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Auteur Olivier Bock
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Senior researcher - HDR defense in 2012 - Responsable for Geodesy and atmosphere research area
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Développement et validation d'une méthode de calcul GPS intégrant des mesures de profils de vapeur d'eau en visée multi-angulaire pour l'altimétrie de haute précision / Pierre Bosser (2008)
Titre : Développement et validation d'une méthode de calcul GPS intégrant des mesures de profils de vapeur d'eau en visée multi-angulaire pour l'altimétrie de haute précision Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Pierre Bosser , Auteur ; Jacques Pelon, Directeur de thèse ; Olivier Bock , Encadrant ; Christian Thom , Directeur de thèse Editeur : Paris : Université de Paris 6 Pierre et Marie Curie Année de publication : 2008 Importance : 261 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse de doctorat pour obtenir le titre de docteur de l'université Pierre et Marie Curie, spécialité méthodes physiques en télédétectionLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] correction du signal
[Termes IGN] correction troposphérique
[Termes IGN] diffusion de Raman
[Termes IGN] Lidar
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] retard troposphérique
[Termes IGN] signal GPS
[Termes IGN] teneur en vapeur d'eau
[Termes IGN] traitement de données GNSSIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) L'Institut Géographique National (IGN) s'intéresse à l'utilisation du GPS pour des activités de nivellement de précision : c'est un système fonctionnant en tout temps, relativement simple à mettre en œuvre et de faible coût. Une des sources d'erreur majeure reste la correction des effets de propagation des signaux GPS lors de la traversée de la troposphère qui limite la précision verticale à 3 - 15 mm pour une précision planimétrique millimétrique, ce qui restreint son utilisation aux applications de nivellement de précision moyenne. Dans le contexte d'amélioration des performances obtenues par cette technique, l'action NIGPS lancée en 1999 à l'IGN vise à développer une méthode de correction des effets atmosphériques basée sur le sondage de l'humidité dans la basse atmosphère à l'aide d'un lidar Raman vapeur d'eau à visées multi-angulaires. Ce projet est mené en collaboration avec le Service d'Aéronomie du CNRS. Soutenue en 2005, la thèse de Jérôme Tarniewicz pose les bases de cette problématique et, à partir de simulations numériques de mesures lidar Raman, démontre l'apport potentiel de la technique lidar Raman pour la correction des retards troposphériques pour atteindre un positionnement vertical de précision millimétrique. Ce travail de thèse s'inscrit donc dans la continuité de ces travaux et a pour objectif de poursuivre l'étude méthodologique, les développements instrumentaux, notamment au niveau du traitement des signaux lidar, et la validation expérimentale de l'analyse conjointe des observations GPS et lidar.
Dans une première partie, l'étude de l'influence de la variabilité spatiotemporelle des retards troposphériques GPS est réalisée à partir de simulations numériques. Une méthode de correction des retards hydrostatiques plus précise que celle utilisée traditionnellement est proposée. Un autre aspect important de ce travail permet de confirmer l'apport de la mesure lidar multi-angulaire lors du traitement GPS et de démontrer que l'étalonnage des mesures lidar Raman peut être obtenu lors du traitement GPS. Ces premiers résultats sont encourageants pour un futur couplage GPS - lidar Raman et posent les bases en ce qui concerne les performances requises pour le lidar.
La deuxième partie présente les techniques d'analyse des signaux lidar Raman originales utilisées, dont une a été développée pour corriger le biais systématique lié aux fluctuations statistiques des mesures lidar en mode “ comptage de photons ”. Des critères objectifs permettant d'optimiser le rapport signal-à-bruit des mesures par moyennage spatial et temporel ont été introduits. Des profils de rapport de mélange de vapeur d'eau et des retards troposphériques humides précis peuvent alors être restitués en visées zénithales et obliques. Ces méthodes ont été validées lors de plusieurs campagnes météorologiques.
