Spécifications en Ontario des levés de contrôle géodésique à l’aide du système mondial de navigation par satellite (GNSS)

Introduction

Le présent document présente les exigences minimales à respecter lors de levés de contrôle géodésiques en Ontario effectués à l’aide du GNSS. Les spécifications sont à respecter lors de ce type de levés à moyenne échelle (par exemple, municipalités, autoroutes, pipelines), où l’espacement type entre les stations est de 1 km ou plus. Les spécifications définissent les exigences relatives à l’établissement de réseaux bidimensionnels et tridimensionnels à l’aide du GNSS et destinés à être intégrés au canevas de référence géodésique provincial contenu dans la base de données géodésiques provinciale, le service Control Survey Information Exchange, plus communément appelé COSINE. Ce document comporte les sections suivantes :

• la section 2 présente les exigences minimales à respecter pour qu’un réseau horizontal ou en 2D établi à l’aide du GNSS réponde aux spécifications provinciales d’intégration au système de référence géodésique horizontal officiel de l’Ontario
• la section 3 présente les exigences minimales à respecter pour qu’un réseau vertical (1D) ou en 3D établi à l’aide du GNSS réponde aux spécifications provinciales d’intégration aux systèmes de référence géodésiques horizontal et vertical officiels de l’Ontario
• la section 4 décrit les livrables attendus pour le projet, tandis que les annexes fournissent des renseignements relatifs à l’abornement, un exemple de conception de réseau, des notes d’observations sur le terrain et un exemple de calculs de l’exactitude de l’altitude orthométrique

Pour nous joindre

Ministère des Transports de l’Ontario (MTO)
Bureau de la géomatique
301, rue St. Paul, 2^e étage
St. Catharines (Ontario) L2R 7R4
Tel : 905 704-2919

Ministère des Richesses naturelles et des Forêts (MRNF)
Services de géodésie
Bureau de l’arpenteur général
300, rue Water, 2^e étage, tour nord
Peterborough (Ontario) K9J 3C7
Tel : 705 313-2789
Courriel : geodesy@ontario.ca

Levé de contrôle horizontal en 2D à l’aide du GNSS

Exactitude horizontale du réseau

L’exactitude locale ou relative du réseau est déterminée par la moyenne des demi-grands axes des ellipses horizontales de confiance relative, au niveau de confiance de 95 %, à partir d’une compensation avec contraintes pondérées s’appliquant à toutes les stations connectées, qui ont une pondération déterminée à partir de la compensation des stations pondérées à l’échelle provinciale.

Le réseau ou l’exactitude absolue du réseau est déterminé par la moyenne des demi-grands axes des ellipses horizontales de confiance des stations, au niveau de 95 %, à partir de la compensation avec contraintes pondérées, pour toutes les stations.

Les ellipses de confiance relative et les ellipses de confiance des stations sont produites à l’aide d’un rééchelonnage itératif de l’information de covariance de la base géodésique du GNSS jusqu’à ce que la compensation avec contraintes pondérées finale ait un facteur de variance a posteriori égal à 1.

L’exactitude locale et l’exactitude du réseau d’un levé peuvent être réparties en classes fondées sur les critères suivants :

• exactitude
• abornement
• temps d’observation du GNSS
• connexion à la station du réseau d’intégration primaire (Primary Integration Network) PIN.

Le tableau 1 précise les exigences minimales propres à chaque classe.

Tableau 1 : Classification des stations – exactitude horizontale

Reconnaissance

Sélection de l'emplacement 

À la sélection des emplacements appropriés des nouvelles stations de contrôle, les éléments suivants doivent être pris en compte :

• visibilité satellite
• accès sûr à la borne et permanence de la borne
• environnement à faible multiplicité de trajets (il ne doit pas y avoir de surfaces réfléchissantes à moins de 50 m de la station dans quelque direction que ce soit)
• emplacement des stations choisi de manière à ce qu’il n’y ait pas de stations hertziennes, de répéteurs radioélectriques ou de lignes à haute tension à proximité

Une fois l’emplacement délimité, il faut réaliser un croquis de l’emplacement de la borne et un schéma d’obstacles de la station.

Abornement 

Les bornes des nouvelles stations de contrôle doivent correspondre à l’une des descriptions énoncées plus bas.

• Une tête en laiton taraudé est fixée à une barre de fer ronde coulée sous pression ou usinée de 25 mm de diamètre et d’une longueur de 1,8 m ou plus, enfoncée à au moins 15 cm sous le niveau du sol (bornes de type B et B2). La station doit être marquée par un piquet en bois de 5,1 cm x 5,1 cm x 1,2 m (2 po x 2 po x 4 pi) lorsque cela est possible.
• Un piquet de pierre en laiton est enfoncé dans un rocher stable ou dans du béton et est à niveau de la surface (borne de type C). Les stations installées dans de la roche doivent être marquées à l’aide d’un repère en acier, fixé dans la roche, afin de faciliter la localisation de la tête. Une mesure entre le repère et la borne doit être effectuée et consignée dans le croquis de l’emplacement de la borne.

