En tant qu'ingénieur, vous êtes-vous déjà demandé comment trouver avec précision la direction d'un objet ou d'un emplacement à partir d'un point de référence ? Ou, comment des calculs avancés d'angles d'azimut et d'élévation peuvent-ils être utilisés pour améliorer la communication et le suivi par satellite ? Pour le savoir, vous devez savoir ce qu'est un angle d'azimut.
L'angle d'azimut est une unité de mesure très importante pour l'arpentage, la navigation, la construction et la communication avec les satellites.
Dans cet article de blog, j'expliquerai ce qu'est l'angle d'azimut, comment le comprendre et comment il est utilisé en ingénierie.
À la fin, vous aurez une meilleure compréhension de cette idée de base que tout ingénieur doit connaître.
Alors, commençons !
Introduction à l'angle d'azimut dans l'ingénierie et l'arpentage
Définition formelle:
Angle en triangulation ou en traversée par lequel s'effectue le calcul d'azimut.
L'angle d'azimut est un angle horizontal qui va de 0° à 360° et est mesuré dans le sens des aiguilles d'une montre à partir d'une direction de référence.
En ingénierie et en arpentage, il est souvent utilisé pour déterminer la direction d'un objet ou d'un lieu à partir d'un point de référence, comme le pôle Nord ou une station d'arpentage.
La plupart du temps, l'angle d'azimut est mesuré à partir du Nord dans le sens des aiguilles d'une montre.
Il est utilisé pour spécifier les directions dans différents types de levés, tels que les levés au compas, les levés d'avion et les levés de contrôle des limites.
Comprendre l'angle d'azimut
L'angle d'azimut est l'angle entre une direction de référence, comme le vrai nord, et une ligne allant de l'observateur à un point d'intérêt projeté sur le même plan.
Il est généralement mesuré en degrés (°) et peut être utilisé pour décrire la direction d'un objet ou d'un lieu par rapport à la direction de référence Nord.
Par exemple, un objet qui est directement au nord d'un observateur a un angle d'azimut de 0, tandis qu'un objet qui est directement à l'est de l'observateur a un angle d'azimut de 90°.
De la même manière, un objet qui fait face au sud a un angle d'azimut de 180° et un objet qui fait face à l'ouest a un angle d'azimut de 270°.
Le secret pour embrouiller vos collègues ingénieurs : l'angle d'azimut
Toujours difficile à comprendre ? Je change un peu le point de vue :
Vous voulez que vos amis ingénieurs se sentent mal à l'aise et confus ? Commencez à utiliser des mots et des phrases comme "angle d'azimut" dans les conversations de tous les jours et regardez leurs visages se tordre de confusion et de perplexité.
Vous pourriez leur dire que l'angle d'azimut est une mesure importante utilisée dans l'arpentage et la navigation, mais où est le plaisir là-dedans ? Au lieu de cela, dites des choses qui ne sont pas claires, comme "Je suis tout à propos de cette vie d'angle d'azimut" ou "Je suis tout à propos de cette vie d'angle". Maîtriser l'art de l'angle d'azimut est la clé pour aller de l'avant.
Qui peut dire? Peut-être penseront-ils que vous avez trouvé un moyen de réussir en ingénierie qu'ils n'ont pas encore trouvé.
Ou ils pourraient simplement rouler des yeux et partir.
Quoi qu'il en soit, vous vous amuserez au moins avec l'angle d'azimut.
D'accord, c'était juste une blague faite pour ressembler à une publicité télévisée.
Maintenant, revenons à ce qui a été dit.
Calcul de l'angle d'azimut
Les fonctions trigonométriques et les mesures d'une enquête ou d'une carte peuvent être utilisées pour déterminer l'angle d'azimut.
Lorsque les géomètres mesurent des angles, ils rapportent généralement les résultats sous forme d'azimuts ou de relèvements.
Calcul de l'angle d'azimut à l'aide de fonctions trigonométriques
La formule suivante peut être utilisée pour déterminer l'angle d'azimut à partir de fonctions trigonométriques et de mesures d'un relevé ou d'une carte :
A = arctan{(E2 - E1) / (N2 - N1)}
Où E1 et N1 sont les coordonnées est et nord du point de départ et E2 et N2 sont les coordonnées est et nord du point final.
