Systeme Gps

8/4/2019 Systeme Gps

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SYSTME GPSGuide dinformation

et de bonnes pratiques

Direction des inventaires forestiersDirection de lassistance technique

en collaboration avec lesdirections rgionales du MRNFP

Ministre des Ressources naturelles, de la Faune et des Parcs

Dcembre 2004


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Ralisation

Direction des inventaires forestiers Direction de lassistance techniqueJean-Marie Bilodeau, ing.f., M. Sc., coordonnateur Mario Blanchette, ing.f.

Marcel Lamontagne, tech.f. Bruno Canuel, tech. f.Patrice Caron, B. Sc. A.

Directions rgionales du MRNFP CollaborateursGleason Gagnon, tech. f., Rgion 01 Isabelle Forgues, M. Sc.Sylvain Gagnon, tech. f., Rgion 03 Pierre Turcotte, ing.f., FERICHector Hubert, tech. f., Rgion 07 Yen-Emmanuel Tran, ing.f., FERICLaurent Normandeau, tech. f., Rgion 06 Rick Reynolds, RPF, chercheur FERICRosaire Tremblay, tech. f., Rgion 09 Rock Santerre, a.-g., Ph. D.

Alain Bernard, B.Sc.A, DGIGYves Thriault, a.-g., M. Sc., DGIGJulie Carrier (DIF)

Rvision linguistiqueMarie-France Leblanc

Pour obtenir des renseignements additionnels, veuillez communiquer avec le ministre desRessources naturelles, de la Faune et des Parcs :

Direction des inventaires forestiers880, chemin Sainte-Foy, 3e tageQubec (Qubec) G1S 4X4Tlphone : (418) 627-8669, poste 4311Sans frais : 1 877 9FORTS (936-7387)Tlcopieur : (418) 644-9672Courriel : [email protected]

Direction des communicationsService aux citoyens5700, 4e Avenue Ouest, B 302Charlesbourg (Qubec) G1H 6R1Tlphone : (418) 627-8600Sans frais : 1 866 CITOYEN (248-6936)Tlcopieur : (418) 643-0720Courriel : [email protected]

Le texte de la prsente publication est disponible dans le site Internet du ministre des Ressourcesnaturelles, de la Faune et des Parcs ladresse suivante :

http://www.mrnfp.gouv.qc.ca/forets/connaissances/connaissances-inventaire-publications.jsp

Gouvernement du QubecMinistre des Ressources naturelles, de la Faune et des Parcs, 2004Dpt lgal Bibliothque nationale du Qubec, 2004ISBN 2-550-43496-xCode de diffusion : 2004-3039


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TABLE DES MATIRES

INTRODUCTION ............................................................................................................. 1

1 NOTIONS GNRALES...............................................................................................31.1 Aperu du systme GPS ........................................................................................... 3

1.1.1 Historique .......................................................................................................... 3

1.1.2 Description des composantes ............................................................................ 4

1.1.3 Potentiel d'utilisation.........................................................................................5

1.2 Concepts de base.......................................................................................................5

1.2.1 Types d'observations GPS.................................................................................5

1.2.2 Gomtrie du positionnement GPS ................................................................... 7

1.3 Prcision du positionnement GPS.............................................................................9

1.4 Modes opratoires...................................................................................................13

1.4.1 Modes statique et cinmatique ........................................................................ 13

1.4.2 Observations proximit d'un couvert forestier..............................................14

1.4.3 Observations sous couvert forestier ................................................................ 14

2 PARAMTRAGE.........................................................................................................16

2.1 PDOP ( 8).........................................................................................................16

2.2 Masque dlvation de 10o 15o ........................................................................16

2.3 SNR : 40 % de lchelle du manufacturier.........................................................16

2.4 Collecte de donnes 3D......................................................................................16

2.5 Dictionnaire dattributs.......................................................................................16

2.6 Modes statique et cinmatique ........................................................................... 17

3 TYPES DE RELEVS ET MODES OPRATOIRES ................................................ 18

3.1 Localisation de chemins ..................................................................................... 18

3.2 Localisation de ponceaux ................................................................................... 183.3 Contours dintervention (travaux admissibles en paiement des droits) ............. 18

3.4 Contours dintervention (mise jour) ................................................................ 18

3.5 Rglement sur les normes d'intervention dans les forts du domainede l'tat (RNI) .................................................................................................... 19

3.6 Infractions...........................................................................................................19


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3.7 Placettes-chantillons, tablissement et remesurage..........................................19

3.8 Autres ................................................................................................................. 19

4 RSULTATS DES TESTS RALISS PAR LE GROUPE DE TRAVAIL .............. 214.1 Dispositif exprimental ...................................................................................... 21

4.2 Rsultats ............................................................................................................. 23

5 PLANIFICATION DE LA COLLECTE DE DONNES............................................25

6 TRAITEMENT DE LA DONNE...............................................................................27

CONCLUSION................................................................................................................27

ANNEXE Principales caractristiques des modles utiliss au MRNFP........................28

BIBLIOGRAPHIE...........................................................................................................30

Liste des tableaux et figures

Tableau 1 Rsum des types derreurs inhrentes au systme GPS. .................................11

Tableau 2 Ordre de grandeur de la prcision horizontale du positionnementen fonction du mode opratoire.......................................................................13

Tableau 3 Paramtres recommands..................................................................................17

Tableau 4 Recommandations sur les modes opratoires ...................................................20

Tableau 5 Rsultats des tests raliss sous couvert forestier .............................................23

Figure 1 Pseudodistance et phase de la porteuse .................................................................6

Figure 2 Principe de trilatration spatiale............................................................................7

Figure 3 Illustration dun bon et dun mauvais DOP...........................................................9

Figure 4 Positionnement relatif..........................................................................................10

Figure 5 Exemple de comparaison entre le relev GPS et le contour talon.....................22

Figure 6 Planification dune session de collecte de donnes.............................................26


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SYSTME GPS Guide dinformation et de bonnes pratiques, dcembre 2004 1

INTRODUCTION

diffrentes reprises, la Division du support gomatique rgional de la Direction desinventaires forestiers de mme que la Direction de lassistance technique ont reu de la part des directions rgionales des demandes concernant lutilisation en foresterie du

systme GPS (Global Positioning System). En 2003, la Table des rpondants gomatiquesrgionaux a mandat la Division du support gomatique rgional pour organiser un ateliersur lutilisation de ce systme en milieu forestier. Un groupe de travail, compos dereprsentants des directions rgionales ainsi que des directions des inventaires forestiers etde lassistance technique a t form pour laborer le contenu de cet atelier.

La premire dmarche du groupe de travail a t de dterminer les diffrentes applicationset utilisations du systme GPS en cours au ministre des Ressources naturelles, de laFaune et des Parcs (MRNFP) :

atelier sur le systme GPS pour les directions rgionales; volet sur le GPS dans la Norme dchange numrique du plan

dinterventions forestires et, ventuellement, dans celle du rapport annueldinterventions forestires;

norme quant au GPS en cours de rdaction la Direction de lassistancetechnique;

norme dutilisation du GPS la Division sondage (DIF).

De plus, une brve consultation a mis en lumire les nombreux usages que font lesdiffrentes directions du systme GPS. Il en ressort quil nexiste pas duniformit quantau choix de la technologie selon les diffrentes applications courantes.

Le groupe de travail a galement ralis une srie de tests dans le but de comparer lesdiffrentes prcisions obtenues selon les principaux modles prsentement utiliss dans lesdirections rgionales. Les rsultats de ces tests ont permis au groupe de travail de faire desrecommandations dutilisation selon la prcision ncessaire une ralisation donne.

