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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/273203419 Les origines et les principes de la géomatique Article · January 2008 CITATIONS 2 READS 4,813 1 author: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: REDE-O5 PETROMAR - AMASIS View project Monitoring of trophic state of the Thau lagoon with Meris Images View project Laurent Polidori Conservatoire National des Arts et Métiers 86 PUBLICATIONS 705 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Laurent Polidori on 07 March 2015. The user has requested enhancement of the downloaded file. Revue XYZ • N° 114 – 1er trimestre 2008 12 J e commencerai donc par passer en revue les principales branches de la géomatique qui sont autant d’outils au service de la géographie, des branches qui ont pour tronc commun la géométrie. Et pour justifier l’importance que je donne ici à la géométrie, je rappellerai que la géographie s’efforce notamment de déchiffrer ces écritures que la nature et la société ont tracées à la surface de la Terre (comme la frontière Etats-Unis Mexique ou la déforestation amazonienne parfaitement visibles sur des images de satellites), mais avant de pouvoir lire et comprendre ces écritures il a fallu doter la surface de la Terre d’une géométrie (qui permet de se repérer) et même d’une topologie (qui permet de définir entre les objets géo- graphiques des relations comme l’inclusion ou l’adjacence). Le socle sur lequel la géomatique est construite, c’est donc la géométrie, et je crois que l’histoire de la géométrie permet de comprendre ce qu’est la géomatique aujourd’hui. Les géomètres grecs de l’Antiquité (au-delà de ce qu’en ont retenu les collégiens d’aujourd’hui) ont établi ce qu’on pourrait appeler la géométrie du ciel, c’est-à-dire le canevas géométrique dans lequel s’est développée l’astronomie – une astronomie géocentrique à cette époque, qui impose une description extrêmement complexe du mouvement des astres mais qui se projette très simplement à la surface de la Terre avec le système des méridiens et des parallèles, apparu très tôt et que l’on retouve dans la célèbre carte de Ptolémée. Il est difficile de ne pas citer Euclide dont le pou- voir d’abstraction a libéré en quelque sorte la géométrie du support matériel qu’était la Terre (support matériel et d’ailleurs étymologique, puisque géométrie signifie “mesure de la Terre”). A la Renaissance,on assiste au mariage de la géométrie et de l’algèbre, sous l’impulsion de philosophes comme Oresme, évêque de Lisieux au XIVe siècle, et bien sûr, Descartes. L ’idée, qui nous paraît si simple aujourd’hui, est de remplacer un point par ses coordonnées, un objet par son équation et donc un raisonnement géométrique par un calcul. A partir de là, la géométrie va profiter de toutes les avancées de l’algèbre. En particulier les travaux de Newton sur la gravitation universelle et de Leibnitz sur le calcul infinitésimal vont contribuer à la naissance de la géométrie différentielle, qui permet de prédire la trajectoire d’un astre et plus généralement, de décrire toutes sortes de courbes et de surfaces dans l’espace. Par son efficacité et sa richesse, la géométrie différentielle va ébranler les fondements de la géométrie d’Euclide, et susciter au XIXe siècle le développement d’une géométrie non euclidienne, en particulier une géométrie sphérique qui permet que dans un triangle la somme des angles soit dif- férente de 180°. Les détracteurs de cette nouvelle géométrie mettront du temps à reconnaître que loin de détruire l’an- cienne géométrie, elle l’étend et l’englobe. La géométrie non-euclidienne, dit Bachelard, est constituée en bordure de la géométrie euclidienne, et elle dessine du dehors, avec une lumineuse précision, les limites de l’ancienne pensée. Cette nouvelle géométrie va favoriser le développement de la relativité qui a besoin de pouvoir courber l’espace, et Les origines et les principes de la géomatique Laurent POLIDORI Et tout d’abord, qu’est-ce que la géomatique ? C’est un terme récent, dans lequel une étymologie simpliste permet de retrouver la géographie et l’informatique, mais comme une vaste communauté scientifique et industrielle s’en est emparée d’une manière un peu désordonnée, je vais m’efforcer d’en proposer une définition. Je dirais que la géomatique est un ensemble de techniques géographiques, souvent anciennes et développées séparément, mais auxquelles une mise en œuvre numérique permet désormais de cohabiter dans un même environnement informatisé. Et pour aller plus loin je vous propose un exposé en quatre parties. Je présenterai d’abord les origines et les principes de la géomatique, j’évoquerai ensuite ses