Comment suivre la position des tortues marines sur l’île Europa à partir du réseau GPS ?
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160 min.
Sciences numériques et technologie
Seconde générale et technologique
La cartographie est essentielle pour beaucoup d’activités : sciences, agriculture, urbanisme, transports, loisirs… Elle a été révolutionnée par l’arrivée des cartes numériques accessibles depuis les ordinateurs, tablettes et téléphones, bien plus souples à l’usage que les cartes papier.
Le principal instrument de localisation, GPS (Global Positioning System), a été conçu par l’armée américaine dans les années soixante. Le premier satellite GPS fut lancé en 1978. Il y en a actuellement une trentaine, de sorte qu’à tout moment quatre à six satellites au moins sont visibles depuis tout point de la Terre. Couplé aux cartes numériques, le système GPS permet de se situer.
La précision étant de l’ordre de quelques mètres, ce système convient très bien pour suivre la position des tortues marines quand, bien entendu, elles sont sur terre. Dès qu’elles sont immergées, les balises ne captent plus le signal GPS puisque les ondes radio ne se propagent pas dans l’eau.
Cette séance permet d’apprendre à décoder une trame NMEA pour trouver des coordonnées géographiques, et d’obtenir ces dernières à partir d’un GPS pour comprendre le déplacement des tortues marines sur l’île Europa, et enfin de simuler la communication entre le GPS et une balise par la programmation d’une carte Micro:bit.
Auteur : Marc Le Gall, lycée Vauban, Brest
Mots-clés :
tortue marine / géolocalisation / cartographie numérique / missionocéan3d / navigation par satellite
Découverte
10 minEn collaboration – S’auto-former
Activité de l’élève
Après visionnage de l’introduction de la ressource « Carte interactive », les élèves cliquent sur le satellite et positionnent une tortue à partir de ses coordonnées GPS issues de la trame NMEA. Les élèves travaillent en binôme sur un ordinateur.
Consigne
Découvrez la ressource « Géolocalisons les tortues marines ».
Cliquez sur le satellite et positionnez la tortue équipée d’une balise avec GPS en fonction de la trame NMEA reçue.
Géolocalisons les tortues marines !
Les scientifiques ont besoin de connaître les positions des tortues juvéniles qui restent plusieurs années autour de l’île Europa et son lagon. Ces informations vont les aider à mieux comprendre leurs habitats de repos, leur alimentation et comment elles vont évoluer avec le changement climatique. En cas de pollution en mer qui atteindrait les côtes d’Europa, ces données pourraient aussi être utiles pour les gestionnaires afin de protéger certaines zones en urgence et d’épargner les espèces protégées.
Astuce pour l’élève
La tortue équipée d’une balise avec GPS se nomme IOT_14 Titouan.
Affichez la grille « coordonnées géographiques » (en haut à droite).
Rôle de l’enseignant
S’assurer que les élèves prennent le temps de s’approprier les consignes et conseils donnés par Laura, la chercheuse en mode assistant virtuel.
Conseil à l’enseignant
Afficher la trame NMEA au vidéo projecteur pour la «décomposer » avec les élèves :
$GPGGA,091428.77,2221.9306,S,04021.8346,E,12,12,3.1,3.2,M,0.0,M,0.0,0000*65
Heure de la mesure : 09h14mn28.77s
Latitude : 22° 21.9306’ S
Longitude : 040° 21.8346’ E
Remarque : Il est possible également de reporter ces coordonnées géographiques sur OpenStreetMap pour vérifier le résultat.
Production attendue
Le bon positionnement de la tortue à partir du signal reçu par le GPS.
Les critères de la réussite doivent être détaillés : la tortue est correctement positionnée sur la carte dans le grand lagon.
Investigation
30 minTravaux pratiques – Expérimenter
Activité de l’élève
L’élève fait l’acquisition de trames NMEA à partir de son smartphone ou d’une tablette équipée d’un GPS. Il utilisera par exemple l’application gratuite NMEA GPS.
Consigne
Faites l’acquisition de quelques trames NMEA sur une durée de 20 secondes par exemple.
Repérez votre position dans la trame $GPGGA puis la reporter sur OpenStreetMap en notant bien la syntaxe : latitude, longitude.
Astuce pour l’élève
Bien noter que, dans la trame NMEA, les coordonnées géographiques sont en degrés, minutes, décimales. Une trame capturée : $GPGGA,135712.98,4825.2779,N,00427.5850,W,12,12,7.0,30.3,M,0.0,M,0.0,0000*68 La mise en forme pour une requête sur OpenStreetMap : 48°25.2779′ N,004°27.5850′ W
Rôle de l’enseignant
Vérifier que l’élève est bien sur le lieu géographique où il réalise l’activité.
Conseil à l’enseignant
Capturez en amont de la séance une série de trames NMEA avec votre smartphone, les sauvegarder dans un fichier texte puis le mettre à disposition des élèves qui auraient des difficultés avec leur smartphone.
Production attendue
Une carte géographique avec la position de l’élève.
Recherche de solutions
120 minTravaux pratiques – Produire
Activité de l’élève
L’articulation GPS/carte micro:bit est expliquée en préambule : le module GPS transmet, à la carte micro:bit, une trame NMEA avec les propres coordonnées du GPS. Cette carte extrait les coordonnées (latitude et longitude) qui s’affichent ensuite sur l’écran.
En petits groupes, les élèves programment une carte micro:bit associée à un module GPS pour simuler le fonctionnement d’une balise LoRa+GPS qui équipe les tortues. La programmation peut se faire avec un logiciel de programmation par bloc ou en utilisant le langage Python.
Consigne
Pour réaliser cette activité, utilisez un logiciel de programmation par bloc ou le langage Python. Reliez le module GPS à la carte. Programmez la carte micro:bit pour :
- paramétrer la transmission série entre le module GPS et la carte ;
- afficher les coordonnées géographiques (heure de transmission, latitude, longitude).
Astuce pour l’élève
Vérifiez le résultat par vous-même en reportant les coordonnées géographiques sur OpenStreetMap.
Attention à la syntaxe : 48°25.2779′ N,004°27.5850′ W pour l’affichage du point.
Rôle de l’enseignant
Fournir aux élèves une solution plus ou moins incomplète, qu’ils devront compléter puis tester et valider, en fonction de leurs compétences déjà acquises en programmation.
Conseil à l’enseignant
Cette programmation sous la forme de blocs peut également être proposée sous la forme de programme en python bien entendu. Une variante possible, qui serait plus proche de la réalité et “presque exploitable” sur l’île Europa : transmettre les coordonnées par radio et les afficher sur une autre carte micro:bit distante.
Production attendue
Les coordonnées géographiques sont lisibles sur l’afficheur de la carte micro:bit. Les reporter sur OpenStreetMap pour vérifier la validité des résultats.
Conclusion
A la fin de la séance, les élèves sont en mesure de placer un point sur une carte à partir de ses coordonnées géographiques (latitude, longitude). Ils savent obtenir ces coordonnées à partir d’un GPS, les extraire à partir de la trame NMEA de communication. Ils sont également sensibilisés au suivi des tortues marines et à leur mode de vie dans le but de préserver cette espèce en voie de disparition.