Latelier a eu lieu au mois de janvier 2004 et on y a runi plus de 100 utilisateurs,principalement des directions rgionales. Lors des discussions en sessions de travail, cesutilisateurs ont fait ressortir le besoin davoir, dans un seul document, les principalesnotions thoriques traitant de la technologie GPS et la prcision des principaux modlesutiliss en rgion. De plus, ce document les guiderait quant aux choix des mthodesdutilisation leur permettant datteindre les prcisions ncessaires selon la tche quils ont raliser.

Ainsi, SYSTME GPS Guide dinformation et de bonnes pratiques vise orienter lesutilisateurs GPS du MRNFP sur le choix de la technologie utiliser afin quils atteignentles prcisions ncessaires lexercice de leur fonction. Le document comprend des notionsthoriques, des recommandations sur le paramtrage du GPS ainsi que sur les modesopratoires, des rsultats sur les tests effectus et une description des principaux modlesutiliss au MRNFP.


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2 SYSTME GPS Guide dinformation et de bonnes pratiques, dcembre 2004

Il est noter que les recommandations dutilisation sont bases sur lexprience du personnel ayant particip latelier ainsi que sur les tests que le groupe de travail araliss. Il est important de souligner que certains tests ont dmontr que des technologies prsentaient un potentiel dutilisation intressant (par exemple le systme WAAS).Toutefois, dautres tests devront tre raliss afin de prciser des pistes damlioration

dans lutilisation de ce systme. En collaboration avec FERIC, le groupe de travail planifiedes travaux de ce type durant les mois venir.

Afin que le guide soit plus facile consulter, un encadr comme celui-ci est insrdans chacun des chapitres et prsente les lments importants de celui-ci.


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1 NOTIONS GNRALES1

Le systme GPS a dj rvolutionn beaucoup de domaines lis la navigation, lalocalisation et au positionnement. Toutes les disciplines de la gomatique (godsie, photogrammtrie, tldtection, cartographie et systme dinformation rfrence

spatiale) profitent pleinement de cette technologie. Les forestiers, par leurs frquentsbesoins en rfrence spatiale, y ont trouv un outil puissant et abordable qui les aide dansla saine gestion du territoire et de la ressource.

Le principal objectif de ce chapitre est de prsenter les concepts essentiels lacomprhension du systme GPS et de faire connatre son potentiel d'utilisation enforesterie.

1.1 Aperu du systme GPS

1.1.1 Historique

Le systme GPS se compose dune constellation de 24 satellites. Cetteconstellation a t complte en 1993 au cot de dix milliards de dollarsamricains.

Le premier satellite artificiel mis en orbite autour de la Terre, Sputnik 1, a t lanc enoctobre 1957 par l'Union sovitique. Cet vnement marquant a donn le dpart d'unecourse effrne la conqute de l'espace. En effet, ds le dbut des annes 1960, unsystme de navigation par satellites (couramment appel systme Transit) tait djexploit par la marine amricaine.

Quant lui, le systme GPS a t conu par le dpartement de la Dfense des tats-Unisau dbut des annes 1970. Les quatre premiers satellites prototypes ont t lancs en 1978.Une constellation de 24 satellites oprationnels a t complte en 1993. Le cot del'opration se chiffrait alors quelque dix milliards de dollars amricains. Aujourdhui, unsystme russe (GLONASS) est en opration. Un systme de positionnement europen(Galileo) est galement en laboration.

1. Le contenu de ce chapitre provient du texte Utilisation du systme de positionnement GPS en foresterieinclus dans le Manuel de foresterie. Laccord des auteurs et des Presses de lUniversit Laval a tobtenu pour cette reproduction. Seuls quelques lments ont t modifis ou ajouts pour finsdactualisation et duniformisation.


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1.1.2 Description des composantes

Le systme GPS comprend 3 composantes principales : la composante spatiale constitue de 24 satellites en orbite autour de la

Terre (ces 24 satellites sont rpartis sur 6 plans orbitaux inclins de 55

par rapport lquateur. Ils orbitent une altitude de 20 000 km et ont unepriode de rvolution de 11 h 58.); la composante de contrle forme de 5 stations de poursuite au sol (les

stations de poursuite ont pour principale fonction de calculer la positiondes satellites, information qui est par la suite transmise aux rcepteurs.);

la composante usager qui comprend les rcepteurs mobiles.

Les 24 satellites sont des satellites NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing AndRanging). Ils sont rpartis sur six plans orbitaux (quatre par plan) dont l'inclinaison est de55 par rapport l'quateur terrestre. Ils orbitent une altitude de 20 000 km au-dessus dela surface terrestre (soit trois fois le rayon de la Terre), ce qui leur confre une priode de

rvolution de 11 h 58. La mme configuration de satellite se prsente donc quatre minutes plus tt chaque jour. Laltitude leve laquelle orbitent les satellites permet desutilisateurs trs loigns (plusieurs centaines de kilomtres) de capter simultanment lessignaux des mmes satellites. Aux latitudes du Qubec, un satellite passe, au maximum,six heures au-dessus de l'horizon local, entre son lever et son coucher. Au minimum,4 satellites (parfois mme 12) sont toujours disponibles en tous points du globe, 24 heurespar jour, indpendamment des conditions mtorologiques.

Les stations de poursuite de la composante de contrle ont pour principale fonction decalculer la trajectoire des satellites. Au nombre de cinq, ces stations sont situes sur les lesd'Ascension (ocan Atlantique), de Diego Garcia (ocan Indien), de Kwajalein et d'Hawaii

(ocan Pacifique) ainsi qu' Colorado Springs (station matresse). Les stations de poursuitesont quipes, entre autres, de rcepteurs GPS stationns sur des points godsiques dontles coordonnes sont prcisment connues. Les observations recueillies permettent decalculer la position des satellites sous forme d'phmrides. Cette information estcommunique aux satellites et mise en mmoire de leur ordinateur de bord, pour tre parla suite rediffuse aux utilisateurs, par les signaux mis par les satellites eux-mmes.

Enfin, la composante usager comprend les rcepteurs. Ces rcepteurs passifs ne font querecevoir les signaux transmis par les satellites. Ils ont pour fonctions de mesurer desdistances entre l'antenne rceptrice et les satellites metteurs, de dcoder les messagesradiodiffuss qui contiennent les phmrides servant aux calculs de la position des

satellites au temps d'observation, et de calculer la position de l'utilisateur. Plusieurs typesde rcepteurs offrent des fonctions de navigation et la possibilit denregistrer lescoordonnes calcules et les observations. Mentionnons qu'il n'y a pas de frais inhrents l'utilisation des signaux GPS (exception faite de l'achat ou de la location des rcepteurs).


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1.1.3 Potentiel d'utilisation

Grce au systme GPS, la position tridimensionnelle dun utilisateur peut trecalcule. La vitesse et la direction du mouvement dun rcepteur mobile peuventaussi tre dtermines.

Avec le systme GPS, la position tridimensionnelle (latitude, longitude et altitude) d'unutilisateur peut tre calcule, de manire continue et instantane, en tout endroit sur Terre.Lorsqu'un rcepteur GPS est mobile, sa vitesse et la direction de son mouvement peuventtre galement dtermines. De plus, le systme GPS fournit de l'information temporelle,cest--dire qu'un utilisateur peut associer un indicateur de temps toutes les informationsqui sont recueillies ou tous les vnements qui se produisent lors de levs de terrain.

Conu l'origine pour des fins de navigation militaire, le systme GPS a vite t utilispour des fins de localisation et de positionnement tant civiles que militaires. Le systmeGPS est une solution potentielle presque toutes les applications ncessitant une rfrencespatiale (coordonnes) telles que la godsie, l'hydrographie, la gestion de flottes detransport, la circulation arienne, la foresterie, et bien d'autres encore.

