Soutenance mémoire
Stations permanentes au sol ou stations de contrôles
Les stations permanentes au sol permettent de contrôler les satellites pour leur bon fonctionnement, elles suivent aussi le positionnement des satellites dans l’espace et recalculeront la prochaine trajectoire de chacun, puis les transmettront tous les dimanches à 00 heure TU. La station principale transmet aux satellites les constantes d’éphémérides et les biais d’horloge. Elle diffuse aussi plusieurs informations comme l’éphéméride précise et les calendriers de satellite. A travers le monde, 5 stations de contrôle se répartissent pour assurer la fiabilité du système GPS : HawaÏ, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein et Springs. [2]
Erreurs dues aux horloges du satellite et du capteur
Bien que les horloges embarquées à bord des satellites soient extrêmement précises (à environ 3 nanosecondes près), elles peuvent être sujettes à de légères dérives et entraîner des erreurs affectant la précision de la position. Le ministère de la défense des Etats-Unis surveille les horloges des satellites par l’intermédiaire du secteur de contrôle de manière à corriger toute dérive constatée. [4]
Méthode a posteriori ou méthode absolue
Principe On enregistre toutes les données brutes des observations. On télécharge via FTP-internet les éphémérides précises et les diverses corrections. On les introduit dans un logiciel de traitement. Le traitement doit être confié à une personne spécialisée qui a suivi une formation approfondie et ayant des expériences sur des cas similaires. La position du point est recalculée avec une précision de quelques centimètres. Ces corrections sont disponibles après 15 jours après la date d’observations.
Conditions
– Il faut pouvoir enregistrer les observations données brutes ;
– Il faut avoir un accès à l’internet, particulièrement au réseau FTP pour télécharger les corrections ;
– La manipulation de ces données demande une performance en informatique et au logiciel adéquat ;
– Il faut attendre 15 jours
Précision
La précision dépend :
– De nombre de satellites ;
– De la durée d’observation ;
– Du GDOP d’observation.
Cette méthode est rarement utilisée à Madagascar.
Calcul des corrections d’erreurs
Des mesures de pseudo-distance sont effectuées :
– au même instant ou à des dates et heures différentes ;
– sur un ou plusieurs satellites ;
– avec un ou plusieurs récepteurs GPS.
La différence des pseudo-distances élimine peu à peu les erreurs :
– la simple différence : un satellite et deux récepteurs au même instant permettent d’éliminer les erreurs d’éphéméride, relativiste, ionosphérique et troposphérique ;
– la double différence (différence des simples différences) : deux satellite et deux récepteurs au même instant permettent d’éliminer l’erreur de calage d’horloge ;
– la triple différence (différence des doubles différences) : deux satellite et deux récepteurs à des instants différents permettent de mesurer une dérive des corrections dans le temps.
Enfin la comparaison de la position GPS et de la position réelle permet de calculer la correction à une éventuelle dégradation du système par l’armée américaine. Après toutes ces corrections, la précision du point est de 1 à 10 m. La couverture des satellites géostationnaires s’étend entre les latitudes 75° Nord et Sud mais la précision de la position GPS après correction DGPS dépendra de la distance du récepteur avec la station de calcul DGPS la plus proche : la correction de chaque station terrestre est pondérée selon sa distance avec la position du récepteur.
Cartographie aérienne
Les développements récents dans le domaine de la photogrammétrie digitale permettent grâce à l’utilisation du GPS de proposer un géoréférencement direct des images aériennes. On évite ainsi le post-traitement et le géoréférencement à l’aide de point de contrôle terrestres. Ces images sont ensuite utilisées pour des relevés topographiques, d’autres techniques (LIDAR) permettent également la construction de MNT (modèles numériques de terrain) sur des zones restreintes.
