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En génie civil, le GPS peut dans certain cas remplacer les techniques de mensur

En génie civil, le GPS peut dans certain cas remplacer les techniques de mensuration standard pour le tracé d'une route ou des travaux de remblaiement/déblaiement. Le GPS est également utilisé pour le suivi de déformations structurales (pont, barrage, abords de puits de pétrol,...) ou mouvements de grandes infrastructure (tours, ponts suspendus,...). Citons encore l'utilisation du GPS des les exploitations minières à ciel ouvert. Quel est le rôle de GPS ? GPS ( Global Positioning System ) est un système de positionnement par satellite. Ainsi, grâce au système GPS, vous pouvez connaître votre position n'importe où à la surface de la terre, en mer ou dans l'air. Le GPS permet également d'indiquer la vitesse de déplacement d'une personne ou d'un objet à chaque instant. Cet ouvrage rassemble les communications du colloque qui s'est tenu au LCPC Nantes les 20 et 21 juin 2000, consacré aux applications du système de positionnement par satellites GPS au monde du génie civil. Les métiers du génie civil étant eux-mêmes extrêmement variés, on découvre dans l'ouvrage une palette d'applications également très large, depuis la surveillance des sites jusqu'au guidage d'engins, en passant par le suivi de flottes et la détermination de la géométrie des routes. Quelques articles plus pédagogiques et de portée plus générale ont été volontairement inclus sur certains aspects techniques importants liés à l'utilisation de ce nouvel outil qu'est le GPS. Ces témoignages, rapportés par des auteurs d'origines variées, chercheurs, professeurs ou ingénieurs, ayant tous en commun leur lien fort avec le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, apporteront au lecteur un éclairage diversifié et passionnant sur les possibilités énormes offertes par l'utilisation de cette technologie. Tous les articles sont passés au travers du filtre d'un comité de lecture composé de personnalités et d'experts reconnus nationalement, leur garantissant ainsi une qualité certaine, tant sur le fond scientifique que sur la forme. Le GPS est un système passif qui reçoit les signaux des satellites et en déduit une position. © DR Sigle signifiant Global Positioning System. Système de géolocalisation par satellite. Le réseau de 24 satellites (plus 4 satellites en réserve) actuellement en fonctionnement, développé par l'armée américaine, est mis à disposition des civils. Il permet de déterminer les coordonnées géographiques de n'importe quel point situé à la surface du globe. Sa précision peut atteindre 1 mètre. Le GPS s'utilise en association avec une carte pour se repérer et se positionner : randonnées, voile, trek... Parmi les nouvelles techniques de localisation dont on parle beaucoup actuellement, le GPS (Global Positioning System) tient la vedette. Il s'agit, suivant notre classification, d'un système : — à balises actives (satellites), dont la position est supposée parfaitement connue à tout instant, ce qui permet de le ranger dans les systèmes à balises à poste fixe, — de multilatération (mesure de distances), — à ondes hyperfréquences. Beaucoup de choses ont été dites et écrites sur ses performances, ce qui entraîne dans l'esprit du lecteur non averti une grande confusion, compte tenu des innombrables configurations et modes d'utilisation qui existent et ne cessent de se développer. La figure 5 récapitule les principaux modes, leur précision et leur domaine d'application privilégié. Pour faciliter la lecture, i l faut rappeler au préalable que les systèmes GPS [3] : — utilisent des signaux émis par une flotte de 24 satellites sur orbites circulaires (de rayon égal à 20 200 km) émettant des signaux ultra stables Fonctionnement du GPS Le principe de fonctionnement du GPS repose sur la mesure de la distance d'un récepteur par rapport à plusieurs satellites (les satellites sont répartis de telle manière que 4 à 8 d'entre eux soient toujours visibles). Chaque satellite émet un signal, capté sur Terre par le récepteur, permettant ainsi de mesurer très précisément la distance séparant l'émetteur du récepteur grâce au temps de parcours. Avec la réception des signaux de quatre satellites (trois pour obtenir le point d'intersection des trois sphères, un quatrième pour la synchronisation du temps), le récepteur mobile est capable de calculer sa position géographique par triangulation. Précision du GPS Dégradée volontairement par l'armée américaine jusqu'en 2000, la précision du GPS est aujourd'hui de l'ordre du mètre, mais dépend du matériel utilisé et du nombre de satellites en visibilité. Récepteur GPS L'association d'un récepteur GPS et d'un logiciel de cartographie permet d'obtenir un système de guidage routier efficace (affichage d'une carte avec les directions et guidage audio par synthèse vocale), développé sous différentes formes : système embarqué en