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Présentation
En anglais
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.
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This article details all GNSS satellite positioning systems, especially for their use in high accuracy measurements. The principle of operation, the different hardware and the modes of reception and processing of signals are reviewed, with the corresponding possible accuracies. Its use has revolutionised the field of geodesy and has allowed easy access to national references that are now extremely accurate. Its impact on geomatics and the surveying profession is presented, as well as a typical example of its use in surveying structures.
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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MOTS-CLÉS
Panorama transports Géomatique Localisation par satellites Géodésie GNSS domaines d’emploi
KEYWORDS
panorama | transports | Geomatics | Satellite Positioning | Geodesy | GNSS | use areas
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2001 par Michel KASSER
- Version archivée 2 de déc. 2012 par Michel KASSER
DOI (Digital Object Identifier)
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Systèmes de référence employés et contraintes opérationnelles
En anglais
1. Historique et principes généraux des GNSS
1.1 Historique
L’ère spatiale commence en 1957, avec le lancement du premier satellite Spoutnik (URSS). Le satellite émet un simple signal radio pendant plusieurs semaines. Ce signal détectable par tous est observé par les forces militaires américaines. Mesurant l’effet Doppler sur ce signal, très rapidement l’armée américaine imagine et met au point un dispositif mondial de localisation pour sa marine et le guidage de ses missiles : le système Transit est ainsi opérationnel dès le milieu des années 1960, avec une exactitude de plusieurs hectomètres et un temps de réponse de plusieurs heures. L’étape suivante, toujours militaire, voit les développements parallèles aux États-Unis et en URSS de systèmes de précision métrique en temps réel, appelés GPS (Global Positioning System, États-Unis) et Glonass (Global Navigation Satellite System, URSS). Les premiers satellites sont lancés dès la fin des années 1970, ces opérations ne suscitant guère d’intérêt dans le monde civil puisque les signaux émis étaient cryptés et donc inutilisables en dehors des armées et de leurs alliés. À noter que les approches technologiques de la partie spatiale sont longtemps restées très différentes entre les États-Unis et l’URSS, la capacité soviétique de lancement de satellites était tellement développée que la norme était de faire des lancements très fréquents (plusieurs dizaines par an), avec des satellites à courte durée de vie : pour les Glonass, trois ans seulement.
Au début des années 1980, des radioastronomes ont imaginé de traiter ces émissions radio GPS des satellites Navstar (dénomination de l’ensemble des satellites GPS), comme s’il s’agissait de radiosources, donc de signaux considérés comme totalement aléatoires. En corrélant a posteriori ces mêmes signaux reçus et enregistrés par deux antennes dans deux sites différents sur le principe de la VLBI (voir ci-après), ils ont rapidement prouvé la possibilité d’en déduire la distance entre ces deux antennes avec une précision centimétrique : le mode différentiel du GPS était né.
Très rapidement, divers industriels ont commencé à mettre sur le marché des récepteurs GPS destinés à de telles mesures différentielles, d’abord à destination des géodésiens...
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Fournisseurs de matériels GPS pour géodésiens ou géomètres :
http://www.leica-geosystems.com
http://www.topconpositioning.eu/
Documentation — Formation — Séminaire (liste non exhaustive)Référentiels géodésiques :
https://www.ign.fr/institut/nos-activites#geodesie
Formation :
Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)ENSG-Géomatique (École nationale des sciences géographiques) :
ESGT-CNAM (École supérieure des géomètres et topographes) :
ESTP Paris (École spéciale des travaux publics, du bâtiment et de l’industrie) :
INSA Strasbourg :
http://www.insa-strasbourg.fr/fr/ingenieur-en-topographie/...
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