Bonjour. Bienvenue à ce cours d'éléments de géomatique. Ce cours est un cours de base qui s'adresse aux étudiants en génie civil, en environnement, ainsi qu'aux personnes qui s'intéressent à la topographie, aux systèmes d'informations géographiques et à l'acquisition de données à référence spatiale. Cette partie d'introduction comporte les éléments suivants, à savoir quelques définitions, une introduction par des exemples, qu'est-ce que c'est que la géomatique, la description des objectifs du cours, le contenu du cours ainsi que l'approche didactique, les différentes ressources pédagogiques qui seront mises à disposition, et finalement les modes d'évaluation de ce cours. Géomatique. Géomatique c'est un terme relativement nouveau, qui est dérivé de géo, la Terre, et de matique, qui vient de l'informatique. Donc ce sont finalement les technologies de l'information au service de la géographie et de toutes les données qui touchent le domaine spatial. Parmi les différentes disciplines de la géomatique, on peut donner déjà la topométrie qui est l'ensemble des méthodes qui vont permettre de faire l'acquisition de données géographiques sur le terrain ou depuis un avion. On a également comme discipline la géodésie qui est la science de l'étude de la forme et de la géométrie de la terre. On trouve d'autres disciplines, liées toujours à l'acquisition, comme par exemple la photogrammétrie, ainsi que la télédétection. [AUDIO_VIDE] Ces techniques sont basées sur l'image et permettent une observation de la Terre et une mesure aussi d'objets sur le territoire. On trouve, finalement, tous les éléments qui permettent la représentation des objets géographiques, avec les techniques de cartographie, de visualisation 3D, ainsi que les systèmes de gestion qu'on nomme système d'information géographique, [AUDIO_VIDE] qu'on abrège en général SIG. Afin d'illustrer ce qu'est la géomatique, on va prendre deux exemples. Un premier exemple dans un terrain naturel, en l'occurence le glacier d'Arolla, on va s'intéresser à mesurer le recul du front du glacier. Vous avez sur cette image le paysage typique avec ici le front du glacier d'Arolla, avec la partie ici en avant, caractéristique avec la moraine ainsi que un cours d'eau ici vu que nous sommes en été et que le glacier fond. Si on se rapproche de ce glacier, on voit les éléments qui nous intéressent, en l'occurence la mesure ici d'une série de points caractéristiques, que je vais ici relier par une ligne, et qui décrivent effectivement ce front du glacier. Vous voyez ici un jalon avec un point de mesure précis. Donc l'objectif ici c'est de mesurer avec des méthodes de topométrie, en l'occurence, un théodolite ou un GPS, on va mesurer des points caractéristiques en coordonnées, de manière à pouvoir documenter l'état observé cette année et regarder son évolution dans le temps. Si je regarde maintenant le report de ces points sur une carte, j'ai sur cet exemple ici mon système de coordonnées avec les différentes époques ici entre 2000 et 2002. J'ai ici ce front du glacier pour l'époque 2002, et j'ai sur la partie supérieure ce front du glacier pour l'époque 2000, donc on voit la séparation de ces deux lignes de front. Plus concrètement, si je viens ici sur un agrandissement de cette zone et que je regarde ce qui se passe ici entre deux époques, j'ai un écart que je peux mesurer ici planimétrique de environ 15 mètres comme étant le recul annuel de cette langue glaciaire. Ce qui est plus intéressant par rapport à la carte, c'est de reporter ces éléments sur le terrain, et pour cela, on va faire une opération de topométrie qui s'appelle l'implantation. L'implantation, ça consiste à partir des coordonnées de l'état antérieur. Si je prends ici mes coordonnées de l'année précédente, je vais pouvoir implanter ces points, c'est-à -dire passer de mon fichier de coordonnées xy à une réalité dans le terrain, et cette réalité, elle est donnée ici par une série de jalons qui sont plantés dans le terrain à l'endroit où était mesurée effectivement la ligne de front l'année dernière. Et si on regarde maintenant la ligne de front actuelle, on constate ici un écart en grandeur nature, grandeur réelle. Vous voyez ici la taille d'un étudiant, et on voit effectivement ces 15 mètres d'écart qu'on a sur cet exemple. Un autre exemple lié à la cartographie. Vous avez ici un territoire qui est bien connu des étudiants de l'EPFL, c'est l'environnement de notre campus, mais en 1953. Vous avez ici la carte nationale avec la région de l'EPFL qui à l'époque n'était que des champs et des cultures. Sur cette carte, vous trouvez la couverture du sol, vous trouvez des éléments des constructions, vous trouverez le réseau de l'hydrographie, et vous trouverez également les différentes voies de communication, les routes et les chemins. Si je passe à une étape ultérieure, en 1980, qui correspond à la première étape de construction de notre campus, on voit cette évolution telle qu'elle a été cartographiée en 1980, avec une forme d'urbanisation qui commence à se développer autour de l'école. Si je passe maintenant à l'état plus actuel, 2011, où on retrouve notre campus tel qu'on le connaît, on voit cette forte urbanisation, et la carte sert effectivement de support pour documenter l'historique de l'évolution de notre territoire, et c'est un précieux document que la géomatique utilise pour connaître cette dynamique d'évolution de nos territoires et de nos paysages. Géomatique, qu'est-ce qu'il faut finalement pour documenter l'évolution de notre environnement naturel et construit? On a parlé, avec l'exemple du glacier, d'un référentiel de coordonnées. La première chose qu'il va falloir utiliser c'est effectivement un système de coordonnées, si possible en trois dimensions, avec