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Petit Larousse 2014 - Géographie & économie
cartographie
1. Les enjeux de la cartographie
2. L’histoire de la cartographie
2.1. Les premières cartes
2.2. Les cartes de la Grèce antique
2.3. Le Moyen Âge : une cartographie imaginaire
2.4. La Renaissance : la cartographie des marins et des découvreurs
2.5. Du xviie au xixe s. : la cartographie topographique
2.6. Le xxe s. : les révolutions technologiques
2.6.1. La photographie aérienne
2.6.2. La cartographie automatique
2.6.3. La télédétection
2.6.4. La diffusion de l'information
3. La représentation cartographique
3.1. L'échelle
3.2. Les projections
3.2.1. Les difficultés de représentation et les solutions
3.2.2. La projection cylindrique de Mercator
3.2.3. La projection conique
3.2.4. La projection azimutale, ou polaire
3.2.5. La projection de Peters, ou cylindrique équivalente
3.3. Le symbolisme cartographique
3.3.1. Les figurés de surface
3.3.2. Les plages de couleur
3.3.3. Les grisés ou figurés
3.3.4. Les figures isolées
3.3.5. Les traits
4. La fabrication d'une carte
4.1. Les travaux de terrain
4.2. Les travaux de laboratoire
4.3. Les travaux d'atelier
5. Les différents types de cartes
5.1. Les cartes de base
5.1.1. Les cartes topographiques
5.1.2. Les cartes marines
5.2. Les cartes thématiques
5.2.1. Les cartes des sciences de la Terre
5.2.2. Les cartes des implantations humaines
Projection cartographiqueConsulter aussi dans le dictionnaire : cartographie
Cet article fait partie du dossier consacré au monde.
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fleuve
géodésie
île
littoral
risques naturels et technologiques
vallée
Ensemble des opérations ayant pour objet l'élaboration, la rédaction et l'édition de cartes.
Projection cartographique
La cartographie réunit l'ensemble des études et des techniques qui permettent à l'homme de se représenter l'espace sur lequel il exerce une activité politique, économique ou scientifique. Des fibres de cocotier et des coquillages, grâce auxquels les Polynésiens schématisent leur univers, aux tracés automatiques réalisés par les ordinateurs à partir des photographies des satellites, la cartographie établit l'« acte de propriété », de plus en plus précis et détaillé, qui légitime l'emprise de l'humanité sur le monde.
Les cartes les plus anciennes témoignent tout autant de l'imaginaire des civilisations qui cherchent à définir leur inscription dans un univers indéterminé que de leurs conceptions scientifiques : ainsi les cartes médiévales, qui plaçaient Jérusalem au centre du monde, et qui rejetaient à sa périphérie des terres peuplées de monstres humains et animaux, sont des produits de l'inconscient collectif plus que des observations de quelques découvreurs. Plus tard, les cartes ont fait rêver moins par la précision de leurs contours que par leurs taches blanches, qui signalaient les terres inconnues et ont provoqué des vocations de poètes, d'écrivains ou d'explorateurs.
Il semble que la plus ancienne carte authentifiée soit une fresque, découverte dans les années 1960 lors des fouilles archéologiques à Çatal Höyük (dans le centre de la Turquie). Datée de 6200 avant J.-C., elle représente un plan de ville stylisé et le volcan Hassan Dag tout proche en éruption. Cette carte est plutôt une image sacrée et n'avait aucune prétention utilitaire.
Une tablette sumérienne en terre cuite sur laquelle figure le parcours de l'Euphrate à travers le nord de la Mésopotamie remonte pour sa part à 3800 avant J.-C. Les Assyriens et les Égyptiens utilisaient des tablettes de terre cuite ou de métal et des papyrus indiquant des itinéraires ou des limites de propriétés afin d'en estimer les surfaces en vue de l'imposition. Ces limites étaient, en Égypte, effacées chaque année par la crue du Nil, et ces premières cartes permettaient d'en fixer les contours à partir de mesures directes sur le sol.
La Grèce antique jette les bases de la cartographie scientifique. Les savants grecs se fondent d'abord sur les observations ponctuelles rapportées par les navigateurs, commerçants ou guerriers qui ont sillonné la Méditerranée dès le IIe millénaire ; ils cherchent à préciser les contours du Bassin méditerranéen et à connaître la forme de la Terre.
