Lire et utiliser une carte
Il est plus facile d’apprendre à lire une carte que d’apprendre à lire un texte. Une carte est une image réduite, conventionnelle, d’une partie de la surface de la terre, que l’on peut considérer comme géométriquement exacte. Apprendre à lire et utiliser cette carte, c’est être capable, avant même d’aller sur le terrain, d’imaginer la physionomie et le caractère de la région cartographiée.
Choisir une échelle adaptée à l’utilisateur
Toutes les cartes sont une réduction d’une partie de la surface de la terre. Le rapport de réduction est l’échelle de la carte. En France, les cartes de l’Institut Géographique National (IGN) couvrent l’ensemble du territoire métropolitain à des échelles allant du 1:25 000 jusqu’au 1:1 000 000.
Il existe un lien entre l’échelle de la carte et son utilisation, le randonneur à pied utilisera la carte au 1 : 25 000 très détaillée, alors que l’automobiliste utilisera une carte au 1:250 000 ou 1:1 000 000.
Reconnaître des éléments par la légende
Les éléments à la surface de la terre sont très nombreux, une simple réduction aurait pour effet d’en faire disparaître un certain nombre et rendre la carte illisible. Les éléments du terrain sont donc généralisés et représentés sur la carte par des signes conventionnels. Cette symbolisation figure auprès de la carte sous forme de légende, et varie selon l’échelle de la carte.
Du 1:25.000 au 1:1.000.000, la commune de Villard-Bonnot peut ainsi être représentée différemment sur des cartes d’échelles différentes :
Mesurer des distances ou des altitudes
Les positions respectives des objets à la surface de la terre et leur image sur la carte sont liées par des relations mathématiques.La carte permet à son utilisateur de définir un point du terrain dans un système de coordonnées, de calculer des distances, des altitudes, des pentes, et de définir des directions.
Les éléments constitutifs d’une carte
La couverture
Qu’il s’agisse d’une carte topographique ou d’une carte thématique, elle comporte un certain nombre d’éléments indispensables à sa compréhension.
La carte topographique IGN au 1:25 000 de Milly-la-Forêt sera prise comme exemple pour étudier successivement les éléments de la couverture, du cadre, de la légende (avec les informations relatives à la carte) et les éléments marginaux.
La couverture ou l’en-tête de la carte, selon qu’elle est pliée ou à plat, doit informer sur le sujet, la localisation et les caractéristiques de la zone cartographiée avec les éléments suivants : le titre, le sujet (dans l’exemple, la carte au 1 : 25 000 est traditionnellement topographique ; autre exemple : les cartes géologiques), l’échelle (numérique en général), la compatibilité GPS.
Le cadre
Outre la surface cartographiée, le cadre renferme des indications sur les coordonnées géographiques ou rectangulaires comme les échelles des longitudes et des latitudes (exprimées en grades par rapport à la projection Lambert et en degrés par rapport à la projection UTM) et les amorces des quadrillages et des chiffraisons.
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La légende et les informations relatives à la carte
La légende est la liste et la signification des symboles utilisés pour représenter les objets figurant sur la carte. Les objets décrits par la légende sont classés par thème (réseau routier, végétation…). La légende doit être exhaustive : tout symbole ou graphisme dans la carte doit être mis et renseigné dans la légende.A l’inverse, dans les séries, où il y a souvent une légende commune à toute les cartes, il peut y avoir des objets en légende qui ne figurent pas sur la carte.
Les positions respectives des objets à la surface de la terre et leur image sur la carte sont liées par des relations mathématiques. La carte permet à son utilisateur de définir un point du terrain dans un système de coordonnées, de calculer des distances, des altitudes, des pentes, et de définir des directions.
Les unités utilisées sur les cartes
Selon l’échelle, la date et le pays d’édition de la carte, les unités de mesure utilisées peuvent différer. Il existe deux sysèmes d’unités :
Les unités angulaires (coordonnées géographiques) : les coordonnées géographiques, longitude et latitude, définies sur l’ellipsoïde géodésique, sont définies comme des angles et exprimées dans les unités suivantes :
1. soit en degrés sexagésimaux (1∞ = 60 mn = 3600 s), un tour complet valant 360° et l’angle droit valant 90°
2. soit en grades décimaux, un tour complet valant 400 gr et un angle droit 100 gr, les sous-multiples étant le décigrade (dgr), le centigrade (cgr), le milligrade (mgr)
3. soit encore en radians, un tour complet valant 2π (6,2832) et un angle droit π/2(1,5708).
Sur la marge des cartes, les graduations des coordonnées géographiques sont généralement soit en degrés et minutes (coordonnées internationales rapportées au méridien de Greenwich), soit en grades ou décigrades (rapportés au méridien de Paris). Il existe aussi des degrés décimaux, c’est à dire divisés en dixièmes, centièmes etc…).
