Ces <strong>de</strong>ux priorités se déclinent en problématiques scientifiques (transverses, pour certaines),détaillées ci-après. Les liens entre ces problématiques, bases <strong>de</strong>s col<strong>la</strong>borations entre les chercheurs,sont soulignés dans le texte.3.4.2 Problématiques scientifiques3.4.2.1 Réalisation <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> référence (thème 1 : Références géodésiques)Les repères <strong>de</strong> référence sont actuellement construits sur <strong>la</strong> base <strong>de</strong> solutions issues <strong>de</strong>s traitements<strong>de</strong>s données <strong>de</strong>s techniques <strong>de</strong> géodésie spatiale (GNSS, VLBI, SLR <strong>et</strong> DORIS). Ces solutions sontfournies sous <strong>la</strong> forme <strong>de</strong> séries temporelles <strong>de</strong> positions <strong>et</strong> <strong>de</strong> paramètres d’orientation <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre.Le point critique dans le processus <strong>de</strong> calcul <strong>de</strong> l’ITRF est le choix s observations sur lesquellesappuyer <strong>de</strong> <strong>la</strong> définition du repère <strong>et</strong>, en particulier, <strong>de</strong> ses paramètres physiques (origine <strong>et</strong> l’échelle),fortement conditionnés par <strong>la</strong> qualité <strong>de</strong>s solutions <strong>de</strong>s techniques individuelles <strong>et</strong> par leurs erreurssystématiques.La stratégie <strong>de</strong> combinaison <strong>de</strong>vra donc être approfondie pour perm<strong>et</strong>tre d’atteindre les objectifsambitieux imposés par <strong>la</strong> communauté <strong>de</strong>s géosciences. En particulier, sur un p<strong>la</strong>n méthodologiquegénéral (cumul pour une technique donnée <strong>et</strong> combinaison), un modèle stochastique plus réaliste quele modèle actuel <strong>de</strong>vra être proposé. Parallèlement, dans le cadre <strong>de</strong> combinaisons <strong>de</strong> solutionsGNSS seules, les paramètres combinés pourront être é<strong>la</strong>rgis aux orbites <strong>et</strong> horloges <strong>de</strong>s satellitesGNSS, afin <strong>de</strong> mieux pallier <strong>la</strong> corré<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> certains paramètres. L’inci<strong>de</strong>nce <strong>de</strong>s phénomènesgéophysiques (tels que les phénomènes <strong>de</strong> surcharge <strong>et</strong> les déformations inter-sismiques) sur <strong>la</strong> miseen référence <strong>de</strong>s séries temporelles, nécessaire dans l’étape <strong>de</strong> cumul par technique, <strong>de</strong>vra aussi êtrequantifiée. A ce titre, nous p<strong>la</strong>nifions l’utilisation <strong>de</strong> modèles <strong>de</strong> déformation <strong>de</strong> <strong>la</strong> croûte pluscomplexes que nous développerons (déformations <strong>de</strong> surcharge). Outre les objectifs déjà cités, <strong>la</strong>stratégie <strong>de</strong> combinaison <strong>de</strong>vrait aussi évoluer pour intégrer les coordonnées <strong>de</strong>s radiosourcesobservées par <strong>la</strong> technique VLBI <strong>et</strong> les paramètres <strong>de</strong> nutation <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre, dans un but d'amélioration<strong>de</strong> <strong>la</strong> cohérence entre repères terrestre <strong>et</strong> céleste.Afin d’assurer un contrôle qualité <strong>et</strong> une valorisation <strong>de</strong> ce travail, il sera aussi essentiel <strong>de</strong> renforcerles moyens d’évaluation <strong>de</strong>s repères <strong>de</strong> référence en termes <strong>de</strong> définition du repère <strong>et</strong> <strong>de</strong> qualité <strong>de</strong>sproduits. Une possibilité consistera à é<strong>la</strong>rgir le spectre <strong>de</strong>s données pouvant perm<strong>et</strong>tre une telleévaluation par confrontation, qu’elles soient issues <strong>de</strong> mesures ponctuelles ou globales comme <strong>de</strong>sdonnées gravimétriques ou marégraphiques, ou <strong>de</strong> modèles géophysiques. De plus, sur un p<strong>la</strong>nmathématique, <strong>la</strong> formu<strong>la</strong>tion rigoureuse du problème <strong>de</strong> <strong>la</strong> détermination d’un repère <strong>de</strong> référence àpartir <strong>de</strong> mesures spatiales sera étudiée pour vali<strong>de</strong>r l’approche actuelle <strong>et</strong>, le cas échéant, trouver <strong>de</strong>nouveaux indicateurs <strong>de</strong> qualité internes.Enfin, les données en entrée du calcul <strong>de</strong> l’ITRF décou<strong>la</strong>nt <strong>de</strong> traitements <strong>de</strong> géodésie spatiale, lesuivi <strong>de</strong> l’évolution <strong>de</strong>s traitements <strong>de</strong>s mesures par technique via les services internationaux estnécessaire afin <strong>de</strong> mesurer leur impact sur l’ITRF. Sur ce point, les questions