topographie - Topography


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Une carte topographique avec des lignes de contour
Les images satellite illustrant la topographie du noyau urbain de la ville de New York région métropolitaine , avec l' île de Manhattan à son centre.

Topographie est l'étude de la forme et les caractéristiques des surfaces terrestres . La topographie d'une zone pourrait se référer aux formes de surface et se comporte, ou une description ( en particulier leur représentation dans les cartes).

La topographie est un domaine de la géoscience et la science planétaire et concerne le détail local en général, y compris non seulement un soulagement , mais aussi naturels et artificiels caractéristiques, et même l' histoire locale et la culture . Cette signification est moins fréquente aux États-Unis , où les cartes topographiques avec altitude contours ont « topographie » synonyme de soulagement.

Topographie dans un sens étroit implique l'enregistrement de relief ou relief , la qualité en trois dimensions de la surface, et l'identification des spécifiques reliefs . Ceci est également connu sous le nom géomorphométrie . Dans l' usage moderne, cela implique la génération de données d'élévation sous forme numérique ( DEM ). Il est souvent considéré d'inclure la représentation graphique du relief sur une carte par une variété de techniques , y compris des lignes de contour , des teintes hypsométriques et des modelés .

Étymologie

Le terme topographie originaire de la Grèce antique et a continué dans la Rome antique , comme la description détaillée d'un lieu. Le mot vient du grec τόπος ( topos , "lieu") et -γραφία ( -graphia , "écriture"). Dans la littérature classique cela fait référence à l' écriture sur un lieu ou des lieux, ce qui est maintenant en grande partie appelée « histoire locale ». En Grande - Bretagne et en Europe en général, la topographie de mot est encore parfois utilisé dans son sens originel.

Enquêtes militaires détaillées en Grande - Bretagne ( à partir de la fin du XVIIIe siècle) ont été appelés Ordnance Survey , et ce terme a été utilisé dans le 20ème siècle comme générique pour des relevés topographiques et des cartes. Les premières études scientifiques en France ont été appelées les cartes de Cassini après la famille qui les a produits sur quatre générations. Le terme « relevés topographiques » semble être d'origine américaine. Les premières enquêtes détaillées aux États-Unis ont été faites par le « Bureau Topographique de l'armée », formé au cours de la guerre de 1812 , qui est devenu le Corps des ingénieurs topographes en 1838. Après les travaux de cartographie nationale a été assumée par le US Geological Survey en 1878, le terme topographique est resté comme un terme général pour des études détaillées et des programmes de cartographie, et a été adopté par la plupart des autres nations en standard.

Au 20e siècle, la topographie terme a commencé à être utilisé pour décrire la description de surface dans d' autres domaines où la cartographie dans un sens plus large est utilisé, en particulier dans les domaines médicaux tels que la neurologie .

Objectifs

Un objectif de la topographie est de déterminer la position d'une caractéristique ou plus généralement un point quelconque en termes de horizontal système de coordonnées telles que la latitude, la longitude et l' altitude . Identification des caractéristiques (noms), et la reconnaissance de formes de relief typiques font également partie du champ.

Une étude topographique peut être fait pour diverses raisons: la planification militaire et de l' exploration géologique ont été principaux facteurs de motivation pour lancer des programmes d'enquête, mais des informations détaillées sur terrain caractéristiques et la surface est essentielle pour la planification et la construction d'un grand génie civil , travaux publics , ou des projets de remise en état.

techniques

Il existe une variété d'approches pour étudier la topographie. Quelle méthode (s) à utiliser dépendent de l'échelle et la taille de la zone à l'étude, son accessibilité et la qualité des enquêtes existantes.

enquête directe

Un point d'arpentage en Allemagne

Arpentage permet de déterminer avec précision le terrestre ou l' espace tridimensionnel position des points et les distances et les angles entre eux à l' aide d' instruments de nivellement tels que théodolites , niveaux trapus et inclinomètres .

Les travaux sur l' une des premières cartes topographiques a commencé en France par Giovanni Domenico Cassini , le grand astronome italien.

Bien que la télédétection a considérablement accéléré le processus de collecte d' informations, et a permis à un plus grand contrôle de précision sur de longues distances, l'enquête directe fournit toujours les points de contrôle de base et le cadre pour tous les travaux topographiques, manuel ou SIG à base.

