Systèmes de coordonnées pour le levé par drone : CRS et systèmes d'altitudes en Europe et aux États-Unis

Qu'est-ce qu'un système de référence de coordonnées (CRS) ?

Un CRS définit comment une position sur la Terre devient des nombres. Un CRS géographique utilise la latitude et la longitude en degrés (WGS 84, ETRS89). Un CRS projeté aplatit une zone sur une grille plane avec des abscisses (est) et des ordonnées (nord) en mètres (une grille nationale ou un fuseau UTM). Un CRS vertical définit la hauteur. Une position de levé complète est donc un CRS planimétrique plus un système d'altitudes.

Chaque système possède un code EPSG dans le registre géodésique EPSG^[1] : « EPSG:3006 » désigne toujours SWEREF 99 TM et « EPSG:5613 » toujours RH 2000. Indiquez le code, pas seulement le nom : « UTM 33 » ou « la grille suédoise » est ambigu, un code EPSG ne l'est pas.

Quel système de coordonnées planimétriques utiliser en Europe ?

Utilisez la grille nationale que précise votre client ou l'autorité cartographique. La plupart des grilles nationales européennes sont des projections de l'ETRS89 ou d'une réalisation nationale de celui-ci, par exemple SWEREF 99 TM (EPSG:3006) en Suède, ETRS-TM35FIN (EPSG:3067) en Finlande, RGF93 / Lambert-93 (EPSG:2154) en France et OSGB36 / British National Grid (EPSG:27700) en Grande-Bretagne. Utiliser de l'UTM simple là où une grille nationale est attendue, ou le mauvais fuseau, décale les données de mètres à des centaines de kilomètres.

Certains anciens systèmes nationaux ne sont pas simplement l'ETRS89 avec une autre projection. Ils reposent sur un datum différent et exigent une grille de datum pour une conversion précise. La grille OSTN15 pour la British National Grid en est l'exemple le plus connu.

Quel système de coordonnées planimétriques utiliser aux États-Unis et en Amérique du Nord ?

Les travaux de levé nord-américains reposent sur le NAD83, presque toujours sous forme de zone State Plane ou de fuseau UTM. Une zone State Plane est publiée en mètres et en pieds, et le pied n'est pas toujours le même : la plupart des États utilisent le pied US survey (1 ft = 1200/3937 m), certains le pied international (0,3048 m)^[2]. Les deux diffèrent de 2 parties par million (2 mm par kilomètre), ce qui est invisible sur un petit site mais représente environ 0,6 m sur une coordonnée de 1 000 000 ft. Le pied US survey a été abandonné fin 2022, mais les données existantes et les définitions de zones l'utilisent encore. Prenez l'unité dans le code EPSG, pas dans le nom de la zone.

NAD83 et WGS 84 sont des référentiels différents : dans les États-Unis continentaux, ils diffèrent d'un à deux mètres^[3] et ne sont donc pas interchangeables pour le levé.

Quelle différence entre hauteur ellipsoïdale et altitude orthométrique ?

La hauteur ellipsoïdale (h) est la hauteur au-dessus d'un ellipsoïde mathématique lisse. C'est ce que donnent les récepteurs GNSS, y compris le module RTK d'un drone. L'altitude orthométrique (H) est la hauteur au-dessus du géoïde, une surface équipotentielle de la pesanteur proche du niveau moyen de la mer. C'est ce qu'utilisent le nivellement, les cartes et les plans de construction : l'eau s'écoule vers le bas en H, pas en h.

Les deux sont reliées par l'ondulation du géoïde N (aussi appelée hauteur du géoïde) : H = h − N. N est grande et varie à travers un pays. Calculée avec les modèles de géoïde qu'utilise Orthosite (SWEN17_RH2000 et GEOID18) : Stockholm +23,0 m, Kiruna +29,8 m, Malmö +35,7 m ; Denver −17,1 m, Houston −27,3 m, Seattle −23,7 m. Une altitude GNSS brute utilisée comme hauteur du sol est donc fausse de dizaines de mètres. Comme N varie de quelques millimètres par cent mètres, une valeur unique pour tout un site n'est correcte que pour de petits sites ; Orthosite applique le géoïde en chaque point, et non une valeur par site.

