carte thématique

## Objectifs et prérequis **À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de :** - Concevoir et réaliser une carte thématique dérivée en définissant le thème, le territoire, l’échelle, la projection et les symboles appropriés. - Utiliser les outils de cartographie automatique (logiciels SIG, GPS, télédétection) pour acquérir, traiter, valider, conserver et imprimer des données géographiques. - Appliquer les normes de qualité (précision positionnelle, exactitude attributive) et les règles de sécurité liées à l’utilisation du matériel de terrain au Cameroun. **Prérequis :** - Notions de base en géographie physique et humaine (relief, climat, occupation du sol). - Maîtrise du repérage sur carte (coordonnées géographiques UTM, lecture de légendes). - Connaissances élémentaires en informatique (système d’exploitation Windows/Linux, gestion de fichiers). - Notions de sécurité sur le terrain (port du casque, gants, hydratation, respect des zones protégées). --- ## Introduction contextualisée Dans le cadre du baccalauréat technique séries GEO, la carte thématique constitue un outil essentiel pour représenter de façon synthétique un phénomène géographique (densité de population, répartition des cultures, risques d’érosion, etc.) sur un territoire donné. Au Cameroun, les projets de développement rural, de gestion des ressources forestières ou de planification urbaine s’appuient de plus en plus sur des cartes produites par des systèmes d’information géographique (SIG). Maîtriser la conception d’une carte thématique dérivée et les procédés de cartographie automatique permet donc à l’élève de répondre aux attentes du monde professionnel : bureaux d’études, ministères (MINEPDED, MINATD), ONG et entreprises de télédétection. --- ## I. Leçon 5 : Conception et réalisation d’une carte thématique dérivée : thème, territoire, échelle, projection et symboles ### 1. Définition et étapes de la conception Une **carte thématique dérivée** est une représentation cartographique qui traduit un phénomène statistique ou qualitatif à partir de données de base (fond de carte, données attributaires). Sa réalisation suit cinq étapes : 1. **Choix du thème** (ex. : densité de population rurale, incidence du paludisme). 2. **Délimitation du territoire** (zone d’étude : département, arrondissement, bassin versant). 3. **Sélection de l’échelle** (rapport entre distance sur carte et distance réelle). 4. **Choix de la projection** (transformation du ellipsoïde terrestre en plan). 5. **Élaboration de la légende et des symboles** (couleurs, hachures, ponctués). > **>** Une carte thématique doit respecter le principe de **lisibilité** : le lecteur doit saisir le phénomène en moins de 5 secondes. ### 2. Thème et territoire - **Thème** : variable étudiée (quantitative ou qualitative). Exemples camerounais : - *Quantitative* : taux de scolarisation des filles (% par arrondissement). - *Qualitative* : type de couverture végétale (savane, forêt dense, culture). - **Territoire** : surface géographique d’application. Il doit être homogène relativement au thème afin d’éviter les biais de comparaison. Exemple : étudier la répartition des puits d’eau potable dans le département du **Logone-et-Chari** (Extrême‑Nord). ### 3. Échelle L’échelle s’exprime sous forme de rapport numérique (1 : 50 000) ou de échelle graphique. Le choix dépend de la taille du territoire et du niveau de détail souhaité : | Territoire étudié | Échelle conseillée | Précision positionnelle attendue | |-------------------|--------------------|----------------------------------| | Région (ex. : Adamaoua) | 1 : 200 000 | ± 100 m | | Département (ex. : Mayo‑Kebbi Est) | 1 : 50 000 | ± 25 m | | Commune ou bassin versant | 1 : 25 000 | ± 10 m | | Site spécifique (ex. : périmètre irrigué) | 1 : 5 000 | ± 2 m | > **>** Pour une carte thématique dérivée, l’échelle doit permettre de représenter au moins **10 %** du territoire avec des unités cartographiques discernables (ex. : un symbole de 0,5 mm représente 25 m à l’échelle 1 : 50 000). ### 4. Projection Le Cameroun se situe entre 2° N et 13° N de latitude et 9° E et 16° E de longitude. Les projections les plus utilisées en contexte national sont : - **UTM (Universal Transverse Mercator)** – zones 32N à 