Dans les zones où il y a eu un vaste programme d'enquête et la cartographie directe ( la plupart de l' Europe et l'exemple des États - Unis Continental,), les données compilées à la base de données d'élévation numériques de base tels que l' USGS DEM données. Ces données doivent souvent être « nettoyé » pour éliminer les écarts entre les enquêtes, mais il forme encore un ensemble d'informations précieuses pour l' analyse à grande échelle.

Les relevés topographiques originaux américains (ou les enquêtes « Ordnance » britanniques) impliqués non seulement l'enregistrement de soulagement, mais l'identification des points de repère et la couverture du sol végétal.

La télédétection

La télédétection est un terme général pour la collecte des données géographiques à distance de la zone de sujet.

méthodologies de capteur passif

En plus de leur rôle dans la photogrammétrie, l' imagerie aérienne et satellite peut être utilisé pour identifier et délimiter les caractéristiques du terrain et fonctionnalités de la couverture terrestre plus général. Certes , ils sont devenus de plus en plus une partie de géovisualisation , que ce soit des cartes ou des SIG systèmes. Faux-couleur et non-visibles spectres d' imagerie peuvent également aider à déterminer la nature du terrain par la végétation et la délimitation d' autres informations d'utilisation des terres plus clairement. Les images peuvent être en couleurs visibles et autres bandes de fréquences.

photogrammétrie

La photogrammétrie est une technique de mesure pour laquelle les coordonnées des points en 3D d'un objet sont déterminées par les mesures effectuées dans deux photographiques images (ou plus) pris à partir de différentes positions, habituellement à partir de différentes passes d'un vol de photographie aérienne. Dans cette technique, les points communs sont identifiés sur chaque image. Une ligne de visée (ou rayon ) peut être construit à partir de l'emplacement de la caméra au point sur l'objet. Il est l'intersection de ses rayons ( triangulation ) qui détermine la position tridimensionnelle relative du point. Points de contrôle connus peuvent être utilisés pour donner à ces positions relatives des valeurs absolues. Plus sophistiqués algorithmes peuvent exploiter d' autres informations sur la scène connue a priori (par exemple, symétries dans certains cas permettant la reconstruction des coordonnées en trois dimensions à partir d'une seule position de la caméra).

méthodes de capteurs actifs

Satellite radar de cartographie est l' une des principales techniques de génération de modèles numériques d' élévation (voir ci - dessous). Des techniques similaires sont appliquées dans bathymétriques enquêtes à l' aide de sonar pour déterminer le terrain du fond de l' océan. Au cours des dernières années, LIDAR ( LI de D ÉTECTION A e R le anging), une technique de détection à distance qui utilise un laser au lieu d'ondes radio, de plus en plus a été utilisé pour les besoins de cartographie complexes tels que la cartographie des auvents et de surveillance des glaciers.

Formes de données topographiques

Le terrain est généralement modélisé soit en utilisant le vecteur ( triangulée réseau irrégulier ou TIN) ou maillée ( image raster ) modèles mathématiques. Dans la plupart des applications en sciences de l' environnement, la surface terrestre est représentée et modélisé en utilisant des modèles maillées. Dans les entreprises de génie civil et de divertissement, les plupart des représentations de la surface terrestre emploient une variante de modèles d'étain. En géostatistique , la surface terrestre est généralement modélisé comme une combinaison des deux signaux - le signal lisse (spatialement corrélé) et l' état brut (bruit).

Dans la pratique, les arpenteurs premières hauteurs de l' échantillon dans une zone, utilisez ceux - ci pour produire un modèle de surface terrestre numérique sous la forme d'un TIN . Le DLSM peut alors être utilisé pour visualiser terrain, draper images de télédétection, de quantifier les propriétés écologiques d'une surface ou d' extraire les objets de la surface terrestre. A noter que les données de contour ou d'autres ensembles de données d'élévation de l' échantillon ne sont pas un DLSM. Un DLSM implique que l' élévation est disponible en permanence à chaque emplacement dans la zone d'étude, à savoir que la carte représente une surface totale. Les modèles de la surface terrestre numérique ne doivent pas être confondus avec les modèles numériques de surface, qui peuvent être des surfaces de la voûte, bâtiments et objets similaires. Par exemple, dans le cas des modèles de surface produit en utilisant la technologie lidar, on peut avoir plusieurs surfaces - en partant du haut de la voûte sur la terre solide réelle. La différence entre les deux modèles de surface peut ensuite être utilisé pour calculer les mesures volumétriques (hauteur des arbres , etc.).

données brutes de l'enquête

Information topographique de l' enquête est historiquement fondée sur les notes des enquêteurs. Ils peuvent obtenir la dénomination et des informations culturelles provenant d' autres sources locales (par exemple, limite la délimitation peut être dérivée du local cadastrales cartographie). Alors que l' intérêt historique, ces notes sur le terrain comprennent intrinsèquement des erreurs et des contradictions qui étapes ultérieures détermination de la production de cartes.

