Validation du modèle de champ issu de GOCE par comparaison au réseau géodésique combiné RBF

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1 GOCE - Applications et Outils pour la Terre Solide CNES Paris 20 juin 2007 Validation du modèle de champ issu de GOCE par comparaison au réseau géodésique combiné RBF F. Duquenne (IGN/SGN) H. Duquenne (IGN/LAREG) J. Beilin (IGN/SGN)

2 Sommaire 1. Contexte Les produits GOCE de niveau 2 La proposition SEEGOCE 2. Les réseaux disponibles Le réseau combiné de géodésie et gravimétrie NIREF et les biais de l IGN69 3. Méthodologie Spécifications générales Problèmes spécifiques à chaque type de produit 4. Exemple 5. Travaux à réaliser 2

3 Contexte: les produits GOCE de niveau 2 Consistance: Nom Description Validation par RBF EGG_NOM_2_ Gradients de gravité dans GRF non EGG_TRF_2_ SST_PSO_2_ EGM_GOC_2_ Gradients de gravité dans LNOF Orbites précises dans EFRF Coefficients de modèle de champ Grilles (géoïde, anomalies, deviation de la verticale) Matrice de cov. des coefficients non non oui oui mais non 3

4 Contexte: la proposition SEEGOCE Contenu: 1. Validation des produits «champ de gravité» 2. Cartographie de l intérieur de la Terre à différentes échelles 3. Evaluation de variations temporelles du champ 4. Détection des effets atmosphériques de séismes. Participants: IPGP, ORB, IGN, BRGM, ENS Lyon, LT (Paris 6), OCA, IRD Participation IGN Validation régionale externe de modèle(s) de champ par comparaison aux données sol du réseau géodésique combiné français. Autre volet avec IPGP : cf. exposé de M. Diament. 4

5 Le réseau géodésique combiné de l IGN Consistance 1032 sites RBF Position (/ETRS89), altitude (/IGN69), gravimétrie Matérialisation de qualité, pérennité assurée Observations: Géodésie-nivellement Gravimétrie: Précision position: 3 cm Précision altitudes: 2 à 3 mm/km1/2 + biais 20/06/2007 Validation du modèle de champ GOCE 5

6 NIREF (nivellement de référence) Etat Traverse Marseille- Dunkerque (1983) Autres traverses ( ) 4118 km Précision : 0,8 mm/km 1/2 Pas de biais connu 6

7 Le biais du nivellement IGN69 DUNKERQUE Heights (cm) MARSEILLE MSL EGG97 MDT (fixed as UELN at Dunkerque) 500 UELN95/ km 26,94 IGN Graphique obtenu par exploitation des données de géodésie, nivellement, marégraphie, géoïde 7

8 La composante gravimétrique du réseau combiné Consistance 1032 points 200 points absolus A10 Instrument IPG + IRD + IGN CampagesIGN?? Points absolus FG5 Instruments: EOST + Géosciences Montpellier financements BRGM, SHOM, ESGT Observations relatives: Scintrex IPG et ORB observations IGN Ajustement IGN et publication fin

9 La composante gravimétrique du réseau combiné Logiciel MCGravi Auteur : J. Beilin, IPGP + IGN Principale fonction : ajustement de mesures absolues et relatives de gravimétrie Plusieurs stratégies de traitement des dérives Estimation de la calibration des gravimètres relatifs Gestion de l historique des calculs, sorties HTML et GMT 9

10 La composante gravimétrique du réseau combiné Logiciel MCGravi : carte de détection des fautes (tau-test) 10

11 La composante gravimétrique du réseau combiné Logiciel MCGravi : carte des écarts-types de g 11

12 Méthodologie des évaluations Spécifications générales Formulaire exact, si possible : éviter l approximation sphérique Éviter l utilisation de données biaisées (altitudes IGN69) Examiner les effets de l atmosphère Systèmes de références GOCE : ITRF2005 (probablement), WGS84 RBF : ETRS89, GRS80, «tide free» a, GM et système de marée des produits GOCE à vérifier Séparer erreur d omission et erreur de commission : filtrer les valeurs «observée» à la même résolution que les données GOCE 12

13 Méthodologie Composante altimétrique: comparaison d anomalies d altitude Principe : pour chaque point GPS nivelé, Modifier les coefficients du modèle (systèmes de marée, constantes) Calculer l anomalie d altitude du modèle global ζ GOCE n max n GM a = P rγ r n= 2 n m= 0 n, m ( θ )( C cosmλ + S sin mλ) cos n, m n, m Calculer l anomalie d altitude issue du GPS et du nivellement : ζ = h H Corriger h H Filtrer ζ Comparer Influence des biais des nivellements Négligeable sur ζ GOCE, directe sur ζ : Intérêt du NIREF! Terrain A Quasi-géoïde Ellipsoïde M 13

14 Méthodologie Composante gravimétrique: comparaison de g Principe : pour chaque point GPS nivelé, Modifier les coefficients du modèle (systèmes de marée, constantes) Calculer la pesanteur du modèle global δg g GOCE GOCE = γ ( ϕ, h) n n max n a ( n + 1) Pn, m n= 2 r m= 0 + δggoce GM = 2 r (cosθ )( C (approximation sphérique!) Corriger Filtrer g aux points gravimétriques Comparer Pas d influence des biais des nivellements n, m cosmλ + S n, m sin mλ) 14

15 Méthodologie Grilles Types de grilles prévues: géoïde, anomalie, déviation de la verticale Mode de calcul??? Adapter le mode de comparaison aux produits Calculer des grilles régionales (anomalies, géoïde, déviation de la verticale) à haute résolution GOCE + gravimétrie sol + MNT?? 15

16 Exemple Comparaison EIGEN-GL04S1 (n max =150) RBF Ecarts d'anomalie d'altitude Unité: mètre à à à à à à à à à à Statistiques des écarts Moyenne : 0.18 m Ecart-type : 0.54 m Minimum : m Maximum : 2,20 m 16

17 Travaux à réaliser Achever / traiter les observations de gravimétrie sur le RBF Achever / traiter NIREF Formaliser / programmer le calcul de g GOCE Etudier un processus de filtrage des données sol Définir les indicateurs statistiques des comparaisons Attendre 17