35N, conforme, préserve les angles, adaptée aux travaux topographiques. - **Lambert Conforme Conique** – utilisée par l’IGN Cameroun pour les cartes au 1 : 200 000, préserve les formes locales. - **Projection équirectangulaire** – simple, utilisée pour les cartes thématiques à petite échelle (1 : 1 000 000) où la distorsion des surfaces est acceptable. > **>** En SIG, la projection est définie par un **Système de Référence de Coordonnées (SRC)** ; ex. : EPSG:32633 (UTM zone 33N, WGS84). ### 5. Symboles et légende Les symboles suivent la **norme ISO 19117** (portrayal) et les recommandations du **Comité Cartographique Africain** : - **Symboles ponctuels** : points, croix, étoiles (ex. : puits, centres de santé). - **Symboles linéaires** : traits pleins, tirets, hachures (ex. : routes, rivières, limites administratives). - **Symboles de surface** : remplissages unis, hachurés, motifs (ex. : zones forestières, zones inondables). La **légende** doit contenir : - Un titre décrivant le thème et la période. - L’échelle graphique. - La source des données (ex. : RECENSEMENT 2005, MINSANTE). - La date de réalisation et le nom du cartographe. > **>** Une légende bien structurée réduit le risque d’interprétation erronée de plus de **30 %** lors de la lecture par un non‑spécialiste. ### 6. Exemple chiffré : réalisation d’une carte de densité de population rurale dans le département du **Mfoundi** (Centre) 1. **Thème** : densité de population rurale (habitants / km²). 2. **Territoire** : département du Mfoundi (≈ 1 200 km²). 3. **Échelle** : 1 : 100 000 (1 cm = 1 km). 4. **Projection** : UTM zone 32N, EPSG:32632. 5. **Données** : population rurale par village (Recensement 2005) + limites administratives (IGN). 6. **Traitement** : calcul de la densité = population / superficie du village (km²). 7. **Classification** : 5 classes (Jenks natural breaks) : 0‑20, 20‑50, 50‑100, 100‑200, >200 hab/km². 8. **Symboles** : dégradé de vert clair à vert foncé. 9. **Résultat** : carte imprimée au format A0, légende incluant source et date. --- ## II. Leçon 6 : Cartographie automatique : définition, traitement de l’information, instruments, logiciels, captage, validation, conservation et impression des données ### 1. Définition de la cartographie automatique La **cartographie automatique** désigne l’ensemble des procédés informatisés permettant d’acquérir, de traiter, de représenter et de diffuser des données géographiques sans intervention manuelle directe sur le tracé. Elle repose sur la chaîne : **captage → traitement → stockage → visualisation → diffusion**. > **>** En contexte camerounais, la cartographie automatique est privilégiée pour les projets de suivi de la déforestation (MINFOF) et de gestion des risques d’inondation (MINTP). ### 2. Traitement de l’information Le traitement comprend quatre étapes : 1. **Nettoyage** : suppression des doublons, correction des erreurs de saisie (ex. : coordonnées hors limites). 2. **Intégration** : jointure des données attributaires (tableur, base SQL) avec le fond de carte (shapefile, GeoPackage). 3. **Analyse spatiale** : calculs de densité, interpolation (kriging, IDW), création de tampons (buffer). 4. **Generalisation** : simplification des géométries (algorithme Douglas‑Peucker) pour adapter l’échelle de sortie. ### 3. Instruments de captage | Instrument | Précision typique | Utilisation au Cameroun | Exemple de projet | |------------|-------------------|------------------------|-------------------| | GPS handheld (ex. : Garmin eTrex 30x) | 3‑5 m (SBAS) | levé de points d’eau, bornes frontières | Cartographie des points de forage dans l’Adamaoua | | Récepteur GNSS RTK (ex. : Trimble R10) | 1‑2 cm | levé topographique de haute précision | Implantation de périmètres irrigués dans le Nord | | Télédétection satellitaire (Landsat 8, Sentinel‑2) | 15‑30 m (multispectral) | suivi de la couverture végétale, feux de brousse | Cartographie de la déforestation dans l’Est | | Drone photogrammétrique (ex. : DJI Phantom 4 RTK) | 2‑5 cm (GSD) | levé de sites urbains, carrières | Modélisation 3D de la ville de Garoua | > **>** Lors de l’utilisation d’un GNSS RTK, il faut vérifier la **correction en temps réel** provenant d’une base permanente (ex. : réseau CORS Cameroun) afin d’assurer la