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Eléments de Géomatique Polycopié 3 : Cartographie Pierre-Yves Gilliéron Audrey Ueberschlag Geoffrey Vincent Lausanne, édition Février 2014 Faculté de l’Environnement Naturel, Architectural et Construit Institut d’Ingénierie de l’Environnement Géomatique - Topométrie

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  • Elments de Gomatique Polycopi 3 : Cartographie

    Pierre-Yves Gilliron Audrey Ueberschlag

    Geoffrey Vincent

    Lausanne, dition Fvrier 2014

    Facult de lEnvironnement Naturel, Architectural et Construit Institut dIngnierie de lEnvironnement

    Gomatique - Topomtrie

  • Elments de gomatique

    SOMMAIRE

    1. CARTOGRAPHIE 3

    1.1. CARACTRISTIQUES D'UNE CARTE 5 1.1.1. QUALITS D'UNE CARTE 5 1.1.2. TYPES DE CARTE 6 1.1.3. CHELLE ET POUVOIR SPARATEUR DE L'IL 9 1.2. MISE EN UVRE D'UNE CARTE 11 1.2.1. CANEVAS 11 1.2.2. MODES DE REPRSENTATION 12 1.2.3. PRODUCTION 14 1.3. SMIOLOGIE 16 1.3.1. VARIABLES VISUELLES 16 1.3.2. PRINCIPE DE GNRALISATION 18 1.3.3. HABILLAGE D'UNE CARTE 19 1.3.4. REPRSENTATION DU RELIEF 21

    2. RFRENCES 26

    3. TABLE DES FIGURES 27

    Avertissement

    La plupart des figures de ce polycopi ont t cres lEPFL. Toutefois, les auteurs ont utilis un certain nombre de ressources dont les rfrences sont cites. Si lune ou lautre de ces ressources ne sont pas rfrences correctement ou font lobjet dun droit dusage particulier, nous vous prions de bien vouloir le signaler lauteur. Toute utilisation de ce support de cours doit se faire avec le consentement de lauteur.

    2 Cartographie

  • Elments de gomatique

    1. Cartographie Les cartes ont toujours t d'excellents moyens de communication. Les phnomnes du monde rel sont reprsents sur des cartes par des codes ou structures qui se veulent universelles. En fonction de la simplicit de ce codage, la lecture de la carte ncessitera ou non une interprtation des donnes et permettra au lecteur de comprendre ou d'interprter le ou les phnomnes qui sont reprsents. Une carte bien faite permet une lecture simple et une comprhension claire. tymologiquement le mot carte vient du latin charta : papier, driv du grec kharts : feuille de papyrus. Parmi les nombreuses dfinitions existantes, nous pouvons citer les suivantes : Comit franais de cartographie : la carte est une reprsentation gomtrique conventionnelle, gnralement plane, en positions relatives, de phnomnes concrets ou abstraits, localisables dans l'espace. C'est aussi un document portant cette reprsentation ou une partie de cette reprsentation sous forme d'une figure manuscrite, imprime ou ralise par tout autre moyen. Association Cartographique Internationale : l'laboration dune carte est l'ensemble des tudes et des oprations scientifiques, artistiques et techniques intervenant partir des rsultats d'observations directes ou de l'exploitation d'une documentation. Donc la cartographie est tout la fois une science, un art et une technique. Et la carte, qui en est la finalit tend se rapprocher de la vrit avec une certaine beaut. Les bases de la cartographie sont mathmatiques notamment en ce qui concerne la dtermination de la forme et des dimensions de la Terre. On projette un point de la surface de la Terre sur la surface plane en deux dimensions de la carte (voir chap. 4). Dans ces applications gomtriques, il est ncessaire de conserver les angles et donc d'utiliser une projection conforme. La troisime dimension est utilise pour reprsenter le relief avec des signes conventionnels. On utilise le plus souvent des courbes de niveaux quipotentielles sur les cartes modernes, accompagnes de signes identifiant les zones de rochers, les falaises La carte a une chelle de reprsentation et doit permettre de faire des mesures de prcision aussi bien en coordonnes cartographiques (X, Y, et H) qu'en coordonnes gographiques (longitude et latitude) grce la connaissance du systme godsique associ la carte. L'enjeu, la fois pour le concepteur et l'utilisateur, est la fiabilit, la prcision et l'exactitude de la carte. De nos jours, nous nous dirigeons plus vers un travail de mise jour des cartes existantes dans les bases de donnes constitues de modles topographiques.

