Vers le Système canadien de référence
altimétrique de 2013 (CGVD2013)
Marc Véronneau, Philippe Lamothe
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Pourquoi la Modernisation des altitudes au Canada?
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Quelle est l’impact du nouveau datum vertical?
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Système canadien de référence altimétrique de 1928
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Système canadien de référence altimétrique de 2013
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Pourquoi convertir les altitudes géodésiques
(ellipsoïdales) en altitudes orthométriques?
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Définition du CGVD2013

Surface équipotentielle (W0) qui
représente la moyenne des
niveaux moyens de la me...
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CGVD2013: Par rapport au niveau moyen de la mer
Table 1: La topographie dynamique moyenne des océans (SSTC...
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CGVD2013: Séparation entre l’ellipsoïde et le géoïde

Intervalle des contours : 2 m

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CGVD2013: Séparation entre l’ellipsoïde et le géoïde
pour le sud du Québec et l’est de l’Ontario

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CGVD2013: Quelle est la différence avec le CGVD28?
CGVD28(HTv2.0) – CGVD2013(CGG2010)
Valeurs préliminaire...
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CGVD2013: Qu’elle est la différence avec le CGVD28
pour le sud du Québec et l’est de l’Ontario?

Valeur pr...
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CGVD2013: Le réajustement des réseaux de nivellement
Ø  Le réseau de nivellement est contraint à des stat...
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CGVD2013: Impact sur les données altimétriques

Ø  Mes altitudes CGVD28 ont une précision absolue de quel...
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Est-ce que les altitudes demeurent stables?

Ø  Soulèvement et abaissement du
terrain
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Étiquetage des altitudes
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Type d’altitude : Orthométrique (H), dynamique (Hd), normal ...
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Logiciels en-ligne disponible à RNCan
Positionnement Ponctuel Précis (PPP): Traite les
fichiers GPS RINEX ...
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Sommaire
Ø  RNCan lancera un nouveau système de référence altimétrique en
novembre 2013
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QUESTIONS?
§  Contacts à RNCan :

§  Philippe Lamothe (phlamoth@nrcan.gc.ca)
§  Marc Véronneau (marcv@n...
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Vers le Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013)

