TP Cartographie

Université Cadi Ayyad Ecole Normale Supérieur Marrakech

CARTOGRAPHIE : TOPOGRAPHIE ET COUPE TOPOGRAPHIQUES I- la carte topographique Une carte topographique (du grec topos: lieu) est la représentation plane (à échelle réduite) d'une portion de la surface terrestre. Autrement dit une carte topographique est la projection sur un plan horizontal d'une partie de la surface du globe terrestre, réduite à l'échelle d'une feuille de papier.

II- Principaux éléments représentés sur la carte topographique II-1- La légende et les informations relatives à la carte topographique *La planimétrie La planimétrie correspond en général à la représentation des détails construits par l'homme: bâtiments, voies de communication (routes, chemins de fer, bâti, aménagements divers (barrages, canaux), lignes de transport énergétique; ou encore limites administratives (non visible sur le terrain) * L'hydrographie C'est l'ensemble des éléments concernant l'eau et les écoulements (mers, lacs, fleuves, rivières, ruisseaux, sources, puits...). Ces éléments sont représentés avec la couleur bleue * L'orographie L'orographie est l'ensemble des éléments décrivant les formes du relief (courbes de niveaux, points côtés, figures de talus, estompage…) *La toponymie La toponymie est l'étude des noms de lieux. Les écritures de ces noms répondent à des règles très précises

Légende usuelle d’une carte topographique

II-2- Echelle La cartographie d'une portion de la surface terrestre ne peut être réalisée que si on fait intervenir la notion d'échelle qui consiste à une réduction. *Echelle numérique L'échelle E d'une carte est la fraction numérique entre la distance (d) sur la carte et la même distance horizontale réelle (D) sur le terrain:

Exemple: pour l'échelle 1/25 000è, ou 1cm sur la carte correspond à 25 000cm (=250m) dans la réalité. Dans le sens cartographique, la grande échelle est celle où en voit les choses en grand et donc plus de précision; la petite échelle qualifie les cartes où ce qu'on voit est tout petit (car le résultat de la division est petit). Les cartes à petites échelle: 1/250 000è, où 1cm=2.5Km. Elles couvrent le Maroc en 63 cartes. Les cartes à moyenne échelle: -1/100 000è, où 1cm=1Km. Elles couvrent le Maroc en 296 cartes. -1/50 000è, où 1cm=500m. A cette échelle le Maroc est couvert par environ 1184 cartes. Les cartes à grande échelle: 1/25 000è, où 1cm=25 000cm=250 m. N.B.: l'échelle n'a pas d'unité *Echelle graphique La représentation numérique de l'échelle peut être complétée par une échelle graphique: segment gradué permettant de lire directement la distance réelle correspondante à une certaine longueur sur la carte. L'avantage des échelles graphiques est de permettre une conversion plus rapide des longueurs mesurées et de rester valables après agrandissement ou réduction photographique de la carte.

Exemple d'échelle graphique représentée sur les cartes topographiques du Maroc au 1/50000, chaque grand segment (noir ou blanc) correspond à 1Km, Les petits segments correspondent à cent mètres. II-3- Orientation *Les types de Nord Il existe trois types de Nord dont la disposition les uns par rapport aux autres est matérialisée par un schéma donnant la valeur des angles, dessiné en marge des cartes et que l’on nomme FIGURATIF.

Nord géographique (NG ou ) C’est le point de convergence de tous les méridiens de l’hémisphère Nord (ou hémisphère boréal). Sur les cartes, les méridiens pointent le nord géographique autrement dit c’est la direction indiquée par le méridien du lieu où l’on se trouve. Le Nord géographique correspond en fait l'axe de rotation de la terre. Les bords latéraux de la carte sont parallèles aux méridiens terrestres, ainsi le Nord de la carte correspond au Nord géographique. Nord magnétique (NM ou>) Le magnétisme terrestre attire systématiquement l'aiguille aimantée de notre boussole vers le Nord, appelé aussi "pôle magnétique" ou "nord magnétique". Nord indiqué par l'aiguille aimantée ou rouge de la boussole, c'est l'axe du champ magnétique terrestre. Le nord magnétique se déplace constamment. Nord cartographique ou Lambert (Y) Il est donné par une droite parallèle à l’axe des « Y » du quadrillage kilométrique de la carte. *La déclinaison magnétique C’est l’angle formé en un point par la direction du Nord magnétique (NM) avec la direction du Nord Géographique (NG). Le pôle magnétique de l'hémisphère Nord est situé actuellement à 1900 Km du pôle Nord géographique. La déclinaison magnétique n’est pas constante, la Terre a déjà connu nombre d’inversions de polarité, et la déclinaison continue à varier suivant le temps et le lieu. C’est ainsi que vous trouvez sur toutes les cartes, le croquis situé à gauche qui vous indique la valeur de la déclinaison pour votre carte et pour une année donnée, car le pôle magnétique migre en permanence, réduisant chaque année la valeur de la déclinaison (degré ou grades/ an). Au Maroc, il ne diffère du Nord géographique que de plus de quelques degrés. Sur les cartes traditionnelles les méridiens pointent le Nord géographique (N.G.), il y a

donc lieu de tenir compte de la déclinaison magnétique pour s'orienter sur la carte avec l'aide de la boussole (N.M.).

