Le GPS : un outil efficace
pour se diriger en forêt
Centre Régional de la Propriété Forestière
de Champagne-Ardenne
Sylvain GAUDIN, Samuel PONT, Maud GANTILLONVersion 1.1 - IX 2006
Sylvain GAUDIN
Ingénieur Développement, Environnement et Communication
CRPF de Champagne-Ardenne6 place Sainte-CroixF-51000 CHÂLONS en CHAMPAGNE
Samuel PONT
Technicien SIG
CRPF de Champagne-Ardenne6 place Sainte-CroixF-51000 CHÂLONS en CHAMPAGNE
Maud GANTILLON
Stagiaire au CRPF (BTSA gestion forestière)
59 rue Denfert-RochereauF-69004 LYON
Cet article est paru dans la Revue Forestière Française, LVIII, 2-2006. La référence à utiliser en bibliographie est :
GAUDIN (S.), PONT (S.), GANTILLON (M.) – Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt. – Rev. For. Fr. LVIII – 2-2006, pp. 141-154.
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
1
L es récepteurs GPS permettent, grâce à une
constellation de satellites tournant autour de
la terre, de se positionner à la surface de celle-
ci. Les applications forestières sont nombreuses et cet
outil apporte aux gestionnaires et propriétaires des
solutions d’un bon rapport qualité/prix (Chartier et
Guillaume, 2003). L’utilisation la plus fréquente con-
siste à cartographier des éléments visibles sur le terrain.
Par exemple, en suivant une route, il sera possible de
reporter son tracé sur une carte. En se positionnant à
l’angle des parcelles forestières aux contours rectili-
gnes, celles-ci pourront être cartographiées avec une
assez bonne précision.
Une autre utilisation des récepteurs GPS est possible.
Assez souvent, l’utilisateur cherche à se rendre en un
point précis de sa forêt pour y réaliser des relevés. Il
se sert alors du récepteur GPS pour naviguer vers ce
point. Cela est par exemple nécessaire lors des opéra-
tions de cartographie des stations forestières selon une
méthode systématique ou lors de la réalisation d’une
typologie des peuplements ou d’un inventaire statis-
tique. Dans ce cas, la position des relevés est stockée
dans le récepteur GPS et l’utilisateur sélectionne tour
à tour les points sur lesquels il souhaite se rendre. Son
récepteur lui indique en temps réel la direction à sui-
vre et la distance à parcourir pour atteindre la cible.
Si la précision des relevés en forêt a été parfois éva-
luée (Lejeune et Hellemans, 2000 ; Piedallu et Gé-
gout, 2002), la qualité du positionnement en mode
navigation a été peu ou partiellement étudiée. Le
récepteur GPS arrive toujours à conduire l’opérateur
en un point donné, mais il est nécessaire de savoir si
le lieu atteint est éloigné ou non du point théorique
sur lequel il cherchait à se rendre. Pour répondre de
manière pragmatique à cette question soulevée par
des gestionnaires forestiers, le CRPF de Champagne-
Ardenne s’est appuyé sur les résultats d’essais eff ectués
sur un massif test.
Matériel et méthodes
Objectifs de l’étudeA l’heure actuelle, les éléments sur la précision du
positionnement en mode navigation semblent rares.
Quelques données sur le récepteur Garmin 12 XL
ont été publiées (Lejeune, 2001). Des erreurs pouvant
aller jusqu’à 50 m en mode navigation sont signalées
pour ce modèle. Cela est trop éloigné des besoins
courants en terme de gestion forestière (une erreur de
cet ordre n’est pas acceptable lors de la recherche de
cibles espacées de 50 ou 70 m).
La question émanant au départ de gestionnaires fo-
restiers, l’expérimentation conduite a été raisonnée
pour répondre à leurs interrogations. Cela signifi e
que le protocole ne visait pas nécessairement à pro-
duire des résultats extrêmement solides d’un point de
vue statistique, mais cherchait à cerner au mieux le
mode de fonctionnement du récepteur GPS dans des
situations concrètes.
Connaître la précision de la navigation
Actuellement, nombre de gestionnaires utilisent un
mesureur à fi l perdu (topofi l®) et une boussole pour
naviguer selon une grille de points en forêt. Cela né-
cessite de cheminer le long d’axes bien déterminés ce
qui devient diffi cile dès que le peuplement est encom-
bré (chablis, rémanents d’exploitation, ronciers, morts-
bois, sous-étage ou taillis dense...) ou en terrain acci-
denté (pentes fortes, lapiaz, barres rocheuses...). Cette
méthode étant bien connue des gestionnaires, il a été
jugé nécessaire de s’y référer. Par ailleurs, les modè-
les de récepteurs GPS étant nombreux et de précision
variable, il fallait pouvoir en tester plusieurs (avec un
échelonnement de gamme) afi n que chacun puisse se
positionner selon son outil. Ainsi, le but principal de
l’expérimentation était de connaître la précision en
mode navigation de plusieurs récepteurs GPS et de
la comparer avec celle obtenue lors de déplacements
utilisant le topofi l et la boussole.
