# La boussole qui ne perd pas le nord

Maurin Vidal, Guillaume Duclaux

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Maurin Vidal, Guillaume Duclaux. La boussole qui ne perd pas le nord. Lettre d'information Epos-France, 2025, 4, pp.11. hal-05214367

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Submitted on 19 Aug 2025

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La boussole qui ne perd pas le nord

La boussole est un des outils les plus précieux des géologues sur le terrain pour mesurer et cartographier les affleurements. L'aiguille magnétisée d'une boussole s'aligne avec les lignes du champ magnétique terrestre et permet de localiser rapidement la direction du pôle nord magnétique. Ce dernier se déplace au cours du temps et n'est pas situé au même point que le pôle nord géographique, point de référence à la surface du globe. En France métropolitaine

l'écart entre le nord magnétique et géographique - la déclinaison magnétique - est faible et ne pose pas difficulté pour l'utilisation d'une boussole. En revanche à plus haute latitude, où les lignes de champs se verticalisent, les choses se compliquent... C'est le problème qu'a rencontré Guillaume Duclaux, enseignant-chercheur à l'Université Côté d'Azur, qui travaille depuis de nombreuses années sur la cartographie géologique des roches de Terre Adélie en Antarctique, une zone située à quelques centaines de kilomètres du pôle Sud magnétique, ce qui amène de nombreuses difficultés. Face à cette problématique l'idée a germé de développer une boussole basée sur le GNSS. C'est Maurin Vidal, ingénieur CNRS au laboratoire Géoazur spécialisé en instrumentation géotechnique, qui a relevé ce défi et a conçu un outil compact de terrain permettant de mesurer précisément l'orientation, mais aussi le pendage des roches ou des surfaces telles que les failles sous ces hautes latitudes.

Cet outil intègre un récepteur GNSS connecté à 2 antennes hélicoïdales et un accéléromètre. L'accéléromètre utilise la technologie MEMS basée sur des semi-conducteurs. Ce type de capteur est très répandu dans les smartphones et les manettes de jeux vidéo. Il est compact et consomme peu d'énergie. L'accéléromètre mesure la gravité selon 3 axes, nous utilisons ces données pour mesurer l'inclinaison du boîtier par rapport à l'horizontale permettant à l'utilisateur de connaître le pendage d'une structure géologique instantanément. Pour connaître son orientation, nous utilisons un récepteur GNSS multifréquences, le Unicore UM982, qui dispose de 2 connecteurs d'antennes situées selon le grand axe de l'appareil. Un algorithme interne permet de connaître l'orientation de l'antenne A par rapport à l'antenne B grâce au principe de la double différence. La précision du calcul est excellente, car il dispose d'une horloge commune et de ce fait corrige l'ensemble des paramètres

tel que les délais ionosphériques et troposphériques. Le système est alimenté par une pile Lithium 9v, un microcontrôleur interface les différents capteurs et affiche les résultats sur un écran OLED qui n'est pas sensible à la température contrairement au LCD. Le coût d'achat des composants de ce prototype est d'environ 550€, soit le prix d'une bonne boussole de géologue.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>1 - Mesure d'un affleurement en Terre Adélie grâce au prototype de la nouvelle boussole GNSS. ©Guillaume Duclaux / Institut polaire français Paul Émile Victor, 2025</figcaption></figure>

En janvier 2024, lors de la dernière campagne d'été en Terre Adélie du projet Hodeglace, soutenu par l'Institut Polaire français, le prototype a pu être testé avec succès en conditions réelles sous le cercle polaire et a permis l'acquisition rapide de données structurales précises. Premièrement le système GNSS a fonctionné malgré le peu de satellites visibles à cet endroit et leurs orbites basses sur l'horizon. L'ensemble des composants a résisté aux basses températures. Cependant, une des antennes, fragilisée par le froid, a dû être réparée sur place avec l'aide des Volontaires de Service Civique (VSC). Aussi, la lecture de l'écran était parfois difficile à cause de la forte luminosité et de la réverbération dans cet environnement blanc. Nous travaillons actuellement sur un nouveau prototype intégrant des antennes internes et un écran E-ink communément utilisé sur les liseuses.

M. Vidal, G. Duclaux