le gps pr ésentation g énérale - park database / … · plus on s’éloigne de l’équateur,...
TRANSCRIPT
JournJournéée Professionnelle sur le Professionnelle sur l’’Information GInformation Gééographiqueographique
en Languedocen Languedoc--RoussillonRoussillon
Le GPSLe GPS
PrPréésentation Gsentation Géénnééralerale
Mardi 12 avril 2005Mardi 12 avril 2005
ENTENTE Interdépartementale en vue de la Protection de la Forêt et de l’Environnement contre l’Incendie
Pôle Nouvelles Technologies - PôNT
Wilfried TISSOTWilfried TISSOT – Géomaticien, chargé de la Formation
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Le GPS (Global Positionning System) indique une position absolue
dans un système mondial de coordonnées
Une première définition …
• Il répond rapidement et avec précision aux questions :
– Quand ?
– Où ?
– A quelle vitesse je me déplace ?
A l’instant t, où estA l’instant t, où est--ce que je suis ?ce que je suis ?
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Le GPS : Mais pourquoi faire ?
• La Localisation
– Connaître la position d’un mobile en temps réel
– Suivi de mobile(s)
– Calcul d’itinéraires
– Gestion de flotte (optimisation
des tournées, forces de sécurité)
• Le relevé de données
– saisie précise d’objets géographiques
– qualification de ces objets par ses attributs
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Les types de matériels de terrain – Récepteurs au sol
• Les types de matériels
– La gamme grand public dite « de randonnée »
– La gamme professionnelle : SIG & Géodésie
• Chaque récepteur se compose d’
Une antenne réceptrice des signaux satellites
Un boîtier GPS – c’est le calculateur de positions
branchements
Un carnet de terrain• écran de visualisation
• clavier de saisie
Les 3 composants peuvent être
regroupés en un seul appareil
antenne
Le carnet de terrain
Le calculateur est
intégré dedans
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• Les GPS dits « de randonnée » :– Les plus courants et les moins chers : ce sont ceux que vous rencontrez dans le
commerce (Décathlon…)
– Prix indicatifs : entre 228.67 € (1 500 Frs) et 1 524.49 € (10 000 Frs)
– Ils permettent d’enregistrer des positions et des « routes », par le repérage de points particuliers qui sont mémorisés afin de pouvoir les retrouver.
– La précision est, en moyenne, < 10 m en terrain très dégagé.
– Ils sont livrés sans logiciel de déchargement des données.
– Les marques les plus courantes sont : Garmin et Magellan (Thalès).
Gamme GarminGamme Magellan
Meridian_marine
GPS2000xl
750nav_small
Gpscompanion_palm
La gamme « grand public » des matériels
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• Les GPS dits « professionnels » SIG :
– Ils permettent d’enregistrer des positions et des « routes » mais aussi de qualifier
l’objet saisi grâce à des « attributs ».
– Prix indicatifs : entre 7 622.45 € (50 000 Frs) et 15 244.90 € (100 000 Frs)
– Ils sont livrés avec un logiciel de transfert des données.
– Leur précision varie de 10cm à 3m environ selon l’équipement, après correction
différentielle. Certains sont des DGPS, c’est-à –dire qu’ils peuvent avoir la
correction en temps réel.
– Exemples de marques : Trimble, Leïca, Ashtech (Thalès)
Gamme Trimble
PRO-XR et PRO-XRSGéoExplorer 3
SR 150 à 530
Gamme LeïcaGamme Ashtech
ProMark et ProMark X
GéoXM, XT
La gamme « professionnelle »
• Les matériels GPS des géomètres sont souvent couplés avec des théodolites
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• Le système comporte 21 satellites
opérationnels, 3 de secours en orbite et 4 en
réserve pour remplacement
• Ces satellites sont répartis sur 6 plans
orbitaux ayant une inclinaison de 55° sur
l’équateur.
• Cela permet une visibilité simultanée de 4 à 8
satellites avec une élévation d'au moins 15°
sur l'horizon.