Avant de dcrire les principales utilisations du systme GPS en foresterie, il est primordialde connatre les concepts de base du positionnement GPS. La prochaine section traite destypes d'observations, de la gomtrie et de la prcision du positionnement GPS en fonctionde la mthodologie utilise.

1.2 Concepts de base

1.2.1 Types d'observations GPS

En foresterie, on utilise la mesure de pseudodistance, cest--dire que lon valuela distance entre le rcepteur et le satellite. En observant quatre satellites, on peutainsi calculer une position en 3D (x, y, z et synchronisation de lhorloge durcepteur). Des observations en 2D, cest--dire que lon nutiliserait que troissatellites (x, y et synchronisation de lhorloge du rcepteur), amnent une perte deprcision non ngligeable.Les signaux dans lesquels larme amricaine introduisait volontairement deserreurs ne sont actuellement plus brouills.

Les satellites NAVSTAR transmettent leur information sur deux ondes porteuses appelesL1 1,6 GHz et L2 1,2 GHz, dont les longueurs d'onde sont de 19 et 24 cm,respectivement. L'onde porteuse L1 est module par deux codes (C/A : Clear/Access ouCoarse/Acquisition et P : Precise ou Protected) et par un message contenant entre autresles phmrides. Il est noter que le code Y, qui est une modification du code P, estexclusivement reli aux oprations militaires. Pour sa part, l'onde porteuse L2 n'est pasmodule par le code C/A. La frquence des ondes porteuses et la squence des codes sontrgies par des horloges atomiques bord des satellites. cause de la frquence des ondesporteuses, les signaux GPS sont arrts ou attnus par des obstacles tels que les difices,les montagnes, les arbres. Il y a trois types d'observations GPS possibles : les mesures de


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pseudodistance, les mesures de phase de l'onde porteuse et les mesures de frquenceDoppler.

La mesure de pseudodistance est, en termes simples, une mesure du temps de propagationrequis pour qu'une marque horaire transmise par un satellite atteigne le rcepteur sur

Terre. Ces marques horaires sont codes sur les ondes porteuses par la technique demodulation de phase, telle que cela est illustr la figure 1.

Figure 1 Pseudodistance et phase de la porteuse

Afin qu'un rcepteur puisse reconnatre le satellite observ, chaque satellite transmet uncode qui lui est propre. Une rplique de la squence du code est gnre par le rcepteuren mme temps quau satellite. Le dcalage que doit subir la rplique afin de concider

avec le code reu correspond au temps de propagation qu'a pris le signal pour parcourir ladistance satellite-rcepteur. Cette diffrence de temps multiplie par la vitesse de lalumire dans le vide (environ 300 000 km/s) donne une mesure de distance. Cette mesureest fausse entre autres par la propagation de l'onde dans l'atmosphre ainsi que par leserreurs de synchronisation entre les horloges du satellite et du rcepteur. Une erreur de1/1000 de seconde reprsente une erreur de distance de 300 km. Pour ces raisons, cettemesure de distance est appele pseudodistance.

Avant mai 2000, l'arme amricaine introduisait volontairement des erreurs dans lesphmrides et des variations dans la frquence nominale des horloges des satellites. Cedispositif de scurit se nomme la disponibilit slective (SA [selective availability]). Il

avait pour but de restreindre l'accs au plein potentiel du GPS. Avec ce dispositif, alorsque la prcision du positionnement horizontal est de 100 m, la prcision verticale est de150 m, 95 fois sur 100. Depuis mai 2000, larme amricaine ne brouille plus les signauxsatellites et, thoriquement, ne les brouillera plus. Cela permet donc une prcision debeaucoup suprieure aux conditions dobservation lors de brouillage des signaux. Plus loindans le guide, les diffrentes prcisions possibles en fonction des diffrents modesopratoires sont expliques.

Mesure de phasede la porteuse

Mesure depseudodistance (code)


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La mesure de phase de l'onde porteuse consiste comparer la phase de l'onde reue aurcepteur avec la phase d'une onde gnre par celui-ci. Cette mesure de phase estmultiplie par la longueur d'onde de l'onde porteuse () pour la convertir en mtres.Malheureusement, le nombre entier de longueur d'onde initial contenu dans la distancercepteur-satellite n'est pas mesurable par le rcepteur. Cette inconnue est appele

l'ambigut de phase initiale. Par contre, le rcepteur est mme de compter le nombreentier de cycles (ainsi que la partie fractionnaire) cumul depuis l'poque (ou le temps)d'observation initiale, s'il n'y a pas d'interruption dans la rception du signal. Lesinterruptions provoquent des sauts de cycle et sont principalement causes par lesobstacles (difices, montagnes, arbres...) entre les satellites et le rcepteur. Cest pourquoila mesure de phase ne peut tre utilise en milieu forestier.

La mesure de frquence Doppler est la diffrence entre la frquence reue et la frquencenominale de transmission cause par le mouvement relatif entre le satellite et le rcepteur.Cette mesure est surtout utilise pour dterminer la vitesse instantane de rcepteursmobiles et pour dtecter et corriger les sauts de cycle potentiellement prsents dans les

mesures de phase.1.2.2 Gomtrie du positionnement GPS

Le positionnement GPS est bas sur le principe de la trilatration spatiale. Prenonsl'exemple d'un lev planimtrique (en 2D) tel qu'il est utilis en topomtrie. La mesure dedistance effectue depuis un point inconnu vers deux points dont les coordonnes sontconnues permet de calculer les coordonnes du point inconnu, puisqu'il se trouve l'intersection des deux cercles centrs sur les points connus (voir la figure 2). Les rayonsdes cercles sont donns par la mesure des deux distances. Seuls deux points correspondentaux quations des deux cercles, l'un de ces deux points peut tre rejet puisquil est troploign des coordonnes approches du point dterminer.

Figure 2 Principe de trilatration spatiale

En positionnement spatial, lespace tridimensionnel oblige lutilisateur effectuer unemesure de distance sur trois points dont les coordonnes sont connues. La positionrecherche se trouve l'intersection de trois sphres. Chacune des sphres tant centre


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la position connue du satellite (calcule avec les phmrides) au moment de la mesure dedistance. Les rayons des sphres correspondent aux mesures de distance. Dans la pratique, puisque les mesures de distance sont affectes par les erreurs d'horloge, une mesure dedistance simultane sur un quatrime satellite permet de rsoudre les quatre inconnues quesont les coordonnes tridimensionnelles et l'erreur d'horloge du rcepteur. L'erreur

d'horloge du satellite est corrige l'aide des termes correctifs transmis dans le messageradiodiffus par les satellites eux-mmes. Si plus de quatre satellites sont observs, laprcision et la fiabilit du positionnement sont plus leves.

Les coordonnes tridimensionnelles obtenues sont exprimes dans le systme decoordonnes utilis pour le calcul des positions des satellites. Ce systme de coordonnesest le WGS-84 (World Geodetic System de 1984). Le WGS-84 est pratiquementquivalent au systme NAD-83 (North American Datum de 1983) adopt pour tout lecontinent nord-amricain depuis 1990. Les coordonnes GPS sont donc uniformes etcompatibles avec les coordonnes des points godsiques et les cartes topographiques. Parcontre, l'altitude obtenue du systme GPS est mesure au-dessus de l'ellipsode de

rfrence (altitude godsique), et non par rapport au niveau moyen des mers (altitudeorthomtrique, telle qu'elle est obtenue avec le nivellement gomtrique). Au Qubec, ladiffrence entre le niveau moyen des mers et l'ellipsode de rfrence (diffrence aussiappele ondulation du gode) peut atteindre une quarantaine de mtres.