    Cartographie 3

  • Elments de gomatique La reprsentation cartographique utilise un langage qui se veut universel. Chacun est capable de comprendre un plan de ville sans avoir besoin d'un interprte. Encore faut-il que ce langage respecte les rgles de lisibilit, de clart, d'intelligibilit et d'enchanement logique, inhrentes tout langage humain. La carte est un outil de communication par l'image dans la mesure o le concepteur a su prendre en compte les lois de la perception visuelle, du pouvoir sparateur de l'il, des contrastes de couleurs, et les rgles typographiques concernant les critures.

    Figure 1-1 : Exemple de carte avec beaucoup d'informations

    source : www.aschmann.net/AmEng Rem : difficult de capter rapidement un message simple ds la premire lecture

    Figure 1-2 : Carte conforme aux standards usuels

    source : Inst. fr Kartographie, ETHZ

    4 Cartographie

  • Elments de gomatique 1.1. Caractristiques d'une carte La carte doit tre telle que le lecteur soit capable d'extraire l'information qui l'intresse. Pour cela un certain nombre de principes doivent tre respects.

    1.1.1. Qualits d'une carte

    La prcision gomtrique, l'exhaustivit, la prcision smantique et la fiabilit sont des qualits internes la carte. La lisibilit, la slectivit et l'esthtique sont des qualits externes la carte, qui font intervenir le lecteur. La prcision gomtrique est l'estimation de l'cart entre la position sur le terrain nominal et la position reporte sur la carte. C'est la valeur intrinsque de la carte o la prcision des donnes (canevas d'appui, chelle des photographies ariennes, prcision des appareils de restitution). L'exactitude est la conformit aux spcifications dans la saisie des donnes. Elle implique le respect des rgles de smiologie, d'criture cartographique et les spcifications de rdaction et de reproduction. L'exhaustivit est la conformit de la prsence ou de l'absence des objets ports sur la carte une date t par rapport au terrain. D'o l'importance de prciser les dates de saisie, traitements et mises jour ventuelles. La fiabilit est l'assurance pour l'utilisateur de pouvoir se servir du produit sans mauvaise surprise. La fiabilit est garantie par les limites d'utilisation dfinies par le concepteur : l'ge des donnes qui est indiqu par la date de saisie ; mais il faut savoir que cette fiabilit diminue fortement avec le temps, car les informations se priment. La lisibilit est la bonne perception du contenu, qui dpend de l'application des rgles de lisibilit, de l'utilisation pertinente des variables de smiologie graphique, de la qualit du graphisme, de la nettet, du choix adquat des couleurs et de la qualit de l'impression. La slectivit est l'aptitude distinguer les diffrentes catgories d'objets en fonction de choix fixs pour une srie de cartes donne. Elle dpend de la densit des objets, des niveaux de lecture choisis, du nombre de couleurs et de leur bonne utilisation, ainsi que de la bonne adquation des rgles graphiques avec les objets signifier. L'esthtique est la capacit dfinir un produit agrable et efficace lire pour l'utilisateur. Elle est fonction de la matrise du

    Cartographie 5

  • Elments de gomatique concepteur face aux techniques cartographiques et de son sens artistique.

    1.1.2. Types de carte

    Cartes topographiques Les cartes topographiques sont les cartes issues d'un lev topographique ; sur lesquelles figurent essentiellement les rsultats des observations directes concernant la position planimtrique et altimtrique, la forme, la dimension et l'identification des phnomnes concrets fixes et durables existant la surface du sol (aspect descriptif de la physionomie du terrain).

    Figure 1-3 : Exemple de la carte nationale Suisse au 1:25000

    2013 swisstopo (JD100064) Une carte topographiques est dite uniforme (lchelle est la mme dans toutes les directions) et possde un systme de coordonnes associ (visible par un quadrillage). Attention, on distingue en gnral une carte topographique et un plan topographique par leurs chelles de reprsentation. Une carte topographique est une chelle infrieure au 1:5000. Un plan topo est une chelle suprieure au 1:5000 (voir chap. 5.1.3).

    Cartes thmatiques Les cartes thmatiques sont les cartes reprsentant, sur un fond de repre, des phnomnes qualitatifs ou quantitatifs concrets ou abstraits circonscrits et limits par le choix d'un ou plusieurs sujets particuliers. Les cartes thmatiques se divisent en plusieurs catgories : Les cartes schmatiques : la carte schmatique vise reprsenter les traits essentiels d'un territoire, d'un phnomne. C'est une dmarche de synthse qui aboutit une reprsentation simplifie

    6 Cartographie

  • Elments de gomatique du rel. Le schma cartographique doit avoir une intention de communication simple et une problmatique identifiable trs rapidement. On peut distinguer la carte schmatique pure du go-schmas. Dans ce dernier les positions relatives des lments sur la carte respectent une position gographique approche.

