Cartographie Raster… le grand retour [MAJ]

[MAJ du 26 août 2018]

J’ai été pendant plusieurs années un ardent défenseur des cartes vectorielles. Compactes, d’un faible poids numérique, faciles à mettre à jour, elles sont parfaitement adaptées à l’usage sur nos appareils mobiles.

Selon le bon vieil adage que seuls les imbéciles ne changent pas d’avis, de récentes évolutions techniques matérielles et logicielles, ajoutées à des évènements maritimes survenus ces dernières années, m’ont amenés à réfléchir sur la justesse de mon opinion. Formé à la vieille école de la sécurité aux Glénans, le seul parti-pris que je dois de m’autoriser à exprimer est celui de la sauvegarde de la vie humaine en mer. Cela risque de faire un peu « vieille barbiche » pour certains, mais j’assume. Accrochez-vous, ça va être long.

Les évènements maritimes

Depuis le début de la présente décennie la presse a relaté des fortunes de mer spectaculaires liées à des problèmes de navigation. Pour les plus récentes on peut citer : le Marion Dufresne II dans l’Archipel de Crozet (2012), l’USS Guardian aux Philippines (2013),  le patrouilleur des Douanes Arafenua aux Tuamotu (2014), et le très médiatisé VOR65 Team Vestas Wind lors de la 2e étape de la Volvo Ocean Race. Dans tous ces échouements (sauf pour le dernier) les rapports d’enquête accablant les erreurs humaines ont également mis en cause la cartographie électronique et/ou son interprétation, en mettant en exergue le manque de prudence élémentaire des navigateurs utilisant des cartes constatées imprécises, soit par leur nature, soit leur échelle, soit l’ancienneté des levées reportées.

Pour ne considérer que les deux échouements les plus récents, force est de constater que les erreurs humaines concernent le manque de discernement au regard d’une cartographie électronique dont l’imprécision aurait dû inciter les navigateurs à plus de prudence dans leur approche des dangers. Au-delà des rapports dont je vous invite à l’enrichissante lecture (²), intéressons-nous seulement à la cartographie disponible sur les lieux des acccidents.

• Patrouilleur Arafenua, 1er juin 2014, 4h00 locales.

Dans la nuit du samedi 31 mai au 1er juin 2014, la vedette des douanes Couach de 32 mètres DF48 « Arafenua » s’échoue sur le récif de l’atoll de Tikei, à 300 MN au nord-est de Tahiti par 14°56’,504S et 144°32’,436W sur la côte nord de Tikei

Equipé de l’application MaxSea sur PC, soit un équipement de type ECS et non ECDIS (³), le quart dispose d’une carte du SHOM 6689 au 1:595.000, soit une carte dite « d’atterrissage » dans la nomenclature officielle des cartes papier. Inutilisable pour une approche côtière, surtout de nuit et dans des rideaux de pluie intense. La position de l’îlot Tikei dans l’archipel des Tuamotu, au nord de laquelle le patrouilleur des douanes s’échoue, est erronée sur la carte SHOM 6689. Extrait du rapport :

[ La carte papier la plus précise est la « 6689 – Iles Tuamotu (partie ouest) », celle utilisée pour l’approche. Elle est, vue l’échelle (1/595 000), inexploitable pour une navigation à proximité directe de Tikei. Elle a été établie d’après les renseignements bathymétriques recueillis par le SHOM jusqu’en 1977. Sa dernière mise à jour date de 2010. La référence géodésique n’apparaît pas sur cette carte. Sur une telle carte 1mm fait 595 m, l’épaisseur du trait de crayon (0,3 mm) représente 178,5 m ] … [ La carte marine papier 6689 (échelle 1/595.000), publiée en 1978, a été établie à partir de la carte 6057 (1/510000), qu’elle a remplacée. La carte 6057, publiée en 1952, exploite une minute de topographie également produite par la mission géodésique de 1948. la position de l’île sur la minute topographique se trouve à 1 mille plus au sud vraisemblablement due à une erreur de transcription lors de l’élaboration de ce document. Ce décalage a affecté la carte 6057 puis la carte actuelle 6689, ainsi que la carte électronique de navigation ENC FR266890 qui ont été élaborées à partir de cette même carte papier.]

En zoomant excessivement sur le PC MaxSea une carte à une telle échelle, dont les relevés datent pour les plus récents de 1977, la plus grande prudence et une marge d’incertitude conséquente s’imposent. Cependant la route tracée sur la carte passait à 1 mm, soit 600 mètres, de l’îlot. La plupart de nos cartographies électroniques montrent le même décalage en latitude avec la position satellitaire de référence :

Le SHOM, après cet accident, a publié une correction à la carte 6689 pour la position de l’îlot Tikei, mais cela ne résout pas le problème de l’échelle, bien trop petite pour aborder ces parages en toute sécurité de nuit. Seules une veille visuelle de jour associée à une approche prudente à petite vitesse le permettent.