Figuration du globe céleste d'Aristote
Aristote (384-322 avant J.-C.) démontre la sphéricité de la Terre, et Ératosthène, un siècle plus tard, calcule sa circonférence avec une remarquable précision. À partir de ces données, l'astronome Hipparque (190-125 avant J.-C.) propose un canevas de la surface terrestre découpé par un réseau de parallèles et de méridiens : c'est le premier essai de projection cartographique.
Le monde de Ptolémée
Les principales cartes réalisées par les Grecs sont l'œuvre de Strabon (vers 58 avant J.-C.-entre 21 et 25 après J.-C.) et de Ptolémée (vers 100-vers 170 après J.-C.), qui réalise un ensemble de cartes régionales, dont une carte générale de la Méditerranée, redécouverte et utilisée au xvie s., mais il reprend, pour la mesure de la circonférence terrestre, les mesures fautives de Posidonios de Rhodes (135-50 avant J.-C.).
Table de Peutinger, IIIe s. et IVe s.
Les ingénieurs grecs dirigent la réalisation des cartes romaines, dans le cadre d'un inventaire général de l'Empire. L'objectif étant essentiellement militaire et administratif (cadastre), l'intérêt est porté sur la représentation des frontières, des villes et des grands itinéraires terrestres.
Le haut Moyen Âge européen, période de déclin du commerce maritime, est marqué par une quasi-disparition de la cartographie. La Terre n'est plus qu'un objet de représentations symboliques et imagées (textes et diagrammes astrologiques, astronomiques et cosmographiques), bien éloignées du souci scientifique des cartographes grecs : les mappae mundi montrent une Terre plate centrée sur Jérusalem et divisée en trois continents (Europa, Asia, Africa) de forme géométrique.
Carte d'Idrisi, XIIe siècle
L'héritage de la cartographie antique est en partie conservé par l'Empire byzantin et utilisé par les Arabes ; au xiie s., al-Idrisi réalise un planisphère géant, ainsi qu'un atlas comprenant 70 cartes du monde connu, de l'Europe à l'Afrique et à la Chine. Les cartes chinoises, établies selon un système de projection fort avancé, restent totalement inconnues en Occident.
Portulan de Benincasa, de 1467
Avec la reprise du commerce maritime, les grandes découvertes permettent de renouveler, à partir du xive s., les cartes destinées à la navigation, et imposent une nouvelle vision géographique du monde. Les portulans, cartes d'usage maritime caractérisées par une représentation des aires de vent, ébauche des routes maritimes, apparaissent. De nouveaux appareils de mesure de la latitude (astrolabes) emportés à bord des navires permettent d'aboutir à la représentation cartographique approchée et sans échelle stricte des côtes du Bassin méditerranéen et de l'Atlantique voisin. L'apogée de cette cartographie médiévale est la mappemonde du Vénitien Fra Mauro (1458), qui donne la vision complète du monde alors connu.
Les progrès décisifs de la cartographie européenne à la Renaissance sont également liés à la redécouverte des travaux antiques. La traduction des écrits de Ptolémée permet la construction de nouvelles mappemondes, accompagnées d'un réseau de coordonnées en latitude et en longitude ; reprenant les erreurs de Ptolémée sur la longitude, elles indiquent, comme celle de Martin Behaim de Nuremberg, un océan aisément franchissable entre l'Europe et la Chine. Cet optimisme géographique est à la source des grandes expéditions maritimes de Christophe Colomb, de Vasco de Gama et de Fernand de Magellan. La découverte de l'Amérique élargit considérablement la connaissance cartographique du globe ; la plus ancienne carte figurant le Nouveau Monde est dessinée, en 1500, par l'explorateur espagnol Juan de la Cosa.
Projection de Mercator
La nécessité d'une nouvelle cartographie universelle impose la mise au point de systèmes de projection adéquats, dont celui, en 1569, du géographe et mathématicien flamand Gerhard Mercator, dans lequel parallèles et méridiens se recoupent à angles droits. En outre, l'essor de l'imprimerie permet une représentation plus fine et une plus large diffusion des cartes.
Carte du monde Typus Orbis Terrarum, 1584
Au xvie s., l'Europe occidentale compte plusieurs centres de production cartographique, principalement en Italie, en Allemagne et aux Pays-Bas ; à Anvers, Ortelius conçoit, en 1570, un atlas mondial (Theatrum orbis terrarum) de 70 cartes et dessine une carte du monde où Ancien Monde et Nouveau Monde figurent dans deux cercles distincts parcourus de méridiens courbes.