Comme les constructeurs annoncent des variations
de précision en fonction du couvert forestier, il a été
jugé utile de tester les diff érents modèles en été et en
hiver (estimation de l’impact du feuillage). Cela a
également pour rôle de répondre aux objectifs des uti-
lisateurs qui peuvent s’en servir aussi bien l’été (pour
la cartographie des stations, par exemple) que l’hiver
(pour la typologie des peuplements).
Comme les récepteurs GPS sont plus précis hors forêt
que sous couvert forestier et comme la précision des
relevés en forêt dépend du type de couvert forestier
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
2
(Piedallu et Gégout, 2002), il a été décidé de vérifi er
si la précision en mode navigation était infl uencée par
le type de peuplement.
Ordre de grandeur du temps de cheminement
En marge des résultats attendus sur la précision du
mode navigation, il a été jugé intéressant de savoir si
les récepteurs GPS permettaient d’aller plus vite que
la méthode traditionnelle (boussole et topofi l). En ef-
fet, quelques tests eff ectués auparavant par le CRPF
de Champagne-Ardenne semblaient montrer que
l’utilisation d’un récepteur GPS améliorait le rende-
ment, notamment pour les peuplements de pénétra-
tion diffi cile.
Présentation de la forêt sur laquelle se sont déroulés les tests
Afi n de répondre aux objectifs fi xés, il fallait pouvoir
réaliser des tests sur une forêt suffi samment grande
pour présenter une diversité de peuplements et per-
mettre de multiplier les relevés, mais pas trop étendue
pour que les multiples tests ne soient pas trop coû-
teux en temps. La forêt de Sainte-Croix, située dans
la Marne a été retenue (fi gure 1). D’une surface légè-
rement inférieure à 50 ha, elle permet la défi nition
d’une centaine de points théoriques selon une maille
au demi-hectare (grille carrée avec un espacement de
70,7 m). Cette densité de relevés est courante dans les
travaux de cartographie typologique des peuplements
en forêt privée.
Les peuplements forestiers de la forêt de Sainte-Croix
sont uniquement feuillus. Ils sont issus d’un traite-
ment en taillis sous futaie et présentent une assez
grande diversité, tant au niveau du capital sur pied
(la surface terrière relascopique de la réserve varie de
4 à 27 m2/ha), de la composition en essences (forêt
100 0 100 200 300
mètres
Figure 1. Forêt de Sainte Croix (46 ha 72). Les croix correspondent à l’emplacement des points à localiser sur le terrain. Quelques points se trouvant en limite du périmètre ont été conservés. En eff et, comme pour beaucoup de forêts privées, le fond de carte n’est pas nécessairement très juste et ces points ne pouvaient être enlevés d’emblée. Les courbes de niveau correspondent à des diff érences d’altitude de 5 m.
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
3
où dominent le chêne et le frêne accompagnés de di-
verses essences secondaires) que de la structure (les
peuplement régularisés bois moyens ou bois moyens
et gros bois sont dominants, mais d’autres structures
y sont rencontrées). Le relief est très peu marqué ce
qui évite une partie des problèmes de réception des
signaux envoyés par les satellites.
En ce qui concerne la facilité de cheminement, il
existe une hétérogénéité importante. Globalement,
les peuplements au sud de la forêt sont assez péné-
trables. En revanche, les parcelles situées au nord (en
particulier la parcelle 3 et le nord de la parcelle 6)
sont très encombrées (quelques houppiers issus d’ex-
ploitation et développement très marqué de la ronce
en raison d’un couvert clair). En ce sens, elles sont
proches des peuplements ayant connu les tempêtes de
1999 (photo 1).
Principe de réalisation des testsChaque récepteur GPS conduit, en mode navigation,
à proximité du point recherché. La diffi culté consiste
ensuite à savoir quel est l’écart entre le point théori-
que à atteindre et l’endroit où l’outil de navigation a
conduit l’opérateur. Deux solutions sont possibles :
– implanter de manière très précise (au théodolite),
des piquets matérialisant la grille de points sur le
terrain et mesurer la distance séparant l’opérateur
du point normal d’arrivée, au décamètre,
– prendre la position à laquelle arrive l’opérateur avec
un récepteur GPS précis et comparer ensuite cette
position aux coordonnées théoriques du point à at-
teindre.
La première solution est la plus précise et permet
d’obtenir des résultats d’une grande fi abilité. Elle n’a
cependant pas été retenue car elle nécessitait non seu-
lement beaucoup de temps pour l’implantation du
dispositif (ce qui n’était concrètement pas possible)
et elle pouvait de plus infl uencer l’opérateur. En eff et,
la navigation grâce au système GPS est en partie dé-
pendante de l’opérateur (il doit interpréter les infor-
mations –direction, distance jusqu’au point d’arrivée–
que lui indique son récepteur). Si en s’approchant du
point, il repère le piquet, il est alors infl uencé (mini-
misation des erreurs) et la donnée recueillie perd en
fi abilité.
