A la question « quel est le cadre de référence utilisé par le GPS ? », on répondra bien sûr : « WGS 84 ». Mais si l'on demande quelle révision du WGS 84, il se peut qu'il n'y ait pas de réponse du tout. En outre, le GPS, le SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN, etc.), l'Omnistar, les balises radio, les stations de base locales, etc. utilisent tous des données ou des cadres de référence différents. Il est très important de comprendre les différences entre les diverses implémentations d'un datum spécifique et de s'assurer que les cartes et les données GPS sont dans la même révision du datum utilis.
Le GPS et l'histoire de l'évolution du WGS 84
(La source NGS a été utilisée pour certaines informations : http://www.ngs.noaa.gov/faq.shtml#WGS84)
WGS 84 est le système géodésique mondial de 1984. Il s'agit du cadre de référence utilisé par le ministère américain de la défense (DoD) et défini par la National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) (anciennement National Imagery and Mapping Agency) (anciennement Defence Mapping Agency). Le WGS 84 est utilisé par le DoD pour tous ses besoins en matière de cartographie, de relevé et de navigation, y compris pour les orbites de diffusion et de précision du GPS. Le WGS 84 a été défini en janvier 1987 à l'aide de techniques d'arpentage par satellite Doppler. Il a été utilisé comme cadre de référence pour les éphémérides (orbites) GPS diffusées à partir du 23 janvier 1987.
Cette version initiale du WGS 84 est aujourd'hui communément appelée WGS 84 (Original). Le 2 janvier 1994, à 0000 GMT, la précision du WGS 84 a été améliorée à l'aide de mesures GPS. Le nom officiel est alors devenu WGS 84 (G730) puisque la date de mise à jour a coïncidé avec le début de la semaine GPS 730. Il est devenu le cadre de référence pour les orbites de radiodiffusion le 28 juin 1994. À 0000 GMT le 30 septembre 1996 (début de la semaine GPS 873), le WGS 84 a été redéfini une nouvelle fois et aligné plus étroitement sur le cadre de référence terrestre (ITRF) 94 du Service international de la rotation terrestre (IERS). Il est alors appelé WGS 84 (G873). Le WGS 84 (G873) a été adopté comme cadre de référence pour les orbites de radiodiffusion le 29 janvier 1997.
Le 20 janvier 2002, la dernière réalisation du WGS 84, appelée WGS 84 (G1150), a été adoptée et constitue la version actuelle. Cette réalisation est basée sur l'ITRF 2000. Entre la première implémentation du WGS 84 (Original) et la révision actuelle, les différences peuvent être de 1 à 2 mètres. Pour l'Amérique du Nord, l'outil en ligne de transformation du datum suivant du NGS peut être utilisé : http://www.ngs.noaa.gov/cgi-bin/HTDP/htdp.prl?f1=4&f2=1
La section suivante explique pourquoi le cadre de référence change pour les orbites GPS.
Le GPS et le cadre de référence terrestre international (ITRF) Les orbites GPS sont calculées à partir des données collectées par un réseau mondial de récepteurs coordonné par le Service international de géodynamique du GPS (IGS). La précision des orbites GPS dépend de nombreux facteurs, notamment de la précision des coordonnées des sites de collecte des données. La surface de la Terre n'est pas fixe et rigide comme une coquille d'œuf. Elle est constituée de nombreuses sections, ou plaques, qui se déplacent lentement au fil du temps dans des directions et à des rythmes différents, selon un processus appelé mouvement de la croûte terrestre. Les scientifiques ont étudié ce mouvement pour plusieurs raisons. Ils veulent notamment savoir où se trouvent les masses terrestres les unes par rapport aux autres et où elles se trouveront à l'avenir. Comme les sites IGS sont situés sur ces plaques crustales, nous devons être en mesure d'estimer la position des sites au moment de la collecte des données.
