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Affiner la recherche Interroger des sources externesField optical clocks and sensitivity to mass anomalies for geoscience applications / Guillaume Lion (2023)
Titre : Field optical clocks and sensitivity to mass anomalies for geoscience applications Type de document : Article/Communication Auteurs : Guillaume Lion Editeur : Munich [Allemagne] : European Geosciences Union EGU Année de publication : 2023 Projets : ROYMAGE / Letargat, Rodolphe Conférence : EGU 2023, General Assembly 23/04/2023 28/04/2023 Vienne Autriche OA Abstracts only Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] analyse de sensibilité
[Termes IGN] anomalie de pesanteur
[Termes IGN] chronométrie
[Termes IGN] horloge optiqueIndex. décimale : 30.60 Géodésie spatiale Résumé : (auteur) 350 years ago, the pendulum clock for astronomical observations was diverted to become an instrument for measuring gravity. The measurement of the parallax of Mars by Richer and Cassini from Cayenne and Paris showed that the period of a periodic oscillator depends on the gravity field. A link was thus established between the improvement of time measurement and the knowledge of the phenomena that govern it. Since then, the performance and nature of clocks have evolved considerably. Today, atomic clocks are used in various fields that are essential to modern society, such as the realisation of international atomic time (TAI), satellite navigation (GNSS), geodesy, the traceability of trading events, etc. In the framework of the french ANR ROYMAGE, we are interested in the contribution of a transportable optical field clock for geoscience applications by using the principle of chronometric geodesy. The idea is based on the gravitational redshift, a relativistic effect that predicts that the beat of a clock depends on the speed at which it is moving and the strength of the surrounding gravitational potential. In practice, this means that if we compare the beat of two clocks, then it is possible to directly measure a difference in gravitational potential (or a change in height) between these two clocks. This type of measurement is original because classical geodetic techniques only allow to determine the potential indirectly from gravimetric and classical levelling data. In this work, we model the gravitational signature (potential, acceleration and tensor) of a mass anomaly as a function of its geometry, depth, size and density contrast. These synthetic simulations allow us to identify which types of structures can be detected by clock comparison measurements with a relative frequency uncertainty fixed at 10-17-18-19 (i.e. a vertical sensitivity of less than 10 cm - 1 cm - 1 mm respectively). We are also interested in the spatial resolution required for a clock measurement to detect two mass anomalies depending on its orientation. Finally, we show that this new chronometric observable combined with gravimetry and gradiometry data could allow a better separation of the sources by adding an additional constraint thanks to the medium and long wavelength gravitational information it provides. Numéro de notice : C2023-003 Affiliation des auteurs : UMR IPGP-Géod+Ext (2020- ) Autre URL associée : vers HAL Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Poster nature-HAL : Poster-avec-CL DOI : 10.5194/egusphere-egu23-3646 En ligne : https://doi.org/10.5194/egusphere-egu23-3646 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=103216
Titre : Le temps dans la géolocalisation par satellites Type de document : Monographie Auteurs : Sébastien Trilles, Auteur ; Pierre Spagnou, Auteur Editeur : Paris, Toulouse, ... : Centre national de la recherche scientifique CNRS Année de publication : 2020 Autre Editeur : Les Ulis : EDP Sciences Collection : Savoirs actuels Sous-collection : Physique Importance : 420 p. ISBN/ISSN/EAN : 978-2-7598-2434-2 Note générale : Glossaire et bibliographie Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] corrélation automatique de points homologues
[Termes IGN] données GNSS
[Termes IGN] échelle de temps
[Termes IGN] effet Doppler
[Termes IGN] espace-temps
[Termes IGN] force de gravitation
[Termes IGN] géolocalisation
[Termes IGN] horloge atomique
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] orbitographie
[Termes IGN] positionnement par Galileo
[Termes IGN] positionnement par GNSS
[Termes IGN] positionnement par GPS
[Termes IGN] propagation ionosphérique
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] relativité générale
[Termes IGN] relativité restreinte