re<strong>la</strong>tives à <strong>la</strong> réalisation<strong>de</strong>s repères <strong>de</strong> référence restent très proches <strong>de</strong>s questions re<strong>la</strong>tives à l'analyse <strong>de</strong> données <strong>de</strong>géodésie spatiale (paragraphe suivant).3.4.2.2 Analyse <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> géodésie spatiale (thème 1 : Références géodésiques <strong>et</strong>thème 2 : Composante verticale <strong>et</strong> atmosphère)Comme précé<strong>de</strong>mment souligné (principalement dans le cadre <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalisation <strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong>référence, mais c’est également le cas, dans une moindre mesure, pour le champ <strong>de</strong> pesanteur), lestraitements <strong>de</strong> données <strong>de</strong> géodésie spatiale sont à <strong>la</strong> base du calcul <strong>de</strong>s références géodésiques. Ilconvient donc d’améliorer les différentes étapes <strong>de</strong> ces traitements afin d’améliorer les produits qui endécoulent <strong>et</strong>, tout particulièrement, <strong>de</strong> définir un repère <strong>de</strong> référence optimal pour chacune <strong>de</strong>stechniques en amont <strong>de</strong>s combinaisons ITRF. A ce niveau, les <strong>recherche</strong>s déjà engagées pour lestechniques DORIS, GPS, SLR <strong>et</strong> VLBI seront poursuivies.De plus, bénéficiant <strong>de</strong> l’expérience <strong>de</strong> l’IGN en terme <strong>de</strong> traitement <strong>de</strong> ces données spatiales, nousintègrerons les nouvelles mesures GNSS (Galileo), <strong>de</strong>s modèles <strong>de</strong> déformation <strong>de</strong> <strong>la</strong> croûte(déformations <strong>de</strong> surcharge) dans les modélisations a priori, <strong>et</strong> les nouveaux types <strong>de</strong> mesure DORIS.En outre, à <strong>de</strong>s fins prospectives, <strong>de</strong>s simu<strong>la</strong>teurs <strong>de</strong> données seront développés ou étoffés pour- Page 34-
améliorer <strong>la</strong> contribution <strong>de</strong>s techniques DORIS <strong>et</strong> SLR aux repères <strong>de</strong> référence terrestre. Pour <strong>la</strong>technique DORIS, les travaux <strong>de</strong> valorisation scientifique en liaison avec <strong>de</strong>s applicationsgéophysiques seront poursuivis. Sur un p<strong>la</strong>n plus général, nous proposons également d’améliorer <strong>la</strong>modélisation mathématique <strong>de</strong> certains phénomènes physiques à prendre en compte dans l<strong>et</strong>raitement <strong>de</strong>s données satellitaires, comme les forces <strong>de</strong> freinage atmosphérique ou <strong>de</strong> pression <strong>de</strong>radiation so<strong>la</strong>ire, par exemple.La poursuite <strong>de</strong>s <strong>recherche</strong>s sur <strong>la</strong> combinaison directe <strong>de</strong>s observations <strong>de</strong>s différentes techniquessera soutenue pour quantifier l’apport potentiel <strong>de</strong> telles approches sur <strong>la</strong> détermination <strong>de</strong>s repèresterrestres <strong>et</strong> célestes, leur re<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> passage, les paramètres troposphériques <strong>et</strong> le champ <strong>de</strong>pesanteur. Une attention particulière sera portée à <strong>la</strong> prise en compte <strong>de</strong> satellites embarquantplusieurs systèmes <strong>de</strong> mesure (tels que les satellites altimétriques). Dans le cadre <strong>de</strong> tellescombinaisons, nous proposons également <strong>de</strong> traiter plus en détail <strong>la</strong> prise en compte <strong>de</strong>s r<strong>et</strong>ardstroposphériques comme paramètres communs, en lien avec les questions re<strong>la</strong>tives à l'estimation <strong>de</strong>ce paramètre (paragraphe 3.4.2.4).Enfin, l’amélioration <strong>de</strong>s traitements <strong>de</strong> données spatiales <strong>et</strong> <strong>la</strong> nécessaire résolution <strong>de</strong> problèmesinsolubles par les métho<strong>de</strong>s d’optimisation c<strong>la</strong>ssiquement utilisées impliquent une remise en cause <strong>de</strong>ces métho<strong>de</strong>s. Des <strong>recherche</strong>s sur l’apport <strong>de</strong> métho<strong>de</strong>s d’optimisation issues <strong>de</strong>s mathématiquesappliquées seront donc également entreprises.3.4.2.3 Champ <strong>de</strong> pesanteur <strong>et</strong> référence <strong>de</strong>s altitu<strong>de</strong>s (thème 1 : Références géodésiques <strong>et</strong>thème 2 : Composante verticale <strong>et</strong> atmosphère)Pour améliorer <strong>la</strong> détermination du champ statique <strong>et</strong> du géoï<strong>de</strong> à haute résolution, il est nécessaire<strong>de</strong> poursuivre les <strong>recherche</strong>s sur l’intégration <strong>de</strong> mesures gravimétriques