Technologie · Seconde · Photographie Numérique et Image · 3e Trimestre

Géolocalisation et Cartographie Numérique

Découverte du système GPS, des algorithmes de calcul d'itinéraire et de la cartographie collaborative.

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• MEN: Lycee - Géolocalisation
• MEN: Lycee - Protocoles de communication

À propos de ce thème

La géolocalisation repose sur un principe physique élégant : la trilatération par ondes radio. Les satellites GPS (ou Galileo, le système européen) émettent des signaux horodatés. Le récepteur calcule la distance à chaque satellite en mesurant le décalage temporel, puis détermine sa position par intersection de sphères. Ce sujet permet aux élèves de Seconde de comprendre concrètement comment un smartphone localise son utilisateur à quelques mètres près, tout en découvrant les algorithmes de cartographie qui transforment ces coordonnées en itinéraires.

Au-delà de la technique, le programme de SNT invite à questionner les implications sociétales de la géolocalisation permanente. La collecte continue de données de position par les applications soulève des questions de vie privée que les élèves doivent apprendre à analyser. La cartographie collaborative, comme OpenStreetMap, offre un contre-modèle citoyen face aux plateformes propriétaires.

Les approches actives sont particulièrement adaptées ici : manipuler physiquement la trilatération ou analyser ses propres données de localisation rend le sujet immédiatement tangible et favorise une appropriation critique des enjeux.

Questions clés

1. Comment un système de géolocalisation parvient-il à déterminer notre position avec une précision métrique ?
2. Dans quelle mesure la géolocalisation permanente de nos appareils représente-t-elle un risque pour notre vie privée ?
3. Quelles décisions éthiques les utilisateurs et les concepteurs d'applications de cartographie doivent-ils prendre ?

Objectifs d'apprentissage

• Expliquer le principe physique de la trilatération utilisé par les systèmes GPS pour déterminer une position géographique.
• Analyser les risques potentiels liés à la collecte continue de données de localisation par les applications mobiles pour la vie privée des utilisateurs.
• Comparer les modèles de cartographie collaborative (ex: OpenStreetMap) aux plateformes propriétaires en termes de collecte de données et de gouvernance.
• Calculer une distance approximative en utilisant des données de temps de parcours et de vitesse moyenne, simulant une étape de calcul d'itinéraire.
• Évaluer les implications éthiques de la diffusion de données de localisation précises dans le cadre d'applications publiques ou privées.

Avant de commencer

Notions de base sur les réseaux informatiques

Pourquoi : Comprendre comment les données circulent est nécessaire pour saisir le fonctionnement des signaux GPS et des applications de cartographie.

Repérage dans l'espace et coordonnées

Pourquoi : Une familiarité avec les systèmes de coordonnées (comme les coordonnées cartésiennes) facilite la compréhension de la localisation géographique.

Vocabulaire clé

Trilatération	Méthode de localisation spatiale qui détermine la position d'un point en mesurant sa distance à au moins trois points de référence connus (ici, des satellites).
Signal horaire	Information émise par les satellites GPS contenant l'heure exacte de l'émission, essentielle pour calculer la distance au satellite.
Cartographie collaborative	Processus de création et de mise à jour de cartes par une communauté d'utilisateurs, comme OpenStreetMap, où chacun peut contribuer.
Données de localisation	Informations numériques précises indiquant la position géographique d'un appareil ou d'une personne à un instant donné.
Algorithme de calcul d'itinéraire	Ensemble de règles et de calculs informatiques permettant de trouver le chemin le plus court ou le plus rapide entre deux points sur une carte.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Le GPS fonctionne grâce à une connexion Internet.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Le GPS reçoit des signaux radio des satellites et fonctionne sans connexion Internet. C'est le téléchargement des cartes qui nécessite une connexion. Faire tester un GPS en mode avion aide les élèves à distinguer clairement les deux systèmes.

Idée reçue courante

Plus il y a de satellites visibles, plus la localisation est lente.

Ce qu'il faut enseigner à la place

C'est l'inverse : plus le récepteur capte de satellites, plus la position est précise et rapide à calculer. Un minimum de 4 satellites est nécessaire pour une position 3D. Une activité de trilatération physique permet aux élèves de constater eux-mêmes qu'ajouter un point de référence réduit l'incertitude.

Idée reçue courante

Les applications de cartographie montrent toutes la même réalité objective.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Chaque service cartographique fait des choix éditoriaux : quels lieux afficher, comment nommer les territoires contestés, quelles routes privilégier. Comparer Google Maps, Apple Plans et OpenStreetMap sur un même quartier révèle ces différences et pousse les élèves à adopter un regard critique.

