Academic literature on the topic 'Satellites artificiels en géodésie'

Au cours des dernières années, de nombreuses approches avancées de classification, tels que les réseaux de neurones artificiels, arbres de décision, les ensembles flous, etc. ont été largement appliquées à la classification des images satellites. Chaque méthode de classification a son propre mérite. Sélectionner une approche de classification appropriéepour une étude spécifique n'est pas facile. Différents résultats de classification peuvent être obtenus selon le(s) classificateur(s) choisi(s). Dans cet article, nous passons en revue diverses méthodes de classification avec une analyse et étude comparative. Nous présentons également les techniques pour améliorer la précision de la classification de lacouverture terrestre.

La culture, mot ancien, a une longue histoire et pour les anthropologues, qui n’ont pas envie de l’abandonner, elle garde tout son potentiel heuristique. Du verbe latin colere (cultiver, habiter, coloniser), la culture a immédiatement montré une remarquable versatilité sémantique. Comme Cicéron (106-43 av. J.-C.) l’avait dit, il n’y a pas seulement la culture des champs, il y a aussi la cultura animi : c’est-à-dire la philosophie. Cultura animi est une expression que l’on retrouve également au début de la modernité, chez le philosophe anglais Francis Bacon (1561-1626). Elle devient ensuite « culture de la raison » chez René Descartes (1596-1650) et chez Emmanuel Kant (1724-1804). Mais au XVIIIe siècle, nous assistons à un autre passage, lorsque la culture, en plus des champs, de l’âme et de la raison humaine, commence à s’appliquer également aux coutumes, aux mœurs, aux usages sociaux, comme cela est parfaitement clair chez des auteurs tels que François-Marie Arouet, dit Voltaire (1694-1778), et Johann Gottfried Herder (1744-1803). Nous pourrions nous demander pourquoi ces auteurs ne se sont pas contentés de continuer à utiliser les termes désormais testés de coutumes et de mœurs. Pourquoi ont-ils voulu ajouter la notion de culture? Qu’est-ce que cette notion offrait de plus? Autrement dit, quelle est la différence entre culture et coutume? Dans l’usage de Voltaire et de Herder, la culture est presque toujours singulière, alors que les coutumes sont très souvent plurielles. La culture a donc pour effet d’unifier les coutumes dans un concept unique, en surmontant leur pluralité désordonnée et désorientante : les coutumes sont nombreuses, variables, souvent divergentes et contradictoires (les coutumes d’une population ou d’une période historique s’opposent aux coutumes d’autres sociétés et d’autres périodes), alors que la culture désigne une capacité, une dimension, un niveau unificateur. Dans son Essai sur les mœurs (1756), Voltaire a clairement distingué le plan de la « nature », dont dépend l’unité du genre humain, de celui de la « culture », où les coutumes sont produites avec toute leur variété : « ainsi le fonds est partout le même », tandis que « la culture produit des fruits divers », et les fruits sont précisément les coutumes. Comme on peut le constater, il ne s’agit pas uniquement d’opposer l’uniformité d’une part (la nature) et l’hétérogénéité d’autre part (les coutumes). En regroupant les coutumes, Voltaire suggère également une relation selon laquelle le « fonds » est le terrain biologique, celui de la nature humaine, tandis que la culture indique le traitement de ce terrain et, en même temps, les fruits qui en découlent. Tant qu’on ne parle que de coutumes, on se contente de constater la pluralité et l’hétérogénéité des « fruits ». En introduisant le terme culture, ces fruits sont rassemblés dans une catégorie qui les inclut tous et qui contribue à leur donner un sens, bien au-delà de leur apparente étrangeté et bizarrerie : bien qu’étranges et bizarres, ils sont en réalité le produit d’une activité appliquée au terrain commun à toutes les sociétés humaines. Partout, les êtres humains travaillent et transforment l’environnement dans lequel ils vivent, mais ils travaillent, transforment et cultivent aussi la nature dont ils sont faits. Appliquée aux coutumes, la culture est donc à la fois ce travail continu et les produits qui en découlent. En d’autres termes, nous ne pouvons plus nous contenter d’être frappés par l’étrangeté des coutumes et les attribuer à une condition d’ignorance et aux superstitions : si les coutumes sont une culture, elles doivent être rapportées à un travail effectué partout, mais dont les résultats sont sans aucun doute étranges et hétérogènes. Il s’agit en tout cas d’un travail auquel chaque société est dédiée dans n’importe quel coin du monde. Nous ne voulons pas proposer ici une histoire du concept de culture. Mais après avoir mentionné l’innovation du concept de culture datant du XVIIIe siècle – c’est-à-dire le passage du sens philosophique (cultura animi ou culture de la raison) à un sens anthropologique (coutumes en tant que culture) –, on ne peut oublier que quelques décennies après l’Essai sur les mœurs (1756) de Voltaire, Johann Gottfried Herder, dans son Ideen zur Philosophie der Geschichte der