Croquis de l'emplacement des bornes 

Des croquis de l’emplacement des bornes sont nécessaires pour toutes les nouvelles stations de contrôle ainsi que pour toutes les stations de contrôle existantes où des liens de référence ou encore les conditions locales ont changé (par exemple, élargissement des chaussées, nouvelle chaussée ou nouveau trottoir). Les renseignements doivent être mis à jour lorsque des erreurs ou des omissions sont constatées. 

Le croquis de référence indiquera la relation de la borne avec la route ou l’autoroute et montrera au moins 3 autres liens avec des références non ambiguës. Les liens doivent être suffisants pour localiser l’objet au niveau décimétrique et inclure des mesures redondantes. Les poteaux et les arbres utilisés comme liens de référence doivent être marqués à l’aide de clous et de drapeaux. De plus, les renseignements suivants sont également nécessaires : 

• flèche d’orientation dirigée vers le Norde
• date de création des liens
• type de borne
• numéro gravé
• condition
• relation avec le sol
• visibilité réciproque avec d’autres stations
• description écrite permettant une localisation approximative, référençant la borne dans les deux directions par rapport à des caractéristiques locales, notamment :
  • les routes
  • les rivières
  • les municipalités

 Un exemple de croquis de l’emplacement d’une borne figure à l'annexe B.

Conception de réseau 

Trois composantes principales permettent, ensemble, de concevoir un réseau complet :

1. le réseau d’intégration primaire (PIN)
2. le réseau de stations clés (KEY)
3. le réseau de projet

Chaque composante de la conception d’un réseau relève d’une hiérarchie de levé de contrôle différente (figure 1). Les stations d’intégration primaire sont plus hiérarchisées que le réseau de projet. Il est à noter que les stations clés existantes peuvent être utilisées à l’intégration primaire. Le réseau de projet relève de la classification des levés de contrôle régionaux.

Le réseau doit être conçu de façon à inclure des vérifications inhérentes des contrôles de qualité afin de garantir la fiabilité du levé et de la méthodologie utilisée. Les vérifications comprendront des observations de bases géodésiques répétées, des observations répétées des stations de contrôle existantes et nouvelles ainsi que d’autres mesures de contrôle de la qualité.

Le contrôle existant doit être suffisant pour permettre une orientation et une échelle appropriées du réseau de projet. La configuration finale doit être géométriquement forte et aboutir à un réseau homogène et totalement intégré. Des exemples de conceptions de réseaux appropriés sont présentés à l’annexe C.

La figure 1 ci-dessous présente la hiérarchie des levés de contrôle sous la forme d’une pyramide. Les zones grises indiquent les stations à produire dans le cadre du levé. La flèche indique les stations qui peuvent être utilisées à l’intégration primaire.

Image

Une proposition de conception du réseau doit être soumise à l’organisme émetteur et approuvée par celui-ci (voir les personnes-ressources dans la section 1 du présent document) avant le début des observations sur le terrain. La proposition de conception du réseau doit comprendre :

• un schéma du réseau proposé indiquant toutes les stations nouvelles et existantes
• les bases géodésiques à observer et les informations d’identification de la séance
• les bases géodésiques qui seront répétées
• le nombre et le type de récepteurs et d’antennes GNSS
• des observations sur tout élément de la proposition susceptible de concerner l’organisme émetteur

Réseau d’intégration primaire (PIN)

Le réseau d’intégration primaire (PIN) fournit à la fois l’intégration au contrôle d’ordre supérieur et la structure globale du réseau. Au moins trois stations de contrôle existantes distribuées régulièrement à la périphérie du réseau de projet, qui englobent entièrement ce réseau, doivent être utilisées. Elles doivent être directement connectées les unes aux autres, formant un réseau étalon, afin d’assurer à la fois le contrôle de la qualité et l’intégration du réseau KEY et des stations de projet.

Ces stations devraient être plus hiérarchisées que celles du réseau de projet. Par exemple, les stations d’intégration primaires peuvent être des stations clés déjà établies, des stations du Réseau de haute précision de l’Ontario, des stations du Réseau de base canadien (RBC), des stations du Système canadien de contrôle actif (SCCA) ou du réseau régional de stations de contrôle actif (RRSCA) et des stations de base du Réseau cinématique en temps réel (NRTK) du secteur privé qui sont jugées conformes par Levés géodésiques du Canada au moment du levé. Pas plus de 50 % des stations du réseau PIN peuvent être des stations de base en mode cinématique en temps réel (RTK) du réseau du secteur privé.