axes de recherche puis ses usages. Enfin je tenterai de répondre à une question que vous vous posez tous : pourquoi le CNAM a-t-il ouvert une chaire de géomatique ? En 2007, le Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) a créé une chaire de géomatique et l’a confiée à Laurent Polidori, Directeur de l’ESGT. Ce dernier a bien voulu confier à XYZ, pour le plus grand profit de ses lecteurs, le texte in extenso de sa leçon inaugurale présidée par Mme Anny Cazenave. La vie des écoles ... Revue XYZ • N° 114 – 1er trimestre 2008 13 pour ce qui nous concerne plus directement, elle va per- mettre à la géodésie de construire des correspondances entre la surface de la Terre et la surface plane de la carte. Au XXe siècle on voit se développer une géométrie chao- tique, dans laquelle la position d’un point est obtenue par tirage d’une variable aléatoire dont la loi de probabilité, ou le comportement statistique, est une caractéristique, une signa- ture, de l’objet que l’on reconstitue avec ces points. La modé- lisation des paysages terrestres a donc utilisé des modèles théoriques comme le mouvement brownien ou les surfaces fractales pour rendre compte de la complexité de l’environ- nement naturel. Je citerai le cas de la côte bretonne qui a ins- piré les travaux de Benoît Mandelbrot sur les fractales. Enfin, le développement de l’informatique va donner nais- sance à une géométrie numérique, avec des possibilités de programmation et de calcul formel, notamment pour résoudre des problèmes qui n’ont pas de solutions exactes mais des solutions itératives ; avec bien sûr de nouvelles possibilités graphiques ; et l’on a vu apparaître une géo- métrie discrète, dans laquelle les points sont remplacés par des pixels et qui sert de base à la réalité virtuelle – ou pour employer notre jargon, à la photogrammétrie numérique. C’est cette géométrie numérique qui a permis le dévelop- pement des logiciels de dessin technique et de système d’information géographique. Toutes ces avancées de la géométrie ont donc alimenté les unes après les autres la boîte à outils disponible aujourd’hui en géomatique. Les progrès de la géométrie ont directement servi la géodésie, qui les a également suscités (rappelons que la géodésie étudie la forme de la Terre et les possibilités de s’y localiser). Je me méfie toujours de la facilité avec laquelle chaque science peut s’auto-proclamer mère de toutes les autres, mais il faut bien reconnaître que toutes les sciences géographiques, dont la géomatique est l’héritière, doivent beaucoup à l’astronomie, sans laquelle la géographie serait restée locale et descriptive, nous vivrions sur une terre plate, et nous n’aurions même pas pu nous donner rendez-vous ce soir puisque nous n’aurions pas de calendrier. C’est l’observation du ciel qui très tôt a per- mis de se localiser selon le principe que je résumerai ainsi : “dis-moi ce que tu vois et je te dirai où tu es”, d’abord par la mesure des latitudes maîtrisée dès l’Antiquité, puis des longi- tudes à partir du XVIIIe siècle. Et ce sont donc des astronomes qui ont dimensionné notre planète, depuis Eratosthène qui a procédé dans l’Egypte antique à la première détermination rigoureuse du rayon terrestre, jusqu’à La Condamine et Maupertuis, que l’Académie des Sciences a envoyés autour de 1740, respectivement au Pérou et en Laponie pour y constater que les rayons de courbure sont différents et confirmer ainsi l’aplatissement de la Terre aux pôles. A la fin du XXe siècle, diverses techniques ont été dévelop- pées pour mesurer la Terre et ses déformations en utilisant des satellites artificiels. Je citerai en particulier : • la télémétrie laser sur satellite qui exploite des mesures de dis- tance entre des sources laser fixes et des satellites géodésiques ; • un certain nombre de systèmes de localisation radio dont le plus connu est le GPS ; • l’interférométrie radar qui consiste à envoyer des ondes radar depuis un satellite et à en traiter les échos pour mettre en évidence des déformations centimétriques de l’écorce terrestre, déformations dont l’amplitude apparaît sous la forme de franges d’interférences ; • enfin l’altimétrie radar qui détermine la distance entre un satel- lite parfaitement positionné et la surface de l’océan dont on peut ainsi cartographier la hauteur, ce qui fournit une informa- tion précieuse sur le champ de pesanteur terrestre. En effet, l’océan étant fluide, sa surface épouse à peu près les ondula- tions du champ de pesanteur et matérialise ce qu’on appelle le géoïde, que l’on peut donc observer par des moyens purement géométriques – tandis que sur les terres émergées la détermi- nation d’une hauteur uploads/Geographie/ polidori-2007.pdf