Topographie et Guidages

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Adri3528
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Topographie et guidage #1

I) Introduction à la topographie :

1) Histoire :

Le mot topographie vient du grec « topos » qui veut dire terrain et « graphie » qui veut dire dessiner.
Les premiers géomètres de l’histoire étaient Égyptiens, puis suivi des Romains, ils bornaient les terrains et implantaient les bâtiments.

2) Les projections et géoïdes :

a) Planimétrie :

La topo permet donc de définir la position de n’importe quel point à la surface de la terre. Cette position est définie par les coordonnées X, Y et Z.

X peut être considéré comme la direction de l’Est et Y comme celle du Nord, quant au Z elle définit l’altitude du point.

Ainsi n’importe quel point est positionné dans les 3 dimensions.
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thumbnail_image1.jpg (247.41 Kio) Vu 842 fois
b) Projections :

Les projections sont utilisées pour les coordonnées X et Y, elles servent à prendre en compte la courbure de la terre.
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thumbnail_image1 (1).jpg (218.38 Kio) Vu 842 fois
Si l’on ne prenait pas en compte la courbure de la terre, les distances seraient fausses.
On peut comprendre que la distance entre 2 points est plus grande par la surface de la terre qu’une ligne droite.

En 1772, le mathématiciens Lambert présente sa projection, il l’a définie comme si il posait un cône sur le globe et en le déroulant il obtient un repère en tenant compte de la courbure terrestre.
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96-1554903650.jpg (103.6 Kio) Vu 842 fois
Aujourd’hui en France, la projection officielle est « Lambert 93 » qui fait partie du système géodésique « RGF93 » (Réseau Géodésique français 93).
Ce système remplace le « NTF » (Nouvelle triangulation de la France), il regroupait les projections Lambert I (Nord), II (Centre), III (Sud) et IV (Corse), qui est encore utilisé mais pas officiel.

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Lambert 93.png (147.36 Kio) Vu 842 fois
RGF Lambert93
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Lambert.png (182.31 Kio) Vu 842 fois
NTF Lambert
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Adri3528
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Topographie et guidages #2

Mais cette projection n’est pas très précise , elle est peu utilisé.
Donc il a été créé une autre projection la « Lambert CC » (Conique Conforme), qui découpe la France en 9 Zones depuis 2009.
La Lambert93 sert pour les projets routiers qui peuvent traverser plusieurs zones du territoire.
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Lambert CC.png (188.76 Kio) Vu 841 fois
Des villes comme Bordeaux ou Rennes on leur propre projection.

c) Géoïdes :

Un géoïde définit le niveau moyen des océans, tout en tenant compte de la pesanteur. Ce n’est donc pas une courbe linéaire.
En France, le point de référence de l’altitude 0 est situé dans le port de Marseille. Car la Mer Méditerranée est peu influencée par les marées.
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1280px-Geoida.svg.png (63.79 Kio) Vu 841 fois
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En France, le géoïde utilisé est « l’IGN69 » (Institut National Géographique de 1969) et « l’IGN78 » pour la Corse.
Dans certain endroit on utilise le NGF, mais attention ce niveau est 30cm plus bas que « l’IGN69 », car ce dernier est une mise à jour du « NGF ».
Lorsque que l’on fait du nivellement avec des appareils GPS, il est préférable d’utilisé le « RAF09 », pour compenser de possible différences de hauteurs.
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Exca
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Bonjour Adrien ...
Excellent sujet que tu commences par les bases , très bonnes informations !! :mrgreen:
Merci de ce partage qui est très intéressant

Exca
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Adri3528
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Topographie et Guidage #2

II) Le nivellement direct :

1) Les différents instruments :

a) Le laser tournant :

Le laser tournant, très populaire aujourd'hui et simple d'utilisation, il se met de niveau automatiquement, il est utilisé à l'aide d'une cellule sonore et d'une mire. Il est utilisé en VRD et terrassement de plateforme. Certains lasers peuvent se régler pour réaliser des pentes, soit selon X ou selon X et Y. Ils peuvent être couplé à un système de guidage, ce guidage est dit "2D" (ce point sera développé plus tard). On trouve des lasers, aussi, utilisé pour l'assainissement, ce sont des lasers de canalisation, ils servent à simplifier la pose de tuyaux. Le laser est placé à l'extrémité du réseau et à l'aide d'une cible on ajuste le tuyau posé pour respecter l'alignement et la pente voulue. Ils effectuent des mesures de précisions ordinaires (10 à 12 mm au km).
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s-l400.jpg (26.54 Kio) Vu 524 fois
Laser Tournant

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Laser à pentes
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IMG_0821.JPG (2.27 Mio) Vu 524 fois
Laser de canalisation
Modifié en dernier par Adri3528 le mer. mai 13, 2020 8:35 pm, modifié 3 fois.
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Adri3528
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Topographie et Guidage #2

b) Le niveau de chantier automatique :

