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Méthodologies en traitement de données GPS pour les sciences de l’environnement / Samuel Nahmani (2012)
Titre : Méthodologies en traitement de données GPS pour les sciences de l’environnement : Contributions à l’étude de la Mousson en Afrique de l’Ouest Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Samuel Nahmani , Auteur ; Olivier Bock , Directeur de thèse ; Marie-Noëlle Bouin , Directeur de thèse Editeur : Paris : Université de Paris 6 Pierre et Marie Curie Année de publication : 2012 Importance : 214 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse de doctorat présentée pour obtenir le grade de docteur de l’Université Pierre et Marie Curie, spécialité Sciences de l’EnvironnementLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] Afrique occidentale
[Termes IGN] coordonnées GPS
[Termes IGN] données GRACE
[Termes IGN] levé gravimétrique
[Termes IGN] mousson
[Termes IGN] réseau hydrogéologique
[Termes IGN] surcharge cartographique
[Termes IGN] teneur en vapeur d'eauIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Le Global Positioning System (GPS) présente aujourd’hui un grand intérêt dans le domaine de la météorologie et des Sciences de l’Environnement. Cette thèse s’intéresse plus particulièrement à l’étude du cycle de l’eau atmosphérique aussi bien que continentale, en Afrique de l’Ouest, dans le cadre des projets AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) et GHYRAF (Gravité et Hydrologie en Afrique). Dans une première partie, nous analysons la précision des calculs GPS en Afrique. Les contenus intégrés en vapeur d’eau (CIVE) sont particulièrement importants pour appréhender les processus atmosphériques clefs de la mousson couvrant des périodes subdiurnes à pluriannuelles. Nous prêtons alors une grande attention aux sources d’erreurs et à la stratégie de traitement des données GPS. Un rappel des principaux éléments théoriques nous permet d’identifier les sources d’erreur majeures susceptibles d’affecter les estimations. Nous quantifions la sensibilité des CIVE pour chacune de ces sources d’erreur et nous montrons que leur précision long terme est de l’ordre de 1 kg.m-2. Parallèlement, les hauteurs de station se montrent particulièrement sensibles aux erreurs et choix de paramétrisation. Elles sont principalement sujettes à des biais compris entre 2 et 6 mm (choix des modèles d’antenne et de l’angle de coupure) et à des signaux saisonniers d’amplitude inférieure à 2 mm (choix de la modélisation troposphérique). Dans une deuxième partie, nous nous intéressons aux estimations de position des stations dans le but de quantifier les déformations de la croûte terrestre induites par l’hydrologie continentale. Nous comparons les estimations GPS à des estimations de surcharge calculées à partir de produits de modèles géophysiques et de données de gravimétrie spatiale GRACE. À travers cette étude nous évaluons aussi la qualité de la représentation de la variation saisonnière de l’humidité des sols en Afrique de l’Ouest par les modèles hydrologiques et les produits GRACE. Les trois jeux de données considérés sont en bon accord concernant l’amplitude annuelle des déformations verticales. Un signal GPS additionnel est toutefois détecté sur les hauteurs des stations GPS AMMA qui apparaît comme une oscillation se produisant entre septembre et mars avec une amplitude maximale à Ouagadougou évaluée entre 12 et 16 mm. L’hypothèse d’un artefact GPS est écartée à la lumière des tests de sensibilité précédents. Le signal GPS additionnel est fortement corrélé avec la crue du fleuve Niger pour les stations situées à proximité (Tombouctou, Gao et Niamey) ou avec les variations piézométriques de l’aquifère supérieur à Ouagadougou. Il serait d’origine hydrogéologique et s’expliquerait par des mécanismes géotechniques impliquant une séquence de retrait/gonflement des argiles combinée à des effets hydrologiques locaux. Note de contenu : Introduction
1 Théorie GPS
1.1 De la mesure GPS à l'équation d'observation
1.2 Modélisation de la propagation des signaux GPS dans l'atmosphère
1.3 Déformations de la croûte terrestre
2 Traitement des données GPS et impact des sources d'erreur
2.1 Stratégie de calcul
2.2 Traitement des données GPS et mise en référence
2.3 Influences des sources d'erreur sur les estimations GPS
3 Le réseau GPS AMMA
3.1 Motivations
3.2 Le réseau GPS AMMA et ses évolutions techniques
3.3 Traitements des données GPS AMMA
3.4 Les tests méthodologiques pertinents pour les données GPS AMMA
4 Tests de sensibilité du calcul GPS avec le réseau AMMA
4.1 Impact du changement de matériel
4.2 Influence de la modélisation troposphérique
4.3 Modélisations de la surcharge atmosphérique et de l'ionosphère
4.4 Autres tests de sensibilité
4.5 Synthèse
5 Déformations hydrologiques induites par la mousson ouest africaine
5.1 Introduction
5.2 Hydrological deformation induced by the West African Monsoon : Comparison of GPS, GRACE and loading models