[Termes IGN] théorie de la relativitéIndex. décimale : 30.60 Géodésie spatiale Résumé : (Editeur) Cet ouvrage présente et détaille l'algorithmique la plus récente intervenant dans l'estimation de la position d'un récepteur tout en exposant le plus clairement possible la riche thématique associée au temps. Le temps physique est au coeur de tout système de géolocalisation par satellites. Il n'est donc pas surprenant que la relativité, qui bouleverse les notions habituelles d'espace et de temps, y joue un rôle crucial mais ce qui était peut-être moins attendu est que l'amplitude de certains effets relativistes est considérable à l'échelle de précision requise, même si leur omniprésence échappe à notre perception immédiate. Cet ouvrage fournit aux ingénieurs et physiciens les éléments algorithmiques principaux nécessaires au fonctionnement de tels systèmes sans omettre certains aspects délicats. Les auteurs ont su marier de façon originale deux expertises : l'algorithmique subtile dédiée à la géolocalisation par satellites et la compréhension fine des effets physiques relativistes concernant le temps. Note de contenu :
1. La mesure du temps
2. Les signaux et messages des systèmes GPS et Galileo
3. La mesure du code
4. La mesure de Doppler
5. La mesure de phase
6. Les effets des erreurs système sur les mesures GNSS
7. Les effets de propagations dans l'atmosphère sur les mesures GNSS
8. Les différentes combinaisons de mesures GNSS
9. La diffusion des biais d'horloge satellite dans le message de navigation
10. Les références d'espaces
11. Positionnement avec le système GPS
12. Positionnement en combinant les système GPS et Galileo
13. La théorie de la relativité restreinte
14. Les nouveaux effets physiques sur le temps prédits par la relativité restreinte
15. La théorie de la gravitation de Newton
16. La théorie de la gravitation d'Einstein
17. Les nouveaux effets physiques sur le temps prédits par la relativité générale
18. Les expériences sur la désynchronisation des horloges parfaites
19. Effets relativistes sur le temps pour la géolocalisation par satellites
20. Transfert de temps et transfert de fréquence
21. Principes généraux de la restitution d'orbite GPS par moindres carrés
22. Les systèmes d'augmentation par satellitesNuméro de notice : 26549 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Monographie Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97840
Titre : Monitoring rock glaciers by combining photogrammetric and GNSS-based methods Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Fabian Neyer, Auteur Editeur : Zurich : Schweizerischen Geodatischen Kommission / Commission Géodésique Suisse Année de publication : 2017 Autre Editeur : Zurich : Eidgenossische Technische Hochschule ETH - Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich EPFZ Collection : Geodätisch-Geophysikalische Arbeiten in der Schweiz, ISSN 0257-1722 num. 99 Importance : 174 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-908440-45-1 Note générale : bibliographie
thesis submitted to attain the degree of doctor of sciences of ETH ZurichLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] Alpes centrales
[Termes IGN] champ de vitesse
[Termes IGN] collocation par moindres carrés
[Termes IGN] déformation de la croute terrestre
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] glacier
[Termes IGN] image terrestre
[Termes IGN] matrice de covariance
[Termes IGN] pergélisol
[Termes IGN] reconstruction 3D
[Termes IGN] rocher
[Termes IGN] série temporelle
[Termes IGN] SuisseIndex. décimale : 30.60 Géodésie spatiale Résumé : (auteur) Rock glaciers are creeping landforms of perennially frozen ground and belong to the permafrost creeping phenomena. They are mainly composed of rock debris that accumulate in areas of high natural erosion. Ice particles between the rocks cause the moving accumulation in steep terrain to dynamically flow downslope. In the Alpine region, these morphological landforms mainly occur at north-facing mountain slopes in high altitudes above the forest boundary and are known for their sensitivity to climate change.
For several decades, rock glaciers have been monitored for scientific aims, while advances in surveying technologies increased the interest in such studies since the 1990s. Modern technologies in remote sensing (e.g., airborne imagery or satellite-based measurement techniques) are often combined with measurements from field campaigns, i.e., measurements taken directly on a rock glacier (e.g., GNSS, laser-scanning, ground temperature measurements, etc). The high-level goal is to enhance the process understanding, especially with respect to the changing climate: various studies indicate an extended risk of slope failures in steep frozen bedrock due to the global temperature increase. Early recognition of increased activities help to inform local authorities in the endangered areas about the potential hazard before such an event.