  1. 1. Vers le Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013) Marc Véronneau, Philippe Lamothe Division des levés géodésiques, DAG
  2. 2. Diapo 2 de 27 Ligne directrice Ø  Ø  Ø  Ø  Ø  Ø  Modernisation des altitudes … 3 CGVD28 CGVD2013 Étiquetage des altitudes Logiciels Sommaire … 8 … 12 … 24 … 25 … 26
  3. 3. Diapo 3 de 27 Qu’est-ce que la Modernisation des altitudes? ü  Le Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013) Ø  référence altimétrique de 1928 Il remplace le Système canadien de (CGVD28). ü  Adopté en 1935 par un décret en conseil Ø  ü  Trois changements importants : Nouvelle définition : Du niveau moyen ü  de données de nivellement à D’un ajustement Nouvelle réalisation : l’intégration de données gravimétriques ü  Nouveau mode d’accès : De repères altimétriques à un modèle du géoïde Ø  Systèmes satellitaires de CGVD2013 est compatible avec les géopositionnement que le GPS. globaux (GNSS) tel CGVD2013 est compatible avec les Systèmes satellitaires de géopositionnement globaux (GNSS) tel que le GPS. surface Surface de l’océan Altitudes par nivellement N Altitudes par GNSS géoïde ellipsoïde La détermination d’une altitude orthométrique par deux techniques : le nivellement et la combinaison de mesures GPS et d’un modèle du géoïde.
  4. 4. Diapo 4 de 27 Pourquoi la Modernisation des altitudes au Canada? Ø  Coût, accès et technologie Ø  Le nivellement est technique précise qui a bien servi le Canada au cours des 100 dernières années pour la matérialisation et le maintien du datum vertical, mais pour un pays aussi vaste que le Canada … ü  ü  ü  Le nivellement est sujet à l’accumulation d’erreurs systématiques sur de longues distances; Le nivellement ne fournit pas une couverture nationale (repères altimétriques limités le long des routes principales et voies ferrées); Le nivellement est une technique coûteuse et chronophage. Nivellement motorisé
  5. 5. Diapo 5 de 27 Pourquoi la Modernisation des altitudes au Canada? Ø  Technologie moderne en positionnement ü  ü  ü  ü  Le positionnement par GNSS est maintenant mature et d’utilisation répandue. C’est une technique rentable dans la détermination d’altitudes précises partout au Canada. Les missions gravimétriques par satellite offrent une précision sans précédent dans la détermination des composantes des longues et moyennes longueurs d’onde du géoïde. Un modèle du géoïde réalise une surface de référence altimétrique précise et homogène partout au Canada (terre, lacs and océans). GRACE GOCE GPS GRAV-D
  6. 6. Diapo 6 de 27 Qu’est-ce que le géoïde? Ø  La surface équipotentielle représentant le mieux, par moindre-carrés, le niveau moyen de la mer (NMM) à l’échelle du globe ü  Le géoïde est la forme réelle de la Terre. ü  Le géoïde est la surface de référence mondiale des altitudes. ü  Caractéristiques : §  La pesanteur (gravité) est perpendiculaire (verticale) au géoïde. §  Le géoïde est une surface de niveau (l’eau demeure au repos sur le géoïde) §  Le niveau moyen de la mer (NMM) ne coïncide pas avec le géoïde parce que la surface des océans a une topographie permanente (±2m) causée par la circulation des océans, la température, la salinité, etc. L’eau est attiré par la pesanteur g g g
  7. 7. Diapo 7 de 27 Quelle est l’impact du nouveau datum vertical? Ø  Tous les points de référence auront une nouvelle altitude. Ø  RNCan arrête les levés de nivellement pour l’entretien du datum vertical. Ø  RNCan n’entretien plus les repères altimétriques par technique de nivellement ou GNSS ü  ü  ü  Cependant, les réseau de nivellement seront réajustés en conformité avec le CGVD2013 en utilisant les données existantes. RNCan publiera des altitudes en CGVD28 et CGVD2013 aux repères altimétriques. RNCan ne pourra pas confirmer la vraie altitude des repères altimétriques étant donné que l’ajustement se fera à partir de données existantes. Ø  Les stations du Système canadien de contrôle actif (CACS) et du Réseau de base canadien (CBN) constituent l’infrastructure fédérale en positionnement. Ø  Des techniques modernes de positionnement d’altitudes existent : ü  Positionnement Ponctuel Précis (PPP) de RNCan ü  GNSS différentiel ü  La cinématique temps réel (RTK) public et privé Ø  Le nivellement demeure une méthode rentable pour les projets s’étalant sur de courtes distances.
