Combinaison multi technique de géodésie spatiale au niveau des observations A. Pollet & D. Coulot 1
PLAN I. Intérêts des combinaisons au niveau des observations. II. Assurer le référencement dans la combinaison, un point essentiel. III. Les ZTD communs dans la combinaison. V. Conclusions. 2
Combinaison au niveau des observations Combinaison au niveau des observations Solutions individuelles DORIS (Positions de stations et EOP) SLR Observations DORIS GPS VLBI Solutions individuelles GPS (Positions de stations et EOP) Solutions individuelles SLR (Positions de stations et EOP) Solution combinée Solutions individuelles VLBI (Positions de stations et EOP) EOP : Earth Orientation Parameters 3
Intérêts des combinaisons au niveau des observations (1/2) Interactions entre les mesures des différentes techniques : Détection de mesures fausses d'une technique grâce aux mesures d'une autre technique. Décorrélations de certains phénomènes. Ex: Couplage UT Paramètres orbitaux UT Estimation de UT grâce aux techniques satellitaires (DORIS/GPS/SLR) 1 ms 10 µs 1 2 3 4 5 Temps (en jours) 6 7 4
Intérêts des combinaisons au niveau des observations (1/2) Interactions entre les mesures des différentes techniques : Détection de mesures fausses d'une technique grâce aux mesures d'une autre technique. Décorrélations de certains phénomènes. Ex: Couplage UT Paramètres orbitaux 1 ms Estimation de UT avec DORIS et GPS (arcs d'orbites : 1 jour) + VLBI 10 µs 1 2 3 4 5 6 Existence de mesures VLBI 7 5
Intérêts des combinaisons au niveau des observations (1/2) Interactions entre les mesures des différentes techniques : Détection de mesures fausses d'une technique grâce aux mesures d'une autre technique. Décorrélations de certains phénomènes. Ex: Couplage UT Paramètres orbitaux Estimation de UT avec DORIS et GPS (arcs d'orbites : 1 jour) + VLBI + SLR (arcs d'orbites : 7 jours) 1 ms 10 µs 1 2 3 4 5 6 7 6
Intérêts des combinaisons au niveau des observations (2/2) Utilisation plus souple de liens entre les techniques / combinaison au niveau des solutions. Ex : délais troposphériques zénithaux (ZTD), paramètres empiriques et dynamiques orbitaux, etc. Traitement cohérent des observations des techniques par l'utilisation des mêmes logiciels et modèles. 7
Référencement = Différence d'échelle Rc VLBI Rc SLR ~ 0.7 ppb ~ 0.1 ppb Rc DORIS Rc GPS Distance ~ 9.9 mm ~ 1.0 mm 8
Impact sur les EOP Paramètres de transformation = Rattachements Xp (en µas) Moyenne pondérée +/ Yp (en µas) Ecart type pondéré UT (en µs) 67 +/ 40 33 +/ 39 15 +/ 45 0 +/ 40 12 +/ 16 2 +/ 12 Statistiques des résidus des EOP par rapport à la série de référence IERS 05 C04 sur une période de dix semaines 9
Impact sur le positionnement WRMS U VLBI WRMS N VLBI WRMS E VLBI WRMS U SLR WRMS N SLR WRMS E SLR WRMS U DOR WRMS N DOR WRMS E DOR WRMS U GPS = WRMS N GPS WRMS E GPS 0 2 4 6 8 10 12 14 16 WRMS des résidus des coordonnées des stations par rapport à l'itrf2008 par technique sur une période de dix semaines 10
Référencement, conclusions Dans une combinaison directe des observations sans prendre de précaution particulière, chaque technique réalise son propre repère dans la combinaison. Assurer l'homogénéité du référencement est essentiel. Si cette homogénéité n'est pas assurée, on détériore les résultats (EOP, positions de stations...) 11
ZTD communs (1/9) } } Estimation d'une correction au modèle commune aux deux instruments Pris en compte par le modèle a priori Pas d'estimation de correction pour cette partie (on néglige l'erreur du modèle) => Restriction aux stations dont la différence d'altitude est inférieure à 100 m 12
Les ZTD communs (2/9) Intérêt : Améliorer la cohérence du traitement, l'estimation des ZTD sur les sites de co-localisation et le positionnement des stations. Quelques exemples : - Confirmation d'un problème lié à l'anomalie sud-atlantique sur certaines stations DORIS malgré l'utilisation d'un modèle correctif. 13
ZTD communs (3/9) mm 8 0 10 22 Station DORIS la plus impactée 14
ZTD communs (4/9) Combinaison mm = Sans ZTD communs Avec ZTD communs WRMS de la composante verticale des stations co localisées du site 41703 (Chili) sur la période du 09/01/05 au 19/03/05 15
ZTD communs (5/9) COMBINAISON DORIS GPS Appoints des ZTD estimés sur la période du 09/01/05 au 19/03/05 sur le site 41703 (Chili). 18 16
ZTD communs (6/9) Jason 1 ENVISAT SPOT2 SPOT4 SPOT5 Appoints des ZTD estimés sur la période du 09/01/05 au 19/03/05 sur le site 41703 (Chili) satellite par satellite dans un traitement des mesures DORIS 19 17
ZTD communs (7/9) Problème lié à JASON 1 Exposition de Jason 1 aux effets de l'anomalie de l'atlantique Sud, mesurée sur la période 2002 2004 en utilisant l'oscillateur ultra stable de Doris. (Crédits Cnes/CLS) [Lemoine & Capdeville, 2006] 18
ZTD communs (8/9) - Biais ZTD estimés / modèle réduit et amélioration du positionnement sur le site 40424. COMBINAISON DORIS VLBI GPS Biais : 27 mm 37 mm 42 mm 39 mm Appoints des ZTD estimés sur la période du 09/01/05 au 19/03/05 sur le site 40424 (Etats Unis) 19
ZTD communs (9/9) - Biais ZTD estimés / modèle réduit et amélioration du positionnement sur le site 40424. 7298 : Antenne VLBI, KOKB : Antenne GPS, KOLB : Balise DORIS 20
ZTD communs, conclusions Détection d'un problème sans doute lié à une mauvaise modélisation de l'anomalie Sud Atlantique. Amélioration des séries ZTD avec l'approche de ZTD communs (réduction de biais, meilleure stabilité sur certains sites...) => Intéressant pour l'étude du contenu en vapeur d'eau dans l'atmosphère. Cette meilleure estimation des ZTD a entraîné une meilleure estimation des positions des stations co localisées concernées. 21
Conclusions Conclusions : Attention à assurer l'homogénéité du référencement, sous peine de détériorer de manière significative les résultats. L'utilisation de liens supplémentaires entre les techniques comme les ZTD fournit des résultats très intéressants. D'autres liens existent et peuvent améliorer le traitement multi technique (paramètres orbitaux des satellites multi techniques, coefficients des harmoniques du champs de pesanteur terrestre, signaux communs des stations co localisées...) 22