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GPS : Les notions essentielles

Le GPS est un outil incontournable au travail en forêt. Une bonne connaissance de son fonctionnement peut rendre son utilisation plus efficace.

 

Mis en place au début des années 70, le GPS (pour Global Positioning System ou Système de positionnement mondial) est un système de positionnement par satellites se modernisant sans cesse. Véritable révolution à son arrivée, ce système a permis de grands développements dans plusieurs domaines où les besoins en référence spatiale sont importants. 

 

Bien évidemment, la foresterie profite pleinement de cette technologie depuis des décennies. De nombreux récepteurs sont disponibles sur le marché, toujours plus performants, et de nouvelles applications ont vu le jour pour faciliter la vie des forestiers.

 

Connaissez-vous vraiment le système GPS?

 

Fonctionnement

Les systèmes de positionnement par satellites fonctionnent grâce à des constellations de satellites artificiels en orbite tout autour de notre planète permettant à un utilisateur d’obtenir son positionnement grâce à un récepteur. 

 

Le principe de repérage du système GPS utilise comme points de référence les satellites, qui émettent des ondes radios en continu. Comme la position des satellites est connue, il est en effet possible de déterminer par le principe de triangulation la distance qui les sépare d’un récepteur, qui se trouve en un point donné sur la surface terrestre.

 

Comment utiliser une boussole?

 

Le récepteur calcule ensuite le temps que prennent les ondes de ces différents satellites pour le rejoindre. Le GPS permet donc de se positionner en tout temps sur la surface terrestre. Dans un contexte forestier où il y a peu de repères, c’est un atout indéniable!

 

système GPS

 

Dû à sa popularité, le système GPS est souvent utilisé pour nommer les systèmes de positionnement par satellites, mais il s’agit en fait d’un système parmi tant d’autres. 

 

En effet, il existe d’autres systèmes de positionnement par satellites , tel que le système européen Galileo, qui sera pleinement opérationnel en 2024, et qui offre déjà une meilleure précision que le système GPS. On note également le système chinois Beidou et le système russe Glonass, dont les performances respectives se rapprochent du système GPS.

En 2021, le système GPS est composé d’une constellation de 31 satellites actifs disposés de façon à ce qu’au moins quatre satellites soient visibles en tout temps, peu importe où l’on se trouve sur la planète. Les conditions idéales sont atteintes lorsqu’entre 6 à 12 satellites sont visibles pour un endroit donné.

 

Obstacle

La présence de différents couvert forestier ou d’obstacles influencent le niveau de précision du positionnement et de la navigation en haussant les marges d’erreur. En effet, ces obstacles peuvent bloquer le signal, mais aussi faire dévier les émissions du satellite (erreur multi-trajet).

 

Ce dernier phénomène se produit lorsque le signal du satellite arrive au récepteur après avoir suivi un autre chemin que le trajet direct. Cela surévalue les distances et cause des erreurs de positionnement (voir la figure suivante). Ainsi, sans surprise, on peut s’attendre à un meilleur positionnement dans un peuplement forestier ouvert que fermé.

 

Satellite GPS

 

La topographie est également à prendre en compte. En territoire montagneux, il se peut que la réception soit plus difficile à certains endroits puisque la montagne fera obstacle. Il faut donc toujours s’assurer de capter un nombre suffisant de satellites à un endroit donné pour une meilleure qualité du positionnement.

 

Appareils GPS

Il existe une foule de récepteurs GPS sur le marché.

Il faut d’abord s’assurer de posséder le récepteur GPS qui réponde à nos besoins en termes de précision. Les capteurs habituellement utilisés ont généralement une précision d’environ 4 à 10 m en conditions normales. C’est le cas des GPS Garmin ou de nos téléphones intelligents. Il existe également des récepteurs GPS haut de gamme pour les travaux qui requièrent plus de précision.

 

Appareil GPS Garmin

Garmin est une compagnie qui offre plusieurs appareils récepteur GPS largement utilisés dans le monde de la foresterie. Elle offre également des récepteurs qui peuvent recevoir les informations de positions des satellites aussi bien de GPS que de Glonass, le système russe. Ainsi, vous aurez accès à 24 satellites de plus que les appareils qui n’utilisent que GPS. 

La compagnie possède son propre fichier image propriétaire, soit le Garmin .img. C’est dans ce fichier que l’on peut stocker les entités géographiques qui seront affichées à l’écran. Ainsi, il est possible de créer vos propres fonds de cartes personnalisés et de les importer dans votre GPS. 

Les couches de données peuvent être de type ligne, polygone ou point et il est possible de les personnaliser selon vos besoins : échelle d’affichage, couleur des entités, ajout d’étiquettes et autres.

