Matérialisation des repères

Les exigences en matière de durabilité et de stabilité à long terme orientent le choix des types de repères géodésiques. Les repères sont les objets matériels sujets à des mesures géodésiques et auxquels on attribue des coordonnées. Ils sont habituellement conçus pour permettre l’accès physique direct au système de référence géodésique avec des instruments classiques ou des antennes GNSS. Ils sont de préférence ancrés dans le socle rocheux de manière à les préserver de l’instabilité locale des sols. Des embases à centrage forcé sont souvent montées sur les repères pour faciliter un centrage répété des instruments de mesure lorsqu’une haute exactitude est nécessaire. Le coût des repères de qualité géodésique varie grandement de quelques centaines à quelques milliers de dollars en fonction de la géologie locale et la nécessité de forer en profondeur.

Comme on peut le voir au tableau 1, un certain nombre d’organismes membres du CCSRG ont rédigé des lignes directrices sur la matérialisation des repères pour les réseaux de contrôle de levés. Un certain nombre d’organismes scientifiques ont aussi produit des recommandations relatives à l’instrumentation GNSS et à son matériel auxiliaire. Le consortium universitaire NAVSTAR (UNAVCO) et l’International GNSS Service (IGS), qui assurent le suivi de milliers de stations de référence GNSS dans le monde, diffusent des données détaillées sur la matérialisation des repères. On peut les consulter sur les sites Web UNAVCO Knowledge Base on GNSS Station Monumentation et IGS Monumentation Design and Implementation Recommendations.

Instrumentation

Le choix d’instruments pour un levé de contrôle dépend surtout des exigences en matière de précision et de l’étendue de la zone visée par le projet. Des instruments comme les tachéomètres électroniques et les niveaux à bulle peuvent suffire aux levés à caractère juridique ou d’ingénierie à l’intérieur d’une aire municipale. Les spécifications techniques applicables à de tels instruments peuvent être facilement obtenues des fabricants et les méthodes d’observation recommandées sont décrites dans des normes de levés comme celles énumérées au tableau 1.

Pour des levés de qualité géodésique sur des zones plus étendues, on préfère normalement la technologie GNSS, auquel cas le choix de l’instrument est essentiel à l’atteinte d’une haute précision. Puisque l’on emploie habituellement le positionnement différentiel comme méthode, il est crucial d’avoir des renseignements fiables sur le matériel de poursuite continu GNSS au site de référence. Ceci est particulièrement important lorsqu’on utilise les corrections GNSS d’un point de contrôle actif exploité par un autre organisme. Pour la navigation en temps réel, la fiabilité du canal de communication vers la station de référence ou le réseau peut aussi grandement influer le rendement.

Les stations de contrôle actif consistent en un ou plusieurs récepteurs et antennes GNSS et matériel auxiliaire d’alimentation, de calcul et de communication qui assurent son fonctionnement continu. Bien que le type de matériel informatique installé est plus ou moins standard, la redondance et la configuration du matériel peuvent varier de façon considérable. La fiabilité et l’intégrité des mesures sont les principaux critères qui guident la conception des stations de référence. En général, les stations de référence RTK abritent un seul récepteur GNSS, car les corrections-utilisateurs sont normalement issues d’une solution réseau à stations multiples. Il est plus commun d’abriter des antennes et des récepteurs multiples aux stations qui requièrent un fonctionnement et un contrôle d’intégrité autonome servant à des applications essentielles à la sécurité, comme les stations de référence du WAAS ou du DGPS de la Garde côtière.

Le tableau 2 énumère les diverses composantes d’une station de poursuite GNSS en fonctionnement continu et autonome. On pourra trouver des détails sur les divers marques et modèles de récepteurs GNSS de qualité géodésique sur le site Web de l’UNAVCO ou sur celui des fabricants.

Tableau 2 Composantes des stations de contrôle actif GNSS

Composante Lien vers la base de connaissances de l’UNAVCO
Récepteur https://kb.unavco.org/kb/category/gnss-and-related-equipment/gnss-receivers/84/
Antenne http://kb.unavco.org/kb/category/gnss-and-related-equipment/gnss-antennas/14/
Monture d’antenne http://kb.unavco.org/kb/category/gnss-and-related-equipment/gnss-antenna-mounts/23/
Capteur météorologique http://kb.unavco.org/kb/category/gnss-and-related-equipment/meteorological-systems/85/
Système d’alimentation http://kb.unavco.org/kb/category/gnss-and-related-equipment/power/93/
Enceinte http://kb.unavco.org/kb/category/gnss-and-related-equipment/equipment-enclosures/17/
Transmetteurs de données http://kb.unavco.org/kb/category/gnss-and-related-equipment/comms-and-networking/55/

Étalonnage

L’étalonnage des instruments de télémétrie électronique et des antennes GNSS peut encore être nécessaire pour les utilisateurs les plus exigeants. Les lignes de base d’étalonnage de télémétrie électronique et les réseaux de base en étalonnage des antennes GNSS ne relèvent que de quelques organismes du CCSRG, mais on peut toujours consulter des données historiques de certaines compétences. Le tableau 3 énumère les liens vers l’information en ligne disponible en Alberta, en Colombie-Britannique et au Québec.

Tableau 3 Lignes de base d’étalonnage en télémétrie électronique et réseaux de base en étalonnage d’antennes GNSS

Étalonnage Province Lieux Référence
Télémétrie électronique Alb. Calgary, Edmonton, Grande Prairie, Lethbridge Electronic Distance Measurement (EDM) calibration baseline lengths (en anglais seulement)
C.-B. Cranbrook, Prince George, Surrey, Vernon Cranbrook Calibration Baseline 1996 Adopted Values (en anglais seulement)

Prince George Calibration Baseline 1999 Adopted Values (en anglais seulement)

Surrey Calibration Baseline 1999 Provisional Values (en anglais seulement)

Vernon Calibration Baseline 1997 Adopted Values (en anglais seulement)
Qc Chambly, Saguenay, Mont-Joli, Neuville, Port-Cartier, Terrebonne, Trois-Rivières et Val-d’Or Bases d'étalonnage pour télémètre électronique
GNSS Alb. Calgary Calgary GPS Validation Network (en anglais seulement)
Edmonton Edmonton GPS Validation Network (en anglais seulement)
C.-B. Région métropolitaine de Vancouver Greater Vancouver GPS Validation Network (en anglais seulement)
Okanagan Okanagan GPS Validation Network (en anglais seulement)

Pour parvenir à une exactitude sous le centimètre avec la technologie GNSS, il est encore nécessaire d’étalonner les antennes. On procède habituellement à l’étalonnage absolu d’antenne à l’aide de robots qui font tourner l’antenne pour mesurer le décalage et les variations du centre de phase en fonction de l’azimut et de l’élévation du signal capté. Quelques centres spécialisés comme Geo++ et NGS ont joué un rôle de premier plan dans l’étalonnage des antennes de qualité géodésique du réseau mondial de l’IGS. Le format ANTEX a été créé pour distribuer dans un format normalisé les valeurs d’étalonnage aux utilisateurs finaux.