• VOR65 Team Vestas Wind, 29 novembre 2014, 19h10 locales.

Peu après le coucher du soleil, le VOR65 danois s’échoue au sud des îles Cargados Carajos dans l’Océan Indien. Team Vestas Wind est équipé de l’application Expedition « Expedition is simply the best tactical and navigation software available » (sic) et d’une cartographie vectorielle C-Map. Après l’échouement, le skipper Chris Nicholson a parlé d’une conversation qu’il a eue avec le navigateur Wouter Verbraak après avoir remarqué des hauts-fonds sur les cartes :

“Wouter a répondu que la profondeur allait de 3000m à 40m, que les courants étaient peu importants et qu’il fallait surveiller l’état de la mer en s’approchant de cette zone.”

Cette réponse confirme la théorie que les hommes n’ont pas vu les récifs sur les cartes. Wouter Verbraak :

“Avec le recul, on aurait dû zoomer sur cette zone sur les cartes électroniques. C’était une grave erreur de ma part de pas l’avoir fait.”

De son côté, Yann Riou, reporter à bord du VOR65 Dongfeng Race Team explique :

“Cet archipel Charles (Caudrelier) l’avait repéré il y a quelques jours, mais il faut reconnaitre qu’il n’est pas évident à trouver. En fait pour le voir apparaitre sur nos cartes électroniques il faut zoomer au dessus. Mais comment et pourquoi zoomer quand tu ne sais pas qu’il est là.”

Effectivement, sur certaines cartes vectorielles et à certains niveaux de zoom les dangers n’apparaissent pas. Et pourtant, la carte SHOM 6884 au 1:10.000.000 (Océan Indien partie Ouest) représente bien tous les dangers, îles et hauts-fonds, dont les Cargados bien visibles. Par ailleurs ces dangers sont parfaitement identifiés par les éditeurs officiels de cartographie (UKHO, NHO, NGA) (⁴). Et plusieurs éditeurs reprennent ces informations, comme la carte vectorielle Navionics 30XG à pratiquement tous les niveaux de zoom, où les Cargados apparaissent au-dessus des échelles 1:8.000.000 (soit une diagonale de 1.800 MN sur un écran 10″) :

Il semble difficile de croire qu’on puisse ne pas voir des récifs aussi étendus sur des cartes électroniques, à moins que les cartes C-Map utilisées soient particulièrement déficientes (⁵).

A ce propos, un fil de discussion fort instructif sur le forum Hisse et Oh fait état de nombreuses approximations relevées sur les cartes vectorielles, notamment Navionics, dans certaines contrées du globe.  La conclusion qui en est tirée, en fin de compte, par l’un des participants (que je salue ici au passage) est assez radicale mais empreinte de bon sens :

“Il y a une leçon à tirer pour nous : ce n’est pas la navigation électronique qui est en cause, c’est l’utilisation exclusive des cartes vectorielles (³). Avec des cartes électronique Raster (³) à petite échelle, cet accident ne se serait pas produit. Ces cartes à petite échelle (type 1:3.500.000) ont été mises au point par des générations d’hydrographes pour les marins. Ces cartes sont presque des caricatures, car elles font apparaître très clairement au grand large les îlots petits et grands ou même de simples rochers.”

Pourquoi une utilisation exclusive des cartes électroniques vectorielles ? Il n’en a pourtant pas toujours été ainsi. Le plus ancien de nos logiciels français, MaxSea, a développé sa propre cartographie Raster MapMedia à partir des données des services hydrographiques officiels, à commencer par le SHOM. Et c’est toujours le cas. La technologie d’affichage en « tuiles », développée par cette société, permet de superposer les niveaux d’échelle à mesure des zoom avant/arrière. Associée à la puissance des cartes graphiques de nos ordinateurs on obtient un affichage fluide des différentes échelles disponibles, ce qu’on appelle un affichage « sans couture », seamless en anglais. De plus, la capacité exponentielle des disques durs offre largement assez de place pour stocker les volumineux fichiers des cartes numérisées. Alors, qu’est-ce qui a changé ?

