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Contraintes opérationnelles pour les usagers
Le GPS : utilisation en positionnement et surveillance
R1384 v2 Archive

Contraintes opérationnelles pour les usagers
Le GPS : utilisation en positionnement et surveillance

Auteur(s) : Michel KASSER

Date de publication : 10 déc. 2012

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Présentation

1 - Système GPS

2 - Systèmes de référence employés

  • 2.1 - Réseaux anciens
  • 2.2 - WGS 84 et référentiels modernes de la géodésie
  • 2.3 - Stations GPS permanentes

3 - Contraintes opérationnelles pour les usagers

4 - Autres GNSS : GLONASS, EGNOS, Galileo, Baidou/Compass

  • 4.1 - GLONASS
  • 4.2 - EGNOS
  • 4.3 - Galileo
  • 4.4 - Baidou/Compass

5 - Exemples d'utilisation

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article détaille le système de localisation satellitaire étasunien GPS. Son principe de fonctionnement, les différents matériels et les modes de réception et de traitement des signaux sont passés en revue, avec les exactitudes possibles correspondantes. Son emploi a révolutionné le domaine de la géodésie et a permis un accès aisé à des références nationales désormais extrêmement précises. Son impact sur la géomatique et le métier de géomètre est présenté ainsi, qu'un exemple d'emploi typique en auscultation d'ouvrages d'art.

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Auteur(s)

  • Michel KASSER : Professeur de géodésie à la HEIG-VD (Yverdon, Suisse), - ancien directeur de l'ESGT et de l'ENSG

INTRODUCTION

Le GPS (Global Positionning System) représente un moyen de positionnement mis au point et réalisé par l'armée des États-Unis, dont la conception date des années 1970, et réellement opérationnel (industrialisation des récepteurs, nombre de satellites en service…) depuis le début des années 90.

C'est aujourd'hui un système de positionnement extrêmement employé, certes par une large gamme d'usagers techniques (navigation aérienne, navigation automobile, travaux des géomètres, génie civil…) mais aussi et surtout par le grand public (un récepteur GPS est souvent inclus dans les téléphones portables : guidage de piétons, localisation de photos, navigation automobile, etc.). À ses côtés on compte désormais d'autres systèmes spatiaux de même type, russe (GLONASS), chinois (Baidou/Compass), européen (Galileo), et japonais (QZSS), l'ensemble formant désormais les GNSS.

La gamme d'exactitude du GPS est très variable selon les technologies utilisées, du centimètre jusqu'à quelques mètres.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r1384

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3. Contraintes opérationnelles pour les usagers

La contrainte principale est d'ordre expérimental : l'antenne doit être en position de recevoir au moins quatre satellites, sachant qu'en tout point du globe en l'absence de masques topographiques au moins onze ou douze satellites doivent pouvoir être reçus pour chaque constellation GNSS. La réception est généralement assez médiocre sous les feuillages, et en ville, les immeubles peuvent limiter de façon grave la zone visible du ciel. Donc il existe de nombreux environnements où l'on peut être dans l'incapacité de mesurer : le matériel employé n'y est en général pour rien. En outre, il ne faut pas oublier que l'inclinaison de 55° des plans d'orbite des satellites conduit, aux latitudes nord moyennes, à n'avoir de satellites vers le Nord que dans des positions proches du zénith, la couverture du ciel n'y est donc pas régulière.

Un autre point important est relatif aux calculs effectués : que ce soit en point isolé ou sous forme de vecteur orienté allant d'une antenne de récepteur à une autre, les résultats sont purement géométriques, et n'ont d'utilité que si l'on connaît le système de référence employé. Ils sont disponibles sur un ellipsoïde international (WGS 84) et ne pourront être fournis dans un autre système que si les paramètres de transformation sont connus du logiciel ; cela peut poser des problèmes difficiles à résoudre dans certains pays.

Par ailleurs, les mesures GPS sont géométriques, c'est-à-dire qu'aucun lien n'est effectué avec le champ de pesanteur terrestre. Or les systèmes d'altitudes nationaux sont tous référencés sur le champ de pesanteur terrestre, la surface d'altitude nulle étant très voisine d'une surface équipotentielle du champ de pesanteur, appelée le « géoïde ». Cela revient à dire que les mesures GPS ne peuvent concourir à des déterminations d'altitudes réellement exactes que si le géoïde est connu avec une grande exactitude : cela n'est pas partout le cas, seules quelques régions du monde (dont l'Europe et l'Amérique du Nord) sont correctement équipées. Donc il faut faire extrêmement attention à la coordonnée verticale délivrée par le GPS : il ne s'agit jamais d'une altitude, mais cela représente une grandeur géométrique qui n'en est proche que de quelques dizaines de mètres.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DUQUENNE (F.), BOTTON (S.), PEYRET (F.), BÉTAILLE (D.), WILLIS (P.) -   GPS : localisation et navigation par satellites (2e Éd.)  -  Éditeur Hermes, 330 p (2005).

  • (2) - PIÉPLU (J.-M.) -   GPS et Galileo, Systèmes de navigation par satellites  -  Éditeur Eyrolles 154 pages (2006).

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