Arpentage – Science de la détermination des positions et distances : Glossaire

L’arpentage est la science et l’art de déterminer la position précise de points, ainsi que les distances, angles et altitudes entre eux, à la surface ou sous la surface de la Terre. Il est fondamental pour la cartographie, la construction, la délimitation des propriétés, les sciences géospatiales et le développement des infrastructures. Ce glossaire fournit une référence avancée pour les étudiants, professionnels et praticiens, couvrant les concepts essentiels, équipements, techniques de mesure, normes et applications pratiques de l’arpentage moderne, avec un accent sur les meilleures pratiques et standards internationaux.

Concepts et définitions fondamentaux

Arpentage

L’arpentage est le processus scientifique et technique qui consiste à déterminer les positions tridimensionnelles de points, ainsi que les distances et angles entre eux, à la surface ou sous la surface de la Terre. Il intègre les mathématiques, la physique et l’ingénierie pour permettre une cartographie précise, la création de limites légales, le développement d’infrastructures et la gestion des données géospatiales. L’arpentage utilise des méthodes de mesure directes et indirectes, allant des rubans d’acier au GNSS et au LiDAR, et est régi par des normes internationales (ex. : FIG, OACI) pour la validité légale et technique.

Arpentage foncier

L’arpentage foncier se concentre sur l’établissement et la certification des limites de propriété et des parcelles. Il concilie les descriptions légales, les archives historiques et les mesures de terrain précises pour garantir la conformité des limites aux exigences réglementaires. Il est essentiel pour les transactions immobilières, l’urbanisme et la résolution de litiges, et est encadré par des normes telles que l’ISO 19152:2012 (Land Administration Domain Model).

Arpentage géodésique

L’arpentage géodésique détermine les positions en tenant compte de la courbure de la Terre, des anomalies gravitationnelles et des mouvements géophysiques. En utilisant le positionnement par satellite (GNSS), la VLBI et les mesures gravimétriques, il atteint une précision subcentimétrique sur de grandes surfaces. Il soutient le positionnement mondial (WGS84, ITRF), les réseaux de contrôle continentaux et est central pour l’aviation, la navigation et les infrastructures.

Arpentage plan

L’arpentage plan suppose que la zone est suffisamment petite pour négliger la courbure terrestre, en utilisant la géométrie plane pour les calculs. Ceci est adapté aux chantiers, lotissements et projets municipaux, mais non aux cartographies régionales ou nationales qui nécessitent des corrections géodésiques.

Position (Point)

Une position (point) est un emplacement défini de manière unique par des coordonnées relatives à un système de référence ou un datum. Les positions peuvent être exprimées en coordonnées géographiques, projetées ou de grille locale, et sont souvent liées à des points de contrôle officiels déterminés avec grande précision.

Distance

La distance en arpentage est la mesure linéaire entre deux points, mesurée horizontalement, verticalement ou en pente. Elle est fondamentale pour toutes les opérations d’arpentage et est mesurée à l’aide de rubans, d’appareils EDM ou de GNSS, avec corrections pour la pente, la température et les effets atmosphériques selon les normes OACI et ISO.

Angle

Un angle est la mesure de la rotation entre deux lignes ou plans, essentielle pour définir la direction, les limites et les positions. Les géomètres utilisent des théodolites, des stations totales et des encodeurs numériques pour mesurer les angles horizontaux et verticaux, avec des tolérances strictes définies par les normes internationales.

Altitude

L’altitude est la distance verticale au-dessus ou en dessous d’une surface de référence, telle que le niveau moyen de la mer ou l’ellipsoïde WGS84. Elle est cruciale pour la cartographie topographique, l’ingénierie et l’aviation. Les altitudes sont déterminées par nivellement, GNSS ou LiDAR, et doivent être référencées à un datum vertical défini.

Point de contrôle

Un point de contrôle est un emplacement fixe, marqué physiquement, dont les coordonnées et/ou l’altitude sont connues, formant l’ossature des réseaux d’arpentage. Les types incluent les repères de nivellement, stations de triangulation et monuments GNSS. Les points de contrôle sont classés, maintenus et documentés selon l’ISO 19111 et les normes nationales.

Réseau de contrôle

Un réseau de contrôle est un ensemble de points de contrôle interconnectés, dont les positions sont précisément déterminées et ajustées. Les réseaux vont des cadres géodésiques d’ordre élevé aux grilles de projet locales, et sont conçus et ajustés à l’aide de méthodes des moindres carrés et d’analyses d’erreur, conformément aux standards FIG et OACI.

Système de coordonnées

Un système de coordonnées est un cadre mathématique permettant de spécifier la localisation de points à l’aide de nombres ordonnés. Les types incluent :

• Coordonnées géographiques (latitude, longitude, altitude, ex. : WGS84)
• Coordonnées projetées (ex. : UTM, State Plane)
• Systèmes de grille locaux (personnalisés, propres au site)

Le choix du système affecte la précision et l’interopérabilité, et son usage est encadré par les normes OACI et ISO 19111.

Référence de base (Datum)

Une référence de base (datum) est une surface définie mathématiquement utilisée pour mesurer les positions et altitudes. Les datums horizontaux (géodésiques) définissent la forme et la position de la Terre (ex. : WGS84, NAD83), tandis que les datums verticaux définissent la référence d’altitude (ex. : niveau moyen de la mer, NAVD88). Les datums modernes intègrent des modèles dynamiques pour la tectonique et le niveau de la mer.

Système national de référence spatiale (NSRS)

Le NSRS est le cadre officiel des coordonnées et références aux États-Unis, géré par le NGS. Il se compose de milliers de stations de contrôle précisément arpentées, mises à jour par GNSS, nivellement et mesures gravimétriques, et inclut des datums comme NAD83, NAVD88 et NATRF2022. Il soutient l’arpentage foncier, la cartographie et le génie civil à l’échelle nationale.