Quels systèmes d'altitudes et modèles de géoïde Orthosite prend-il en charge ?

Orthosite propose 23 systèmes d'altitudes nationaux dans 20 pays, chacun avec son modèle de géoïde national ou sa grille de transformation (N60 et NGVD29 par une transformation chaînée), plus les modèles mondiaux EGM2008 et EGM96 et la hauteur ellipsoïdale simple. Les altitudes sont livrées en mètres. La coche marque les systèmes pour lesquels la conversion d'Orthosite est vérifiée par un test sur les valeurs publiées par l'organisme lui-même (Lantmäteriet, Kartverket, Ordnance Survey, NSGI, NGS, BKG, swisstopo) ; les autres utilisent la grille officielle mais n'ont pas été reproduits sur des valeurs d'essai publiées, et Orthosite les affiche dans le sélecteur comme non vérifiés.

Les systèmes d'altitudes sont proposés selon l'endroit où se trouve le projet, et pas seulement selon le code planimétrique : la liste est construite à partir des positions des images, les systèmes nationaux du lieu d'abord, les modèles mondiaux ensuite. Un système dont le modèle ne se calcule pas sur le site (NAVD88 à Hawaï, où la grille GEOID18 ne s'étend pas) n'est pas proposé, et les pays sans modèle national dans la liste (par exemple l'Italie ou l'Irlande) reçoivent les modèles mondiaux EGM2008 et EGM96 et la hauteur ellipsoïdale, étiquetés comme tels, plutôt qu'un datum deviné.

Deux limites sont énoncées, pas cachées. Les systèmes d'altitudes en pieds (comme NAVD88 en pieds US survey) sont refusés, car des pieds rencontreraient des valeurs de MNS et des hauteurs de géoïde en mètres ; utilisez la variante en mètres (EPSG:5703). Les coordonnées planimétriques peuvent en revanche être en pieds. Et RH 70, l'ancien système suédois, n'est pas proposé car aucune grille de géoïde dans un format lisible par PROJ n'est publiée pour lui.

WGS 84, ETRS89 et SWEREF 99 sont-ils identiques ?

Non. Ce sont des réalisations différentes d'un référentiel. L'ETRS89 a été arrimé à la partie stable de la plaque eurasienne et coïncidait avec l'ITRS mondial en 1989 ; depuis, l'Europe se déplace d'environ 2,5 cm par an par rapport au référentiel mondial^[4]. Le WGS 84 suit le référentiel mondial ; ETRS89 et WGS 84 diffèrent donc aujourd'hui d'environ 0,9 m en Europe. Lantmäteriet donne 8 à 9 dm entre SWEREF 99 (une réalisation de l'ETRS89) et WGS 84 pour 2024, en augmentation avec le temps^[5]. En Amérique du Nord, NAD83 et WGS 84 sont distants de 1 à 2 m^[3].

Un référentiel peut aussi porter une époque (une date), car le sol bouge. SWEREF 99 a pour époque de référence 1999,5 et RH 2000 l'époque 2000,0, et SWEN17_RH2000 tient compte du soulèvement post-glaciaire entre les deux^[9].

Ce que cela signifie pour un vol de drone : si les positions de caméra viennent du RTK dans le référentiel national (par exemple le RTK en réseau SWEPOS en SWEREF 99), ou si des points d'appui levés dans le CRS du projet pilotent l'ajustement, le modèle est dans ce référentiel. Si les positions viennent du PPK/PPP ou d'une base en ITRF ou WGS 84 et qu'il n'y a pas de points d'appui, tout le modèle peut être décalé d'environ 0,9 m en planimétrie en Europe et de 1 à 2 m aux États-Unis. Orthosite considère les positions comme déjà dans le référentiel livré (étape nulle, sans transformation), le dit dans le sélecteur de CRS et dans les notes de livraison, et affiche un avertissement lorsqu'un vol n'a pas de points d'appui et que sa source de position n'est pas connue pour fournir ce référentiel. Il n'applique aucune correction automatique pour cela ; les points de contrôle montrent si le modèle est juste.

