La géodésie est la science qui étudie la forme, le champ gravitationnel et la rotation de la Terre.
Elle regroupe l’ensemble des méthodes permettant de collecter des données de terrain et de positionner des points dans les trois dimensions de l’espace (x, y, z). La géodésie couvre à la fois les mesures planimétriques, qui concernent la position dans le plan horizontal (x, y), et les mesures altimétriques, relatives à la dimension verticale (z).
Nouvelles méthodes et techniques
Au cours des dernières décennies, les méthodes de positionnement ont profondément évolué. Les méthodes de mesures topographiques classiques de terrain – telles que la triangulation et le nivellement – qui reposaient principalement sur des réseaux de points physiques (matérialisés) dans le paysage ont été complétées par des techniques satellitaires, largement utilisées aujourd’hui.
Les systèmes de navigation par satellites (GNSS) permettent de déterminer précisément notre position, à tout moment, partout dans le monde. En d’autres termes, les positions peuvent être déterminées en continu de manière globale et homogène. Nous sommes ainsi moins dépendants des points de mesure traditionnels et nous affranchissons en grande partie des contraintes inhérentes aux réseaux géodésiques terrestres traditionnels.
Aujourd’hui, il existe un large éventail de techniques de collecte de données. Les mesures réalisées sur le terrain, les photographies aériennes et l’imagerie satellitaire sont utilisées de manière complémentaire. L’acquisition de l’information spatiale constitue la première étape indispensable à l’élaboration de cartes et de bases de données géographiques. Après la collecte de ces données, d’autres étapes essentielles suivent : la sélection, le traitement et la représentation cohérente des données. Cela permet de garantir leur exactitude et leur compatibilité.
Dans ce contexte, le service de la géodésie de l’IGN joue un rôle central en Belgique. Il définit et maintient les systèmes de référence et les systèmes de projection officiels du pays. Ces choix garantissent que l’ensemble des données géographiques, anciennes et nouvelles, soient cohérentes, précises et fiables, et qu’elles puissent être utilisées par les autorités publiques, les professionnels et les citoyens.
Choix des systèmes de référence pour les coordonnées nationales
Modéliser la Terre permet de décrire la position de tous les points situés à sa surface à l’aide de coordonnées géographiques. Pour passer d’une représentation sur un globe à une carte plane, ces points doivent être convertis depuis une surface courbe en trois dimensions vers un plan en deux dimensions. Ce processus s’appelle la projection. Toute projection cartographique amène une distorsion géométrique de l’objet géographique. Ces distorsions affectent la forme, la taille (superficie, distance) ou l’orientation de l’objet géographique.
Il existe différentes méthodes pour effectuer une projection, chacune présentant ses avantages et ses inconvénients. En fonction de l’objet géographique à cartographier, de sa position sur la Terre et de l’intérêt de sa cartographie, une projection peut être préférée à une autre. Le service de la géodésie de l’IGN a choisi la projection conique conforme de Lambert comme projection cartographique pour représenter la Belgique.
La projection cartographique de Lambert
La projection cartographique de Lambert est une projection dite conique conforme. Elle est qualifiée de conforme car elle conserve les angles mesurés localement après projection sur un plan et conserve donc les formes locales sur la carte. En contrepartie, les distances subissent de légères déformations, qui restent toutefois maîtrisées et prévisibles.
La projection de Lambert est dite conique parce qu’elle repose sur la projection de la surface de l’ellipsoïde terrestre sur un cône géométrique. On peut l’imaginer comme si l’on plaçait un cône autour de la Terre en la touchant le long d’un parallèle ou en la recoupant en deux parallèles, appelés parallèles standards.
Depuis 1950, l’IGN a défini trois projections de Lambert successives comme projections cartographiques officielles pour la Belgique. À chaque évolution, les paramètres ont été choisis de manière à minimiser la déformation des distances sur l’ensemble du territoire national, avec une distorsion maximale de l’ordre de 8 cm par kilomètre.
Lambert 1950 : cette projection a succédé à la projection de Bonne utilisée auparavant et a constitué la première projection de Lambert officielle en Belgique.
Lambert 1972 : cette projection a amélioré la précision de LB50 en s’appuyant sur près de deux décennies de nouvelles mesures géodésiques.
Lambert 2008 : cette projection repose sur l’ellipsoïde GRS80, également utilisé par les systèmes de navigation par satellites (GNSS). Ce choix nous permet d’éviter des transformations complexes de coordonnées et les pertes de précision qui peuvent y être associées pour les positions déterminées par GNSS. Le Lambert 2008 respecte les directives européennes pour les données spatiales INSPIRE et garantit donc une utilisation compatible des données spatiales provenant des différents États membres.
Transformation des coordonnées
Un grand nombre de données géographiques existantes ne sont pas géoréférencées selon les systèmes de coordonnées de référence actuellement utilisés comme standards. La conversion de coordonnées depuis ou vers d’autres systèmes de référence peut dès lors s’avérer complexe.
Afin de faciliter ces opérations, l’IGN met à disposition une série d’outils dédiés, dont notamment l’application en ligne cConvert. Cet outil permet de transformer des points individuels ou des listes de coordonnées vers les systèmes de coordonnées les plus couramment utilisés en Belgique.