La seconde option a donc été retenue (fi gure 2, page
suivante). Le Centre Régional de la Propriété Fores-
tière de Champagne-Ardenne dispose d’un récep-
teur GPS très précis (Trimble Pro XR) qui permet
de prendre les coordonnées d’un point sous couvert
forestier avec une erreur moyenne de l’ordre de 2 mè-
tres (Piedallu et Gégout, 2002). Ce récepteur a servi
de référence pour positionner les points d’arrivée de
la manière la plus précise possible. La position de
chaque point a été établie en faisant la moyenne d’au
moins vingt enregistrements (au plus soixante) ce qui
semble un bon compromis entre précision et temps
passé. Un post-traitement par correction diff éren-
Photo 1. Peuplement situé au nord du massif (parcelle 3). Un couvert assez faible a favorisé le développement de ronciers. La péné-tration à l’intérieur des parcelles est très diffi cile.
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
4
tielle1 a systématiquement été appliqué. Les positions
atteintes en cheminant avec boussole et topofi l ont
été repérées de la même façon, avec le récepteur GPS
de référence.
Volontairement, les diff érents points n’ont pas été
parcourus dans le même ordre. En eff et, un parcours
systématique des points selon le même axe et dans
le même ordre aurait, en raison des multiples passa-
ges, induit la création de layons. Cela aurait faussé
le cheminement des testeurs passant en dernier, en
particulier dans les zones les moins pénétrables. Pour
des raisons analogues, le fi l utilisé pour le topofi l a
systématiquement été récupéré afi n que cette phase
de tests ne laisse pas de traces et n’infl ue pas sur les
mesures suivantes.
Au delà des biais qu’aurait induit un parcours unique,
chaque opérateur a pu choisir son ordre de parcours
des points en cherchant à optimiser ses déplacements.
Par exemple, en cheminement traditionnel (topofi l et
boussole) il est parfois plus facile de suivre une limite
de parcelle et de se repositionner ensuite, que de cou-
per tout droit à travers un peuplement diffi cilement
pénétrable. Ainsi, s’il est diffi cile de comparer chaque
outil point à point en ce qui concerne les temps de
cheminement, la comparaison globale a du sens car
elle refl ète ce que ferait un praticien s’il avait à car-
tographier le massif. Quatre opérateurs diff érents ont
participé à la réalisation des tests2. Ils avaient tous
été formés préalablement à la manipulation des ré-
cepteurs GPS en mode navigation. La multiplication
des opérateurs a été justifi ée pour des raisons d’orga-
nisation pratique, mais aussi pour éviter qu’un unique
opérateur connaisse trop bien la forêt et soit de plus
en plus effi cace, au fur et à mesure des tests.
Exceptionnellement, quelques rares points n’ont pas
été atteints. Il s’agissait de relevés pour lesquels l’utili-
sateur sortait du massif ou plus rarement d’oublis. Les
tests n’ont donc pas été réalisés sur l’ensemble des 100
points initiaux.
Les récepteurs testésL’objectif était de tester des gammes sensiblement dif-
férentes de récepteurs GPS. Il fallait cependant que
ce soient des modèles qui permettent de stocker la
centaine de points de la grille à parcourir. C’est pour
cela que les modèles « bas de gamm e» (destinés sou-
vent à la randonnée) n’ont pas été retenus pour les
tests. Par ailleurs, le « haut de gamme » qui a été testé
correspond à des modèles de précision métrique qui
peuvent être utilisés en forêt. Il existe du matériel net-
tement plus performant (de précision centimétrique),
1 Correction diff érentielle : cette méthode fait référence à un récepteur GPS fi xe de coordonnées connues. Elle permet d’amé-liorer la précision des résultats.2 Les tests se sont déroulés sur plusieurs journées, en fonction des disponibilités des personnes et du matériel. Les conditions de réception des signaux émis par les satellites (nombre de sa-tellites, géométrie des satellites...) étaient comparables d’une journée à l’autre.
A
B
0:00:00
A
B
0:01:45
A
BB’
0:02:07
(X;Y)
GPS à tester
GPS de référence(Trimble Pro XR)
Mode navigation
Mode positionnement
Figure 2. Présentation de la méthode utilisée. Etape 1 : L’opérateur utilisant le GPS à tester part du point A et utilise le mode de na-vigation pour atteindre la cible (point B). L’utilisateur du GPS de référence déclenche le chronomètre. Etape 2 : L’opérateur navigue vers le point B. Il est suivi par l’utilisateur du GPS de référence qui ne l’infl uence pas dans ses choix de direction. Etape 3 : L’opérateur du GPS à tester considère, d’après les données fournies par le GPS, qu’il est arrivé à destination (point B’). Chaque fois que cela est possible (bonne réception), l’opérateur cherche à se rapprocher à moins d’un mètre de sa cible. L’utilisateur du GPS de référence arrête le chronomètre et utilise son récepteur pour défi nir la position du point B’. L’opération est réitérée pour les points suivants.