L'angle que vous obtenez est en radians, vous devez donc le multiplier par 180/ pour l'obtenir en degrés.
Il existe une autre façon de déterminer l'angle d'azimut, à savoir :
où l'angle formé est mesuré en degrés.
Mesure des angles intérieurs et des longueurs de base
Après avoir mesuré les longueurs de base CAB, ABC et BCA aux points A, B et C, respectivement, les géomètres mesurent les angles intérieurs aux points A, B et C.
L'information qui en ressort est utilisée pour déterminer l'angle d'azimut d'une ligne.
Cette mesure est importante pour la construction, la navigation, la communication avec les satellites et l'installation de panneaux solaires.
Azimuts et relèvements
L'azimut et le relèvement sont des angles horizontaux qui montrent comment une ligne est positionnée par rapport à un méridien.
L'azimut d'une ligne est l'angle horizontal mesuré dans le sens antihoraire à partir d'une direction de base jusqu'à la ligne donnée.
Les azimuts sont généralement mesurés du nord au sud, et leur plage est de 0° à 360°, ils n'ont donc pas besoin de lettres pour indiquer dans quel quadrant ils se trouvent.
Les relèvements sont des angles aigus qui mesurent la distance entre le méridien de référence et la ligne donnée.
Lorsque la ligne est mesurée du nord ou du sud vers l'est ou l'ouest, l'angle est inférieur à 360 degrés.
L'angle est affiché en mettant N ou S en premier, puis la valeur de l'angle, puis E ou W.
Conversion d'azimuts et de relèvements
Utilisez ces formules pour changer un azimut en relèvement :
- Quadrant I (NE) : relèvement = azimut
- Quadrant II (SE) : Relèvement = 180° - Azimut
- Quadrant III (SO) : Relèvement = Azimut - 180°
- Quadrant IV (NW) : Gisement = 360° - Azimut
Utilisez les formules suivantes pour transformer les relèvements en azimuts :
- Quadrant I (NE) : Azimut = Relèvement
- Quadrant II (SE) : Azimut = 180° - Relèvement
- Quadrant III (SW) : Azimut = Relèvement + 180°
- Quadrant IV (NW) : Azimut = 360° - Relèvement
Roulements avant et arrière
Dans l'arpentage plan, un relèvement vers l'avant est la direction dans laquelle pointe une ligne dans la direction dans laquelle l'arpentage se déplace.
Les roulements arrière signifient que la ligne va dans le sens opposé du mouvement.
Dans les levés aériens, l'ajout ou la suppression de 180 degrés transforme un azimut avant en un azimut arrière.
Les utilisations et les applications de l'angle d'azimut
L'angle d'azimut est une mesure d'angle clé dans un système de coordonnées sphériques qui est utilisé dans de nombreux domaines différents, comme la navigation, l'astronomie, l'ingénierie, la cartographie, l'exploitation minière, l'artillerie et déterminer quand la lune et le soleil se lèvent et se couchent.
Détermination de l'angle d'azimut solaire
Pour déterminer l'angle d'azimut solaire pour un certain endroit et à une certaine heure de la journée, vous devez déterminer la direction d'ajustement, qui dépend de l'hémisphère dans lequel se trouve le panneau solaire.
L'angle vertical, ou l'inclinaison, du panneau solaire doit être défini en fonction de l'endroit où il se trouve dans le monde.
En général, cela signifie que les panneaux de l'hémisphère nord doivent être orientés vers le sud et les panneaux de l'hémisphère sud doivent être orientés vers le nord.
Selon la façon dont les panneaux solaires sont utilisés, il peut également être utile d'avoir une légère inclinaison par rapport au sud.
Lorsque l'angle d'azimut solaire est calculé correctement, les panneaux solaires peuvent produire le plus d'énergie.
Ceci est important pour les installations résidentielles, où la production d'énergie doit correspondre à la quantité d'énergie utilisée à différents moments de la journée.
Ingénierie des communications par satellite
La longitude et la latitude d'une station terrienne et la position de l'orbite du satellite peuvent être utilisées pour déterminer les angles d'azimut et d'élévation du satellite.
L'angle d'azimut est l'angle entre le Nord et la direction du satellite sur un plan horizontal, mesuré à partir du Nord dans le sens des aiguilles d'une montre.
