Résultats préliminaires au premier site d’ancrage

Cette section du mémoire présente trois journées de conditions de vagues et de vents différentes. La présentation de ces résultats préliminaires sous-tend la section suivante, où les résultats qui y sont présentés ciblent de façon plus précise l’objectif du mémoire tout en mettant l’accent sur des traitements en mode absolu précis (PPP).

5.3.1. Trois journées représentatives au premier site d’ancrage

Trois journées représentatives ont été identifiées représentant diverses conditions de vagues et de vents. Tout d’abord la journée du 2 octobre se classe comme une journée calme où peu de vent ni de vagues ne sont observés. Les mesures GNSS y sont de bonne qualité et sans coupure des signaux GNSS. Ensuite, la journée du 3 octobre se présente comme une journée de conditions météorologiques moyennes, où pour une partie de la journée, il y a eu de forts vents et vagues (atteignant 35 km/h et ~0.8 m). On y observe des coupures dans les signaux GNSS. Finalement, la journée du 9 octobre se présente comme une journée de conditions météorologiques plus difficiles où les vagues et les vents sont assez forts et soutenus pour l’ensemble de la journée (30 km/h et ~0.4 m) comparativement au 3 octobre qui faisait l’objet de mauvaises conditions pour seulement une partie de la journée. D’ailleurs, plusieurs coupures dans les signaux GNSS y ont été observées. La Figure 5.5 montre la hauteur moyenne des vagues ainsi que la vitesse du vent provenant de la bouée IML-4 se trouvant au large de Rimouski. Ces données donnent une vue d’ensemble de l’agitation de la mer à Rimouski. Ces données sont accessibles sur le site internet de l’Observatoire Global du Saint-Laurent (OGSL 2016).

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Figure 5.5: Données météorologiques provenant de la bouée IML-4 au large de Rimouski, (OGSL 2016).

Afin de comparer les mesures faites par l’HydroBall à celles du marégraphe de Rimouski, 3 types de traitements GNSS ont été effectués. Le mode relatif (traitement PPK avec TBC), le mode absolu précis (traitement SCRS- PPP) et le mode absolu précis avec ambiguïtés résolues (traitement SCRS-PPP-AR). Les résultats et graphiques de ces traitements sont présentés dans le rapport pour la journée du 2 octobre aux Figure 5.6 et Figure 5.7. Les résultats et graphiques pour les 2 autres journées sont présentés en Annexe IX.

5.3.2. Comparaison des traitements GNSS en mode relatif au marégraphe

Comme il en a déjà été mention, le mode de traitement relatif GNSS est réalisé à partir de la station permanente RIMO du MERNQ avec une cadence de 5 secondes. Un masque d’élévation de 10° a été utilisé puisqu’il correspond au même masque utilisé par le service SCRS-PPP.

Afin de filtrer le bruit des mesures GNSS de l’HydroBall et de souligner la tendance à plus long terme de la marée, une moyenne mobile a été calculée. Plus précisément, pour l’altitude à chacune des époques d’observations de l’HydroBall (traitées aux 5 secondes en mode relatif), une moyenne mobile était faite comprenant 1.5 minutes d’observations avant et 1.5 minutes d’observations après l’époque courante (±1.5 min). C’est par rapport à cette moyenne mobile (identifié par les lettres MA de l’Anglais Moving Average) que sont effectuées les comparaisons entre l’HydroBall et le marégraphe de Rimouski. Il est important de spécifier que les niveaux d’eau ont été comparés par rapport au zéro des cartes (ZC). Les données SINECO étaient déjà

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fournies par rapport à ce référentiel vertical. La conversion des altitudes ellipsoïdales obtenues par GNSS vers le ZC a été établie en référence à la grille de conversion Estuaire 2012 du Service hydrographique du Canada en ajoutant 28.16 m aux altitudes ellipsoïdales des traitements GNSS. Il est important de préciser qu’au Canada, le zéro hydrographique (ZC) est défini par le niveau BMIGM (Basse Mer Inférieure, Grande Marée). Ce niveau correspond à la moyenne de la marée prédite la plus basse à chaque année sur une période de 19 ans. Cette définition du ZC satisfait 3 critères importants : si bas que le niveau de l’eau ne tombera pratiquement jamais au-dessous, pas assez bas pour que les profondeurs indiquées sur la carte soient irréalistes et doit varier graduellement d’une région à l’autre et d’une carte à la carte adjacente.

La comparaison des résultats du traitement relatif à partir de la station de référence RIMO aux mesures du marégraphe est présentée au Tableau 5.2. De plus, la Figure 5.6 montre le graphique du niveau de l’eau par rapport au zéro des cartes pour le traitement relatif (PPK-TBC) et le marégraphe de Rimouski.

Figure 5.6 : Solution TBC avec moyenne mobile et données SINECO pour un critère de précision verticale < 0.2 m pour le 2 octobre 2016.