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
5
mais son utilisation en forêt serait problématique
(fragilité, besoin de plus de satellites pour travailler
sur la phase...) et la précision obtenue superfl ue par
rapport au coût du matériel et aux besoins courants
des forestiers.
Grâce au prêt de deux modèles par l’importateur
français de la marque Trimble, quatre modèles ont
été testés (tableau 1). Ils sont assez représentatifs des
diff érents outils utilisés par les professionnels fores-
tiers. Ils couvrent une gamme de prix allant de 1 600
à 10 000 € HT (comprenant matériel et logiciels as-
sociés). Chaque récepteur GPS, ainsi que la méthode
classique (boussole et topofi l), ont été testés en hiver
et en été, à l’exception des deux récepteurs Geo XM
et Geo XT qui n’ont été prêtés que pendant la période
hivernale.
Résultats
La précision du positionnement
L’indice de positionnement
Tous les résultats concernant le positionnement s’ap-
puient sur un indice. Il s’agit de la distance calculée
entre le point théorique à atteindre le point atteint
(position relevée au Pro XR). Il est possible de locali-
ser sur un même plan les diff érents résultats obtenus
ce qui donne déjà une idée des dispersions constatées
(fi gure 3).
Matériel ArpentGIS Geo XM Geo XT Pro XR
Prix (en € HT 2006) 1 590 4 990 7 790 10 200
Précision moyenne pour une levée ponctuelle en
terrain dégagé*.5 m 2 à 5 m < 1 m 0,5 m
Test été Oui Non Non Oui
Test hiver Oui Oui Oui Oui
Poids 250 g 700 g 700 g 6 kg
Solidité et étanchéité + +++ +++ ++
Ergonomie ++ +++ +++ +
Tableau 1. Les diff érents modèles de GPS testés sur la forêt de Sainte Croix.*Pour tous les GPS, la précision est donnée d’après les informations du constructeur et après correction diff érentielle (sauf pour l’Ar-pentGIS). + moyen, ++ bon, +++ très bon.
Topofil
Point à atteindre
Trimble Pro XR
Arpent GIS
Figure 3. Extrait de la carte des relevés.Les résultats hivernaux de deux GPS et du topofi l sont représentés sur 4 points. Pour visualiser les écarts, deux cercles correspondant à une imprécision de 5 m et à une de 10 m sont fi gurés autour de chaque point.
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
6
Etude des indices de positionnement
L’infl uence de la saison
Dans un premier temps, il a été décidé de chercher s’il
existait des diff érences dans la qualité du positionne-
ment entre été et hiver. Seuls deux modèles de récep-
teur et la méthode usuelle (topofi l et boussole) ont pu
être comparés (fi gure 4).
La réalisation de tests statistiques montre que les
moyennes obtenues sur 100 points pour chaque mo-
dalité en été et en hiver ne sont pas signifi cativement
diff érentes. Cela rejoint d’autres résultats obtenus
(Piedallu et Gégout, 2002). Par la suite, les données
obtenues en hiver et en été ont été agglomérées.
La performance des différents modèles de récepteurs GPS
Les coordonnées de chaque position atteinte étant re-
levées lors des tests, il est possible de représenter les
écarts à la cible de manière synthétique pour l’ensem-
ble de la forêt de Sainte-Croix (Figure 5). D’emblée,
il apparaît qu’il existe globalement une forte hétéro-
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Ind
ice
de
po
sito
inn
ent
mo
yen
en
m
Eté
ProXR ArpentGIS Topofil
Hiver Eté Hiver Eté Hiver
Figure 4. Evolution de l’indice de positionnement moyen pour deux récepteurs et le cheminement traditionnel en fonction de la saison.
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
ArpentGIS
Topofil et boussole
Pro XR
Figure 5. Localisation de chaque position atteinte par rapport à la cible initiale pour la méthode traditionnelle (topofi l et boussole), l’ArpentGIS et le Pro XR (100 points, hiver 2005).
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
7
généité dans la précision des trois outils utilisés. La
méthode traditionnelle apparaît nettement moins fi a-
ble et des deux récepteurs GPS, le Pro XR donne les
meilleurs résultats.
Au delà de cette première approche, ces graphiques
montrent que la dispersion des écarts à la cible n’est
pas homogène. Certaines directions sont privilégiées,
en particulier dans le cas de la méthode traditionnelle
(cela est aussi visible sur la carte 2). Une explication
vient facilement à l’esprit : contrairement à ce qui se
passe pour le positionnement au GPS, les erreurs se
cumulent lors d’un cheminement classique. L’utilisa-
teur du topofi l mesure une distance jusqu’au point sui-
vant alors que l’utilisateur du récepteur GPS « oublie »
un éventuel décalage lorsqu’il part à la recherche du
point suivant. Ainsi, un décalage vers le sud sur un
point sera répercuté sur le point suivant en méthode
traditionnelle.