Cinématique temps réel
La Cinématique temps réel (Real Time Kinematic, en anglais ou RTK) est une technique de positionnement par satellite basée sur l’utilisation de mesure de la phase des ondes porteuses des signaux émis par les systèmes GPS, GLONASS ou Galileo. Une station de référence fournit des corrections en temps réel permettant d’atteindre une précision de l’ordre du centimètre En pratique, les systèmes RTK utilisent un récepteur fixe (station de base dont la position est connue précisément) et un certain nombre de récepteurs mobiles. La station de base compare la position calculée à partir du signal GPS et la position réelle, puis réémet les corrections à apporter vers les récepteurs mobiles. Cela permet aux unités mobiles de calculer leur position relative avec une précision de quelques millimètres, bien que leur position absolue soit aussi précise que la position de la station de base. La précision nominale typique pour ces systèmes est de 1 cm horizontalement et 2 cm verticalement. Il s’agit d’une technique de haute précision délivrant une précision d’une année à l’autre de 2 cm. Le GPS RTK requiert deux récepteurs GPS spécialisés et deux radios. L’un des récepteurs GPS est installé comme une station de référence qui peut transmettre le message de correction au récepteur itinérant. A remarquer que le rayon du champ de travail dépend de la Radio ou de la connexion utilisée. Les deux récepteurs enregistrent des données particulières émises par les satellites GPS, permettant d’atteindre une précision supérieure. [9]
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : GENERALITES
I. GENERALITES
I.1. Quelques définitions
I.2. Contexte
I.3. Objectifs du projet
I.4. Présentation du projet
I.4.1. Station GPS permanente
I.4.2. Fonctionnement
I.5. Présentation de FUTURMAP et FUTURMAP G.E
I.5.1. FUTURMAP
I.5.2. FUTURMAP GE
CHAPITRE II : GPS ET SON UTILISATION
II. LE GPS ET SON UTILISATION
II.1. Quelques mots sur le GPS
II.2. Description succincte du système
II.2.1. Le secteur spatial
II.2.2. Le secteur de contrôle
II.2.3. Le secteur utilisateur
II.3. Système GPS
II.3.1 Satellites
II.3.2. Stations permanentes au sol ou stations de contrôles
II.3.3. Récepteurs GPS
II.3.4. Système de référence
II.4. Les sources d’erreurs
II.4.1. Les délais de propagation dans l’ionosphère et l’atmosphère
II.4.2. Erreurs dues aux horloges du satellite et du capteur
II.4.4. Coefficient d’affaiblissement de la précision du résultat
II.5. Améliorations de la précision
II.5.1. Station de poursuite
II.5.2. Méthode a posteriori ou méthode absolue
II.5.3. Méthode différentielle
II.6. Amélioration locale du calcul
II.6.1. Le DGPS
II.6.2. Le SBAS
II.7. Autres systèmes satellitaires mondiaux
II.8. Utilisations du GPS
II.9. Utilisations du GPS à Madagascar
II.9.1. Tableau comparative entre la station totale et le GPS permanent
II.9.1. Avantages du GPS
II.9.2. Utilisation des GPS dans les travaux topographiques
CHAPITRE III : MISE EN PLACE DE LA STATION
III. MISE EN PLACE DE LA STATION
III.1. Les équipements de la station
III.2. Installation de la Station
III.2.1. Câblage
III.2.2. Installation de l’antenne
III.2.3. Equipement de mesure
III.2.4. Source d’énergie
III.2.5. Position de l’antenne
III.2.6. Serveur
III.3. Paramètres à vérifier pour la mise place de la station permanente
III.3.1. Stabilité de l’antenne
III.3.2. Calibration de l’antenne
III.3.3. Effet multi trajet
III.4. Les stations existant à Madagascar
III.4.1. IGS
III.4.2. La Station d’Ambohimpanompo
III.4.3. La Station d’Ambalavao Fianarantsoa
III.5. Affectation des Ressources utilisées
CHAPITRE IV : MISE EN MARCHE DU SYSTEME ET TEST
IV. MISE EN MARCHE DU SYSTEME ET TEST
IV.1. Méthode de mesure
IV.1.1. Cinématique temps réel
IV.1.2. RTK avec station de référence locale (L-RTK)
IV.2. Démarrage du système
IV.2.1. Configuration du récepteur
IV.2.2. Récupération des données
IV.3. Traitement des données
IV.3.1. Principe
IV.3.2. Stratégie
IV.3.3. La fixation des ambiguïtés entières
IV.3.4. Post traitement des données GPS sous LGO
IV.4. Observation
IV.4.1. Principe d’observation
IV.4.2. Planification et préparation
IV.4.3. Information sur les 2 points géodésiques
IV.4.4. Fiche récapitulatif des observations
IV.4.5. La prévision des satellites
IV.5. Calcul des coordonnées de la station
IV.5.1. Principe de la Méthode
IV.5.2. Processus de détermination
IV.5.3. L’ajustement du réseau
IV.5.4. Rattachement du site
IV.5.5. Amélioration
IV.6. Résultats
IV.6.1. Coordonnées finales
IV.6.2. Analyse finale
IV.7. Impacts et recommandations
IV.7.1. Impacts socio-environnemental
IV.7.2. Impacts financiers
IV.7.3. Recommandations
IV.8. Cout du projet
IV.8.1. Couts
IV.8.3. Amortissement du cout du projet
CONCLUSION
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