Menschheit (1784-1791), fournit une définition de la culture digne d’être valorisée et soutenue par l’anthropologie deux siècles plus tard. Herder ne se limite pas à étendre la culture (Kultur) bien au-delà de l’Europe des Lumières, au-delà des sociétés de l’écriture (même les habitants de la Terre de Feu « ont des langages et des concepts, des techniques et des arts qu’ils ont appris, comme nous les avons appris nous-mêmes et, par conséquent, eux aussi sont vraiment inculturés »), mais il cherche le sens profond du travail incessant de la Kultur (1991). Pourquoi, partout, aux quatre coins du monde, les humains se consacrent-ils constamment à la formation de leur corps et de leur esprit (Bildung)? La réponse de Herder est dans le concept de l’homme en tant qu’être biologiquement défectueux (Mängelwesen), en tant qu’être qui a besoin de la culture pour se compléter : le but de la culture est précisément de fournir, selon différentes conditions historiques, géographiques et sociales, une quelque forme d’humanité. Selon Herder, la culture est « cette seconde genèse de l’homme qui dure toute sa vie » (1991). La culture est la somme des tentatives, des efforts et des moyens par lesquels les êtres humains « de toutes les conditions et de toutes les sociétés », s’efforcent d’imaginer et de construire leur propre humanité, de quelque manière qu’elle soit comprise (1991). La culture est l’activité anthropo-poïétique continue à laquelle les êtres humains ne peuvent échapper. Tel est, par exemple, le propre du rituel qui réalise la deuxième naissance, la véritable, celle de l’acteur/actrice social/e, comme dans les rites d’initiation ou la construction des rapports sociaux de sexe. La culture correspond aux formes d’humanité que les acteurs sociaux ne cessent de produire. Le but que Herder pensait poursuivre était de rassembler les différentes formes d’humanité en une seule connaissance généralisante, une « chaîne de cultures » qui, du coin du monde qu’est l’Europe des Lumières « s’étend jusqu’au bout de la terre » (1991). On peut soutenir que dans les quelques décennies de la seconde moitié du XVIIIe siècle, on avait déjà posé les bases d’un type de connaissance auquel on allait donner plus tard le nom d’anthropologie culturelle. Parmi ces prémisses, il y avait le nouveau sens du terme culture. Cependant, il faut attendre plus d’un siècle pour que ceux qui allaient être appelés anthropologues reprennent ce concept et en fassent le fondement d’une nouvelle science. La « science de la culture » est en fait le titre du chapitre I de Primitive Culture (1871) d’Edward Burnett Tylor, chapitre qui commence par la définition de la culture connue de tous les anthropologues : « Le mot culture ou civilisation, pris dans son sens ethnographique le plus étendu, désigne ce tout complexe comprenant à la fois les sciences, les croyances, les arts, la morale, les lois, les coutumes et les autres facultés et habitudes acquises par l’homme dans l’état social (Tylor1920). » Dans cette définition, les points suivants peuvent être soulignés : premièrement, la culture est un instrument qui s’applique de manière ethnographique à toute société humaine; deuxièmement, elle intègre une pluralité d’aspects, y compris les coutumes, de manière à former un « ensemble complexe »; troisièmement, les contenus de cet ensemble sont acquis non par des moyens naturels, mais par des relations sociales. Dans cette définition, la distinction – déjà présente chez Voltaire – entre le plan de la nature et le plan de la culture est implicite; mais à présent, le regard se porte avant tout sur la structure interne de la culture, sur les éléments qui la composent et sur la nécessité d’ancrer la culture, détachée de la nature, au niveau de la société. Il initie un processus de formation et de définition d’un savoir qui, grâce au nouveau concept de culture, revendique sa propre autonomie. La première fonction de la culture est en fait de faire voir le territoire réservé à la nouvelle science : un vaste espace qui coïncide avec tous les groupes humains, des communautés les plus restreintes et les plus secrètes aux sociétés qui ont dominé le monde au cours des derniers siècles. Mais jusqu’à quel point ce concept est-il fiable, solide et permanent, de sorte qu’il puisse servir de fondement au nouveau savoir anthropologique? On pourrait dire que les anthropologues se distinguent les uns des autres sur la base des stratégies qu’ils adoptent pour rendre le concept de culture plus fiable, pour le renforcer en le couplant avec d’autres concepts, ou, au contraire, pour s’en éloigner en se réfugiant derrière d’autres notions ou d’autres points de vue considérés plus sûrs. La culture a été un concept novateur et prometteur, mais elle s’est aussi révélée perfide et dérangeante. On doit réfléchir aux deux dimensions de la culture auxquelles nous avons déjà fait allusion: le travail continu et les produits qui en découlent. Les anthropologues ont longtemps privilégié les produits, à commencer par les objets matériels, artistiques ou artisanaux : les vitrines des musées, avec leur signification en matière de