C o n t e x t e
JASON est une future m1ss1on d'altimétrie spatiale succédant à l a m1ss1on franco-américaine actuelle Topex/Poseïdon. Dans ce cadre, I'IGN (Pl Pascal Willis) a fait une proposition de recherche au CNES et à la NASA sur l'étude des systèmes de référence terrestres.
Cette recherche est effectuée dans le cadre d'une thèse financée par I'IGN (Laurent Morel) et en étroite collaboration avec le groupe Système de Référence Terrestre pour I'IERS (Claude Boucher & Patrick Sillard) ainsi qu'avec le CNES (Jean-Paul Berthias) qui produit les orbites opérationnelles pour ces deux missions océanographiques.
O b j e c t i f s - r é s u l t a t s
Les objectifs d e cette recherche sont multiples et pourraient être synthétisés de la manière suivante :
identifier toutes les erreurs provenant du " systèmes de référence terrestre " dans la totalité des produits océanographiques (identifier, comprendre, quantifier) ,
réaliser un nouveau système de référence terrestre directement utilisable par la communauté océanographique (comprenant en particulier, toutes les stations de poursuite, dont PRARE, et certains points d'intérêt océanographique majeur comme les sites de calibration des altimètres et certains marégraphes,
proposer (si possible) des algorithmes simples permettant de modifier les orbites opérationnelles anciennes afin de transformer celles-ci dans un système de référence terrestre unique, bien identifié et maintenu de manière stable dans le temps.
En 1 998 (début de la thèse de L. Morel) , le premier objectif a été de finaliser la proposition de recherche et de fournir un premier document d'organisation du travail en accord avec la totalité des participants. Des premières études ont été menées, afin de comparer les systèmes de référence terrestre utilisés de manière opérationnelle par le CNES et la NASA pour les orbites opérationnelles de la mission Topex/Poseïdon.
Des erreurs systématiques ont pu être mises en évidence (erreurs qui iront en s'accentuant avec le temps sur la stabilité du facteur d'échelle et de la composante Z de l'origine). Grâce au logiciel G I PSY/OASIS installé au laboratoire LAREG, de premières études ont permis d'estimer les conséquences d'erreurs systématiques sur les coordonnées des stations de poursuite DORIS et sur la qualité de l'orbite Topex/Poseïdon obtenue.
Enfin, une étude a été menée sur I'ITRF-94 et I'ITRF-96 mettant en évidence certains problèmes sur la fiabilité de certaines stations DORIS (en général, des stations ayant peu d'observations) .
S u i t e
Cette action d e recherche s'inscrit clairement dans la durée (la thèse d e L . Morel n'en est qu'à son début et le satellite JASON ne sera lancé probablement qu'en début 2000) . L'étude sur la qualité des différents systèmes de référence reste à terminer.
La réalisation d'un jeu de coordonnées spécialisé devrait être la priorité en 1 999 (en liaison avec l'activité ITRF du laboratoire LAREG) afin de proposer ce jeu comme nouveau standard avant le lancement du satellite JASON .
P u b l i c a t i o n s
[ M O R E L 98a] L . Morel : Définition et étapes du travail de thèse, rapport d e thèse no1 , IGN/LAREG CR no 23, mars 1 998.
[MO REL 98b] L. Morel : Recherche d'effets systématiques sur l'orbite du satellite Topex/Poseidon, rapport de thèse n°2, août 1 998, IGN/LAREG CR no 24.
[MOREL et al 98] L. Morel, C. Boucher, J.-P. Berthias & P. Willis : Terrestrial reference frame differences for
Topex/Poseïdon and their impact on precise orbit determination, poster présenté au JASON Science Working Team, Keystone (USA) , 1 2- 1 4 octobre 1 998.
[MOREL, WILLIS 98] L. Morel & P. Willis : Preliminary invetsigation on erroneous ITRF stations coordinates of the DORIS tracking network, poster présenté au JASON Science Working Team, Keystone (USA) , 1 2- 1 4 octobre 1 998.
[WI LLIS 98] P. Willis : Comparison of the CNES and NASA reference systems with the ITRF reference, communication présentée au JASON Science Working Team, Keystone (USA) , 1 2- 1 4 octobre 1 998.
C .4 . 5 G N SS
Pascal Willis C o n texte
GNSS (Global Navigation Satellite System) est un projet européen de navigation par satellites, dont la première étape est le service EGNOS et dont la réalisation est prévue à l'horizon 2005-201 5. Dans ce contexte, cette action de recherche s'intéresse à étudier précisément les systèmes déjà existants (système allemand PRARE, système russe GLONASS) dans un objectif de prospective scientifique. De plus, une participation aux groupes de travai l en France et en Europe est importante pour maintenir une certaine présence de I'IGN dans ce domaine.
