====== SNT : localisation ====== ===== Présentation ===== Les **cartes** permettent de se **repérer** à la surface de la terre. Grâce à la **géolocalisation** par satellites, je peux être **automatiquement localisé** par le GPS intégré à ma tablette ou mon téléphone mobile. ===== Les coordonnées géographiques ===== Pour se repérer en tout lieu sur Terre, on utilise les coordonnées géographiques de **latitude**, qui indique sur quel parallèle on se trouve, de **longitude** qui indique le méridien, et d'**altitude** par rapport au niveau de la mer. {{ :snt:localisation:planisphere2.png?400 |}} Latitude et longitude peuvent s'écrire avec le système **sexagésimal** ou DMS (Degrés Minutes Secondes) soit en base 60. Les nombres négatifs ne sont pas utilisés mais plutôt N (pour Nord), S (pour Sud), O (pour Ouest) et E (pour Est). * Un degré (1°) c'est 60 minutes (60') * Une minute (1') c'est 60 secondes (60"). Les secondes peuvent être décimales pour une plus grande précision. Il y a 3600" dans 1°. * Une minute de latitude, c'est 1 mille marin soit 1,852 km. * La **longitude** varie de 0° à 180° Est et de 0° à 180° Ouest. * La **latitude** varie de 0° à 90 ° Nord et de 0° à 90° Sud. Latitude et longitude peuvent s'écrire avec le système **décimal** et les nombres négatifs sont autorisés. Exemple : le point rouge a pour coordonnées 50° Nord (latitude) 60° Est (longitude) ; {{:snt:localisation:planisphere3.png?250|}} * les chiffres **avant** la virgule sont les **degrés**. * les **chiffres** suivant la virgule sont à multiplier par 60 et le résultat entier représente les **minutes**. * à l'issue du calcul précédent, les **chiffres** suivant la virgule sont à multiplier par 60 et le résultat représente les **secondes**. **Exemple** pour la latitude de la ville de Limoges avec le système sexagésimal : 45°49'35"N * Pour convertir dans le système décimal : 48 + (49/60 + 35/3600) ) = 48,826389 (en arrondissant le dernier chiffre) * pour l'opération inverse : 0,826389x60 = 49,58334 soit 49 minutes * 0,58334x60 = 35,0004 soit 35 secondes Avec **Google Maps**, recherche le lycée Suzanne Valadon de Limoges, puis clique droit sur le marqueur pour choisir **Plus d'info sur cet endroit**. Note les coordonnées GPS du lycée. \\ Réponds aux questions suivantes: * **Question 1** : les coordonnées GPS utilisent-elles le système **sexagésimal** ou **décimal** ? * **Question 2** : Convertis les coordonnées GPS dans l'autre système. Voici les coordonnées GPS de 3 sites dans le monde : A : 34°17'11.1"N 118°23'08.9"W B : -33.856508, 151.215275 C : 47°30'08.2"N 19°02'23.6"E Réponds aux questions suivantes: * **Question 3** : quels sont les sites situés dans l'hémisphère nord ? * **Question 4** : place approximativement (entre deux parallèles et deux méridiens) ces trois sites sur le {{ :snt:localisation:planispherepolitiquereduit.pdf |planisphère}} ===== La géolocalisation ===== Pour se repérer lors d’une randonnée ou pour calculer un itinéraire en voiture nous utilisons une **application couplée au système GPS**. Ce système de géolocalisation par satellites permet de repérer un objet appelé **récepteur** et d’indiquer directement sa position sur une carte. ==== Repérer un point en 2D ==== Voici une carte de France dont l'échelle est précisée : {{ :snt:localisation:france.jpg| }} Tu dois trouver une ville de France en t'aidant des indications suivantes : * **Question 5** : la ville à trouver se situe à 250 km de la ville de Nantes. En tenant compte de l'échelle de la carte, peux-tu trouver avec certitude cette ville ? Pourquoi ? * **Question 6** : la ville à trouver se situe aussi à 350 km de la ville de Dijon. Peux-tu cette fois-ci trouver avec certitude cette ville ? Pourquoi ? * **Question 7** : la ville à trouver se situe aussi à 350 km de Paris. Peux-tu maintenant