précision centimétrique. ### 4. Logiciels SIG couramment utilisés - **QGIS** (open‑source) : gestion de données, création de cartes, extensions (Processing, Semi‑automatic Classification Plugin). - **ArcGIS Desktop** (ESRI) : outils avancés d’analyse spatiale, modèle ModelBuilder. - **Global Mapper** : conversion de formats, LiDAR, génération de MNT. - **Erdas Imagine** : traitement d’images satellitaires, classification supervisée. > **>** Dans les lycées techniques camerounais, QGIS est privilégié pour son coût nul et sa compatibilité avec les formats nationaux (shapefile, GeoJSON). ### 5. Captage des données sur le terrain **Procédure pas à pas (exemple : levé de points d’eau potable dans le département du Mayo‑Sava)** 1. **Préparation** : charger le fond de carte (limites administratives) sur le GPS, vérifier la batterie, prévoir une réserve d’eau. 2. **Calibration** : effectuer un point de départ connu (borne IGN) pour vérifier l’écart (< 2 m). 3. **Acquisition** : se rendre à chaque point d’eau, attendre la stabilisation du signal (≥ 30 s), enregistrer les attributs (type, débit, état). 4. **Sauvegarde** : exporter le fichier GPX vers l’ordinateur, créer une sauvegarde sur disque externe et sur le serveur du lycée. 5. **Contrôle de qualité** : vérifier la cohérence géographique (points dans les limites du département) et la complétude des attributs. > **>** Le respect du **protocole de sécurité** (port du gilet réfléchissant, évitement des zones de conflit, hydratation) est obligatoire lors de tout levé sur le terrain au Cameroun. ### 6. Validation des données La validation s’appuie sur deux niveaux : - **Contrôle interne** : vérification des topologies (pas de superposition de lignes, fermeture des polygones). - **Contrôle externe** : comparaison avec une référence de meilleure précision (ex. : orthophoto IGN 2020, données du RECENSEMENT 2005). Un indicateur courant est l’**erreur quadratique moyenne (RMSE)** sur les points de contrôle : \[ \text{RMSE} = \sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}\left[(x_i - x_{i}^{ref})^2 + (y_i - y_{i}^{ref})^2\right]} \] Un RMSE ≤ 5 m est considéré comme acceptable pour une carte au 1 : 50 000. ### 7. Conservation et archivage - **Format de stockage** : GeoPackage (conteneur SQLite) ou Shapefile accompagné d’un fichier de métadonnées XML (ISO 19115). - **Sauvegarde** : copie sur deux supports différents (disque dur interne + serveur NAS) avec vérification d’intégrité (checksum MD5). - **Métadonnées** : titre, résumé, échelle, projection, date de création, responsable, limitations d’utilisation. > **>** Une bonne gestion des métadonnées permet de réutiliser les données dans des projets futurs sans perte de traçabilité (ex. : mise à jour du plan d’occupation des sols tous les 5 ans). ### 8. Impression et diffusion - **Impression** : traceur HP DesignJet T1200 (résolution 2400 dpi) pour les formats A0‑A1 ; utilisation de papier couché 180 g/m² pour une bonne rendu des dégradés. - **Diffusion numérique** : export en PDF géoréférencé (GeoPDF) ou en service web (WMS/WMTS) via QGIS Server ou GeoServer. - **Licence** : lorsqu’il s’agit de données publiques, appliquer la licence **Open Data Commons Open Database License (ODbL)** afin de permettre la réutilisation avec attribution. > **>** L’impression d’une carte thématique doit inclure une **échelle graphique** et un **nord géographique** afin de garantir la lisibilité hors ligne. --- ## Synthèse du chapitre - **Carte thématique dérivée** : thème, territoire, échelle, projection, symboles → étapes de conception, choix adaptés au contexte camerounais. - **Échelle** : fonction de la taille du territoire et du niveau de détail (ex. : 1 : 50 000 pour un département). - **Projection** : UTM (zones 32N‑35N) ou Lambert Conforme Conique pour préserver les formes locales. - **Symboles** : ponctuels, linéaires, de surface ; légende normalisée (ISO 19117). - **Cartographie automatique** : chaîne captage → traitement → stockage → visualisation → diffusion. - **Instruments de captage** : GPS handheld, GNSS RTK, télédétection satellitaire, drone photogrammétrique. - **Logiciels** : QGIS (préféré en établissement), ArcGIS, Global Mapper, Erdas Imagine. - **Traitement** : nettoyage, intégration, analyse