LE RGF 93 Qu est ce que c est?

LE RGF 93 Qu est ce que c est?

Sommaire Introduction Rappels Le RGF 93 Projections NGF-IGN 69 Bilan Passage NTF RGF 93 Applications 2

Introduction Le système actuel : la NTF Le nouveau système : le RGF 93 3

Introduction Pourquoi changer? Evolution du matériel topographique - Précision accrue des distancemètres - Utilisation du GPS : problème de compatibilité Système de qualité spatiale Coût d entretien élevé du canevas Intégration dans le canevas européen et international Harmonisation nationale du système de référence - Favoriser les échanges de données - Rattachement à un même système légal de tous les acteurs publics Obligation légale 4

Introduction Aspect réglementaire Loi d'aménagement et de Développement Durable du territoire publiée au JO le 29 juin 1999, article 53 «Les informations localisées issues des travaux topographiques ou cartographiques réalisés par l'état, les collectivités locales, les entreprise chargées de l'exécution d'une mission de service public, ou pour leur compte, doivent être rattachées au système national de référence de coordonnées géographiques, planimétriques et altimétriques, défini par décret et utilisable par tous les acteurs participant à l'aménagement du territoire» 5

Introduction Aspect réglementaire Décret 2000-1276 du 26 décembre 2000, applicable depuis le 1er février 2001 Il précise les différents systèmes à utiliser pour la France Métropolitaine et les DOM-TOM 6

Introduction Aspect réglementaire Décret du 3 mars 2006 (n 2006-272) - Le décret introduit également l utilisation des projections coniques conformes 9 zones en plus de la projection unique du Lambert 93 - Il impose aux services de l'état, collectivités locales et aux entreprises chargées de l'exécution d'une mission de service public de diffuser les données géographiques dans le système national de coordonnées défini dans le décret de 2000 à partir du 10 mars 2009 7

Rappels La géodésie est la science de la forme et de la dimension de la Terre Représenter la réalité sur un plan Représenter le terrain à la surface de la Terre modéliser la surface de la Terre 8

Rappels Le géoïde : modélisation mathématique liée à la pesanteur L ellipsoïde : modélisation mathématique simplifiée (paramètres : centre, petit et grand axes) 9

Rappels 10

Rappels Comment se repérer sur l ellipsoïde? Grâce à un repère (O, X, Y, Z) Chaque point aura un jeu de coordonnées unique OZ = axe de rotation de la Terre O = centre de la terre Z O Y X OXZ = plan du méridien origine 11

Rappels Coordonnées cartésiennes : Coordonnées géographiques : - Le point M a pour coordonnées [X,Y,Z] (m) définies par rapport au centre O du repère basé sur l ellipsoïde - Le point M a pour coordonnées [λ,φ,h] (, gon ou rad pour les angles et en m pour la hauteur) 12

Rappels Passer d une représentation 3D représentation plane : la projection à une Transformation mathématique modélisation Compromis : - Projection conforme : conserve localement les angles - Projection équivalente : conserve les surfaces - Projection équidistante : conserve les distances à partir d un point donné 13

Rappels 14

Rappels Résumé 15

Le RGF 93 Données géodésiques : - Le RGF 93 est tridimensionnel et géocentrique - Ellipsoïde associé : IAG GRS 1980 - Origine des longitudes : méridien international de Greenwich Précision absolue: - 3 cm en planimétrie - 2 à 5 cm en altimétrie - Précision relative : 1mm / km (avec la NTF : précision relative 1 cm / km) 16

Le RGF 93 17

Le RGF 93 Le système est compatible WGS 84 (World Geodetic System 1984) : - Le WGS 84 est le système géodésique mondial utilisé par le GPS, c est une réalisation de l armée américaine. Sa précision absolue est métrique. - Le système géodésique RGF93 est tridimensionnel et géocentrique et correspond à la réalisation française du système européen ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989), lui-même compatible avec les systèmes mondiaux, tels WGS84. 18

