PLAN DE COURS 1. DESCRIPTION DU COURS

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1 1 PLAN DE COURS No DU COURS: GMT-4001 PR: GMT-2001, GMT-2003 TITRE: POSITIONNEMENT PAR SATELLITES GPS PROFESSEUR: R. SANTERRE LT Cr. 1. DESCRIPTION DU COURS Concepts de base et composantes du système GPS. Structure des signaux GPS et types d'observations. Récepteurs et logiciels de traitement. Sources d'erreur et modélisation. Traitement des observations par la méthode des moindres carrés. Applications en géodésie et en topométrie. Normes gouvernementales en matière d'établissement de réseaux géodésiques par méthodes GPS. 2. FONCTION DU COURS Ce cours vise à donner aux étudiant(e)s les bases fondamentales reliées au positionnement par satellites GPS (Global Positioning System) pour des fins d utilisation dans le domaine de la géodésie et de l arpentage. 3. SITUATION DU COURS DANS LE PROGRAMME Ce cours se retrouve au cinquième trimestre du tronc commun. Les aspects pratiques et techniques du cours seront approfondis dans le cours Travaux pratiques en géodésie GPS (GMT-20848). Les applications du GPS à l hydrographie se retrouvent dans le cours Hydrographie (GMT-18121). Des notions plus avancées sur le GPS sont contenues dans le cours Applications GPS (GMT-20862). 4. OBJECTIFS DU COURS À la fin du cours, l'étudiant(e) sera en mesure : 1. de comprendre les bases théoriques sur lesquelles s'appuient le positionnement par satellites GPS, 2. de sélectionner les méthodologies GPS appropriées répondant aux besoins des travaux de géodésie et d arpentage, 3. d'utiliser concrètement et rationnellement la technologie GPS.

2 2 5. CONTENU DU COURS 1. Concepts de base du GPS : Composantes du système GPS. Configuration et visibilité des satellites. Réseaux de poursuite des satellites. Système actif de contrôle. Accès au système GPS. Mode opératoire et précision. Infrastructures complémentaires. Systèmes GLONASS et Galileo. Marchés et percées. 2. Structure des signaux GPS : Description des signaux GPS. Technique de modulation. Pseudodistance. Phase de battement de l'onde porteuse. Ambiguïtés de phase initiales et sauts de cycle. Fréquence Doppler. Message transmis. Échelles de temps. 3. Équipements, logiciels et infrastructures : Récepteurs et antennes. Logiciels en temps réel et de post-traitement. Formats d échanges. Équipements et infrastructures connexes. Exemples d applications. Sélection des équipements et de la méthodologie en fonction de la précision recherchée. 4. Équations d'observations et algorithmes de positionnement : Équation d'observations de pseudodistance. Positionnement absolu. Dégradation de précision. Positionnement relatif. Filtrage des pseudodistances. Détection des sauts de cycle. Équation d'observations de phase. Différences simple, double et triple. 5. Sources d'erreurs et modélisation : Horloge et éphémérides des satellites. Horloge des récepteurs. Réfraction troposphérique. Réfraction ionosphérique. Multitrajets. Centre de phase. Combinaison des mesures de phase. Résolution des ambiguïtés de phase. 6. Positionnement statique (et cinématique) : Traitement des observations de phase en mode relatif. Compensation par moindres carrés. Propagation des erreurs dans les coordonnées. Méthode de résolution d'ambiguïtés de phase. Exemples de résultats GPS conventionnels et non-conventionnels. 7. Relations entre les systèmes de coordonnées et les surfaces de référence: WGS84 et ITRF. NAD83, NAD83(SCRS) et NAD27. Réseaux géodésiques verticaux. NMM et ondulations du géoïde. Azimuts géodésique et astronomique.

3 3 Applications pratiques à la géodésie et à l'arpentage : Normes gouvernementales sur l'établissement de réseaux géodésiques avec GPS. Planifications de levés GPS (reconnaissance sur le terrain, relevé des obstructions,...). Levés GPS sur le terrain. Carnet de notes GPS. Traitement des observations GPS. Compensation 3D d'un réseau GPS. Sources d'information sur les réseaux géodésiques officiels (base de données GEODEQ), l'état de santé des satellites, les orbites précises, le géoïde. Laboratoires (avec récepteurs GPS et logiciels existants) : Saisie d'observations GPS sur le terrain. Traitement d'observations de phase GPS en mode relatif avec logiciels de compensations par moindres carrés. Compensation d'un réseau géodésique GPS 3D. 6. MÉTHODE D'ENSEIGNEMENT La formule d'enseignement est de trois heures de cours magistral et de deux heures d'apprentissage ou de laboratoire par semaine. 7. MODALITÉS D'APPRENTISSAGE Par des cours magistraux qui portent sur les concepts et les notions théoriques du positionnement par satellites GPS. Et des laboratoires qui permettent aux étudiant(e)s d appliquer concrètement les notions théoriques. 8. EXIGENCES DU COURS La note de passage exigée est de 60% pour l'ensemble du cours. Pour chaque examen et laboratoire, le fond est évalué sur 100 points. Cependant, on pourra perdre jusqu'à 15% si la forme n'est pas adéquate. Le système de notation de l Université Laval est utilisé pour attribuer les cotes. Les cotes seront réparties de la façon suivante : (E); (D); (D+); (C-); (C); (C+); (B-); (B); (B+); (A-); (A); (A+).

4 4 9. RÈGLES DISCIPLINAIRES ET PLAGIAT Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l intention des étudiants de l Université Laval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l adresse suivante : Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives à la protection du droit d auteur. Constitue notamment du plagiat le fait de : i) copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source; ii) résumer l idée originale d un auteur en l exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source; iii) traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance; iv) remettre un travail copié d un autre étudiant (avec ou sans l accord de cet autre étudiant); v) remettre un travail téléchargé d un site d achat ou d échange de travaux scolaires. 10. MODES D'ÉVALUATION a) des étudiants : Le mode d'évaluation sera établi au début du cours. b) du cours : Le cours est évalué selon la procédure en usage au Département. 11. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES a) obligatoires : Notes de cours du professeur disponibles auprès de l Association étudiante.

5 b) recommandées (disponibles à la Bibliothèque scientifique) : 5 ANDRÉANI, A. Le GPS : une révolution. Ed. Jean Jarry, DUQUENNE, F. et al. GPS : Localisation et navigation par satellites. Ed. Hermès, 2 e Edition, EL-RABBANY, A. Introduction to GPS. Ed. Artech House, 2 nd Edition, HOFMANN-WELLENHOF et al. GNSS: Systems. Ed. Springer-Verlag, Global Navigation Satellite LEICK, A. GPS Satellite Surveying. Ed. John Wiley & Sons, MISRA, P. et P. ENGE. GPS : Signals, Measurements, and Performance. Ed. Ganga-Jamuna Press, 2 nd Edition, VAN SICKLE, J. GPS for Land Surveyors. Ed. CRC Press, 3 rd Edition, Voir aussi les hyperliens GPS sur le site