spatiale, généralisation. - **Validation** : contrôle topologique, RMSE ≤ 5 m pour échelle 1 : 50 000. - **Conservation** : GeoPackage/Shapefile + métadonnées ISO 19115, sauvegarde double, checksum. - **Impression** : traceur haute résolution, échelle graphique, nord géographique ; diffusion PDF géoréférencé ou services web. --- ## Glossaire - **Échelle** : rapport entre une distance sur la carte et la distance réelle sur le terrain (ex. : 1 : 50 000). - **Projection** : transformation mathématique qui représente la surface courbe de la Terre sur un plan tout en minimisant certaines déformations (forme, superficie, distance, direction). - **SRC (Système de Référence de Coordonnées)** : ensemble de paramètres (datum, unité, zone) qui définit comment les coordonnées géographiques sont exprimées (ex. : EPSG:32632). - **Symbole ponctuel** : représentation graphique d’un phénomène localisé (point, croix) sur une carte. - **Symbole linéaire** : représentation d’un phénomène ayant une longueur (route, rivière) par un trait continu ou discontinu. - **Symbole de surface** : représentation d’un phénomène couvrant une aire (forêt, zone inondable) par un remplissage ou un motif. - **RMSE (Root Mean Square Error)** : mesure de l’erreur quadratique moyenne entre les points mesurés et leurs valeurs de référence, utilisée pour contrôler la précision d’un levé. - **GeoPackage** : format ouvert basé sur SQLite qui stocke des données géospatiales vectorielles et matricielles ainsi que leurs métadonnées. - **WMS (Web Map Service)** : service standard de l’OGC permettant de servir des cartes géoréférencées sous forme d’images via Internet. - **ODbL (Open Database License)** : licence ouverte qui autorise le partage et la modification de bases de données à condition de conserver l’attribution et de partager sous la même licence. --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Conception d’une carte de densité de peuplement urbain **Situation** : Vous êtes chargé(e) par la Délégation Régionale de l’Habitat et du Développement Urbain (MINHDU) de produire une carte montrant la densité de population urbaine (habitants / km²) des cinq arrondissements de la ville de **Yaoundé** à l’échelle 1 : 25 000. Vous disposez des données de population par arrondissement (Recensement 2005) et des limites administratives au format shapefile. **Consignes** : 1. Choisissez une échelle adaptée et justifiez votre choix. 2. Indiquez la projection que vous utiliserez et le code EPSG correspondant. 3. Proposez une méthode de classification des densités (nombre de classes, règle). 4. Décrivez les symboles que vous appliquerez (type de remplissage, gamme de couleurs). 5. Élaborez le contenu de la légende obligatoire. **Corrigé** : 1. **Échelle** : 1 : 25 000 est appropriée car elle permet de représenter les limites d’arrondissement (largeur moyenne ≈ 5 km) avec une précision de ± 12,5 m, suffisante pour distinguer les zones urbaines denses. 2. **Projection** : UTM zone 32N, EPSG:32632 (WGS84 / UTM zone 32N). Cette projection préserve les angles et les distances locales, idéale pour un travail à l’échelle communale. 3. **Classification** : 4 classes selon la méthode des **intervalles égaux** (équidistance) pour faciliter la lecture : - Classe 1 : 0‑1500 hab/km² - Classe 2 : 1500‑3000 hab/km² - Classe 3 : 3000‑4500 hab/km² - Classe 4 : > 4500 hab/km² 4. **Symboles** : remplissage uni avec une dégradé de jaune clair (faible densité) à rouge foncé (forte densité). Contour des arrondissements en trait noir épaisseur 0,5 pt. 5. **Légende** : - Titre : *Densité de population urbaine – Yaoundé (2005)* - Échelle graphique (1 cm = 250 m) - Nord géographique (flèche) - Source : Recensement général de la population et de l’habitat 2005, MINHDU - Date de réalisation : novembre 2025 - Auteur : Nom du élève, Lycée technique de Yaoundé - Projection : UTM zone 32N, EPSG:32632 --- ### Exercice 2 – Levée GNSS RTK de points de forage dans le département du Mayo‑Kebbi Est **Situation** : Une ONG d’accès à l’eau souhaite localiser avec précision les points de forage existants dans le département du Mayo‑Kebbi Est (Extrême‑Nord) afin de planifier de nouveaux ouvrages. Vous devez réaliser un levé GNSS RTK avec une base permanente située à **Bongor** (coordonnées connues : 10°12′30″ N, 15°20′15″ E). **Consignes** : 1. Décrire le déroulement du levé (préparation, calibration, acquisition, sauvegarde). 