    Figure 1-4 : Carte schmatique des stations du RER A

    source : www.ratp.fr

    Figure 1-5 : Go-schma du mtro parisien (extrait)

    source : www.ratp.fr

    Les cartogrammes : le fond de carte traditionnel est en gnral un espace euclidien, reprsentant l'espace rel par une projection cartographique. Or ce fond de carte peut tre dform, via un procd que l'on appelle anamorphose, pour devenir porteur d'une information additionnelle. On obtient alors un cartogramme, dont l'information est vhicule par l'cart avec une rfrence connue.

    Figure 1-6 : Cartogramme de la densit de population franaise

    source : www.worldpopulationatlas.org/index_map.htm

    Cartographie 7

  • Elments de gomatique Les carte chorographique : encore appeles cartes chorochromatiques, mettent en vidence ltat de surfaces qui auraient subi certains phnomnes. Elles contiennent des donnes qualitatives. On les reprsente souvent en couleurs, avec ou sans fond topographique.

    Figure 1-7 : Carte chorographique des roches en Suisse

    2014 swisstopo (JD100064) Une carte choroplthe : est une carte en plages de valeurs. Elles servent montrer les variations dintensit dun phnomne surfacique. Elles contiennent des donnes quantitatives. On peut les reprsenter en gradients de couleurs ou trames, (par convention on prend : blanc = valeur nulle).

    Figure 1-8 : Carte choroplthe, variation de la population rsidante en Suisse.

    Office fdral de la statistique

    Les cartes en courbes : expriment des diffrences de valeurs dans lespace (comme les cartes en plages), mais ici linformation est obtenue sur des points. Les donnes quelles contiennent sont obtenues partir de donne ponctuelles par interpolation ou pas. On les reprsente souvent par des lignes.

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  • Elments de gomatique

    Figure 1-9 : Carte mto en courbes

    source : mto Suisse

    1.1.3. chelle et pouvoir sparateur de l'il

    On dfinit l'chelle ou le rapport d'chelle E comme tant le rapport d'une distance mesure sur la carte sa valeur relle sur le terrain.

    Par exemple pour un plan topographique au 1:1000, on a une mesure de 1 cm sur la carte qui correspond 1000 cm, soit 10 m sur le terrain. Attention : lorsque l'on parle d'une grande chelle (par exemple le 1:2000), il s'agit d'un plan ou d'une carte plus dtaille que pour une petite chelle (par exemple le 1:50000). Pour ne pas confondre il suffit de regarder le rsultat de la division. Le rsultat de 1 :2000 est plus grand que celui de 1 :5000. On dfinit de plus le facteur d'chelle comme tant le chiffre qui multiplie la grandeur mesure sur la carte pour dterminer celle du terrain. Par exemple, sur une carte nationale au 1:25000 on mesure une distance de 8 mm. Elle correspond alors 0.008 x 25000, soit 200 m sur le terrain. Pour mesurer facilement des longueurs sur des plans on utilise gnralement un kutch qui possde plusieurs niveaux de graduations en fonction des chelles couramment utilises.

    Cartographie 9

  • Elments de gomatique

    Figure 1-10 : Kutch pour mesurer diffrentes chelles.

    On dfinit ensuite l'acuit visuelle comme l'angle alpha qui a pour sommet la pupille de l'il et dont les cts s'appuient sur les bords de l'objet minimale perceptible vue 30 cm environ. En pratique, la taille de l'lment minimale visible est de 0.1 mm et l'angle correspondant est de 1'. Cette perception peut dpendre du contraste entre l'objet et le fond, et de l'clairage. On associe galement cette acuit visuelle la capacit distinguer l'alignement de deux traits comme montr sur cette figure :

    Figure 1-11 : Rcapitulatif des contraintes visuelles

    source : ENSG, G. Wegger, 1999 L'homme est donc apte diffrencier deux objets proches l'un de l'autre. Pour tre prcis on dfinit le seuil de sparation, qui est la distance minimale entre deux objets distinctement visibles. Le seuil de perception est la taille minimale d'un objet afin que celui-ci soit visible. Enfin le seuil de diffrenciation est l'cart minimal de dimension entre deux lments de forme identique pour exprimer deux paliers distincts. L'chelle choisie va donc influencer directement le mode de reprsentation de la carte. Plus une chelle est petite, moins les informations prsentes sur la carte seront dtailles. Par exemple si l'on doit fournir un plan au 1:2000 le pouvoir sparateur de l'il ne nous permet que de visualiser au mieux 0.1 mm sur la carte ce

    10 Cartographie

  • Elments de gomatique qui correspond 20 cm sur le terrain. Il est donc inutile de raliser un lev 1cm car cela ne sera mme pas visible sur le plan.