La Figure 5.6 présente les résultats obtenus pour la journée du 2 octobre. On peut voir que les mesures faites par l’HydroBall suivent très bien les données du marégraphe. On note un décalage des mesures HydroBall qui sont en moyenne de 2 cm plus hautes que celles faites par le marégraphe, comme l’indique le Tableau 5.2.

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Cette valeur moyenne comprend toutes les sources d’erreurs : solution GNSS, calibrage de l’antenne, réduction de la ligne de flottaison, réduction de l’ellipsoïde au zéro des cartes. L’écart-type est de 2 cm, ce qui représente principalement la variation des erreurs reliées à la solution GNSS (PPK-TBC) et en partie à l’imprécision des mesures du marégraphe. Précisons que cette journée est définie sur l’échelle de temps GPS, à l’instar de l’ensemble des journées d’observations présentées dans ce mémoire, c’est pourquoi lorsque ramené au temps local (HAE), les données s’étendent aussi sur la journée du 1er _{octobre, car la différence entre le temps GPS et}

l’heure locale était à ce moment de 4 heures et 17 secondes. Les graphiques pour les journées du 3 et 9 octobre sont présentés en Annexe IX.

5.3.3. Comparaison des traitements GNSS en mode absolu

Pour la comparaison des traitements GNSS en mode absolu précis, 2 différents types de traitements ont été effectués. Premièrement, le logiciel gratuit de Ressources naturelles Canada (SCRS-PPP) a été utilisé. Deuxièmement, le logiciel en développement PPP avec résolution des ambiguïtés de phase (PPP-AR) a été testé. Il est important de mentionner que le logiciel SCRS-PPP-AR est une version en développement et que les coordonnées obtenues sont dans le cadre de référence ITRF2008. Pour comparer les coordonnées du logiciel SCRS-PPP-AR avec les autres traitements qui sont dans le cadre de référence NAD83(SCRS) époque 1997.0 (celui utilisé au Québec), le logiciel TRX12 _{offert gratuitement par Ressources naturelles Canada a été}

utilisé. Celui-ci a permis d’établir une valeur constante (en fonction de la position géographique de la bouée) à appliquer aux altitudes SCRS-PPP-AR pour les comparer aux altitudes SCRS-PPP et TBC. Cette constante était de 1.035 m qui a été ajoutée aux altitudes SCRS-PPP-AR.

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Figure 5.7: Solution PPP avec moyenne mobile, solution PPP-AR avec moyenne mobile et données SINECO pour le 2 octobre 2016 avec un critère de précision verticale < 0.2 m.

Le Tableau 5.2 ci-dessous présente la moyenne et l’écart-type des différences entre les 3 types de traitement GNSS et les mesures SINECO ainsi que le pourcentage de solutions réussies pour chaque journée. Précisons que pour calculer ces statistiques, les données erronées ont préalablement été enlevées. Pour ce faire, un critère de précision verticale a été établi afin de rejeter les époques pour lesquelles la précision verticale était trop élevée. Plus précisément, pour les traitements en mode relatif (PPK avec TBC) ce critère était supérieur ou égal à 20 cm et pour les traitements en mode absolus (PPP et PPP-AR) ce critère était supérieur ou égal à 40 cm.

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Tableau 5.2 : Pourcentage de solutions réussies, moyenne et écart-type des différences d’altitude pour les traitements GNSS par rapport aux mesures du marégraphe.

Traitement relatif PPK- TBC Traitement absolu PPP Traitement absolu PPP-AR 02-oct Moyenne (m) -0.02 -0.04 -0.06 Écart-Type (m) 0.01 0.07 0.06 Solution réussies (%) 100.0 100.0 100.0

Critère précision V./ solution

réussies* (%) 100.0 100.0 100.0

03-oct

Moyenne (m) -0.03 -0.16 -0.25

Écart-Type (m) 0.18 0.66 0.51

Solution réussies (%) 99.3 98.1 98.4

Critère précision V./ solution

réussies* (%) 90.7 95.6 98.4

09-oct

Moyenne (m) -0.03 -0.96 -1.06

Écart-Type (m) 0.22 0.80 0.85

Solution réussies (%) 77.6 65.4 66.0

Critère précision V./ solution

réussies* (%) 40.3 39.4 50.1

* Pourcentage des solutions répondant au critère de précision verticale sur le nombre de solutions réussies.

Les résultats du traitement SCRS-PPP et SCRS-PPP-AR ne sont pas aussi précis que ceux de TBC (mode PPK relatif). Cependant, ces résultats montrent un potentiel intéressant de l’utilisation du traitement en mode absolu pour mesurer les marées. Compte tenu de l’avantage impressionnant que représente la possibilité d'effectuer des mesures GNSS sans rattachement à une station de référence, les résultats présentés dans le Tableau 5.2 ont incité la tenue d’une 2e _{session d’observation de plus d’un mois en sélectionnant un traitement}

en mode absolu précis (PPP).