Réseau de stations clés (KEY)

Les stations clés, lorsqu’elles sont connectées entre elles et au réseau PIN, constituent un réseau homogène ayant une propagation minimale d’erreurs. Elles feront partie du Réseau de haute précision de l’Ontario – la densification provinciale du RBC – une fois qu’un levé aura été réalisé et qu’il sera approuvé aux fins d’acceptation.

Le réseau de stations clés doit former un réseau indépendant lorsqu’il est combiné au réseau d’intégration primaire.

Les stations clés doivent être placées à la périphérie et englober la zone de projet. Elles feront partie du réseau de projet.  Dans le cas d’un réseau linéaire, au moins deux stations clés sont nécessaires. Dans le cas d’un réseau de type bloc (un réseau de forme carrée, rectangulaire ou similaire), au moins quatre stations clés sont nécessaires.  Des stations clés supplémentaires sont nécessaires pour que l’espacement maximal entre les stations clés soit de 15 km. Ces stations doivent être de grande qualité, situées de préférence dans des rochers stables ou dans du béton, et être entourées de moins d’obstacles possibles aux satellites.

Réseau de projet

Le réseau de projet correspond à la densification locale des stations de contrôle. Les connexions au réseau de stations clés permettent l’intégration primaire et le contrôle de la qualité. La configuration du réseau de projet dépendra des exigences de levé précisées par l’organisme émetteur.

Canevas planimétrique existant

Outre les stations d’intégration primaires, d’autres stations de canevas planimétrique existantes doivent être occupées et correctement intégrées au réseau (si elles sont adaptées au GNSS) afin de garantir un réseau de projet homogène et totalement intégré.

Dans le cas de projets linéaires, au moins un point de repère horizontal existant situé tous les 5 km au sein du réseau de projet doit être occupé et intégré de manière homogène.

Dans le cas de projets de type bloc, au moins 25 % des points de repère horizontaux existants au sein du réseau de projet doivent être occupés et intégrés de manière homogène.

Les points de repère horizontaux existants doivent, dans la mesure du possible, faire partie du réseau de projet.

Interconnexions des stations

Le réseau final doit comprendre des connexions directes entre les stations du réseau d’intégration primaire (PIN).

Une connexion directe est nécessaire entre chaque station de contrôle existante du réseau PIN et les deux stations clés les plus proches. Ces connexions doivent être observées lors de séances séparées et sous une constellation de satellites différente.Les stations clés doivent être reliées directement entre elles, en plus des liens avec le réseau d’intégration primaire et le réseau de projet.

Les stations clés doivent être reliées directement entre elles, en plus des liens avec le réseau d’intégration primaire et le réseau de projet.

Chaque station du réseau de projet (y compris les stations clés) doit être directement connectée à au moins deux autres stations du réseau de projet et doit avoir des connexions directes avec toutes les stations adjacentes. Toutes les paires de stations à visibilité réciproque doivent être directement connectées.^{footnote 1[1]}

Bases géodésiques répétées

Il doit y avoir au moins une base géodésique commune entre les séances afin que, dans le réseau final, toutes les séances soient liées entre elles.

Dans le cas de réseaux de projets linéaires, toutes les bases géodésiques entre les paires de stations à visibilité réciproque doivent être répétées.

Observations répétées

Chaque station du levé par GNSS, y compris le levé de contrôle existant, doit faire l’objet de deux observations indépendantes.

Sélection de l’équipement 

Récepteur

Au moins quatre récepteurs GNSS bifréquences de qualité géodésique doivent être utilisés. Quel que soit le nombre de récepteurs utilisés, tous les éléments de la conception doivent être respectés (par exemple, répétition des bases géodésiques, bases géodésiques communes entre les séances, liens aux stations adjacentes).

L’utilisation d’une seule marque et d’un seul modèle de récepteur est fortement recommandée.

Si des récepteurs de différents fabricants sont utilisés, leur compatibilité doit d’abord être vérifiée et documentée au moyen d’un levé de validation GNSS à partir d’un réseau de base provincial du GNSS.

Antenne

Au minimum, des antennes géodésiques bifréquence (L1 et L2) doivent être utilisées. L’utilisation d’une seule marque et d’un seul modèle d’antenne est fortement recommandée.

Si des antennes de différents fabricants sont utilisées, leur compatibilité doit d’abord être vérifiée et documentée au moyen d’un levé de validation GNSS à partir d’un réseau de base provincial du GNSS ou sur un réseau étalon. L’application correcte des hauteurs d’antenne et les décalages de centre de phase doivent être vérifiés à la fois dans le logiciel de traitement de la base géodésique et dans l’en-tête du fichier de format RINEX (Receiver INdependent EXchange).