Le niveau de chantier sert à déterminer l’altitude d’un ou plusieurs points, à partir de points de référence mis par le géomètre. Il sert principalement pour les travaux de VRD, réseaux gravitaires, pose de bordures, préparation d’enrobé, contrôle des pentes, etc…
On peut l’utiliser pour mesurer des angles, à l’aide du cercle inférieur gradué, et aussi des distances, mais c’est très imprécis.
Les lectures des mesures se font, niveau de niveau, sur une mire graduée. La mise à niveau s’effectue à l’aide de 3 vises calantes et d’un système de prisme sur pendule (compensateur) à l’intérieur du niveau, pour avoir un instrument parfaitement de niveau. La mise au point se fait à l’aide d’une molette sur le côté, on peut aussi régler la netteté des fils avec une molette sur l’oculaire.
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thumbnail_image1 (2).jpg (410.41 Kio) Vu 523 fois
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extrait1.png (286.02 Kio) Vu 523 fois
Le fil niveleur nous indique la différence de hauteur en le point mesuré et l’altitude du niveau. Les deux fils stadimétriques servent à vérifier la valeur du fil niveleur et aussi mesurer la distance entre le point mesuré et le niveau.

Exemple :

Sur la photo ci-dessus on a pour :
Le fil stadimétrique supérieur : 1647
Le fil niveleur : 1632
Le fil stadimétrique inférieur : 1617
En faisant la moyenne des deux fils stadimétrique on obtient (1647+1617)/2=1632 , ce qui vérifie la valeur du fil niveleur.
Et en faisant (1647-1617) x 100 = 3000mm --> 3m, 100 étant une constante à appliquer dans ce calcul.
Modifié en dernier par Adri3528 le mer. mai 13, 2020 8:36 pm, modifié 1 fois.
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Adri3528
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Topographie et Guidage #2

c) Le niveau numérique :

Le niveau numérique est principalement utilisé par les géomètres experts, mais aujourd'hui avec les performances et précisions atteintes par les stations robotisées on ne le voit plus beaucoup. Il mesure ses valeurs sur une mire à code barre. Ils effectuent des mesures de hautes précisions (0.6 à 1 mm au km).
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DL502.png (101.42 Kio) Vu 521 fois
Niveau Numérique
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667113_.jpg (34.53 Kio) Vu 521 fois
Mire à code barre

2) Les différents cheminements :

Le cheminement permet de déterminer des altitudes et des dénivelées. Il existe plusieurs types de cheminements, le cheminement fermé, le cheminement encadré, le rayonnement et le cheminement mixte (fermé + rayonnement ou encadré + rayonnement). Un cheminement commence toujours par une lecture arrière (Larr), c’est-à-dire que l’on regarde à l’inverse du sens d’avancement du cheminement. Quand on effectue un cheminement on commence par mettre la mire sur un point d’altitude connue, puis sans changer de station on déplace la mire sur un point intermédiaire pour effectuer une lecture avant (Lav), puis on déplace la station (niveau) pour faire une lecture arrière sur ce dernier point et ainsi de suite en passant sur les points ou l’on doit déterminer l’altitude.

a) Le cheminement fermé :

Le cheminement fermé commence et finit sur le même point d’altitude connue.
Cheminement fermé.png
Cheminement fermé.png (16.54 Kio) Vu 521 fois
b) Le cheminement encadré :

Le cheminement encadré s’effectue entre deux points d’altitude connue.
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Cheminement encadré.png (11.9 Kio) Vu 521 fois
c) Le rayonnement :

Le rayonnement, est le plus simple et le plus utilisé, on s’en sert quand les points à niveler son près à près. La station reste fixe et on mesure plusieurs points pour connaitre leur altitude.
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Rayonnement.png (7.12 Kio) Vu 521 fois
Modifié en dernier par Adri3528 le mer. mai 13, 2020 8:37 pm, modifié 1 fois.
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Adri3528
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Topographie et et Guidage #2

3) Les erreurs de collimation :
Les erreurs de collimation (ε) arrivent car un niveau peut-être déréglé donc l’axe de visée n’est pas parfaitement de niveau, pour contrer ces erreurs il faut essayer de respecter une égale distance entre deux points mesurés.
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extrait2.png (3.67 Kio) Vu 520 fois
4) Contrôle d’un niveau de chantier ou d’un laser :

Pour vérifier si un niveau est déréglé, il y a un teste simple à effectuer. On place le niveau à égale distance d’un point A et d’un point B et on mesure leur hauteur (LA et LB) et la différence de hauteur entre les deux points (Dn1AB = LA – LB). Et comme on est à égale distance, on a aussi εA - εB.
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thumbnail_image1 (4).jpg (117.71 Kio) Vu 520 fois
Puis on refait une lecture sur A et B mais plus à égale distance de A et B.
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thumbnail_image2 (1).jpg (74.4 Kio) Vu 520 fois
5) Carnets de terrain :

