La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Des observatoires aux satellites Le système GPS 3 Octobre 2007.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Des observatoires aux satellites Le système GPS 3 Octobre 2007."— Transcription de la présentation:

1 Des observatoires aux satellites Le système GPS 3 Octobre 2007

2 Programme (provisoire) des prochains cours Mercredi 26/9 (14h-16h) - P. Briole – Introduction et cours GPS Mercredi 3/10 (16h-18h) - P. Briole – Suite du cours GPS Jeudi 4/10 (9h-11h) - P. Briole - Cours InSAR Mercredi 10/10 (16h-18h ou 16h18h) - A. Socquet -TD InSAR Jeudi 11/10 (9h-11h) - A. Socquet - TD InSAR Mercredi 17/10 (16h-18h) - A. Socquet - TD InSAR Jeudi 18/10 (9h-11h) - A. Socquet - TD InSAR (à confirmer) Mercredi 24/10 (16h-18h) - A. Socquet, P. Briole, … - TP GPS Terrasse de lENS Jeudi 25/10 (9h-11h) - P. Briole, A. Socquet ? - TD GPS Mercredi 14/11 (16h-18h) - P. Briole - Cours modèles Jeudi 15/11 (9h-11h) - P. Briole - Cours modèles Mercredi 28/11 (16h-18h) - P. Briole - Cours Observatoires Volcanologiques Mercredi 5/12 (16h-18h) - P. Briole - Cours observation des panaches Jeudi 20/12 (9h-11h) - A. Socquet et/ou P. Briole - Examen final

3 GPS: Des applications très variées Systèmes de référence et orbites Rotation de la Terre Géophysique interne –Tectonique des plaques et séismes –Volcans –Glaciers Géophysique externe –Météorologie et climat –Ionosphère

4 Ouvrage de référence sur GPS

5 Des réseaux à toutes les échelles

6 Développement de réseaux nationaux denses TERIA SAPOS

7 La constellation GPS (segment spatial) 24-satellite 26000km par rapport au centre de la Terre 2 orbites/jour Six plans orbitaux: –Inclinaison 55° sur léquateur –4 satellites par orbite

8 Principe de base du GPS Le satellite transmet lheure Le principe du positionnement est basé sur la mesure des différences de temps darrivée des signaux horaires de satellites

9 Calcul de la position (point isolé) La position absolue du récepteur est calculée en résolvant les équations: (x1 - X)² + (y1 - Y)² + (z1 - Z)² = c²(T1 – T -dTr)² (x2 - X)² + (y2 - Y)² + (z2 - Z)² = c²(T2 – T -dTr)² (x3 - X)² + (y3 - Y)² + (z3 - Z)² = c²(T3 – T -dTr)² (x4 - X)² + (y4 - Y)² + (z4 - Z)² = c²(T4 – T -dTr)² Etc.. Inconnues: X,Y,Z sont les coordonnées du point (inconnues) dTr est le décalage entre lhorloge récepteur et le temps absolu Données: (x,y,z) i coordonnées des satellites au temps T Mesures: T i : heure darrivée dans le récepteurs (en temps récepteur) des signaux partis des satellites au temps T

10 Capture du code par le récepteur Les récepteurs génèrent des signaux comparables à ceux attendus et cherchent un maximum de corrélation Le décalage de phase entre le signal reçu et le synthétique représente le temps de vol de londe (t i -T), t i =temps sur lhorloge récepteur, T=temps récepteur Réplique du signal PRN générée par le récepteur Signal PRN reçu du satellite Corrélateur

11 Les signaux de phase Environ 2 tonnes Signaux de sortie: -Canal L1 (porteuse 1.5 GHz): -Code C/A (Coarse Acquisition) -Code P -Canal L2 (porteuse 1.2 GHz): - Code P (Precise) Signaux dentrée: Corrections envoyées par les stations de contrôle

12 Structure du signal transmis par les satellites Données des SV (position, temps, info système, etc.) mélangées au code PRN, puis modulées par la phase Codes PRN uniques pour chaque SV, un code C/A et un code P pour chaque L1 = Signal SPS (usage civil), 1.023MHz L2 = Signal PPS (usage spécial et militaire), 10.23MHz SPS Freq. porteuse (uniforme) Bruit pseudo-aléatoire 50Hz PPS Freq. porteuse. (uniforme)

13 GPS différentiel Reference station at a fixed, known location computes its location from SV signals and computes error correction factors Correction factors are transmitted to remote receivers at radio frequency Usable range <30 km from reference station Reference receiver must be surveyed and located beforehand Coast Guard maintains ref. stations along most US coastlines Typical accuracy 1-5m Reference station at known location Remote receiver Correction factors transmitted to remote receiver via radio frequency SV position data received by reference station SV position data received by remote receiver Remote receiver position modified by correction factors Correction factors computed from position errors

