Outils et applications

Les Levés géodésiques du Canada (LGC) de Ressources naturelles Canada offre un ensemble d'outils géodésiques ainsi que leurs applications bureautiques, permettant le positionnement précis, la conversion d'altitudes et la transformation de coordonnées.

L'outil en ligne de Positionnement ponctuel précis (PPP) du Système canadien de référence spatiale (SCRS), nommé SCRS-PPP, permet le calcul de positions de plus grande exactitude de données GNSS (Global Navigation Satellite System) brutes, l'outil GPS·H permet la conversion d'altitudes ellipsoïdales en hauteurs orthométriques, l'outil TRX effectue la transformation de coordonnées, l'outil INDIR réalise le calcul Direct, c'est-à-dire qu'il détermine les coordonnées géographiques d'un point d'arrivée, et le calcul Inverse, qui détermine l'azimut et la distance entre deux points. Finalement, l'outil NTv2 permet la transformation de coordonnées entre les systèmes de référence nord-américains de 1983 (NAD83) et 1927 (NAD27). À noter que les applications GRUG et TRNOBS ont été abandonnées et remplacées par TRX.

SCRS-PPP

SCRS-PPP est un outil offert en ligne pour le post-traitement de données GNSS brutes, permettant aux usagers d'obtenir des positions de plus grande exactitude.

SCRS-PPP utilise les éphémérides d'orbites précises des satellites GNSS afin de produire des coordonnées corrigées d'une exactitude « absolue » constante, peu importe la position de l'utilisateur sur le globe, et indépendamment de la proximité d'une station de base.

Tout utilisateur peut soumettre à l'outil des données RINEX brutes provenant de récepteurs monofréquence ou bifréquence opérant en mode statique ou cinématique, et obtenir des positions plus précises dans le Système canadien de référence spatiale (SCRS) et le Système international de référence terrestre (ITRF).

GPS•H est disponible comme outil en ligne ou comme application bureautique. Cliquer sur PPP direct v1.4 afin d'accéder à la page de téléchargement de l'application bureautique.

Calcul en ligne SCRS-PPP Accéder à l'outil en ligne SCRS-PPP

Exécuter l'outil

  1. Entrer l'adresse électronique à laquelle les résultats seront envoyés
  2. Sélectionner un mode de traitement: statique ou cinématique
  3. Sélectionner un cadre de référence: NAD83 ou ITRF) qui sera appliqué aux coordonnées sortantes
  • Si NAD83 est sélectionné, choisissez une époque (voir Époques)

Présumant que vous avez précédemment créé un fichier d'observation RINEX valide à partir de données GNSS brutes:

  1. Importer un fichier d'observation RINEX en cliquant sur « Choisir le fichier »
  2. Cliquer « Soumettre à PPP »

Dans « Options additionnelles », il est possible de:

Surchage de marée océanique - Qui devrait l'utiliser?

Pour le positionnement d'une seule époque à une précision de 5 cm, ou millimétrique pour le positionnement statique sur une période de 24 heures et/ou pour des stations situées loin des océans, l'effet de la surcharge de marée océanique est négligeable. Toutefois, pour le positionnement cinématique à l'échelle centimétrique ou le positionnement précis statique le long des régions côtières sur des intervalles d'observation significativement plus courts que 24 heures, son effet doit être considéré.

Les fichiers OTL (ocean tidal loading) peuvent être créés en utilisant le service en ligne « ocean tide loading provider », dont la maintenance du site web est assurée par Hans-Georg Scherneck du Onsala Space Observatory. SCRS-PPP accepte soit les fichiers formatés OTL HARPOS ou BLQ.

Un utilisateur peut aussi fournir son propre fichier OTL. À noter qu'un fichier OTL peut inclure plusieurs stations, mais que SCRS-PPP extrait les corrections du fichier OTL en se basant sur la position de la station et non son nom.

Époques

SCRS-PPP peut calculer des coordonnées NAD83 (SCRS) à l'époque désirée:

  • Les époques adoptées par les agences géodésiques provinciales, qui peuvent être trouvées ici.
  • L'époque des données GNSS
  • L'époque définie par l’utilisateur

SCRS-PPP utilise une grille de vélocité qui tient compte du mouvement de la croûte terrestre (surtout dans le sens vertical dû au rebondissement postglaciaire).

