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Exemples d’utilisation
Du GPS historique aux GNSS : utilisation pour le positionnement de haute précision
R1384 v3 Article de référence

Exemples d’utilisation
Du GPS historique aux GNSS : utilisation pour le positionnement de haute précision

Auteur(s) : Michel KASSER

Date de publication : 10 mai 2022 | Read in English

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Présentation

1 - Historique et principes généraux des GNSS

2 - Systèmes de référence employés et contraintes opérationnelles

  • 2.1 - Réseaux anciens
  • 2.2 - Référentiels modernes de la géodésie, ITRF et WGS 84
  • 2.3 - Contraintes opérationnelles

3 - Exemples d’utilisation

4 - Conclusion

5 - Sigles, notations et symboles

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article détaille l’ensemble des systèmes de localisation satellitaire GNSS, en particulier pour leur emploi dans des mesures de grande précision. 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 utilisation 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.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

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Auteur(s)

  • Michel KASSER : Ancien directeur de l’ESGT de l’ENSG et de la filière Géomatique à la HEIG-VD, Yverdon, Suisse

INTRODUCTION

Les GNSS (Global Navigation Satellite System) représentent un moyen de positionnement devenu fondamental depuis le début du XXIe siècle. Initialement, les usages ont commencé avec le GPS mis au point par l’armée américaine, dont la conception date des années 1970, et sont devenus réellement opérationnels (industrialisation des récepteurs, nombre de satellites en service…) depuis le début des années 90. Puis d’autres systèmes spatiaux de même type, russe (Glonass), chinois (Beidou/Compass), européen (Galileo, seul système purement civil) ont atteint, eux aussi, un caractère pleinement opérationnel.

Les GNSS forment aujourd’hui un système de positionnement extrêmement employé 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 GNSS est souvent inclus dans les téléphones portables : guidage de piétons, localisation de photos, navigation automobile, etc.). La gamme d’exactitude des GNSS est très variable selon les technologies utilisées, du centimètre jusqu’à quelques mètres.

Cet article présente des utilisations des GNSS pour des mesures de haute précision, limitées jusqu’ici à des contextes purement professionnels, mais qui deviennent désormais accessibles au grand public. L’historique du positionnement par satellites permet tout d’abord de comprendre la situation actuelle et d’anticiper celle des prochaines décennies. Les problèmes occasionnés par l’emploi des divers systèmes de référence sont évoqués et les procédés de mesure, les différents types de matériels et les limitations d’utilisation sont analysées. Une illustration typique est présentée, celle de l’auscultation d’un ouvrage d’art.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-r1384

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3. Exemples d’utilisation

3.1 Surveillance d’ouvrages d’art et mesure de déformations du sol

Le GNSS est nominalement un outil de localisation. Grâce à une série de travaux scientifiques remarquables, il a pu être aussi employé comme un outil de mesure géométrique de grandes longueurs extrêmement précis. C’est à ce titre qu’il est désormais un des instruments privilégiés des géomètres et des géodésiens et, bien entendu, il a été employé avec de grands succès pour mesurer les déformations d’objets de grandes dimensions. Parmi ceux-ci, on trouve tout naturellement les ouvrages d’art (ponts, barrages…) puis, au-delà, les zones d’instabilités géologiques (glissements de terrain, subsidences liées à des exploitations géologiques…) et, encore au-delà, les zones tectoniques actives (suivi de zones sismiques).

Les études de tectonique globale et de zones sismiques sont désormais bien connues. Elles passent, entre autres, par la mesure continuelle des positions respectives d’un grand nombre de stations GNSS permanentes à la surface de la Terre (par exemple, 1 500 au Japon), ce qui permet une connaissance très poussée des déformations globales (marées terrestres), des déplacements des plaques tectoniques les unes par rapport aux autres, des déformations des zones de collision entre plaques, etc., comme nous l’avons évoqué avec la présentation de l’ITRF.

Pour l’étude des zones sismiques, il s’agit d’un cas assez voisin du précédent quoique impliquant des distances de mesure plus modestes (quelques centaines de kilomètres tout au plus). Les études conduites visent à connaître la façon dont la surface du sol se déforme lentement entre deux séismes, lorsque la croûte terrestre stocke de l’énergie élastique à cause des contraintes tectoniques. C’est ainsi que le Japon ou la Californie se sont couverts de stations RGP, afin de mieux comprendre le cycle sismique le long de failles majeures bien répertoriées. Ces stations permanentes, dont les données sont régulièrement centralisées en utilisant les moyens de communication les plus simples possibles (Internet), permettent une acquisition de données et des calculs entièrement automatiques. On sait ainsi détecter des mouvements n’excédant pas 1 mm/an et, grâce à la baisse du prix des récepteurs employés, de plus en plus de réseaux permanents...

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BIBLIOGRAPHIE

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

ANNEXES

  1. 1 Annuaire

    1 Annuaire

    Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)

    Fournisseurs de matériels GPS pour géodésiens ou géomètres :

    http://www.leica-geosystems.com

    http://www.trimble.com

    http://www.topconpositioning.eu/

    https://eu.sokkia.com/

    Documentation — Formation — Séminaire (liste non exhaustive)

    Référentiels géodésiques :

    https://www.ign.fr/institut/nos-activites#geodesie

    https://itrf.ign.fr/

    https://igs.org/

    https://epsg.org/home.html

    Formation :

    https://www.onisep.fr/Ressources/Univers-Formation/Formations/Post-bac/bts-metiers-du-geometre-topographe-et-de-la-modelisation-numerique

    Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)

    ENSG-Géomatique (École nationale des sciences géographiques) :

    http://www.ensg.eu

    ESGT-CNAM (École supérieure des géomètres et topographes) :

    http://www.esgt.cnam.fr

    ESTP Paris (École spéciale des travaux publics, du bâtiment et de l’industrie) :

    http://www.estp.fr

    INSA Strasbourg :

    http://www.insa-strasbourg.fr/fr/ingenieur-en-topographie/...

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    Ressources documentaires

    Mesures sans contact - Autres méthodes

    Cet article présente des capteurs très spécifiques utilisés pour les mesures sans contact. Les ...

    Topographie – Topométrie – Géodésie

    Les différentes techniques employées par les géomètres pour décrire géométriquement le terrain et ...

    Spécification géométrique des produits (GPS)

    La spécification géométrique des produits (GPS) permet de définir dans un langage commun et standardisé ...

    Mesure du champ de pesanteur terrestre

    Cet article fait le point sur les avancées récentes de la mesure de la pesanteur terrestre, mesure ...