Relation entre Nord géographique (axe de rotation de la terre) et Nord magnétique (axe du champ magnétique terrestre) II- Représentation du relief ou orographie : cartes en courbes de niveau. II-1- La courbe de niveau Une courbe de niveau (ou courbe hypsométrique ou isohypses) est un trait représentant l'intersection d'un plan horizontal, à une altitude donnée, avec la surface terrestre. Ainsi, les courbes de niveau sont des lignes joignant les points d'égale altitude et servent à représenter la topographie, ou le relief, sur les cartes. Elles indiquent l'élévation du terrain au-dessus du niveau moyen de la mer en mètres (altitude). II-2- Principe de construction des Courbes de niveau Courbes de niveau = lieu des points de la surface topographique ayant la même altitude; = intersection entre un plan horizontal et la surface topographique (Figure a, b); Considérons par exemple trois plans horizontaux (H1, H2 et H3) à différentes altitudes par rapport au niveau marin (altitude 0), séparés les uns des autres par égale altitude (équidistance e). L'intersection d'un relief donnée (monticule dans la figure a et deux sommets dans la figure b) avec chacun des plans va donner un tracé qui dépendra de la forme de relief (1, 2, et 3; figure a). Les courbes de niveau (1', 2' et 3') sont obtenues par la projection des tracés 1, 2 et 3.

Figure a : Principe de construction d'une carte en courbe de niveau (cas d'un monticule)

Figure b : Principe de construction d'une carte en courbe (cas de deux sommets).

II-3- Équidistance (e) C'est différence d'altitude constante séparant deux courbes de niveau consécutives. Suivant le relief, l'équidistance varie entre 5 et 20 m sur les cartes à l'échelle 1 / 50000. Le choix de l'équidistance est dicté par le type de relief à représenter et par l'échelle de la carte. Dans les régions à faible relief, l'équidistance sera plus petite (5m - 2,5m) que dans les régions montagneuses où une équidistance plus grande sera suffisante. II-4- Différents types de courbes de niveau Courbes maîtresses : renforcement graphique de certaines courbes afin de faciliter la lecture, éventuellement cotées (ex: 100, 150, 200m). Elles comprennent en général entre elles, quatre courbes normales. Courbes normales : sont dessinées en trait fin entre les courbes maîtresses. Courbes intercalaires : courbes destinées à mettre en évidence des accidents de terrain apparaissant entre deux courbes normales. La courbe intercalaire est tracée en trait discontinu et à mi-équidistance. On la rencontre fréquemment dans les milieux à relief faible.

Différents type de courbes de niveau II-5- Estompage : Procédé cartographique destiné à faciliter l'identification des reliefs sur la carte. Il s'agit d'une ombre portée, plus ou moins sombre suivant l'énergie du relief, rappelant les zones ombrées dans la nature. Par convention, le "soleil" virtuel est placé au NW. Cette technique permet de donner une impression de volume, d'où une meilleure perception des formes du terrain.

Estompage au niveau de la feuille topographique de Fès-est au 1/50 000. II-6- Les points cotés Les points cotés occupent une grande place dans le figuré du terrain. Ils doivent répondre à trois impératifs : - Aider à la lecture des courbes de niveau. - Définir les parties non représentées par les courbes en raison de l'équidistance (sommet, cuvette, changement de pente). - Servir de point de départ à des opérations altimétriques sur le terrain

III- Profil topographique Le profil topographique est la représentation dans un plan vertical de la surface topographique. Il est utile pour représenter les formes de la surface terrestre. C'est un complément de la carte et un outil de synthèse et de présentation. Le choix du tracé est de première importance. Il doit traverser des régions aux reliefs caractéristiques, recouper les limites des ensembles topographiques et faire ressortir les contrastes de dénivellation ainsi que la forme des versants. Ainsi, le profil doit recouper perpendiculairement les éléments du relief sinon les pentes seront déformées et adoucies. Le profil topographique est la première étape nécessaire pour la construction d'une coupe géologique correcte.