description et de classification, ont suggéré un moyen de représenter les cultures, et cela même lorsque les anthropologues se sont détachés des musées pour étudier les groupes humains en « plein air », directement sur le terrain. Quelles étaient, dans ce contexte, les coutumes, sinon les « produits » de la culture sur le plan comportemental et mental? Et lorsque la notion de coutume a commencé à décliner, entraînant avec elle le sens d’un savoir dépassé, la notion de modèle – les modèles de culture – a dominé la scène. Saisir des modèles dans n’importe quel domaine de la vie sociale – de la parenté à la politique, de la religion au droit, de l’économie à l’art, etc. – ne correspondait-il pas à une stratégie visant à construire, dans un but descriptif et analytique, quelque chose de solide, de répétitif et de socialement répandu, bref, un système capable de se reproduire dans le temps? Ce faisant, on continuait à privilégier les produits avec leur continuité et leur lisibilité au détriment du travail continu et obscur de la culture, de son flux presque insaisissable et imprévisible. Nous pensons par exemple à la quantité incroyable et chaotique de gestes, mots, idées, émotions qui se succèdent, se chevauchent, se croisent et se mélangent dans chaque moment de la vie individuelle et collective. Le sentiment que les produits toujours statiques et achevés de la culture priment sur sa partie la plus significative et la plus dynamique (une sorte de matière ou d’énergie obscure), devient un facteur de frustration et de perturbation pour l’entreprise anthropologique. À cet égard, les anthropologues ont adopté plusieurs voies de sortie, notamment : la tendance à réifier la culture, ce qui lui confère une solidité presque ontologique (c’est le cas d’Alfred L. Kroeber 1952); l’intention de réduire sa portée et de l’ancrer ainsi dans une réalité plus cohérente et permanente, telle que pourrait être la structure sociale dans ses diverses articulations (Alfred Radcliffe-Brown 1968 et plus largement l’anthropologie sociale); la tentative de capturer dans les manifestations apparemment plus libres et arbitraires de la culture, que peuvent être les mythes, l’action de structures mentales d’un ordre psycho-biologique (Claude Lévi-Strauss 1958 et 1973 et plus largement le structuralisme). Plus récemment, la méfiance envers la culture a pris la forme même de son refus, souvent motivé par une clef politique. Comment continuer à s’appuyer sur la culture, si elle assume désormais le rôle de discrimination autrefois confié à la race? Plus la culture devient un terme d’usage social et politique, identifié ou mélangé à celui d’identité et se substituant à celui de race, plus des anthropologues ont décrété son caractère fallacieux et ont pensé à libérer la pensée anthropologique de cet instrument devenu trop dangereux et encombrant. Lila Abu-Lughod écrit en 1991 un essai intitulé Against Culture et les critiques du concept de culture refont surface dans le texte d’Adam Kuper, Culture, 1998 et 1999. Mais si l’anthropologie doit se priver de ce concept, par quoi le remplacera-t-elle? Est-il suffisant de se contenter de « pratiques » et de « discours » qu’Abu-Lughod a puisés chez Michel Foucault (1966)? C’est une chose de critiquer certains usages de la notion de culture, tels que ceux qui tendent à la confondre avec l’identité, c’en est une autre d’accepter le défi que ce concept présente à la fois par son caractère fluide et manipulable, et par les expansions fertiles dont il est capable. Par « pratique » et « discours », réussirons-nous, par exemple, à suivre l’expansion de la culture vers l’étude du comportement animal et à réaliser que nous ne pouvons plus restreindre la « science de la culture » dans les limites de l’humanité (Lestel 2003)? Presque dans le sens opposé, la culture jette également les bases de la recherche ethnographique au sein des communautés scientifiques, une enquête absolument décisive pour une anthropologie qui veut se présenter comme une étude du monde contemporain (Latour et Woolgar 1979). Et quel autre concept que celui de culture pourrait indiquer de manière appropriée le « tout complexe » (complex whole) de la culture globale (Hamilton 2016)? Qu’est-ce que l’Anthropocène, sinon une vaste et immense culture qui, au lieu d’être circonscrite aux limites de l’humanité, est devenue une nouvelle ère géologique (Zalasiewicz et al. 2017)? Bref, la « science de la culture », formulée en 1871 par Edward Tylor, se développe énormément aujourd’hui : la culture est l’utilisation de la brindille comme outil de capture des termites par le chimpanzé, de même qu’elle correspond aux robots qui assistent les malades, aux satellites artificiels qui tournent autour de la Terre ou aux sondes envoyées dans le plus profond des espaces cosmiques. Ces expansions de la culture sont sans aucun doute des sources de désorientation. Au lieu de se retirer et de renoncer à la culture, les anthropologues culturels devraient accepter ce grand défi épistémologique, en poursuivant les ramifications de cette notion ancienne, mais encore vitale, dynamique et troublante.