aux caractéristiquesspectrales <strong>et</strong> aux distributions spatiales variées (gravimétries <strong>de</strong> surface, mobile ou aéroportée,spatiale) au sein <strong>de</strong> modèles régionaux du champ <strong>de</strong> pesanteur. Ceci implique <strong>de</strong>ux types <strong>de</strong><strong>recherche</strong> : d’une part, au niveau <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>de</strong>nsification <strong>et</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> modélisation <strong>de</strong>s mesures <strong>et</strong>, d’autre part,au niveau <strong>de</strong> leur combinaison. Afin d’améliorer <strong>la</strong> couverture <strong>de</strong>s mesures au sol, en particulier enzone difficile d’accès, les observations <strong>de</strong> gravimétrie mobile présentent un grand intérêt <strong>et</strong> leurtraitement sera étudié finement. Aux résolutions plus gran<strong>de</strong>s que 100 km, les mesures <strong>de</strong> gravimétriespatiale GRACE/GOCE, <strong>de</strong> couverture uniforme <strong>et</strong> <strong>de</strong> qualité homogène, perm<strong>et</strong>tront <strong>de</strong> requalifier <strong>la</strong>gravimétrie <strong>de</strong> surface. Pour exploiter au mieux <strong>la</strong> qualité <strong>de</strong> ces données, il est en eff<strong>et</strong> nécessaired’introduire directement <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> niveau 1b dans les modèles <strong>de</strong> champ combinés.Concernant <strong>la</strong> méthodologie <strong>de</strong> combinaison, nous poursuivrons les développements <strong>de</strong>smodélisations multiéchelles en on<strong>de</strong>l<strong>et</strong>tes, avec un objectif d'amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong> résolution spatiale(quelques kilomètres). Des <strong>recherche</strong>s seront aussi menées dans le but d'obtenir <strong>de</strong>s représentationsplus compactes, à résolution adaptative, ce qui nécessitera une optimisation <strong>de</strong> <strong>la</strong> paramétrisation <strong>de</strong>sfamilles d'on<strong>de</strong>l<strong>et</strong>tes. Ce point rejoint les travaux sur les métho<strong>de</strong>s d’optimisation <strong>de</strong> <strong>la</strong> problématique« Analyse <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> géodésie spatiale ». Les performances <strong>de</strong>s approches en on<strong>de</strong>l<strong>et</strong>tesseront comparées à celles <strong>de</strong>s approches c<strong>la</strong>ssiques (Stokes) pour le calcul du géoï<strong>de</strong>.En lien avec les autres problématiques, <strong>la</strong> dimension temporelle <strong>de</strong> <strong>la</strong> variabilité du champ <strong>de</strong>pesanteur sera également étudiée. Les données <strong>de</strong> gravimétrie spatiale (GRACE) fournissent en eff<strong>et</strong><strong>de</strong>s résultats complémentaires aux séries temporelles <strong>de</strong> positions <strong>de</strong> géodésie spatiale, en m<strong>et</strong>tant àjour les eff<strong>et</strong>s <strong>de</strong> surcharge qui affectent ces séries. Ainsi, il est envisageable <strong>de</strong> contribuer auxmodèles <strong>de</strong> surcharge que nous prévoyons d’utiliser dans le cadre <strong>de</strong> <strong>la</strong> problématique « Réalisation<strong>de</strong>s systèmes <strong>de</strong> référence », <strong>et</strong> à l'amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong> précision sur <strong>la</strong> composante verticale par GNSS,en lien avec <strong>la</strong> problématique « Géodésie <strong>et</strong> atmosphère ». Les modélisations multiéchellesdéveloppées pour le champ statique seront donc étendues <strong>de</strong> manière à prendre en compte <strong>la</strong>dimension temporelle (4D). De plus, à travers les fonctions <strong>de</strong> transferts « dép<strong>la</strong>cement <strong>de</strong>surface/champ <strong>de</strong> pesanteur/surcharge », nous développerons <strong>de</strong>s métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> modélisation <strong>et</strong>d'inversion conjointes <strong>de</strong> données gravimétriques <strong>et</strong> GNSS en termes <strong>de</strong> surcharges. Pour ce<strong>la</strong>, lesmodélisations multiéchelles 4D pourront s'avérer utiles. Ce point rejoint également les <strong>recherche</strong>sliées au champ statique sur <strong>la</strong> fusion <strong>de</strong> données <strong>de</strong> type sol/satellite. Enfin, ces travaux nécessiteront,au préa<strong>la</strong>ble, <strong>de</strong> mener <strong>de</strong>s <strong>recherche</strong>s pour mieux comprendre <strong>la</strong> signature cohérente <strong>de</strong> ces eff<strong>et</strong>s<strong>de</strong> surcharges dans les mesures géodésiques <strong>et</strong> gravimétriques, par exemple à travers l'étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> casrégionaux (bassin méditerranéen, <strong>et</strong>c.).- Page 35-