Pourquoi certains pays exigent-ils des grilles de datum ?

Entre l'ETRS89 et un ancien datum national, il n'existe pas de formule simple. L'organisme cartographique national publie une grille de décalages (NTv2 ou un format similaire), et une transformation de Helmert à sept paramètres n'est précise qu'au mètre ou au décimètre. Si la grille manque, PROJ (la bibliothèque open source derrière la plupart des logiciels SIG)^[6] ne signale pas d'erreur mais utilise la transformation de Helmert à la place. Orthosite l'a mesuré pour la British National Grid : 1,95 m d'écart avec le résultat d'OSTN15.

Orthosite installe et applique ces grilles de datum planimétriques : OSTN15 (Grande-Bretagne), RDNAPTRANS2018 (Pays-Bas), BEV AT_GIS_GRID (Autriche, MGI), BD72 / Lambert 72 (Belgique), CHENyx06 (Suisse, LV03), BeTA2007 plus les grilles de Saxe, de Hesse, du Bade-Wurtemberg, de Sarre et de Thuringe (Allemagne : DHDN, et les référentiels RD/83 et PD/83 en Saxe et en Thuringe), les sept grilles régionales SDFI 2022 (Danemark), les grilles ED50 espagnole et catalane, la triangulation YKJ/KKJ (Finlande), la grille NTF (France), la triangulation NGO 1948 (Norvège), les grilles Datum 73 et Lisbonne (Portugal) et les grilles S-JTSK (Tchéquie, Slovaquie). Elles comptent. Dans le test matriciel d'Orthosite de 110 cas par pays du 2026-10-08, les ignorer aurait coûté par exemple : Finlande KKJ 0,52 m, Autriche GK 0,31 à 0,50 m, Slovaquie S-JTSK 1,53 m, Pays-Bas RD 7 cm, Belgique Lambert 72 8 à 12 cm, Tchéquie S-JTSK 5 cm.

Orthosite refuse une transformation plutôt que de livrer un fichier faux : si une grille nécessaire à la définition n'est pas installée, ou si les points se trouvent hors de la zone où existe une véritable opération de datum (PROJ utiliserait un décalage « ballpark » qui ignore le changement de datum), l'export est rejeté avec une explication. Deux cas connus : la grille irlandaise sur le datum TM75 (sa grille n'est pas publiée librement) et le CGCS2000 chinois (PROJ n'a pas de transformation de datum pour lui). L'affichage des coordonnées du visualiseur cartographique utilise la même transformation que les exports et concorde avec elle à 1 cm près (mesuré à moins de 1 mm dans les essais d'Orthosite sur des points d'essai d'Ordnance Survey et de NSGI).

Quelle différence entre distance sur la grille et distance sur le sol ?

Une grille projetée est une surface aplatie : les distances qui y sont mesurées sont donc mises à l'échelle. Chaque projection a un facteur d'échelle : SWEREF 99 TM vaut 0,9996 sur son méridien central (15°E)^[7], ce qui rend une distance sur la grille jusqu'à 0,4 m par kilomètre plus courte que la distance réelle au niveau du sol à cet endroit. L'altitude ajoute un second effet, le facteur d'altitude R/(R+h). Ensemble, ils donnent le facteur d'échelle combiné (CSF = k·R/(R+h)) ; distance sur le sol = distance sur la grille / CSF, et une surface au sol = surface sur la grille / CSF².

Pour une parcelle de bâtiment, la différence est inférieure à la tolérance du levé ; pour une longue route ou une grande surface, non. Orthosite précise laquelle il affiche : les mesures dans le visualiseur donnent la valeur sur la grille et la valeur sur le sol (grille / CSF, surfaces et volumes grille / CSF²) avec le CSF imprimé à côté, pour que vous puissiez les rapprocher d'une station totale qui travaille en distances sol ou d'un fichier DAO qui travaille en grille.