Les unités de longueur (coordonnées rectangulaires) : les coordonnées rectangulaires, définies dans une projection donnée, sont mesurées en unités de longueur, dont l’unité standard est le mètre, qui fait partie du système international des unitès (SI), institué par la Conférence générale des Poids et Mesures et normalisé par l’AFNOR et l’ISO (International Standard Organization).
Défini à l’origine (1799) par la République française comme la dix-millionième partie du quart du méridien terrestre, à partir de la mesure de la méridienne de France, définition devenue approximative, le mètre est défini actuellement comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde. Les graduations des coordonnées rectangulaires figurant en marge des cartes sont généralement en mètres, sauf dans les pays qui continuent à utiliser des unités anciennes comme le pied (0,3048 m) ou le yard (0,9144 m). En aéronautique, le pied reste d’ailleurs l’unité la plus communément utilisée pour quantifier les altitudes.
Equivalence entre les angles et les distances
Nous avons vu précédemment que le mètre est défini environ comme la dix millionième partie du quart du méridien terrestre. La circonférence de la terre étant d’environ 40 000 Km, donc 400 grades représentent 40 000 Km. 100 grades ou 90° le long d’un méridien ou le long de l’Equateur représentent donc 10 000 Km.
Les marins utilisent l’équivalence d’un angle de 1 mn (une minute d’arc) qui représente à la surface de la terre une distance de 1852 m. Cette unité est plus communément appelée « Mille Marin » ou « Mille nautique ».
Equivalence entre le temps et les angles
La Terre tourne autour de l’axe des pôles vers l’Est avec une période de 24 heures. Il faut approximativement 6 heures pour qu’un point, à la surface de la terre, tourne d’un angle de 90∞ ou 100 gr autour de l’axe des pôles (parallèlement à l’équateur). En une heure de temps, on parcourt un angle de 90/6 = 15 degrés ou 100/6 = 16,667 grade.
Lire des coordonnées sur une carte
Le procédé le plus précis pour localiser un détail de la carte consiste à le définir par ses coordonnées planes ou ses coordonnées géographiques.
Plusieurs types de système. Sur les cartes de l’Institut Géographique National, on représente simultanément deux systèmes de coordonnées :
- Le système français (NTF), en coordonnées géographiques en grades rapportées au méridien de Paris et coordonnées Lambert en km.
- Un système européen (ED50), en coordonnées géographiques en degrés rapportées au méridien de Greenwich et coordonnées UTM en km
Compatibilité avec le GPS. Aujourd’hui l’IGN édite des cartes permettant de lire directement les coordonnées dans un système de coordonnées GPS (WGS84). Ces cartes portent la mention « Compatible GPS ». Les coordonnées UTM (ED50) en km y sont remplacées par les coordonnées UTM (WGS84) en km.
Les deux principaux types de coordonnées
Les coordonnées géographiques.
L’interpolation des coordonnées géographiques (N et E) est un peu plus délicate. En effet, le quadrillage géographique constitué par les méridiens et les parallèles n’est pas rectangulaire.
A l’aide des amorces, figurant en marge des cartes, il est possible de reconstituer le quadrillage géographique (degrés/Greenwich ou grades/Paris).
Les coordonnées géographiques d’un point seront donc interpolées localement entre des parallèles et des méridiens en faisant ce que l’on appelle couramment « une règle de trois ».
Le découpage des cartes de l’IGN est un découpage géographique. La carte est délimitée les cotés par des méridiens et en haut et en bas par des parallèles.
Aussi il est possible à l’aide d’une équerre, de déterminer directement ces coordonnées. Si le point dont on souhaite déterminer les coordonnées est proche du bord de la carte, on projette à l’aide d’une équerre le point en marge de la carte perpendiculairement aux bords.
Dans ce système, les coordonnées du point A seront :
Longitude = 0.10 – (0.10 x d1/d2)
Latitude = 54.30 – (0.10 x l1/l2).
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Les coordonnées planes.
Pour interpoler des coordonnées planes, il est nécessaire que la carte comporte un quadrillage kilométrique,correspondant à la proportion de la carte, ou tout au moins les amorces permettant de le tracer.Attention, dans la plupart des cas, ce quadrillage n’est pas parallèle aux bords de la carte car le découpage des cartes topographiques de IGN est un découpage géographique.
Les coordonnées planes E et N sont prises par rapport à l’angle sud-ouest du carré qui contient le point à définir.
On énonce d’abord les coordonnées des axes passant par l’angle sud-ouest de ce carré auxquelles on ajoute l’appoint converti en mètre. Exemple : si l’échelle est de 1:25 000 alors 1 mm sur la carte représente 25 m sur le terrain.
Les coordonnées du point A sont :
E = 873 000 + (25 000 x 0.010) = 873 250 m.
