisateurs. Maiscommentserepèret-onsurlaTerre?

Commenttrouverlescoordonnéesd’unlieu?Commentcontribuerauxinformationsprésentessurunecartenumérique?

Cetteressourceproposeunensembled’activitésmaisilpeutêtreconstruitavecunfilrougeautourd’unprojetderandonnéeenmontagne(versionbisdechaqueTPélèvesproposés).

2) Desressourcespours’informer/informerlesélèves.a) SerepérersurlaTerre

Lescoordonnéesgéographiques(ourepèresgéographiques)sontunsystèmedetroiséléments:Ø LalongitudeØ LalatitudeØ L’altitudeouélévationparrapportauniveaudelamer

Lescoordonnéesgéographiquesd’unpointMsontdoncforméesparuntriplet(𝝀,𝝋,h)où:Ø 𝝀 𝒍𝒂𝒎𝒃𝒅𝒂 estlalongitude,quiestl'angleparrapportau

méridiend'origineØ 𝝋 𝒑𝒉𝒊 estlalatitude,quiestl'angleparrapportàl'équateurØ hestl’altitude(oul'élévation)parrapportauniveaudelamerPourserepéreràlasurfacedelaTerre,onpeutsecontenterdedonnerlesdeuxpremièrescoordonnées(longitude,latitude).Lalongitudevariede0°à180°Estetde0°à180°OuestLalatitudevariede0°à90°Nordetde0°à90°Sud


Surl’exempleci-contre,lepointrougeapourcoordonnées60°Est;50°Nord

b) Delasphèreàlacarteplane

Pour passer d’une sphère à une carte plane, les cartographes utilisent une projectioncartographique, c’est à dire un ensemble de techniques géodésiques permettant de représenter unesurfacenonplane(surfacede laTerre,d'unautrecorpscéleste,duciel, ...)danssonensembleouenpartie sur la surface plane d'une carte. Il existe différents types de projections.Mais quelque soit laprojectionutilisée,lesdéformationsdesdistances,desformesetdesanglessontinévitables.

Voir:https://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_de_projections_cartographiquesL'informatiqueaapportédesoutilsdecalculpuissantspourtraiterlesproblèmesdeprojection

etlepassaged’unereprésentationàuneautre.LesanglesLongitudeetLatitudesontalorsmisenrelationavecdescoordonnéessurcescartesplanes.Exemple:

Cartedumondemontrantlalatitudeetlalongitude,suivantuneprojectiondetypeEckertIV.Lalatitudeestmarquéesuivantl'axevertical,maislalongituden'estpasmesurabledirectementparunemesurehorizontale,carcettedistanceestréduiteauxpôles,pourmieuxcorrespondreauxdistancesterrestresréelles,sanspouvoirtoutefoisdonnerdesdistancesexactes.


3) Chercherlescoordonnéesd’unlieuQuelquesmotssurGéoportail,danslebutdecontextualiserl’outilauprèsdesélèves:

Il s’agit d’un portailweb public d’informations géographiques. Il a été conçupar l’IGNet inauguréen juin2006, soit deuxmois après le lancementde la versionfrançaisedeGoogleMaps.Souventopposésentermedeconcurrence,lesdeuxoutilsontdesobjectifsetdesmodèlesdifférents.

GéoportailcouvreexclusivementleterritoirefrançaisquandGoogleMapsoffreune représentation complète du globe. Autre différence notable, la qualité desinformationsfourniesparGéoportail(encequiconcernelesdonnéesimagessurtout)estégalequelquesoit le lieucibléquandGoogleMapsconcentreseseffortssur lesespacesqui représententpour lasociétédeMountainViewunréel intérêt.Carsi lepremierestunservicepublic, l’autreresteuneentreprisecommercialequidoitfairedesprofits.

Un résumé hâtif permet de penser que le territoire rural français est plusrichementreprésentéparGéoportail,notammentparlebiaisdesdifférentescouches-cadastrales,historiques,etc.-queleszonesurbaines,plusdétailléessurGoogleMapscarplusporteusesd’informationsmonétisables.

Acesdeuxacteurss’ajouteOpenStreetMap,projetcartographiquecollaboratifmondial lancé en 2004, soit aumêmemoment que la versionUS deGoogleMaps.Exempleparfaitdelaculturedu“libre”,àl’instard’unWikipédia(2001),OSMpermetà chacun de renseigner des informations sur des cartes satellitaires à l’aide d’outilsdisponiblessurl’interfaceenligne.