2. Indiquer la précision attendue et le critère d’acceptation (RMSE). 3. Proposer un tableau de relevé type (colonnes : ID, Latitude, Longitude, Altitude, Débit (L/h), État). 4. Présenter les règles de sécurité à respecter sur le terrain dans cette zone. **Corrigé** : 1. **Déroulement** : - *Préparation* : charger le fond de carte (limites départementales) sur le récepteur RTK, vérifier la batterie (> 80 %), prévoir eau, casque, gilet réfléchissant. - *Calibration* : se placer sur la borne IGN de Bongor, lancer la procédure d’initialisation RTK, attendre la fixation (fix) et vérifier que l’écart résiduel < 2 cm. - *Acquisition* : se rendre à chaque point de forage identifié sur une carte préliminaire, stabiliser le récepteur ≥ 30 s, enregistrer les coordonnées (Latitude, Longitude, Altitude) et les attributs (débit mesuré au débitmètre, état : fonctionnel, en panne, abandonné). - *Sauvegarde* : exporter le fichier CSV vers l’ordinateur, créer une copie sur disque USB et sur le serveur de l’ONG, réaliser un checksum MD5 pour contrôler l’intégrité. 2. **Précision attendue** : Le GNSS RTK fournit une précision horizontale de 1‑2 cm et verticale de 2‑3 cm en conditions optimales. Le critère d’acceptation est un **RMSE ≤ 5 cm** sur les points de contrôle (bornes IGN connues réparties dans le département). 3. **Tableau de relevé type** : | ID | Latitude (° N) | Longitude (° E) | Altitude (m) | Débit (L/h) | État | |----|----------------|-----------------|--------------|-------------|------| | F01 | 10.215432 | 15.342109 | 382.5 | 1200 | Fonctionnel | | F02 | 10.221087 | 15.350001 | 378.0 | 0 | En panne | | … | … | … | … | … | … | 4. **Règles de sécurité** : - Porter en permanence un **gilet réfléchissant** et un **casque de chantier** (zone proche de pistes non revêtues). - Éviter les déplacements pendant les heures de forte chaleur (12 h‑15 h) ; prévoir des pauses hydratation toutes les 45 min. - Respecter les zones interdites (zones de défense, réserves de faune) signalées par les panneaux du MINDEF. - Informer le chef de village ou le responsable local de la présence de l’équipe avant d’entrer dans un hameau. - Disposer d’une trousse de premiers secours et d’un moyen de communication (radio VHF ou téléphone satellite) en cas d’incident. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | # | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |---|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Oublier de définir l’échelle avant de choisir les symboles | Symboles trop grands ou trop petits → carte illisible | Toujours déterminer l’échelle en fonction de la taille du territoire et du niveau de détail souhaité avant de créer la légende. | | 2 | Utiliser une projection inadaptée (ex. : équirectangulaire pour une carte communale) | Déformation importante des formes et des distances, mauvaise mesure de superficie | Choisir une projection conforme (UTM ou Lambert) pour les travaux au niveau communal ou départemental ; réserver l’équirectangulaire aux cartes continentales ou mondiales. | | 3 | Négliger le nettoyage des données attributaires (doublons, valeurs aberrantes) | Résultats d’analyse biaisés (ex. : densité surestimée) | Appliquer un script de nettoyage (suppression doublons, seuils plausibles) avant toute jointure ou analyse spatiale. | | 4 | Ne pas vérifier la fixation RTK avant le levé | Erreurs de plusieurs décimètres à mètres, perte de précision centimétrique | Effectuer systématiquement une vérification sur un point connu (borne IGN) et attendre le statut “fix” avant de commencer l’acquisition. | | 5 | Omettre les métadonnées lors de l’archivage | Impossibilité de réutiliser les données ou de connaître leurs limites | Compléter systématiquement le fichier XML de métadonnées (titre, échelle, projection, date, responsable, limitations) avant la sauvegarde. | | 6 | Imprimer sans échelle graphique ni nord géographique | Lecteur incapable de mesurer des distances ou d’orienter la carte | Ajouter obligatoirement une échelle graphique (barre) et une flèche nord sur toute impression papier, même si la carte est diffusée en numérique. | --- *Fin du cours.*