Le RGF 93 Comment se repérer dans le système RGF 93? Coordonnées géographiques : exprimé en latitude, longitude ( sexagésimaux) et hauteur ellipsoïdale (m) Coordonnées cartésiennes : X, Y, Z (m) par rapport au centre de l ellipsoïde Le système altimétrique NGF-IGN69 est associé au RGF93 : Les altitudes sont exprimées dans le système NGF-IGN 69 Strasbourg, cathédrale : X = 4 189 023 m Y = 570 129 m Z = 4 760 168 m φ = 48 45 01.3805 N λ = 7 34 54.4204 E h = 332.1 m 19

Le RGF 93 Insertion dans européens les réseaux mondiaux et 20

Le RGF 93 Le réseau Le calcul du réseau a débuté en 1989 Le système est compatible avec ETRS89 et l ITRF89, les réseaux de références européens et mondiaux Les calculs et observations en 1993, 1994 et 1995 RGF 93 21

Le RGF 93 La matérialisation réseau Le RRF (Réseau de Référence Français) : - 23 sites - Déterminé par géodésie spatiale de haute précision (GPS, VLBI) : 10-7 - Calculé en 1993 - Interface avec le réseau EUREF - Répétitivité meilleure que 1.5 cm sur les 3 composantes 22

Le RGF 93 La matérialisation réseau Le RBF (Réseau de Base Français) : - 1009 sites soit 1 site tous les 25 km - Accès opérationnel au réseau - L utilisateur est à moins de 15 km d une borne RBF - Cohérence de 2 cm en planimétrie est d environ 5 cm en altimétrie - Le RBF est constitué principalement de nouveaux sites propices aux mesures GPS. Pendant les observations du RBF, environ 1000 points de la NTF ont été observés par GPS Précision relative : 10-6 soit 1 mm / km 23

Le RGF 93 La matérialisation du réseau Bas-Rhin - Haut-Rhin Beinheim Grandfontaine Illkirch-Graffenstaden Lembach Stotzheim Wasselonne Weitbruch Wimmenau - Moosch Oberhergheim Oltingue Ostheim Retzwiller Zimmersheim 24

Le RGF 93 La matérialisation du réseau Le RDF (Réseau de Détail Français) : - étude préliminaire dans le sud de la France Ne répondait plus au besoin abandon Détermination des coordonnées RGF93 des points de la NTF : - Environ 80000 points sur la France Les coordonnées sont obtenues par calcul (grille IGN) Pas de nouvelles mesures sur ces points Plus d entretien de ces points La précision est celle de la NTF à laquelle se rajoute une dégradation liée au calcul 25

Le RGF 93 La rattachement au réseau Préférable de se rattacher au RBF - Conservation de la précision Le rattachement aux points de la NTF avec les coordonnées exprimées dans le RGF93 ce processus entraîne des imprécisions car : - Il est issu de la NTF - Ses coordonnées sont obtenues par calcul sans mesures sur le terrain 26

Projections Le Lambert 93 est la projection associée au RGF93 Critères de choix de l IGN : - Harmonisation, unicité : pas de découpage en zones - Facilité d utilisation : > minimisation des altérations angulaires et linéaires > Processus de calculs simples et compatibles avec les logiciels actuels > Pas de confusion avec des coordonnées existantes - Facilité de mise en œuvre : cette projection doit permettre d utiliser les documents existants avec le minimum de difficultés cartographiques 27

Projections Le Lambert 93 Projection conique conforme sécante : - Même type de projection que la projection Lambert zone - Coordonnées de l origine choisies pour ne pas être confondues avec d autres systèmes géodésiques - Pas d altérations angulaires - Projection unique donc altérations linéaires des distances variant de -1 m/km à 3 m/km 28

Projections Le Lambert 93 Projection conique conforme sécante Parallèles d échelle conservée : - φ = 44 N et 49 N (pour répartir l altération linéaire) Origine : - λ = 3 E et φ = 46 30 N Coordonnées planes de l origine : - Est = 700 000m et Nord = 6 600 000m (pour éviter des confusions avec d autres systèmes géodésiques nationaux) 29