Observations sur le terrain 

Identification des bornes

Lors de chaque occupation, il faut vérifier que la bonne station a été observée.

L’opérateur du récepteur doit consigner dans le registre l’inscription figurant sur la borne, ainsi que le numéro unique de la borne et le nom utilisé pour décrire officiellement la station.

Configuration de l’antenne

Le dispositif de centrage (le triangle à vis calantes) utilisé avec chaque antenne doit être vérifié avant et après le levé, ainsi que chaque semaine pendant la durée du levé.

Le type d’antenne et le numéro de série doivent être inscrits dans le registre.

Le point de référence nord de l’antenne doit être orienté vers le nord géographique.

La hauteur de l’antenne doit être mesurée en métrique au millimètre près au début et à la fin de chaque séance d’observation. Les mesures obtenues doivent être vérifiées au moyen d’une mesure impériale indépendante. Pour mesurer la hauteur d’antennes inclinées, il faut prendre les mesures à trois points espacés uniformément autour de l’antenne.

Toutes les hauteurs d’antenne mesurées doivent être consignées dans le registre, accompagnées de tout croquis nécessaire pour montrer les relations entre les mesures et la hauteur verticale entre le repère et le centre de phase de l’antenne. Toutes les valeurs nécessaires pour convertir les mesures en hauteur verticale entre le repère et le centre de phase doivent être fournies.

Indépendance des observations 

Les observations (ou occupations) peuvent être considérées comme indépendantes seulement lorsqu’elles font appel à de l’équipement, à des observateurs et à des configurations de satellites différents. Bien que les observations indépendantes soient préférables, elles ne sont pas toujours pratiques.

Lors d’observations consécutives à une même station, l’équipement GNSS doit être réinitialisé entre les séances pour atteindre un certain niveau d’indépendance.

Pour réinitialiser l’équipement GNSS, il faut arrêter l’enregistrement des données du récepteur, réinitialiser l’antenne et le trépied, mesurer de nouvelles hauteurs d’antenne et commencer une nouvelle fiche du registre.

Durée de la séance d’observation

Les modes GNSS statique et statique rapide peuvent être utilisés. Les méthodes cinématiques ne doivent pas être employées.

La durée de la séance d’observation dépend de la méthode GNSS utilisée, du nombre de satellites occupés et de la longueur de la ligne mesurée. La durée de la séance d’observation doit :

• respecter les recommandations minimales du fabricant du récepteur
• suffire à résoudre les ambiguïtés sur les nombres entiers concernant des bases géodésiques allant jusqu’à 50 km
• être suffisante pour garantir une solution de positionnement de grande précision, lorsque des solutions ambiguës fixes ne sont pas obtenues, dans le cas de bases géodésiques de plus de 50 km
• être d’au moins 30 minutes dans le cas de séances d’observations GNSS communes

Remarque :  il faut éviter les mesures du GNSS pendant les périodes d’activité solaire élevée. 

Cadence de mesurage

Dans le cas d’observations statiques, les données doivent être enregistrées à des intervalles de 30 secondes ou moins.

Dans le cas d’observations statiques rapides, les données doivent être enregistrées à des intervalles de 10 secondes ou moins.

La cadence de mesurage doit être précisée dans le registre.

Types de mesure

Toutes les mesures possibles, y compris les mesures de la phase de la porteuse sur les antennes L1 et L2, doivent être observées et enregistrées.

Angle de masquage

L’angle de masquage doit être égal ou supérieur à 15°. Il doit être noté dans le registre.

Notes d’observations sur le terrain 

Un registre détaillé doit être tenu lors de chaque observation. Il doit comprendre, au minimum, les renseignements suivants :

• observateur
• date des observations (année, mois, jour et numéro de jour julien)
• numéro d’identification de la séance
• identification de la station (numéro unique de la borne, nom de la station, inscription sur la borne)
• types et modèles de récepteurs et d’antennes
• numéro de série du récepteur, de l’antenne et de l’enregistreur de données
• toutes mesures prises pour calculer et vérifier la hauteur de l’antenne (un croquis décrivant la procédure est également requis)
• heure de début et de fin des observations (et indication du décalage par rapport au temps universel coordonné)
• taux d’enregistrement des données
• angle de masquage
• conditions météorologiques générales et changements éventuels au cours de la séance (notamment l’apparition d’orages électriques)
• tous problèmes ou comportements inhabituels concernant l’équipement ou le suivi par satellite

Un exemple de fiche de registre figure à l'annexe D.

Schéma d'obstacles

Un schéma d’obstacles est requis pour toutes les stations nouvelles et existantes. Le schéma doit montrer tous les obstacles à des angles d’élévation supérieurs à 15°, vus de l’emplacement de l’antenne. S’il n’y a pas d’obstacles, il faut l’indiquer sur le schéma. Un exemple de schéma d’obstacles figure à l'annexe E.