voiture, boîtier autonome avec récepteur intégré, assistant personnel ou smartphone associé à un récepteur GPS. 4. Nivellement par GPS La détermination des coordonnées d’un point à l’aide du système GPS est basée sur la mesure du temps de propagation d'une onde électromagnétique entre le satellite et l'antenne réceptrice. Les coordonnées obtenues peuvent être cartésiennes (X, Y, Z) ou géographiques associées à une hauteur au-dessus de l'ellipsoïde « h ». Pour convertir la hauteur ellipsoïdale en altitude plusieurs solutions sont envisageables. ♦ La première solution, couramment employée par les utilisateurs du GPS, consiste à interpoler la hauteur du géoïde au-dessus de l’ellipsoïde à partir d’un modèle local obtenu en observant par GPS plusieurs points rattachés au nivellement. Cette solution, simple à mettre en œuvre, est risquée car la densité des points observés ne permet pas toujours de définir précisément la forme du géoïde, ce dernier pouvant présenter localement des écarts de plusieurs centimètres par kilomètre.[Une estimation de ces pentes a été réalisée sur l’ensemble des points nivelés du RGF. Les pentes les plus importantes sont de 9.5 cm/km dans les Pyrénées sur le Pic du Midi de Bigorre et de 9.1 cm/km dans les Alpes près de Bourg d’Oisans] ♦ Une seconde solution utilise un modèle global de géoïde convertissant directement la hauteur en altitude. Dans la pratique, deux modèles mondiaux de géoïde (OSU91 ou EGM96) sont utilisés. La précision de cette détermination, testée sur le territoire français, est de l’ordre de 30 cm en plaine et de 2 mètres en montagne. 8 Mesure des altitudes ♦ La troisième solution finalement adoptée est une combinaison des deux précédentes : calcul d'un géoïde national et adaptation à un ensemble de points connus à la fois dans les référentiels géodésique et altimétrique. La grille de correction, appelée RAF98 , s’appuie sur le modèle de quasi-géoïde français QGF98 et sur le Réseau de Base Français (RBF), constitué d’environ 1000 points connus à la fois dans les référentiels RGF93 pour les coordonnées géodésiques et NGF- IGN1969 pour l’altitude. 5. Le nivellement Les techniques de détermination des altitudes qui sont présentées ici diffèrent entre elles d’une part par le type d’instrument utilisé et la méthodologie, mais aussi par la précision que l’on peut en attendre. Bien évidemment, plus la précision recherchée est grande, plus les protocoles sont lourds à mettre en œuvre et les instruments coûteux à acquérir. Le nivellement Les méthodes de détermination des altitudes ont connu un grand essor pendant les grandes périodes d’urbanisation et de viabilisation des espaces habités. L’objectif de ces mesures est de connaître précisément l’altitude de points, généralement pour assurer les écoulements. Par conséquent, la surface de référence la plus souvent considérée est le géoïde, par la connaissance de la verticale du lieu. 5.1.1. Nivellement direct ou géométrique • Nivellement par rayonnement : la première mesure est effectuée sur un point d’altitude connue, de façon à déterminer l’altitude du plan de visée. A partir de là, toutes les altitudes sont déterminées par différence par rapport à ce plan. Cette méthode permet de lever rapidement un semis de points matérialisés (sondages, points de berges, de fonds…). Elle présente néanmoins l’inconvénient de n’offrir aucun contrôle sur les déterminations : toute erreur de lecture est indétectable et fatale. 2.2 NIVELLEMENT PAR RAYONNEMENT On procède par rayonnement lorsque l'on ne peut pas, pour des raisons de pratique, d'accès ou de commodité, se mettre en station entre deux mires sur l'axe des relevés, c'est le cas généralement pour un rattachement d'échelle ou de profil en travers avec berges à fortes pentes. (Voir figure 2.5). Lenivellement par rayonnement est aussi appelé nivellementde surface et permet de relever le relief d’un terrain endéterminant l’altitude d’un certain nombre de points et ainsi définir des courbes de niveaux. Les distances entre piquets sont alors relevées à la chaîne horizontalement. On peut aussi faire "chaîne et stadia" et relever les angles, mais c'est déjà du ressort de topographes avertis. Il est conseillé notamment dans l’exécution des profils en travers de mesurer toutes les distances entre piquets au décamètre. On utilise les stadia pour effectuer des contrôles de distances cumulées par exemple. Si plusieurs visées sont prises dans différentes directions à partir de la même station ⊗, on n’inscrit dans la première colonne du tableau que la lecture arrière, c’est-à-dire celle faite sur la mire placée au point A d’altitude HA. Toutes les autres lectures sur la mire placée successivement sur les points rayonnes sont traitées comme lectures avant et notées dans la deuxième colonne du tableau. Les altitudes de ces points sont calculées en soustrayant de l’altitude de l’instrument chaque fois la lecture avant v uploads/Geographie/ en-ge-nie-civil.pdf