Mappemonde de Hondius, 1630
Élément privilégié du pouvoir, la cartographie a été, très anciennement, un cadastre qui permettait, notamment, de fiscaliser le territoire. Dans ce cadre, incités à connaître leurs ressources foncières, forestières et fiscales, les États modernes donnent une impulsion décisive à la cartographie régionale et locale ; en France notamment, le géographe Nicolas de Nicolay reçoit du roi Henri II la mission de dresser la carte des provinces du royaume. Parallèlement, les marchands de Londres et d'Amsterdam sont demandeurs de cartes marines, qui font l'objet d'une large diffusion.
Mappemonde de Jaillot, 1694
La cartographie participe à la révolution intellectuelle cartésienne : attachée à la représentation la plus exacte possible du monde, elle pose désormais un regard technique et neutre sur la planète, qui est arpentée, quantifiée et représentée. En France, le Théâtre françois de Bourguereau de Tours (1594) est le modèle de l'atlas des provinces, dont les 18 cartes seront révisées et complétées par la suite. Dans le cadre de la politique de grands travaux menée par Colbert, l'Académie des sciences lance en 1666 un projet de cartographie systématique du royaume. Les relevés s'appuient sur la méthode de triangulation mise au point par le Hollandais Snell Van Royen, dit Snellius, en 1617, et expérimentée en France, en 1640, par l'abbé Picard ; dès 1678 paraissent les premières feuilles des environs de Paris.
Mappemonde de Delisle
Le premier levé topographique national est établi en France, sur commande de l'État, par la famille Cassini qui, de génération en génération, va poursuivre cette tâche. En 1720, la grande méridienne (nord-sud) de la France est réalisée ; elle va permettre de référencer les points géodésiques. De 1733 à 1744 sont menées de nouvelles opérations géodésiques. En 1747, Cassini III est chargé de lever la carte du royaume. L'établissement des 154 feuilles complètes et 26 feuilles partielles couvrant toute la France à l'échelle du 1/86 400 est achevé, en 1789, par Cassini IV. Malgré des défauts (absence de cotes d'altitude, expression médiocre du relief par des hachures), cette première carte nationale constitue un jalon essentiel dans l'évolution de la cartographie. Destinée à remplacer la carte de Cassini, la carte « de l'état-major » est réalisée de 1818 à 1880 ; le relief y est indiqué avec une précision beaucoup plus grande, par des cotes d'altitude et des courbes d'égale altitude, ou courbes de niveau. Les 273 feuilles au 1/80 000 de cette carte topographique ont constitué un modèle pour la cartographie européenne.
L'essor des cartes topographiques s'accompagne de la réalisation de cartes spécialisées à vocation utilitaire bien définie : cartes des places fortes et des champs de bataille rassemblées par Vauban, cartes des forêts, carte des chasses du roi, au 1/28 800, achevée en 1773 et d'une précision remarquable. Sur la base d'une loi napoléonienne (1807), toutes les communes de France seront l'objet d'un travail de cadastre quasi achevé en 1850 ; chaque cadastre communal indique les limites des propriétés et l'utilisation du sol, afin de mieux asseoir l'imposition.
Les conditions de production des cartes sont bouleversées à la fois par les innovations technologiques et par les objectifs de la cartographie ; les considérations scientifiques et géopolitiques donnent une nouvelle dimension au cadastre du monde.
Les méthodes de levé des cartes topographiques sont profondément transformées dès l'entre-deux-guerres par l'introduction de la photographie aérienne. L'utilisation d'un support vertical (avion) et d'un capteur (appareil de prises de vue) permet d'obtenir des couvertures photographiques complètes et sans déformations de certains territoires. Dès lors, les levés sur le terrain à la planchette topographique laissent la place à la photogrammétrie. Le relief peut être appréhendé par l'utilisation de stéréogrammes, après diverses opérations complexes qui permettent d'éliminer les défauts inhérents à la prise de vue (variations d'échelle en fonction de l'altitude de la région, déformations de perspectives). Le levé topographique bénéficie ainsi à la fois d'une plus grande rapidité et d'une parfaite homogénéité.
Dans un autre domaine, la détection sous-marine par ultrasons offre un relevé du relief caché des fonds océaniques.
Depuis les années 1960, l'utilisation de l’informatique a donné naissance à la cartographie automatique. Les ordinateurs peuvent enregistrer et traiter une masse considérable de données quantitatives ; des programmes appropriés permettent d'obtenir la représentation graphique des informations prises séparément ou corrélées en exécutant toutes les opérations cartographiques habituelles : construction des systèmes de projection, modification d'échelle, tracé des lignes et des courbes, mise en place de points, de hachures, de couleurs, etc. L'information peut être corrigée ou complétée, puis réintroduite dans la mémoire de la machine ; l'écran fournit une visualisation fugitive de la carte, qui peut être imprimée de nouveau.