Le Service international de la rotation terrestre (IERS) calcule périodiquement les positions des sites pour une date donnée. Les sites définissent le cadre de référence terrestre international (ITRF) de l'IERS et la date définit l'époque. L'IERS calcule également les mouvements (ou vitesses) des sites afin d'estimer leur position dans un avenir « proche » avec un certain degré de précision. L'ITRF est une norme internationalement reconnue et constitue le système de référence géocentrique le plus précis actuellement disponible. Plus les sites fonctionnent longtemps, mieux les positions et les vitesses peuvent être déterminées et plus les orbites seront précises. Le GPS et le SBAS sont tous deux basés sur le cadre de référence ITRF 2000, avec la différence suivante : Le GPS a fixé l'époque à janvier 2002 (en d'autres termes, pour le GPS, le mouvement de la croûte terrestre s'est arrêté depuis 2002 et jusqu'à la prochaine révision). Le SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS, etc.), quant à lui, recalcule régulièrement (presque chaque année) la position des stations terrestres et prédit (ou projette) les vitesses quelques mois à l'avance ou jusqu'au milieu de l'année suivante.
Coordonnées GPS et système de référence cartographique Lors de l'utilisation d'un récepteur GPS en mode autonome (sans correction différentielle), les coordonnées émises sont en WGS 84 (G1150), le cadre de référence actuel du GPS. En cas d'utilisation de corrections différentielles provenant de : SBAS : les coordonnées émises par un récepteur GPS sont en ITRF 2000 (époque actuelle) Omnistar VBS Service en Amérique du Nord : les coordonnées émises sont en Nad 83 (Original). (OmniSTAR a choisi de maintenir son système VBS nord-américain sur le système de référence NAD83 afin de rester cohérent avec les données de levés VBS antérieurs). Service VBS Omnistar dans le monde entier (à l'exclusion de l'Amérique du Nord) : les coordonnées produites sont en ITRF 2005 (époque actuelle) Radiobalise : vérifiez auprès de votre Garde côtière locale le système de référence utilisé Station de base locale (en temps réel ou post-traitement) : le rover suivra le système de référence des coordonnées utilisées à la station de base Positionnement ponctuel précis canadien (PPP) Post-traitement en ligne : choix entre Nad83 (CSRS98) ou ITRF 2005.
Dans le monde entier, les systèmes de référence locaux ont également évolué. Aux États-Unis, par exemple, le Système de référence nord-américain de 1983 (NAD 83) était à l'origine équivalent au WGS 84. Depuis, il a suivi sa propre voie et se décline aujourd'hui en plusieurs variantes : NAD 83 (CORS 96) ou HARN. Il en va de même pour le Canada qui passe du NAD 83 (Original) au NAD 83 (CSRS 98) http://www.geod.nrcan.gc.ca/publications/papers/abs6_e.php Heureusement, les révisions les plus récentes des systèmes de référence locaux sont liées à une révision de l'ITRF, ce qui permet d'utiliser des transformations à 6, 7 ou 14 paramètres. Il est important de s'assurer que le logiciel de collecte de données sur le terrain ou le logiciel SIG/cartographie du bureau prennent en charge les différentes révisions des systèmes de référence et sont à jour en ce qui concerne les paramètres de transformation.
Références utiles en matière de systèmes de référence :
International Terrestrial Reference Frame: http://itrf.ensg.ign.fr/
International Earth Rotation and Reference Systems Service:
Canada
Système canadien de référence spatiale (Ressources naturelles Canada, RNCan) :http://www.geod.nrcan.gc.ca/index_e.php
Outil de transformation en ligne TRNobs de RNCan :http://www.geod.nrcan.gc.ca/tools-outils/tools_terms_e.php?file=apps/trnobs/trnobs&apps=TRNOBS&info=trnobs
(provides with transform parameters used)
Article - Réalisation et unification du NAD83 au Canada et aux États-Unis via l'ITRF :http://www.geod.nrcan.gc.ca/publications/papers/abs6_e.php
USA
Horizontal Time Dependent Positioning, NGS online transformation tool: http://www.ngs.noaa.gov/cgi-bin/HTDP/htdp.prl?f1=4&f2=1
Article - Transformation des positions et des vitesses entre le cadre de référence terrestre international de 2000 et le système de référence nord-américain de 1983 :http://www.ngs.noaa.gov/CORS/Articles/SolerSnayASCE.pdf
Une liste de documents et d'articles provenant du site web du NGS :http://www.ngs.noaa.gov/CORS/Articles/
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