Le DOP (dilution of precision) consiste en une valuation de la gomtrie dessatellites observs. Un DOP infrieur ou gal 6 est considr comme prcis,alors quun DOP suprieur 6 entrane une perte de prcision.

Du point de vue gomtrique, si les intersections des sphres se font angles trop aigus outrop obtus, la qualit du positionnement sera compromise (voir la figure 3). En clair, il ne

suffit pas seulement de mesurer des distances sur un minimum de quatre satellites. Deplus, la distribution des satellites par rapport au site d'observation doit tre favorable. Dessatellites bien rpartis dans le ciel (bonne gomtrie) est une situation prfrable celle oles satellites se retrouvent tous dans une mme portion du ciel (faible gomtrie). Laconstellation des satellites GPS a t conue dans le but de rpondre ce critre.Cependant, si des obstacles au-dessus du site d'observation ne permettent pas la rceptiondes signaux de satellites dans certaines directions du ciel, la gomtrie de la trilatration peut poser problme. La dgradation de prcision gomtrique (GDOP [geometricaldilution of precision]) est un paramtre qui permet de quantifier l'impact de laconfiguration des satellites. Ce paramtre indique dans quelle proportion les erreurs demesures de distance se propagent dans les inconnues rsoudre (coordonnes et paramtre

d'horloge). Le GDOP indique l'effet de la configuration des satellites sur la prcision dupositionnement instantan.

Le GDOP peut tre segment, par exemple selon la position tridimensionnelle (PDOP), lacomposante horizontale (HDOP) et la composante verticale (VDOP). La constellation dessatellites GPS a t conue de faon que le PDOP n'excde que trs rarement une valeurde 6, lorsqu'il n'y a pas d'obstacle pour masquer les signaux des satellites. l'aide despositions approches des satellites calcules avec les almanachs, il est possible de prdire


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dans le temps les valeurs des DOP pour un site d'observation donn. Il est important denoter que les prdictions des DOP doivent tenir compte des obstacles aux sitesd'observation et du nombre de satellites pouvant tre capts simultanment par lesrcepteurs utiliss. Dune faon gnrale, un PDOP de 6 ou moins est considr commebon. linverse, un PDOP suprieur 6 dtriore la qualit du positionnement.

Figure 3 Illustration dun bon et dun mauvais DOP

Bon DOP Mauvais DOP

1.3 Prcision du positionnement GPS

La prcision du positionnement GPS est influence par des erreurs detransmission dans lionosphre et la troposphre, des erreurs des satellites,

dhorloges et des multitrajets. On peut observer en mode absolu, cest--dire avecun seul rcepteur. Toutefois, le mode relatif, utilis en observant simultanmentun mobile et une base dont on connat prcisment les coordonnes, permet decorriger les erreurs de la majorit des facteurs mentionns ci-dessus. Cettecorrection diffrentielle peut seffectuer en temps rel ou en post-traitement.

Le type de positionnement dont il a t question jusqu prsent tait effectu laide dunseul rcepteur. Ce type de positionnement se nomme positionnement absolu, puisqueseules les observations recueillies par un rcepteur contribuent la dtermination de sa position. La prcision thorique du positionnement absolu pourrait tre d'environ 10 20 m avec la mesure de code.

Un moyen efficace permettant de rduire l'effet des diffrentes erreurs relies au GPS estle positionnement relatif (voir la figure 4). Le principe consiste recueillir simultanmentdes observations un rcepteur localis une station de rfrence dont les coordonnessont connues. Les mesures de distance sont compares aux distances thoriques calcules partir des coordonnes connues de la station et des satellites. Ces diffrences de distancereprsentent les erreurs de mesure et sont calcules pour chaque satellite chaque poqued'observation. Par la suite, ces diffrences de distance deviennent des termes correctifs


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masque dlvation diminuera la rception des multitrajets, toutefois sans les liminercompltement.

Un masque dlvation consiste limiter la rception au-del dun certain angle. Cettetechnique permet dexclure de la rception les ondes qui arrivent au-dessous dun angle

donn par rapport lhorizontale. Il est toutefois noter quun masque dlvation tropgrand peut exclure la rception de certains satellites.

Tableau 1 Rsum des types derreurs inhrentes au systme GPS

Erreur Solution

Orbite satellite Mode relatifHorloge satellite Termes correctifs radiodiffuss, mode relatifSA Mode relatifIonosphre Mode relatif, rcepteurs bi-frquenceTroposphre Mode relatif, modle fonction des conditions mtoMultitrajets Surfaces rflchissantes proximit des antennes

viter, slection des antennes, masque dlvationHorloge du rcepteur Paramtre intervenant directement dans le calcul

de la position En gnral, plus les rcepteurs sont dispendieux,

plus lhorloge est prciseBruit pseudodistance(SNR [signal-to-noise ratio])

Redondance dobservations, filtrage avec mesures dephase

Lorsque la prcision du positionnement relatif est ncessaire en temps rel (par exemple, pour la navigation), un lien de communication radio-lectrique (VHF, UHF, tlphoniecellulaire...) doit tre tabli pour assurer la transmission des termes correctifs. Unorganisme appel RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) a tabli unprotocole de communication de corrections diffrentielles en temps rel, protocole appelRTCM-104. Dans les autres cas, les corrections peuvent tre appliques en post-traitement(en temps diffr), pourvu que les observations brutes aient t pralablement enregistres.Un tel format d'change de donnes entre rcepteurs de fabricants diffrents a t mis sur pied par des godsiens. Ce format s'appelle RINEX (Receiver INdependent EXchangeformat).

Pour effectuer la correction diffrentielle, le MRNFP sest dot dun rseau de bases quicouvrent lensemble du territoire qubcois. Les donnes en provenance de ces stationssont disponibles dans son Intranet.


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Le systme WAAS permet une correction diffrentielle en temps rel aveccertains rcepteurs qui en reconnaissent le signal. Toutefois, comme le satellitequi en met le signal se situe lquateur et que les stations se trouvent aux tats-Unis, les conditions nordiques et celles sous couvert forestier ne sontthoriquement pas favorables son utilisation. Au cours des prochains mois, le

MRNFP effectuera des tests complmentaires afin de valider les possibilits dusystme WAAS, avec des rcepteurs quips dune technologie qui permet, en casde perte de signal, de maintenir une correction diffrentielle pendant 45 minutes.Cette technique permet un meilleur positionnement parce que les algorithmesutiliss permettent de prvoir les variations dans les erreurs (ionosphrique,horloge et trajectoire des orbites) pendant une perte de signal. Dans le prsentdocument, quand nous mentionnerons cette technologie, nous parlerons WAASsimul pendant plus de 45 minutes (avec anticipation de variations dans leserreurs).

Depuis mars 2003, le systme WAAS (Wide Area Augmentation System) a t mis en

place pour la navigation arienne amricaine. Le principe du WAAS consiste en larception de signaux permettant la correction diffrentielle en temps rel par lentremisedun satellite gostationnaire (donc, situ lquateur). Vingt-cinq stations amricainestransmettent les informations sur la correction appliquer au satellite. Ce dernier mettantles signaux qui sont vhiculs sur la frquence L1, plusieurs modles de rcepteurs peuvent les capter et effectuer des corrections diffrentielles en temps rel. Cescaractristiques permettent donc lutilisateur dobtenir des observations plus prcises entemps rel sans avoir recours la communication radio, communication gnralementncessaire pour des corrections en temps rel. Lors de tests raliss par le groupe detravail, groupe qui a ralis ce guide, de bons et de moins bons rsultats ont t obtenussous couvert forestier. En effet, le couvert forestier constitue un obstacle qui nuit la

rception des signaux du WAAS, ce qui amne des erreurs relies au mode depositionnement absolu. Par contre, les diffrents modles de rcepteurs GPS ne grent pastous le WAAS de la mme faon. Dans certains cas, lge de la correction est de4 minutes, alors que dans dautres cas, elle peut aller jusqu 45 minutes. Le WAASfonctionne actuellement avec des stations amricaines, mais ladministration de laviationfdrale amricaine vise tendre le rseau de stations au sol la grandeur de la plante.