En 1972, le satellite américain Landsat 1 est lancé afin d'observer la Terre de façon systématique. La télédétection par satellite révolutionne les méthodes de la cartographie, et multiplie les objets d'étude possibles. Les images prises de façon répétée à partir d'un point d'observation non terrestre fournissent une vision mondiale synthétique et évolutive à intervalles de temps très rapprochés ; il est ainsi possible de suivre jour après jour l'évolution du manteau neigeux recouvrant une chaîne de montagnes, ou la propagation d'une marée noire à travers un océan. Avec la télédétection, les objets au sol ne sont plus seulement appréhendés par leurs contours, mais aussi dans leur composition. Ainsi, la densité d'un massif forestier, son état phytosanitaire, les essences et la taille des arbres peuvent être connus sans qu'il soit nécessaire de procéder à une étude de terrain, forcément très longue.
Les techniques de numérisation rendent possible la régularisation de l'image en éliminant les détails de la structure des paysages pour ne retenir que les dominantes : les contours de la carte obtenue sont modifiés en fonction du degré de précision ou de généralisation souhaité.
Les possibilités d'exploitation cartographique d'informations nouvelles sont très abondantes dans de nombreux domaines : climatologie, environnement, aménagement, circulation, agriculture, etc.
La production de cartes intéressant des thèmes nouveaux et complexes prend toute son efficacité au xxe s. avec la mécanisation complète de l'imprimerie. La grande diffusion des cartes auprès des administrations, des entreprises privées et du public a été facilitée par le perfectionnement de la reproduction à grand tirage et en couleurs, en offset notamment. Une coopération internationale en cartographie a vu le jour, dont l'objectif est d'harmoniser les échelles de représentation et les modes de figuration de la surface terrestre ; l'International Map of the World (carte internationale du monde au 1/500 000), projet formulé en 1891, n'est cependant toujours pas achevée.
Le cartographe doit d'abord choisir l'échelle de la carte, le type de projection et la symbolique à utiliser.
La carte représente une portion de l'espace de superficie extrêmement variable, de quelques hectares à la totalité du globe ; cela pose le problème de l'échelle de la carte. Celle-ci peut se définir comme le rapport entre les distances linéaires mesurées sur la carte et les distances linéaires correspondantes mesurées sur le terrain. L'échelle numérique exprimée par la fraction 1/50 000 signifie que l'unité 1, sur la carte, représente 50 000 unités équivalentes sur le sol : ainsi, 1 cm sur la carte équivaut à 50 000 cm sur le terrain ; ou encore, 500 m sur le terrain sont représentés par 1 cm sur la carte.
En complément de cette échelle numérique, toute carte comporte une échelle graphique, placée en légende ; il s'agit d'une ligne divisée, à la façon d'une règle, en intervalles égaux représentant des longueurs exprimées en mètres, en kilomètres ou en milles. La distance entre deux points sur le terrain peut être déterminée facilement par la mesure de la distance entre ces deux points sur la carte, qui sera comparée à celle inscrite sur l'échelle graphique.
Lors d'une réduction ou d'un agrandissement photographiques ou par photocopie, l'échelle graphique est réduite ou agrandie automatiquement, tout comme la carte qu'elle accompagne ; inversement, dans ce cas, l'échelle numérique se trouve modifiée.
La valeur de la fraction détermine l'échelle : le 1/1 000 000 est une échelle plus petite que le 1/10 000. Compte tenu de la relative uniformité des formats (de quelques décimètres carrés à quelques mètres carrés), des cartes établies à des échelles différentes représentent des portions inégales de la surface terrestre, et avec des degrés de précision fort variables. Ainsi, sur une carte au 1/25 000, 1 km est représenté par 4 cm ; il s'ensuit qu'une carte à cette échelle (grande) ne peut figurer qu'une étendue restreinte, l'agglomération lyonnaise par exemple. Inversement, sur une carte au 1/1 000 000, 1 km est représenté par 1 mm; une carte à cette échelle (petite) correspond à une étendue beaucoup plus vaste que la précédente, toute la France par exemple.