6 Conclusions et perspectives
6.1 Sur la qualité des estimations GPS pour l'étude du cycle de l'eau atmosphérique
6.2 Sur l'apport des estimations GPS à l'étude du cycle de l'eau continentale en Afrique de l'OuestNuméro de notice : 21402 Affiliation des auteurs : LAREG (1991-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Sciences de l’Environnement : Paris 6 : 2012 Organisme de stage : LAREG (IGN) nature-HAL : Thèse DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45285 Documents numériques
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21402_these2012_gps-amma_nahmani.pdfAdobe Acrobat PDF Validation of international reference ionosphere models using in situ measurements from GRACE K-band ranging system and CHAMP planar Langmuir probe / C. Lee in Journal of geodesy, vol 85 n° 12 (December 2011)
[article]
Titre : Validation of international reference ionosphere models using in situ measurements from GRACE K-band ranging system and CHAMP planar Langmuir probe Type de document : Article/Communication Auteurs : C. Lee, Auteur ; S. Han, Auteur ; Dieter Bilitza, Auteur ; J. Chung, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp 921 - 929 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] analyse diachronique
[Termes IGN] atmosphère solaire
[Termes IGN] bande K
[Termes IGN] données CHAMP
[Termes IGN] données GRACE
[Termes IGN] International Reference Ionosphere
[Termes IGN] modèle ionosphérique
[Termes IGN] teneur totale en électrons
[Termes IGN] zone équatoriale
[Termes IGN] zone polaireRésumé : (Auteur) The in situ measurements of electron contents from GRACE K-band (dual-frequency) ranging system and CHAMP planar Langmuir probe were used to validate the international reference ionosphere (IRI) models. The comparison using measurements from year 2003 to 2007 shows a general agreement between data and the model outputs. The improvement in the newer IRI model (IRI-2007) is evident with the measurements from the GRACE satellites orbiting at the higher altitude. We present the comparison between the models and data comprehensively for various cases in solar activity, local time, season, and latitude. The IRI models do not well predict the electron density in the years 2006 and later, when the solar activity is extremely low. The IRI models generally overestimate the electron density during local winter while they underestimate during local summer. In the equatorial region, the large difference at local sunrise lasts for all years and all seasons. The IRI models do not perform well in predicting the anomaly in the polar region such as the Weddell Sea Anomaly. These discrepancies are likely due to smoothed (12-month averaged) solar activity indices used in the IRI models and due to insufficient spherical harmonic representation not able to capture small spatial scales. In near future, further improvement on the IRI models is expected by assimilating those in situ satellite data by implementing higher resolution (spatial and temporal) parameterizations. Numéro de notice : A2011-503 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-011-0442-6 Date de publication en ligne : 30/11/2019 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-011-0442-6 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=31397
in Journal of geodesy > vol 85 n° 12 (December 2011) . - pp 921 - 929[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 266-2011121 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible Mission design, operation and exploitation of the gravity field and steady-state ocean circulation explorer mission / R. Floberghagen in Journal of geodesy, vol 85 n° 11 (November /2011)
[article]
Titre : Mission design, operation and exploitation of the gravity field and steady-state ocean circulation explorer mission Type de document : Article/Communication Auteurs : R. Floberghagen, Auteur ; M. Fehringer, Auteur ; D. Lamarre, Auteur ; D. Muzi, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp 749 - 758 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] circulation océanique
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] géoïde terrestre
[Termes IGN] GOCE
[Termes IGN] gradient de gravitation
[Termes IGN] gradiomètre
