Les instruments de précision dans la fiabilité des données topographiques

Section V : MESURE ASSISTÉE PAR SATELLITE (GPS)

La technologie GPS (Global Positionning System), en plein développement, permet d'obtenir directement les coordonnées géodésiques d'un point stationné (une seule antenne sur un point) mais avec une précision médiocre, inutilisable en topographie. Si l'on dispose de deux antennes, on obtient avec précision la distance entre les deux points et l'orientation du vecteur mesuré. Dans ce cas, on parle de mesure par translocation, c'est-à-dire de report des informations d'un point vers un autre point. A étant connu, on mesure par GPS ?X, ?Y et ?Z et on en déduit que XB = XA + ?X, YB = YA + ?Y, ZB = ZA + ?Z.

⁵⁹ Cours de Topographie générale, Op.cit.

⁶⁰ Topographie et Topométrie moderne Tome 1 et 2, P 161, consulté sur WWW.Allislam.net, le 15/10/2022

Page | 25

Les coordonnées sont initialement calculées dans un référentiel cartésien géocentrique et doivent ensuite être transformées en coordonnées planes en projection. L'ellipsoïde de référence est aussi différent : c'est l'ellipsoïde international IAGRS80 (très proche de GRS80) sur lequel s'appuie le système géocentrique WGS 84 (World Géodétic System. Il faut ainsi prévoir des transformations de coordonnées, dont se charge généralement le logiciel livré avec les antennes réceptrices.⁶¹

La précision obtenue sur les coordonnées d'un point en mode différentiel (deux antennes) est de l'ordre du centimètre en planimétrie sur des distances de plusieurs dizaines de kilomètres et de quelques centimètres en altimétrie à cause essentiellement du problème de référence en altitude.

Section VI : LE NIVEAU

§1. Principe de fonctionnement

Le niveau est schématiquement constitué d'une optique de visée (lunette d'axe optique (O)) tournant autour d'un axe vertical (appelé axe principal (P)) qui lui est perpendiculaire. Le réglage de la verticalité de l'axe principal est fait au moyen d'une nivelle sphérique. L'axe optique tournant autour de l'axe principal décrit donc un plan horizontal passant par le centre optique du niveau qui est l'intersection des axes (P) et (O).⁶²

L'axe principal (P) peut être stationné à la verticale d'un point au moyen d'un fil à plomb, mais généralement le niveau est placé à un endroit quelconque entre les points A et B, si possible sur la médiatrice de AB. Un niveau n'est donc pas muni d'un plomb optique comme un théodolite.⁶³

Les éléments constitutifs d'un niveau sont les suivants :

-1. Embase - 7. Oculaire

- 2. Vis calantes (3 vis) - 8. Anneau amovible

- 3. Rotation lente - 9. Contrôle de l'automatisme

- 4. Mise au point sur l'objet - 10. Compensateur à pendule

- 5. Objectif - 11. Cercle horizontal (option sur le NA2)

- 6. Viseur d'approche rapide - 12. Nivelle sphérique (invisible ici)
Pour déterminer précisément des dénivelées, l'appareil doit vérifier :

? la perpendicularité de (O) et (P) ;

? que le fil horizontal du réticule de visée est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe principal (P) ;

? que l'axe optique (O) est parallèle à la directrice de la nivelle, si c'est une nivelle torique, ou que le plan décrit par l'axe optique (O) tournant autour de l'axe principal (P) est parallèle au plan dans lequel est inscrit le cercle de centrage de la bulle, si la nivelle est sphérique.

⁶¹ Idem.

⁶² Ass. LUKOJI NADA, Cours de Topométrie, ENACTI, 2021-2022.

⁶³ Idem.

Page | 26

§2. Mise en station d'un niveau

Le niveau n'étant pas (ou très rarement) stationné sur un point donné, le trépied est posé sur un point quelconque. L'opérateur doit reculer après avoir positionné le trépied afin de s'assurer de l'horizontalité du plateau supérieur. Lorsque le plateau est approximativement horizontal, l'opérateur y fixe le niveau.⁶⁴

Le calage de la nivelle sphérique se fait au moyen des vis calantes : en agissant sur les deux vis calantes V1 et V2 (en les tournant en sens inverse l'une de l'autre),

l'opérateur fait pivoter le corps du niveau autour de la droite D3. Il amène ainsi la bulle de la nivelle sur la droite D2 parallèle à D3. En agissant ensuite sur la vis calante V3, il fait pivoter le niveau autour de la droite D1 et centre ainsi la bulle dans le cercle de centrage de la nivelle sphérique.⁶⁵

En fait, sur un niveau moderne (dit « automatique »), le calage de la nivelle sphérique ne sert qu'à approcher l'axe principal de la verticale. L'horizontalité de la ligne de visée est ensuite calée plus finement par un automatisme qui ne fonctionne correctement que lorsque l'axe vertical est proche de la verticale.⁶⁶

Sur un niveau sans automatisme, une nivelle torique de directrice parallèle à l'axe optique permet un calage précis de la ligne de visée, mais elle doit être calée avant chaque pointé sur mire. Son calage et son réglage obéissent aux mêmes principes que les nivelles toriques des théodolites.

§3. Le niveau automatique

Par abus de langage certains niveaux sont dits « automatiques » laissant croire que tout se passe sans intervention humaine.

Comme nous l'avons vu, la nivelle sphérique permet un réglage d'approche de la verticalité de l'axe principal. Lorsque celui-ci est proche de la verticale (dans une certaine plage de débattement), l'axe optique est automatiquement positionné à l'horizontale par un compensateur qui, schématiquement, est un système mobile soumis à la pesanteur, le compensateur est composé de deux prismes fixes et d'un prisme mobile, libre d'osciller, suspendu à l'appareil par des fils. Sous l'action de la pesanteur, la rotation du prisme mobile assure l'horizontalité de la ligne de visée. Le compensateur peut aussi être basé sur l'équilibre d'un liquide, par exemple le mercure.⁶⁷

Le compensateur fonctionne dans une plage de débattement donnée : en dehors de cette plage, le mécanisme est en butée et ne remplit plus son rôle ; à l'intérieur de cette plage, le compensateur oscille librement. Cette plage est par exemple de 30'(0,6gon) pour un NA2, ce qui est supérieur à la sensibilité de la nivelle de manière à être certain que l'automatisme ne soit pas en butée.⁶⁸ La précision de calage obtenue par ce type d'appareil est excellente : par exemple #177; 0,3½ (0,9 dmgon) pour un NA2 induit un écart de #177; 0,05 mm sur la mire à 35 m.

⁶⁴ Cours de la pratique professionnelle, ENACTI, 2021-2022.

⁶⁵ Ass. LUKOJI NADA, Op.cit.

⁶⁶ Idem.

⁶⁷ Ibidem.

⁶⁸ Cours de Topographie générale, Op.cit.

Page | 27

CHAP III : LES INTRUMENTS DE PRECISION DANS LA FIABILITE DES
DONNEES TOPOGRAPHIQUES