Les référentiels géodésiques constituent l’épine dorsale de tous les services de géo-référencement, ainsi que des observations les plus critiques de la Terre, telles que la hauteur du niveau de la mer et la surveillance des volcans ou des tremblements de terre. Celles-ci nécessitent une incertitude de 1 mm du repère géodésique de référence, ce qui est nettement inférieur à la capacité actuelle de 5 à 8 mm.
Objectif
Améliorer la chaîne complexe de traçabilité en métrologie de longueurs géodésiques
Résumé et premiers résultats
Les repères de référence sont dérivés d'observations spatio-géodésiques globales pour lesquelles la chaîne de traçabilité est très complexe. La métrologie dimensionnelle moderne à grande échelle permet de s’attaquer à deux des points les plus critiques :
- les références de haute précision liées à la Terre pour la vérification de l’interférométrie en très longue base (VLBI), la télémétrie laser par satellite (SLR) ou les systèmes de navigation globale par satellite (GNSS),
- le lien géométrique des observations géodésiques spatiales co-localisées.
Cela nécessite une instrumentation de terrain innovante pour des mesures extérieures étendues ainsi qu'une amélioration des stratégies de mesure et d'analyse.
L'ITRF (International Terrestrial Reference Frame) est une combinaison de plusieurs services de l'Association internationale de géodésie (IAG), utilisant des réseaux mondiaux d'observatoires. En pratique, l'ITRF définit l'échelle des mesures globales, assure la traçabilité jusqu'à la définition SI du mètre et, par conséquent, la comparabilité à long terme des données. Une résolution récente de l'Assemblée générale des Nations Unies (AG) a souligné l‘importance sociétale de l'ITRF. De nombreuses applications de haut niveau nécessitent une amélioration substantielle de sa précision.
Le projet a pour objectif de développer de nouvelles approches et technologies de mesure pour la métrologie dimensionnelle et pour la prise en compte spécifique de la température de l’air et des gradients de température pour ces mesures. Le LCM développera un télémètre à modulation à une ou deux longueurs d’onde, et des sondes de température basées sur la thermométrie acoustique ou spectroscopique développées par ailleurs lui seront associées. D’autres techniques basées sur l'interférométrie absolue et la compensation d’indice par dispersion seront également développées. Pour promouvoir le transfert de technologie, des collaborations étroites avec les fabricants européens de dispositifs de précision géodésique seront recherchées.
Les nouvelles méthodes pour établir des références à faible incertitude traçables au SI pour la vérification du SLR (Satellite Laser Ranging) soutiendront le développement en cours de la prochaine génération de stations SLR à deux longueurs d’onde, le SLR étant primordial pour déterminer l'origine de l'ITRF.
Les fabricants d'instruments d'arpentage ainsi que les géomètres de haut niveau, les grandes entreprises d'arpentage et les organismes européens de métrologie légale bénéficieront également du deuxième grand résultat du projet : le nouveau réseau européen de référence pour les grandes distances (mesures de 5 km). Cet impact sera également étayé par la rédaction d’un guide de bonnes pratiques sur la métrologie de la distance basée sur le GNSS de haute précision. Suivant les procédures recommandées, les géomètres pourront réaliser la plupart des réseaux de surveillance critiques par GNSS, l’une des technologies permettant une observation permanente en mode autonome.
De plus, les appareils de mesure à compensation de réfractivité 3D avec une portée de 200 m seront également des étalons primaires pour les services d'étalonnage des MMT (machine à mesurer tridimensionnelle) à grande échelle, pour la métrologie des grands volumes. Dans les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale et de l’énergie éolienne, les MMT avec des volumes de mesure supérieurs à 1 x 1 x 1 m3 sont fréquemment utilisés.
La métrologie des distances absolues à compensation de réfraction est également une technologie clé pour la mesure en ligne dans le processus de production. Une rétroaction immédiate sur la précision géométrique est une nécessité pour la réalisation des concepts « Factory of the Future » (FoF) dans les industries aérospatiale, automobile et manufacturière. Les fabricants européens de dispositifs de métrologie de précision comme Hexagon ou Heidenheim soutiennent ce projet pour explorer différentes approches de la compensation de réfractivité optique en ligne. Une démonstration réussie dans le projet peut conduire à une mise en œuvre dans les futurs instruments de mesure.
La physique des hautes énergies peut également bénéficier des résultats immédiats du projet. Pour la construction et la maintenance de ses collisionneurs gigantesques et délicats, la métrologie à grande échelle est d’une importance capitale. Les nouvelles normes et méthodes pour les mesures à longue distance permettront aux géomètres responsables de ces installations de repousser les limites d’incertitude. L'étude de cas réalisée au CERN démontrera le potentiel des instruments et méthodes développés.
Impacts scientifiques et industriels
Améliorer sensiblement l’incertitude de la métrologie des vecteurs de liaison entre techniques géo-spatiales et proposer une nouvelle génération de télémètres à compensation d’indice.
Partenaires
FGI-GG (Finlande), GUM (Pologne), INRIM (Italie), MIKES (Finlande), NPL (Royaume-Uni), PTB (Allemagne), RISE (Suède), Bundesamt für Kartographie und Geodasie (Allemagne), CNRS (France),
Frankfurt University of Applied Sciences (Allemagne), Institut national de l’information géographique et forestière (France), National Scientific Centre Institute of Metrology (Ukraine), Observatoire de la Côte d'Azur (France), Politechnika Warszawska (Pologne), Universitat Politècnica de València (Espagne)