trouver avec certitude cette ville ? Pourquoi ? Trouver la ville mystère avec GéoGébra : https://www.geogebra.org/m/ndrazjk9 Il faut donc **3 renseignements** de distance pour localiser un point avec certitude sur la carte. La **géolocalisation par satellite** fonctionne à l’aide d’un principe similaire appelé la **trilatération** en utilisant un calcul de distances entre les satellites dont la position dans l'espace est connue, et le récepteur GPS. === Comment connaître la distance entre le satellite et le récepteur ? === Le GPS américain fonctionne avec une **constellation** de 30 satellites en orbite autour de la Terre. Chaque satellite envoie sur Terre des **signaux** qui comportent : * sa **position** précise dans l’espace, * **l’heure** et la date d’émission de chaque signal. Le **récepteur GPS** se contente de **capter** ces signaux, **compare** l’heure d’émission du signal avec son horloge interne et **calcule** le temps mis par le signal pour venir du satellite à lui. C’est ce **temps de parcours du signal** qui est la clé du calcul de distance, puisque la vitesse de voyage du signal est celle de la lumière : 300 000 km/s soit 3 x 105 km/s. * **Question 8** : Si un signal met 78,5 ms pour aller du satellite au récepteur, à quelle distance du satellite se trouve le récepteur ? * **Question 9** : Un signal émis à 8 h 15 min 24,525 800 s est capté par un récepteur GPS à 8 h 15 min 24,593 650 s. A quelle distance du satellite se trouve le récepteur ? {{ :snt:localisation:gps_01.png|}} L'utilisation de **3 satellites** permet de déterminer la position du récepteur. Comme on se trouve dans **l’espace** et non dans un plan, on utilise donc des **sphères** à la place des cercles : * à **l’intersection** de trois sphères correspondent **deux points**. Mais dans le cas où l’utilisateur se situe à la **surface** de la Terre seul **un** des 2 points est **cohérent**. Le récepteur peut déduire sa position exacte en éliminant le point donnant un résultat incohérent. Il est indispensable de **synchroniser l’horloge des satellites et du récepteur GPS**. C'est le rôle d'un 4ème satellite possédant une **horloge atomique** très précise qui assure la synchronisation des horloges des satellites et du récepteur. Cette précision de **l'horodatage** permet une grande précision de géolocalisation. * **Question 10** : Si l’horloge interne du récepteur GPS a une précision de l’ordre de la microseconde, quelle sera la précision de ce GPS ? === Les autres solutions de géolocalisation === Le système **GPS est américain** et est géré par le département de la défense des USA. Pour ne pas être dépendant de cette solution, d'autres pays développent leur propre système de positionnement par satellite : * la Russie avec le système **Glonass** ; * l’Europe avec le système **Galiléo** ; * la Chine avec le système **Beidu**. ===== Activité à faire à la maison ===== Je **consulte** la vidéo https://youtu.be/e79tSIpLiDk sur le fonctionnement du **GPS européen Galiléo** et je réponds aux questions suivantes : * combien de satellites sont utilisés par le système Galiléo ? * Comment connaît-on la position précise de ces satellites ? Je **localiser** ma position GPS avec un téléphone portable et une appli : * J'installe l'app **NMEA Tools** ; * je lance l’application et je demande un **enregistrement** de ma position ; * lorsque ma position est **localisée** et stable, j'arrête l’enregistrement et je **sauvegarde** le fichier texte produit par l’application. * **j'ouvre** le fichier txt obtenu ou bien je le transfère sur mon ordinateur. * je **recherche** une ligne (trame) commençant par **$GNGGA** et je note les informations obtenues. ==== Je continue ... ==== Je reviens à l'accueil SNT du thème [[:snt:localisation:accueil|Localisation, cartographie et mobilité]]