Au Canada, les gouvernements provinciaux et fdral ont conu le systme CDGPS(Carrier-Phase Differential Global Positioning System). Ce systme est semblable ausystme WAAS et a t mis en fonction en octobre 2003. La frquence est diffrente duGPS, et cest pourquoi il faut une radio pour ajuster le CDGPS un rcepteur GPS.

Thoriquement, londe est plus forte et doit donner de meilleurs rsultats en milieuforestier. Toutefois, le CDGPS a t peu test sous couvert forestier2.

2. Au cours des prochains mois, il est prvu que le MRNFP ralise ou coordonne des tests complmentairesconcernant l'utilisation du WAAS et du CDGPS.


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1.4 Modes opratoires

1.4.1 Modes statique et cinmatique

Le GPS peut tre utilis en mode statique, cest--dire que lon cumulera des

observations sur un point fixe. Il peut galement tre utilis en mode cinmatique,cest--dire que lon observera une srie de points en se dplaant. La frquencedes observations est alors guide par des distances (ex. : une observation tous les10 m) ou par des priodes de temps dtermines (ex. : une observation parseconde). On peut galement collecter des donnes qui seront reprsentes enentits ponctuelles, linaires ou polygonales.

Lorsque le rcepteur est au repos, le positionnement est dit statique; quand le rcepteur esten mouvement, on parle de positionnement cinmatique. L'avantage du positionnementstatique est que le nombre de mesures recueillies sur une mme station devient biensuprieur au nombre d'inconnues rsoudre, d'o une plus grande prcision du

positionnement. C'est ce qui est appel une solution cumule, puisque les observationssont cumules pour calculer une position unique. En mode cinmatique, trois nouvellescoordonnes doivent tre estimes chaque poque d'observation. Dans ce dernier cas,une solution doit tre calcule chaque poque d'observation, d'o le terme solutioninstantane. En mode cinmatique, on rcoltera des observations selon une distance parcourue ou selon un intervalle de temps dtermin. Enfin, on parlera de mode semi-cinmatique lorsque le rcepteur est configur en mode cinmatique mais que lon activeou dsactive la fonction pause pour faire des observations des endroits prcis

L'opration des rcepteurs GPS est simple et ne cause pas de difficults importantes.Cependant, la principale difficult pour lutilisateur est de pouvoir slectionner

lquipement et le mode opratoire qui permettront d'atteindre la prcision dsire moindre cot en ce qui concerne tant la location ou l'achat de lquipement que le tempsd'excution des levs et du traitement des donnes. En d'autres mots, il est important debien dfinir ses besoins et de slectionner la meilleure mthodologie pour les combler. Letableau 2 contient quelques exemples de modes opratoires et l'ordre de grandeur de la prcision du positionnement pouvant tre atteinte dans diffrentes conditionsd'observation. Les rsultats sont bass sur la littrature et sur les tests raliss par le groupede travail.

Tableau 2 Ordre de grandeur de la prcision horizontale dupositionnement en fonction du mode opratoire

Positionnement Observation Dure Prcision horizontaleAbsolu (milieuforestier)

Pseudodistance Instantane 10-20 m

Relatif (milieuforestier)

Pseudodistance Instantane 2-10 m

Relatif (milieudgag)

Phase (ambigutsrsolues)

5-10 minutes 1-5 cm


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Les deux premiers exemples du tableau 2 traitent du positionnement en modes absolu etrelatif avec les mesures de pseudodistance. Lautre exemple est reli lutilisation desmesures de phase.

Notons quen gnral, la prcision de l'altitude est environ deux fois moins grande que la

prcision des coordonnes horizontales.1.4.2 Observations proximit d'un couvert forestier

Les signaux satellites sont influencs, voire bloqus par diffrents obstaclescomme le couvert forestier. Donc, lors dobservations sous couvert ou proximitdun couvert, il faut que lutilisateur soit vigilant afin davoir une bonnerception. Dans ce contexte, lutilisation dune antenne externe et dun rcepteurcomportant un nombre lev de canaux favorisera une meilleure rception.

L'utilisation de rcepteurs GPS proximit d'un couvert forestier, comme pour ladtermination de contours de traitements sylvicoles ou la localisation de sentiers, peut prsenter une certaine problmatique. Il faut donc que lutilisateur soit vigilant poureffectuer une bonne collecte de donnes.

En gnral, lobstacle que reprsente le couvert forestier peut tre minimis parl'utilisation de rcepteurs possdant une bonne quantit de canaux. Avec ces options, unplus grand nombre de satellites peuvent tre suivis. Lutilisateur peut galement obtenir plus d'observations avec une bonne gomtrie des satellites. Avec certains modles dercepteur, un signal sonore qui averti l'utilisateur de la perte des signaux des satellitespermet ce dernier de pallier ce problme, soit en diminuant la vitesse de dplacement,soit en effectuant du positionnement statique pendant quelques instants.

1.4.3 Observations sous couvert forestier

Les observations sous couvert forestier prsentent assurment plusieurs limitations. Il a tdmontr exprimentalement que le couvert forestier nuit la rception des signaux GPS.Une tude effectue par Deckert et Bolstad (1994) dmontre que des observationseffectues sous couvert forestier de feuillus ont t plus prcises que des observationssimilaires sous couvert de rsineux. D'autres tudes ont dmontr que le taux d'humiditdu feuillage ( lintrieur du feuillage et sur celui-ci) influence galement la qualit de larception du signal. ce jour, aucune tude systmatique n'a clairement dfini la relation

exacte entre la nature, la densit et le taux d'humidit du couvert forestier et la qualit derception des signaux.

Il est cependant permis d'affirmer qu'il est possible d'effectuer des observations GPS souscouvert. Ici, le mode statique favorise grandement une meilleure prcision. Des tudesmontrent l'obtention de solutions de positionnement prs de 5 m de prcision, aprs deuxminutes d'observation, et ce, mme sous des densits de couvert trs leves. Il est donc


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possible de localiser des placettes-chantillons ou de dterminer des points sur le contourd'claircie prcommerciale.

Les observations sous couvert ayant des conditions trs particulires (interruption dessignaux, affaiblissement par le feuillage, multitrajets), le choix de rcepteurs avec des

options comme un grand nombre de canaux et un haut taux dchantillonnageaugmenteront les chances de succs. Dans certains cas particuliers, il peut mme treopportun d'utiliser des instruments complmentaires de mesures d'angle et de distance(boussole, tlmtre portatif, etc.), pour rattacher l'lment d'intrt un point o il a tpossible d'obtenir une position GPS prcise.


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2 PARAMTRAGE

Pour utiliser le GPS en foresterie, il faut tenir compte de lenvironnement dans lequel lercepteur est utilis, de la nature du relev et de la prcision recherche. En effet, le milieuforestier peut nuire la rception du signal, et certaines prcautions doivent tre prises

pour obtenir de bons rsultats. De plus, en tant que vrificateur, le MRNFP ne peut pasobtenir de rsultats moins prcis que ceux de sa clientle en ce qui concerne la mesure descontours et des relevs. Dans bien des cas, les relevs servent mettre jour des cartesforestires ou attribuer des sommes dargent. Ainsi, ce chapitre prsente desrecommandations quant au paramtrage pour obtenir des rsultats prcis. Le tableau 3rsume ces recommandations.