Le sujet de la thèse présentée porte sur l’étude des forces non gravitationnelles agissantes sur les satellites LAGEOS. Ces forces engendrent des perturbations sur les éléments orbitaux de la trajectoire. Il faut les modéliser en fonction de l’environnement spatial. Il est alors possible d’analyser les variations observées des éléments orbitaux. L’intérêt du travail est très général et concerne toutes les applications des satellites Lageos à la géodynamique et à la détermination de l’effet Lense-Thirring prévue par la Relativité générale qui a été mis en évidence très récemment et pour la première fois à partir de l’analyse des trajectoires des LAGEOS. Dans ce travail, nous avons analysé les effets perturbateurs dus aux forces non-gravitationnelles suivantes : i) pression de radiation solaire directe ii) pression de radiation due à l’albédo terrestre iii) poussée thermique Yarkovsky d’origine solaire iv) poussée thermique Rubincam d’origine terrestre, v) effet de poussée engendrée par une asymétrie du coefficient de réflectivité optique de la surface du satellite. Nos études ont été centrées sur les éléments orbitaux suivants, a) variations des composantes du vecteur excitation de l’excentricité, b) variations de l’argument du périgée, c) variations de l’inclinaison, d) variations de l’ascension droite du nœud ascendant. Ces variations ont été calculées par des intégrations numériques et par des méthodes analytiques sur une durée de 7ans. Nous avons ainsi analysé 4,7 années de données de LAGEOS II pour estimer les paramètres de l’effet Yarkovsky et de l’effet lié a l’asymétrie du coefficient de réflectivité. Puis nous avons pu calculer l’erreur possible dans la détermination de l’effet Lense-Thirring induite par différentes forces perturbatrices sur cette durée de 7 ans
This Ph. D. Thesis has been concentrated upon the study of the non-gravitational perturbative effects on LAGEOS satellites orbit and on the influence of these perturbations with regard to the geodynamical applications and to the Lense-Thirring effect determination. Indeed, laser ranging from Earth bound stations of these passive satellites has allowed the first direct measurement of the relativistic precession of the satellite orbital plane due to the Earth angular momentum, the so called Lense-Thirring effect. In this work we have investigated the perturbative effects due to the following non-conservative forces: i) direct solar radiation pressure, ii) Earth albedo radiation pressure, iii) solar Yarkovsky thermal thrust, iv) Earth Rubincam thermal thrust and v) anisotropic reflectivity of the satellite hemispheres. Our studies and analyses have been focused on the subsequent elements of the satellites orbit: a) eccentricity vector excitations components, b) argument of perigee rate, c) inclination rate and d) node rate. These studies have been performed both analytically and numerically, integrating the satellites orbits over a 7 years period. We have been particularly interested to LAGEOS II orbit analysis, and indeed these studies are new for several of the cited elements in the case of LAGEOS II. We have analysed 4. 7 years of LAGEOS II perigee and node residuals with respect to a reference orbit and we estimated from their fit the satellite parameters characteristic of the Yarkovsky effect and of the anisotropic reflectivity. The results obtained are totally new for LAGEOS II. Then we have estimated how the uncertainties of these non-gravitational effects influence the measurement of the Lense-Thirring effect. Finally we have given – over a 7-year period – the error budget estimate for the Lense-Thirring effect measurement due to different perturbations

La determination de modeles de champ de gravite terrestre est une activite essentielle du groupe de recherches de geodesie spatiale (grgs) depuis plus de 20 ans. Chaque nouvelle iteration de la serie des modeles grim a apporte des ameliorations sensibles de la description du geopotentiel tant en resolution qu'en precision. Cependant pour differentes applications geophysiques et oceanographiques la qualite de ces modeles apparait d'ores et deja comme limitative. Un gain d'un ordre de grandeur sur la connaissance du geoide doit etre realise dans un proche avenir. La communaute scientifique s'accorde a penser qu'un tel progres ne pourra venir que d'une nouvelle mission satellitaire mettant en uvre les techniques de poursuite de satellite par satellite (sst) et/ou de gravimetrie embarque (sgg) a une altitude inferieure a 500 km. Le satellite topex/poseidon (t/p), lance en 1992 sur une orbite a 1300 km d'altitude, embarquait a titre probatoire et pour la premiere fois dans de bonnes conditions de suivi, un recepteur gps de grande qualite. Des mesures radioelectriques de precision centimetrique entre l'ensemble des 24 satellites de la constellation gps orbitants a 20000 km d'altitude et t/p allaient etre possible. L'orbitographie operationnelle du satellite etait assuree par les systemes de poursuites doris et laser dont les performances etaient reconnues. De gravite. Dans un premier temps les travaux de these ont consiste a etendre les capacites du logiciel de calcul d'orbites gins du grgs au traitement des mesures gps. Cela a implique le developpement complet de la chaine de pre-traitement de ces mesures, l'introduction de la fonction de mesure gps (double difference de phase) et la gestion des inconnues associees dans gins ainsi que sa