Chaque carte plate de la Terre est un compromis. Parce que notre planète est un sphéroïde (sphérique en gros), toute tentative d'aplatir sa surface en une feuille rectangulaire introduit inévitablement la distorsion. Les projections de la carte sont les transformations mathématiques qui convertissent la surface 3D courbe en une représentation 2D, et ils viennent avec des compromis: préserver la forme, la zone, la distance ou la direction, mais jamais les quatre simultanément.

Les fondamentaux des projections cartographiques

La projection de la carte est une méthode systématique de transfert de la sphère terrestre vers un plan. Comme la surface terrestre est courbée, aucune carte plate ne peut parfaitement représenter toutes les caractéristiques géographiques sans introduire de distorsion.Les trois principales familles de projections – cylindriques, coniques et azimutales – commencent par une surface développée différente (une forme qui peut être non laminée plate) et produisent des motifs de distorsion distinctifs qui affectent la perception du monde.

  • Les projections cylindriques enveloppent un cylindre autour du globe, le touchant le long de l'équateur ou d'une latitude standard. Les lignes de longitude et de latitude apparaissent comme des lignes droites et perpendiculaires, rendant cette projection facile à utiliser pour la navigation et les cartes du monde. La projection du mériteur est l'exemple le plus célèbre, qui est utilisé pour préserver les angles et les roulements de boussole.
  • Les projections de la Terre placent un cône sur le globe, souvent tangent ou sécant à une ou deux lignes de latitude. Ces projections sont bien adaptées pour cartographier les régions de latitude moyenne parce que la distorsion est minimisée le long des parallèles standard où le cône touche la sphère.La projection de la Conic Conforme de Lambert est un choix commun pour les cartes d'aviation et les cartes régionales.
  • Les projections azimuthales (planaires)[ projettent le globe sur un plan plat tangent à un seul point ou sécant le long d'un cercle. Elles préservent la direction (azimut) du point central et sont fréquemment utilisées à des fins de cartes polaires ou de communication radio. La projection Stéréographique est un exemple azimutal classique, conservant la forme et les angles locaux près du centre.

Le choix de la projection détermine les propriétés géographiques qui sont préservées et déformées. Comme aucune projection ne peut maintenir simultanément la forme, la surface, la distance et la direction, les cartographes doivent sélectionner la projection qui correspond le mieux à l'objectif visé de la carte.

Propriétés clés et types de distorsion

Les distorsions de la carte se répartissent en catégories selon leurs propriétés géographiques. Les quatre principales propriétés que les projections tentent de préserver, mais jamais du tout à la fois, sont la forme, la surface, la distance et la direction.

  • Conformelle: Projections qui préservent les angles et les formes locaux, si petites caractéristiques semblent exactes dans la forme. Cependant, elles déforment la zone, en particulier vers les pôles. La projection Mercator est conforme, c'est pourquoi le Groenland semble énorme par rapport à l'Afrique, même si l'Afrique est environ 14 fois plus grande.
  • Égale zone (équivalente):[ Projections qui maintiennent la taille relative des régions, assurant que les zones sont proportionnelles à la réalité. Les formes ont tendance à être déformées, souvent étirées ou comprimées. La projection Gall-Peters est une carte cylindrique bien connue d'égale zone, montrant des tailles de continent correctes mais des formes inhabituelles.
  • Equidistant: Projections qui préservent les distances d'un point central ou le long de certaines lignes. Bien que les mesures de distance soient précises le long de ces chemins, les formes et les zones sont généralement déformées ailleurs. La projection Azimuthal Equidistant est un exemple utilisé pour la radiocommunication et la cartographie de distance des compagnies aériennes.
  • Compromis: Projections qui ne préservent pas strictement une propriété unique mais équilibrent les distorsions pour créer des cartes visuellement attrayantes.Ces projections visent à minimiser la distorsion globale de la forme, de la surface et de la distance.Les projections Robinson et Winkel Tripel sont des projections de compromis populaires utilisées dans les atlas du monde.

Les cartographes utilisent des outils comme Tissot , indicatrix pour visualiser la distorsion. Cette méthode place sur le globe de petits cercles (indicateurs) qui deviennent des ellipses de taille et de forme variables sur la projection de la carte. La déformation de ces cercles révèle combien la projection s'étend ou compresse des zones et modifie les formes localement.

Projections communes et leurs effets sur les continents

La projection Mercator

Créée par Gerardus Mercator en 1569, la projection du mercateur a été conçue pour aider la navigation maritime en préservant les directions de la boussole. Sa nature cylindrique signifie méridien et parallèle se croisent à angle droit, et une ligne droite sur cette carte correspond à une ligne de boussole ou de rhumb constante. Cette propriété la rend idéale pour tracer des parcours en mer.