Idées d'apprentissage actif

Jeu de simulation: Trilatération grandeur nature

Trois élèves jouent le rôle de satellites dans la cour, chacun tenant une corde de longueur précise. Un quatrième élève cherche le point d'intersection des trois cercles pour trouver la position calculée. La classe compare la précision obtenue avec 2 puis 3 satellites.

35 min·Classe entière

Penser-Partager-Présenter: Mes données de localisation

Chaque élève consulte l'historique de localisation de son smartphone (Google Timeline ou équivalent). En binôme, ils identifient les informations sensibles déductibles de ces traces. Ils partagent ensuite avec la classe les paramètres de confidentialité qu'ils recommandent d'activer.

25 min·Binômes

Atelier cartographique : Contribuer à OpenStreetMap

En petits groupes, les élèves choisissent une zone autour du lycée peu documentée sur OpenStreetMap. Ils relèvent sur le terrain les éléments manquants (bancs, passages piétons, végétation) et les ajoutent à la carte. Chaque groupe présente sa contribution à la classe.

50 min·Petits groupes

Débat structuré : Géolocalisation et libertés

Deux camps défendent des positions opposées sur l'usage de la géolocalisation par les forces de l'ordre (traçage des suspects vs protection de la vie privée). Les élèves préparent leurs arguments en groupe, puis débattent selon un format chronométré avec droit de réponse.

40 min·Petits groupes

Liens avec le monde réel

• Les chauffeurs-livreurs de La Poste utilisent des applications de navigation GPS pour optimiser leurs tournées quotidiennes, calculant le meilleur itinéraire en temps réel pour livrer des colis dans des zones urbaines denses.
• Les randonneurs et les secours en montagne s'appuient sur des applications de cartographie hors ligne et des GPS dédiés pour naviguer sur des sentiers peu balisés, leur permettant de connaître leur position exacte même sans réseau mobile.
• Les urbanistes et les géographes utilisent des SIG (Systèmes d'Information Géographique) intégrant des données de localisation pour analyser la répartition des services publics ou l'impact des nouvelles constructions sur la mobilité des habitants d'une ville comme Lyon.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Distribuez une fiche avec deux questions : 1. Décrivez en une phrase comment un satellite GPS vous aide à trouver votre chemin. 2. Citez un avantage et un inconvénient de partager votre position avec une application de réseau social.

Question de discussion

Lancez un débat avec la question : 'Si vous développiez une application de covoiturage, quelles informations de localisation seriez-vous prêt à collecter et pourquoi ? Quelles seraient vos garanties pour la vie privée des utilisateurs ?'

Vérification rapide

Demandez aux élèves de lever la main s'ils comprennent le rôle des signaux horaires des satellites. Posez ensuite une question ciblée : 'Quel est le principal risque pour la vie privée si une application enregistre votre position toutes les minutes pendant une semaine ?'

Questions fréquentes

Comment fonctionne le GPS pour localiser un téléphone ?

Le téléphone reçoit les signaux de plusieurs satellites en orbite. Chaque satellite envoie sa position et l'heure d'émission du signal. Le récepteur calcule la distance à chaque satellite en mesurant le temps de parcours du signal, puis détermine sa position par trilatération. Le système européen Galileo, opérationnel depuis 2016, offre une précision métrique aux utilisateurs civils.

Quelle est la différence entre GPS et Galileo ?

Le GPS est le système américain de navigation par satellite, opérationnel depuis 1995. Galileo est son équivalent européen, développé par l'Union européenne et l'Agence spatiale européenne. Galileo offre une meilleure précision civile (environ 1 mètre contre 5 pour le GPS) et garantit l'indépendance technologique de l'Europe. Les smartphones modernes utilisent les deux systèmes simultanément.

Comment enseigner la géolocalisation avec des activités pratiques au lycée ?

La trilatération se simule physiquement avec des cordes dans la cour du lycée. Les élèves analysent ensuite leurs propres historiques de localisation pour saisir les enjeux de vie privée. Une contribution réelle à OpenStreetMap ancre le travail dans un projet citoyen concret. Ces approches actives transforment un sujet abstrait en expérience directe et mémorable.

Quels sont les risques de la géolocalisation pour la vie privée ?

Les données de localisation permettent de reconstituer les habitudes d'une personne : domicile, lieu de travail, commerces fréquentés, relations sociales. Ces informations, collectées par les applications, peuvent être revendues à des tiers ou exploitées à des fins publicitaires. En France, la CNIL encadre strictement l'usage de ces données, mais la vigilance individuelle reste indispensable.