    1.2. Mise en uvre d'une carte Lorsque l'on met en uvre une carte on analyse les besoins du client ou le contenu dun cahier des charges et on les traduit en spcifications pour ltablissement dune carte. On dfinit alors les caractristiques gomtriques et graphiques correspondantes. On spcifie ensuite les exigences pour la saisie des donnes. Elle s'effectue par divers procds : topomtrie terrestre, digitalisation de plans existants, photogrammtrie ou encore tldtection. Selon la mthode on obtient principalement des semis de points avec une codification spcifique des objets relevs, et ventuellement des croquis. Ces donnes peuvent tre traites de diffrentes manires pour gnrer une carte ou un plan.

    1.2.1. Canevas

    La cartographie utilise la projection sur un plan d'une partie de la surface du globe terrestre. Il existe de nombreux types de projection. Les lments de godsie permettant d'effectuer ces transformations sont dtaills au chapitre 3 et 4. Pour les besoins des ingnieurs et architectes, on va privilgier les projections conformes qui conservent les angles. Cest le cas de la carte nationale Suisse dont les rfrences godsiques sont CH1903, respectivement CH1903+, ainsi que l'ellipsode de Bessel de 1841. On rappelle ici que le point fondamental se trouve Berne, l'emplacement de l'ancien observatoire. La projection cylindrique conforme axe oblique a t choisie sur le point d'origine avec les coordonnes Y = 600 km (axe Est) et X = 200 km (axe Nord). Le repre de la Pierre du Niton constitue la rfrence de l'altimtrie suisse. Son altitude se situe 373.600 m au-dessus du niveau moyen de la mer Marseille (voir chap. 4.3). Sur la plupart des cartes, on trouve galement des coordonnes gographiques globales bases sur le systme WGS84 qui est largement rpandu en navigation et pour le GPS. Comme autre systme de rfrence, on peut voquer la France qui utilise une projection conique conforme de Lambert (Figure 5-12). Il est important de savoir quelle projection et rfrence godsique est associe une carte car cela permet de dterminer des coordonnes sana ambigut.

    Cartographie 11

  • Elments de gomatique

    Figure 1-12 : Projection de la France en UTM puis en Lambert

    source : web.univ-pau.fr/~deletraz/Etud/PageIUP.htm

    Comme on peut le voir sur la figure le projet des mridiens ne donne pas des lignes parallles entre elles. On rappelle ici la notion de convergence du mridien qui est dtaille au chapitre 4.3.7.

    1.2.2. Modes de reprsentation

    Parmi les modes de reprsentation, on distingue 2 familles principales : le raster et le vecteur. Le raster dcoupe une portion de la surface de la Terre en mailles lmentaires et le vecteur dfinit des limites entre des partitions du territoire.

    Raster La technologie raster discrtise lespace en petites surfaces. Elle est mal adapte la modlisation de phnomnes fortement anisotropes (limites, bordures, routes et rivires). Le territoire est divis en pixels auxquels on associe une valeur. chaque valeur de pixel, on associe une valeur de gris ou une couleur, ce qui donne une image. La taille du pixel doit tre suffisamment fine pour que le phnomne mettre en vidence soit visible. La technologie raster est pertinente si les valeurs sont dfinies sur l'ensemble du territoire ou si la valeur est univoque en un point du territoire. Cette technologie est donc adapte aux modles de rseaux de polygones aux images numriques et aux modles par chantillonnage rgulier (voir chapitre 10 sur les MNA).

    12 Cartographie

  • Elments de gomatique

    Figure 1-13 : Visualisation d'une occupation du sol sous forme raster

    Vecteur Le mode "vecteur implique la dlimitation des phnomnes perus. Au gr de la position des diffrents objets dans lespace, les vecteurs se recoupent ou se juxtaposent sans cohrence apparente ; on parle alors de modle de reprsentation spaghetti. Ce modle implique la rptition des points et des lignes communs plusieurs objets et ne permettent pas de modliser de manire satisfaisante les relations de voisinage et dadjacence entre les entits gographiques.