The present work is part of the X-Sense project (Nano-Tera.ch), with an interdisciplinary team of scientists that build and operate new low-cost devices for data acquisition, develop new data processing pipelines and algorithms for evaluation, and also gain new insight of natural processes in these regions. Autonomous measurement systems, developed within other work packages in the X-Sense project, observe different permafrost creep areas with high resolution in space and time. Combined with multi-year observations, the derived surface motions are used to obtain an improved process understanding.
This work focuses on the photogrammetric image processing in order to retrieve precise surface displacement estimates. More precisely, image sequences, acquired with two permanently installed commercial digital single-reflex cameras, are used to measure topographic changes in the observed permafrost area. By the combination with high resolution GNSS positioning results, the goal is to obtain precise time series of moving rock boulders at different positions within the field of view. Challenges arising from the combination of different data sets, the development of an automatic processing pipeline, and an improvement of the processing strategy in general, are the main tasks of this thesis.
The study site is the bordering area above the Grabengufer rock glacier (Mattervalley VS, Switzerland), known as the Grabengufer rock slide. Local topographic conditions allowed only a partially good installation geometry for the photogrammetric reconstruction. With respect to a 3D reconstruction without the use of GNSS coordinates, an accuracy increase of about one order of magnitude could be achieved in case these high-precision solutions were integrated. More specifically, respective standard deviations for the East, North, and Height components of 6, 5, and 2 cm were achieved. The stated accuracy, maintained throughout the measurement period of nearly four years (summer months), was obtained in an area of approximately 80m×80 m, with a mean distance of 80 m from the two cameras.
Position time series of moving rock boulders were filtered using the principles of collocation. Analyzing the correlation characteristics of the stochastic signal, an optimal correlation length was computed and used to extract relevant signals from the noise contaminated time series. Velocity was directly estimated as a derived quantity in the collocation process. Furthermore, the techniques of the adaptive collocation approach is presented. This iterative method uses the principles of a dynamically adjusting anisotropic covariance metric. In an example of 2-dimensional velocity fields it is shown that regional compression and extension areas can be extracted.
Results indicate that the observed permafrost area has experienced a mean annual acceleration of about 0.1m/Year between the years 2013 and 2015. During the late summer months of 2015, a prominent temporal acceleration was observed. The mean displacement rate was found to be 0.67m/year, whereas the 3-dimensional displacement is dominated by a translation following the gliding surface. An area in the front of the observed field of view was found to have higher displacement rates, especially during the late summer months, thus it detaches from the otherwise relatively homogeneous flow field.