14 Orbites et système de référence

15 Le segment de contrôle Corrections de temps et position envoyées en continu aux satellites depuis les stations de contrôle au sol –Corrections de position basées sur le calcul précis dorbites –Corrections de temps basées sur le temps universel UTC (Universal Coordinated Time) Corrections de temps et positions re-transmis des satellites vers les récepteurs –Erreur de temps après correction <100ns –Erreur de positions après correction: quelques mètres Station de contôle Utilisateur Corrections (x,y,z,t) i + Corrections SV i

16 Réseau IGS (International GPS Service):

17 IGS: Orbites précises

18 Le système de référence ITRF2000

19 ITRF2000: Coordonnées de stations

20 IGS: Paramètres de rotation de la Terre

21 IERS : Rotation de la Terre Evolution de la précision de détermination des mouvements du pole (De Viron, 2006) Ecart des solutions GPS à la solution C04 (IERS)

22 Rotation de la Terre Lambert et al., GRL, 2006 IERS – Solution C04 Les boucles, bien visibles fin 2005, sont interprétées comme des forçages liées à des événements météorologiques

23 Les vitesses des plaques vues par GPS

24 Exemples de séries temporelles

25 La Méditerranée: une zone de déformation complexe Sismicité (USGS)

26 Détermination du pôle de rotation des plaques et comparaison vitesses GPS et long terme Mc Clusky et al., 2003 Calais et al., 2003

27 Vitesses GPS en Méditerranée orientale Reilinger et al., JGR, 111, 2006 Mécanismes au foyer, catalogue Harward Vitesses GPS (référentiel Eurasie)

28 Global seismic hazard map (Giardini et al., 1999) Accélération du sol possible lors de séismes

29 Vitesses GPS en Grèce Hollenstein et al., 2007

30 Deformation co-sismiques (séisme dAigion, 15/06/95) Briole et al., JGR, 2000 Armijo et al., 1996

31 Tectonique de lEurope de lOuest Nocquet et al., 2003 Tesauro et al., Déformation entre lEspagne et lEurope centrale inférieure à 0.6 mm/an - Déformation est plus fort à travers les Alpes - Plusieurs dizaines dannées seront nécessaires pour connaître précisément les taux de déformation dans les Alpes et les Pyrénées

32 EUREF : le réseau

33 EUREF données et produits

34 Séries temporelles GPS stations FCLZ, GRAS, MODA, SJDV

35 Déformations post-glaciaire en Amérique du Nord Deformation of the North American Plate Interior from a Decade of Continuous GPS Measurements E. Calais et al., JGR, 111, 2006

36 Rebond post-glaciaire en Antarctique Plate kinematics and deformation status of the Antarctic Peninsula based on GPS (Dietrich, Global and Planetary Change, 42, 2004)

37 Mouvements tectoniques verticaux intersismiques El-Fiky, Tectonophysics, 2006

38 Positionnement et niveau des mers Bouée GPS pour le suivi du niveau des océans (CNRS-IPGP) Marégraphe et station GPS de Marseille

39 Sismologie GPS Séisme de Denali, Bock, 2004 GPS mesure directement des déplacements et ne sature pas Mais il est bien moins sensible quun sismomètre ou quun accéléromètre Séisme de San Siméon du 22/12/2003, Wang et al., BSSA, 2007

40 Mesure et modélisation du séisme de Sumatra 2004 Kreemer et al., Earth Planets Space, 58, 2006 Vigny et al., Nature, 2005

41 Font donde (forme théorique) Vitesse approx. 4 – 4.5 km/s Direction de propagation (approx.) Particle motion Kitzingen Wettzell Passage de londe de Lowe produite par le séisme de Sumatra (26/12/04) Variations de la composante N-S du vecteur KITZ-WETT Söhne et al., conférence EUREF, 2005

42 Sismogramme GPS Séisme de Aysen, Chili (M=6.2), 21 Avril 2006, C. Vigny, ENS

43 Transitoires sismiques Les GPS a permis de découvrir lexistence des séismes lents Il est possible de mesurer le mouvement au cours des séismes Transitoires de déformation mesurés par GPS aux Cascades (USA) (Miller et al., 2002) Larson et al., 2004

44 Residuals de délais zénithaux (3 Octobre 2007, 09:00TU) Source: IGN-RGP (http://rgp.ign.fr)http://rgp.ign.fr Source : Meteo France (http://www.previmeteo.com/)http://www.previmeteo.com/ Anomalie de délais zénithaux (m) Isotherme 0°

45 Comparison de ZTD estimé par GPS et profils de radiosondages Haase et al., Bull. Am. Meteor. Soc., 42, 2003

46 Comparison of ZWD measured by GPS, VLBI and WVR Ichikawa et al., 2006

47 Fort événement pluvieux

48 Evolution de lanomalie de vapeur deau intégrée

49 Comparison IWV et précipitations mesurées par radar à Nimes

50 Haase et al., 2004, projet MAGIC Contribution du GPS à la prévision météorologique Ecarts ZTD – Radiosondages (Haase et al., Bull. Am. Meteor. Soc., 42, 2003)