    Figure 1-14 : Reprsentation spaghetti implique de rpter les lignes sur les adjacences

    Pour reprsenter plus efficacement les relations de connexion et de voisinage, on utilise un type de structure de donnes dnomm structure topologique. Les bases de la structure topologique ont t poses par Peucker et Chrisman dans un article paru en 1975. Une structure topologique est compose de nuds (points (X, Y)), de suites de nuds qui composent des chaines, des suites de

    Cartographie 13

  • Elments de gomatique chaines qui composent des objets et enfin des suites dobjets qui composent des zones.

    Figure 1-15 : Reprsentation topologique

    source : www.gitta.info/DigitModel/fr/html/Topologies_learningObject2.html

    1.2.3. Production

    A lorigine, les cartes sont un produit graphique dont loriginal tait grav sur un support stable (mtal, verre) qui servait galement pour la mise jour. Cette production dite analogique est encore en vigueur, mme si les couches de base de la carte ont t numrises et sont traites sur des ordinateurs avec des outils de dessin. Lapproche moderne consiste dvelopper une base de donnes gographique partir de laquelle on peut gnrer les diffrents produits cartographiques tout en respectant les rgles tablies de reprsentation. Cette chaine de production numrique change le paradigme classique car la mise jour se fait sur les objets topographiques de la base de donnes et non plus sur les lments de la carte.

    Cartographie analogique

    Figure 1-16 : schma de production de la cartographie analogique

    Rem . : Les lments centraux sont encadrs en rouge. On entend par cartographie analogique les mthodes de production classiques dont le support cartographique est llment principal. Le gros de leffort de production tait concentr sur la ralisation de la carte. Le dessin tait ralis la main ou par dessin sur ordinateur. Les oprations de mise jour ncessitaient de

    14 Cartographie

  • Elments de gomatique reprendre en partie le travail de dessin afin de modifier la zone dsire. Les cartes nationales taient rvises selon un cycle relativement long (6 ans) compte tenu de lensemble des oprations et de leurs cots. Les techniques numriques et les nouvelles mthodes dacquisition (GPS, imagerie numrique) permettent de raccourcir des priodes de mise jour.

    Cartographie numrique L'arrive des bases de donnes go-spatiales et surtout des algorithmes de traitements de plus en plus puissants permettent actuellement de grer les contenus cartographiques dun pays et dautomatiser la production de cartes en respectant les standards de reprsentation. La phase de mise jour se concentre principalement sur les objets de la base de donnes topographique qui permet de maintenir un jeu de donnes cohrent. La production dune carte papier nest plus la seule finalit, dautres types de produits numriques voient le jour comme les modles 3D et de nombreuses possibilits existent pour gnrer des cartes personnalises la vole sur des priphriques mobiles. Ceci permet de proposer des produits cartographiques un large public avec des supports sur lesquels on peut superposer dautres sources dinformations, dont du contenu en temps rel (par ex. la charge de trafic).

    Figure 1-17 : Schma de la cartographie numrique

    Rem : on constate que la base de donnes est llment central pour les mises jour et pour la production de cartes et autres produits

    Cartographie 15

  • Elments de gomatique

    1.3. Smiologie D'aprs le cartographe Jacques Bertin (Smiologie Graphique. Les diagrammes, les rseaux, les cartes, 1967), la smiologie graphique est un ensemble de rgles permettant l'utilisation d'un systme graphique de signes pour la transmission d'une information. Le langage graphique est une forme d'expression, o l'alphabet correspond aux signes graphiques lmentaires (points, traits, taches), le vocabulaire aux variables visuelles et la syntaxe aux rgles de perception visuelle. On appelle donc smiologie l'ensemble des rgles permettant l'utilisation d'un systme graphique de signes pour la transmission d'une information. La dmarche smiologique qui est au cur du mtier du cartographe, doit permettre une transmission adquate de l'information sans tre une fade reproduction de la banale ralit et aboutir la cration d'une image cartographique aisment accessible au lecteur travers les dtails de la lgende cartographique.

    1.3.1. Variables visuelles

    Les variables visuelles correspondent aux diffrentes faons de faire varier les signes graphiques utiliss. On considre : La forme qui est la diffrenciation des symboles cartographiques sur la base de leur forme. On peut distinguer les formes de type gomtrique et symbolique. La variation de forme s'applique uniquement aux donnes de type qualitatives et pour des objets ponctuels et, dans une certaine mesure, linaires. Pour des lments de diffrentes natures il faut viter des formes trop similaires.