  8. 8. Diapo 8 de 27 Système canadien de référence altimétrique de 1928 (CGVD28) Nom : Système canadien de référence altimétrique de 1928 Abréviation : CGVD28 Type de datum : Marégraphique (Niveau moyen de la mer) Datum vertical : Niveau moyen de la mer aux marégraphes de Yarmouth, Halifax, Pointe-au-Père, Vancouver et Prince-Rupert, et une altitude à un repère à Rouses Point, NY. Réalisation : Nivellement (repères altimétriques). Multiples ajustements locaux aux cours des années depuis l’ajustement national par moindres carrés en 1928. Type d’altitude : Normal-orthométrique ΔH = BS - FS Mire arrière A Mire avant Nivellement Visée arrière BS Visée avant FS ΔH B
  9. 9. Diapo 9 de 27 CGVD28: Les réseaux de nivellement ~ 90 000 repères fédéraux ? Prince Rupert Pointe-au-Père Vancouver Halifax Rouses Point 1906-1928 1929-1939 1940-1965 1966-1971 1972-1981 1982-1989 Yarmouth 1990-2007
  10. 10. Diapo 10 de 27 CGVD28: Les levés de nivellement au cours des ans Kilométrage annuel en nivellement de premier ordre Temps (année) 1906-1928 1929-1939 1940-1965 1972-1981 1966-1971 1982-2012
  11. 11. Diapo 11 de 27 Datum vertical canadien et le niveau moyen de la mer Ø  CGVD28: ü  Assume que les océans reposent sur une même surface équipotentielle ü  Utilise des valeurs de gravité d’un modèle mathématique ü  Omis les corrections systématiques sur les vieilles données de nivellement ü  Néglige l’ajustement isostatique post-glacial Fleuve St-Laurent (Pointe-au-Père) Océan pacifique (près de Vancouver) Océan atlantique Surface de niveau par rapport au NMM à Vancouver (près d’Halifax) CGVD28 +36 cm -140 cm Surface de niveau par rapport au NMM à Halifax NAVD 88 Ø  NAVD 88 (non adopté au Canada): ü  Erreur systématique significative d’est en ouest (~1 m) de sources inconnues au Canada (et aussi aux USA)
  12. 12. Diapo 12 de 27 Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013) Nom : Système canadien de référence altimétrique de 2013 Abréviation : CGVD2013 Type de datum : Gravimétrique (géoïde) Datum vertical : W0 = 62,636,856.0 m2s-2 Réalisation : Modèle du géoïde CGG2013 (NAD83(CSRS) et ITRF2005) Type d’altitude : Orthométrique h H N H = hGNSS – Ngéoïde Topo grap hie Ellipso ïde Géoïde
  13. 13. Diapo 13 de 27 Pourquoi convertir les altitudes géodésiques (ellipsoïdales) en altitudes orthométriques? Ø  Les altitudes géodésiques ne sont pas cohérentes avec la direction de l’écoulement des eaux. Il s’agit d’une élévation géométrique sans aucune signification physique. Sept-Iles Ste-Anne-des-Monts Baie-Comeau Ø  Les altitudes sont traditionnellement référées au niveau moyen de la mer (p.ex. BM, MNE, cartes topographiques). Ø  Les altitudes orthométriques sont conformes à la direction de l’écoulement des eaux. Pente du fleuve Saint-Laurent entre Portneuf et Sept-Iles Rimouski Gros-Cacouna St-Joseph-de-la-Rive Altitudes orthométriques St-Francois Portneuf metres metres Portneuf Sept-Iles
  14. 14. Diapo 14 de 27 Définition du CGVD2013 Surface équipotentielle (W0) qui représente la moyenne des niveaux moyens de la mer le long de la côte nord-américaine tel que mesuré à des marégraphes canadiens et américains. W0 = 62,636,856.0 m2/s2 Entente signée entre le Canada et les USA (16 avril 2012) Marégraphes canadiens Marégraphes américains
  15. 15. Diapo 15 de 27 CGVD2013: Par rapport au niveau moyen de la mer Table 1: La topographie dynamique moyenne des océans (SSTCGVD2013) à cinq marégraphes au Canada. Ce sont des valeurs préliminaires fondées sur le CGG2010 (W0 = 62,636,856.0 m2s-2). Lieu Numéro du marégraphe Coordonnées Période d’observations Lat. Lon. Du à SSTCGVD2013 (m) Halifax 490 44.67 -63.58 12/1992 11/2011 -0.39 Rimouski 2985 48.48 -68.51 12/1992 11/2011 -0.30 Vancouver 7795 49.34 -123.25 12/1992 11/2011 0.17 Churchill 5010 58.77 -94.18 01/1993 12/2012 -0.22 Tuktoyaktuk 6485 69.44 -132.99 08/2003 12/2011 -0.36 Niveau moyen de la mer 17 cm Vancouver Géoïde (CGVD2013) -39 cm Halifax Niveau moyen de la mer
  16. 16. Diapo 16 de 27 CGVD2013: Séparation entre l’ellipsoïde et le géoïde Intervalle des contours : 2 m mètres mètres
  17. 17. Diapo 17 de 27 CGVD2013: Séparation entre l’ellipsoïde et le géoïde pour le sud du Québec et l’est de l’Ontario Ondulations du géoïde (m) Intervalle des courbes de niveaux : 1 m Erreurs estimées (cm) 66% niveau de confiance *préliminaires
  18. 18. Diapo 18 de 27 CGVD2013: Quelle est la différence avec le CGVD28? CGVD28(HTv2.0) – CGVD2013(CGG2010) Valeurs préliminaires HCGVD2013 – HCGVD28 St John’s -37 cm Halifax -64 cm Charlottetown -32 cm Fredericton -54 cm Montréal -36 cm Toronto -42 cm Winnipeg -37 cm Regina -38 cm Edmonton -04 cm Banff +55 cm Vancouver +15 cm Whitehorse +34 cm Yellowknife -26 cm Tuktoyaktuk -32 cm Vancouver CGVD2013 Thunder Bay Regina CGVD28 Distance (km) Windsor Montréal Halifax Différence (m) Banff
  19. 19. Diapo 19 de 27 CGVD2013: Qu’elle est la différence avec le CGVD28 pour le sud du Québec et l’est de l’Ontario? Valeur préliminaire HCGVD2013 – HCGVD28 Montréal -36 cm Intervalle des contours : 5 cm