reorganisation pour en faire un outil d'orbitographie multi-satellites. L'ensemble des mesures gps, doris et laser mettant en uvre le satellite t/p, 20 satellites gps, 20 stations gps du reseau igs et l'ensemble des stations des reseaux doris et laser sur une periode de 10 jours (cycle 15 de t/p) ont ete traitees. Differents tests ont montre une precision de restitution de l'orbite de t/p de 3-4 cm dans la direction radiale et decimetrique dans les trois directions (rms), soit des performances comparables a celles obtenues par d'autres groupes (jet propulsion laboratory, university of texas). De plus les differentes combinaisons des trois types d'observables ont montre une amelioration de la restitution de l'orbite de t/p faible mais systematique lorsque les mesures gps et doris sont traitees simultanement. Enfin, les systemes d'equations normales issus du traitement des mesures gps, doris et laser sur l'ensemble du cycle 15 ont ete generees et combinees pour donner 5 modeles de champ de gravite. Une etude relative de ces differentes solutions a montre d'une part, q ue les donnees gps avaient l'impact le plus important sur les modeles et d'autre part, que les solutions incluant les equations normales (gps+doris) et (gps+doris+laser) donnaient les meilleurs resultats suggerant une certaine complementarite au sens dynamique de ces differents systemes de poursuite. Dans un second temps, le developpement d'un logiciel de simulation des performances de mission geodesique a ete entrepris. En effet, depuis l'abandon du projet aristoteles en 1991, differents projets dediees a l'amelioration des modeles de champ de gravite ont ete proposees (step, games, grace). La variete des techniques mises en uvres (sst ou sgg), des caracteristiques instrumentales (type d'observation, precision, bruit) et orbitales (altitude entre 200 et 500 km) necessitaient le developpement d'un logiciel de simulation a la fois general et rapide. Cet outil, baptise manege (methode analytico-numerique d'estimation du geopotentiel), a permis d'effectuer une etude comparative des performances de chacun de ces projets ainsi que de contribuer a la definition du concept bridge du cnes

Depuis le lancement des premiers satellites artificiels, l'intégration numérique des équations différentielles régissant leur mouvement de révolution est venue très vite compenser le manque de précision des différentes théories analytiques compte tenu de la complexité croissante des fonctions de forces à intégrer. La méthode que nous avons développée, pour l'étude des systèmes dynamiques sur de grandes périodes de temps, s'attache à la détermination précise d'un mouvement moyen, autour du mouvement réel instantané. Sa force résulte de l'utilisation conjointe des méthodes de la mécanique céleste, pour transformer le système différentiel classique des équations du mouvement et de méthodes numériques récentes pour une intégration rapide, à grands pas. Les possibilités d'application sont d'abord liées à une détermination des constantes géophysiques, qui sont à l'origine des perturbations a longues périodes dans le mouvement de révolution des satellites artificiels. Plus généralement, la méthode de centrage s'applique à l'étude du comportement à long terme de systèmes dynamiques a plusieurs corps.

Depuis quelques annees, la geodesie spatiale permet de mesurer le deplacement de stations d'observation a la surface de la terre avec une precision de quelques millimetres par an. Par rapport aux techniques existantes (vlbi, slr), le systeme spatial d'orbitographie et de positionnement precis doris (determination d'orbite et radiopositionnement integres par satellite) offre une meilleure couverture du globe grace a son reseau de poursuite constitue d'une cinquantaine de balises permanentes reparties sur 10 plaques lithospheriques majeures. Les mesures des instruments doris embarques sur les satellites spot2 et topex-poseidon ont ete analysees par une methode semi-dynamique pour determiner la position et le deplacement des stations du reseau. Les performances du positionnement qui etaient de 15-20 cm apres la premiere annee de vie de doris sur spot2 ont pu etre ameliorees grace a la reduction des principaux postes d'erreurs qui affectent l'orbite du satellite et le trajet du signal haute frequence entre les balises emettrices doris et le recepteur embarque. Une precision et une exactitude de 2-4 cm ont ete obtenues apres une meilleure modelisation de la perturbation du frottement atmospherique, de l'allongement du trajet du signal dans la troposphere et la prise en compte d'erreurs d'orbite periodiques. Ce niveau de performance a permis de calculer a partir de trois ans de mesures de doris sur spot2 et un an de mesures de doris sur topex-poseidon, les vitesses de deplacement d'une vingtaine de stations et les poles de rotation decrivant les mouvements relatifs des plaques pacifique, eurasie et afrique. Les resultats obtenus ont ete compares avec les valeurs predites par le modele geologique nuvel-1. Le tres bon accord entre les deux types de determination montre la capacite du systeme doris pour l'etude des phenomenes tectoniques a l'echelle globale