Dans la troisième partie, des observations lidar Raman et GPS (entre autres), réalisées lors de la campagne VAPIC en 2004, ont permis de valider les méthodes de traitement du signal lidar et de tester différentes approches de traitement GPS mais aussi de couplage des mesures de ces deux techniques. Les observations lidar effectuées au zénith, sur des sessions de 6 h dans des conditions stables et relativement sèches, sont ainsi utilisées pour une correction des signaux GPS : par rapport à un traitement classique, une amélioration de la précision de restitution de la composante verticale est obtenue ; les résultats montrent cependant l'importance sur les cas étudiés du trajet multiple corrigé par stacking. Les mesures lidar n'étant pas parfaitement étalonnées, l'estimation conjointe lors du traitement de la hauteur et de la constante d'étalonnage lidar est effectuée : elle permet une amélioration significative de la détermination de la composante verticale. L'analyse des résidus GPS post-traitement, à l'aide des visées lidar obliques réalisées dans des conditions plus variables et plus humides, montre que ceux-ci contiennent une signature liée à cette variabilité. Des mesures lidar obliques restent donc indispensables pour atteindre une meilleure précision. La principale difficulté à surmonter pour réaliser cette correction est alors de définir une procédure réduisant l'erreur dans les directions des satellites non observés (une seule observation lidar étant possible à la fois). Pour cela, nous envisageons d'explorer la piste de l'assimilation des observations lidar, voire des observations lidar et GPS obliques simultanément, dans un modèle météorologique méso-échelle.Note de contenu : I- Influence de la troposphère et de sa modélisation sur la détermination précise de la composante verticale par GPS
1. Le positionnement précis par GPS
1.1 Principe du positionnement par GPS
1.2 Inventaire des sources d'erreur
1.3 Conclusion
2. Modélisation de la troposphère dans les traitements GPS
2.1 Stratégies usuelles pour la correction de la troposphère
2.2 Proposition d'un nouveau modèle du retard hydrostatique au zénith
2.3 Conclusion
3. Evaluations par simulations des modèles troposphériques
3.1 Objectifs et méthode
3.2 Évaluation des fonctions de projection pour un réseau régional
3.3 Évaluation des erreurs de positionnement liées aux modélisations troposphériques
4. Conclusion sur la modélisation troposphérique en GPS
II- Un lidar pour la restitution de profils d'humidité et de retards humides
5. Traitement des signaux Raman pour une restitution précise de profils d'humidité
5.1 Introduction
5.2 Principe physique de la mesure de vapeur d'eau par lidar Raman
5.3 Modèles utilisés pour la restitution de rapports de mélange
5.4 Intégration des signaux mesurés
6. Correction du biais lié aux fluctuations statistiques des signaux Raman
6.1 Position du problème
6.2 Notations utilisées
6.3 Nouveaux estimateurs du rapport de mélange
6.4 Application et validation sur des simulations lidar
6.5 Conclusion
7. Etalonnage du lidar IGN-SA
7.1 Introduction
7.2 Méthodes examinées pour l'étalonnage opérationnel du lidar IGN-SA
7.3 Application : Étalonnage du lidar IGN-SA
7.4 Conclusion
8. Validation de la mesure de rapport de mélange lidar par comparai-son aux radiosondages
8.1 La campagne VAPIC 2004
8.2 La campagne COPS 2007
8.3 Conclusion
9. Restitution de retard troposphérique par lidar Raman
9.1 Calcul du retard humide à partir du profil de rapport de mélange
9.2 Utilisation de profils de température et de pression
9.3 Complément pour le profil de rapport de mélange
10 Conclusion sur la mesure de vapeur d'eau par lidar Raman
III- Étude du couplage lidar Raman - GPS à partir des données de la campagne VAPIC
11 La campagne VAPIC_2004
11.1 Présentation de la campagne VAPIC
11.2 Instrumentation
11.3 Description météorologique
12 Analyse de la variabilité de la vapeur d'eau pendant la campagne VAPIC et de son impact sur la solution GPS
12.1 Impact des modélisations de la troposphère sur les solutions GPS
12.2 Intercomparaison des retards humides GPS avec radiosondages et radiomètres
12.3 Impact de la variabilité atmosphérique sur les solutions GPS
12.4 Discussion