O b j e c t i f s - r é s u l t a t s
Le système allemand PRARE a fait l'objet d'une étude réalisée dans le cadre d'un stage d e DEA ( N . Gruel) . Cette étude a permis de développer les modèles et les algorithmes nécessaires à des calculs PRARE pour l'orbitographie d'ERS-2 et pour la localisation. Le mouvement d'une station en Antarctique (située sur les glaces et donc ayant une vitesse de déplacement rapide) a pû être mis en évidence. Les modifications du logiciel avaient été effectuées au préalable lors d'un séjour de P. Willis au JPL.
Suite aux décisions prises lors de l'Assemblée Scientifique de l'Association Internationale de Géodésie à Rio (Brésil), septembre 1 997, un groupe de coordination international a été créé (président P. Willis) pour mettre en place fin 1 998 une campagne internationale d'observation géodésique des satellites G LONASS (à partir des mesures GLONASS et à partir des mesures laser) . Ce groupe a rédigé des spécifications techniques et un appel international a participation scientifique a été largement diffusé. De nombreux organismes ont répondu favorablement (dont I'IGN) , soit au total soixante-deux organismes différents de trente-deux pays différents (incluant environ soixante-cinq récepteurs GLONASS, sept centres de données et treize centres d'analyse scientifique) .
Un site Web a été créé ainsi qu'une messagerie spécialisée afin d'assurer la coordination de tous ces groupes (http://lareg.ensg. ign.fr/IGEX) . Cette campagne débutera le 20 octobre et se continuera de manière permanente au moins jusqu'à fin janvier 1 999. I'IGN participera comme centre de données (L. Daniel) et installera des récepteu rs GLONASS (C. Boucher) en colocation avec d'autres sites importants du réseau mondial ITRF : Libreville, La Réunion et peut-être aussi Tahiti.
Concernant plus précisément le futur système européen GNSS, P. Willis fait partie du groupe européen " Forum GNSS-2 " (sous-groupe besoins des utilisateurs) qui doit rendre ses conclusions fin 1 998 en vue d'une décision de principe de la Commission Européenne au printemps 1 999. P. Willis fait aussi partie du groupe interministériel français sur le GNSS. De plus, C. Boucher participe à un groupe de travail GNSS de la DRAST (président par Pascal Chambon) . S u i t e
GNSS est u n projet d'importance européenne majeur. Il est essentiel que les aspects " localisation de précision " n'y soient pas absents, laissant dans ce cas le système américain GPS comme seule solution possible. Des études de fond sont nécessaires (études des systèmes déjà existants comme le système PRARE) ainsi que des travaux dans des groupes de travail. Dès que le projet sera un peu mieux finalisé au niveau européen, il sera possible (et important) de répondre aux futurs appels d'offres que fera la Commission européenne en collaboration avec des partenaires scientifiques et/ou industriels à définir.
Concernant le système PRARE, faute de temps, seules les mesures de pseudo distances n'ont pu être traitées. Un nouveau sujet de stage sera reproposé en 1 999, afin d'étudier plus en détails, les mesures Doppler {beaucoup plus précises.
Concernant le système GLONASS, les développements dépendront des résultats réellement obtenus en 1 999 grâce aux mesures de la campagne IGEX-98. En cas de succès, on peut espérer que cette campagne se transforme en service scientifique international (de la même manière que I'IGS - International GPS Service - avait été créé) . Il sera important en 1 999 de remettre à niveau le logiciel GIPSY/OASIS (comme cela a déjà été fait avec succès pour DORIS et PRARE) pour pouvoir traiter les mesures GLONASS à I'IGN.
P u b l i c a t i o n s
[BOUCHER 98) C . Boucher : Scientific applications of GPS and GLONASS : a challenge for GNSS, présentation invitée, Symposium GNSS, Toulouse, octobre 1 998.
[GRUEL 98) N. Gruel : Positionnement géodésique avec le système PRARE, mémoire de stage de DEA Astronomie Fondamentale, Mécanique Céleste et Géodésie, Observatoire de Paris, IGN, ENSG, laboratoire LAREG, juin 1 998. [SLATER et al 98) A. Slater, P. Willis, W. Gurtner, C. Noll, G. Beutler, G. Hein, R.-E. Neilan : The International GLONASS Experiment {IGEX-98), in Proceedings of the lnstitute of Navigation, ION G PS'98, Nashville (USA) , pp. 1 637-1 644, septembre 1 998.
[WILLIS et al 98) P. Willis, G. Beutler, W. Gurtner, G. Hein, R. Neilan & J. Slater : International Cal/ for Participation to the IGEX-98 campaign, in Journal of Geodesy, 72, 5, p. 31 3, 1 998.
[WILLIS et al 98) P. Willis, W. Gurtner, G. Beutler, G. Hein, R. Neilan & J. Slater, I G EX : International GLONASS Experiment, Scientific objectives and preparation, COSPAR assembly, Nagoya (Japon), juillet 1 998, in Advance Space Research, accepté pour publication, 1 998.