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Nos GPS

Quelques rappels sur les GPS (GNSS)

A l’origine, le système GPS est la propriété de l’armée des USA et fut développé au début des années 1990 (se rappeler les guerres du golfe).

Il consiste en une constellation de 28 satellites en orbite autour de la terre à environ 20 000 km et dont la position est parfaitement connue à tout moment. Chacun des satellites est équipé d’une horloge atomique très précise (de l’ordre de la nanoseconde). Au sol, le récepteur analyse la durée des trajets (en fait des différences) et donc la distance satellite / récepteur et il réalise un calcul de trilatération pour en déduire la position sur le globe terrestre. Il faut au moins 3 satellites pour avoir les coordonnées géographiques.

Le système russe Glonass est lui aussi tout à fait opérationnel et il est utilisé par certains récepteurs en complément du système GPS. Les chinois viennent de lancer leurs premiers satellites (Baidou), aujourd’hui seulement opérationnel sur la Chine et des régions limitrophes, il sera progressivement étendu à la terre entière.
Le système européen Galiléo, après de très nombreux retards, est annoncé pour commencer à être opérationnel en 2017 et il le sera totalement en 2020 (voir le site de l’ESA). C’est un programme civil dont la précision sera de l’ordre du mètre et certainement mieux avec des abonnements. Une dizaine de satellites a déjà été lancé en 2016.

En Europe, pour améliorer la précision, des corrections sont envoyées en temps réel via des satellites. Il s’agit du système Egnos, aujourd’hui tout à fait opérationnel. Il permet d’atteindre, avec des GPS adaptés, une précision de l’ordre de 50 cm à 1 m, en temps réel, sans aucun post-traitement et à condition de recevoir les corrections ce qui souvent exige d’être relativement dégagé côté Sud, les satellites qui émettent étant géo-stationnaires à environ 45° d’élévation au Sud.

Des systèmes équivalents existent pour l’Amérique du Nord (WAAS) et autour du Japon (MSAS). Ces systèmes sont actuellement gratuits.

Domaines de précision pour le GPS

 

Pour les emplois qui nous concernent, nous pouvons considérer 3 domaines de précision :

Une précision de 2 m à quelques mètres, le GPS métrique

Une précision de quelques mètres qui permet de nous situer sans ambiguïté sur un plan et une carte. Cette précision est suffisante pour de nombreuses opérations de contrôle et pour les études à caractère environnemental.
Cette précision est obtenue avec des GPS tout à fait standards, maintenant intégrés à la machine. Il faut néanmoins veiller à avoir la meilleure sensibilité possible pour pouvoir se positionner dans des milieux difficiles comme les couverts forestiers ou les rues étroites. Le coût d’un tel GPS, s’il n’est pas inclus dans la machine est de l’ordre de la centaine d’Euros.

Nos solutions sont toutes équipées de GPS sensibles et performants intégrés au matériel pour une utilisation simplissime avec par exemple la tablette FieldBook I1 ou le Spectra MobileMapper 20.

Une précision de 60 cm à 1.2 m, le GPS submétrique

Cette précision, suffisante pour de nombreuses missions où le positionnement des éléments n’a pas un caractère topographique absolu, est atteinte aujourd’hui avec des GPS professionnels de qualité.

Ils ont la possibilité d’effectuer des calculs plus complets que les systèmes de base, cette précision est atteinte sur le terrain, en temps réel, sans qu’aucune correction ne soit transmise par moyen radio ou 3G.

Il est important de noter que cette précision ne peut être atteinte qu’avec la réception du système EGNOS pour l’Europe et le la bande côtière de l’Afrique du Nord, WAAS pour l’Amérique du Nord et MSAS pour le Japon. Ailleurs dans le monde il est nécessaire de souscrire un abonnement payant à un système du type Omnistar (commercialisé par géo.RM) et d’avoir un GPS compatible.

Cette précision est obtenue avec les matériels du type Pocket PC comme le MobileMapper de Spectra Precision ou le GPS autonome SX Blue 2 de Geneq. Ces GPS, choisis pour leurs qualités et la simplicité de la mise en œuvre existent avec différentes options pour qu’ils soient encore plus performants.

Une précision de 2 à 40 cm, le GPS centimétrique ou topographique

C’est la précision requise pour les levés des réseaux (norme INSPIRE et DICT).

Pour l’atteindre il est nécessaire de travailler en différentiel. Un réseau dense et homogène de stations de contrôles régulièrement réparties sur le territoire, aux coordonnées parfaitement connues, enregistrent les signaux GPS et comparent les résultats aux coordonnées de la station.

Elles émettent ensuite et en permanence, des corrections vers le GPS de terrain par radio ou par la 3G.

En France plusieurs systèmes existent (Teria, Orphéon et SatInfo). Attention, aujourd’hui les couvertures de la France métropolitaine ne sont pas pas toutes exhaustives, la précision sera donc fonction du lieu. Géo.RM commercialise les corrections TERIA qui est un réseau homogène sur le territoire métropolitain et qui est contrôlé par l’IGN.

A l’échelle du monde, le système de correction différentiel Omnistar par satellite, avec ses abonnements « XP » et « HP » ou « G2 » permet d’atteindre ces précisions en temps réel et sans connexion (3G ou radio) supplémentaire. Attention il peut demander des temps d’initialisations relativement longs, sauf si l’on dispose préalablement de points parfaitement géoréférencés.

Une telle précision obtenue directement sur le terrain permet de réaliser des relevés sans effectuer de correction par la suite et sans aucune ambiguïté.

Il est néanmoins préférable de gérer sur le terrain les règles de la topologie. C’est à dire d’accrocher les éléments les uns aux autres quand c’est nécessaire. Par exemple les différents tronçons d’un réseau d’eau sont totalement interconnectés (accrochés les uns aux autres) pour ensuite pouvoir utiliser un outil de gestion capable de remonter un graphe et détecter les coupures.

Cette précision est obtenue avec le MobileMapper 300 ou le SP80 de Spectra Precision d’Ashtech ou le SX Blue 3 de Geneq. Ce sont des récepteurs double fréquence qui permettent de recevoir les signaux de corrections.

Note sur le post-traitement GPS

 

Pour améliorer la précision d’un levé GPS il est aussi possible d’utiliser le post-traitement des signaux GPS. Nous réservons cette méthode aux topographes :

  • Il est préférable de ne pas avoir à retoucher les travaux effectués sur le terrain dès lors qu’ils sont liés (accrochés) à des éléments figurants déjà au plan. Un post traitement pourrait ‘’casser’’ cette liaison.
  • Le post-traitement nécessite un travail supplémentaire, une fois de retour au bureau. Ce n’est pas la fonction principale de l’ingénieur ou du technicien qui a un métier particulier.

Il est donc préconisé d’avoir sur le terrain la précision adéquate à sa mission pour pouvoir travailler vite et bien tout en minimisant les reprises au bureau. A chacun son métier !

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