Dans les deux cas, les degrés de précision offerts par la carte sont très différents. Sur une carte à grande échelle, de multiples détails apparaissent (maisons, usines, ruisseaux, sentiers, etc.), qui ne peuvent pas figurer sur une carte à petite échelle, très simplifiée et pour laquelle un tri des éléments à représenter est réalisé. Le passage d'une grande à une petite échelle, obligeant à un abandon des détails et à une simplification des contours, s'appelle la « généralisation ». Par exemple, toutes les sinuosités d'un fleuve comme la Seine, bien visibles sur une carte à grande échelle, ne peuvent être indiquées sur la carte générale du monde.
La diversité d'échelles implique l'existence de plusieurs catégories de cartes, auxquelles correspondent des usages différents. Pour se rendre en automobile de Paris dans les Alpes, le vacancier utilisera une carte routière de la France à petite échelle (1/1 000 000), sur laquelle ne figurent que les axes autoroutiers et routiers principaux ; dans le massif du Mont-Blanc, un randonneur désireux de connaître tous les sentiers et les refuges devra consulter une carte du secteur à grande échelle (1/25 000 ou, mieux, 1/10 000).
Une carte étant la représentation plane (en deux dimensions) d'un objet sphérique (en trois dimensions), le dessin des contours impose l'utilisation de techniques géométriques particulières : les projections.
La surface de la Terre est celle d'une sphère irrégulière, légèrement aplatie vers les pôles ; la Terre est ainsi assimilée à un ellipsoïde de révolution dont les mesures sont désormais bien connues (6 378,16 km de demi-grand axe et 6 356,77 km de demi-petit axe). S'il est relativement facile de transformer cet ellipsoïde de référence en une construction sphérique réduite, le passage de ce volume à une représentation cartographique plane se heurte à des difficultés. En effet, sur un plan, une surface courbe ne peut pas être représentée sans déformations. Les solutions mathématiques à ce problème existent ; l'établissement d'une correspondance géométrique entre tous les points de l'ellipsoïde et tous ceux de la carte s'appelle une projection cartographique. Cette opération conduit, quelle que soit la représentation, à une altération de l'ellipsoïde initial. Ainsi, les projections dites « conformes », si elles respectent les rapports d'angles entre méridiens et parallèles, qui se recoupent perpendiculairement comme sur l'ellipsoïde, entraînent des déformations de surface qui augmentent considérablement avec la latitude et conduisent à une représentation exagérée des zones polaires. Inversement, les projections dites « équivalentes », si elles conservent les rapports de surface, altèrent les rapports d'angles : les méridiens dessinent des ellipses qui recoupent obliquement tous les parallèles en des points équidistants.
Il existe plusieurs types de projections, selon la configuration de la surface utilisée. Méridiens et parallèles sont projetés sur un cylindre enveloppant le globe. La projection de ces lignes peut s'effectuer depuis un point fixe situé au centre de la sphère (projection gnomonique), sur la circonférence de la sphère (projection stéréographique) ou à l'infini (projection orthographique). Chaque système de projection aboutit à des cartes différentes, entre lesquelles aucun assemblage n'est permis. De plus, à l'exception de la projection de Mercator, qui a d'autres défauts, ces constructions cartographiques ne permettent jamais de représenter la totalité de la Terre d'un seul tenant. Cependant, pour les cartes à grande échelle, les déformations de rapports de surfaces ou d'angles posées par les projections deviennent quasi négligeables.
La projection cylindrique de Mercator, si elle respecte les angles, présente, en revanche, une échelle variable avec la latitude ; à 75° de latitude, les surfaces se trouvent exagérées de seize fois par rapport à celles situées à l'équateur, ce qui explique que cette projection soit surtout utilisée pour les régions intertropicales, où la déformation est minime. Les cartes maritimes sont établies selon cette projection ; en effet, les itinéraires loxodromiques empruntés par les navigateurs y sont figurés par des droites et peuvent être facilement suivis au compas.
Dans cette projection, les parallèles et les méridiens sont transférés de la sphère terrestre sur un cône : les méridiens deviennent des rayons qui convergent vers le pôle, tandis que les parallèles forment des arcs concentriques. L'intersection entre le cône et le globe donne le parallèle standard unique (projection conique tangente) ou les deux parallèles standard (projection conique sécante) ; dans ce cas, l'erreur d'échelle est mieux distribuée. Cette projection, bien adaptée aux latitudes moyennes, s'est imposée depuis le xviiie s. ; mise au point par J. H. Lambert en 1772, elle est utilisée pour la réalisation des cartes topographiques françaises.