 

Appareil GPS de grande précision

Parfois, certains projets nécessitent une précision plus grande, par exemple lors des inventaires de la Direction des inventaires forestiers, où le centre de placette-échantillon doit être identifié très précisément. Il existe pour cela des récepteurs haut de gamme, mais également plus coûteux, tels que Trimble et Leica. 

 

Certains GPS peuvent même aller jusqu’à une précision centimétrique, mais leur utilisation se limite pour l’instant à certains usages, tels que dans les voitures autonomes et l’agriculture de précision. 

Une alternative plus abordable est de s’équiper du récepteur Geode de Juniper Systems, qui améliore significativement la précision du récepteur GPS de votre appareil. Facilement transportable sur le terrain, cela vous permet d’acquérir des données avec une précision sous le mètre en temps réel. Il s’utilise aisément avec les appareils Windows, Windows Mobile et Android.

 

Applications GPS

 

De nombreuses applications ont été développées pour les ordinateurs et les téléphones intelligents munis d’un récepteur GPS.

 

GSFNAV

Groupe Système Forêt a développé deux applications de navigation GPS bien utiles pour la foresterie : GSF NAV pour Android et GSF NAV pour Windows

 

Ces applications permettent de visualiser son propre fond de cartes personnalisé (lacs, secteurs d’intervention, routes, rivières, obstacles et autres), de se positionner en temps réel, d’enregistrer les déplacements, de mesurer des distances et des superficies, ainsi que d’utiliser des outils de zoom. 

 

Quelques spécificités :  

  • GSF NAV pour Android permet d’utiliser un appareil Android comme un GPS de main. Il permet de modifier ou de créer des entités (point, polyligne et polygone) à même votre appareil mobile, ainsi que de saisir des informations directement dans des bases de données géospatiales, une fonction très pratique pour les travaux techniques.

 

  • GSF NAV pour Windows s’installe sur un ordinateur personnel ou directement sur l’ordinateur de la machinerie. L’outil enregistre tous les déplacements des engins dans un journal de suivi. Ces données sont utiles pour faire le suivi de la production. Le transfert des données entre plusieurs machines est également possible.

 

Application en ligne

Il existe une multitude d’applications de cartographie en ligne. Parmi les plus populaires, il y a celles de la compagnie ESRI, qui propose une plateforme de cartographie en nuage, ainsi que des applications interactives, telles que  : 

 

  • ArcGIS Field Maps est une application qui permet d’acquérir des données sur un appareil mobile. Elle permet au travailleur de se déplacer sur le terrain à l’aide d’une cartographie web et de créer et d’éditer la donnée. 

 

  • ArcGIS Survey123 est une solution de collecte de données qui permet de créer, de partager et d’analyser des questionnaires avec une composante cartographique. Elle peut fonctionner sur un appareil mobile, mais également sur le web. La différence entre les deux produits est que ArcGIS Field Maps met l’accent sur la carte, tandis que Survey123 est centré davantage sur le formulaire.

 

Des alternatives à ces applications sont GIS Cloud, SW Maps, Fulcrum et l’application libre et ouverte QFIELD pour QGIS.

 

En contexte forestier, la faiblesse ou l’absence du réseau internet dans certaines régions ne permet pas toujours d’utiliser ces outils avec une connectivité en temps réel. Il est néanmoins tout à fait possible de les utiliser en mode hors connexion, avec une synchronisation ultérieure (c’est-à-dire que la mise à jour des données se fait lorsque vous avez de nouveau accès à une connexion wifi). 

 

AVENZA MAPS

La compagnie Avenza Maps propose son application éponyme qui permet d’utiliser son appareil mobile (avec GPS intégré) pour se localiser sur des cartes. Il est possible de télécharger des cartes à l’avance dans l’immense bibliothèque de cartes disponibles, sous une foule de thématiques : tourisme, transport, parcs et forêts, topographie, géologie, nautisme, etc). 

Comme les cartes sont téléchargées, elles sont disponibles en tout temps en mode hors connexion. On peut dans l’application créer des points d’intérêt (avec photos) et créer des itinéraires. De plus, il est possible d’importer ses propres fichiers, tels qu’un PDF géographique (qui contient des coordonnées géographiques) ou des Shapefiles.

 

CONCLUSION

Avec le vaste projet de modernisation du système GPS en cours actuellement, on peut s’attendre à une hausse continuelle de la qualité et de la précision du positionnement. Le développement de nouveaux récepteurs et d’applications toujours plus performantes permettent également d’étendre les fonctionnalités du système GPS vers de nouveaux horizons.  

 

À l’ère du numérique et de l’infonuagique, l’utilisation du GPS dans le cadre d’un projet offre d’ailleurs de nouvelles possibilités de collaboration et de partage de l’information entre les travailleurs et le public, et ce en temps réel. Ce filon sera certainement développé et intégré encore plus dans le travail du forestier ces prochaines années.

 

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