Méthodes d'Altimétrie et de Nivellement : Guide Complet

Le concept de nivellement ou d'altimétrie consiste à déterminer :

• La différence de hauteur entre deux points ou plus.
• La hauteur d'une série de points sur une carte afin de dessiner un croquis coté, ou de représenter la portion de terrain dans le cas où les points relevés sont alignés.
• Les points de piquetage de surfaces horizontales comme les planchers, les fondations ou les revêtements de sol, ou les points sur la pente des routes ou pour l'assainissement.

Pour effectuer un nivellement, vous avez besoin du matériel suivant :

• Un instrument capable de créer une visée ou un plan horizontal, tel qu'un niveau.
• Une mire de nivellement.
• Un carnet de terrain, appelé carnet de nivellement, pour consigner les données, effectuer la vérification des erreurs sur le terrain et dessiner le croquis du levé.
• Un ruban à mesurer pour positionner les points sur le plan qui a servi de base au levé.

Classification des Méthodes de Nivellement

Selon l'instrument utilisé pour obtenir la différence de hauteur entre deux points, il existe trois méthodes de nivellement différentes :

• Nivellement par visée horizontale : Nivellement Géométrique.
• Nivellement de sites escarpés : Nivellement Trigonométrique.
• Nivellement Barométrique.

Nivellement Géométrique (Visée Horizontale)

Pour effectuer cette méthode, on utilise un instrument topographique capable de fournir une visée horizontale. Pour trouver la différence de hauteur entre deux points, l'instrument est placé entre les deux. On effectue une première visée sur le premier point et on note la lecture, puis on effectue une visée sur l'autre point et on note la lecture. La différence de hauteur entre les deux points est la différence entre les lectures obtenues. On place généralement le niveau à mi-distance entre les points pour s'assurer que les erreurs potentielles dues à l'inclinaison de l'instrument sont compensées.

Nivellement Trigonométrique (Visée Inclinée)

Également appelé nivellement par visées inclinées. La différence de hauteur entre deux points est obtenue en mesurant l'angle zénithal de la visée entre les deux points et en mesurant la distance géométrique entre eux. La distance verticale (ou dénivelé) entre deux points est le produit de la distance géométrique par le cosinus de l'angle zénithal. Si vous connaissez la distance horizontale entre les points, le dénivelé est le produit de la distance horizontale par la cotangente de l'angle zénithal. Cette méthode est généralement utilisée pour le nivellement sur de longues distances ou sur des terrains escarpés. Actuellement, on utilise le plus souvent des stations totales.

Nivellement Barométrique

C'est la moins précise des trois méthodes. Le dénivelé est obtenu en mesurant la différence de pression atmosphérique entre les points.

Concepts Clés en Altimétrie et Nivellement

Rappelons qu'en cartographie plane, on considère la surface terrestre comme plane sans faire de grosses erreurs. En altimétrie ou nivellement, ce n'est pas possible, car la sphéricité de la Terre peut avoir une grande importance. Une surface de niveau est une surface équipotentielle de la gravité, considérée comme sphérique et concentrique à la Terre. L'intersection du plan vertical passant par deux points sur la surface, avec une surface de niveau, donne lieu à la notion, très utilisée en nivellement, de ligne de niveau.

La surface de référence est la surface de niveau correspondant à l'altitude zéro. En Espagne, la surface de niveau passant par le point fondamental d'altimétrie coïncide avec le niveau moyen de la mer à Alicante.

On appelle surface de comparaison la surface de niveau passant par le point arbitraire que l'on considère comme l'origine de notre levé.

L'altitude est la hauteur d'un point de la surface par rapport au niveau moyen de la mer. La cote est la hauteur d'un point par rapport à n'importe quelle surface de comparaison. La différence de hauteur entre deux points est la différence entre leurs hauteurs respectives (altitudes ou cotes). Elle peut également être définie comme la distance verticale entre les deux lignes de niveau qui passent par eux.

Les points géodésiques permanents sont des repères matérialisés au sol (souvent par des clous en bronze scellés) dont l'altitude est connue et fournie par l'Institut Géographique National (en Espagne) ou équivalent, avec des fiches descriptives pour leur identification. Les points de référence temporaires sont des points jalonnés par des piquets, de la peinture ou des blocs de construction, utilisés comme points de départ ou de contrôle pour un nouveau levé ou une implantation.

Erreurs, Réfraction et Courbure Terrestre

Pour calculer précisément un dénivelé sur de longues distances, il faut tenir compte de trois concepts :

• La ligne de niveau, qui est une ligne de hauteur constante par rapport au niveau moyen de la mer et qui est donc courbe (due à la courbure terrestre).
• La ligne horizontale, qui est la ligne de visée de l'instrument et qui est tangente à la surface de niveau au point de l'instrument. Elle est perpendiculaire à la verticale (direction de la gravité) en ce point.
• La ligne de visée réelle est affectée par la réfraction atmosphérique, qui courbe la trajectoire de la lumière. La lecture sur la mire est interceptée par cette ligne de visée courbe.

La correction combinée de la courbure terrestre et de la réfraction atmosphérique est nécessaire pour obtenir des résultats précis sur de longues portées.