Équipements et accessoires d’arpentage

Équipement d’arpentage

L’équipement d’arpentage regroupe tous les outils permettant de mesurer, enregistrer et analyser les angles, distances, altitudes et positions. Cela va des instruments optiques traditionnels aux appareils électroniques avancés. Le choix de l’équipement dépend de la précision requise et de l’ampleur du projet, avec des exigences d’étalonnage et de performance définies par l’ISO 17123.

Transit

Un transit est un instrument optique classique pour mesurer les angles horizontaux et verticaux, doté d’une lunette et de cercles gradués. Il a été largement remplacé par les théodolites et les stations totales, mais reste utile dans certains cas éducatifs ou pour des tâches de base.

Théodolite

Un théodolite est un instrument de précision pour la mesure des angles horizontaux et verticaux, disponible en version mécanique ou numérique. Il est fondamental pour établir les réseaux de contrôle et est intégré dans les stations totales, sa performance étant régie par l’ISO 17123-3.

Mesure électronique de distance (EDM)

Les EDM utilisent des ondes électromagnétiques pour mesurer la distance en chronométrant le trajet du signal. Ils permettent une mesure rapide et précise sur de longues distances, avec des précisions de l’ordre du millimètre plus des parties par million. L’OACI et l’ISO spécifient leur utilisation et leur étalonnage dans les levés critiques.

Station totale

Une station totale intègre un théodolite et un EDM avec un ordinateur embarqué pour une collecte de données 3D rapide et précise. Les modèles avancés sont robotisés et compatibles SIG, et sont essentiels dans l’arpentage moderne pour la construction, la topographie et le suivi.

Récepteur GPS / GNSS

Les récepteurs GNSS déterminent les positions à l’aide de signaux radio émis par des satellites (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou). Les récepteurs de grade géodésique atteignent une précision centimétrique en RTK ou PPK, et sont centraux pour le contrôle géodésique et la cartographie mondiale. L’OACI impose les coordonnées WGS84 pour l’aviation.

Niveau

Un niveau sert à établir ou vérifier des plans horizontaux et à mesurer des différences d’altitude ; il existe des niveaux à lunette, automatiques ou laser. Les niveaux s’utilisent avec des mires pour la topographie et la construction, et doivent être étalonnés régulièrement.

Accessoires d’arpentage

Les accessoires incluent trépieds, prismes, mires, fils à plomb, rubans, jalons, carnets de terrain et enregistreurs de données. Un choix et un entretien appropriés sont essentiels à la précision et à l’efficacité.

Procédures de mesure et de calcul

Mesure d’arpentage

La mesure d’arpentage regroupe toutes les méthodes de terrain et de calcul pour quantifier les distances, angles et altitudes. Les données sont enregistrées avec redondance pour l’identification des erreurs, et les systèmes modernes intègrent la collecte électronique, les SIG et le contrôle d’erreur en temps réel, conformément à l’ISO 17123.

Triangulation

La triangulation est une technique géodésique utilisant un réseau de triangles, mesurant au moins une base directement et calculant les autres par trigonométrie. Elle est utilisée pour les réseaux de contrôle d’ordre élevé sur de grandes surfaces, et ces réseaux sont ajustés pour la répartition des erreurs selon les recommandations internationales.

Trilatération

La trilatération détermine l’emplacement d’un point en mesurant les distances à au moins trois points de contrôle. Elle est à la base du positionnement GNSS et privilégiée dans les levés aéroportuaires modernes pour sa compatibilité avec la navigation satellitaire.

Polygonale

Une polygonale est une série de lignes d’arpentage connectées dont on mesure les longueurs et les angles, utilisée pour la cartographie, les bornages et l’implantation de construction. Les polygonales peuvent être ouvertes (pour les tracés) ou fermées (pour les boucles de limites), et leur précision est vérifiée par des contrôles de fermeture et des ajustements d’erreur.

Normes de référence et directives internationales

Les pratiques et données d’arpentage sont régies par de nombreuses normes internationales et nationales, notamment :

• Publications de la FIG (Fédération internationale des géomètres) : directives techniques pour les réseaux géodésiques, l’ajustement et la gestion des données.
• OACI Annexe 14 et Doc 9674 : normes pour l’arpentage aéronautique, l’alignement des pistes et la cartographie des obstacles.
• Série ISO (ex. : 17123, 19111, 19152) : étalonnage des équipements, systèmes de coordonnées, modèles d’administration foncière.
• Directives NGS : standards nationaux américains pour le NSRS, la classification des points de contrôle et la gestion des données géodésiques.

Applications pratiques

• Détermination des limites de propriété et cartographie cadastrale
• Implantation de chantiers et développement d’infrastructures
• Cartographie topographique et hydrographique
• Conception d’ingénierie et documentation des travaux réalisés
• Navigation et contrôle géodésique par GNSS
• Enregistrement légal des terrains et résolution de litiges
• Sécurité aéronautique, maritime et des transports
• Surveillance environnementale et modélisation des inondations

Résumé

L’arpentage est une discipline technique essentielle qui garantit la précision, la légalité et la fiabilité de la cartographie, de la construction, de la gestion foncière et des données géospatiales à travers le monde. Grâce à l’intégration de technologies avancées et au respect des normes internationales, l’arpentage moderne assure une information spatiale précise, interopérable et juridiquement défendable pour tous les secteurs qui dépendent de la connaissance de la surface terrestre.

Pour en savoir plus sur la manière dont des solutions d’arpentage avancées peuvent bénéficier à vos projets, contactez-nous ou planifiez une démo .