Traitement des données du GNSS

Logiciels et procédures de traitement 

Le même logiciel doit être utilisé pour traiter toutes les données du GNSS. Le nom et la version du logiciel doivent être consignés. Le logiciel doit calculer une matrice de covariance relative à toutes les différences de coordonnées estimées, qui peut être utilisée comme entrée dans un programme rigoureux de compensation du réseau tridimensionnel.

Il faut utiliser les orbites précises du GNSS, liées au système de référence officiel approprié et aux corrections précises de l’horloge, sous forme finale ou rapide, accessibles à Levés géodésiques du Canada, Ressources naturelles Canada (RNCan), pour traiter toutes les bases géodésiques.

Lors du traitement de bases géodésiques GNSS, il faut utiliser, à partir d’une source fiable comme l’International GNSS Service (IGS), le dernier fichier d’étalonnage absolu de l’antenne fondé sur le même cadre de référence que le levé prévu.

Des techniques de traitement de base géodésique unique doivent être utilisées. Toutes les combinaisons de bases géodésiques (et pas seulement les bases géodésiques indépendantes) doivent être traitées et utilisées dans la compensation. Des solutions d’ambiguïté à nombre entier fixe doivent être obtenues dans le cas de toute base géodésique d’une longueur maximale de 50 km.

Les données bifréquences doivent être traitées, peu importe la base géodésique. Les solutions fixes L1 peuvent être acceptées dans le cas de bases géodésiques courtes (de moins de 10 km de long) si elles sont meilleures que les solutions fixes L1 ou L2 combinées. Tous les contrôles et options de traitement utilisés doivent être clairement indiqués dans le rapport.

Les coordonnées publiées doivent être utilisées pour la première station du traitement de la base géodésique en vue de la transmission des coordonnées. Le traitement subséquent de la base géodésique doit être configuré de manière à propager ces valeurs initiales au reste du réseau tout au long du traitement.

Différences entre les bases géodésiques répétées 

Les différences entre les bases géodésiques répétées doivent être calculées pour vérifier les erreurs et la cohérence interne du réseau GNSS. Les différences maximales dans les longueurs de bases géodésiques répétées ne doivent pas dépasser (3 cm + 1 ppm). Les bases géodésiques répétées qui ne satisfont pas à cette exigence doivent faire l’objet d’un levé et d’un nouveau traitement ou d’une nouvelle observation, au besoin, pour satisfaire à toutes les exigences des présentes spécifications.

Analyse et compensation 

Pour permettre une analyse complète du réseau de contrôle, des compensations par la méthode des moindres carrés sous contrainte minimale et avec contrainte fixe doivent être fournies.

Logiciel de compensation par les moindres carrés 

Il faut utiliser un logiciel rigoureux de compensation par les moindres carrés en 3D. Il doit calculer et utiliser la matrice de covariance formelle complète de toutes les différences de coordonnées estimées et fournir les résidus d’observation. Quel que soit le logiciel utilisé, les fichiers d’entrée de GeoLab sont nécessaires aux livrables.

Mise à l’échelle cartographique des bases géodésiques et informations sur la matrice de covariance 

La mise à l’échelle cartographique de bases géodésiques individuelles ou de bases géodésiques au sein d’une séance n’est pas autorisée. De même, la mise à l’échelle cartographique des informations de covariance à partir de bases géodésiques individuelles ou de séances individuelles n’est pas autorisée.

Compensation sous contrainte minimale

Il faut fournir une compensation sous contrainte minimale lorsqu’une station horizontale et une station verticale sont maintenues fixes aux fins d’évaluation de la qualité et de la force interne des observations.

La latitude, la longitude et l’altitude ellipsoïdale d’une station de réseau d’intégration primaire seront définies selon les valeurs publiées. Un modèle de géoïde doit être appliqué à la compensation.

Les résidus de la composante des bases géodésiques (x, y, z) dérivés de la compensation ne doivent pas dépasser :

• 2 cm + 3 ppm de la longueur de la base géodésique, dans le cas de bases géodésiques inférieures à 20 km
• 4 cm + 2 ppm de la longueur de la base géodésique, dans le cas de bases géodésiques supérieures à 20 km

Les tendances courantes en matière de résidus doivent être examinées et analysées.

La matrice de covariance complète sera mise à l’échelle par le facteur de variance a posteriori lorsque cette valeur est supérieure à 1.

Le demi-grand axe de la région de confiance relative horizontale à 95 % entre toutes les stations connectées ne doit pas dépasser 2 cm. Cette région de confiance doit être dérivée de la matrice de covariance, qui a été mise à l’échelle par le facteur de variance a posteriori.