2.1 PDOP ( 8)La majorit des gens en rgion travaillent avec une configuration du paramtre de PDOPde 6 ou moins. Toutefois, on peut fixer le PDOP 8 afin dtre productif et de ne pas perdre de temps inutilement lorsque le DOP passerait au dessus de 6. Comme il a tmentionn dans le chapitre prcdent, un PDOP gal ou infrieur 6 est jug prcis.Mesurer entirement un contour avec un PDOP de 8 entranera une perte de prcisionsignificative.

2.2 Masque dlvation de 10o 15o

Ces paramtres permettront de diminuer considrablement les multitrajets en milieuforestier. Lutilisateur doit comprendre les principes du masque dlvation et sajuster au

besoin. Le masque dlvation ne devrait toutefois jamais tre infrieur 10.

2.3 SNR : 40 % de lchelle du manufacturier

Dans les modles tests, cette option nest disponible que sur les rcepteurs Trimble et lechiffre ici recommand fait lunanimit des utilisateurs.

2.4 Collecte de donnes 3D

Dune faon gnrale, on doit viser un mode de capture 3D pour un travail de qualit.Dans certaines conditions difficiles, une faible proportion de 2D peut tre accepte.

2.5 Dictionnaire dattributs

Pour maximiser la saisie des donnes descriptives, on doit utiliser le dictionnairedattributs. Lharmonisation des collectes de donnes et dun dictionnaire provincial dedonnes serait souhaitable selon le personnel qui a particip latelier.


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3 TYPE DE RELEVS ET MODES OPRATOIRES

Dans les paragraphes qui suivent, des recommandations sont donnes quant au modeopratoire utiliser pour chaque type de relev. Les recommandations sont rsumes autableau 4.

Comme on la mentionn prcdemment, en tant que vrificateur, le MRNFP a prendreles moyens ncessaires pour obtenir les rsultats les plus prcis selon la nature du relev.La correction diffrentielle en post-traitement est donc fortement recommande lorsque la prcision des relevs est un enjeu important pour lattribution de sommes dargent enfonction de la superficie traite ou pour la mise jour de cartes forestires. Les testseffectus dmontrent que la technologie WAAS simul pendant 45 minutes (avecanticipation de variations dans les erreurs) permet de faire un travail peu prs quivalent de la correction diffrentielle en post-traitement. Cette technologie peut donc tre utilise pour plusieurs applications. Il faut toutefois valider la qualit de la communicationrcepteur-ordinateur ainsi que la qualit de la rception du signal WAAS.

3.1 Localisation de chemins

La localisation de chemins tablis peut tre ralise en mode statique ou cinmatique selonle cas. Il faut sassurer davoir un minimum de points et de ne relever le trajet quune seulefois. La correction diffrentielle en post-traitement ou lutilisation du WAAS simul pendant plus de 45 minutes (avec anticipation de variations dans les erreurs) sontprconises.

3.2 Localisation de ponceaux

La localisation de ponceaux seffectue videmment en mode statique. Lutilisation duWAAS ou de la correction diffrentielle post-traitement sont ici recommandes.

3.3 Contours dintervention (travaux admissibles en paiement des droits)

Les modes cinmatique, statique et semi-cinmatique sont recommandes selon la naturedu terrain. Comme les relevs impliquent des sommes dargent importantes, la correctiondiffrentielle en post-traitement ou lutilisation du WAAS simul pendant plus de45 minutes (avec anticipation de variations dans les erreurs) sont prconises.

3.4 Contours dintervention (mise jour)

Lors de relevs qui ne seraient pas visibles sur les ortho-images, les relevs GPS peuventtre utiliss pour mettre jour des cartes forestires. Toutefois, la position relative deslments relevs joue ici un rle important. On doit donc arrimer ces relevs et leslments de contexte comme les chemins, les ruisseaux ou les interventions adjacentes. Deplus, un certain lissage devra tre effectu. On entend par lissage llimination des relevsen dents de scie , ceux-ci tant difficiles intgrer la carte forestire. La correctiondiffrentielle en post-traitement ou lutilisation du WAAS simul pendant plus de 45minutes (avec anticipation de variations dans les erreurs) pendant plus de 45 minutes sont


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prconises. En fonction des conditions terrain, on optera pour des relevs en modecinmatique, semi-cinmatique ou statique.

3.5 Rglement sur les normes dintervention dans les forts du

domaine de ltat (RNI)Pour que la vrification soit valable, il faut prendre les modes oprationnels requis selon lanature du relev pour sassurer dune prcision adquate. Lutilisation dantenne externe etla correction diffrentielle en post-traitement ou du WAAS simul pendant plus de45 minutes (avec anticipation de variations dans les erreurs) sont prconises.

3.6 Infractions

Selon la nature de linfraction, on utilise le mode cinmatique ou statique. La correctiondiffrentielle en post-traitement ou lutilisation du WAAS simul pendant plus de45 minutes (avec anticipation de variations dans les erreurs) sont ici ncessaires. Il est noter que lutilisation dun contour GPS peut tre une preuve considre en cour, la

condition quelle permet de dmontrer clairement la nature de linfraction (superficie,localisation). La personne qui se prsentera au tribunal doit tre celle qui a ralis lesrelevs dmontrant linfraction. Cette dernire doit galement avoir une connaissanceapprofondie de la technologie GPS, une exprience dutilisation reconnue et la capacitden analyser les rsultats.

3.7 Placettes-chantillons, tablissement et remesurage

Les GPS qui favorisent une bonne navigation sont prconiss. De plus, lutilisation duWAAS et dune antenne externe est fortement recommande. En ce qui concerneltablissement dune placette-chantillon, deux approches peuvent tre prconises.

La premire veut que lon tablisse une placette-chantillon lendroit indiqu par le GPS.La deuxime veut que lon se rapproche de la position de la placette-chantillon au GPS etque lon termine le trajet avec topofil et boussole.

Dans tous les cas o est effectu un deuxime retour sur la placette-chantillon, la positionde celle-ci doit tre saisie en mode statique aprs que son emplacement a t dtermin parnavigation.

3.8 Autres

Il est possible de relever dautres lments. Comme ceux-ci sont variables et quils peuvent tre compris de diverses faons, on doit adapter lquipement et le modeopratoire pour obtenir une prcision adquate selon la situation.


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Tableau 4 Recommandations sur les modes opratoires

Nature du relev Mode prconisLocalisation dechemins tablis

Mode statique ou cinmatique Correction diffrentielle en post-traitement WAAS simul pendant plus de 45 minutes (avec anticipation de

variations dans les erreurs)(1) Antenne externe Une vitesse modre, lors de relev de chemins en vhicule, permettra

un meilleur positionnementLocalisation deponceaux

Mode statique Correction diffrentielle en post-traitement ou avec WAAS Antenne externe

Contoursdintervention(travaux admissiblesen paiement desdroits)

Mode cinmatique, semi-cinmatique ou statique Correction diffrentielle en post-traitement WAAS simul pendant plus de 45 minutes (avec anticipation de

variations dans les erreurs) (1)

Antenne externeNote : Se rfrer au document Mthodes dchantillonnage pour lesinventaires dintervention (inventaire avant traitement) et pour lessuivis des interventions forestires (aprs martelage, aprs coupe etannes antrieurs) .

Contoursdintervention (mise jour)

Mode cinmatique, semi-cinmatique ou statique Arrimage des relevs et des lments de contexte lorsque la prcision est

suffisante (chemin, lac, etc.) et lissage des contours Correction diffrentielle en post-traitement WAAS simul pendant plus de 45 minutes (avec anticipation de

variations dans les erreurs) (1) Antenne externe

Note : Se rfrer laNorme de saisie et de structuration des donnescoforestires et au document traitant de la finition de la carte de laDirection des inventaires forestiers.

