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Mises à jour du système de référence spatiale

À Levés géodésiques du Canada (LGC), nous maintenons et mettons à jour les normes que vous utilisez pour référencer les positions (latitude, longitude et altitude) et la gravité au Canada.

Les coordonnées et les valeurs gravimétriques que nous publions peuvent changer en fonction des mises à jour apportées au système de référence ou au cadre de référence. Elles changent également au fil du temps, soit par suite d’événements soudains qui ont des répercussions considérables (p. ex., séismes, glissements de terrain) ou d’événements à long terme qui ne sont pas très perceptibles (p. ex., mouvement des plaques tectoniques et ajustement isostatique glaciaire). Nous identifions la version du cadre de référence et l’époque des coordonnées de toutes les métadonnées afin que vous sachiez de quel système de référence, cadre de référence et époque elles proviennent.

Les sections ci-dessous décrivent les systèmes de référence, les cadres de référence et les époques actuellement utilisés par LGC et les provinces. Elles donnent également un aperçu du projet de modernisation en cours aux États-Unis et de son incidence sur le Canada.

Définition

Un système de référence spatiale établit les paramètres fondamentaux nécessaires pour décrire la position de points dans l’espace (p. ex., l’origine, l’orientation et l’échelle du système de coordonnées, ainsi que la taille et la forme de tout ellipsoïde de référence). Un cadre de référence est la représentation concrète d’un système de référence et est habituellement défini par les coordonnées assignées aux points de contrôle géodésique dans le système.

 

Mises à jour des systèmes de référence

Les systèmes de référence sont rarement mis à jour puisque cela peut entraîner de grands changements dans les coordonnées publiées au Canada. Néanmoins, il est parfois simplement nécessaire de corriger des problèmes de positionnement systématique. Vous pouvez vous renseigner ci-dessous sur l’état des systèmes de référence géométrique, altimétrique et gravimétrique utilisés pour le positionnement au Canada.

Système de référence géométrique

Bien que certains utilisateurs aient encore recours aux anciens systèmes de référence (p. ex., l’industrie du pétrole et du gaz utilise le Système de référence nord-américain de 1927 [NAD27]), le système de référence géométrique actuellement utilisé par la plupart des régions du Canada et des États-Unis est le Système de référence nord-américain de 1983 (NAD83). Ce dernier a évolué au fil des ans et a fait l’objet de nombreuses mises à jour, mais il est essentiellement le même depuis plus de 30 ans.

C’est pourquoi le National Geodetic Survey (NGS) des États-Unis modernise actuellement son système national de référence spatiale. Le NGS remplacera le NAD83 comme système de référence géométrique national par le cadre de référence terrestre nord-américain de 2022 (NATRF2022). Cette mise à jour était initialement prévue pour 2022, mais a été reportée au moins jusqu’en 2024. Ce nouveau système sera aligné sur le nouveau Repère international de référence terrestre (ITRF) de 2020 à l’époque 2020.0, mais sera fixé à la plaque tectonique nord-américaine et délaissera l’ITRF de 2020 lorsque le mouvement de la plaque tectonique sera d’environ 2,5 cm/an dans ce cadre.

La différence entre les coordonnées du NAD83 et du NATRF2022 sera principalement attribuable à un décalage de 2,2 m provenant du centre de masse de la Terre. La différence de coordonnées horizontales entre ces deux systèmes variera de 1,3 m à 1,5 m à la frontière canado-américaine.

Depuis plus de 100 ans, le Canada utilise un cadre de référence géométrique commun avec les États-Unis. Par conséquent, LGC prévoit publier les coordonnées dans le NAD83 et le NATRF2022 une fois que les États-Unis adopteront le nouveau système de référence. Le Comité canadien du système de référence géodésique (CCSRG), comité fédéral provincial, tient également des discussions afin de déterminer si le Canada devrait suivre les États-Unis et adopter le NATRF2022.

Afin d’obtenir de plus amples renseignements sur ce que cela signifie pour le Canada, consultez un document de Geomatica (en anglais seulement) et notre dépliant Attention à la différence! Une nouvelle référence en matière de positionnement.

Système de référence altimétrique

En 2015, le Canada a adopté un nouveau système de référence altimétrique, à savoir le Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013), pour remplacer le Système canadien de référence altimétrique de 1928 (CGVD28). Le nouveau système corrige les erreurs systématiques de l’ancien référentiel en plus d’être produit par un modèle du géoïde au lieu d’un réseau de repères dont les altitudes sont mesurées par nivellement. Nous continuons de publier les altitudes dans le CGVD28 pour assurer une transition en douceur.

Donnez-moi plus d’informations sur le CGVD2013 et la transformation relative aux systèmes de référence altimétrique (PDF, 1,3 Mo)

Les États-Unis mettent également à jour leur système de référence altimétrique. Tout comme nous, ils passent à un système de référence altimétrique axé sur le géoïde qui est compatible avec les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS). Ce nouveau système de référence sera appelé le North American–Pacific Geopotential Datum of 2022 (NAPGD2022). Sa publication a été reportée au moins jusqu’en 2024. Heureusement, la définition du système américain est la même que celle du CGVD2013, ce qui rend notre référentiel altimétrique cohérent avec celui des États-Unis.

