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Sciences numériques et technologie (SNT) 2ⁿᵈᵉ

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Localisation et cartographie

Coordonnées géographiques, systèmes de positionnement et cartographie numérique — programme SNT 2nde (lycée général)

À propos de cette page
Ces problèmes corrigés sur « Localisation et cartographie » en seconde permettent d'appliquer le cours à des situations concrètes en sciences numériques et technologie (SNT). Ils suivent le programme officiel de seconde et se résolvent étape par étape. Au programme : Coordonnées géographiques : latitude et longitude, Le système WGS84 et les projections cartographiques, Le système GPS : principe de fonctionnement, La cartographie numérique : tuiles, raster et vecteur. Cherche au brouillon, saisis ta réponse puis clique sur « Vérifier » pour te corriger. Idéal pour développer le raisonnement, la rigueur et la confiance avant une évaluation. Problèmes gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour progresser en sciences numériques et technologie (SNT) en seconde.

Résous chaque problème, écris ta réponse puis clique sur « Vérifier ». Pose tes calculs au brouillon.

Facile
Problème 1 — Lecture de coordonnéesOn donne les coordonnées de quatre villes françaises :
VilleLatitudeLongitude
Paris48,853° N2,350° E
Marseille43,296° N5,381° E
Bordeaux44,837° N0,580° O
Strasbourg48,574° N7,752° E
Quelle ville est la plus au nord (latitude maximale) ?
Quelle ville est la plus à l'est (longitude la plus grande vers l'est) ?
Bordeaux est-elle à l'est ou à l'ouest du méridien de Greenwich ?
Convertis la latitude de Strasbourg en degrés, minutes et secondes. (48,574° = 48° ' ___'')
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  1. Paris — Paris a la latitude la plus élevée : 48,853° N.
  2. Strasbourg — Strasbourg a la longitude la plus élevée vers l'est : 7,752° E.
  3. ouest — La longitude de Bordeaux est 0,580° O, donc à l'ouest du méridien de Greenwich.
  4. 34 — $0,574 \times 60 = 34,44'$, donc $34'$. $0,44 \times 60 \approx 26''$. Résultat : $48°34'26''$ N.
Moyen
Problème 2 — Calcul de distanceUn randonneur enregistre ses positions GPS à intervalles réguliers. Voici ses trois derniers waypoints :
• A : latitude 44,000° N, longitude 6,000° E
• B : latitude 44,000° N, longitude 6,090° E
• C : latitude 44,090° N, longitude 6,090° E
On rappelle qu'à cette latitude, $1°$ de latitude $\approx 111$ km et $1°$ de longitude $\approx 79$ km.
Calcule la distance AB (segment horizontal). Réponse en km :
Calcule la distance BC (segment vertical). Réponse en km :
Calcule la distance directe AC (diagonale) en km, arrondie au dixième. (Théorème de Pythagore)
Le randonneur a suivi le chemin A→B→C. A-t-il parcouru plus de distance que s'il était allé directement de A à C ?
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  1. 7,11 — Différence de longitude : $6,090 - 6,000 = 0,090°$. Distance : $0,090 \times 79 = 7{,}11$ km.
  2. 9,99 — Différence de latitude : $44,090 - 44,000 = 0,090°$. Distance : $0,090 \times 111 = 9{,}99 \approx 10$ km.
  3. 12,4 — $AC = \sqrt{AB^2 + BC^2} = \sqrt{7{,}11^2 + 9{,}99^2} = \sqrt{50{,}55 + 99{,}80} = \sqrt{150{,}35} \approx 12{,}3$ km.
  4. oui — Distance A→B→C = $7,11 + 10 = 17,11$ km. Distance directe A→C $\approx 12,3$ km. Donc oui, le chemin A→B→C est plus long.
Problème 3 — Analyse d'une trace GPSUn cycliste utilise une application GPS. Voici un extrait de sa trace (données horodatées) :
HeureLatitudeLongitude
09:00:0043,296° N5,381° E
09:10:0043,350° N5,400° E
09:30:0043,350° N5,400° E
09:45:0043,420° N5,450° E
On rappelle : $1°$ lat $\approx 111$ km, $1°$ lon $\approx 79$ km à cette latitude.
Le cycliste s'est arrêté entre 09:10 et 09:30. Justifie.
Calcule la distance parcourue entre 09:00 et 09:10 (en km, arrondie au dixième). On posera $\Delta\varphi = 0,054°$ et $\Delta\lambda = 0,019°$.
Quelle est la vitesse moyenne du cycliste entre 09:00 et 09:10 (en km/h) ?
Le fichier de trace GPS est enrichi de métadonnées. Cite deux types d'informations que ces métadonnées pourraient contenir.
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  1. Réponse libre — exemple : Entre 09:10 et 09:30, les coordonnées ne changent pas (43,350° N ; 5,400° E). Le cycliste est donc resté au même endroit pendant 20 minutes.
  2. 6,2 — $\Delta y = 0{,}054 \times 111 = 5{,}99$ km ; $\Delta x = 0{,}019 \times 79 = 1{,}50$ km. Distance : $\sqrt{5{,}99^2 + 1{,}50^2} \approx \sqrt{35{,}88 + 2{,}25} \approx \sqrt{38{,}13} \approx 6{,}2$ km.
  3. 37,2 — Durée : 10 min = $\frac{1}{6}$ h. Vitesse : $6{,}2 \div \frac{1}{6} = 6{,}2 \times 6 = 37{,}2$ km/h.
  4. Réponse libre — exemple : Date et heure de l'enregistrement, nom du cycliste, modèle du GPS, altitude, fréquence cardiaque (si capteur associé), nom de l'activité, conditions météo, durée totale de l'activité…
Difficile
Problème 4 — Tuiles et niveaux de zoomOn s'intéresse au système de tuiles utilisé par OpenStreetMap. Chaque tuile est une image de 256×256 pixels. Au niveau de zoom $z$, la carte du monde entier est divisée en $2^z \times 2^z$ tuiles.
Au niveau de zoom z=0, combien de tuiles représentent le monde entier ?
Au niveau de zoom z=5, quel est le nombre total de tuiles ?
Chaque tuile fait 256×256 pixels. Au niveau z=2 (16 tuiles), quelle est la résolution totale de la carte mondiale en pixels ? (largeur × hauteur)
Explique pourquoi on ne peut pas afficher toutes les tuiles du niveau z=18 simultanément sur un écran d'ordinateur.
Calcule le nombre de tuiles au niveau z=18. Donne le résultat en puissance de 2 puis en valeur approchée.
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  1. 1 — $2^0 \times 2^0 = 1 \times 1 = 1$ seule tuile pour le monde entier.
  2. 1024 — $2^5 \times 2^5 = 32 \times 32 = 1024$ tuiles.
  3. 1024×1024 — Largeur : $4 \times 256 = 1024$ px. Hauteur : $4 \times 256 = 1024$ px. Total : $1024 \times 1024 = 1\,048\,576$ pixels.
  4. Réponse libre — exemple : Au niveau z=18, il y a $2^{18} \times 2^{18} \approx 68$ milliards de tuiles, soit une image de $2^{18} \times 256 \approx 67$ millions de pixels de côté. Cela représente des milliers de téraoctets d'images. Un écran n'affiche que quelques milliers de pixels de côté : on ne charge que les tuiles de la zone visible.
  5. 2^36 — $2^{18} \times 2^{18} = 2^{36} \approx 6{,}87 \times 10^{10} \approx 68{,}7$ milliards de tuiles.
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