    Figure 1-18 : Variation de formes

    La taille qui peut varier en longueur, en hauteur, en surface ou encore en volume. La variation de taille s'applique aux donnes de type quantitatives et pour des objets ponctuels ou linaires. Il faut de plus viter des objets avec des tailles trop proches.

    16 Cartographie

  • Elments de gomatique

    Figure 1-19 : Variation de taille

    La couleur qui s'tablit partir du ton, de l'intensit et de la saturation. La variation de couleur s'applique aux donnes de type quantitatives et qualitatives et pour des objets ponctuels, linaires ou surfaciques.

    Figure 1-20 : Variation de couleurs

    La valeur permet d'utiliser de manire plus large la notion d'intensit prsente prcdemment. La valeur pendra des formes diffrentes selon le mode de reprsentation choisi (couleur ou trame). La variation de valeur s'applique aux donnes de type quantitatives et qualitatives et pour des objets surfaciques.

    Figure 1-21 : Variation de valeurs

    La texture et le grain est la diffrenciation des symboles sur la base de leur texture est ce que l'on appelle la trame. La texture s'applique aux lments surfaciques et aux donnes de type qualitatif ou quantitatif. La taille de la zone reprsente joue un rle important dans la lisibilit du message de texture. Le grain considre la taille des lments constituant la texture.

    Figure 1-22 : Variation de texture

    L'orientation des lments reprsents sur la carte peut aussi varier. Elle s'applique des configurations spatiales particulires (rseaux et champs vectoriels l'exemple des transports et des vents).

    Cartographie 17

  • Elments de gomatique

    Figure 1-23 : Variation d'orientation

    La toponymie permet de nommer les lments sur la carte. En gnral, le nom est plac en haut droite du lieu ponctuel. Le nom doit dsigner l'objet sans ambigut et doit respecter l'orientation et le sens de lecture. Les critures sont disposes pour que le lecteur puisse lire la carte sans avoir tourner la tte dans tous les sens. Que les toponymes soient horizontaux ou non, le haut des lettres sera orient vers le bord suprieur de la carte.

    Figure 1-24 : Rgles pour placer les toponymes, 1 tant la position prioritaire

    Pour rsumer on peut comprendre que la variation de taille est quantitative, c'est la seule variable qui transcrit visuellement les quantits. La variation de valeur est ordonne, elle n'est pas quantitative. La variation de forme est associative, elle prsente un caractre diffrentiel trs limit. La variation d'orientation est diffrentielle et n'utilise principalement que quatre directions et la couleur est slective, mais elle est fonction de la surface colore qui sert de fond.

    1.3.2. Principe de gnralisation

    La gnralisation est la technique qui permet de modliser l'espace gographique afin de saisir les phnomnes un niveau d'abstraction plus large que les donnes ou la carte initiale. Elle a pour finalit de rduire le nombre de donnes transmises en conservant, autant que possible, les informations essentielles qu'elles vhiculent. La gnralisation s'impose lorsqu'un lment cartographique ncessite l'application d'une analyse dont le niveau conceptuel est plus important que sa reprsentation gographique. C'est une opration de slection, de schmatisation et d'harmonisation du contenu de la portion de territoire reprsenter. Pour illustrer ce principe, on peut prendre la reprsentation des routes et des btiments sur les cartes topographiques aux chelles du 1:200'000, du 1:50'000 et du 1:25'000. On remarque que plus lchelle est petite, plus la gomtrie des routes est simplifie. De plus la largeur des routes n'est pas reprsente en vraie grandeur afin que les voies de communications ressortent clairement comme des lments

    18 Cartographie

  • Elments de gomatique importants de la carte (au 1:200'000 une route cantonale est dessine avec un trait d'une largeur de 0.5 mm, ce qui correspondrait 100 m sur le terrain !). Pour les btiments, on constate qu' l'chelle du 1:200'000, ils ne sont pas reprsents, seules les villages et les villes sont dessins avec des symboles ou des surfaces colores. Aux plus grandes chelles, on reprsente les btiments individuellement ou de manire groupe selon la densit et la dimension du dessin.

    Figure 1-25 : Exemple de gnralisation source : 2013 swisstopo (JD100064)

    1.3.3. Habillage d'une carte

    Au fur et mesure du dveloppement de la cartographie, certaines informations sont devenues ncessaires et indispensables la cration des cartes. Ainsi on a dvelopp des standards qui facilitent une lecture universelle de la carte. Elle doit notamment comporter les lments suivants : Titre : il doit attirer l'attention par sa taille dominante et doit prsenter le contenu essentiel de la carte. Le titre et le sous-titres

    Cartographie 19

  • Elments de gomatique ne doivent jamais tre souligns. On ne place jamais un point aprs un titre.