The methods and principles presented in this work show the potential of monitoring permafrost surface displacements using permanently installed optical cameras in combination with positioning results from permanently mounted GNSS stations. These principles can easily be transfered to other monitoring applications and thus contribute to a better understanding of such processes.Note de contenu : 1 Introduction
2 Study Site
3 Image-Based Displacement Estimation
4 Object Point Reconstruction
5 Collocation for Time Series Analysis
6 Results
7 Conclusions
8 OutlookNuméro de notice : 17458 Affiliation des auteurs : non IGN Autre URL associée : https://doi.org/10.3929/ethz-a-010865360 Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse étrangère Note de thèse : thèse : Sciences : ETHZ : 2016 DOI : 10.3929/ethz-a-010865360 En ligne : https://www.sgc.ethz.ch/sgc-volumes/sgk-99.pdf Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=89683 Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 17458-01 33.60 Livre Centre de documentation Photogrammétrie - Lasergrammétrie Disponible
Titre : Co-location of geodetic observation techniques in space Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Benjamin Männel, Auteur Editeur : Zurich : Schweizerischen Geodatischen Kommission / Commission Géodésique Suisse Année de publication : 2016 Autre Editeur : Zurich : Eidgenossische Technische Hochschule ETH - Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich EPFZ Collection : Geodätisch-Geophysikalische Arbeiten in der Schweiz, ISSN 0257-1722 num. 97 Importance : 200 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-908440-43-7 Note générale : bibliographie
A thesis submitted to attain the degree of Doctor of Sciences of ETH Zurich (Eidg. Technische Hochschule Zürich)Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] antenne GPS
[Termes IGN] Bernese
[Termes IGN] centre de phase
[Termes IGN] co-positionnement
[Termes IGN] données GRACE
[Termes IGN] géocentre
[Termes IGN] interférométrie à très grande base
[Termes IGN] International Terrestrial Reference System
[Termes IGN] orbite basse
[Termes IGN] orbitographie
[Termes IGN] positionnement par GPS
[Termes IGN] poursuite de satellite
[Termes IGN] propagation ionosphérique
[Termes IGN] repère de référence
[Termes IGN] système international de référence célesteIndex. décimale : 30.60 Géodésie spatiale Résumé : (auteur) This thesis describes the combination of geodetic observation techniques on-board satellites. This socalled co-location in space provides a considerable potential regarding the improvements needed to realize a long-term accurate and stable terrestrial reference frame. The space ties (i.e., the offset vectors between the on-board sensors) introduces new geometrical connections between sensors of dfferent space geodetic techniques. This space ties can be provided easily to each fundamental site via space geodetic observations. Consequently, co-location in space allows to assess technique-specific error sources as systematic effects can be addressed either to a certain station or to a certain technique. Moreover, the additional introduced orbit dynamics improve the estimation of several geodetic parameters. Within this thesis the following core topics concerning co-location in space are discussed: orbit determination, the combination of ground and space GNSS observations, and VLBI Earth-orbiting satellite tracking. Highly accurate orbit determination is the prerequisite for a suitable co-location in space. Based on the Earth observation satellite missions GRACE, GOCE, and OSTM/Jason-2 orbit determination and the impact of modeling non gravitational perturbations is studied. The overall reached orbit accuracies are at the level of a few centimeters. The combination of ground and space-geodetic GNSS observations is studied based on the GPS observations derived by 53 ground stations and the four LEOs (low Earth orbiter). Adding one LEO to the ground-only processing decreases the formal errors of weekly geocenter estimates by around 20% which is eight times more than expected due to the increased number of observations. This shows the considerable potential of the combination of ground and LEO data. Comparing the derived geocenter time series against results from satellite laser ranging (SLR) shows a good agreement for annual amplitudes, whereas the annual phases shows considerable discrepancies in the x- and the z-component. Geocenter coordinates derived from surface load density coeficients estimated in a long-term solution show a better agreement to SLR solutions but without a significant impact of additional LEOs. Using the gravitational constraint GPS satellite antenna phase center offsets were estimated based on ground and LEO observations. The results show a significant benefit for the horizontal offsets as the introduced LEOs help to dissolve limiting correlations. Concerning single-frequency VLBI satellite tracking the L4R method is introduced to derive ionosphere delay corrections based on co-located GNSS observations. A 1 cm daily station coordinate repeatability is achieved in a single-frequency GNSS processing while introducing the L4R corrections. Differences to ionospheric delays