Dans la projection azimutale, les parallèles et les méridiens sont transférés sur un plan qui touche la sphère terrestre en un seul point, le plus souvent le pôle. La construction est établie à partir d'un centre de projection fréquemment situé au centre de la Terre (projection centrale ou gnomonique). Tous les grands arcs de la sphère se projettent sur la carte selon une droite ; cette représentation se révèle fort utile pour la navigation.
Arno Peters a proposé en 1977 une projection qui respectait les surfaces et les positions nord-sud et ouest-est, cela afin de mieux faire comprendre l'étendue et l'importance de l’hémisphère Sud. En revanche, dans cette représentation où les continents apparaissent allongés, les distances ne sont plus respectées et les tracés (aux basses et hautes latitudes) sont déformés.
Le choix judicieux des symboles utilisés pour la réalisation d'une carte concourt à la qualité de celle-ci. Une bonne carte s'appuie sur une documentation exacte et exhaustive (il ne doit pas y avoir d'incertitude ou de vide sur la carte) ; elle suppose la réflexion du cartographe, qui doit sélectionner l'information et préférer tel symbole à tel autre. Tous les symboles, parfaitement placés sur le fond de carte et dessinés adroitement, doivent être définis dans une légende ordonnée.
Le choix des symboles cartographiques est effectué en fonction du message qui doit être délivré, tout en assurant le maximum de clarté et de rapidité de compréhension. Le cartographe peut jouer sur six variables visuelles :
– la forme du figuré, qui permet de reconnaître des objets ; – la taille du figuré, qui permet de signaler une hiérarchie entre les objets représentés ; – la disposition du figuré (verticale, horizontale, oblique), qui singularise cet objet par rapport à d'autres ; – la couleur, très facilement perceptible par l'œil, qui souligne des ressemblances ou des différences ; – l'intensité de la couleur (teinte pastel ou vive), qui permet d'opérer un classement ; – le grain ou la structure du figuré, qui définit le nombre de taches élémentaires le composant (par effet de scintillement) ; c'est à la fois une variable d'identification et de hiérarchie (par la différence de densité des taches élémentaires).
Les figurés de surface sont utilisés pour représenter tous les phénomènes qui occupent une certaine surface sur la carte (une forêt, tel pourcentage électoral par circonscription, etc.). On distingue les plages de couleur et les grisés.
Les plages de couleur sont précieuses pour leur forte valeur expressive. Les trois couleurs primaires (bleu, jaune, rouge) et complémentaires (vert, violet, orangé) sont d'un usage fondamental et prioritaire. Le rouge, l'orangé et le jaune, couleurs chaudes que l'œil perçoit en premier, sont utilisées pour représenter les phénomènes les plus importants, au contraire des couleurs froides, le bleu, le vert et le violet.
Pour rendre compte d'une hiérarchie, le géographe choisit une gradation de couleurs : soit une gamme de nuances différentes (chaque moitié de l'arc-en-ciel ; par exemple, jaune, jaune orangé, orange, rouge orangé, rouge), soit un camaïeu présentant une même nuance de couleur avec des intensités différentes (par exemple, vert très pâle, pâle, vif, sombre, très sombre).
Il existe des utilisations conventionnelles pour les couleurs : bleu pour l'hydrographie, vert pour les forêts et l'élevage, jaune pour les céréales, etc. De façon générale, la nuance de la couleur renvoie à la nature du phénomène à représenter, et l'intensité de la couleur dépend de l'importance du phénomène à représenter.
Permettant d'étaler sur une surface une gamme de teintes allant du blanc au noir, les grisés sont faits de la répétition régulière de certains signes simples : les hachures, droites parallèles caractérisées par une orientation, et dont les variations de l'épaisseur ou de l'écartement expriment la hiérarchie ; les pointillés, dont la grosseur et l'espacement peuvent varier ; les poncifs, figures répétées régulièrement sur une surface, tels des croix pour des terrains granitiques ou un cimetière, des V pour la vigne, etc.
Les figures isolées sont de deux types : – les figurines, symboles qualitatifs qui évoquent fidèlement la réalité : un bateau, par exemple, pour signaler des chantiers de constructions navales ; – les figures géométriques, cercles, carrés, rectangles ou triangles, soit des symboles quantitatifs dont la taille varie proportionnellement à la valeur du phénomène représenté. Ces figures ne valent qu'au sein de limites administratives définies.