  20. 20. Diapo 20 de 27 CGVD2013: Le réajustement des réseaux de nivellement Ø  Le réseau de nivellement est contraint à des stations avec des altitudes géodésiques précises (le même principe pour les réseaux de l’Ile-du-Prince-Édouard, Terre-Neuve, …) : contrainte C = ( h – N )*gm
  21. 21. Diapo 21 de 27 CGVD2013: Impact sur les données altimétriques Ø  Mes altitudes CGVD28 ont une précision absolue de quelques mètres et sont arrondies au mètre (p.ex., MNE) ü  La différence entre le CGVD28 et le CGVD2013 peut être négligée. Ø  Mes altitudes CGVD28 sont précises (< 10 cm) et couvre un long corridor (p.ex., un levé LiDAR) ü  La différence entre le CGVD28 et le CGVD2013 doit être considérée. Ø  Mes altitudes CGVD28 sont précises (< 2 cm) et couvre une petite région (p.ex., un jeu de données municipal) ü  La différence entre le CGVD28 et le CGVD2013 doit être considérée, mais généralement un simple biais pour l’ensemble des données est suffisant.
  22. 22. Diapo 22 de 27 Est-ce que les altitudes demeurent stables? Ø  Soulèvement et abaissement du terrain ü  ü  ü  ü  ü  ü  ü  ü  ü  Tremblement de terre, Glissement de terrain, Rebondissement post-glacial, Zone de subduction (lorsque une plaque tectonique plate glisse sous une autre plaque, p.ex., côte ouest du Canada), Déshydratation souterraine, Compaction sédimentaire, Extraction minière et pétrolifère Projet hydro-électrique, etc. Le soulèvement de la croûte qui s’est enfoncé sous les charges de glace au cours de la dernière période glaciaire. Il y a 20000 ans, l’épaisseur de glace atteignait environ 3 km.
  23. 23. Diapo 23 de 27 Étiquetage des altitudes Ø  Ø  Ø  Ø  Ø  Type d’altitude : Orthométrique (H), dynamique (Hd), normal (Hn), géodésique (h), géoïde (N) Système de référence altimétrique : NAD83, ITRF, CGVD28, CGVD2013, NAVD 88 Cadre de référence altimétrique : SCRS v., modèle du géoïde Précision (p.ex. ± 0.05 m) Époque (p.ex. 2012.75) N Altitude : 101.61 m Précision : ± 0.01 m Époque : 2013.2 Type d’altitude : Orthométrique Système : CGVD2013 Cadre : CGG2013 H = 23.126 ± 0.007 m CGVD2013(CGG2013) Époque 2013.2 Ondulation du géoïde: -10.354 m Précision: ± 0.015 m Époque : Statique Modèle : CGG2013 Cadre : NAD83(SCRS) Altitude : 91.256 m Précision : ± 0.007 m Époque : 2013.2 Type of d’altitude : Géodésique Système : NAD83 Cadre : SCRS (version si disponible) N = -10.354 ± 0.015 m CGG2013, NAD83(SCRS) h = 23.126 ± 0.007 m NAD83(SCRS) Époque 2013.2 H h
  24. 24. Diapo 24 de 27 Logiciels en-ligne disponible à RNCan Positionnement Ponctuel Précis (PPP): Traite les fichiers GPS RINEX pour fournir les coordonnées suivantes : latitude, longitude, altitude géodésique et altitude orthométrique. GPS-H: Convertie les altitudes géodésiques en altitudes orthométrique. GPS-H fait usage de tous les modèles du géoïde, fonctionne avec différents systèmes de coordonnées (géographiques, UTM, MTM et cartésiennes), et avec différents cadres de référence géométrique (NAD83(SCRS) et ITRF) TRX: Transforme les coordonnées entre différents cadres de référence géométrique, époques et systèmes de coordonnées.
  25. 25. Diapo 25 de 27 Sommaire Ø  RNCan lancera un nouveau système de référence altimétrique en novembre 2013 ü  ü  ü  ü  Le Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013) Matérialisé par un modèle du géoïde CGG2013 (W0 = 62,636,856.0 m2/s2) Compatible avec le positionnement GNSS Les réseaux de nivellement seront réajusté en conformité avec le CGVD2013 en utilisant les données de nivellement existantes Ø  Pourquoi un nouveau datum vertical? ü  Coût des levés de nivellement à l’échelle nationale ü  Pour permettre l’accès au datum vertical partout au Canada ü  Nouvelles technologies spatiales en positionnement (GNSS) Ø  Le Système de référence altimétrique de 1928 (CGVD28) co-existera durant une période de transition ü  RNCan ne performera plus de levés de nivellement ni l’entretien des repères altimétriques ü  Par contre les autres agences gouvernementales et le secteur privé peuvent certainement continuer avec des levés de nivellement Ø  La différence entre le CGVD2013 et le CGVD28 ü  La séparation variera entre -65 cm et 55 cm à l’échelle nationale.
  26. 26. Diapo 26 de 27 QUESTIONS? §  Contacts à RNCan : §  Philippe Lamothe (phlamoth@nrcan.gc.ca) §  Marc Véronneau (marcv@nrcan.gc.ca) §  Information générale: §  §  §  §  Internet : http://webapp.geod.nrcan.gc.ca/geod/ Courriel : information@geod.nrcan.gc.ca Téléphone : 1-613-995-4410 Télécopieur : 1-613-995-3215

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