• Chaque satellite comprend :
- un émetteur-récepteur
- des horloges atomiques synchronisées
- des ordinateurs
- des équipements auxiliaires pour le
fonctionnement du système
Principe de fonctionnementLe secteur spatial / Le secteur de contrôle / Le secteur utilisateur au sol
Exemple de la constellation NAVSTAR
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Principe de fonctionnementLe secteur spatial / Le secteur de contrôle / Le secteur utilisateur au sol
5 stations au sol :
- observent en permanence les satellites GPS (1, 2, 3, 4 et 5)
- vérifient le bon fonctionnement de chaque satellite (1)
- calculent les éphémérides opérationnelles (1)
- contrôlent la marche des horloges satellites (1)
- transmettent les informations aux satellites (2, 3 et 4)
Mise en place de réseaux de poursuite civils pour calculer les éphémérides et surveiller le fonctionnement du système (ex. : CIGNET et IGS)
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Récepteur au sol
T1T1
T2T2
d1d1
Principe de fonctionnementLe secteur spatial / Le secteur de contrôle / Le secteur utilisateur au sol
•• au temps au temps T1T1, le satellite envoie un , le satellite envoie un
signal tout autour de lui signal tout autour de lui (une sphère (une sphère
d’ondes se propage autour de lui) :d’ondes se propage autour de lui) :
•• je suis le satellite 1, il est t1, je suis à la je suis le satellite 1, il est t1, je suis à la
position p1position p1
•• l’onde arrive au récepteur au sol au l’onde arrive au récepteur au sol au
temps temps T2T2. .
•• Connaissant la position du satellite, et le Connaissant la position du satellite, et le
delta de temps T2 delta de temps T2 ––T1, il calcule T1, il calcule d1 d1 et et
l’équation de la sphère autour du satellitel’équation de la sphère autour du satellite
Le récepteur ne peut toujours pas calculer sa position.
Il sait qu’il se situe quelque part sur la sphère
1010
Station 1
Principe de fonctionnementLe secteur spatial / Le secteur de contrôle / Le secteur utilisateur au sol
Au même moment Au même moment T1T1, les autres , les autres
satellites envoie un signal satellites envoie un signal
•• je suis le satellite 2, il est t1, je suis à la position p2je suis le satellite 2, il est t1, je suis à la position p2
La réunion de 2 sphères = 1 disque
•• je suis le satellite 3, il est t1, je suis à la position p3je suis le satellite 3, il est t1, je suis à la position p3
La réunion d’un disque et d’une sphère = 2 points(dont un improbable car hors de la surface terrestre)(dont un improbable car hors de la surface terrestre)
Le récepteur pourrait calculer sa position, mais les horloges neLe récepteur pourrait calculer sa position, mais les horloges nesont pas synchronessont pas synchrones
•• je suis le satellite 4, il est t1, je suis à la position p4je suis le satellite 4, il est t1, je suis à la position p4
2 points et une sphère = 1 point unique
Le récepteur a obligatoirement besoin de 4 signaux satellites
pour calculer sa position
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Géoïde
EllipsoïdeMer
Surface topographique
��������Z : hauteur ellipsoïdale
Altitude
Mesure Mesure topographiquetopographique
Mesure Mesure
GPSGPS
Attention à la coordonnée z …
Un récepteur GPS renvoie Un récepteur GPS renvoie une valeur de hauteurune valeur de hauteur (verticale du point à l’ellipsoïde (verticale du point à l’ellipsoïde
de référence)de référence) et non une valeur d’altitude et non une valeur d’altitude (verticale au géoïde basée sur un écart de (verticale au géoïde basée sur un écart de
pression atmosphérique)pression atmosphérique)
Plus on s’éloigne de l’équateur, et plus l’écart entre le géoïdePlus on s’éloigne de l’équateur, et plus l’écart entre le géoïde et et
l’ellipsoïde est important l’ellipsoïde est important (jusqu’à 80 m à nos latitudes)(jusqu’à 80 m à nos latitudes)
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Récepteur GPS mobile
Station GPS de référence
La distance entre le satellite et le récepteur est calculée simultanément en 2 stations (GPS mobile et station de référence) ⇒ vecteur entre les 2 stations (positionnement relatif).
• Diminution de l’influence des erreurs d’orbites, des corrections de propagation, des décalages des horloges satellites et récepteurs, de certains effets de dégradations volontaires
� Meilleure précision de localisation (1 m)
Améliorer la précision de localisation grâce à la correction différentielle
En post traitement, La correction différentielle est apportée après le retour du terrain, dans un logiciel dédié. On se sert alors des fichiers de relevés de la station de base.
En temps réel
•faite grâce à des satellites géostationnaires ou abonnement avec des satellites à couverture mondiale : Omnistar et Landstar
• soit avec des satellites à couverture « locale » : le système WAAS pour les Etats-Unis et le système EGNOS pour l’Europe. La correction atteint alors 2 à 3 m de précision.
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Et du côté de l’offre mondiale
Intégré dans le Système de Navigation Globale par satellite (GNSIntégré dans le Système de Navigation Globale par satellite (GNSS)S)
WAAS (3sat) EGNOS (3 sat)Satellite géostationnaire Tombe petit à petit
malgré une tentative de
relance en 2001