III-1- Principe de l'exécution d'un profil topographique

Principe de l'exécution d'un profil topographique (AB : trait de coupe) 1- Choisir et tracer sur la carte le trait de coupe suivant lequel le profil topographique sera exécuté, 2- Observer la carte autour du trait de coupe pour se donner une première idée du relief (sens des pentes, sommets, vallées, etc…), repérer ensuite l'altitude des points hauts (crêtes) et des points bas (talwegs) au niveau du trait de la coupe, 3-Appliquer contre le trait de coupe la feuille de papier millimétré sur laquelle on a préalablement reporté en ordonnée l'échelle des hauteurs et en abscisse l'échelle des longueurs, N.B.:- l'échelle des hauteurs doit être comprise entre le point le plus haut et le point le plus bas de la coupe, - l'échelle des hauteurs doit être toujours celle de la carte topographique (sauf en accord avec l'enseignant), 4- Repérer l'intersection des différentes courbes de niveaux avec le trait de coupe et les projeter à leurs altitudes correspondantes sur le papier millimétré en commençant d'abord par les points hauts (crêtes, sommets) et les points bas (talwegs ou oueds, cuvettes). N.B.: - pour plus de précision aucune courbe de niveau ne doit être négligée sauf dans le cas d'une pente (ou partie de pente) régulière (voir forme des reliefs), - les tracés de repérage et de projection des différents points sont destinés à être effacer, les inscrire donc légèrement,

5- Relier les points ainsi projetés sur le papier millimétré par des courbes fines rendant compte au mieux de la topographie et non par des segments de droite, effacer ensuite les inscriptions ayant servi à la construction du profil topographique, 6- indiquer enfin sur la coupe (habillage de la coupe): -le nom et l'échelle de la carte ayant servi de base à la coupe, -une échelle graphique traduisant l'échelle des hauteurs et celui des longueurs de la coupe, -position approximative de la coupe au niveau de la carte topographique, -l'orientation de la coupe. Se référer à la rose des vents, -quelques noms de lieux (sommets ou oueds) et des cotes permettant de retrouver l'endroit exact où la coupe a été faite.

Modèle de profil topographique type

Rose des vents permettant d'orienter les profils topographiques

IV- Quelques formes élémentaires du relief La reconnaissance des formes élémentaires du relief permet d'abord de faire une lecture rapide de la morphologie des terrains cartographiés et par conséquent de ne repérer que les intersections de courbes de niveau qui sont essentielles pour la construction d'un profil topographique et donc un gain de temps appréciable. IV-1- Formes des versants Le versant est la surface comprise entre une crête et un talweg. Il peut être considéré comme l'unité élémentaire du relief. La pente d'un versant est perpendiculaire aux courbes de niveau, le sens de la pente est déterminé par la lecture des altitudes. L'espacement ou écartement entre les courbes de niveaux permet d’apprécier la pente topographique (à ne pas confondre avec l'équidistance): * Pentes régulières ou constantes Les pentes régulières ou constantes présentent des courbes de niveaux régulièrement espacées (écart constant des courbes de niveau sur la carte)

Pentes régulières ou constantes A-Pente faible (courbes de niveaux régulièrement espacées), B-Pente forte (courbes de niveaux régulièrement serrées) *Pentes irrégulières ou variables Les variations de pente déterminent les formes des versants: Pente régulièrement variable Les pentes régulièrement variables sont caractérisées par des courbes de niveau de plus en plus serrées ou de plus en plus écartées: Versant concave : la pente décroît constamment vers le bas (l'écartement des courbes de niveau augmente vers le bas), fig. A Versant convexe : la pente croît constamment vers le bas (l'écartement des courbes de niveau diminue vers le bas) fig. B

Pente régulièrement variable, A- Pente concave vers le haut, B- Pente convexe vers le haut Rupture de pente

Rupture de pente A- Pente doublement variable, B- Falaise à regad Est (1) et petit abrupt (2) La rupture de la pente est un changement brutal de la valeur de la pente d'un versant sans changement de sens. Elle se traduit par le serrage ou l'espacement brusque des courbes de niveau (fig. A. Lorsque les pentes sont trop fortes (rupture de pente verticale : Falaise) les courbes de niveau deviennent trop serrées de sorte qu'elles confondent et deviennent illisibles, on les remplace alors par un figuré spécial qui évoque une falaise (fig. B). La hauteur de l'abrupt est égale à la différence des altitudes de son sommet et de sa base.

IV-2- Collines et dépressions fermées. Les collines et les dépressions fermées se marquent par des courbes de niveau concentriques. Au niveau d'un sommet le point central a une altitude supérieure à celle des courbes qui l'entourent. Au niveau d'une dépression ou cuvette le point central a une altitude inférieure à celle des courbes qui l'entourent. Parfois une flèche indique le centre de la dépression.

A. sommet fermé, B. dépression fermée IV-3- Vallées. La présence de vallées est indiquée par une convexité des courbes de niveau, dirigée vers l'amont et en forme de V ou de U. Le fond de la vallée (thalweg) est la zone comprise entre les deux courbes de niveau les plus basses et d'égale altitude. La pointe des V ou la convexité du rebroussement des courbes de niveau est orientée vers les altitudes les plus élevées.

Forme des vallées: vallée à fond en V et flancs à pente régulière; vallée à fond plat ou en U et flancs à forte pente. La ligne du fond d’une vallée joignant les points les plus bas ou les points de rebroussement des courbes de niveau constitue une ligne de talweg. Elle est matérialisée, quand il en existe un, par le cours d'eau qui l'emprunte c'est la ligne de drainage des eaux. Cette ligne de talweg est marquée sur carte par des traits continus ou en tiretés bleus.