Cependant, la projection Mercator déforme considérablement la taille des masses terrestres, surtout près des pôles. Le Groenland apparaît à peu près la même taille que l'Afrique, alors qu'en réalité la superficie de l'Afrique est environ 14 fois plus grande. L'Antarctique est représenté comme un continent énorme qui s'étend à travers la limite sud, bien plus grand que sa taille réelle concentrée autour du pôle Sud.

Cette distorsion a des conséquences de grande portée au-delà de la navigation.La proéminence gonflée de l'Europe et de l'Amérique du Nord peut influencer inconsciemment les perceptions de l'importance et du pouvoir mondiaux – phénomène parfois appelé - partialité Mercator.

La projection Gall-Peters

Développée par James Gall en 1855 et popularisée par Arno Peters dans les années 1970, la projection Gall-Peters est une carte cylindrique à aire égale. Elle préserve la taille relative des continents avec précision, ce qui la rend utile à des fins éducatives et à des fins de cartographie thématique où la comparaison des zones est importante.

Alors que l'Afrique et l'Amérique du Sud semblent beaucoup plus grandes et plus proportionnelles que sur le Mercator, les formes des continents sont déformées. Les terres semblent tendues verticalement près de l'équateur et comprimées horizontalement près des pôles, donnant une apparence inhabituelle, allongée sur des continents familiers. Cette distorsion de forme, combinée à la critique esthétique, a limité l'adoption de la projection Gall-Peters dans les atlas traditionnels, malgré son approche corrective de la représentation de taille.

Projections de compromis

Pour les cartes de référence générales où une représentation visuelle équilibrée est préférable, les projections de compromis visent à réduire la distorsion globale sans en préserver strictement la forme, la surface ou la distance. La projection Robinson, utilisée par National Geographic de 1988 à 1998, adoucit les distorsions extrêmes près des pôles et crée une carte du monde visuellement agréable avec des compromis modérés.

La projection Winkel Tripel, adoptée par la National Geographic Society en 1998 et largement utilisée aujourd'hui, améliore encore davantage Robinson en conciliant les distorsions encore plus efficacement. Elle combine des aspects de projections azimutales et cylindriques pour créer une carte qui semble naturelle et qui convient bien aux cartes et aux atlas muraux. Cependant, ces projections ne conviennent pas à une navigation précise ou à une analyse scientifique exigeant des calculs exacts de la zone ou de la distance.

Projections et perception des océans

Les océans couvrent environ 71 % de la surface de la Terre, ce qui rend leur représentation sur des cartes essentielles pour comprendre les systèmes climatiques, l'océanographie et la géopolitique mondiale.

Détorsion de la taille et de la forme de l'océan

Sur la projection du mercateur[, l'océan Pacifique semble être d'une taille disproportionnée, surtout dans les tronçons nord et sud. Bien que le Pacifique couvre en fait environ le tiers de la surface de la Terre, il peut sembler dominer la moitié de la carte.

À l'inverse, la projection Gall-Peters représente des zones océaniques aux dimensions proportionnelles précises, mais les formes sont allongées verticalement. Cet étirement peut induire en erreur la perception des distances à travers de vastes bassins océaniques.

Incidences des projections océaniques sur la navigation

Pendant des siècles, les marins se sont appuyés sur la projection Mercator pour tracer des parcours car elle conserve les roulements de compas comme des lignes droites, facilitant la navigation avec un cap constant. Cependant, la distance la plus courte entre deux points du globe – la route grand cercle – apparaît incurvée sur les cartes Mercator, exigeant des navigateurs de calculer des chemins plus complexes.

Les systèmes de navigation modernes utilisent des satellites de positionnement global et des cartes numériques qui peuvent calculer des distances de grand cercle en utilisant la géométrie sphérique, quelle que soit la projection de la carte affichée. La projection ] Mercator, une variante adaptée aux cartes en ligne, est largement utilisée pour des cartes interactives comme Google Maps et OpenStreetMap. Bien qu'elle conserve les distorsions de Mercator, les calculs sous-jacents corrigent ces erreurs lors de la fourniture de directions et de distances.