13 Comparaison des retards humides mesurés par GPS et lidar Raman
13.1 Introduction
13.2 Description des données utilisées
13.3 Visées lidar au zénith
13.4 Suivi de satellites
13.5 Conclusion
14 Analyse et correction troposphérique des signaux GPS à l'aide d'observations lidar
14.1 Etude des solutions GPS PPP
14.2 Correction des observations GPS
14.3 Étalonnage de la mesure lidar lors du traitement GPS
14.4 Conclusion et discussion
IV- Conclusion et perspectivesNuméro de notice : 13611 Affiliation des auteurs : LOEMI (1985-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Méthodes physiques en télédétection : Paris 6 : 2008 Organisme de stage : LOEMI (IGN) nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-00322404/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45212 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13611-01 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible 13611-02 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible Processing of Raman lidar measurements for water vapor mixing ratio retrieval / Pierre Bosser (2008)
Titre : Processing of Raman lidar measurements for water vapor mixing ratio retrieval Type de document : Article/Communication Auteurs : Pierre Bosser , Auteur ; Olivier Bock , Auteur ; Christian Thom , Auteur ; Jacques Pelon, Auteur Editeur : International Coordination Group on Laser Atmospheric Studies Année de publication : 2008 Conférence : ILRC 2008, 24th International Laser Radar Conference 23/06/2008 27/06/2008 Boulder Colorado - Etats-Unis Importance : pp 1041 - 1044 Note générale : PAS DE DOCUMENT, NI D'URL, NI D'ACTES PAPIER CONSERVE Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Termes IGN] lidar Raman
[Termes IGN] vapeur d'eauNuméro de notice : C2008-042 Affiliation des auteurs : LOEMI+Ext (1985-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComAvecCL&ActesPubliésIntl Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=103436 Water vapour intercomparison effort in the frame of the convective and orographically-induced precipitation study / Rohini Bhawar (2008)
Titre : Water vapour intercomparison effort in the frame of the convective and orographically-induced precipitation study Type de document : Article/Communication Auteurs : Rohini Bhawar, Auteur ; Paolo di Girolamo, Auteur ; Cyrille Flamant, Auteur ; Dietrich Althausen, Auteur ; Andreas Behrendt, Auteur ; Alan Blyth, Auteur ; Olivier Bock , Auteur ; Pierre Bosser , Auteur ; et al., Auteur Editeur : International Coordination Group on Laser Atmospheric Studies Année de publication : 2008 Conférence : ILRC 2008, 24th International Laser Radar Conference 23/06/2008 27/06/2008 Boulder Colorado - Etats-Unis Importance : pp 1017 - 1020 Note générale : PAS DE DOCUMENT, NI D'URL, NI D'ACTES PAPIER CONSERVE Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Termes IGN] lidar Raman
[Termes IGN] vapeur d'eauNuméro de notice : C2008-047 Affiliation des auteurs : LOEMI+Ext (1985-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComAvecCL&ActesPubliésIntl Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=103437 Study of the statistics of water vapor mixing ratio determined from Raman lidar measurements / Pierre Bosser in Applied Optics, vol 46 n° 3 ([20/11/2007])
[article]
Titre : Study of the statistics of water vapor mixing ratio determined from Raman lidar measurements Type de document : Article/Communication Auteurs : Pierre Bosser , Auteur ; Olivier Bock , Auteur ; Christian Thom , Auteur ; Jacques Pelon, Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp 8170 - 8180 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement du signal
[Termes IGN] données GPS
[Termes IGN] données météorologiques
[Termes IGN] erreur systématique
[Termes IGN] étalonnage des données
[Termes IGN] lidar Raman
[Termes IGN] rapport signal sur bruit
[Termes IGN] signal GPS
[Termes IGN] teneur en azote