RNI Mode opratoire choisir en fonction de la nature du relev Antenne externe Correction diffrentielle en post-traitement WAAS simul pendant plus de 45 minutes (avec anticipation de

variations dans les erreurs) (1)Infractions Mode statique ou cinmatique

Correction diffrentielle post-traitement WAAS simul pendant plus de 45 minutes (avec anticipation de

variations dans les erreurs) (1)Placettes-chantillons,tablissement etremesurage

Navigation avec le mode WAAS Antenne externe Navigation pour la localisation de lemplacement de la placette-

chantillon Mode statique pour le relev de la localisation de la placette-chantillon

(1) La technologie Coast(TM) a t utilise pour les tests. Au cas o de nouveaux modles serapprocheraient techniquement de la simulation du signal WAAS, il serait opportun danalyserquelques rsultats avant de procder son utilisation sur une base de production.


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4 RSULTATS DES TESTS RALISS PAR LE GROUPE DE TRAVAIL

Pour laborer le contenu de latelier sur le systme GPS, certains tests ont t raliss afinde bien dterminer le potentiel dutilisation des principaux modles de rcepteurs utilissau MRNFP. Ainsi sont prsents dans ce chapitre le dispositif exprimental ainsi que les

prcisions moyennes obtenues. Une fiche descriptive des principaux modles utiliss auMRNFP se trouve en annexe.

4.1 Dispositif exprimental

Les tests ont t raliss larboretum Morgan, situ Sainte-Anne-de-Bellevue danslouest de Montral. Le parcours a t dtermin de faon englober diffrents types decouverts forestiers. Ainsi, 27 bornes darpentage dcrivaient un parcours polygonal ayantun primtre de 1,20 km. Le polygone avait une superficie totale de 5,5 hectares. Les testsont tous t effectus sous couvert forestier. Dans les conditions relles dutilisation, des

relevs sont frquemment rcolts non pas sous couvert mais proximit de celui-ci.Toutefois, le couvert tant proximit des rcepteurs, il est difficile deffectuer des testsselon tous les types de conditions dobservation (hauteur, densit, nature et orientation ducouvert) pouvant causer de lobstruction. Ainsi, en procdant des observations souscouvert, les recommandations dutilisation se rvleront valables, peu importe lesconditions dobservation.

Des relevs en mode cinmatique ont dabord t effectus avec les diffrents modles. La prcision des superficies releves a t value selon les deux mthodes dfinies parFERIC. Ces deux mthodes consistent en lvaluation de lerreur relative et de lerreurrelle.

Lerreur relative reprsente une simple comparaison de la superficie entre la surface talonet celle dtermine par observation au GPS. Pour calculer lerreur relative, on ne tient pascompte de la forme de la superficie ou de son emplacement. La formule suivante permetde calculer lerreur relative :

Erreur relative = ((superficie releve superficie talon) / superficie talon ) x 100

Pour tenir compte de la superficie, de sa forme et de son emplacement, on utilise lerreurrelle. Avec cette erreur, les parties manquantes lintrieur du polygone talon ainsi queles parties releves lextrieur de ce dernier sont considres. Lerreur relle est calculeselon la formule suivante :

Erreur relle = (((sup. talon + sup. releve) (2 X sup. commune)) / sup. talon ) x 100


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Lors des tests, chacune des bornes composant le primtre du polygone ont t releves enmode statique, avec une collecte de 30 points chacune.

Figure 5 Exemple de comparaison entre le relev GPS et le contour talon

Mode statique Mode cinmatiquePrcision = 19,5 m Erreur relative = 9,4 %Nbre de points < 10 m = 19 % Erreur relle = 14,95 %

Nbre de points < 10 m = 66 %


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4.2 RsultatsTableau 5 Rsultats des tests raliss sous couvert forestier

Mode statique Mode cinmModle(1) Paramtrage Prcision

obtenue(m)

% de points lintrieur de

10 m

Erreur relativeobtenue (%)

Erreur robtenue (

March II Mode secondeAntenne interneCorrection diffrentielle

8,6 62 1,8 6,4

Trimble, Geo CE Mode secondeAntenne interneCorrection diffrentielle

3,5 96 1 3,3

Geneq, SXBlue Mode secondeAntenne externeWAAS

4,6 98 1,5 4,9

Garmin, Vista Mode distance (10 m)

Antenne interneWAAS

19,5 19 9,4 14,95

Garmin M76(test A)

Mode distance (10 m)Antenne interneWAAS

19,03 40 2,4 21

Garmin M76(test B)

Mode secondeAntenne externeWAAS

9,85 72 3,23 13,10

Garmin M76(test C)

Mode secondeAntenne externeWAAS

- - 1,1 9,8

(1) Lors des tests, le PC5 a t dfectueux. Cest pourquoi les rsultats obtenus avec ce modle ne sont pas prsents ici. De ptest tard lautomne 2003. Lors de ces tests, une forte pluie a nui grandement la rception du signal. Les rsultats obten

donc pas prsents ici.Note : Dautres appareils qui nont pas t tests par le groupe de travail, et dont on ne fait pas mention ici, peuvent parfaitemutilisateurs de cette technologie. Il faut alors se fier aux diffrentes caractristiques de ces appareils pour en valuer le


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Les tests raliss dmontrent que les modles permettant la correction diffrentielle enpost-traitement sont les plus fiables. Lutilisation du WAAS avec le SXBlue a donn de bons rsultats. Toutefois, des tests complmentaires seront raliss dans des conditionsplus nordiques afin de valider la rception dans des latitudes leves ainsi quen territoireaccident. On ralisera galement dautres tests pour prciser le pourcentage de rceptiondu WAAS sous couvert forestier. Par ailleurs, les prcisions obtenues avec le March II ont

t moins bonnes que celles auxquelles on sattendait. Les prcisions ont t de lordre de8 m en mode statique, et ce, mme aprs post-traitement. Lors de chaque test effectu avecle modle Garmin M76, on a obtenu des rsultats diffrents. Lutilisation en modeseconde, avec le WAAS et une antenne externe, a toutefois donn de meilleurs rsultatsque prvu. Il serait prfrable deffectuer dautres tests dans diffrentes conditions pour bien valuer le potentiel dutilisation de ce modle. Selon des utilisateurs, ce modledonne gnralement de bons rsultats, mais, loccasion, ceux-ci sont moins bons, et lonne peut dire pourquoi. On a galement tent dobtenir de linformation sur les diffrents paramtres internes du produit (DOP, masque dlvation, etc.) afin dtre en mesuredinterprter ces diffrences, mais sans succs.


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5 PLANIFICATION DE LA COLLECTE DE DONNES

Il arrive que des facteurs autres que le couvert forestier viennent influencer grandement larception des signaux. Il en est ainsi dune pluie abondante ou dune activit solaireintense (orage magntique). Pour obtenir une bonne rception des signaux, on planifiera

ainsi la collecte de donnes. Les logiciels de post-traitement fournis avec les rcepteurspermettent de faire de la planification, de faon journalire, laide dun almanach.

La constellation actuelle des satellites GPS permet d'observer, sans obstacle et en touttemps, un minimum de quatre satellites. Contrairement aux annes passes o laconstellation tait incomplte, la prvision des fentres d'observations journalires estmaintenant moins cruciale. Par contre, pour des levs GPS prvus proximit duncouvert forestier ou sous couvert forestier, il peut tre recommand de choisir les priodeso un plus grand nombre de satellites sont disponibles au-dessus de l'horizon local. Dansces conditions, la probabilit de capter un nombre minimal de satellites avec une bonnegomtrie est accrue.