    Figure 1-26 : Page de garde classique pour un plan topographique

    Lgende : c'est la rfrence principale pour les symboles utiliss sur la carte. Elle est subordonne au titre, mais essentielle la bonne lecture de la carte. Recommandation : Seul le mot "Lgende" doit figurer sur la carte. La lgende ne doit pas tre disperse sur toute la carte, mais regroupe et classe en grandes catgories si ncessaire.

    Figure 1-27 : Type de lgende recommande par l'IGN

    source : www.ign.fr

    chelle de la carte : elle fournit une information essentielle relative la relation des longueurs sur la carte. Une chelle peut tre numrique (par exemple 1:50000) ou graphique. Il est obligatoire de la mettre au moins dans la page de garde.

    20 Cartographie

  • Elments de gomatique

    Figure 1-28 : Reprsentation des chelles pour les cartes d'tat Major

    source : www.ign.fr Noms de lieux et textes : ils sont le second vecteur de communication dans les cartes et donnent des points de repre au lecteur sur la carte. Il faut utiliser le mme jeu de caractres dans toute la carte. Orientation : toute carte devrait tre assortie d'une flche oriente vers le nord, lisible mais non envahissante. En gnral plus le nord est connu de faon prcise plus la flche est fine et pointue. Crdits : ils peuvent inclure les sources, l'auteur de la carte, des indications sur la prcision et la fiabilit de la carte, des dates, ou toute autre information explicative. Ils devraient tre crits aussi petits que possible, tout en restant lisibles et tre placs dans un espace sans cadre. Bordure et lignes d'habillage : elles sont toutes deux optionnelles. Les bordures peuvent permettre de contenir les mouvements des yeux, alors que les lignes d'habillage ont un rle avant tout esthtique.

    1.3.4. Reprsentation du relief

    Longtemps, la reprsentation du relief est reste embryonnaire et figurative pour des raisons complexes tant scientifiques que psychologiques. La reprsentation du relief moderne permet de rajouter la carte planimtrique l'information sur la troisime dimension (voir chapitre 10.1). Sur la Figure 5-25, on voit divers formes de reprsentation du relief diffrentes chelles. Le relief est classer dans la catgorie des phnomnes continus quantitatifs. Du point de vue smiologique, cela pose un certain nombre de problmes. Que l'on cherche privilgier la prcision ou l'expressivit graphique, on aboutit souvent une reprsentation incomplte. Soit on discrtise finement les donnes pour obtenir un semis dense de points cts, mais on perd souvent

    Cartographie 21

  • Elments de gomatique toute lisibilit. Soit on utilise un dgrad de valeurs de teintes, qui s'apparente un estompage topographique znithal, dont la lisibilit n'est pas toujours assure et pour lequel la quantification reste trs difficile. Ainsi, les cartographes ont dfini une solution qui consiste reprsenter les altitudes par des isolignes ou courbes de niveau dont on matrise l'quidistance, accompagnes d'annotations et de points cots caractristiques : sommets, talus, crtes, talweg.

    Figure 1-29 : courbes de niveau et estompage

    source : swisstopo 2013 (BD100064) ; systme dinformation du territoire Neuchtel La Figure 5-29 illustre la reprsentation du relief par des courbes de niveau et par un estompage. Ce dernier est ralis partir de donnes altimtriques de haute densit (scanner laser arien) et permet de faire ressortir des formes de relief qui sont difficilement perceptibles sur une reprsentation en courbes.

    22 Cartographie

  • Elments de gomatique Pour des soucis de clart et de lisibilit, lquidistance entre les courbes est fixe en fonction de l'chelle de la carte et de la morphologie du terrain (plat, montagneux). Par exemple, pour une carte au 1:50'000 l'quidistance est fixe 20 m. Elle est de 10 m pour une carte au 1:25'000 et de 1 m pour une carte au 1:1'000. L'quidistance peut tre double en zone de haute montagne pour ne pas saturer de courbes le contenu de la carte, et au contraire divise par deux en zone de plaine pour mieux reprsenter les faibles reliefs grce des courbes intercalaires .