[Termes IGN] teneur en vapeur d'eauRésumé : (auteur) The statistical properties of atmospheric water vapor mixing ratio (WVMR) determined as the ratio of Raman lidar signals backscattered from water vapor and nitrogen molecules are studied. It is shown that WVMR estimates can be biased by a small percentage at low signal photon-counting rates due to fluctuations in the nitrogen signal in the denominator of the ratio, the magnitude of the bias being linked to the signal-to-noise ratio of the nitrogen signal. This is particularly important when unbiased estimates are required as in the case of climate studies and global positioning system (GPS) signal calibration. Different bias corrections and a modified ratio formulation are proposed in order to correct or eliminate this bias. The method is successfully applied in processing signals obtained with an experimental Raman lidar system devoted to calibrate GPS signals for slant path delays. It is shown to reduce biases into negligible values in both WVMR and wet path delay estimates in the range interval of 0–7 km. Numéro de notice : A2007-669 Affiliation des auteurs : LOEMI+Ext (1985-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article DOI : 10.1364/AO.46.008170 Date de publication en ligne : 19/11/2007 En ligne : https://doi.org/10.1364/AO.46.008170 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=84150
in Applied Optics > vol 46 n° 3 [20/11/2007] . - pp 8170 - 8180[article]Comparison of ground-based GPS precipitable water vapour to independent observations and NWP model reanalyses over Africa / Olivier Bock in Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, vol 133 n° 629 (Octobre 2007 part B)
[article]
Titre : Comparison of ground-based GPS precipitable water vapour to independent observations and NWP model reanalyses over Africa Type de document : Article/Communication Auteurs : Olivier Bock , Auteur ; Marie-Noëlle Bouin , Auteur ; Andrea Walpersdorf, Auteur ; Jean-Philippe Lafore, Auteur ; Serge Janicot, Auteur ; Françoise Guichard, Auteur ; Anna Agusti-Panareda, Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp 2011 - 2027 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] Afrique (géographie physique)
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] cohérence des données
[Termes IGN] mousson
[Termes IGN] vapeur d'eauRésumé : (auteur) This study aims at assessing the consistency between different precipitable water vapour (PWV) datasets over Africa (between 35°N and 10°S). This region is characterized by large spatial and temporal variability of humidity but also by the scarcity of its operational observing network, limiting our knowledge of the hydrological cycle. We intercompare data from observing techniques such as ground-based Global Positioning System (GPS), radiosondes, AERONET sun photometers and SSM/I, as well as reanalyses from European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ERA-40) and National Center for Environmental Prediction (NCEP2). The GPS data, especially, are a new source of PWV observation in this region. PWV estimates from nine ground-based GPS receivers of the international GPS network data are used as a reference dataset to which the others are compared. Good agreement is found between observational techniques, though dry biases of 12–14% are evidenced in radiosonde data at three sites. Reasonable agreement is found between the observational datasets and ERA-40 (NCEP2) reanalyses with maximum bias ⩽9% (14%) and standard deviation ⩽17% (20%). Since GPS data were not assimilated in the ERA-40 and NCEP2 reanalyses, they allow for a fully independent validation of the reanalyses. They highlight limitations in the reanalyses, especially at time-scales from sub-daily to periods of a few days. This work also demonstrates the high potential of GPS PWV estimates over Africa for the analysis of the hydrological cycle, at time-scales ranging between sub-diurnal to seasonal. Such observations can help studying atmospheric processes targeted by the African Monsoon Multidisciplinary Analysis project. Numéro de notice : A2007-690 Affiliation des auteurs : LAREG+Ext (1991-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1002/qj.185 Date de publication en ligne : 20/09/2007 En ligne : https://doi.org/10.1002/qj.185 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=102776
in Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society > vol 133 n° 629 (Octobre 2007 part B) . - pp 2011 - 2027[article]Assessment of GPS data for meteorological applications over Africa: Study of error sources and analysis of positioning accuracy / Andrea Walpersdorf in Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, vol 69 n° 12 (August 2007)PermalinkMultiscale analysis of precipitable water vapor over Africa from GPS data and ECMWF analyses / Olivier Bock in Geophysical research letters, vol 34 n° 9 (16 May 2007)PermalinkDiurnal Cycle of Water Vapor as Documented by a Dense GPS Network in a Coastal Area during ESCOMPTE IOP2 / Sophie Bastin in Journal of Applied Meteorology and Climatology, vol 46 n° 2 (February 2007)PermalinkAn Improved mean-gravity model for GPS hydrostatic delay calibration / Pierre Bosser in IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol 4 n° 1 (2007)PermalinkGPS water vapor project associated to the ESCOMPTE programme: description and first results of the field experiment / Olivier Bock in Physics and chemistry of the Earth (A/B/C), vol 29 n° 2-3 ([01/03/2004])PermalinkGPS Tomography and Remote Sensing Techniques for Water Vapor Determination in the ESCOMPTE Campaign / Beat Bürki (2004)PermalinkDéveloppement d'un lidar Raman pour le sondage de la vapeur d'eau et la correction des délais troposphériques en GPS / Olivier Bock in Bulletin d'information scientifique et technique de l'IGN, n° 74 (mars 2003)PermalinkWide-angle airborne laser range data analysis for relative height determination of ground-based benchmarks / Olivier Bock in Journal of geodesy, vol 76 n° 6-7 (July 2002)PermalinkRaman lidar for external GPS path delay calibration devoted to high accuracy height determination / Jérôme Tarniewicz in Physics and chemistry of the Earth (A/B/C), vol 27 n° 4-5 ([01/03/2002])PermalinkThe effect of inhomogeneities in the lower atmosphere on coordinates determined from GPS measurements / Olivier Bock in Physics and chemistry of the Earth (A/B/C), vol 27 n° 4-5 ([01/03/2002])PermalinkSub-cm subsidence measurements with the Wide-angle Airborne Laser ranging system / Olivier Bock in Surveys in Geophysics, vol 22 n° 5-6 (September 2001)PermalinkAtmospheric modeling in GPS data analysis for high accuracy positioning / Olivier Bock in Physics and chemistry of the Earth, Part A: Solid Earth and Geodesy, vol 26 n° 6-8 (2001)PermalinkEffect of small-scale atmospheric inhomogeneity on positioning accuracy with GPS / Olivier Bock in Geophysical research letters, vol 28 n° 11 (1 June 2001)PermalinkStudy of external path delay correction techniques for high accuracy height determination with GPS / Olivier Bock in Physics and chemistry of the Earth, Part A: Solid Earth and Geodesy, vol 26 n° 3 ([01/03/2001])PermalinkResults of the first aircraft experiment with the wide-angle airborne laser ranging system / Olivier Bock in European physical journal : applied physics, vol 10 n° 1 (April 2000)PermalinkTélémétrie laser aéroportée pour la surveillance des mouvements verticaux du sol (TAMS) : résultats de la première campagne aérienne / Olivier Bock in Bulletin d'information de l'Institut géographique national, n° 70 (novembre 1999)PermalinkMultilateration with the wide-angle laser ranging system: ranging performance and first ground-based validation experiment / Olivier Bock in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 37 n° 2 Tome 2 (march 1999)PermalinkFirst aircraft experiment with the WA-ALRS / Olivier Bock (1999)PermalinkA new way for reducing biases in SLR timing / Michel Kasser (1999)PermalinkStudy of a wide-angle laser ranging system for relative positioning of ground-based benchmarks with millimeter accuracy / Olivier Bock in Journal of geodesy, vol 72 n° 7-8 (July - August 1998)PermalinkA wide-angle airborne laser ranging system for millimetre accuracy subsidence measurements / Olivier Bock in Journal of optics, vol 29 n° 3 (June 1998)PermalinkDéveloppement d'un système de télémétrie laser destiné à la mesure de mouvements verticaux du sol de l'ordre du millimètre / Olivier Bock in Revue internationale de géomatique, vol 6 n° 2-3 (juin – août 1996)PermalinkEtude et réalisation d'un télémètre laser aéroporté en champs large sur cibles réfléchissantes terrestres pour la mesure rapide de déformations verticales du sol / Olivier Bock (1996)Permalink