PDF file - Laboratoire de Géologie de l'Ecole normale supérieure - Ens

Facteurs limitants la précision du GPS
Aujourd'hui, réaliser des mesures GPS précises à quelques millimètres près sur un réseau à petite
échelle (< 100 km) est relativement facile. Le traitement de données de bonne qualité est
suffisamment standardisé et automatisé pour que le résultat soit garanti pour peu que l'on ait
respecté et appliqué une méthodologie correcte sur le terrain :
- Chaque borne géodésique doit être mesurée en 3 ou 4 sessions indépendantes au moins. La
statistique qui permet de quantifier la précision des mesures est basée sur la dispersion de
celles ci autour de leur valeur moyenne. Il faut donc 2 mesures au moins pour calculer une
valeur moyenne, 3 mesures au moins pour analyser les erreurs possibles, et réaliser 4
mesures au moins pour être certain d'en avoir 3 exploitables.
- Une session de mesure peut ne durer que quelques heures, mais plus elle est longue,
meilleure sera la précision. La première raison est tout simplement liée au nombre de
mesures acquises (1 point acquis toutes les 30s sur 8 satellites en moyenne donne 960
mesures par heure): plus la session de mesure est longue plus la moyenne des mesures est
précise. La seconde raison est liée aux paramètres variables sur la durée d'une journée. Les
satellites se déplacent lentement dans le ciel: leur configuration géométrique qui
conditionne la précision du positionnement évolue donc au cours de la journée. Pour une
bonne couverture du ciel, un temps au moins équivalent à une orbite complète (12h) est
donc nécessaire. Enfin les conditions météorologiques et ionosphériques sont notablement
différentes entre le jour et la nuit. Pour toutes ces raisons, il est acquis que des sessions de
24h sont requises pour obtenir la meilleure précision.
- Des antennes identiques doivent être utilisées, et celles ci doivent être orientées
parallèlement les unes aux autres. En effet, bien que les constructeurs aient réalisé des
progrès spectaculaires, les centres de phase des antennes (le point où le signal GPS se
matérialise en courant électrique, et qui définit donc la position de l'antenne) ne sont pas
toujours exactement au centre géométrique de l'antenne. Ceci ne peut d'ailleurs être réalisé
qu'en moyenne: chaque mesure sera affectée par un petit décalage du à l'incidence du signal
par rapport à l'axe de l'antenne. Lors du traitement des données, chaque mesure est corrigée
par l'intermédiaire d'une table... toujours sujette à caution. Seul le fait d'utiliser des antennes
identiques et alignées garanti que le biais éventuel sera éliminé lors d'un calcul différentiel.
Il est malgré tout intéressant de noter que ceci ne fonctionne que sur un réseau suffisamment
petit: en effet des antennes situées à 90° de longitude l'une de l'autre et rigoureusement
alignées vers le Nord géographique... sont en fait à 90° l'une de l'autre si elles sont près des
poles !
- Le GPS étant essentiellement une mesure différentielle, la distance entre deux stations
mesurées simultanément sera toujours plus précise que la distance déduite par
l'intermédiaire de positions mesurées à des moments différents. Il est donc recommandé de
disposer d'autant de récepteurs que de stations à mesurer, afin de les mesurer toutes
simultanément. En pratique ce n'est que rarement le cas, et on est conduit à organiser une
rotation des récepteurs sur les sites à mesurer. Cette rotation doit être organisée avec soin: Il
faut en effet assurer une redondance suffisante (nombre de session minimum sur chaque
ligne de base), une "accroche" suffisante entre les sous réseaux mesurés successivement,
conserver la même échelle tout au long de la campagne de mesure, etc etc etc....
Aujourd'hui, observer ces différentes "règles" garantit l'obtention d'une précision de quelques
millimètres à l'intérieur du réseau mesuré si celui ci est de faible extension. La précision se dégrade
ensuite lentement en fonction de la longueur des lignes de base, passant de 2 mm en moyenne pour
des lignes courtes à 5-6 mm pour des lignes de 10,000 km de long (figure 3).
précision du GPS 8