Projections Le Lambert 93 Parallèles d échelle conservée Méridien origine Les déformations (μ) sont nulles aux parallèles d échelle conservée 30

Projections Altération linéaire La projection cartographique introduit des déformations déplacements relatifs entre les points de la surface terrestre et ceux de l ellipsoïde L ellipsoïde ne peut pas se développer sur une surface plane chaque longueur subit une altération qui dépend de sa position sur l ellipsoïde 31

Projections Altération linéaire Une distance mesurée sur le terrain correspondra pas avec une distance mesurée une carte Utilisation basique d un logiciel donnera résultat faux Algorithme spécifique à définir dans matériels et logiciels ne sur un les Le logiciel Circé permet de calculer l altération linéaire 32

Projections Altération linéaire Elle était limitée dans la NTF par l utilisation de 4 projections (Lambert zones I, II, III, IV) Pour le Lambert 93 qui est une projection unique, elle très variable et devient importante au sud et au nord de la France 33

Projections Altération linéaire sur la France (Lambert 93) 34

Projections Altération linéaire sur la CUS (Lambert 93) -23 cm / km -37 cm / km 35

Projections Le Lambert 93 Avantage de la projection unique pour le transfert de données ou les travaux nationaux Grande réticence de la part des utilisateurs à cause de l altération linéaire Déblocage par la demande du CNIG de mettre en place des projections complémentaires : les 9 coniques conformes 36

Projections Les CC 9 zones Les projections coniques conformes 9 zones - Introduites par le décret de 2006 - Recouvrement de 50% entre deux projections adjacentes - Utilité pour les mesures sur les cartes et plans papier - Totalement compatibles et réversibles avec la projection unique - L utilisation des projections coniques conformes 9 zones introduit des discontinuités aux frontières de zone L IGN déconseille d utiliser les projections coniques conformes 9 zones pour les applications numériques Les coniques 9 zones permettent d utiliser les logiciels de DAO courants (qui ne gèrent pas l altération linéaire) 37

Projections Les CC 9 zones Données géodésiques : - Les 9 zones se répartissent du Sud au Nord - Chaque zone est centrée sur un parallèle de latitude ronde (de 42 à 50 ) - Emprise de 1 degré de part et d autre du parallèle central - Altération linéaire limitée entre -9 cm / km et +7 cm / km 38

Projections Les CC 9 zones 39

Projections Les CC 9 zones Pour l Alsace : CC48 (zone 7)? Depuis 2006, qu a fait la CIGAL? 40

NGF-IGN 69 Un système d altitude (référentiel altimétrique) est défini par : - un type d altitude > l altitude normale est la longueur de la ligne entre l ellipsoïde (ou une autre surface mathématique) et M > l altitude orthométrique est la longueur de la ligne entre le géoïde et M - une surface de référence - un point fondamental 41

NGF-IGN 69 Caractéristiques du réseau NGF-IGN 69 : - Altitude : normale - Surface de référence : le géoïde modélisé par le QuasiGéoïde Français (QGF 98) - Point fondamental : marégraphe de Marseille 42

NGF-IGN 69 La grille RAF 98 Définition : - Fabriquée par adaptation du Quasi-Géoïde Français (QFG) - Elaborée par M. Duquenne (ESGT-IGN) en 1998 - Basée sur des données gravimétriques et des mesures GPS Utilité : - Permet de passer des hauteurs ellipsoïdales (données par le GPS) aux altitudes NGF-IGN69 Possibilité d effectuer du nivellement par GPS Remarque : Précision du nivellement par GPS en utilisant la grille RAF98 : 2 à 3 cm (au mieux) Ne remplace pas le nivellement direct 43