Rejet de la base géodésique 

Le rejet d’une base géodésique doit être justifié. La séance entière contenant la base géodésique rejetée doit être rejetée, à moins que la base géodésique problématique puisse être isolée. Tout rejet d’une base géodésique doit être consigné et expliqué par un raisonnement valable.

Le réseau doit continuer à satisfaire à toutes les spécifications après le rejet d’une base géodésique.

Vérification du contrôle

Les valeurs compensées à partir de la compensation sous contrainte minimale doivent être comparées aux valeurs publiées des stations de contrôle horizontal et vertical existantes afin d’évaluer l’exactitude, la compatibilité et la fiabilité du contrôle existant.

Si l’un des contrôles existants n’est pas compatible et ne doit donc pas être maintenu dans la compensation finale avec contrainte, ou utilisé dans la compensation avec contrainte pondérée, une explication détaillée valable doit être fournie. Dans tous les cas, le nombre minimal et l’exactitude du contrôle existant doivent être respectés.

Compensation avec contrainetes

Il faut fournir une compensation avec contraintes où la latitude, la longitude et l’altitude ellipsoïdale publiées de toutes les stations de contrôle existantes dans le réseau sont maintenues fixes. Tout doit être mis en œuvre pour respecter l’exactitude locale et l’exactitude de réseau précisées dans l’ensemble du réseau. Toutefois, s’il n’est pas possible d’atteindre ce niveau d’exactitude pour chaque station en raison de distorsions dans le réseau existant, l’organisme émetteur peut juger acceptable une classification d’exactitude locale ou d’exactitude de réseau inférieure.

Compensation avec contraintes pondérées

En cas de compensation avec contraintes pondérées, toutes les stations de contrôle existantes doivent être contraintes à leurs latitudes, longitudes et altitudes ellipsoïdales publiées ainsi qu’aux estimations d’erreur (matrice de covariance) fournies à partir des compensations du RBC et du Réseau de haute précision de l’Ontario.

La matrice de covariance de la base géodésique du GNSS (et non la matrice de covariance des coordonnées) doit être itérativement remise à l’échelle jusqu’à ce que le facteur de variance a posteriori soit égal à 1 lorsqu’il est compensé à partir des contraintes de coordonnées. Cette méthode garantit que les estimations d’erreur de la position finale correspondent aux estimations d’erreur du RBC.

Sauf indication contraire, l’organisme émetteur sera responsable de l’exécution de la compensation avec contraintes pondérées. 

Modèle du géoïde 

Sauf indication contraire, il faut utiliser le modèle du géoïde canadien le plus récent faisant appel à la surface correctrice appropriée.

Levé de contrôle vertical en 3D à l'aide du GNSS 

La présente section fournit des exigences supplémentaires relativement à l’obtention d’altitudes orthométriques exactes à l’aide du GNSS. Les spécifications de cette section doivent être respectées en plus des spécifications de la section 2. 

Exactitude du système de référence vertical 

Exactitude de d'altitude ellipsoïdale 

L’exactitude locale verticale de la station est déterminée par le calcul de la moyenne de l’intervalle de confiance relative en 1D de l’altitude ellipsoïdale, au niveau de confiance de 95 %, à partir de la compensation avec contraintes pondérées, pour toutes les stations connectées.

L’exactitude du réseau vertical de l’altitude ellipsoïdale est déterminée par le calcul de la moyenne de l’intervalle de confiance de la station en 1D, au niveau de confiance de 95 %, à partir de la compensation avec contraintes pondérées. 

Il convient de noter que, lors de l’utilisation du positionnement GNSS, l’incertitude de la composante verticale est généralement de deux à trois fois supérieure à l’incertitude de la composante horizontale.

Tableau 2 Classification des stations – exactitude verticale (altitude ellipsoïdale)

Exactitude du géoïde 

L’exactitude du géoïde actuel recommandé pour le Canada (y compris l’Ontario) devrait faire l’objet d’une recherche ou être évaluée en fonction de la documentation fournie par Levés géodésiques du Canada (RNCan) et du modèle du géoïde adopté pour le Canada. Actuellement, Levés géodésiques du Canada relève que l’exactitude nominale de l’altitude géodésique propre au géoïde CGG2013a est de plus ou moins 15 mm. 

Exactitude de l'altitude orthométrique 

L’exactitude de l’altitude orthométrique fondée sur le GNSS est calculée selon la propagation des exactitudes de l’altitude ellipsoïdale et de l’altitude géoïdale comme suit :

Image

où :

OH = écart-type de l’altitude orthométrique

Oh = écart-type de l’altitude ellipsoïdale

ON = écart-type de l’altitude géoïdale

Note : des exemples de calculs de l’erreur d’altitude orthométrique figurent à l'annexe F.