Pourquoi mes coordonnées sont-elles inversées ? (ordre des axes)

L'ordre des coordonnées fait partie de la définition du CRS. Dans le registre EPSG, de nombreux systèmes sont définis nord en premier, dont SWEREF 99 TM (EPSG:3006), RT90, les zones ETRS-GK finlandaises, les zones Gauss-Krüger allemandes, le NTM norvégien et les systèmes JGD japonais (vérifié dans les définitions EPSG). D'autres, comme Lambert-93, ETRS89 / UTM, la British National Grid et RD New, sont est en premier. La plupart des logiciels SIG et DAO, et le comportement par défaut de PROJ pour le travail x/y simple, utilisent l'est en premier. Un fichier qu'un instrument de levé a écrit « N, E » et qui est lu « E, N » atterrit au mauvais endroit, souvent loin hors du site, sans aucun message d'erreur^[8].

Vérifiez la première ligne de tout fichier de points d'appui ou de points : en Suède, l'ordonnée nord va d'environ 6 100 000 à 7 700 000 et l'abscisse est d'environ 250 000 à 920 000, donc le plus grand nombre est le nord. Lorsque vous importez un fichier de GCP ou de points de contrôle, Orthosite laisse les valeurs décider : il projette les points dans les deux sens et n'accepte qu'un ordre qui tombe dans la zone d'utilisation du CRS choisi. Si les deux ordres conviennent, une étiquette explicite Northing/Easting dans le fichier tranche ; un simple en-tête X/Y vous est soumis plutôt que deviné.

Erreurs de coordonnées courantes qui ruinent un levé

• Mauvais CRS ou fuseau planimétrique : les données atterrissent à des mètres ou kilomètres (le classique « pourquoi ma carte est-elle dans la mer ? »).
• Hauteur ellipsoïdale au lieu d'orthométrique : altitudes fausses de dizaines de mètres (environ 23 à 36 m sur les sites suédois ci-dessus, 17 à 27 m sur les américains).
• Référentiels mélangés : points d'appui dans une réalisation (SWEREF 99) et positions de caméra dans une autre (WGS 84) : environ 0,9 m en Europe, 1 à 2 m aux États-Unis.
• Pied US survey, pied international ou mètre : erreurs d'échelle de 2 mm/km ou d'un facteur 3,28.
• Nord et est inversés.
• Distance sur la grille et sur le sol : jusqu'à 0,4 m par kilomètre en SWEREF 99 TM, avant l'effet de l'altitude.
• Un ancien système national sans sa grille de datum : de décimètres à plus d'un mètre (voir plus haut).

Comment choisir le bon système de coordonnées avant un vol ?

Confirmez quatre choses avant de voler et notez-les dans la fiche de mission : le CRS planimétrique (code EPSG et fuseau), le système d'altitudes (avec le modèle de géoïde), l'unité et le référentiel de votre source GNSS (RTK en réseau national, base sur un point connu, ou PPK en WGS 84). Si vous posez des points d'appui, mesurez-les dans le CRS et le système d'altitudes du livrable, et gardez-en quelques-uns comme points de contrôle indépendants. La précision que vous pouvez annoncer provient de ces points de contrôle, pas du CRS.

Dans Orthosite, vous réglez le système de coordonnées par code EPSG (près de 6 000 systèmes planimétriques, recherchables par code ou par nom, avec une suggestion fondée sur le lieu de prise des images) et le système d'altitudes dans le même sélecteur. Les visualiseurs, les rapports de précision et les exports (LAZ/LAS, MNS/MNT, orthophoto, CSV, DXF, LandXML, 2DM) utilisent ensuite ce système, avec le CRS écrit dans le fichier lorsque le format le permet (le LAZ le porte en WKT).

Dernière vérification: 2026-10-10