| Résumé : |
(Auteur) L'étude des déformations du sol, dans l'espace et le temps, est l'une des techniques mises en oeuvre pour assurer une quantification et un suivi de différents phénomènes géophysiques tels que les séismes et les activités volcaniques. Le GPS (Global Positioning System) est désormais un moyen universel, fiable et précis de réaliser des mesures de positionnement absolu ou relatif en tout point de la Terre. Il permet donc également de déterminer les déformations du sol. En géophysique, cette technique est surtout utilisée pour les mesures de répétition sur des réseaux géodésiques de type traditionnel. Elle nous fournit ainsi une image spatiale du champ de déformation provoqué par un phénomène géophysique (déformation co-sismique due à un tremblement de terre, une éruption volcanique) ou une détermination tectonique du mouvement relatif des plaques, à un instant donné. L'utilisation des récepteurs GPS en mode continu équivaut maintenant à un extensomètre-inclinomètre, adapté à la surveillance des déformations crustales. Cependant, on ne connaît pas précisément les possibilités d'un tel système : Quelles sont, en fait, les résolutions spatiale et temporelle, pour déterminer le seuil de détection de faibles mouvements de sol ?
C'est pourquoi une expérimentation a eu lieu en 1995. Des signaux GPS ont été enregistrés en mode continu, pendant un mois, grâce à trois récepteurs ASHTECH : Deux étaient fixes et un, mobile, subissait à des heures déterminées à l'avance de faibles déplacements de direction et d'amplitude connues (1 à 30 cm), simulant ainsi les mouvements du sol. Pour tester la capacité de cette méthode, à reproduire les déplacements (E, N, h) de l'antenne mobile, on a voulu étudier, à partir du logiciel de traitement GPS BERNESE l'influence de divers paramètres tels que :
- La résolution spatiale et temporelle, obtenue en fonction de différentes fenêtres de
temps (quantité de données)
- La précision finale, en fonction de la longueur de la base (5, 30, 290, 450, et 640 Km),
- La répétabilité et la précision, en fonction des modes de calculs en LI, L3, et LO.
Les résultats obtenus par le programme automatique de fenêtrage ont montré que :
- La précision spatiale ne dépend pas de l'amplitude des déplacements mais de la longueur de la base et du mode de traitement utilisé,
- La meilleure fenêtre de temps (quantité de données) résulte d'un compromis entre la précision de la grandeur des déplacements et la précision de la datation de cet événement.
Ces expériences montrent donc que la méthodologie la plus adaptée est de traiter les données de manière itérative : Dans un premier temps, on choisit une fenêtre robuste qui permet de supprimer les points singuliers et de détecter uniquement les variations du sol. La fenêtre qui a la meilleure précision spatiale est alors retenue. On réitère ensuite l'opération en diminuant les dimensions de cette fenêtre pour affiner l'image temporelle des déplacements. Finalement, les modes de calculs et les résultats dépendent de la longueur de la base :
- Pour les bases courtes (b < 15 Km), un traitement en mode L1, avec une fenêtre de 2 heures a une précision moyenne de 3 mm sur les composantes horizontales et d'environ 9 mm sur la verticale,
- Pour les bases moyennes (15 Km < b < 100 Km), la combinaison des modes L1 au L3 et une fenêtre de 3 heures fournit une précision moyenne de 6 mm en horizontale et d'environ 15 mm en verticale, pour le mode L1 uniquement,
- Pour les grandes bases (b > 100 Km), avec le mode LO et une fenêtre de 5 heures, on obtient une précision moyenne de 16 mm en horizontale et d'environ 30 mm en verticale.
En conclusion, il semble difficile d'améliorer la précision temporelle pour les moyennes et grandes bases. Par contre, l'utilisation du GPS en statique rapide permet de réduire la dimension de la fenêtre de traitement. |
Etude de détectabilité de faibles déplacements du sol par GPS en continu (1996)