Vous trouverez sur cette page des explications complémentaires concernant la conversion de coordonnées, ainsi qu’une présentation détaillée de l’ensemble des outils disponibles.
Référence altimétrique
En Belgique, nous référençons les altitudes par rapport au niveau moyen des basses eaux à Ostende, mesuré entre 1834 et 1853. Lors du Deuxième Nivellement Général (DNG), les altitudes des repères répartis sur le territoire ont été déterminées par rapport à cette référence. Vous trouverez sur cette page des explications complémentaires concernant les différentes références altimétriques.
Repères géodésiques
Ces repères, répartis sur l’ensemble du territoire belge, servent de points de référence pour la détermination de coordonnées dans les systèmes de référence nationaux. Trois types de repères géodésiques sont mis à disposition par l’IGN :
Repères 3D : les coordonnées planimétriques (x, y) et l’altitude (z) de ces points ont été déterminées avec une précision millimétrique.
Repères altimétriques : points de référence utilisés pour la détermination des altitudes (z) selon le système de nivellement national (Deuxième Nivellement Général). La précision de l’altitude en ces points est de l’ordre du millimètre.
Repères planimétriques : points dont les coordonnées horizontales (x, y) sont connues avec une précision de l’ordre du centimètre (écart-type = 15 mm).
L’ensemble des informations relatives à ces repères est accessible via notre application web G-DOC.
GPS, GNSS, navigation par satellites
Depuis la fin du XXème siècle, la navigation par satellites a profondément transformé les méthodes de géolocalisation. Les constellations satellitaires comme GPS (États-Unis), Galileo (Europe), GLONASS (Russie) et BeiDou (Chine) constituent ensemble le Global Navigation Satellite System (GNSS).
Si le GNSS offre une précision suffisante pour de nombreuses applications courantes, il n’est pas toujours suffisant pour les applications nécessitant une haute précision, tels que les travaux des géomètres. Pour pallier cette limitation, une technique de positionnement en temps réel a été développée : le Real Time Kinematic (RTK).
Le RTK repose sur l’utilisation de signaux de correction issus d’observations GNSS réalisées en continu par un réseau de stations de référence, dont la position est déterminée avec une précision millimétrique. Ces corrections permettent d’améliorer significativement la précision des positions déterminées sur le terrain, la faisant passer d’une précision de quelques mètres à une précision centimétrique.
En Belgique, les informations relatives aux réseaux GNSS permanents sont regroupées sur le site de l’AGN (Active Geodetic Network). Dans ce cadre, l’IGN assure la détermination et la maintenance des coordonnées de référence des antennes GNSS permanentes.
Par ailleurs, l’IGN est également responsable du réseau RTK de la Région de Bruxelles-Capitale, connu sous le nom de GPSBRU, qui fournit des services de positionnement précis en temps réel aux utilisateurs professionnels.
Recherche
Le service de la géodésie mène des activités de recherche appliquée indispensables au maintien et à l’évolution du système de référence belge. Ces travaux visent à garantir aux utilisateurs un accès fiable, précis et pérenne aux références géodésiques nationales.
Les principaux axes de recherche sont les suivants :
L’intégration des données gravimétriques dans les systèmes de hauteurs est essentielle. Les observations gravimétriques sont nécessaires à la détermination du géoïde. Le géoïde est un modèle mathématique qui approxime une surface moyenne des mers partout sur le globe, c’est -à -dire le niveau zéro des altitudes. Le modèle du géoïde permet de transformer les hauteurs ellipsoïdales obtenues par GNSS en hauteurs physiques utilisables dans le système de référence belge.
Les travaux portent également sur la connexion cohérente entre les systèmes de hauteurs terrestres et les niveaux de référence maritimes, afin d’assurer une continuité et une compatibilité des altitudes sur l’ensemble du territoire.
L’étude des mouvements du sol permet de mieux comprendre les variations temporelles des positions et d’en tenir compte dans la maintenance des réseaux de référence.
En s’appuyant sur des logiciels spécialisés tels que Bernese, le service de la géodésie met en œuvre les évolutions méthodologiques et technologiques dans le domaine du GNSS. Ces traitements avancés permettent d’améliorer la précision, la cohérence et la stabilité du système de référence national.
Collaboration
Compte tenu de l’importance de la géodésie dans de nombreux secteurs, mais également de la nécessité de permettre l’échange de données au niveau international, les collaborations constituent un pilier essentiel de ce domaine. Le service de la géodésie de l’IGN collabore ainsi avec des organisations internationales telles que EUREF, EUPOS et EPOS, notamment pour des questions techniques et le partage de données.
En Belgique, des coopérations étroites existent avec l’Agence des Services maritimes, l’Observatoire royal de Belgique et le Service Géologique de Belgique. Le service de la géodésie de l’IGN contribue en outre à plusieurs projets d’infrastructure et de recherche, tels que le projet Oosterweel, l’île Princesse Élisabeth ou encore l’étude géologique préliminaire concernant la construction éventuelle du télescope Einstein.
Par ailleurs, l’IGN est très actif au sein de l’UN-GGIM dans le domaine de la géodésie. Le groupe de travail européen « UN-GGIM: Europe – Geodetic Reference Frames » est présidé par l’IGN, qui représente également les intérêts belges au sein du UN Subcommittee on Geodesy.
L’Institut géographique national met une série de ressources en ligne à la disposition du grand public.
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