Topographie

Théodolite de 1900.

Les premières traces de mesures de la surface de la terre semblent dater des Égyptiens, pour la construction des pyramides, pour remettre en place les limites de cultures après les crues du Nil mais aussi pour délimiter les terres soumises à l'autorité du pharaon. De nombreuses stèles ont été retrouvées au Proche-Orient. Il semble, comme le précise Hérodote, que le peuple égyptien disposait déjà d'un cadastre.

À partir de l'Empire romain, les arpenteurs ont été chargés de borner les terres, divisant les champs et mesurant ainsi le territoire en vue de l'application de l'impôt. Ils sont aussi chargés d'implanter les bâtiments et les routes. Les conquêtes des Romains et leurs constructions démontrent une grande pratique basée en partie sur l'angle droit. L'une des fonctions essentielles des arpenteurs romains fut la réalisation d'un cadastre. Une fois la prise de mesures réalisée sur le terrain, l'ensemble du plan était transcrit sur des plaques de marbre en deux exemplaires identiques dont l'une était destinée aux archives de l'État, formant ainsi un cadastre juridique et technique.

En France pendant le Moyen Âge, les Mérovingiens, se contentent de maintenir l'organisation romaine. Les Carolingiens instaureront la taille, impôt au profit du roi, qui nécessite la restauration des documents terriers mais sans mesurages. C'est à la Renaissance que les premiers plans de ville sont réalisés.

Mercator introduisit les premières projections sur globe et par ainsi les corrections de courbure de la terre sur les plans.

On peut citer quelques topographes célèbres, Claude Chastillon (1559-1616) fut le topographe du roi de France Henri IV pour lequel il réalisa 544 gravures. Jean-Dominique Cassini IV (1748-1845) fut chargé de terminer la carte de France entamée par son père, qui ne fut achevée qu'en 1815.

Télémètre laser et l'ordinateur de terrain utilisés pour des relevés topographiques, technologie « Field-Map ».

Tachéomètre moderne.

La lunette est adaptée à la topographie au XVII^e siècle. À cette époque, l'instrument essentiel de l'arpenteur est la planchette (ou goniographe). Cet instrument est uniquement composé d'une lunette et d'une planche en bois. C'est au XX^e siècle que le théodolite apparaît. Il permet de mesurer des angles horizontaux et verticaux.

Depuis les années 1950 et 1960, les techniques évoluent. Avec l'invention des distancemètres électroniques, le théodolite électronique ou le tachéomètre permettent à la fois de mesurer les distances et les angles. Jusque-là, la mesure des distances se faisait à l'aide de rubans gradués (dits chaînes d'arpenteurs) : ces inventions constituent donc une évolution très significative dans le travail des topographes de terrain, presque une révolution.

Depuis la fin du XX^e siècle, l'apparition de l'électronique puis de l'informatique ont donné naissance à de nouvelles techniques de levé et de traitement des données : stations totales motorisées et télécommandées, positionnement par satellites (notamment GLONASS ou le plus connu : GPS), niveaux à code-barres, télémètre laser, etc.

Images topographiques.

La topographie permet de mener des travaux à l'échelle d'une ville ou d'un pays en utilisant une représentation planimétrique (planimétrie) et altimétrique (altimétrie) identique sur l'ensemble de son territoire. Ces travaux peuvent être des constructions d'autoroutes, de ponts, de canaux, tunnels, etc.

Les travaux de topographie sont menés par des topographes ou des géomètres-experts.

Dans une perspective linguistique, la topographie sert à décrire l'espace d'un lieu. Elle fait partie de la typologie descriptive qui regroupe plusieurs types de descriptions selon l'objet décrit. Dans le domaine informatique, on parle par exemple de topographies de circuits intégrés, qui fait l'objet d'une protection intellectuelle via une loi propre[1] au Canada.

Exemple de carte topographique.

Les cartes topographiques sont une représentation géométrique, en général plane, d'une partie de la Terre.

En France, on utilise la projection de Lambert, afin de déterminer avec précision des points, appelés points géodésiques, qui seront connus en coordonnées. À l'aide de cette projection, on peut déterminer la position virtuelle de n'importe quel point situé sur le sol français. Celle-ci sera très proche de sa position réelle, de l'ordre de quelques décimètres.

Le système altimétrique français est le système IGN 69. Le niveau zéro du niveau général de la France (NGF) se situe au marégraphe de Marseille au bord de la Mer Méditerranée.

Sur chaque carte, l'échelle de représentation est toujours présente. Un quadrillage indiquant les coordonnées peut aussi être représenté, ainsi que des lignes courbes de niveaux (isohypse) représentant l'altimétrie.

Un curvimètre mécanique.

Les cartes peuvent ne faire figurer que certains éléments du territoire à différentes échelles. Il existe ainsi des cartes d'intérêt général pour les particuliers (notamment les cartes IGN) et d'autres adaptées aux besoins plus spécifiques des professionnels. Les cartes au 1/25000 présentent les courbes de niveaux, les forêts, les routes, les villes, etc. Elles sont utiles pour les randonnées. Les cartes adaptées aux travaux publics sont à l'échelle du chantier et indiquent l'emplacement des futures constructions et les évolutions en cours.

Le service topographique national français s'appelle « Institut national de l'information géographique et forestière » (IGN), anciennement « Institut géographique national ».

En France, les cartes à plus grande échelle que sont les plans du cadastre sont, topographiquement, de qualités très inégales. Malgré le rattachement de tous au système Lambert, il reste imprudent de tirer des conclusions de discordances entre plan et terrain sans le conseil d'un professionnel.

Le curvimètre est l'un des instruments utilisés pour la mesure des courbes sur les cartes : il permet - grâce à sa roue ou à sa bille - de calculer des distances en les parcourant sur la carte, le curvimètre étant doté de graduations d'échelle ou d'une conversion électronique entre la distance mesurée sur la carte et la distance réelle sur le terrain.

Le planimètre sert à mesurer des surfaces sur des plans et des cartes.

Plan de la grotte du Chat à Daluis (Alpes-Maritimes, France).

La topographie spéléologique est la description graphique d'une cavité et des éventuels travaux d'aménagement qui y ont été faits par les hommes qui les ont fréquentées, parmi lesquels les spéléologues modernes.

Elle permet de garder une trace écrite et exploitable de la cavité. Sans cela, une cavité ne serait qu'un point sur une carte ou un récit précaire.

Grâce aux mesures faites sous terre, les spéléologues établissent un plan et une coupe qui déterminent les caractéristiques de base de la cavité, en ce qui concerne le développement (longueur) et le dénivelé. Sur ces plans de base peuvent figurer d'autres informations selon la cavité : écoulements d'eau, courants d'air, concrétions, géologie, aménagements anthropiques, etc.

• Association Française de Topographie : lexique terminologique de la topographie

• George E. Hilley, Stephen Porder, Felipe Aron, Curtis W. Baden, Samuel A. Johnstone et al. (2019) Earth’s topographic relief potentially limited by an upper bound on channel steepness |Nature Geoscience | pp828 - 832 |doi:10.1038/s41561-019-0442-3
• D. R. Davies, A. P. Valentine, S. C. Kramer, N. Rawlinson, M. J. Hoggard et al. Earth’s multi-scale topographic response to global mantle flow |Nature Geoscience| pp845 - 850 |doi:10.1038/s41561-019-0441-4