Faits à propos de SCRS-PPP

Le post-traitement SCRS-PPP peut être exécuté en 2 modes : statique (récepteur GNSS « fixe ») ou cinématique (récepteur GNSS « mobile »)

  • Le mode statique permet de produire une position corrigée d’après la moyenne des données soumises
  • Le mode cinématique permet d’obtenir des données corrigées d’une « poursuite » (track)

Les coordonnées sortantes peuvent être obtenues en format NAD83 (SCRS), le système de référence national canadien standard, ou selon le système de référence mondial ITRF. Les utilisateurs doivent sélectionner le système qui convient le mieux à leurs besoins (voir Systèmes de référence).

Éphémérides GNSS d’orbite précises

Le service de post-traitement SCRS-PPP utilisera les meilleures éphémérides possibles.

  • FINALES (+/- 2 cm): disponibles en un délai de 13 jours
  • RAPIDES (+/- 5 cm): disponibles le jour suivant
  • ULTRA RAPIDES (+/- 15 cm): disponibles aux 90 minutes (n'est pas disponible pour le téléchargement)

Système international de référence terrestre (ITRF)

Le système ITRF spécifique utilisé par l'application SCRS-PPP est celui qui est réalisé par l'IGS à l'époque où les éphémérides d'orbites GNSS précises ont été calculées. Comme les estimations d'orbites sont produites sur une base quotidienne, l'époque de réalisation de l'ITRF sera toujours en deçà d'une journée des données GNSS soumises.

Illustration de la fonctionnalité et composition de l'outil Positionnement ponctuel précis du Système canadien de référence spatiale (SCRS)

Illustration de la fonctionnalité et composition de l'outil Positionnement ponctuel précis (PPP) du Système canadien de référence spatiale (SCRS)

Quand utiliser le SCRS-PPP, avant ou après le levé Real Time Kinematic?

Méthodologies suggérées

1) Il est préférable de déterminer les coordonnées de votre station de base avant d’entreprendre les travaux en mode RTK. Vous pouvez établir la station de base à l’avance et y recueillir des données brutes (pour une période allant de 2 heures à 24 heures selon l’exactitude requise). Laissez la station de base en place. Convertissez les données brutes au format RINEX et soumettez-les au SCRS-PPP en mode statique pour traitement. Le SCRS-PPP peut traiter les données approximativement 90 minutes après la collecte. Après avoir obtenu des coordonnées exactes au moyen du SCRS-PPP, vous pouvez commencer les travaux en mode RTK.

2) S’il n’est pas possible de recueillir des données brutes et de les faire traiter par le SCRS-PPP à l’avance, vous pouvez tout de même exécuter le levé en mode RTK en introduisant des coordonnées approximatives de la station de base. Assurez-vous que les données brutes de la station de base sont enregistrées (de façon continue) le plus longtemps possible. Exécutez le SCRS-PPP en mode statique après le levé en mode RTK, calculez la différence (entre les coordonnées approximatives et les coordonnées PPP) et appliquez-la (décalage 3D) à tout le levé. Cependant, cette méthode comporte un inconvénient mineur. En effet, pour chaque dix mètres d’erreur dans la position de la station de base, une erreur supplémentaire de 1 ppm (1 mm par kilomètre) est introduite dans le calcul de la ligne de base.

3) Une méthode populaire consiste à établir des coordonnées exactes pour 2 points à l’intérieur de la zone du levé (à une bonne distance l’un de l’autre et à visibilité réciproque). Pour ce faire, recueillez des données brutes GPS simultanément aux deux points et effectuez un post-traitement des deux jeux de données au moyen du SCRS-PPP en mode statique. Traitez également les deux fichiers comme une ligne de base (distance, azimut) à l’aide de votre logiciel de post-traitement différentiel de phase. À partir des coordonnées obtenues du SCRS-PPP, vous pouvez également calculer la distance et l’azimut entre les points (programme INDIR, solution inverse). La comparaison de ces résultats peut servir de contrôle de la qualité et, de plus, vous aurez le choix de deux points géodésiques. Choisissez l’un de ces points comme l’emplacement de la station de base; ainsi, le levé sera ancré sur ce point. L’autre point peut être rattaché à l’aide du récepteur mobile pendant le levé RTK (pour une vérification complémentaire) et utilisé comme visée arrière pour un levé classique.