    Figure 1-30 : Carte nationale 1 :25'000 avec relief source : swisstopo 2013 (JD100064)

    Sur la Figure 5-30, on voit une reprsentation typique du relief sur une carte nationale avec la combinaison de courbes de niveau, destompage, de points cots et dlments structurels (rochers, falaises). Dans un milieu au relief variable il n'est jamais facile de s'y retrouver dans les versants, pour cette raison on utilise un estompage des versants par ajout d'une ombre grce un clairage thorique (clairage conventionnel du Nord-ouest, direction venant d'en haut gauche sur la carte, traditionnellement oriente au Nord ; cette convention est purement arbitraire). La perception de l'estompage est attnue pour ne pas trop assombrir la carte lorsqu'il est ralis pour tre utilis en complment des courbes de niveau, des points cots et des annotations diverses. Dautres formes de reprsentation du relief sont dveloppes au chapitre 10.

    Cartographie 23

  • Elments de gomatique Notes :

    24 Cartographie

  • Elments de gomatique

    Cartographie 25

  • Elments de gomatique

    2. Rfrences

    On donne ici quelques rfrences bibliographiques utiles et complmentaires au contenu de ce polycopi. Cette liste nest de loin pas exhaustive.

    Weger G., (1999), Smiologie graphique et conception et conception cartographique, cole nationale des sciences gographiques. Darteyre JP, (2008), Cours de cartographie, cole nationale des sciences gographiques.

    26 Rfrences

  • Elments de gomatique 3. Table des figures Avertissement La plupart des figures de ce polycopi ont t cres lEPFL. Toutefois, les auteurs ont utilis un certain nombre de ressources dont les rfrences sont cites. Si lune ou lautre de ces ressources ne sont pas rfrences correctement ou font lobjet dun droit dusage particulier, nous vous prions de bien vouloir le signaler lauteur. Figure 1-1 : Exemple de carte avec beaucoup d'informations ......................... 4 Figure 1-2 : Carte conforme aux standards usuels ............................................ 4 Figure 1-3 : Exemple de la carte nationale Suisse au 1:25000 ......................... 6 Figure 1-4 : Carte schmatique des stations du RER A .................................... 7 Figure 1-5 : Go-schma du mtro parisien (extrait) ........................................ 7 Figure 1-6 : Cartogramme de la densit de population franaise .................... 7 Figure 1-7 : Carte chorographique des roches en Suisse .................................. 8 Figure 1-8 : Carte choroplthe, variation de la population rsidante en Suisse. .................................................................................................................. 8 Figure 1-9 : Carte mto en courbes ................................................................... 9 Figure 1-10 : Kutch pour mesurer diffrentes chelles. ............................... 10 Figure 1-11 : Rcapitulatif des contraintes visuelles ........................................ 10 Figure 1-12 : Projection de la France en UTM puis en Lambert .................. 12 Figure 1-13 : Visualisation d'une occupation du sol sous forme raster ....................................................................................................................... 13 Figure 1-14 : Reprsentation spaghetti implique de rpter les lignes sur les adjacences ....................................................................................... 13 Figure 1-15 : Reprsentation topologique ........................................................ 14 Figure 1-16 : schma de production de la cartographie analogique .............. 14 Figure 1-17 : Schma de la cartographie numrique ....................................... 15 Figure 1-18 : Variation de formes ...................................................................... 16 Figure 1-19 : Variation de taille .......................................................................... 17 Figure 1-20 : Variation de couleurs .................................................................... 17 Figure 1-21 : Variation de valeurs ...................................................................... 17 Figure 1-22 : Variation de texture ..................................................................... 17 Figure 1-23 : Variation d'orientation ................................................................. 18 Figure 1-24 : Rgles pour placer les toponymes, 1 tant la position prioritaire ............................................................................................................... 18 Figure 1-25 : Exemple de gnralisation ........................................................... 19 Figure 1-26 : Page de garde classique pour un plan topographique.............. 20 Figure 1-27 : Type de lgende recommande par l'IGN ................................ 20 Figure 1-28 : Reprsentation des chelles pour les cartes d'tat Major ...................................................................................................................... 21 Figure 1-29 : courbes de niveau et estompage ................................................. 22 Figure 1-30 : Carte nationale 1 :25'000 avec relief ........................................... 23

    Table des figures 27

    1. Cartographie1.1. Caractristiques d'une carte1.1.1. Qualits d'une carte1.1.2. Types de carte1.1.3. chelle et pouvoir sparateur de l'il

    1.2. Mise en uvre d'une carte1.2.1. Canevas1.2.2. Modes de reprsentation1.2.3. Production

    1.3. Smiologie1.3.1. Variables visuelles1.3.2. Principe de gnralisation1.3.3. Habillage d'une carte1.3.4. Reprsentation du relief

    2. Rfrences3. Table des figures