Le cartographe peut jouer sur la forme, l’épaisseur et le rapprochement des traits : – les signes linéaires (lignes ou flèches), qui évoquent des relations et des mouvements, indiquent des éléments concrets (voie ferrée) ou abstraits (trafic d'un port). L'épaisseur du trait peut varier avec l'importance quantitative du phénomène représenté ; – les courbes, parfois simples contours de figurés de surface, exprimant les limites d'une aire de culture. D'autres courbes représentent des valeurs numériques, par exemple les isolignes, courbes numériques qui joignent les points d'égale valeur pour une même variable : les isobathes (même profondeur), isothermes (même température), isohyètes (même niveau de précipitations).
La fabrication d’une carte comporte un certain nombre de travaux préparatoires qui se développent selon trois grandes phases.
Sur le canevas de projection qui a été choisi doit être mis en place le réseau géodésique qui va servir de base à toute l'élaboration de la carte. Ce réseau est constitué de points dont les coordonnées géographiques (longitudes et latitudes) sont connues à quelques centimètres près. C'est l'opération de triangulation ; en France, les coordonnées exactes de 100 000 points du territoire disposés selon des réseaux de triangles accolés et emboîtés ont été calculées, par ordinateur, par référence au canevas de projection.
Pour la connaissance des altitudes, les géographes réalisent un nivellement : toujours en France, l'altitude précise de 400 000 points repères est calculée par rapport au niveau moyen de la mer à Marseille.
Les levés directs sur le terrain se limitent à recueillir des informations venant en complément de celles fournies par les photographies aériennes.
Des techniques photogrammétriques permettent d'éliminer les distorsions géométriques des photographies aériennes ; il s'agit de transformer une perspective conique en une représentation plane, en s'appuyant sur le canevas de projection et sur le repère de points géodésiques.
Après contrôle et complément d'informations sur le terrain, notamment pour la toponymie, il est possible de réaliser les différentes minutes cartographiques (une pour la planimétrie, une pour l'orographie) qui seront ensuite superposées.
Quatre planches-dessin définitives (une par couleur : noir, orangé, vert, bleu) sont réalisées sur support plastique stable afin de passer en photogravure et en impression.
La répartition dans l'espace de n'importe quel objet ou phénomène peut être illustrée par une carte. Il existe de ce fait une variété importante de cartes. Cependant, on oppose les cartes de base, qui reflètent fidèlement l'aspect du « terrain », aux cartes thématiques ou spéciales.
Les cartes de base très élaborées et très précises, par l'information qui y est contenue, constituent ce que l'on appelle le fond de carte.
Selon le Comité français de cartographie, elles ont pour objet la « représentation exacte et détaillée de la surface terrestre concernant la position, la forme, les dimensions et l'identification des accidents du terrain, ainsi que des objets concrets qui s'y trouvent en permanence ». Il s'agit donc de cartes offrant une représentation des éléments visibles des paysages continentaux. La précision de ces cartes, issues de levés à grande échelle, permet de les utiliser pour effectuer des mesures exactes de distances, de dénivellations, de pentes, de surfaces, d'angles et de directions.
La France dispose d'une couverture complète de son territoire par des séries cartographiques à des échelles variées (1/25 000, 1/50 000 et 1/100 000, 1/250 000). Chaque carte topographique au 1/25 000 ou au 1/50 000 comporte un titre, composé d'un nom (en général celui de la commune la plus importante qui y est représentée) et d'un numéro d'ordre à quatre chiffres permettant de la placer dans le tableau d'assemblage général des cartes topographiques françaises. Une carte topographique couvre une étendue restreinte : 520 km2 pour une feuille au 1/50 000 (20 × 26 km, format 40 × 52 cm), 260 km2 pour une feuille au 1/25 000 (20 × 13 km, format 80 × 52 cm). Il faut 1 100 cartes au 1/50 000 et 2 000 cartes au 1/25 000 pour représenter toute la France métropolitaine.
Ces cartes sont encadrées par un double réseau de coordonnées : géographiques (longitude et latitude) et cartographiques (celles du quadrillage kilométrique Lambert, qui fait un léger angle avec les méridiens et les parallèles, permettant d'établir les coordonnées géographiques de n'importe quel point situé sur la carte). Des lignes, portées sur certaines éditions, découpent des carrés de 1 km2.
Les cartes peuvent s'orienter de deux façons : suivant le nord géographique, dont la direction est située dans le plan du méridien du lieu, et par la boussole en direction du nord magnétique, selon un angle variable par rapport au nord géographique.