TPn°1-Découverteetutilisationdegéoportail(outilutilisé:ordinateuravecnavigateurweb)

1)Recherchedecoordonnéesgéographiquesd’unlieua)Surlesitehttps://www.geoportail.gouv.fr,trouverlescoordonnéesgéographiquesdelaTourEiffel,devotrelycée,dechezvous.Lesindiquerci-dessous.b)Dansquelordresontdonnéeslescoordonnéesgéographiquessurceportaildevisualisationdedonnéesgéographiques?2)Recherchedecartesnumériquesd’unevillea)Toujourssurlesitehttps://www.geoportail.gouv.fr,chercherlavilledeNantes(44000)etafficherunephotoaériennedecetteville.Puiszoomerpourvousréduirevotrezoned’affichage.

b)Enzoomantaumaximum,quelstypesdedétailspeut-onvoituredanslaville?


3)Utilisationd’outilscartographiquesNantesesttraverséeparlefleuvedeLaLoireetdanslapartiesuddelaville,une«ile»estforméeparlefleuve:L’îledeNantes(parfoisdénomméeîleBeaulieu).Elleconstituel'undes11quartiersdelaville.a)Àl’aidedel’outildemesurededistance,mesurersurlaphotoaériennelalongueurd’EstenOuestdel’îledeNantes.Quelleestcettelongueur?b)Al’aidedel’outildemesuredesurface,chercheruneestimationdelasurfacetotaledel’îledeNantes.Quelleestapproximativementcettesurface?4)Utilisationdedifférentsfondsdecartea)Enrestantsurunevueglobaledel’îledeNantes,utiliserdifférentsfondsdecartepourafficherdesrenseignementsdifférentsetissusdedifférentesépoquesdecettezonegéographique.

b)Encomparantlesphotosaériennesetlescartesde1950àcellesd’’aujourd’hui,queremarquez-voussurl’évolutionurbainedel’îledeNantes?

TPn°1versionbis-Utilisationdegéoportailpourpréparermarandonnéeenmontagne(outilutilisé:ordinateuravecnavigateurweb)

1)Recherchedecoordonnéesgéographiquesd’unlieua)Surlesitehttps://www.geoportail.gouv.fr,trouverlescoordonnéesgéographiquesdelaTourEiffel,devotrelycée,dechezvous.Lesindiquerci-dessous.b)Dansquelordresontdonnéeslescoordonnéesgéographiquessurceportaildevisualisationdedonnéesgéographiques?2)PréparermarandonnéeenmontagneLuciehabiteauBordeauxprèsdelaplaceduParlement.ElleproposeàsonamiNathand’allerfaireunerandonnée en montagne dans la région de Cauterets (65 – Haute-Pyrénées). Elle lui proposel’organisationsuivante:-Tumerejoinschezmoietnouspartironsenvoitureetrouleronsjusqu’auparkingduPontd’Espagne(Cauterets).-Notrerandonnéedémarreraàcetendroitetnousmarcheronsjusqu’àlaCabaneduPinetenpassantparleLacdeGaube.-NouspasseronslanuitaurefugedelaCabaneduPinetetreviendronslelendemain.

a) Utiliserl’outil«itinéraireroutier»degéoportailpourcalculerletempsderouteenvoiturepourserendreaudépartdelarandonnée.

b) Utiliserl’outil«itinérairepiéton»pourconnaîtrelesdétailsdenotrerandonnée(aller).

c) Silesdeuxamispartentà6h00dumatindeBordeaux.Aquelleheurepeuvent-ilsespérerêtreaurefuge?

d) Faireunecaptured’écrandelazonederandonnée.e) Etablirleprofilaltimétriquedelarandonnée.


4) Contribueràunprojetcollaboratifdecartesnumériques

OpenStreetMap (OSM - https://www.openstreetmap.org) est un projet de cartographie libredumonde(permettantparexempledecréerdescartessouslicencelibre),enutilisantlesystèmeGPSetd'autresdonnées libres. Ila laparticularitéd’êtrecollaboratif,c’estàdirequechaqueutilisateurpeutparticiperàtitreindividuelàOpenStreetMap,pourdécriredeslieuxqu’ilconnaîtbien.

Ilaétémisenrouteenjuillet2004parSteveCoastauUniversityCollegedeLondresetcompteaujourd’huiplusde4500000contributeurs.

En France, il est de plus en plus utilisé par les collectivités (communes, départements) pourcollecterdefaçonparticipativedesdonnéessurleurterritoire.