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GPS·H

GPS•H permet aux utilisateurs de convertir des altitudes géodésiques (ellipsoïdales) GNSS (h), qui sont soit en NAD83 (SCRS) ou en ITRF, en altitudes orthométriques (H, altitudes au-dessus du niveau moyen de la mer) par l’entremise d’un modèle du géoïde gravimétrique ou hybride (N). Le modèle gravimétrique CGG2013 fournit des altitudes orthométriques dans le Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013) tandis que le modèle hybride HTv2.0 fournit des altitudes qui sont compatibles avec le Système canadien de référence altimétrique de 1928 (CGVD28). Les modèles gravimétriques supplantés ne calculent pas des altitudes en CGVD2013 ni en CGVD28, mais plutôt dans leur propre système de référence.

GPS•H est un utilitaire conviviale pour la conversion d’altitudes, qui peut s'exprimer sous la forme suivante:

Altitude orthométrique (H) = Altitude ellipsoïdale (h) - Ondulation du géoïde (N)

GPS·H est disponible comme outil en ligne ou comme application bureautique. Cliquer sur GPS•H v3.2 afin d'accéder à la page de téléchargement de l'application bureautique.

Calcul en ligne GPS·H Accéder à l'outil en ligne GPS·H

Exécuter l'outil

  1. Sélectionner un modèle du géoïde
    • CGG2013: Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013)
    • HT2_0 : Système canadien de référence altimétrique de 1928 (CGVD28)
  2. Sélectionner le cadre de référence des coordonnées d'entrée
  3. Sélectionner l'époque (si applicable)
  4. Entrer les coordonnées dans les cases appropriées et l'altitude ellipsoïdale (h)
    • En cochant la case « Traitements par lots », l’utilisateur peut soumettre un fichier ASCII ou compressé de coordonnées dans l’un de ces formats : Ghost, GeoLab ou CSV.
    • En cochant la case « Input H », l'utilisateur peut entrer la hauteur orthométrique (H) au lieu de l'altitude ellipsoïdale (h)
  5. Cliquer sur « Calculer »
Spécifications
  • Plusieurs systèmes de coordonnées sont possibles:
    • Géographique (voir Comment entrer les coordonnées?)
      • Degrés, Minutes, Secondes (DD°MM'SS.sssss")
      • Degrés, Minutes décimales (DD°MM.mmmmmm')
      • Degrés décimaux (DD.ddddddd°)
    • Cartésien
    • Transverse universelle de Mercator (UTM) / Mercator Transverse modifiée (MTM) / Stéréographie
  • Tous les champs sont requis pour chaque type de système de coordonnées, à l'exception des hauteurs (h / Z)

Modèles du géoïde

CGG2013 est le modèle du géoïde gravimétrique de 2013. Il représente la réalisation du nouveau Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013).

HTv2.0 (Transformation des hauteurs version 2.0) est une version hybride basée sur une version antérieure du modèle du géoïde (CGG2000), qui fut ajusté aux altitudes publiées des repères de nivellement CGVD28.

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TRX

TRX est un nouvel outil de transformation de coordonnées qui remplace et combine GSRUG et TRNOBS. L'outil permet d'exécuter des transformations entre NAD83 (SCRS) et les réalisations de l'ITRF ou vice-versa. TRX accepte et permet la conversion entre différents types de coordonnées; géographiques, cartésiennes et les systèmes de projections locales (UTM, MTM, stéréographique ou défini par l'usager).

Cliquer sur TRX v1.0 afin d'accéder à la page de téléchargement de l'application bureautique.