Impact sur les sciences du climat et l'océanographie

De nombreuses études s'appuient sur des projections à aire égale comme les [[Film]][FLT:][FLT:][FLT:][FLT:]][FLT:][FLT:][FLT:][FLT:][FLT:][FLT:][FLT:][FLT:][FLT:][Film][FLT:Film][FLT:FLT:Film][FLT:FLT:FLT:Film][FLT:FLT:FLT:FLT:Film][FLT:FLT:FLT:Film][FLT:FLT:Film][Film][Film[Fil

En outre, la compréhension de la répartition des proliférations de phytoplancton, des zones de pêche et des points chauds de pollution exige une précision spatiale.

Choisir la bonne projection pour la tâche

La meilleure projection de carte dépend entièrement de l'utilisation prévue de la carte. Aucune projection unique n'est parfaite pour toutes les applications, de sorte que les cartographes et les professionnels du SIG doivent soigneusement sélectionner la projection qui équilibre de façon optimale les distorsions pour leurs fins spécifiques.

  • Navigation: Des projections de type Merci et Lambert Conformal Conic[ sont préférées parce qu'elles préservent les angles et les directions, ce qui facilite la poursuite des roulements et des itinéraires de la boussole.
  • Cartographie thématique (densité de la population, zones climatiques, utilisation des terres): Projections à superficie égale comme Gall-Peters, Mollweide, ou Equal Earth[ sont essentiels pour représenter avec précision les densités et les valeurs par habitant sans biais de zone.
  • Atlas de référence et cartes murales: Des projections de compromis telles que Winkel Tripel et Robinson[ fournissent des cartes équilibrées visuellement avec une distorsion modérée, améliorant la lisibilité et la compréhension générale.
  • Cartographie de la région polaire: Les projections azimuthales comme Stérégraphie et Lambert Azimuthal Equal-Area sont idéales pour représenter l'Arctique et l'Antarctique avec un étirement et une distorsion minimes autour des pôles.
  • La projection Web Mercator (EPSG:3857) est la norme de facto en raison de sa compatibilité avec les carreaux carrés et les niveaux de zoom, malgré ses distorsions connues dans la zone.

Il est crucial pour les mapmakers de toujours divulguer quelles projections sont utilisées. Sans cette information, les utilisateurs de cartes peuvent ignorer les distorsions inhérentes, conduisant à une interprétation erronée de la taille, de la distance ou des relations spatiales.

Cartes numériques modernes et choix de projection

Dans l'ère numérique actuelle, les plateformes de cartographie interactives utilisent massivement la projection Web Mercator. Cette variante du Mercator classique a été optimisée pour le rendu informatique et les systèmes de cartes carrelés, permettant un zoom et des expériences de panoramiques en douceur sur des plateformes telles que Google Maps, Bing Maps et OpenStreetMap.

Bien que le Web Mercator fonctionne bien pour la navigation de rue et les directions locales, ses distorsions deviennent importantes lorsqu'elles sont utilisées pour les cartes à l'échelle mondiale. Les mêmes biais de taille constatés dans le Mercator original persistent, ce qui fait que les pays et les océans à haute latitude semblent disproportionnée, ce qui peut par inadvertance renforcer les perceptions biaisées de la géographie mondiale.

Heureusement, les logiciels modernes de systèmes d'information géographique (SIG) comme QGIS et ArcGIS[ offrent aux utilisateurs la possibilité de reprojecter dynamiquement les données géospatiales. Cette flexibilité permet aux analystes de passer à des projections spécialisées ou à des projections à aire égale lors de la réalisation d'analyses globales, de cartographies thématiques ou d'études régionales.

Plusieurs outils en ligne aident les utilisateurs à saisir l'impact des projections sur la perception spatiale. Par exemple, La vraie taille vous permet de traîner les pays autour d'une carte Mercator pour comparer leurs tailles réelles par rapport à d'autres régions, en soulignant les distorsions dans les cartes familières.

Pour les professionnels et les passionnés qui recherchent des définitions détaillées de la projection et des paramètres de transformation, la bibliothèque PROJ est une ressource open-source faisant autorité. Elle sous-tend de nombreuses applications SIG et fournit des informations complètes sur des centaines de projections, permettant des conversions précises de coordonnées et la création de cartes.

Conclusion

Chaque carte plate raconte une histoire façonnée par des choix mathématiques qui déterminent ce qui est préservé et ce qui est déformé. En comprenant comment différentes projections affectent la taille, la forme et l'orientation des continents et des océans, nous développons une vision plus critique et informée des cartes. Cette conscience nous aide à reconnaître les limites et les biais inhérents aux cartes quotidiennes, en donnant aux étudiants, aux décideurs, aux navigateurs et aux voyageurs curieux la possibilité d'interpréter l'information géographique avec plus de précision et de respect pour la planète.