Les principaux résultats obtenus lors des campagnes
de mesure sont résumés dans le tableau 2. Afi n de
constater si les diff érences d’indice de positionne-
ment étaient signifi catives, une analyse de variance
a été réalisée. Elle ne permet pas une distinction des
diff érents récepteurs. En revanche, en regroupant les
récepteurs par gamme (haut de gamme : Pro XR et
Geo XT, milieu de gamme : Geo XM et ArpentGIS)
et en les comparant entre eux et à la méthode tradi-
tionnelle, les tests sont signifi catifs.
Au delà de la distance moyenne à la cible constatée,
les besoins de l’utilisateur sont de connaître les im-
précisions auxquelles il peut s’attendre en utilisant
un récepteur GPS ou une méthode traditionnelle. La
fi gure 6 (page suivante) présente la fréquence des clas-
ses de distance à la cible. Par exemple, en utilisant un
Pro XR, dans 90 % des cas, la distance à la cible sera
inférieure à 5 m. En revanche, avec un topofi l et une
boussole, les distances à la cible de moins de 5 m ne
correspondent qu’à environ 15 % des points.
Par rapport à la méthode traditionnelle, la précision
reste meilleure avec tous les modèles de récepteurs
GPS testés. Les diff érences de précision sont même
particulièrement marquées (la méthode traditionnel-
le est, pour les tests réalisés sur ce massif, nettement
moins fi able que le positionnement au GPS).
L’infl uence du peuplement
Les publications consultées font état d’un lien entre
la précision des résultats lors de relevés et les peu-
plements (Lejeune et Hellemans, 2000 ; Piedallu et
Gégout, 2002). Les peuplements du massif de Sainte-
Croix ayant été décrits à l’aide d’une typologie des
peuplements selon le maillage au demi-hectare, l’in-
fl uence de ceux-ci sur la précision des résultats a été
recherchée.
Si tous les peuplements sont composés de feuillus et
issus du taillis sous futaie, ils présentent néanmoins
une certaine diversité liée à leur histoire sylvicole et
aux diff érents contextes stationnels. La richesse de la
réserve varie de 4 à 27 m2/ha, celle du taillis de 0 à 17
m2/ha. Cependant, une grande majorité des peuple-
ments parcourus (91 %) a une surface terrière totale
comprise entre 10 et 30 m2/ha.
En ce qui concerne la structure, les peuplements ré-
gularisés dans les bois moyens (42 % des relevés) et
dans les bois moyens et gros bois (17 %) dominent.
Cependant, toute la diversité des structures peut être
rencontrée sur le massif.
Les diverses analyses conduites n’ont montré aucun lien entre les peuplements et la précision des résultats.
Quel que soit l’outil utilisé, les erreurs de navigation
semblent indépendantes des variables de capital ou
de structure. Si les peuplements ont une certaine va-
Outil Pro XR Geo XT Geo XM ArpentGISTopofi l et boussole
Gamme Haut de gamme Milieu de gammeMéthode
traditionnelle
Nombre de points localisés 198 98 98 197 197
Moyenne de la distance à la
cible2,9 3,4 4,5 5 12,5
Ecart-type 1,8 1,8 2,9 3,4 8,2
1er décile 0,9 1,4 1,5 1,5 3,8
9e décile 4,9 5,6 8,3 9,5 23,4
Tableau 2. Principaux résultats concernant la précision de la navigation. Pour la méthode traditionnelle, le Pro XR et l’ArpentGIS, les données estivales et hivernales ont été agglomérées. Mis à part le nombre de points localisés, les données de ce tableau sont exprimées en mètres.
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
8
riabilité, les diff érents types de peuplements ne sont
pas présents dans cette forêt avec la même fréquence.
Cela peut contribuer à expliquer que les analyses ne
mettent pas en évidence des relations entre peuple-
ments et précision.
Le temps de cheminementEn raison de la méthode de test choisie, il n’est pas
possible de comparer le temps de cheminement d’un
point à un autre. Les points n’ont pas toujours été par-
courus dans le même ordre ni surtout selon le même
axe. En revanche, le temps global de cheminement est
proche de celui que mettrait concrètement un opéra-
teur lors d’une opération de cartographie. Les princi-
paux résultats concernant les temps de parcours sont
présentés dans le tableau 3.
D’une manière générale, les récepteurs GPS ont des
résultats assez voisins et leur utilisation rend le par-
cours de la forêt nettement plus rapide qu’avec des
outils usuels. Cette constatation a pu être vérifi ée
sur d’autres massifs, même si les écarts de temps ne
sont pas nécessairement du même ordre de grandeur
(l’emploi du GPS reste plus rapide que le chemine-
ment traditionnel, mais les écarts sont souvent moins
importants que sur la forêt de Sainte-Croix).
En ce qui concerne les diff érences entre modèles de
récepteurs GPS, il serait hâtif de tirer des conclusions.