Les conventions de représentation font l'objet d'une légende. Le relief est indiqué par des courbes de niveau, ou isohypses, qui joignent les points d'égale altitude. La dénivellation entre deux courbes de niveau consécutives s'appelle l'équidistance ; elle est constante pour une carte donnée. Dans une région montagneuse, cette équidistance est souvent de 20 m, contre 10 m en plaine. Pour faciliter la perception du relief, la carte présente un certain estompage, assombrissant les versants tournés vers le sud-est. Des repères géodésiques et des points cotés précisent certaines valeurs locales d'altitude, pour les sommets notamment.
La planimétrie concerne les détails de la surface du sol. Il s'agit de l'hydrographie (en bleu), des étendues forestières ou broussailleuses (en vert), de certaines cultures spécialisées comme la vigne, les vergers ou le riz, des voies de communication, des bâtiments. Immeubles, maisons et usines sont indiqués en noir avec une généralisation croissante au fur et à mesure que l'échelle diminue.
La carte topographique renseigne également sur la toponymie (noms des communes, des hameaux, des cours d'eau, etc.).
L'élaboration d'une carte topographique exige des travaux longs et complexes. Une mise à jour à intervalles rapprochés est rendue nécessaire par les transformations de plus en plus fréquentes des paysages. Le coût élevé de la réalisation et du renouvellement de ces cartes explique que cette tâche soit confiée à de puissants organismes nationaux. En France, ces travaux sont la mission de l'Institut géographique national (IGN). À l'échelle du monde, seuls les pays les plus développés disposent de couvertures topographiques récentes et complètes, au moins pour les régions habitées. Dans bien des pays du tiers-monde, les levés topographiques sont partiels, hérités de la colonisation, voire inexistants.
Les cartes marines traduisent le relief sous-marin à l'aide d'isobathes et indiquent la signalisation utile à la navigation. Elles existent à des échelles variables, de plus en plus grandes à l'approche des côtes. Les chenaux d'accès aux ports font l'objet de plans à très grande échelle (de 1/1 000 à 1/10 000).
Les cartes thématiques s'attachent à figurer l'extension et la répartition d'une donnée d'intérêt particulier.
Les cartes des sciences de la Terre représentent des phénomènes naturels.
Les cartes géologiques indiquent les affleurements des terrains du sous-sol dans leurs limites, leur nature ou leur âge, ainsi que les déformations qui les affectent (plis, failles, etc.). Les couleurs utilisées pour exprimer l'âge des terrains sédimentaires font l'objet d'une rationalisation poussée. Ces cartes sont nécessaires à la construction et à la prospection minière.
Les cartes des formations superficielles montrent les dépôts d'une certaine épaisseur qui recouvrent les roches en place (limons, alluvions, éboulis, moraines).
Les cartes géomorphologiques définissent les formes de relief dans leurs relations avec la structure géologique et les systèmes d'érosion.
Les cartes pédologiques présentent la répartition des types de sols selon divers systèmes de classification.
Les cartes de végétation indiquent les zones et étages de végétation « naturels » en fonction des conditions écologiques optimales pour différentes espèces.
Les cartes zoologiques et botaniques rendent compte de la distribution spatiale des animaux et des plantes ; elles servent aux entreprises chargées du déboisement et aux responsables de l'environnement.
Les cartes météorologiques indiquent les éléments du temps (pression, température, etc.) à un certain moment pour une zone donnée. Ces cartes ont aujourd'hui pour sources d'informations les images prises par les satellites géostationnaires. Par l'observation de la progression des perturbations, des prévisions fiables du temps pour plusieurs jours sont rendues possibles.
Les cartes routières figurant les voies de circulation, les villes et les lieux touristiques connaissent une très large diffusion.
Les cartes de navigation aérienne sont plus spécialisées, avec une mention détaillée des aéroports, des voies aériennes, des aires des fréquences radio qui se rattachent à chaque aéroport.
Les plans cadastraux sont établis à très grande échelle par des géomètres. Ils identifient les parcelles de terrain pour garantir les limites des propriétés et permettre plus de rigueur dans les critères d'imposition.
Les cartes d'occupation du sol montrent la répartition des types d'utilisation de l'espace (habitat, agriculture, industrie, etc.) pour un secteur précis. Les collectivités locales utilisent ces cartes pour définir une politique d'aménagement urbain ou rural.
Les cartes politiques mentionnent les frontières, les villes principales, les divisions administratives.
Les cartes historiques précisent l'évolution des territoires, les mouvements des armées et des populations dans le passé.
Les cartes économiques indiquent la répartition des différentes activités.
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