Calcul en ligne TRX Accéder à l'outil en ligne TRX

Exécuter l'outil

  1. Sélectionner le cadre de référence et l'époque (si applicable) d'origine ainsi que le système de coordonnées d'origine
  2. Sélectionner le cadre de référence et l'époque (si applicable) d'origine ainsi que le système de coordonnées de destination
  3. Cliquer sur « Calculer »
Note
  • En cochant la case « Transformation d'époque », les vitesses horizontales et verticales seront calculées
  • En cochant la case « Interpolation des vitesses », un calcul d'interpolation sera performé

Transformation d'époque

Le « National Epoch Transformation » (NET) version 6.0 transforme des coordonnées entre le système NAD83 (SCRS) et les réalisations de l'ITRF en appliquant aux coordonnées la « Canadian GNSS velocity grid » (CVG) version 6.0. Elle est incluse dans les outils en ligne de SCRS-PPP et TRX ainsi que leurs applications bureautiques.

Pourquoi une grille de vélocité?

Puisque le modèle NUVEL 1-A n'a pas de composante verticale et ne tient pas compte des mouvements de la croûte terrestre à l’intérieur de la plaque et le long de sa bordure, les coordonnées NAD83 d'un point ne demeurent pas les mêmes avec le temps. Les agences géodésiques fédérales et provinciales publient leurs coordonnées NAD83 (SCRS) par rapport à des réalisations de NAD83 (SCRS) datées d’époques spécifiques (certaines 1997, d’autres 2002). Pour assurer que les coordonnées soient conformes aux coordonnées publiées d'une certaine province, elles doivent être de la même époque.

Voir Époques

Systèmes de référence

Le Système international de référence terrestre (ITRF) est le cadre de référence spatiale scientifique mondial. Toutefois, l'ITRF est dynamique et ses coordonnées changent avec le temps dû au mouvement des plaques tectoniques à l’échelle du globe.

Préférant un système de coordonnées stable qui ne changerait pas avec le temps, NAD83 fut développé; un cadre de référence sensé être ancré à la plaque tectonique nord-américaine qui tourne horizontalement d'environ 2 cm par année dans le sens contraire des aiguilles d’une montre.

NAD83 (SCRS), le système de coordonnées adopté au Canada, est rigoureusement relié à l'ITRF par:

  • Une transformation à 7 paramètres (Helmert) (3 translations, 3 rotations et 1 facteur échelle) entre NAD83 et ITRF96
  • Le modèle NUVEL 1-A de la rotation horizontale de la plaque tectonique nord-américaine

L'échelle ITRF a été adoptée pour NAD83 (SCRS) afin que les deux systèmes de référence soient presque identiques, la seule différence étant un écart d'environ 2 m quant à la position du centre de la Terre.

 

Notes

  • WGS84, le Système géodésique mondial de 1984, était originellement compatible avec NAD83; toutefois, après avoir été redéfini, il est maintenant compatible avec le système de référence ITRF2008.

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INDIR

INDIR peut calculer des solutions Directes et Inverses. Le calcul Direct consiste à saisir les coordonnées géographiques d’un point de départ, un azimut et une distance pour calculer les coordonnées géographiques d’un point d'arrivée. Le calcul Inverse consiste à saisir les coordonnées géographiques d’un point de départ et d'un point d'arrivée pour calculer l'azimut et la distance entre les deux.

Calcul en ligne INDIR Accéder à l'outil en ligne INDIR

Exécuter l'outil

Dans l'onglet Point 1:

  1. Entrer les coordonnées géographiques
  2. Sélectionner un modèle d'ellipsoïde

Dans l'onglet Point 2:

  1. Sélectionner l'option Directe ou Inverse
    1. Si l'option Directe est sélectionnée, entrer soit les directions et distances ou les azimuts et distances
    2. Si l'option Indirecte est sélectionnée, entrer les coordonnées géographiques

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NTv2

L'outil national de transformation NTv2 peut transformer des coordonnées (géographiques, UTM/MTM/Stéréographique) d’un système de référence spatiale à un autre à l’aide d’un fichier binaire de déplacements de points de quadrillage (en format .GSB). La transformation est 2D (horizontale) donc les altitudes ne sont pas requises.

Cliquer NTv2 v2.0 afin d'accéder à la page de téléchargement de l'application bureautique.