L'approche actuelle pour la réalisation du Repère Terrestre International de Reference (International Terrestrial Reference Frame - ITRF) consiste à réduire les observations de chaque technique de géodésie spatiale dans des solutions indépendantes. Le seul moyen de rattacher les repères spécifiques à chaque technique pour obtenir un repère combiné homogène est alors d'utiliser des rattachements topométriques entre les stations des différentes techniques co-localisées sur le même site d'observations. Cependant, les incohérences entre ces rattachements locaux et les estimations des positions des stations par géodésie spatiale sont aujourd'hui un facteur limitant majeur de la qualité de l'ITRF. Un autre moyen de rattacher les différentes techniques de géodésie spatiale consiste en l'utilisation de satellites multi-techniques, équipés d'instruments de plus d'une technique de géodésie spatiale. Le principal défi d'utiliser un tel satellite comme un rattachement inter-technique se trouve dans la connaissance (ou estimation) précise des vecteurs entre le centre de masse du satellite (ou autre point de référence sur le satellite) et les points de référence des différents instruments (i. E. Les liens spatiaux). Dans cette thèse, nous présentons les résultats d'analyses multi-techniques (GPS + SLR + DORIS) impliquant le satellite Jason-2, et nous les comparons aux résultats des analyses traditionnelles mono-technique. Nous évaluons en particulier l'effet de traiter simultanément les observations des trois techniques avec le satellite Jason-2 comme lien inter-technique sur la résolution des ambiguïtés de phase GPS, sur l'estimation simultanée des orbites des satellites de la constellation GPS et de Jason-2 et sur l'estimation des positions des stations au sol. En outre, les résultats de l'estimation des liens spatiaux de Jason-2 sont présentés, afin d'évaluer la qualité des valeurs actuellement disponibles
In the present approach used to produce the International Terrestrial Reference Frame (ITRF), observations of the different space geodetic techniques are reduced in independent analyses. The only mean to tie the resulting technique-specific frames into a homogeneous combined frame is then to use local topometric ties between stations of different techniques co-located at the same observatory. However, inconsistencies between these local ties and space geodesy estimates of the station positions are today a major limiting factor of the ITRF quality. An alternative way of tying the different space geodetic techniques together is through the use of multitechnique satellites equipped with instruments of more than one technique. The main challenge of using such a satellite as an inter-technique link resides in the accurate knowledge (or estimation) of the vectors between the satellite's center of mass and the reference points of its different instruments (i. E. Space ties). In this thesis we present the results from multi-technique (GPS+SLR+DORIS) analyses involving the Jason-2 satellite, and we compare them to the results from traditional single-technique analyses. We assess in particular the effect of simultaneously processing the observations of the three techniques with Jason-2 as inter-technique link on the resolution of the GPS phase ambiguities, on the estimation of the GPS and Jason-2 satellite orbits and on the estimation of the ground station positions. Moreover, results of the estimation of the Jason-2 space ties are presented, in order to assess the quality of the presently available values

L'objectif de ce travail est d'analyser les variations temporelles du champ de gravité, déterminées par la mission spatiale Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), et ses relations avec la dynamique des eaux dans la région Amazonienne. À ce titre, nous avons cherché à développer une méthodologie pour les estimations des stocks d'eau dans des zones innondables non contrôlées ou difficilement accessibles. Pour ce faire, les coefficients de Stokes, calculés par le Groupe de Recherche de Geodesie Spatiale (GRGS) de Toulouse, ont été convertis en hauteur d'eau équivalente (HEE, Equivalent water Height - EWH en anglais) sur une période d'environ 4 ans (juillet de 2002 à mai 2006). Les valeurs d'HEE ainsi obtenues ont été comparées aux niveaux d'eau in-situ collectés par l'Agence Nationale de lEau brésilienne (ANA). Le choix du bassin Amazonien pour ce travail tient au fait qu'il présente en son centre, des amplitudes d'environ 1250mm de HEE, soit les plus grandes du monde. Cette amplitude est validée indirectement par comparaison entre les déplacements crustaux verticaux équivalents à cette charge superficielle et les mouvements verticaux de la stations GPS permanente de Manaus, à proximité du centre du bassin. Nous estimons que les erreurs associées à ces HEE sont au maximum de l'ordre de ~160mm HEE. Elles proviennent des erreurs des coefficients de Stokes, de la troncation du spectre et des erreurs de contamination (leakage) d'informations hydrologiques des bassins voisins. Finalement, HEE et les données de hauteur d'eau sont comparées dans les fleuves en terme d'hydrogéologie