Observations sur le terrain

Durée de la séance d’observation 

Lorsque des altitudes ellipsoïdales ou orthométriques précises sont requises dans un réseau, les temps d’observation de la séance commune doivent être augmentés pour obtenir ces composantes du réseau, comme suit : 

• le temps d’observation de la station du réseau KEY doit être augmenté de 15 minutes (ce qui donne une séance d’observation commune d’au moins 60 minutes)
• le temps d’observation de la station du réseau de projet doit être augmenté de 15 minutes (ce qui donne une séance d’observation commune d’au moins 45 minutes)

Indépendance des observations 

Les observations (ou occupations) seront considérées comme réellement indépendantes uniquement si elles ne se produisent pas au cours de séances consécutives. Idéalement, la nouvelle occupation d’une station devrait avoir lieu un autre jour.  Si une station doit être occupée de nouveau le même jour, au moins deux heures doivent s’être écoulées entre la fin de la première séance et le début de la seconde.

Dans le cas de tout réseau GNSS nécessitant des altitudes ellipsoïdales ou orthométriques précises, des observations totalement indépendantes et répétées sont nécessaires pour toutes les stations du réseau de projet, tel qu’il est défini ci-dessus.

Recommandations supplémentaires

• Des trépieds à hauteur fixe doivent être utilisés lorsque des altitudes orthométriques ou ellipsoïdales précises sont calculées.
• Des antennes à anneau d’étranglement doivent être utilisées dans les zones où la propagation par trajets multiples est très fréquente (par exemple, dans les centres-villes en milieu urbain où se trouvent des immeubles de grande hauteur).
• Il est fortement encouragé de procéder à une vérification au sol ou de voir à la confirmation de l’altitude ellipsoïdale du GNSS observée par la comparaison des élévations dérivées et des différences d’élévation aux élévations de stations déterminées par le service de Positionnement ponctuel précis (PPP) de Levés géodésiques du Canada.

Livrables du projet

Rapports et comptes-rendus

Le rapport final d’un projet de levé du GNSS/GPS doit fournir tous les renseignements nécessaires à l’évaluation de l’atteinte satisfaisante de l’objectif du projet. Le rapport doit contenir suffisamment de renseignements pour permettre le retraitement des données brutes, si nécessaire. Les éléments du rapport indiqués ci-dessous renvoient aux exigences minimales envers un projet. En fonction de l’instrumentation ou de la méthodologie utilisée, des renseignements supplémentaires seront peut-être requis.

Description du projet

Une brève description des objectifs du projet est requise et l’emplacement général du levé ainsi que le nombre de stations positionnées doivent être présentés.

Une description détaillée du plan de contrôle de la qualité du projet et des mesures prises pour assurer le respect du plan doit être incluse.

Une description des problèmes rencontrés et de leur résolution doit être fournie.

Un schéma final du réseau indiquant toutes les stations occupées doit être soumis. Ce schéma doit être à l’échelle et doit présenter :

• toutes les stations de contrôle existantes dans la zone du projet
• toutes les nouvelles stations de contrôle
• les bases géodésiques observées et les informations d’identification de la séance
• toutes les bases géodésiques répétées

Procédures de levé 

Les comptes-rendus soumis doivent être accompagnés d’une description claire des procédures du levé utilisées sur le terrain. Les renseignements suivants doivent être précisés :

• un résumé de l’équipement utilisé
• les renseignements liés aux procédures particulières utilisées sur le terrain, comme les valeurs et les méthodes nécessaires pour convertir la mesure de la hauteur de l’antenne à la hauteur verticale du repère au centre de phase
• un résumé indiquant les stations occupées pendant chaque séance, les heures respectives de début et de fin de collecte des données et les noms des fichiers de données brutes

Procédures de traitement des données du GNSS

Il faut présenter une description détaillée des procédures utilisées pour traiter et vérifier les données du GNSS sur le terrain ou au bureau. Les renseignements suivants doivent être précisés :

• les logiciels (numéro et date de la version) utilisés pour le traitement des données
• une description détaillée des options et des contrôles de traitement utilisés
• une description des éphémérides utilisées, de leur source et de leur référence
• une liste des stations fixes utilisées pour transmettre les coordonnées pendant le traitement
• des renseignements et des explications sur la mise en forme des données effectuée
• les modèles ionosphériques et troposphériques utilisés
• les renseignements et l’évaluation des différences entre les bases géodésiques répétées

Procédures de compensation et analyse 

Il faut présenter une description détaillée des procédures utilisées pour calculer la compensation et effectuer l’analyse du réseau. Les renseignements suivants sont nécessaires :