Lors de latelier, plusieurs participants ont prtendu quil existait un trou du midi voulant que la rception soit gnralement moins bonne lheure du dner. Cela est faux,car la mme configuration des satellites se rpte de jours en jours, mais avec un dcalagede quatre minutes chaque jour. Cest dire que sil y a une priode o la rception est moinsbonne, cette priode se prsentera quatre minutes plus tt le jour suivant.

Par ailleurs, les principaux points considrer lors de l'utilisation des rcepteurs mobilessont lobjectif du relev, le choix de lappareil, le choix du mode de positionnement, lacollecte elle-mme ainsi que le transfert et lanalyse des rsultats. La figure suivantemontre le cheminement logique dune bonne collecte de donnes, de la planification lanalyse.


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Figure 6 Planification dune session de collecte de donnes ( chronologie)

Objectif du relev Mandat Prcision recherche

Choix du mode de positionnement Absolu ou relatif Post-traitement, WAAS ou CDGPS

Choix du mode opratoire Statique ou cinmatique Navigation assiste ou non

Choix du mode de saisie Point, ligne ou polygone

Choix de lappareil Disponibilit du rcepteur et quipement connexe Caractristiques (antenne, WAAS, etc.) Capacit utiliser lappareil judicieusement Paramtrage de lappareil

Dictionnaire dattributs Vrification ltat de lquipement (logiciel interne, cblage, etc.)

Prparation de la mission Priode prvue, connaissance de lutilisateur, dure Disponibilit des satellites (surtout si prcision leve ncessaire) Mto spatiale

Collecte de donnes Tlchargement de la donne de rfrence sil y a lieu Vrification de la rception :

o Nombre de satelliteso WAAS sil y a lieuo PDOP

Validation sommaire de la collecte (de faon visuelle ou de faon descriptive selon les modles)

Transfert et analyse Transfert des donnes (choix du systme de coordonnes, filtrage des points imprcis) Nomenclature (toujours donner des noms significatifs aux diffrents fichiers crs) Visualisation et validation de lemplacement Correction sil y a lieu (post-traitement) Validation de la correction et analyse des donnes corriges Lissage et/ou dition sil y a lieu


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6 TRAITEMENT DE LA DONNE

Plusieurs produits permettent la correction du relev GPS afin que celui-ci remplisse lesexigences de son utilisation. Ainsi, la donne peut tre lisse, filtre, corrige de faondiffrentielle et arrime aux lments de contexte. Pour obtenir plus dinformation surlensemble des possibilits de traitement de la donne, on consultera les outils

gomatiques disponibles. Il faudra toutefois sassurer que les versions de ces logicielsseront jour pour raliser les meilleurs traitements possibles et obtenir la meilleureprcision possible.

CONCLUSION

Le systme GPS sera oprationnel au moins pour les 20 prochaines annes. L'utilisation dece systme en foresterie nest pas nouvelle, et tout indique quil sera de plus en plus utilisdans les activits courantes du MRNFP. Le systme GPS peut tre utilis sans aucunproblme pour plusieurs applications en foresterie. Cependant, il faut se rappeler que lecouvert forestier nuit la rception des signaux. Il faut donc utiliser le GPS adquatement.

En terminant, soulignons que malgr la sophistication de la technologie, l'utilisation duGPS doit s'intgrer dans une dmarche dfinie de saisie et de mise jour de donnes sur leterritoire afin que lquipement, les logiciels et le mode d'utilisation conviennent bien lasituation.

La qualit des rsultats est fonction non seulement de lquipement et desmthodes utiliss, mais galement de la bonne manipulation et du jugement delutilisateur.


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ANNEXE

PRINCIPALES CARACTRISTIQUES DES MODLES UTILISS


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PRINCIPALES CARACTRISTIQUES DES MODLES UTILISS

Caractristiques MarchII PC5L SXBlue,Toughbook(TB)

GeoExplorerCE,GeoXM

GarminGPSMAP76(1)

GarminEtrex,Vista(1)

Rception Nombre de canaux 8 6 12 8 12 12WAAS Non Non Oui Oui Oui Oui ge de la correction Non Non 45 min 4 min Non NonPost-traitement Oui Oui Oui Oui Non Non

ParamtrageTemps 1 s 1 s 1 s 1 s 1 s 1 s

Distance Non Non 1 m 1 m 10 m 10 m

Intervalle

Auto Non Non Non Non 5 modes 5 modes

PDOP 1-15 1-15 1-99 1-99 Non (8) Non (8)

Masque dlvation 1-89 1-89 1-89 1-89 Non (8) Non (8)

PhysiquePoids (g) 935 794(2) 725(4) 725 218 150Dimension (cm) 20,0 x 9,9 x

7,623,9 x 10,3 x

5,011,3 x 8,5 x

3,5 (SXBlue)17,3 x 9,9 x

4,1 (TB)

21,5 x 9,9 x7,7

15,7 x 6,9 x3,0

11,2 x 5,1 x3,1

Mmoire (MO) 2 4 ou 8 32 ou512(5)

128 ou 512 8(9) 24(9)

Dure (h) 5 5 8 8 16 12

Temprature (C) - 10 54 - 40 54(3) - 40 70 - 10 50 - 15 70 - 15 70Antenne externe Oui Oui Oui Oui Oui Non(10)

tanchit Oui Oui Oui Oui Oui Oui

cran couleur Non Non Oui Oui Non Noncran tactile Non Non Oui Oui Non Non

Nombre de touches 14 55 38 (TB) 2 9 5

Son la collecte Oui Oui Oui (TB) Oui Non NonLogiciel SIG Non Non FieldCE ArcPad Non NonExcel, Word, etc. Non Non Oui Oui Non NonLogiciel post-traitement Oui Oui Oui(6) Oui Non NonPrix

Rcepteuretlogiciel de traitement

MarchII2 950 $

(accessoiresinclus etPCGPS 3.8)

4 500 $(selondisponibilit)

(accessoiresinclus et

PCGPS 3.8)

SXBlue etToughbook

4 500 $

FieldCE1 400 $

(accessoiresinclus)

GeoXM4 800 $

PathFinderTerrasync4 450 $

ArcPad(7)750 $

(accessoiresinclus)

GPSMAP 76425 $

Antenneextrieure125 $

Vista550 $

Note : Les caractristiques donnes dans ce tableau proviennent des publicits faites par les fabricants propos de leurs produits au mois de dcembre 2003.


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Caractristiques MarchII PC5L SXBlue,Toughbook

GeoExplorerCE,GeoXM

GarminGPSMAP76(1)

GarminEtrex,Vista(1)

Information

Site Web www.

cmtinc.com

www.cmtinc.

com

www.

geneq.com

www.

trimble.com

www.

garmin.com

www.

garmin.comPersonnes-ressources au MRNFP (ayant particip la rdaction du guide et la ralisation des tests)

LaurentNormandeau

etRosaire

Tremblay

LaurentNormandeau

RosaireTremblay et

BrunoCanuel

LaurentNormandeau

GleasonGagnonet BrunoCanuel

HectorHubert,SylvainGagnonet BrunoCanuel

HectorHubert

(1) Dautres modles existent avec des caractristiques diffrentes.(2) Appareil seul, sans lantenne GPS.(3) Avec une autre pile pour le chauffe-cran.

(4) SXBlue et Toughbook combins.(5) Dpend de la carte mmoire de type SD.(6) Possible avec un utilitaire gratuit disponible chez le fabricant.(7) Peut fonctionner sans ce logiciel qui donne plus de possibilits la cartographie.(8) Valeur interne pour les appareils qui captent le WAAS.(9) Mmoire pour le MapSource.(10) Possible avec une antenne radiante.


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BIBLIOGRAPHIE

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