Impact de la configuration du traitement sur l estimation troposphérique par GNSS

Transcription

1 Impact de la configuration du traitement sur l estimation troposphérique par GNSS Anne-Lise LAVAUX (L2G) Laurent MOREL (L2G) François FUND (CNES) Frédéric DURAND (L2G)

2 Contexte Stratégie de traitement Choix des modèles Outil de traitement Conclusion

3 Contexte

4 Les délais troposphériques par GPS mfw mfh Zenital Total Delay : ZTD = ZHD + ZWD Slant Total Delay : STD(e) = ZHD.mfH(e) + ZWD.mfW(e) Zenital Hydrostatic Delay - 90% du retard total : ~2m - variation temporelle lente (1cm/6h) - fonction de P et T Zenital Wet Delay - 10% du retard total : jusque 30cm - variation temporelle rapide (qq cm/1h ) - fonction de T et de la densité de vapeur d eau le long de la trajectoire 4

5 Zone d étude -10 stations de campagne - 7 stations EPN et IGS - 2 stations de radiosondage Paramètres de traitement Réseau avec une station lointaine (USNO) Contraintes lâches sur les coordonnées de station Sessions de 12h décalées de 8h Intervalle d estimation des ZWD : 1h Modèles : GPT/GMF 5

6 Résultats Écart-type formel moyen 4.3 mm Écart-type moyen sur l ensemble des stations : 4.4 mm 6

7 Comparaison radiosondages / PW estimés par GPS dif f érence PW en mm Station MALL date en jour Moyenne des écarts : -0.3mm Écart-type des écarts : 2.8mm 7

8 Comparaison radiosondages / PW estimés par GPS dif f érence PW en mm 10 Station MURC date en jour Moyenne des écarts : -0.3mm Écart-type des écarts : 2.8mm -2.3mm 2.5mm ZWD ~ 6.5 x PW En terme de ZWD 18 et 16mm 8

9 Objectif : Quelle est la sensiblité de l estimation des ZWD à la configuration du traitement? A. Stratégie de traitement B. Choix des modèles C. Outil de traitement

10 A. Stratégie de traitement

11 Réseau - Coordonnées à priori - Contraintes - Configuration géométrique Session - Durée de session : 6h / 12h /24h - Décalage entre deux sessions - Intervalle d estimation

12 Réseau / Coordonnées a priori Test : Coordonnées approchées (1 m) ou précises Site VALE ± 2.5 mm Tous les sites : Moyenne (mm) Ecart type(mm) Valeur maximale (mm) USNO contraint Tous contraints Aucun contraint Remarque : Résultats similaires quelles que soient les contraintes sur les stations

13 Réseau / Contraintes Test : contraintes lâches (10 m) ou fortes (< 1cm) Tests uniquement avec des coordonnées précises (réseau USNO ou EURO) Site VCIA 0.1 ± 2.3 mm Tous les sites : Moyenne (mm) Ecart type(mm) Valeur maximale (mm) USNO contraint Tous les sites contraints Sites IGS et EPN contraints

14 Réseau / Configuration géométrique Test : Réseau USNO (réseau principalement espagnol + 1 station très lointaine) / Réseau EURO (réseau européen, plusieurs stations lointaines) Stations de campagne : rouge et Réseau USNO : vert + jaune Réseau EURO : vert + bleu 14

15 ZWD : USNO / EURO (octobre 2007) 0.9 ± 3.1 mm Stations de campagne : Moyenne : 0.9 mm écart-type : 3.2 mm Remarque : Résultats identiques avec ou sans contraintes sur les sites 15

16 PW radiosondages PW estimés par GPS écarts en mm Station MALL date en jour moyenne (mm) écart-type (mm) Réseau USNO Réseau EURO En terme de ZWD 13.7 mm

17 Sessions / Durée de session (6h / 12h / 24 h) Site MORE Tous les sites : M o y e n n e (m m ) E c a r t ty p e (m m ) 2 4 h 1 2 h h 6 h h 6 h Peu significatif Choix 12h (temps de calcul)

18 Sessions / Décalage entre les sessions (1h, 2h, 3h, 4h, 6h, 8h) Site MORE Tous les sites : M o y e n n e ( m m ) E c a r t t y p e ( m m ) 1 h 8 h h 8 h h 8 h h 8 h h 8 h

19 Sessions / Intervalle d estimation (30 min, 1h, 2h) M o y e n n e ( m m ) E c a r t t y p e ( m m ) 3 0 m i n 1 h h 2 h m i n 2 h Remarque : Amélioration des écarts types formels de ZWD avec un intervalle plus long

20 B. Choix des modèles

21 ZHD a priori Modèle Type Technique Résolution spatiale Résolution temporelle SPT Empirique Constantes extrapolées à hauteur du site Vienna Grille Intégration données ECMWF 2.5 * 2.0 (200 km) 6h ZHDs GPT Empirique Harmoniques sphériques, données ECMWF Degré/ordre 9 (2000 km) Annuelle Fonctions de projection : mf H et mf W Modèle Type Technique Résolution spatiale Résolution temporelle NMF Empirique Dérivé de radiosondages et modèles d'atmosphère 5 bandes latitudinales Annuelle VMF1 Grille Tracé de rais depuis données ECMWF 2.5 * 2.0 (200 km) 6h GMF Empirique Harmoniques sphériques, données VMF1 Degré/ordre 9 (2000 km) Annuelle Autres modèles Surcharge océanique Surcharge atmosphérique...

22 Modèles / Fonctions de projection VMF1-GMF : - pas de biais - écarts de ZWD allant jusque 22mm (écart-type 7 mm) GMF-NMF : - biais (~20mm) VMF1-NMF : - biais (~20mm) - écarts irréguliers Remarque : Résultats identiques quelque soit le mode de pondération 22

23 PW radiosondages PW estimés par GPS écart en mm station MALL date en jour moyenne (mm) écart-type (mm) VMF GMF NMF En terme de ZWD 9.8mm 23

24 C. Logiciel de traitement

25 Logiciels / Gamit - Gipsy 25

26 5 ± 8 mm à généraliser aux autres stations... 26

27 Conclusion Faible influence du «réseau» et «sessions» Meilleure cohérence du modèle VMF1 avec les radiosondages Cohérence entre deux logiciels Choix final des caractéristiques : o coordonnées précises o sites IGS et EPN contraints o session 12h / 8h o intervalle d estimation 2h réseau EURO mapping functions VMF1 27

28 Confirmer les résultats Perspectives Tester d autres modèles ou paramétrages (gradients) Tester et comparer à d autres logiciels (Gipsy, Gins, Bernese, ) Comparer les résultats à d autres techniques de mesure (LIDAR, ) Appliquer au suivi d événements météorologiques intenses Appliquer dans des zones calmes ou perturbées 28