Chapitre 4: Localisation, cartographie et mobilité

Programme Officiel
Contenus Capacités attendues
GPS, Galileo Décrire le principe de fonctionnement de la géolocalisation.
Cartes numériques Identifier les différentes couches d’information de GeoPortail pour extraire différents types de données. Contribuer à OpenStreetMap de façon collaborative.
Protocole NMEA 0183 Décoder une trame NMEA pour trouver des coordonnées géographiques.
Calculs d’itinéraires Utiliser un logiciel pour calculer un itinéraire. Représenter un calcul d’itinéraire comme un problème sur un graphe.
Confidentialité Régler les paramètres de confidentialité d’un téléphone pour partager ou non sa position.
Lien vers le programme complet

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 les ordinateurs, tablettes et téléphones, bien plus souples à l’usage que les cartes papier.

carte velobleu Nice

Image d’une carte interactive des stations de vélo bleu à Nice

 

Évaluation diagnostique PP78-79.

Le fonctionnement de la géolocalisation

Vidéo servie sans cookie via Project Segfault

 

Faire l’activité 2 P82-83 du manuel de Delagrave sur le fonctionnement de la géolocalisation.

La géolocalisation par satellite nécessite qu’il y en ait toujours au moins quatre satellites « visibles » par le terminal équipé d’une puce de géolocalisation(GPS/Galiléo).

Principe de trilatération

Les coordonnées GPS sont déterminées en mesurant avec une grande précision les distances entre le terminal et trois satellites.

 

Un signal de satellite met 1 vingtième de seconde pour se propager du satellite au terminal. En déduire la distance qui sépare le satellite et le terminal sachant que la vitesse de la lumière est de 300 mille km/s.

Le protocole NMEA

Les informations de géolocalisation peuvent être regroupées au sein d’une trame afin d’être échangées avec d’autres appareils(Maritimes dans le cas de la NMEA).

Une trame NMEA commence par $ et les informations de géolocalisation sont séparées par des virgules dans l’ordre suivant:

  1. Type de trame
  2. Heure d’envoi de la trame au format HHMMSS.SSS (064036.289 -> 06h40min36s289)
  3. Latitude au format degré minute ddmm.mmmmm
  4. Hémisphère N/S
  5. Longitude au format degré minute ddmm.mmmmm
  6. Hémisphère E/W
  7. …
  8. Nombre de satellites utilisés
  9. Précision horizontale.
  10. Altitude
  11. …

Le format degré minute utilisé peut être converti comme ceci 2503.6319 = 25° 03.6319'

qui se lit «25 degrés et 03,6319 minute » avec une minute = 1/60 ° soit:

25+3,6319/60°=25,06053° 25 + 3,6319/60 ° = 25,06053°

 

  1. Donner la coordonnée géographique(longitude, latitude, altitude) ainsi que le nombre de satellites et la précision correspondant à ces trames.

    $GPGGA,064036.289,4851.4934,N,0217.6563,E,1,4,3.2,61.5,M,,,,0000*0E

$GPGGA,092751.000,4041.3544,N,7402.6724,W,1,8,1.0,4.5,M,55.3,M,,*75

  2. Visualiser ces coordonnées sur OpenStreetMap en ajustant l’ancre de l’URL suivante:

    https://www.openstreetmap.org/export#map=17/43.69864/7.24820

    • 17 correspond au facteur de zoom de la carte.
    • 43.69864 la latitude (négatif si Sud).
    • 7.24820 la longitude (négatif sur ouest)

Calculs d’itinéraires et graphes

Pour calculer un itinéraire entre deux villes, on modélise le problème sous forme de graphe.

graphe

Un graphe est une représentation abstraite de liens appelés arêtes entre des objets appelés sommets.

Prenons l’exemple du réseau routier du sud-est.

On peut le représenter sous forme de graphe de distance comme ceci:

Graphe du réseau routier du sud-est

 

En utilisant le graphe ci-dessus, répondre aux questions suivantes.

  1. Donner tous les chemins possibles permettant d’aller de Nice à Lyon.
  2. Calculer leurs distances et en déduire quelle est la route la plus courte.