N = 2 265 000 + (25 000 x 0.018) = 2 265 450 m.
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Mesurer les distances sur une carte
Avant de partir en randonnée ou pour une journée de marche, il est intéressant de connaître la distance à parcourir et définir des étapes adaptées à la vitesse du marcheur.Une carte permet de connaître la distance réelle à partir d’une mesure sur la carte et de la connaissance de son échelle.
Echelle numérique
L’échelle s’exprime par une fraction 1/N.
Echelle = (distance_carte)/(distance_réelle) = 1/N
Exemple : L’échelle du 1:10.000 signifie qu’il faut multiplier par 10 000 la longueur mesurée sur la carte pour obtenir la longueur réelle.
Echelle graphique
La carte ou le plan est accompagné d’une représentation graphique de l’échelle qui permet d’éviter les calculs. L’échelle graphique est une ligne divisée en parties égales, représentant chacune l’unité choisie. L’emploi de cette échelle est très simple. On mesure sur la carte la distance cherchée au moyen d’un sur la carte la distance cherchée au moyen d’un double-décimètre, d’un compas ou d’une bande de papier. On reporte ensuite cette distance le long de l’échelle graphique pour obtenir la valeur réelle de la distance.
Distance rectiligne
Les distances rectilignes se mesurent sur la carte avec un double-décimètre ordinaire. En multipliant la lecture faite entre deux points par le chiffre qui exprime l’échelle de la carte on obtient la distance horizontale entre ces points.
Exemple : Sur une carte à l’échelle du 1:25.000 deux points éloignés de 7,00 cm sont distants sur le terrain de : 7,00 cm x 25 000 = 175 000 cm soit 1750 m.
Distance non rectiligne
Pour les distances non rectilignes, sur une route ou sur un sentier sinueux, on peut utiliser un curvimètre (instrument servant à mesurer la longueur des lignes courbes). Sans cet instrument, on peut se servir d’une ficelle, d’une bande de papier ou d’un brin d’herbe que l’on adapte (en les pliant) à la ligne brisée dont on souhaite mesurer la longueur.
Exemple : Sur une carte à l’échelle du 1:25.000 deux points éloignés de 7,20 cm sont distants sur le terrain de : 7,20 cm x 25 000 = 180 000 cm soit 1800 m
Mesure d’une distance sur une carte
Les distances mesurées sur une carte sont approximativement (à quelques cm près) des distances horizontales projetées au niveau de la mer. Mais attention, les distances mesurées ne tiennent pas compte du relief.
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Exemple : la distance mesurée sur une carte à 1:25.000 entre Chamonix (gare téléphérique) et le sommet de l’Aiguille du Midi est de 4600 m. En réalité la distance (suivant la pente) qui sépare ces deux points est de 5400 m.
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Mesurer l’altitude sur une carte
Les cartes topographiques ne sont pas uniquement une représentation plane de la surface de la terre. Elles permettent également à l’utilisateur de percevoir le relief, déterminer des altitudes et mesurer des pentes.
L’orographie est la représentation du relief terrestre. Plusieurs éléments décrivent les formes du terrain : les courbes de niveau, les points cotés, et l’estompage.
Les courbes de niveau
Une courbe de niveau est un trait représentant l’intersection d’un plan horizontal avec la surface du terrain.
C’est le lieu des points d’égale altitude. Pour comprendre la représentation du relief par les courbes de niveau, il suffit d’imaginer une montagne découpée en gradins et de la survoler par la pensée.
Les courbes sont espacées d’une différence d’altitude que l’on nomme l’équidistance. 
La valeur de l’équidistance est notée dans la légende de la carte, elle peut varier d’une carte à l’autre en fonction de l’échelle et du relief cartographié.
Les courbes de niveau sont représentées par un trait fin de couleur bistre. Toutes les cinq courbes, on représente une courbe »maîtresse », en trait plus fort. Une courbe maîtresse sera généralement associée à une altitude indiquée par des chiffres orientés en fonction de la pente (la base des chiffres correspond au bas du terrain). Pour distinguer les cuvettes des sommets, on accompagne les cuvettes d’une flèche indiquant le fond de la cuvette.
L’estompage
Cette technique est surtout destinée à rehausser la valeur plastique de certains procédés de représentation du relief par un effet d’éclairement donnant une impression de volume, d’où une meilleure perception des formes du terrain.
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 (exemple :réglage d’un altimètre)
Interpolation d’une altitude entre les courbes.