Les données de télédétection

Comme dans le cas des notes sur le terrain, les données de télédétection (photographie aérienne et par satellite, par exemple), est cru et non interprétée. Elle peut contenir des trous (en raison de la couverture nuageuse par exemple) ou des incohérences (en raison du moment de l'image spécifique capture). La plupart des cartes topographiques moderne comprend une grande partie des données de télédétection dans son processus de compilation.

cartographie topographique

Une carte de l' Europe en utilisant la modélisation d'élévation

Dans sa définition contemporaine, la cartographie topographique affiche le relief. Aux États-Unis, USGS cartes topographiques montrent relief à l' aide des lignes de contour . L'USGS appelle des cartes en fonction des relevés topographiques, mais sans contours, « cartes planimétriques. »

Ces cartes montrent non seulement les contours, mais aussi des cours d'eau importants ou d'autres plans d'eau, le couvert forestier, les zones bâties ou des bâtiments individuels (selon l'échelle), et d'autres caractéristiques et points d'intérêt.

Bien que non officiellement « topographiques » les cartes, les enquêtes nationales d'autres pays partagent plusieurs des mêmes caractéristiques, et ils sont souvent appelés « cartes topographiques. »

Les cartes de relevés topographiques existants, en raison de leur couverture complète et encyclopédique, constituent la base pour le travail topographique bien dérivé. Les modèles numériques d'élévation, par exemple, ont souvent été créés non pas de nouvelles données de télédétection, mais à partir de cartes topographiques papier existantes. De nombreux gouvernements et éditeurs privés utilisent l'œuvre (en particulier les lignes de contour) à partir de feuilles de cartes topographiques existantes comme base pour leurs propres cartes topographiques spécialisées ou mises à jour.

La cartographie topographique ne doit pas être confondue avec la cartographie géologique . Ce dernier concerne les structures sous - jacentes et les processus à la surface, plutôt que des caractéristiques de surface identifiables.

modélisation numérique d'élévation

Carte du relief: Sierra Nevada , Espagne
Le rendu 3D d'un DEM utilisé pour la topographie de Mars

Le modèle numérique d'élévation (DEM) est une trame à base numérique jeu de données de la topographie ( hypsométrie et / ou bathymétrie ) de tout ou partie de la Terre (ou d' une planète tellurique ). Les pixels de l'ensemble de données sont affectés chacun d' une valeur d'élévation, et une partie d' en- tête de l'ensemble de données définit la zone de couverture, les unités de chaque pixel couvre, et les unités d'élévation (et le point zéro). MNE peuvent provenir de cartes papier existantes et des données d'enquête, ou ils peuvent être générés à partir nouveau satellite ou d' autres télédétection radar ou sonar données.

modélisation topologique

STL modèle 3D de la Terre sans eau liquide à 20 × exagération d'élévation

Un système d'information géographique (SIG) peut reconnaître et analyser les relations spatiales qui existent dans les données spatiales stockées numériquement. Ces relations topologiques permettent spatiales complexes de modélisation et d' analyse à effectuer. Les relations topologiques entre les entités géométriques sont traditionnellement contiguïté (ce qui est adjacente), le confinement (ce qui englobe quoi), et la proximité (la proximité de quelque chose à autre chose).

  • reconstituer une vue en images de synthèse du sol,
  • déterminer une trajectoire de survol du terrain,
  • calculer des surfaces ou volumes,
  • tracer des profils topographiques,

Topographie dans d'autres domaines

Topographie a été appliquée à différents domaines de la science. En neurosciences , la neuroimagerie discipline utilise des techniques telles que la topographie EEG pour la cartographie du cerveau . En ophtalmologie , la topographie de la cornée est utilisée en tant que technique pour cartographier la courbure de la surface de la cornée . Dans l' ingénierie tissulaire , la microscopie à force atomique est utilisée pour cartographier nanotopographie .

Dans l' anatomie humaine , la topographie est superficielle anatomie humaine .

En mathématiques le concept de la topographie est utilisé pour indiquer les motifs ou l'organisation générale des caractéristiques sur une carte ou comme un terme faisant référence au modèle dans lequel les variables (ou leurs valeurs) sont réparties dans un espace.

Voir également

Références