====== 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 ... ====
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