la planimétrie et une composante verticale ou d'altitude. Ensuite, on va venir pour mesurer des objets dans le monde qui nous entoure, qu'on appelle ici le monde réel, on va venir avec un certain nombre d'instruments que sont par exemple les instruments de topométrie, qu'ils soient terrestres ou aujourd'hui à l'aide de satellites comme le GPS par exemple, et on va pouvoir mesurer ce monde réel, mesurer les objets dans ce monde. Ensuite, on vient, dans une partie plus informatique, Je dessine ici un petit écran, avec le système d'information stocké dans une base de données, donc on aura ici tous les moyens de gestion et de représentation de l'information spatiale. Voilà un petit peu les éléments qu'il faut pour documenter cette évolution. On peut le voir sur cette figure, avec les différents piliers que sont l'acquisition des données à référence spatiale, ensuite tous leurs traitements, leurs représentations, que ce soit sur des cartes ou sur des modèles tridimensionnels et finalement une diffusion à travers les différents canaux internet qu'on connaît aujourd'hui avec les différents serveurs de géodonnées disponibles à tout à chacun. Quels sont les objectifs de ce cours de géomatique? Tout d'abord, il s'agit de donner un aperçu de la géomatique et des différentes techniques de mensuration, ensuite de présenter les méthodes utilisées pour l'acquisition, la représentation et la gestion des données à référence spatiale. Si on prend un exemple ici d'un projet d'ingénieur, on va d'abord planifier des interventions, préparer un projet. Pour cela on aura besoin d'opérations de terrain où on va modéliser des objets, on va en faire l'acquisition avec les méthodes topométriques. Ensuite on va revenir au bureau avec des opérations de cartographie, de représentation où on doit créer des plans et des cartes pour la mise à l'enquête et finalement on va aller sur le terrain pour réaliser le projet avec les opérations d'implantation. Et une fois que le projet sera terminé, on fera un levé qui sera archivé pour des besoins de conservation de documents. Le contenu de ce cours d'éléments de géomatique est composé de deux parties principales, à savoir les bases de la géodésie et les méthodes d'acquisition. Dans les bases de la géodésie, on verra une introduction à la géomatique, la cartographie, les différents modes de représentation et le modèle numérique de terrain. Dans la deuxième partie, elle est consacrée aux méthodes d'acquisition avec le nivellement, avec la topométrie où on verra le théodolite, les mesures de distance et finalement le GPS avec la localisation par satellite. Ainsi, avec ces deux composantes, donc acquisition et puis les bases de géodésie et cartographie, on aura vraiment construit ces éléments de géomatique. L'approche didactique proposée dans ce cours est située entre les sciences de base que vous avez dans les différentes écoles d'ingénieur, que sont les mathématiques, la physique, l'algèbre, l'informatique et puis les sciences de l'ingénieur à savoir la construction, le génie civil, l'aménagement, l'environnement. On se situe un petit peu à l'interface entre ces disciplines et on va dans ce cours mettre une prépondérance sur les concepts et les modèles indépendemment, je dirais, des technologies. Au niveau des connaissances de base, il n'est pas nécessaire d'avoir des connaissances approfondies, c'est un cours de première année, par contre il faut avoir quelques connaissances de géométrie, d'algèbre, de trigonométrie. Ce seront principalement les formules que nous utiliserons pour les méthodes topométriques. Un point important dans cette approche, c'est la rigueur dans la conduite des calculs, les notions de précision, de fiabilité sont fondamentales dans la géodésie, dans la topométrie, donc nous insisterons sur ces questions lors des différents exercices de calcul. Au niveau des ressources pédagogiques, vous avez toute une série de vidéos du cours, qui expliquent un petit peu les principes et les méthodes avec quelques jalons, de questions qui vous permettent de réfléchir sur une problématique dans une séquence vidéo. À côté de cela, nous avons toute une série de vidéos pratiques car la topométrie, la géomatique s'exercent sur le terrain et pour ça nous avons une série de vidéos, qui illustrent les méthodes dans un contexte tout à fait concret. Cette dimension terrain est importante pour ce cours. Et vous aurez également une série de quiz, de questions soit à choix multiples ou bien avec des réponses numériques lorsqu'il s'agit de calculs. Comme autres sources pédagogiques, vous allez trouver le polycopié éléments géomatiques, qui est à la vente ici des cours à l'EPFL, mais pour les personnes qui prennent ce cours à distance, vous aurez pour chaque leçon, un fichier PDF, qui reprend le chapitre principal, qui est traité dans le module en question. Vous aurez également quelques outils de calculs en ligne sur internet pour vous aider un petit peu dans cette approche de calculs topométriques et finalement vous aurez des exercices de calculs topométriques ainsi que l'utilisation de quelques outils logiciels pour la représentation de données spatiales, pour le calcul de modèles numériques de terrain. L'évaluation du cours : comment est-ce qu'elle se fait? Elle va se faire pour chaque leçon, pour chaque module avec une série de quiz et un exercice principal, qui sera souvent un exercice de calculs ou de représentations de données à référence spatiale et à la fin de l'ensemble des modules et des leçons, vous aurez un certain nombre de quiz qui seront évalués et notés et un certain nombre d'exercices et vous aurez une pondération pour la note finale avec 40 % pour la partie des quiz et 60 % pour les exercices, ce qui vous donnera la note pour ce module.