L'angle entre le satellite et l'horizon local est l'angle d'élévation.
Les degrés sont utilisés pour mesurer les deux angles.
Il est important de connaître les angles d'azimut et d'élévation exacts de la position actuelle d'un satellite afin de le suivre et de lui parler.
Dans les domaines de l'ingénierie des communications par satellite comme le GNSS-Réflectométrie (GNSS-R), les champs sont attribués aux satellites avec certains angles d'azimut.
Par exemple, les satellites avec un angle d'azimut entre 100° et 270° ont été placés dans le champ Est, et les satellites avec un angle d'azimut entre 190° et 260° ont été placés dans le champ Ouest.
Les chercheurs ont créé des algorithmes compliqués qui contrôlent les mouvements d'un bras robotique afin qu'il puisse déplacer et ravitailler un satellite avec précision.
Pour déterminer ces angles, vous pouvez utiliser un logiciel de suivi par satellite ou une calculatrice en ligne.
Ces outils tiennent compte de la position actuelle du satellite et de la station au sol.
Ils donnent ensuite les angles nécessaires pour suivre le satellite et lui parler.
Les angles peuvent être utilisés pour trouver le meilleur emplacement pour l'antenne de la station au sol, afin qu'elle soit correctement pointée vers le satellite et que le signal soit aussi fort que possible.
Déterminer avec précision les angles d'azimut et d'élévation est également important pour les applications d'observation par satellite et de télédétection telles que les prévisions météorologiques et l'observation de la Terre.
Concepts avancés en angle d'azimut
L'azimut est une mesure d'angle dans un système de coordonnées sphériques qui est utilisé pour déterminer où se trouve un point par rapport à un méridien de référence dans l'arpentage.
En topographie, il existe deux manières différentes de mesurer l'azimut : l'azimut magnétique et l'azimut vrai.
Le champ magnétique terrestre est utilisé pour mesurer l'azimut magnétique, tandis que l'axe de rotation est utilisé pour mesurer l'azimut vrai.
Lors d'un levé avec une boussole, l'azimut vrai est utilisé plus souvent que l'azimut magnétique.
L'azimut vrai est utilisé par les géomètres avec des transits ou des théodolites.
L'azimut magnétique n'est pas aussi précis que l'azimut vrai car il peut être affecté par des anomalies magnétiques locales causées par des roches magnétisées dans la croûte terrestre et d'autres champs géomagnétiques.
Les géomètres utilisent des niveaux à bulle pour compenser cela et s'assurer que leurs mesures sont correctes.
La variation est la différence entre le nord magnétique et le vrai nord.
Il peut être corrigé en utilisant une carte ou une carte de navigation qui montre la différence entre l'azimut magnétique et l'azimut vrai.
Angle d'azimut dans la modélisation 3D et les logiciels SIG
L'angle d'azimut est un paramètre clé dans la modélisation 3D et les logiciels SIG comme ArcGIS qui est utilisé pour contrôler la position et l'angle des sources lumineuses utilisées pour analyser et visualiser le terrain.
L'angle d'azimut est utilisé pour spécifier la direction de la source lumineuse et peut être modifié pour contrôler l'orientation et l'ombrage des surfaces du terrain.
Cela facilite la visualisation et l'analyse des caractéristiques du terrain telles que les crêtes, les vallées et les pentes.
Par exemple, la fonction d'ombrage d'ArcGIS Pro détermine l'ombre d'une colline en fonction d'une seule direction de la lumière.
Cette direction est définie par les options d'azimut et d'altitude, qui contrôlent où et comment la source lumineuse brille.
En modifiant ces paramètres, vous pouvez rendre les caractéristiques du terrain plus réalistes et plus agréables à regarder.
L'angle d'azimut est également utilisé dans la modélisation 3D, la photogrammétrie et la télédétection, entre autres.
Dans la modélisation 3D, l'angle d'azimut est utilisé pour contrôler la direction du soleil lors de la création de cartes d'ombre ou de cartes d'angle du soleil.
Ces cartes peuvent être utilisées pour étudier comment la lumière du soleil affecte les bâtiments, les plantes et d'autres éléments.
En photogrammétrie, l'angle d'azimut est utilisé pour déterminer comment et où la caméra pointe, ce qui est nécessaire pour créer des modèles 3D précis du terrain.