Les évolutions techniques et logicielles

• La cartographie vectorielle

Les cartes vectorielles sont apparues par deux voies totalement différentes. Pour faire court, les techniques informatiques de vectorisation, développées pour les logiciels à vocation industrielle, tel AutoCad pour l’automobile, ont permis de transformer l’ensemble du contenu des cartes marines en bases de données extrêmement compactes, offrant une grande facilité de mise à jour : traits de côte, balisage, bathymétrie, textes, pouvant être modifiés indépendamment. Les premiers éditeurs privés, Navionics, C-Map, se sont emparés de cette technique dans les années 90 pour fournir les premières cartes aux GPS devenant lecteurs de cartes. les cartes vectorielles stockées sur des cartes (SD-Card, CF-Card) répondaient parfaitement à ces nouveaux appareils dotés d’une capacité mémoire limitée et de processeur graphique rudimentaire, qui on fait le bonheur des shipchandlers.

Parallèlement, l’IHO (International Hydrographic Organization) élaborait les bases des ECDIS (³), des systèmes de navigation sécurisés reposant sur l’utilisation de cartes vectorielles normalisées, élaborées par l’ensemble des services hydrographiques mondiaux, et répondant aux règles de la convention internationale SOLAS (³) imposée aux navires de commerce, de transport de passagers et de grande pêche. Ces cartes normalisées, aujourd’hui accessibles à la plaisance, sont appelées ENC S-57, S-63 et S-100 (³). Elles sont les seules acceptées en remplacement des cartes papier des services hydrographiques officiels.

Dans le même temps, l’évolution des lecteurs de carte de la plaisance vers des appareils de plus en plus puissants, les MFDs (Multi Functional Display) qu’on traduit communément par « traceurs », et l’arrivée progressive des ordinateurs portables à bord des bateaux de plaisance, ont incité les éditeurs de cartographie privés à élaborer des cartes vectorielles à partir des données S-57 officielles, mais ne répondant pas aux exigences des ECDIS. Ces cartes, appelées Private ENC, alimentent les appareils de navigation dits ECS (³), par opposition aux ECDIS. Ce sont ces ECS que nous avons tous (ou presque) à bord de nos bateaux de croisière et de régate.

Tout irait pour le mieux dans le meilleur des mondes si les ENC répondaient aux besoins de la plaisance. Hélas, il n’en est rien. Leur acquisition est fastidieuse, nécessite un appareil ou un logiciel doté d’un user permit (⁶), elles sont distribuées sous forme de nombreuses cellules dont l’addition devient vite onéreuse, et de plus ne couvrent que les grands axes du trafic maritime. Donc pas du tout adaptées à la navigation de plaisance. C’est pour cela qu’on a vu se multiplier les éditeurs privés de cartes marines électroniques, en plus des vétérans MapMedia, Navionics et C-Map, on trouve désormais Garmin, Transas, Imray, NV Chart, Solteknik. et j’en passe.

• La cartographie Raster

Face à la montée des cartes vectorielles, les cartes Raster ont perdu de leur attrait. Des éditeurs comme SoftChart et l’américain MapTech qui possédaient chacun un catalogue mondial de cartes Raster ont  disparus. N’ont guère subsisté que MapMedia, inoxydable dans sa gestion des cartes Raster, avec la technologie TimeZero permettant un affichage 3D associé à de l’imagerie satellite du plus bel effet, l’UKHO avec son catalogue ARCS (³), et le NOAA, administration américaine qui distribue toujours gratuitement les cartes RNC (³) pour l’ensemble des côtes des USA. A couverture géographique équivalente, les cartes Raster prennent dix fois plus de place en stockage, et sont quasiment inutilisables avec les applications ne sachant pas traiter l’affichage seamless, car l’ensemble des éléments d’une carte numérisée grossit en zoomant, ou se réduit en dézoomant, ce qui est totalement inapproprié pour une bonne lecture des cartes.

Et pourtant, un phénomène nouveau va redonner vie à cette technologie…

Les appareils mobiles

Depuis bientôt dix ans sont apparus des appareils de science-fiction : les smartphones et tablettes. En quelques années des millions d’appareils mobiles on été vendus, et il n’a pas fallu longtemps pour que les développeurs conçoivent des applications (on ne dit plus logiciels) pour la navigation. Le présent blog en est un des plus ardents promoteurs. Les éditeurs de cartographie se sont précipités : Navionics, C-Map, Garmin, Imray, Transas, et aussi des développeurs d’applications de navigation, indépendants des cartographes (iNavX, SEAiq).