derived from VLBI observations show also a good agreement. As VLBI satellite tracking is currently in an experimental stage Monte-Carlo simulations were performed for eight different satellite orbit types. For a GNSS constellation tracking, station coordinate repeatabilities are at the level of 0.7 and 1.2 cm for a regional and a global network, respectively. Station coordinate repeatabilities of around 1 cm were derived for simulated VLBI observation to a fictitious LEO with an altitude of 2000 km. The station coordinates estimated from simulated observations to E-GRIP and E-GRASP/Eratosthenes show larger uncertainties. Based on the results suggestions for future action items regarding co-location in space were formulated. The most important recommendations are, that the combination of ground- and space GNSS observations provides a considerable benefit for the determination of several parameters and that ionosphere delay corrections should be derived from co-located GNSS observations. Note de contenu : 1- Motivation and Introduction
2- Geodetic Observation Techniques in a Nutshell
3- Reference Systems and the Combination and Co-location of Space Geodetic Techniques
4- Investigations on GPS-based Precise Orbit Determination for Low Earth Orbiters
5- Investigations on the Combined Processing of Ground- and Space-based GPS Observations
6- Investigations on VLBI Satellite Tracking
7- Conclusions and OutlookNuméro de notice : 21987 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère Note de thèse : PhD : Sciences : ETH Zurich : 2016 DOI : 10.3929/ethz-a-010811791 En ligne : https://www.research-collection.ethz.ch/handle/20.500.11850/125751 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=91982 Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 21987-01 30.70 Livre Centre de documentation Géodésie Disponible
Titre : Géomatique, modèles numériques de terrain : mathématiques appliquées à la modélisation du relief Type de document : Guide/Manuel Auteurs : Patrick Julien Editeur : Paris : Ellipses-Edition Marketing Année de publication : 2016 Collection : Technosup Sous-collection : Niveau C - Compléments (approfondissement, spécialisation) Importance : 276 p. Format : 17 x 26 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-2-340-01178-6 Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] algèbre linéaire
[Termes IGN] calcul matriciel
[Termes IGN] diagramme de Voronoï
[Termes IGN] krigeage
[Termes IGN] modèle numérique de terrain
[Termes IGN] système linéaire
[Termes IGN] triangulation de DelaunayIndex. décimale : 30.60 Géodésie spatiale Résumé : (Editeur) L’ouvrage décrit en détail quelques méthodes mathématiques de construction de modèles numériques de terrain (MNT) sous forme de surfaces, à partir de données non structurées (échantillon irrégulier de points) ou difficiles à utiliser directement en ordinateur (courbes de niveau). Les surfaces construites peuvent s’appuyer sur un maillage (carré régulier ou triangulaire irrégulier), ou être représentées par une expression mathématique sans maillage sous-jacent, comme les surfaces splines « plaque mince » et les surfaces à fonction de base radiale (ou surfaces de « krigeage »). Ainsi représenté par une surface mathématique, le MNT peut être facilement exploité en ordinateur. Après un aperçu global des MNT et de leurs utilisations, le livre expose les méthodes de construction proprement dites, sans donner toutes les justifications des propriétés mathématiques énoncées ou utilisées. Ces justifications, avec les définitions nécessaires, font l’objet des derniers chapitres, de sorte que l’ensemble constitue un ouvrage autonome comportant des démonstrations complètes. Le livre s’adresse aux étudiants, ingénieurs, chercheurs ou développeurs et utilisateurs de systèmes d’information concernés par les aspects mathématiques des MNT. Il peut aussi intéresser les lecteurs curieux de découvrir des exemples d’applications des mathématiques. Note de contenu : 1. Aperçu sur les modèles numériques de terrain
2. Surfaces H(x,y) représentant un MNT
3. Ajustement d’une surface sur un échantillon de points (ou structuration du MNT)
4. Compléments de calcul matriciel et algèbre linéaire
5. Résolution numérique d’un système linéaire
6. Projection sur l’ellipsoïde, calcul de la latitude
7. Courbure des courbes et surfaces
8. Résultats auxiliaires pour les surfaces splines plaque mince
9. Probabilités pour le krigeage
10. Polygones convexes, diagramme de Voronoï, triangulation de DelaunayNuméro de notice : 22504 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/MATHEMATIQUE Nature : Manuel de cours Accessibilité hors numérique : Accessible à Georges Pérec (Id UGE) Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=80982 Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 22504-04 33.60 Livre LASTIG Dépôt en unité Exclu du prêt PermalinkPermalinkHomogénéisation des séries temporelles GPS par la méthode de la segmentation / François Guillamon (2014)
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PermalinkPermalinkPermalinkPermalinkPermalinkPermalinkNicht-lineare Sensitivitätsanalyse gezeigt an Beispielen zu bewegten Objekten / Volker Schwieger (2005)
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