Les courbes de niveau et les points cotés permettent de déterminer l’altitude d’un point par approximation, la pente étant localement supposée uniforme. Il convient d’abord de déterminer l’altitude des courbes qui encadrent le point A. La différence d’altitude entre le point A et les courbes de niveau qui l’encadrent est proportionnelle à la distance qui le sépare de ces mêmes courbes ( a/b = c/d)
Exemple : Altitude du point A = 940 + d = 940 + c x b/a–
Fabrication d’un profil en long
Les cartes topographiques peuvent donner lieu à des coupes de terrain, dans lesquelles on exagère généralement l’échelle des altitudes. Les notions rappelées ci-dessous aideront le lecteur de la carte à analyser les différentes formes de terrain ou savoir si deux lieux sont visibles entre eux.
Comment tracer un profil ? Placer le bord inférieur de la feuille sur la ligne de coupe choisie et reporter les points d’intersection avec les courbes de niveau. Elever en ces points les perpendiculaires à la base du profil, et reporter les hauteurs correspondantes en tenant compte de l’échelle des altitudes. En joignant les points ainsi déterminés, on obtient une coupe du terrain dans la direction choisie.
Attention : le procédé ainsi proposé ne tient pas compte de la sphéricité de la terre. La base du profil est en fait un arc de cercle. Pour corriger le profil il faut en fait soustraire aux altitudes reportées sur la coupe la valeur du niveau apparent approchée par Na (en m) = D2/15 (D étant la distance en km entre le point de départ du profil et les points reportés sur le profil).
S’orienter et se repérer sur le terrain avec une carte
Il s’agit d’effectuer une correspondance entre le lieu où l’on se trouve et un point sur la carte.Cette démarche est nécessaire pour se rendre en un point repéré sur la carte, retrouver son chemin ou identifier les éléments caractéristiques du paysage.
Orienter la carte en direction du nord
Cela revient à faire coïncider la direction du Nord de lacarte avec la direction du Nord sur le terrain. Sur une carte on distingue deux Nord :
1. Le Nord géographique : il correspond à la direction des méridiens. Les cartes topographiques de l’I.G.N. sont délimitées à l’est et à l’ouest par des méridiens ; le bord de la carte indique donc le nord géographique.
2. Le Nord magnétique : il correspond à la directiondonnée par la boussole. Il est légèrement différent du nord Géographique, l’écart entre les deux s’appelle la Déclinaison magnétique dont la valeur peut figurer en marge de la carte.
Attention, la valeur de la déclinaison magnétique varie d’une carte à l’autre et évolue dans le temps.
Orienter la carte avec une boussole
Pour orienter approximativement la carte, on peut simplement aligner l’aiguille de la boussole avec le bord de la carte.Pour une meilleure précision, il faut alors superposer la boussole avec le schéma de déclinaison magnétique et faire pivoter l’ensemble jusqu’à coïncidence de l’aiguille Nord de la boussole avec le Nord magnétique du schéma.
Ci-dessous, découvrez une vidéo pédagogique de l’IGN sur l’utilisation d’une boussole.
Orienter la carte sans boussole
Sans boussole, on peut trouver approximativement le nord :
Le jour avec une montre. En orientant la petite aiguille de sa montre vers le soleil, le sud sera repéré par la bissectrice de l’angle formé par la petite aiguille et par la direction de 13 h en hiver et de 14 h en été.Si votre montre ne possède pas d’aiguille, il vous suffit de dessiner un cadran et des aiguilles sur une feuille de papier.
La nuit à l’aide de l’Etoile Polaire. L’Etoile Polaire ne s’écarte pas plus de 1 degré de la direction du pôle nord, et sa position par rapport à la constellation de la Grande Ourse est facilement reconnaissable la nuit, lorsque le temps est clair.En reportant 5 fois la distance entre les deux étoiles a et b de la Grande Ourse, vous trouverez l’Etoile Polaire.
S’orienter à l’aide de la carte
Il est également possible, quand les alentours le permettent, d’orienter sa carte grâce auxrepères naturels visibles à proximité. « Orienter la carte » consiste à placer les lignes de la carte parallèlement aux lignes correspondantes du terrain. Si l’on se situe sur un long alignement (il peut s’agir d’une haie, d’une lisière de bois ou ici d’une portion de route), il suffit de tourner la carte de façon à mettre en coïncidence la carte avec la réalité. Si l’on connaît sa position , il suffit alors d’identifier sur la carte un point connu visible sur le terrain (clocher, château d’eau, sommet…). Il faut ensuite faire pivoter la carte en visant ce point. Afin d’éviter toute erreur d’identification, il est préférable de contrôler l’orientation en visant un autre point remarquable.
Déterminer sa position sur la carte
Une fois la carte orientée en direction du Nord, il est possible de déterminer sa position. Pour cela, il vous faut identifier dans le paysage au moins deux points représentés sur la carte. Tracer sur la carte à partir de ces points les directions correspondantes, l’intersection de ces droites définit votre position. Un troisième point vous permettra de vérifier votre position, ce qui constitue le principe de la triangulation.