Calcul en ligne NTv2 Accéder à l'outil en ligne NTv2

Exécuter l'outil

  1. Entrer les coordonnées géographiques ou UTM/MTM/Stereo
  2. Cliquer sur « Calculer »
Spécification
  • Le traitement des fichiers accepte seulement le format GHOST (format 04).

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Calendrier GNSS

Le calendrier GNSS est une application permettant aux utilisateurs de visionner sur un calendrier grégorien le Jour de l'Année, le Jour julien modifié, le numéro de la semaine GNSS et les jours de la semaine GNSS.

L'utilisateur doit:

  1. Sélectionner une date: AAAA-MM-JJ
  2. Sélectionner le nombre de mois:
    • Pour 1 mois, l'application montrera le calendrier du mois précédemment défini par la date choisie.
    • Pour 2 mois, l'application montrera le calendrier du mois précédemment défini par la date choisie, et puis le mois suivant, etc.

Pour le calendrier grégorien d'un certain mois:

  • La première colonne correspond au numéro de la semaine GNSS
  • La première rangée correspond aux jours de la semaine GNSS
    • Dimanche= 0, Lundi= 1, Mardi= 2, Mercredi= 3, Jeudi= 4, Vendredi= 5, Samedi= 6
  • Le nombre à la droite d'une date correspond au Jour de l'Année
  • Le nombre sous le Jour de l'Année correspond au Jour julien modifié.

Par exemple, Mercredi le 25 juillet 2001 correspond au 206ième Jour de l'Année et au 3iéme jour de la semaine GNSS 1124.

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Comment entrer les coordonnées géographiques?

Il est possible d'entrer les coordonnées de différentes façons. Divers exemples se retrouvent ci-dessous. L'utilisateur n'est pas requis d'inscrire les symboles ou de spécifier les directions cardinales (N, S, E, O).

Coordonnées géographiques

Degrés, Minutes, Secondes

  • Latitude et longitude
    • N/W DD°MM'S.sssss"
      • p.ex. N64°19'6.00", W96° 1'14.00"
    • DD°MM'S.sssss" N/W
      • p.ex. 64°19'6.00"N, 96° 1'14.00"W
    • DD°MM'S.sssss"
      • p.ex. 64°19'6.00", 96° 1'14.00"
    • DD MM S.sssss
      • p.ex. 64 19 6.00, 96 1 14.00

Ce format est aussi applicable pour le type Degrés, Minutes décimales (6 décimales maximum)

En cochant la case « Input H », l'utilisateur peut entrer la hauteur orthométrique au lieu de l'altitude ellipsoïdale

Degrés décimaux

  • Latitude et longitude
    • DD.ddddddd°
      • p.ex. 64.318401°, -96.019005°
    • DD.ddddddd
      • p.ex. 64.318401, -96.019005

    L'utilisateur peut omettre le signe négatif précédant la coordonnée de la longitude si la case "Longitude positive ouest" est cochée

UTM/MTM/Stéréo

  • Abscisse et Ordonnée
    • L'utilisateur doit inscrire les coordonnées sans ajouter des unités ou une lettre
    • Les coordonnées de l'abscisse et de l'ordonnée peuvent avoir jusqu'à 3 décimales
  • L'option « Input H » est aussi offerte pour les coordonnées UTM/MTM/Stéréo

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    Formats de données

    RINEX

    SCRS-PPP

    Les données GNSS brutes sont généralement stockées dans un format (ASCII ou binaire) propre au manufacturier de GNSS. Chaque manufacturier devrait essentiellement offrir un logiciel servant à la conversion des données GNSS brutes au format Receiver Independent Exchange Format (RINEX), ainsi que sa variation, Compact RINEX. Tout autre format causera l'échec du traitement des données. Afin de minimiser le temps de téléchargement, la compression des fichiers est fortement recommandée. Le format « Compact RINEX » s'agit de la meilleure alternative pour une compression des fichiers optimale.

    Compression de fichiers

    Puisque RINEX et Compact RINEX sont dans des formats ASCII, il est également possible de réduire le temps de téléchargement en utilisant des algorithmes de compression standards.

    Modes de compression compatibles avec SCRS-PPP
    Mode Extension
    gzip .gz
    zip .z
    compression unix .Z

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