• les logiciels (numéro et date de la version) utilisés pour calculer la compensation
• la valeur utilisée pour effectuer la mise à l’échelle de la matrice de covariance dans la compensation sous contrainte minimale en vue de tenir compte des estimations d’erreur trop optimistes
• une justification de toute base géodésique rejetée
• une analyse des résidus, des valeurs aberrantes résiduelles et des demi-grands axes des jointures en 2D et en 1D à 95 % de confiance relative entre toutes les stations connectées à partir de la compensation sous contrainte minimale
• une analyse de l’exactitude, de la compatibilité et de la fiabilité du levé de contrôle existant
• une analyse des résidus, des valeurs aberrantes résiduelles et des demi-grands axes des jointures en 2D et en 1D à 95 % de confiance relative entre toutes les stations connectées à partir de la compensation avec contraintes
• la classification, en fonction de l’exactitude locale et de l’exactitude du réseau, des stations du réseau à partir de la compensation avec contraintes

Toutes les données numériques doivent être transmises sur un dispositif de stockage fiable, comme une clé USB, un disque dur externe ou un utilitaire en ligne sécurisé.

Les livrables doivent comprendre :

• toutes les données de mesure originales (données brutes) recueillies au cours du projet, clairement étiquetées et décrites. Les données doivent également être fournies dans le format RINEX (Receiver Independent Exchange), version 2 ou ultérieure
• toutes les notes d’observations sur le terrain originales, les registres, les schémas d’obstacles et les notes de nivellement
• les croquis d’emplacement des nouvelles bornes et des bornes existantes (le cas échéant) – de préférence au format GIF ou PDF
• tous les fichiers de solutions de bases géodésiques du GNSS dans un format numérique, y compris un fichier d’index qui fournit les noms des fichiers de bases géodésiques et les informations d’identification de séance pour chaque base géodésique
• toutes les solutions de référence du GNSS de chaque séance regroupées et sauvegardées dans un fichier distinct et propre à la séance dont le nom contient, au minimum, l’identifiant de séance (Séance_ID [S#]) et l’identifiant de projet (Projet_ID), par exemple : S01_WO2020-102.asc, S02_CO27-130.1.asc, Séance-07_Proj2023-001.asc, etc.
• un résumé des solutions de référence en format numérique (ASCII) indiquant clairement la résolution ou non des ambiguïtés et fournissant une indication de leur qualité
• les fichiers d’entrée de compensation sous contrainte minimale et de compensation avec contraintes en format numérique
• les fichiers de sortie de compensation sous contrainte minimale et de compensation avec contraintes en format numérique
• les fichiers d’entrée de compensation sous contrainte minimale et de compensation avec contraintes (numériques) au format GeoLab (version 3 ou plus récente)
• les coordonnées géographiques finales (latitude, longitude, altitude orthométrique et altitude ellipsoïdale), coordonnées UTM et coordonnées MTM en format numérique (ASCII)
• des photos (de préférence en format JPEG ou GIF) :
  • photo 1 – appareil photo pointé vers le bas (vue de haut en bas de la borne), vérification de la marque physique montrant son identifiant (numéro)
  • photo 2 – vue panoramique de la zone générale du repère de contrôle
  • photo 3 – (facultative) photo de l’installation du trépied ou de l’instrument sur le site du repère
  • photo 4 – (facultative) tout obstacle important susceptible d’affecter la qualité des observations GNSS à la station, en vue d’étayer ou de clarifier le schéma d’obstacles de la station
• le rapport final

Annexes

Annexe A – Abornement

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Annexe B – Croquis de l’emplacement des bornes

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Annexe C – Conception de réseau

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Annexe D – Registre de données sur le terrain

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Annexe E – Schéma d’obstacles

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Annexe F – Exemple de calculs de l’exactitude de l’altitude orthométrique^{footnote 2[2]}

σh : Altitude ellipsoïdale standard (cm)

1 cm

σ_N : Altitude géoïdale standard (cm)

1,5 cm

σ_H : Altitude orthométrique standard (cm)

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σh : Altitude ellipsoïdale standard (cm)

2 cm

σ_N : Altitude géoïdale standard (cm)

1,5 cm

σ_H : Altitude orthométrique standard (cm)

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σh : Altitude ellipsoïdale standard (cm)

3 cm

σ_N : Altitude géoïdale standard (cm)

1,5 cm

σ_H : Altitude orthométrique standard (cm)

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σh : Altitude ellipsoïdale standard (cm)

5 cm

σ_N : Altitude géoïdale standard (cm)

1,5 cm

σ_H : Altitude orthométrique standard (cm)

σh : Altitude ellipsoïdale standard (cm)

10 

σ_N : Altitude géoïdale standard (cm)

1,5 

σ_H : Altitude orthométrique standard (cm)

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