En eff et :
– le maniement des récepteurs GPS en mode naviga-
tion est parfois délicat et chaque opérateur est plus
ou moins effi cace (eff et opérateur). Par exemple, il
faut savoir suivre une direction relativement stable
et ne pas tenir compte des changements intem-
pestifs de direction indiqués par le récepteur ; de
même il faut savoir s’arrêter lorsque la distance à la
cible est faible, moins d’un mètre, et ne pas cher-
cher à atteindre une précision illusoire. Ainsi, pour
être effi cace, une fois la direction à suivre stabilisée,
il vaut mieux se fi er à la distance restant à parcourir
qu’à la direction, sauf quand un changement de
cap est demandé de manière systématique pendant
plusieurs secondes ;
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%
Topofil
ArpentGIS
Geo XM
Geo XT
Pro XR
0-2 m
2-5 m
5-10 m
10-15 m
+ de 15 m
Figure 6. Répartition des distances à la cible par classe pour les outils testés.
Outil Pro XR Geo XT Geo XM ArpentGISTopofi l et boussole
Temps pour parcourir la forêt 6:07:00 4:07:00 5:08:00 5:02:00 9:17:00
Temps moyen pour aller d’un point à
un autre0:03:43 0:02:31 0:03:08 0:03:10 0:05:39
Tableau 3. Temps de parcours (heures:minutes:secondes) pour les diff érents outils sur le massif de Sainte Croix. Pour les outils ayant été testés en été et en hiver, le temps correspond à un temps moyen.
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
9
– même si d’une journée de test à l’autre, les condi-
tions de réception des signaux (nombre de satel-
lites, répartition dans le ciel des satellites) étaient
comparables, elles n’étaient pas rigoureusement
les mêmes. Certains utilisateurs durent attendre
de longues minutes que leur récepteur captât suf-
fi samment de satellites pour enfi n progresser (par
exemple, il était parfois diffi cile de capter les si-
gnaux de manière satisfaisante pendant 60 minu-
tes avec une période d’absence totale de signal pen-
dant 15 minutes). Par ailleurs, certaines journées la
période de mauvaise réception pouvait se dérouler
durant la pause du déjeuner ce qui n’handicapait
pas l’opérateur.
Ces explications conduisent notamment à relativiser
les diff érences entre des modèles comme le Pro XR et
le Geo XT qui sont d’une précision et d’une sensibi-
lité de réception assez semblables.
Discussion
Les limites du dispositif et des tests pratiqués
L’imprécision du récepteur GPS de référence et ses conséquences
En ce qui concerne la précision du positionnement en
mode navigation, tous les résultats s’appuient sur les
coordonnées prises au Pro XR. Si dans les conditions
de terrain de la forêt de Sainte-Croix, ce matériel a
une précision moyenne voisine de 2 m, il est aussi
possible de dire que 10 % des erreurs sont supérieures
à 4,2 m (Piedallu et Gégout, 2002). Ainsi, la réfé-
rence utilisée pour évaluer la précision des données
est elle-même entachée d’une erreur non négligeable.
A priori, il n’existe pas de direction préférentielle
pour les imprécisions de positionnement au Pro XR.
Autrement dit, lors de la vérifi cation, l’erreur de posi-
tionnement annoncée pour le matériel testé peut être
aléatoirement augmentée ou diminuée en raison du
manque de précision du récepteur GPS de référence,
le Pro XR. Au niveau global, il est alors possible qu’il
y ait une compensation d’erreur sur la centaine de
points testés. Concrètement, cela signifi erait que les
résultats annoncés dans le graphique 3 s’aff ranchis-
sent au moins en partie du manque de précision du
récepteur GPS de référence.
L’absence de relations entre les peuplements et la précision de la navigation
Aucun lien entre la précision de la navigation et le
type de peuplement n’a été mis en évidence. La rela-
tion entre précision des récepteurs et type de peuple-
ment forestier semblant acquise dans d’autres études
(Lejeune et Hellemans, 2000 ; Piedallu et Gégout,
2002), plusieurs hypothèses peuvent être formulées
pour expliquer que ce résultat n’ait pas été retrouvé ici.
En premier lieu, il est fort probable que l’imprécision
du positionnement au Pro XR masque une éventuelle
tendance. En eff et, les imprécisions à craindre pour
le positionnement par le récepteur GPS de référence
sont du même ordre de grandeur que les écarts à la
cible.
Il est également possible que les peuplements de Sain-
te-Croix, même s’ils présentent une assez grande di-
versité, ne soient pas assez variés (pas de peuplements
résineux à couvert très fermé et à surface terrière éle-
vée, par exemple) pour que cela infl ue sur la réception.
La méthode prise en compte pour estimer la richesse
des peuplements (mesure relascopique de la surface
terrière) ou pour connaître leur structure (fréquence
des petits bois, bois moyens, gros bois et très gros
bois) ne sont peut-être pas suffi samment précises et
discriminantes pour faire apparaître un lien.
Une dernière possibilité est que contrairement à ce
qui se passe lors de la cartographie d’un point, le ré-
cepteur GPS soit moins infl uencé en mode navigation
par le peuplement, l’opérateur étant toujours en mou-
vement lorsqu’il cherche son point.