La cartographie vectorielle répondant parfaitement à ces petites machines : peu de puissance graphique, faible stockage, mémoire vive rudimentaire, le rêve ! On peut stocker la totalité du catalogue mondial Navionics dans moins de 5 Go de mémoire de stockage, là où 50 Go ne suffirait pas à MapMedia. Seulement voilà : désormais ces petits bijoux hyper populaires font le tour du monde à bord des bateaux de plaisance, et deviennent de véritables ECS à part entière. Et les navigateurs autour du monde découvrent que la cartographie vectorielle laisse parfois à désirer. Basées sur des données officielles, mais pas toujours à jour (voir plus haut), les retraitements et transformations par les éditeurs peuvent aussi ajouter des erreurs humaines de transcription. Certains éditeurs ne retranscrivent pas toujours les détails dont ils disposent (¹), ou bien ils les oublient comme l’île de Pâques qui a récemment disparu des cartes Navionics, et peu d’application traite l’overzoom (agrandissement excessif n’apportant pas plus de détail que l’échelle initiale) (⁷). De plus, le traitement de l’affichage des informations cartographiques selon les niveaux de zoom répond à des algorithmes arbitraires dont le résultat est parfois perturbant (disparition totale des textes chez Transas, par exemple). Tout cela fait désordre, et il en va de la sécurité maritime. Bien entendu, il faut tempérer le propos. A ma connaissance et celle des nombreux utilisateurs de l’application iNavX, Navionics reste encore à ce jour la cartographie vectorielle couvrant le mieux la planète, la mieux mise à jour, et la plus détaillée, même si elle n’est pas parfaite.

Le retour des cartes Raster

Face aux cartes vectorielles disponibles pour la plaisance, les cartes Raster présentent plusieurs handicaps : pas de couverture mondiale détaillée, volume important des fichiers, lenteur d’affichage et absence de liaison entre les différentes échelles. Mais si on résout ces défauts objectifs, elles présentent des avantages considérables : tracé manuel des cartes par des hydrographes professionnels, richesse de l’interprétation graphique des reliefs, contours des côtes, enrochements et objets qui souvent procèdent d’une véritable création artistique, informations textuelles liées intimement à chaque niveau d’échelle, pas de retraitement informatique a posteriori générateur d’erreurs, comme par exemple une isobathe en pointillé (signifiant des sondes incertaines) se transformant en isobathe continue sur la carte vectorielle privée. Bref, le grand retour à la carte papier de papa. Mais comment ?

Le premier frémissement du retour des cartes Raster a été initié par MaxSea en juin 2013 en lançant pour Apple iOS son application TimeZero. Les cartes MapMedia embarquaient sur iPad, avec une interface très réussie conforme à la version de base sous Windows. Las ! Le développement fut mis en veilleuse dès novembre 2013, et hormis le  support de l’AIS et du Radar WiFi Furuno en 2015, peu d’évolution a été apportée à cette application.

Weather4D a enfoncé le clou en présentant au Nautic de Paris 2014 le module de navigation de sa désormais célèbre application de météo dans sa version sous Android. En 2015 la version iOS a été entièrement re-développée pour intégrer le module de navigation à la version de météo-routage Weather4D Pro, sous l’appellation Weather4D 2.0. Une des principales particularité est de s’appuyer sur un catalogue de cartes raster, issues directement des services hydrographiques officiels : SHOM, UKHO, BSH, NOAA, CHS, etc, servies en forme de tuiles par la plateforme française Geogarage.

Le développeur a résolu le problème de l’affichage par la technique des tuiles de ces cartographies permettant un enchaînement très fluide des différents niveaux d’échelle à mesure du zoom in/out. La cartographie ne s’achète plus, on s’abonne à l’année au catalogue complet d’un éditeur (SHOM = 60 €/an). On peut charger autant de cartes en mémoire que de place disponible, le tuilage permettant un taux de compression qui réduit considérablement le poids des cartes.

Les handicaps techniques évoqués plus hauts sont donc résolus, reste la couverture mondiale encore incomplète. La mise à disposition des cartes est effectuée par le serveur de Geogarage, qui achète, stocke et mets à disposition les catalogues internationaux. Geogarage continue de négocier avec les services hydrographiques mondiaux la mise à disposition de leurs catalogues de cartes marines sur son serveur. La souscription est utilisable sur plusieurs appareils.

Ces deux acteurs majeurs de la navigation sur tablettes vont donc consacrer le grand retour de la cartographie Raster, pour le plus grand bonheur d’une majorité d’entre nous, et des cartographes qui verront leur travail reconnu à sa juste valeur.

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(¹) Cartographie comparée, un bilan mitigé
(²) Rapports d’enquêtes :
Rapport BEAmer Marion Dufresne.
USS Guardian Grounding Investigation Results Released.
Rapport BEAmer Arafenua.
L’organisateur de la VOR a commandé un rapport d’enquête indépendant  rendu public le 9 mars 2015.
(³) Voir le Glossaire cartographique pour la définition de ces termes.
(⁴) Voir l’article de Geogarage Questions asked about volvo Ocean Race
(⁵) Voir l’analyse sévère de Olivier Chapuis sur son blog.
(⁶) ENC user permit, c’est quoi ?
(⁷) Cartographie électronique : échelles et overscale [MAJ]
(⁸) Les acteurs de la cartographie électronique

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