The objective of this work is to analyze the temporal variations of the gravitational field, determined by the space mission Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), and its relationships to the dynamics of water in the Amazon basin area. For this reason, was developed a methodology to estimate the water level in not controlled stocks or difficult to reach floodplains. With this intention, the Stokes coefficients, calculated by the Groupe de Recherche de Geodesie Spatiale (GRGS) Toulouse-FR, were converted into equivalent water height (EWH) for a ~4-year period (July-2002 to May-2006). In this basin, the amplitudes of EWH signal are the largest on Earth and can reach about 1250mm at the center of the basin. Analysis of the uncertainties indicate that it represents ~160 mm of EWH in this basin, including Stokes coefficient uncertainties (~130 mm), leakage errors (12 ~ 21 mm) and spectrum truncation (10 ~ 15 mm). This amplitude was indirectly validated by the comparison between equivalent vertical crustal displacements due to surface water load and the vertical movements of the Manaus GPS permanent monitoring stations, near to the center of the basin. The values of EWH thus obtained were compared with the in-situ water level collected by the Brazilian National Agency of Water (ANA) at 233 ground-based hydrometric stations (HS). Although EWH and HS measure different water bodies, high correlation, up to ~80% in most of the cases, is detected. This high correlation allows adjusting linear relationships between both series for the major tributaries of the Amazon. The regression coefficients decrease from upstream to downstream along the rivers reaching the theoretical value 1 at the mouth of the Amazon in the Atlantic Ocean

Le systeme de positionnement par satellite gps, peut etre utilise pour la localisation d'un satellite en orbite terrestre basse (moins de 500 kilometres) ou moyenne (de 500 a 1500 kilometres). Une experience de ce type a ete realisee en 1985 avec le satellite americain landsat 5 sur lequel un recepteur gps a ete embarque. Deux traitements ont ete developpes, l'un pour le calcul d'orbite des satellites gps (places a 20000 kilometres d'altitude), l'autre pour celui de l'orbite de landsat 5 (705 kilometres). Une precision de 10 centimetres dans la direction radiale a ete obtenue avec les satellites gps lors du traitement d'une campagne de mesures effectue en 1991 avec un reseau global de stations de reception reparti uniformement dans les deux hemispheres. Cette precision a ete atteinte en utilisant une combinaison des mesures de pseudo-distance et des mesures de phases non differentiees, en separant le traitement en une phase de pretraitement et une phase de restitution d'orbite, et en introduisant une acceleration empirique (subie par les satellites gps) deduite des equations de hill. Pour le satellite landsat 5, deux methodes ont ete developpees, l'une utilisant la solution geometrique de la position du satellite, calculee avec quatre mesures de distance, l'autre la difference de deux mesures de distance provenant de deux satellites gps a un instant donne. Ces deux methodes ont permis d'obtenir des orbites dont la precision est meilleure que cinq metres dans les trois directions de l'espace et sur des arcs de plusieurs jours. Ce resultat a ete rendu possible, d'une part grace a la grande precision des orbites gps utilisees, et d'autre part grace a une investigation approfondie des effets des modeles de force sur la qualite de l'orbite finale

Afin d'exploiter les nombreuses informations contenues dans les calottes polaires, archives glaciaires de la terre et temoin de l'evolution climatique, les modeles ont besoin de nombreuses donnees a echelle globale. L'objectif principal de ce travail est l'apport d'une topographie fine, issue de l'altimetrie spatiale, aux problemes de datation et d'evolution. Au niveau de la glaciologie, il s'agit de distinguer ces taches, au niveau de l'altimetrie, de tirer profit d'un instrument concu pour l'ocean, notamment en comprenant ses limites et les erreurs specifiques a notre thematique. Nous montrons que, par le choix d'une methode appropriee et specialement adaptee, une precision submetrique est accessible, permettant de remplir les objectifs. Par ailleurs, afin de s'assurer de la nature exacte de la reflexion, (un echo de volume pouvant fausser l'interpretation de la hauteur altimetrique), nous sommes amenes a etudier l'intensite du signal reemis par la surface. Nous montrons alors que ce parametre est tres fortement correle aux vents catabatiques et en constitue une mesure, utile pour les meteorologues, pour l'etude des transports de neige ou pour l'interpretation d'autres capteurs. Enfin, cette etude, doublee d'une etude comparative altimetre-diffusiometre et altimetre-radiometre nous assure que dans plus de la moitie des cas, le signal altimetrique est domine par un echo de surface; la hauteur altimetrique correspond bien a l'altitude de la calotte, la precision obtenue lors de la construction de carte est donc tres encourageante quant aux objectifs a atteindre

L’observation des déformations surfaciques de la croûte terrestre et les variations du niveau des océans mesurés par des réseaux GNSS terrestres ou marins sont un sujet que le CNES/GRGS voulait investigué profondément. Les caractéristiques principales de quatre systèmes qui constitueront le futur système global des systèmes de navigation GNSS sont présentées. Dans une deuxième partie, je me concentre sur la définition des composantes géodésiques utilisées pour le positionnement par GNSS. Dans une troisième partie, je présente d’abord le logiciel scientifique GINS qui a constitué l’outil principal de mes études. Modifications pour la mise à jour du logiciel et son adaptation à mes problèmes seront aussi survolés. Ensuite, les différents tests des validations sur les modifications en positionnement et en orbitographie (pour GPS et GIOVE-A) sont étudiés. Dans une quatrième partie, l’étude principale sur la surcharge océanique – OTL dans des régions côtières complexes, comme en Bretagne, en France, est effectué. La méthode implémentée a comme cible d’utiliser un réseau GPS dense dédié à évaluer/valider les modèles des marées dans la région. Les effets tels que l’impact de l’OTL sur les paramètres troposphériques, la stabilité du datum de référence utilisé et le repliement du spectre sur des séries temporelles des stations GNSS dues aux mouvements verticaux mal modélisés sont analysés. Dans la partie finale, j’analyse les résultats préliminaires des données cinématiques d’une campagne GPS dédié à comparer et valider les observations altimétriques et océanographiques pour l’étude du courant circumpolaire Antarctique