L’importance du site retenu sur les résultats
Le choix initial a été de retenir une zone d’étude assez
grande qui prévoyait la recherche d’une centaine de
points. Cette option permet de se placer dans une si-
tuation concrète identique à celles que connaissent les
gestionnaires forestiers et de donner des indications
de temps global de parcours réalistes. Cependant ce
choix impliquait de nombreuses heures passées sur le
terrain pour tester chaque matériel ce qui limitait le
nombre de répétitions. Ainsi, si l’on souhaite affi ner
les premiers résultats annoncés ici, il faut s’orienter
vers un moins grand nombre de points à rechercher,
mais procéder à plus de répétitions. Cela permettrait
d’avoir des résultats moins dépendants d’un état don-
né en ce qui concerne les satellites (nombre, réparti-
tion dans l’espace).
La pénétrabilité des peuplements a une importance
fondamentale dans les résultats des tests. La forêt de
Sainte-Croix présente des zones diff érentes à ce ni-
veau, mais aucune n’est d’un accès très facile (sans
sous-étage ni ronces, par exemple). Comme cela a
été constaté par nous-mêmes à maintes reprises dans
d’autres forêts, plus les peuplements sont de pénétra-
tion diffi cile, plus le positionnement au GPS est favo-
risé par rapport à la méthode traditionnelle (à la fois
sur la précision des résultats et sur le temps de par-
cours). Les résultats annoncés dans le tableau 3 sont
donc à lire en fonction de cet éclairage : le décalage
entre les récepteurs GPS et la méthode traditionnelle
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
10
serait moins grand dans une forêt plus facilement pé-
nétrable, il serait plus important dans une forêt d’ac-
cès très diffi cile (avec de nombreux chablis, par exem-
ple). De même, les erreurs très importantes (jusqu’à
50 m !) constatées en méthode traditionnelle lors des
tests seraient minimisées avec des peuplements plus
faciles à parcourir.
Le fond de carte de la forêt de Sainte-Croix est assez
précis et la plupart du temps, les limites et le parcel-
laire sont facilement repérables sur le terrain. Cela a
son importance car l’opérateur utilisant le topofi l et
la boussole peut ainsi de temps à autres se reposition-
ner et limiter les erreurs. Il a été constaté sur d’autres
forêts qu’une part non négligeable de la précision de
l’opérateur en méthode traditionnelle est liée à la jus-
tesse et à la précision du fond de carte. Des limites
facilement identifi ables sur le terrain permettent de
gagner en temps et en précision. Les opérateurs utili-
sant un positionnement au GPS sont moins tributai-
res d’une carte de qualité.
Les principaux résultats à retenirLa fi nalité première de l’étude était de répondre aux
questions concrètes que se posent les utilisateurs fo-
restiers de récepteurs GPS en mode navigation. Au
delà des imprécisions liées au protocole, il est possible
de dégager quelques tendances générales qui permet-
tent de répondre aux questions initiales :
– Il est possible de se positionner en forêt pour y
réaliser des relevés en utilisant un récepteur GPS.
La plupart du temps, les résultats sont meilleurs qu’avec une boussole et un topofi l et le parcours
est plus rapide. La rapidité de parcours peut dé-
pendre du nombre de satellites visibles et de leur
géométrie. Il est possible de se retrouver bloqué
pendant plusieurs minutes, voire une demi-heure
si le récepteur ne peut donner aucune indication
(les périodes de blocage peuvent être plus impor-
tantes dès que le relief est marqué). En général, les
utilisateurs sont confrontés à une de ces périodes
au cours d’une journée de travail. Elles peuvent
être anticipées grâce aux logiciels prédisant la po-
sition des satellites. En revanche, un opérateur ne
se trouve jamais bloqué en méthode traditionnelle
(il peut en revanche parfois perdre du temps, en
raison de problèmes techniques avec le topofi l).
– Les diff érences constatées entre gammes de récep-
teurs GPS lors de la cartographie de points sont
retrouvées en mode navigation. Globalement, la
hiérarchie est respectée : un récepteur très précis
pour cartographier des points le sera aussi en mode
navigation. Par ailleurs, il n’est pas nécessaire de
posséder un récepteur GPS très cher pour une uti-
lisation en mode navigation. Le modèle Arpent-
GIS présente par exemple, dans ce domaine, une
précision correcte et bien meilleure que celle obte-
nue en positionnement traditionnel, sans être très
onéreux.
– Dans une certaine mesure, la qualité des résultats
et le temps passé à retrouver un point dépendent
de l’opérateur. Le mode navigation peut être dé-
routant pour un néophyte et il faut savoir analyser
les indications fournies en temps réel. De même,
un utilisateur chevronné saura parfois minimiser
l’impact d’un faible nombre ou d’une mauvaise
géométrie des satellites.