TPn°2–utilisationetcontributionàopenstreetmap(outilutilisé:ordinateuravecnavigateurweb)

1)Découverted’OSMa)DansOpenStreetMap(https://www.openstreetmap.org)utiliserlarecherchepourallerauxcoordonnées:(-22.91213,-43.23013).Oùest-onarrivé(lieu,ville,pays)?b)Oùserait-onallésionavaitcherchélelieudecoordonnées(-43.23013,-22.91213)?2)Utilisationdescouchesdecartesa)ChercherlavilledeLaRochesurYonetfaireapparaîtrelacouchedecarte«transport».b)QuellelignedebuspermetderejoindreleVendespace,complexesituéàenviron5kmaunordducentredecetteville?c)Quelnumérodepistedecyclablepermetd’allerdeLaRochesurYonversStGillescroixdeVie(villesituéesurlacôteatlantiquedelaVendée)?3)Contributiona)Commentfaut-ilfairepourcontribueràOpenStreenMap?Dequoiat-onbesoin?b)(Facultatif)Secréeruncompteetcontribueràaméliorerlesrenseignementsdisponiblesautourdevotrelycéeoudevotredomicile(àvotrepremièreconnexion,untutorielexpliquantlesmodalitésdecontributionseradisponible)

TPn°2versionbis–utilisationd’openstreetmappourmarandonnéeenmontagne

(outilutilisé:ordinateuravecnavigateurweb)1)Avantledéparta)DansOpenStreetMap(https://www.openstreetmap.org)faireapparaîtrelescartesdetransportdelavilledeBordeauxetchercherquellelignedebuspermettraitàNathan(quihabiteplacedelaVictoire)derejoindreentransportencommunledomiciledeLucie(Placeduparlement).b)CherchersurOSMlescoordonnéesgéographiquesduPontd’Espagne(Cauterets).2)Aupontd’Espagnea)FaireapparaîtrelazoneduPontd’Espagneàl’écranb)Utiliserlespossibilitésd’OSMpourobtenirlescaractéristiquesdelarandonnée(distance,duréeprévisionnelle,déniveléspositifetnégatif)partantduPontd’EspagneverslaCabaneduPinetAide:Unclicdroitaveclasourispermetdedéfinirdespointsdedépartetd’arrivéed’unitinéraire.


5) Pourallerplusloinsurlacartographienumérique

Nous allons utiliser les cartes proposées par Open Street Map et le langage Python afin degénérer des cartes personnalisées. Plus exactement, nous allons utiliser une bibliothèque PythonnomméeFolium.UnebibliothèquePythonpermetderajouterdesfonctionnalitésaulangagedebase.Folium va donc nous permettre de créer nos propres cartes à partir des cartes proposées par OpenStreetMap

Remarqueimportante:pourceTP,lalibrairie«Folium»doitêtreinstalléeaupréalable.

TPn°3-programmationPythonetcartographieoutilutilisé:ordinateuravecPython

1)Créerundossiernomméparexemple"cartOSM"etenregistrerdanscedossierunfichierPythoncontenantleslignesdecodesuivantes:2)Exécuterlecodeci-dessusetvérifierqu’unfichier"jailacarte.html"aétécréé.(Double-cliquersurcefichierdevraitouvrirunnavigateurwebavecunecartecentréesurunstaded’unevillecélèbre…Nousavonsunevéritablecarteetpasunesimpleimage:ilestpossibledezoomeroudesedéplacer).3)Modifierleprogrammeduparagrapheprécédentpourqu'ilgénèreunecartecentréesurlavilledevotrechoix.Rappel:lalongitudeetlalatituded'unevillepeuventêtretrouvéesavecgéoportail).Remarque:Ilestpossibled'obtenirunniveaudezoomenajoutantunparamètre«zoom_start"dansvotreprogramme.Parexemple: 4)Afindevraimentpersonnaliserlacarte,ilestpossibled'ajouterdesmarqueurssurlacarte.Unmarqueurserasimplementdéfiniparsescoordonnées(latitudeetlongitude). Remarque:Ilestpossibled'associeruneinformationàunmarqueurenajoutantleparamètre"popup" folium.Marker([47.959185,0.22317],popup="stadeMMArena").add_to(c)Ilsuffiradecliquersurlemarqueurpourquel'informationdéfinieparleparamètre"popup"apparaisseàl'écran.

importfoliumc=folium.Map(location=[47.255982,-1.524715])c.save('jailacarte.html')

importfoliumc=folium.Map(location=[47.46043,-0.530806],zoom_start=15)c.save('jailacartejailacarte.html')

importfoliumc=folium.Map(location=[47.95861,0.219394],zoom_start=20)folium.Marker([47.959185,0.22317]).add_to(c)c.save('ihavethecard.html')