The surface deformations of the Earth’s crust and the sea-level variations measured by terrestrial or maritime GNSS networks are a subject that the CNES/GRGS team wanted to investigate thoroughly. In the first part, the main characteristics and differences of four global positioning systems that will constitute the future Global Navigation Satellite System of Systems are presented. In the second part, I concentrate in the definition of the basic geodetic components of GNSS used in positioning. In the third part, GINS scientific software package the basic tool used in this PhD study is presented. Updated modifications implemented for the needs of my research are overseen. Then validations tests of the modifications on the level of precise orbit determination (for GPS and GIOVE-A) and positioning are presented. In the fourth part, the main study of ocean tide loading – OTL in a complex coastal area that of Brittany, in France is presented. The implemented method aims to use a dedicated dense GPS network in order to evaluate/validate the performances of ocean tide models in the region. The impact of OTL on tropospheric parameters, the datum stability used to align the GNSS solution and the aliasing affects on the campaign stations’ time-series of unmodeled vertical displacement are analyzed. In the final and last part, the preliminary results of a GPS kinematic data set designated to cross compare and validate altimetric and oceanographic observations of the Antarctic Circumpolar Current are analyzed

Les zones frontières de plaques sont caractérisées par des activités tectoniques et sismiques importantes. Les mouvements tectoniques actuels ont été évalués dans la Méditerranée occidentale (zones d'articulation des plaques Afrique--Ibérie--Eurasie) par trois techniques de la géodésie spatiale, GPS, InSAR (ENVISAT) et Imagerie Optique (SPOT5). Cette évaluation a été réalisée sur différentes échelles spatio-temporelles, en tenant compte des connaissances géologiques et géophysiques dans la région. Le GPS a été utilisé, d'une part, pour estimer le champ de vitesses des déformations dans les Pyrénées orientales et au Maroc septentrional ainsi que la partie sud de l'Ibérie, d'autre part pour le calcul des déplacements cosismiques dans la région d'Al Hoceima. L'InSAR et l'Imagerie Optique ont été mis à profit dans l'étude détaillée du séisme d'Al Hoceima (Mw = 6. 5) du 24 février 2004. En premier lieu, nous avons montré le potentiel de chacune des techniques dans la quantification précise des déformations dans les exemples de limites de plaques tectoniques étudiés dans ce travail. Ensuite, nous avons considéré une approche de combinaison des jeux de données disponibles. Cette dernière approche nous a permis de suggérer deux nouveaux modèles: (1) Un modèle sur les mouvements de blocs à l'échelle régionale de la zone de convergence Afrique--Ibérie, où nous avons mis en évidence l'individualisation dans le Rif de trois blocs cinématiquement distincts; (2) Un modèle sur les paramètres sources du séisme à l'échelle locale de la région d'Al Hoceima, suggérant le jeu de deux failles conjuguées. Ce dernier modèle peut être intégré dans le premier puisqu'il concerne une limite sismogène des blocs individualisés
The plate boundaries are characterized by important tectonic and seismic activities. The present-day tectonic movements have been evaluated in the Western Mediterranean (Africa–Iberia–Eurasia plate limits) using three satellite techniques : GPS, InSAR (ENVISAT), Optical Imagery (SPOT5). This evaluation concerned different spatio-temporal scales, taking into account geological and geophysical knowledges in the region. The GPS used in one hand to estimate velocity field of deformations in oriental Pyrenees and Morocco with southern part of Iberia, in other hand for calculating coseismic displacements in Al Hoceima region. InSAR and Optical Imagery have been employed in the detailed study on the Al Hoceima earthquake (Mw = 6. 5) of 24 February 2004. At first, we show the potential of each technique in precise quantification of deformation in several cases of tectonic plate limits studied in this work. Then, we consider an approach of combination of the data sets. The last approach allowed us to suggest two new models : (1) A model on the block movements at the regional scale of the Africa–Iberia convergence zone, where we underlined in the Rif individualization of three blocks cinematically distinct ; (2) A model on the source parameters of the earthquake in the local scale of Al Hoceima region, suggesting a rupture with two abating faults. The last model can be integrated in the first one since it concerns a seismogenic limit of individualized blocks