Les cartes numériques : cours de SNT en Seconde

Tu consultes sûrement une carte tous les jours sans y penser : pour trouver un arrêt de bus, un restaurant ou un trajet à vélo. Cette carte n'a pas grand-chose à voir avec le plan en papier plié dans la boîte à gants. Elle change selon l'endroit que tu regardes, elle affiche des informations quand tu touches un point, elle se met à jour. Ce chapitre explique comment une telle carte est construite, ce qu'elle contient et comment tu peux en créer une toi-même.

Ce cours s'inscrit dans l'enseignement de sciences numériques et technologie (SNT), dont le programme de la classe de seconde générale et technologique a été publié au BO spécial n° 1 du 22 janvier 2019.¹ Il fait suite au chapitre sur la géolocalisation par satellite : là, tu as vu comment un appareil détermine où il se trouve ; ici, tu verras comment cette position est représentée et exploitée sur une carte. Il prépare le chapitre sur le calcul d'itinéraire.

Une carte papier est un document figé. Le dessinateur a décidé une fois pour toutes quelles routes, quels bâtiments et quels noms de lieux apparaîtraient. Si tu veux plus de détails sur un quartier, tu dois acheter une autre carte, à une échelle différente.

Une carte numérique est au contraire consultable depuis un ordinateur, une tablette ou un téléphone, et elle est bien plus souple à l'usage que le papier.³ Cette souplesse vient d'un point essentiel : l'écran n'affiche pas une image unique, il assemble des informations stockées séparément.

Le mot clé de ce chapitre est couche. Imagine plusieurs feuilles transparentes empilées : sur la première, le dessin des routes et des rivières ; sur la deuxième, les limites des communes ; sur la troisième, des points qui marquent des stations de vélos. En regardant l'empilement par-dessus, tu vois une seule carte, mais tu peux retirer ou ajouter une feuille quand tu veux.

C'est exactement ce que propose le service GeoPortail, utilisé dans les ressources d'accompagnement du programme. Son menu à gauche permet de distinguer les différents fonds de cartes, des données thématiques et certains outils.³ Les activités demandent d'ailleurs d'identifier les différentes couches d'information de ce site.³

Pour placer un élément sur une carte, il faut un moyen précis et universel de dire où il se trouve. Le nom d'une rue ne suffit pas : deux villes peuvent avoir une « rue de la Gare ». On utilise donc deux nombres, la latitude et la longitude, qui forment les coordonnées du point.

Les ressources du programme proposent justement une activité qui consiste à positionner un point sur une carte à partir de sa latitude et de sa longitude.⁴ Elles proposent aussi de récupérer une trame au format NMEA sur une carte Arduino afin d'en extraire ces deux valeurs.⁴ Autrement dit, c'est le même couple de nombres qui sort du récepteur de géolocalisation et qui entre dans la carte.

Sur un écran, tu agrandis et tu réduis à volonté. Mais il ne s'agit pas seulement d'agrandir une image : la quantité de détails utiles dépend de l'échelle de lecture. Sur une vue d'ensemble d'un pays, afficher chaque petite rue rendrait la carte illisible ; sur la vue d'un quartier, ne montrer que les grandes villes serait inutile.

Une ressource d'accompagnement utilise une expérience simple pour le faire sentir. Des groupes de trois élèves reçoivent une carte au format A3 et doivent la retranscrire sur un format plus petit (A4, A5 ou A6) en un temps limité.⁶ En comparant les productions, on constate que des éléments ont dû être omis, ce qui conduit à introduire les différentes couches d'information des cartes numériques.⁶

Les cartes que tu vois dans les applications peuvent aussi être créées par programme. En SNT, les élèves peuvent réaliser des cartes ou des graphiques avec Python.² Les ressources sur les trottinettes et vélos en libre-service s'appuient sur la bibliothèque Folium, qui permet de générer une carte centrée sur une ville précise en lui donnant sa latitude et sa longitude.⁵

On peut ensuite ajouter des points d'intérêt, abrégés POI, sous forme de marqueurs posés à des coordonnées précises.⁵ Chaque marqueur peut porter un popup : une petite bulle d'information qui s'ouvre quand on clique dessus, par exemple l'autonomie restante d'une trottinette ou le tarif associé.⁵

Une carte numérique ne sert pas qu'à regarder : elle est aussi une base de données pour calculer. Les activités sur la location de vélos et de trottinettes explorent justement le calcul d'itinéraires à partir d'une carte et la manière dont les trajets sont calculés entre différents points.⁵

Le principe est de voir la carte comme un réseau : des lieux reliés par des routes, chacune associée à une durée ou une distance. On cherche alors le chemin dont le total est le plus petit. Les ressources évoquent des algorithmes semblables à celui de Dijkstra, avec des durées de trajet données entre différentes villes.⁵ Elles présentent aussi la bibliothèque pyroutelib3, qui calcule des itinéraires à partir des cartes OpenStreetMap (OSM).⁵ Les élèves choisissent le point de départ, le point d'arrivée et le moyen de transport.⁵

Une carte donne une impression d'objectivité, mais elle reste un choix : quelles couches sont affichées par défaut, quelles données sont à jour, quelles informations ont été retirées pour garder une carte lisible. Prends donc l'habitude de te poser quelques questions avant de te fier à ce que tu vois.