Durant les cheminements les lectures Arrières et lectures Avant sont reportées dans des carnets de nivellement, ils serviront par la suite aux calculs des altitudes.

a) Les Tolérances :

Pour valider un cheminement, l’écart de fermeture doit être inférieur ou égale à la tolérance, dans ce cas le cheminement peut être compensé. La tolérance prend en compte le nombre de dénivelées et la longueur du cheminement et aussi le niveau de précision recherché. Sur le rayonnement il n’y a pas de tolérance.
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tableau de tolérance.png (5.81 Kio) Vu 520 fois
Modifié en dernier par Adri3528 le mer. mai 13, 2020 8:38 pm, modifié 1 fois.
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Topographie et Guidage #2

b) Le cheminement fermé :
carnet de nivellement cheminement fermé.jpg
carnet de nivellement cheminement fermé.jpg (248.83 Kio) Vu 519 fois
Mode Opératoire :

- Vérifier que les moyennes des fils stadimétriques supérieurs et inférieurs sont égales aux fils niveleur.
- Faire la somme des lectures arrière et des lectures avant pour avoir la dénivelé mesurée (Dn mesuré).
- Calculé le Dn théorique, ici égale à 0 car cheminement fermé.
- Calculer l’écart de fermeture F (Dn mesuré – Dn théorique).
- Calculer la longueur du cheminement, somme des portées arrière et avants.
- Calculer la tolérance suivant les caractéristiques du tableau ci-dessus.
- Compenser les dénivelées, si l’écart de fermeture est inférieur ou égale à la
tolérance, en les répartissant de façons égale ou selon les plus fortes ou
dénivelées. C = -F
- Calculer les altitudes, et vérifier que l’on retombe sur l’altitude de départ.

c) Le cheminement encadré :
carnet de nivellement cheminement encadré.jpg
carnet de nivellement cheminement encadré.jpg (233.91 Kio) Vu 519 fois
Mode opératoire :

Même principe que pour le cheminement fermé sauf pour :
- Dn théorique, Dn théorique = Altitude point d’arrivée – Altitude point de départ
- Vérifier que l’on retrouve bien la même altitude pour le point d’arrivée.

d) Le cheminement rayonné :
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Rayonnement.jpg (254.95 Kio) Vu 519 fois
Mode opératoire :

Le principe reste le même que les deux autre cheminements, sauf que pour calculer la dénivelé mesurée (Dn mesurée), on par toujours de la lecture arrière.

e) Le Cheminement mixte (ici fermé + rayonnement) :
Cheminement mixte.jpg
Cheminement mixte.jpg (327.28 Kio) Vu 519 fois
Mode opératoire :

Pour le calcul du cheminement mixte, on sépare le cheminement fermé ou encadré du rayonnement (101, 102, 103, 104, 105). On commence par les calculs du cheminement fermé ou encadré, puis à l’aide des altitudes des points qui ont servi de lecture arrière pour le rayonnement, on calcule les altitudes des points rayonnés.
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Topographie et Guidage #3

III) Planimétrie :

1) Introduction :

La planimétrie c’est l’implantation ou le levé d’un point selon les axes X et Y, il existe plusieurs façon d’implanter ou de lever des points. Pour créer des alignements droits et perpendiculaires on se sert de l’équerre optique. Pour implanter une courbe entre deux lignes droites on se sert de l’équerre de raccordement. Et pour implanter des formes quelconques, il existe l’implantation avec les coordonnées rectangulaires ou polaires.
L’implantation ou le levé d’un point se fait toujours à partir d’au moins 2 points connus. La topographie est TOUJOURS basée sur la forme d’un triangle, car le triangle est un solide indéformable.

2) Principes fondamentaux :

a) Dans un triangle Rectangle :
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Relations Triangles Rectangles.jpg (29.06 Kio) Vu 124 fois
b) Dans un triangle quelconque :
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Triangle quelconque.jpg (18.41 Kio) Vu 124 fois
Dans un triangle quelconque, on a :
Relations Triangles Quelconques.jpg
Relations Triangles Quelconques.jpg (16.07 Kio) Vu 124 fois
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Topographie et Guidage #3

3) Implantation d’un point :

a) Méthode par bi-latération :
Bilatération.JPG
Bilatération.JPG (487.32 Kio) Vu 121 fois
On peut implanter ou lever C à partir de A et B, si l’on connait la distance AC et BC, à l’intersection des 2 distances on obtient le point C.

b) Méthode par bi-angulation :
Biangulation.JPG
Biangulation.JPG (89.68 Kio) Vu 121 fois
On peut implanter ou lever C à partir de A et B, si l’on connait l’angle  et B ̂, à l’intersection des 2 angles on obtient le point C.

c) Méthode mixte :
Mixte.png
Mixte.png (2.06 Mio) Vu 121 fois
On peut implanter ou lever C à partir de A ou de B, si l’on connait la distance AC avec l’angle  ou la distance BC avec l’angle B ̂.
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