De la même manière, l'angle d'azimut est utilisé en télédétection pour déterminer comment et où pointent les satellites.
Ceci est important pour analyser les images satellites et créer des modèles précis du terrain.
Qu'est-ce que l'azimut solaire ? Comment ça fonctionne
Conseil : Activez le bouton de sous-titrage si vous en avez besoin. Choisissez "traduction automatique" dans le bouton des paramètres, si vous n'êtes pas familier avec la langue anglaise. Vous devrez peut-être d'abord cliquer sur la langue de la vidéo avant que votre langue préférée ne soit disponible pour la traduction.
Cas d'utilisation
| Utilisé dans: | Description: |
|---|---|
| Arpentage | Les géomètres utilisent l'angle d'azimut pour déterminer où se trouve un objet ou un lieu par rapport à un point de référence, comme le pôle Nord ou une station d'arpentage. L'angle d'azimut est généralement compris entre 0 et 360 degrés et est mesuré à partir du nord dans le sens des aiguilles d'une montre. Les géomètres peuvent utiliser l'angle d'azimut pour déterminer où se trouvent différents objets ou lieux les uns par rapport aux autres et créer des cartes ou des modèles précis du paysage. |
| La navigation | Les navigateurs peuvent utiliser l'angle d'azimut pour déterminer où se dirige un navire ou un avion par rapport au pôle Nord et tracer une route pour s'y rendre. |
| Communication par satellite | La communication par satellite est également importante en ce qui concerne l'angle d'azimut. Les ondes radio sont généralement la façon dont les satellites communiquent avec les stations sur Terre. Les ingénieurs doivent déterminer les angles d'azimut et d'élévation du satellite par rapport à la station au sol pour s'assurer que la communication fonctionne bien. L'angle d'élévation indique l'angle vertical entre l'endroit où se trouve le satellite et l'endroit où se trouve la station au sol. L'angle d'azimut indique l'angle horizontal. En obtenant les bons angles d'azimut et d'élévation, les ingénieurs peuvent s'assurer que la communication fonctionne bien et éviter que les signaux ne se mélangent. |
| Installation de panneaux solaires | L'angle d'azimut est très important pour déterminer comment les panneaux solaires doivent être orientés et inclinés. Pour tirer le meilleur parti de l'énergie, les panneaux solaires doivent faire face au soleil. Les ingénieurs peuvent utiliser l'angle d'azimut pour déterminer où se trouve le soleil par rapport aux panneaux solaires, puis modifier l'orientation et l'angle d'inclinaison en conséquence. Par exemple, dans l'hémisphère nord, le meilleur angle d'orientation est généralement orienté vers le sud, tandis que le meilleur angle d'inclinaison dépend de la latitude du site d'installation (GIS). Dans les SIG, la direction d'une ligne ou d'un vecteur par rapport au pôle Nord est indiquée par son angle d'azimut. |
| modélisation 3D | Dans la modélisation 3D, l'angle d'azimut peut être utilisé pour déterminer la direction et la force des sources lumineuses, simuler la position et l'ombre du soleil et étudier le terrain pour la construction ou la planification de l'environnement. |
Conclusion
Alors que nous arrivons à la fin de notre exposé sur l'angle d'azimut, il est important de se rappeler à quel point cette mesure est importante dans l'ingénierie et l'arpentage.
L'angle d'azimut nous aide non seulement à déterminer où se trouve un objet ou un lieu par rapport à un point de référence, mais il nous permet également de mieux communiquer avec les satellites et d'utiliser des sources d'énergie renouvelables comme l'énergie solaire.
Mais au-delà de ses utilisations pratiques, l'angle d'azimut est une idée importante qui montre comment les gens veulent comprendre et naviguer dans le monde qui les entoure.
Cela nous rappelle que les mathématiques et les sciences peuvent être utilisées pour résoudre des problèmes dans le monde réel et ouvrir de nouvelles opportunités.
Ainsi, la prochaine fois que vous entendrez le terme "angle d'azimut", rappelez-vous que ce n'est pas seulement une façon de mesurer quelque chose, mais aussi un signe de la façon dont les gens sont créatifs et déterminés à trouver de nouvelles façons de faire les choses.
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