A précision comparable, le choix du GPS s'est rapidement imposé parmi les techniques spatiales qui concourent à l'établissement du référentiel de l'IERS. C'est une technique portable, de mise en oeuvre aisée, qui fournit des résultats rapides et de qualité. De plus, son caractère descendant la rend accessible à tout utilisateur qui dispose de l'équipement nécessaire pour capter les signaux émis par les satellites GPS. A l'inverse, DORIS est un système ascendant qui collecte à bord du satellite les signaux émis par des balises au sol. L'équipement en récepteur GPS est en outre très bon marché par rapport à celui des autres systèmes de positionnement précis, tel que le SLR ou le VLBI. C'est ainsi que de nombreux projets fondés sur des campagnes de mesures GPS ont été entrepris au cours de cette décennie pour rattacher les marégraphes à un référentiel géodésique. Le tableau de la figure 91 donne une liste de quelques uns de ces projets.
Considérant l'intérêt manifeste du GPS pour le rattachement géodésique des marégraphes, nous avons choisi de présenter un bilan des principales sources d'erreur systématique qui peuvent affecter les résultats de positionnement par cette technique. Notons que certains postes d'erreur, comme par exemple ceux qui dérivent de la traversée de l'atmosphère par les ondes électromagnétiques, peuvent concerner d'autres techniques. Mais avant d'attaquer le bilan d'erreur, il convient de faire une brève présentation du GPS.
Le GPS est un système de positionnement par satellites développé par le département de la défense américain. L'objectif est de permettre à tout utilisateur muni de l'équipement approprié de déterminer sa position dans un système de référence terrestre mondial, ceci à n'importe quel moment, depuis n'importe quel point du globe, par n'importe quelles conditions météorologiques. Il est traditionnellement décrit suivant trois secteurs: le secteur spatial, le secteur utilisateur, et le secteur de contrôle. Quelques vingt-cinq satellites composent le segment spatial. Répartis sur six plans orbitaux, ils se déplacent à environ 20 200 kilomètres d'altitude. Les satellites émettent deux ondes radioélectriques, appelées L1 et L2, de fréquences respectives 1575,42 Mhz et 1227,60 Mhz, modulées par des codes pseudo-aléatoires avant d'être envoyées vers la Terre. L'ensemble des récepteurs GPS constitue le segment terrestre. Différents types de récepteurs existent sur le marché, on les distingue suivant les mesures qu'ils sont capables d'effectuer. Ceux qui intéressent la géodésie de précision effectuent des mesures de phase de battement sur les deux porteuses L1 et L2 et peuvent en général déchiffrer les divers codes. Quant au secteur de contrôle, il comprend cinq stations au sol dont le rôle est de vérifier le bon fonctionnement des satellites, de calculer leurs orbites et les écarts de leurs horloges par rapport à l'échelle de temps GPS.
Figure 91 : Liste de projets d'observation du niveau de la mer par réseaux de stations de marégraphie et de géodésie spatiale.
PROJET REGION
- ABSLMA Atlantic Coast-Bermuda Sea Level Survey Atlantique
BSL EPTN Australian Baseline Sea Level Monitoring Nord-Ouest Australie
EUVN Array Baltic Sea Level project European Baltique Europe
EUROGAUGE Primary Tide Gauge Network EUropean Europe Europe
Euro-GLOSS Vertical GPS reference Network West (Atlantique) Europe
GLOSS European Tide Gauge Monitoring Project Monde Caraïbes
HIBISCUS European GLOSS Global Sea Level Pays-Bas Antarctique
MAREO Observing System Height Investigations et sub-ant.
NIVMER to Broaden Information both on mean Sea États-Unis
NWLON level Changes and Understanding of Antarctique et
ROSAME Surface vertical movements ? NIVeau de sub-ant.
SELF SONEL la MER National Water Level Observation Méditerranée France
TANGO Network Réseau d'Observation Atlantique Nord
UKGAUGE Sub-antarctique et Antarctique du niveau Grande Bretagne
WEGNET de la MEr SEa Level Fluctuations Système Eurasie et Groënland
d'Observation du Niveau des Eaux
Littorales Trans-Atlantic Network for
Geodynamics and Oceanography UK Tide
Gauge GPS Network WEGENER NETwork
La mesure qui intéresse le géodésien est la phase du signal de battement construit à partir du signal émis par le satellite et du signal généré par le récepteur. Le signal généré n'est autre qu'une réplique du signal du satellite. Les deux signaux sont décalés dans le temps d'une durée qui corespond au temps de propagation de l'onde entre le satellite et le récepteur. Le récepteur mesure continuellement l'évolution de la phase de battement. Plus exactement, il mesure une phase entre 0 et 2[[pi]], et, à chaque passage par 2[[pi]], il ajoute un incrément à son compteur. Pour un satellite donné, le récepteur mesure donc le nombre de cycles entiers, ou tours de phase, et une fraction de cycle. On dit que la mesure est ambiguë car il manque le nombre initial de cycles entre le satellite et le récepteur. On l'introduit dans l'équation d'observation comme inconnue; cette inconnue est appelée ambiguïté entière. La quantité inconnue est la même pour toutes les mesures réalisées entre un récepteur et un satellite tant qu'il n'y a pas d'interruption de la liaison. Une interruption de la réception du signal se traduit par un saut de cycle, autrement dit, par une nouvelle valeur de l'ambiguïté entière à partir de l'époque d'interruption.
La littérature décrivant le système GPS est de fait innombrable. Aussi, le propos du mémoire n'étant pas le GPS à proprement parler, nous suggérons au lecteur intéressé de se rapporter par exemple au manuel récent de Botton et al [1997].