Bien que nous ayons convenu avec les États-Unis d’une définition commune pour les systèmes altimétriques modernisés, nous travaillons encore à quelques détails :

  • Le Canada devrait-il utiliser le nom NAPGD2022 au lieu de CGVD2013 une fois que les États-Unis mettront en place leur nouveau référentiel?
  • Le Canada et les États-Unis devraient-ils adopter une convention d’appellation commune pour le modèle du géoïde, qui couvrirait l’Amérique du Nord? Le cas échéant, le Canadian Gravimetric Geoid of 2013 (CGG2013) serait remplacé par GEOID2022 (v1) et les modèles améliorés seraient reconnus par une version incrémentielle.
  • Plus important encore, le NAPGD2022 serait un référentiel dynamique, c’est-à-dire que le géoïde changerait de forme en fonction de la redistribution des masses. À l’heure actuelle, nous ne tenons pas compte de la petite variation temporelle (-2 à 1 mm/an) du géoïde dans le CGVD2013.

Système de référence gravimétrique

À l’heure actuelle, le Réseau de normalisation canadien de la gravimétrie (RNCG) est lié au Réseau international de normalisation gravimétrique de 1971 (IGSN71). Par conséquent, le système de référence est considéré comme précis à plusieurs dizaines de microgal (1 microgal = 10-8 m/s2). Nous mettons actuellement à jour le réseau gravimétrique en fonction du nouveau système international de référence gravimétrique adopté à l’assemblée générale de l’Union géodésique et géophysique internationale (UGGI) en 2015. Le RNCG sera ajusté en le limitant aux stations gravimétriques absolues (précision de quelques microgals) réparties dans tout le Canada, ce qui offrira une meilleure précision à l’échelle nationale. Le nouvel ajustement procurera des valeurs gravimétriques à l’époque 2020.0 et un modèle de vitesse du champ gravitationnel. Le réseau devrait être appelé RNCG2020.

Mises à jour des cadres de référence

Un cadre de référence n’est jamais exempt d’erreurs; il y a toujours des incertitudes dans l’information saisie. À mesure que nous recueillons davantage de données et que nous adoptons de meilleurs modèles, théories et technologies, nous améliorons les coordonnées des stations de contrôle au Canada.

Chaque fois que l’International Global Navigation Satellite Systems Service (IGS) publie une nouvelle représentation de l’ITRF, nous produisons une nouvelle version du Système de référence nord-américain de 1983 du Système canadien de référence spatiale (NAD83(SCRS)). Ces nouvelles versions incluent des données plus récentes et tiennent compte de tout nouveau séisme et de toute perturbation locale aux stations. Chaque nouvelle version offre une représentation plus précise du cadre de référence. En outre, un modèle de vitesse amélioré est également produit dans le nouveau cadre de référence, qui décrit avec plus d’exactitude les mouvements de la masse continentale canadienne et permet de propager plus précisément les positions à différentes époques. La figure 1 montre l’évolution du NAD83 au Canada.

Figure 1

Figure 1 : Sommaire des représentations du NAD83 au Canada

En 2019, LGC a publié la version 7 (v7) du NAD83(SCRS). Cette version découle d’une transformation de l’ITRF de 2014, la dernière représentation de l’ITRF à l’époque. Le NAD83(SCRS) v7 est compatible avec toutes les versions antérieures du NAD83(SCRS) et utilise la même époque de référence des coordonnées 2010.0 que la version 6 (v6) du NAD83(SCRS). Il procure également une représentation plus précise du NAD83(SCRS) pour les coordonnées et les vitesses des stations du Système canadien de contrôle actif (SCCA) et du Réseau de base canadien (RBC). Les différences dans les coordonnées de NAD83(SCRS) v6 à l’époque 2010.0 sont habituellement inférieures à 1 cm, alors que les différences de vitesse sont de 0,5 mm/an à 1 mm/an.

Les différences entre les versions du NAD83(SCRS) sont attribuables à plusieurs raisons :

  • Plus d’années d’observation dans les stations déjà dans le NAD83(SCRS)
  • De nouvelles stations comblent les lacunes en matière de couverture, notamment dans les régions septentrionales et éloignées
  • Les effets des séismes et autres changements transitoires de position et de vitesse
  • Un nouveau traitement de toutes les données GNSS avec les logiciels et les modèles les plus récents (p. ex., mise à jour des calibrations d’antennes, modèles ionosphériques et terrestres, etc.)
  • Les changements dans la méthode d’ajustement

Époques des cadres de référence

Bien que chaque nouvelle représentation du NAD83(SCRS) produise des coordonnées de station de contrôle légèrement améliorées, il y a de plus grandes variations dans les coordonnées dans le temps en raison du mouvement de la croûte terrestre. Nous surveillons ce mouvement en observant les points de contrôle actif au Canada et en vérifiant régulièrement les observations aux points du RBC. Afin de tenir compte du mouvement de l’écorce terrestre, les organismes de levés publient leurs coordonnées NAD83(SCRS) à des époques particulières.

Cadre de référence altimétrique

La mise à jour du cadre de référence altimétrique nécessite la mise à jour du modèle du géoïde pour le CGVD2013. Nous avons publié le modèle initial du géoïde (CGG2013) en 2013 et produit une version à jour en 2015 appelée le modèle gravimétrique canadien du géoïde de 2013, version A (CGG2013a). Cette mise à jour consiste en une amélioration régionale pour la région du lac des Bois, qui recoupe les provinces de l’Ontario et du Manitoba, et l’État du Minnesota.

Nous continuons d’améliorer annuellement le modèle du géoïde. Toutefois, le prochain modèle ne sera publié que sur recommandation du CCSRG, lequel est composé de représentants d’organismes fédéraux et de toutes les dix provinces.

En outre, nous travaillons avec le NGS des États-Unis et l’Institut national de la statistique et de la géographie (INEGI) du Mexique pour mettre au point un modèle unifié du géoïde pour l’Amérique du Nord, qui sera une représentation du NAPGD2022.

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