TPn°3versionbis-programmationPythonpourmarandonnéeenmontagneOutilutilisé:ordinateuravecPython

1)Créerundossiernomméparexemple"cartOSMrando"etenregistrerdanscedossierunfichierPythoncontenantleslignesdecodesuivantes:2)Modifierlecodepourincluredanslacartedesmarqueursetdespop-upsurlacartepourlespointssuivants:-«Départ»delarandonnéesurleparkingdupontd’Espagne-«Pausedéjeuner»surlebordnordduLacdeGaube-«Pauselespiedsdansl’eau»surlebordSudduLacdeGaube.-«Arrivée»àlaCabaneduPinetindicen°1:RechercherlescoordonnéesprécisesdeceslieuxavecGéoportailouopenstreetmapindicen°2:lalignedecodefolium.Marker([latitude,longitude],popup="texteàafficher").add_to(c)permetd’inclureun«marqueur»etd'associeruneinformation«pop-up»àcelui-ci.Ilsuffiradecliquersurlemarqueurpourquel'informationdéfinieparleparamètre"pop-up"apparaisseàl'écran.

importfoliumc=folium.Map(location=[42.831499,-0.139633])c.save('jailacarterando.html')


6) Deuxvidéosressourcesrésumantleprinciped’OpenStreetMap

https://youtu.be/zJSGOpqa9ew

https://youtu.be/8A68_2_jiYc

7) Mémento:lesnotionsàretenir

Coordonnéesgéographiques:systèmedetroiséléments(longitude,latitude,altitude)permettantderepéréunpointdelaTerre.Cartes numériques: fichiers numériques comportant des informations de cartographie provenant desourcesvariées(donnéesdesservicesgéographiquesdesÉtats,photosprisespardessatellites,avionsou voitures, données fournies par les utilisateurs…). Ces informations sont de natures diverses :topographiques, géologiques, photographiques, liées aux transports, à l’activité industrielle outouristique…Geoportail: portail Web public français permettant l'accès à des services de recherche et devisualisation de données géographiques ou géolocalisées de l’ensemble du territoire français.Mis enœuvrepardeuxétablissementspublics, l’IGNet leBRGM, ilaété inauguréen 2006.Dotéd’unetrèslargepalettemulticouched’informationsetdedonnéespubliques, il estnonmodifiablemaispermettoutefoisdecréerdescontenuspersonnels.GoogleMaps :projetprivéavecrecherchedeprofits,à l’échelleduglobe,dont lescontenuspeuventêtremodifiésmoyennantdescontraintes(techniques,demodération,etc.)etquipermetdecréerdescontenuspersonnels(cartes,itinéraires,etc.).Openstreetmap: projet de cartographie mondial, né en 2004 en Angleterre, libre et collaboratif,utilisantlesystèmeGPSetd'autresdonnéeslibres.Ilestmulticouchemaissansimageriesatellitaire.


8) LienavecPIXpourlacertificationdescompétencesnumériquesAvantpropos:Pixestunservicepublicenlignedemesure,dedéveloppementetdecertification

descompétencesnumériques,accessibleàl’adressehttps://pix.frIls’adresseàtouslescollégiens,lycéens,étudiantsmaisaussiàn’importequelprofessionnelou

citoyen.Samissionestdepermettreàchacundecultiversescompétencesnumériquestoutaulongdelavieetnelaisserpersonneaubordduchemindelatransformationnumériquedelasociété. LetravailprésentéiciautourdelathématiqueLocalisation,cartographieetmobilitépermetdedévelopperdescompétencesréférencéessurlaplateformePIX,enparticulierdansleschampsdecompétencessuivants:1.Informationsetdonnées1.2. Gérer des données: Stocker et organiser des données pour les retrouver, les conserver et enfaciliterl’accèsetlagestion(avecungestionnairedefichiers,unespacedestockageenligne,destags,desclasseurs,desbasesdedonnées,unsystèmed’information,etc.).4.Protectionetsécurité4.2. Protéger les données personnelles et la vie privée: Maîtriser ses traces et gérer les donnéespersonnellespourprotégersavieprivéeetcelledesautres,etadopterunepratiqueéclairée(avec leparamétragedesparamètresdeconfidentialité,lasurveillancerégulièredesestracespardesalertesouautresoutils,etc.).

informatique embarquée et objets connectés snt –...

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