Bilan du RGF 93 Obligation légale Réseau compatible avec les systèmes spatiaux (GPS, GLONASS et bientôt GALILEO) facilite l'intégration des données saisies par de tels procédés dans les systèmes d'information Favorise le développement des bases de données dans les projets européens Offre une exactitude absolue homogène centimètres sur la totalité du territoire de quelques progressif au RGF 93 : deux systèmes cohabitent parallèlement Problèmes de mise en œuvre des conversions NTF RGF 93 : perte de précision, modification de la géométrie, 44

Bilan du RGF 93 Deux systèmes de projection parallèles - projection unique ou 9 projections Projection unique : pour des petites échelles et les opérateurs nationaux - Altération linéaire des distances forte - Suppression des transformations entre systèmes - Facilitation des échanges de données, des partenariats - Simplification des systèmes de gestion des données (outils logiciels, administration de données localisées...) 9 projections : pour des grandes échelles et des acteurs locaux - Altération linéaire des distances faible - Discontinuité aux frontières de zone - Les échanges restent simples car ces projections sont compatibles entre elles et avec la projection unique 45

Passage NTF RGF 93 Les principales méthodes sont : - La transformation standard NTF RGF 93 avec les paramètres uniques - La transformation en utilisant la grille IGN 3D: GR3DF97A - La transformation en utilisant une grille locale - La transformation d Helmert (4 paramètres) - La transformation par similitude 3D (7 paramètres) - La transformation polynomiale Remarque: Si le canevas était déformé, il le reste après transformation (sauf grille locale) incompatibilité GPS 46

Passage NTF RGF 93 Transformation standard : - Translation globale TX, TY et TZ existant entre les deux systèmes - Avantages : translation simple et unique, conserve les formes géométriques - Inconvénients : transformation grossière (précision de 2 à 5 m) 47

Passage NTF RGF 93 La transformation par la grille GR3DF97A : - Mise au point par l IGN - Translation 3D locale par interpolation bilinéaire - Paramètres issus de mesures GPS précises - La grille recouvre toute la France et le pas est de 0,1 en latitude et en longitude (env. 10 km) - Avantages : bonne précision (variable) - Inconvénients : déforme les objets, problèmes locaux 48

Passage NTF RGF 93 La transformation par grille locale : - Etablir une grille de transformation adaptée à la géodésie locale - Nécessite de connaître des points du canevas local en RGF 93 sur tout le territoire à traiter (mesures GPS) - Avantages : méthode la plus précise (±5cm), corrige les deformations locales - Inconvénients : déforme les objets, mise en œuvre lourde 49

Passage NTF RGF 93 Transformation d Helmert : - Deux translations selon X et Y, une rotation et un facteur d échelle - Trouver le meilleur jeu de paramètres entre les coordonnées planes Lambert zone (NTF) et Lambert93 (RGF 93) L93 est la projection Lambert 93 associée système géodésique RGF93 L est la projection Lambert zone associée système géodésique NTF - Avantages : maintient la forme des objets - Inconvénients : ne tient pas compte des caractéristiques complexes ou locales 50

Passage NTF RGF 93 Similitude 3D à 7 paramètres - Transformation de Bursa Wolf (identique à la transformation d Helmert en 3D) - Trois translations en X, Y et Z, trois rotations en X, Y et Z et un facteur d échelle - Avantages : maintient la forme des objets, systèmes de coordonnées tridimensionnelles - Inconvénients : ne tient pas compte des caractéristiques complexes ou locales 51

Passage NTF RGF 93 La transformation polynomiale : - Peuvent être de degrés différents Exemple pour le degré 1 : C est une transformation affine x = a0 + a1x + a2y y = b0 + b1x + b2y - Avantages : possibilités variées, solution plus complète que la transformation d Helmert - Inconvénients : difficile à maitriser, déforme les objets, un degré trop élevé peut accentuer des déformations locales 52

Applications Cas pratique du Conseil Général du Bas-Rhin Cas pratique de la Communauté Urbaine de Strasbourg 53

Merci de votre attention