– La précision de la navigation semble indépendante
de la saison et l’infl uence des peuplements fores-
tiers sur les résultats n’a pas été montrée. Dans l’at-
tente d’autres résultats qui pourraient confi rmer ou
infi rmer un lien entre précision de la navigation et
type de peuplement, il est possible d’annoncer que
la navigation au GPS reste relativement aisée dans
les peuplements feuillus de plaine issus du taillis
sous futaie (en été comme en hiver). La qualité de
la navigation sous des peuplements feuillus dense
ou sous de jeunes peuplements résineux serait inté-
ressante à évaluer.
– Qui dit récepteur GPS dit consommation électri-
que. Il arrive assez souvent que l’autonomie des ap-
pareils soit mise en défaut lors de longues journées
de terrain, même pour les outils professionnels.
L’opérateur doit donc veiller à prévoir des batteries
de rechange ou une recharge intermédiaire en mi-
lieu de journée.
– L’utilisation d’un récepteur GPS nécessite très ra-
pidement celle d’un système d’information géogra-
phique (SIG). En eff et, si en méthode tradition-
nelle, l’emploi du SIG est facultatif (les cartes et
la grille de points peuvent être réalisées manuel-
lement), cela devient vite obligatoire pour calculer
et transférer les coordonnées de nombreux points
vers le récepteur. Ceci ne doit pas être négligé pour
une structure qui n’est pas déjà équipée d’un SIG.
En ce qui concerne le temps de préparation avant
de commencer les relevés, il est globalement iden-
tique, que l’utilisateur travaille en méthode tradi-
tionnelle ou en utilisant le système GPS.
Le GPS : un outil effi cace pour se diriger en forêt - paru dans Rev. For. Fr. LVIII - 2-2006
11
ConclusionLes récepteurs GPS sont de plus en plus utilisés en
forêt. Au delà de leur usage principal en cartographie,
ils gagnent à être utilisés pour la recherche de points
lors de campagnes de relevés (mode navigation). Dans
les tests présentés ici, des modèles de haut de gamme
permettent d’être dans 90 % des cas à moins de 5 m
de la cible, ceux de milieu de gamme dans 90 à 95 %
des cas à moins de 10 m (et dans 60 à 70 % des cas à
moins de 5 m).
Les discussions avec les gestionnaires utilisant leur
récepteurs GPS pour naviguer en forêt montrent que
les périodes d’inactivité forcée pour cause de manque
de satellites sont particulièrement mal vécues. Dans
quelques années, le système européen Galileo per-
mettra sûrement de limiter les périodes de mauvaise
réception. Dans ce cas, la navigation par système
GPS ou Galileo ne présentera quasiment plus que des
avantages.
Sylvain GAUDIN Samuel PONT Maud GANTILLON
BibliographieCHARTIER (M.), GUILLAUME (G.). – Le GPS, un nouvel outil pour la cartographie en forêt ? – Forêt-entreprise, n°149/2003, pp. 45-48.
GANTILLON (M.). – Le cheminement en forêt : tests de diff érents matériels. – Rapport de stage BTSA GF, 2005, CNPR, 36 p. et annexes.
LEJEUNE (P.). – Les possibilités d’utilisation du ma-tériel GPS en forêt. – Note technique forestière de Gembloux, n°3/2001 – FUSAGx, 10 p.
LEJEUNE (P.), HELLEMANS (P.). – Eff et du cou-vert végétal sur la précision d’un système de posi-tionnement global diff érentiel (dGPS). – Biotechnol. Agron. Soc. Environ., vol. 4, n°1, 2000, pp. 41-49.
NGUYEN THE (N.), GINET (C.). – Utilisation d’un récepteur GPS en forêt : quelques règles d’usage.
– Informations-Forêt, fi che n°647, n°2-2002. 6 p.
PIEDALLU (Ch.), GÉGOUT (J.-C.). – Étude de la précision du système GPS en milieu forestier. – Rev. For. Fr. LIV – 5-2002, pp. 429-442.
RemerciementsLes auteurs remercient les diff érents opérateurs qui les
ont aidés lors de la réalisation des tests. Ils remercient
également la société D3E Électronique pour le prêt
de matériel (Geo XM et Geo XT) ce qui a permis
d’élargir la palette de matériels testés.
Les auteurs peuvent être contactés au CRPF par toute personne qui souhaiterait avoir de plus amples infor-mations sur les tests eff ectués et sur les résultats ob-tenus.
Résumé
Les récepteurs GPS sont de plus en plus utilisés en forêt. Ils ser-vent non seulement à cartogra-phier des points, des lignes ou des surfaces mais aussi à naviguer vers des points de coordonnées connues. Afi n de connaître la précision des récepteurs en mode navigation, des essais ont été réa-lisés sur un massif. Ils montrent que dans ce cas, les récepteurs GPS professionnels testés sont plus précis et plus rapides que les outils traditionnels de chemine-ment (topofi l et boussole). Ces ré-sultats sont extrapolables à condi-tion de les nuancer en fonction de divers paramètres parmi lesquels la pénétrabilité des parcelles et le relief de la forêt.
Top Related