51 Evolution des glaciers polaires et tempérés Suivi par GPS de lévolution dun glacier en Antartique (Australian National University – OMP Toulouse) Suivi des glaciers dans le massif du Mont Blanc (Glaciologie Grenoble)

52 Cartographie temps réel de lionosphère par GPS

53 Positionnement et suivi de lionosphère Anomalies de contenu électronique de la ionosphère associées au séisme de Denali (Alaska) du 3 Novembre 2002, enregistrées aux stations GPS permanentes de l'ouest des USA (Garcia et al., 2005) -Avec des réseaux GPS denses, il est possible de cartographier le contenu électronique de l'ionosphère - Les ondes sismiques et les tsunami produisent des ondes de gravité détectables par GPS Exemple de données brutes

54 Positionnement et surveillance des volcans Piton de la Fournaise (Réunion) – Eruption du 15 Novembre 2002

55 Tomographie du panache du volcan Miyake- jima (Japon) à partir de mesures GPS Houlié et al., 2005

56 Sites web relatifs au GPS géodynamique Séries temporelles calculées par JPL –http://sideshow.jpl.nasa.gov/mbh/series.htmlhttp://sideshow.jpl.nasa.gov/mbh/series.html Séries temporelles disponibles à UNAVCO: –http://sps.unavco.org/crustal_motion/dxdt/http://sps.unavco.org/crustal_motion/dxdt/ IGS –http://igscb.jpl.nasa.gov/http://igscb.jpl.nasa.gov/ EUREF –http://www.epncb.oma.be/http://www.epncb.oma.be/ SOPAC –http://sopac.ucsd.edu/http://sopac.ucsd.edu/

57 GPS pratique Mise en station dune antenne GPS Utilisation du récepteur Vidage des données et conversion au format RINEX Récupération des autres données nécessaires aux calculs (orbites, données de stations permanentes) Choix du logiciel de calcul Calcul Ajustement de réseau Comparaison de coordonnées à plusieurs époques

58 Le format déchange RINEX

59 Exemple de fichier RINEX 2 OBSERVATION DATA G (GPS) RINEX VERSION / TYPE ASHTORIN 28 - OCT :51 PGM / RUN BY / DATE COMMENT AUX8 MARKER NAME MARKER NUMBER F_P OBSERVER / AGENCY 001 ASHTECH Z-XII3 CD00 1D02 REC # / TYPE / VERS 782 ANT # / TYPE APPROX POSITION XYZ ANTENNA: DELTA H/E/N 1 1 WAVELENGTH FACT L1/2 7 L1 L2 C1 P1 P2 D1 D2 # / TYPES OF OBSERV INTERVAL LEAP SECONDS GPS TIME OF FIRST OBS GPS TIME OF LAST OBS END OF HEADER G28G29G27G17G26G08G10G G28G29G27G17G26G08G10G OBSERVATION DATA G (GPS) RINEX VERSION / TYPE ASHTORIN 28 - OCT :51 PGM / RUN BY / DATE COMMENT ???? MARKER NAME MARKER NUMBER OBSERVER / AGENCY ASHTECH UZ-12 ZB00 0A13 REC # / TYPE / VERS ANT # / TYPE APPROX POSITION XYZ ANTENNA: DELTA H/E/N 1 1 WAVELENGTH FACT L1/2 7 L1 L2 C1 P1 P2 D1 D2 # / TYPES OF OBSERV INTERVAL LEAP SECONDS GPS TIME OF FIRST OBS GPS TIME OF LAST OBS END OF HEADER G08G27G26G28G10G29G G08G27G26G28G10G29G

60 Les chantiers GPS des équipes françaises

61 Parc GPS INSU (http://gpscope.fr)

62 Bilan dutilisation Parc mobile (création 1990) –35 récepteurs (+3 par an en moyenne) –Utilisation 250j/an hors maintenance Campagnes –3 à 8 semaines, 2 à 12 unités/prêt –217 campagnes répertoriées fin 2006 Partenariats techniques et échanges de matériel –IGN, CNES, CEA, IRD, IRSN, EDF Stations INSU fixes hors RENAG –70 stations permanentes Principales applications –Tectonique, volcans, géomorphologie –Météorologie –Glaciologie, océanographie –Mouvements verticaux, surcharges

63 Publications des laboratoires utilisateurs de GPS en France

64 Evolutions et demandes actuelles Technique –Nouvelles constellations: Glonass, Galileo –Miniaturisation des équipements, coûts et consommation en baisse, capacité mémoire en hausse –Algorithmes encore en développement Scientifique –Nouvelles applications en glaciologie, hydrologie, surcharges, océanographie, instruments embarqués –GPS haute fréquence Expérimentale –Demande de temps réel et télémétrie –Couplage de capteurs Accéléromètres, capteurs météo, balises ARGOS) Opérationnelle –Interventions (post-sismique)


Télécharger ppt "Des observatoires aux satellites Le système GPS 3 Octobre 2007."

Présentations similaires


Annonces Google