[Termes IGN] gravimétrie spatialeRésumé : (Auteur) The European Space Agency’s Gravity field and steady-state ocean circulation explorer mission (GOCE) was launched on 17 March 2009. As the first of the Earth Explorer family of satellites within the Agency’s Living Planet Programme, it is aiming at a better understanding of the Earth system. The mission objective of GOCE is the determination of the Earth’s gravity field and geoid with high accuracy and maximum spatial resolution. The geoid, combined with the de facto mean ocean surface derived from twenty-odd years of satellite radar altimetry, yields the global dynamic ocean topography. It serves ocean circulation and ocean transport studies and sea level research. GOCE geoid heights allow the conversion of global positioning system (GPS) heights to high precision heights above sea level. Gravity anomalies and also gravity gradients from GOCE are used for gravity-to-density inversion and in particular for studies of the Earth’s lithosphere and upper mantle. GOCE is the first-ever satellite to carry a gravitational gradiometer, and in order to achieve its challenging mission objectives the satellite embarks a number of world-first technologies. In essence the spacecraft together with its sensors can be regarded as a spaceborne gravimeter. In this work, we describe the mission and the way it is operated and exploited in order to make available the best-possible measurements of the Earth gravity field. The main lessons learned from the first 19 months in orbit are also provided, in as far as they affect the quality of the science data products and therefore are of specific interest for GOCE data users. Numéro de notice : A2011-467 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-011-0498-3 Date de publication en ligne : 18/10/2011 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-011-0498-3 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=31361
in Journal of geodesy > vol 85 n° 11 (November /2011) . - pp 749 - 758[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 266-2011111 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible Validation of GOCE gravity field models by means of orbit residuals and geoid comparisons / Thomas Gruber in Journal of geodesy, vol 85 n° 11 (November /2011)
[article]
Titre : Validation of GOCE gravity field models by means of orbit residuals and geoid comparisons Type de document : Article/Communication Auteurs : Thomas Gruber, Auteur ; P. Visser, Auteur ; C. Ackermann, Auteur ; M. Hosse, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp 845 - 860 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] analyse de variance
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] données GRACE
[Termes IGN] géoïde gravimétrique
[Termes IGN] géoïde terrestre
[Termes IGN] harmonique sphérique
[Termes IGN] limite de résolution géométrique
[Termes IGN] orbitographie
[Termes IGN] résiduRésumé : (Auteur) Three GOCE-based gravity field solutions have been computed by ESA’s high-level processing facility and were released to the user community. All models are accompanied by variance-covariance information resulting either from the least squares procedure or a Monte-Carlo approach. In order to obtain independent external quality parameters and to assess the current performance of these models, a set of independent tests based on satellite orbit determination and geoid comparisons is applied. Both test methods can be regarded as complementary because they either investigate the performance in the long wavelength spectral domain (orbit determination) or in the spatial domain (geoid comparisons). The test procedure was applied to the three GOCE gravity field solutions and to a number of selected pre-launch models for comparison. Orbit determination results suggest, that a pure GOCE gravity field model does not outperform the multi-year GRACE gravity field solutions. This was expected as GOCE is designed to improve the determination of the medium to high frequencies of the Earth gravity field (in the range of degree and order 50 to 200). Nevertheless, in case of an optimal combination of GOCE and GRACE data, orbit determination results should not deteriorate. So this validation procedure can also be used for testing the optimality of the approach adopted for producing combined GOCE and GRACE models. Results from geoid comparisons indicate that with the 2 months of GOCE data a significant improvement in the determination of the spherical harmonic spectrum of the global gravity field between degree 50 and 200 can be reached. Even though the ultimate mission goal has not yet been reached, especially due to the limited time span of used GOCE data (only 2 months), it was found that existing satellite-only gravity field models, which are based on 7 years of GRACE data, can already be enhanced in terms of spatial resolution. It is expected that with the accumulation of more GOCE data the gravity field model resolution and quality can be further enhanced, and the GOCE mission goal of 1–2 cm geoid accuracy with 100 km spatial resolution can be achieved. Numéro de notice : A2011-470 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-011-0486-7 Date de publication en ligne : 08/06/2011 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-011-0486-7 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=31364
in Journal of geodesy > vol 85 n° 11 (November /2011) . - pp 845 - 860[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 266-2011111 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible Alternative method for angular rate determination within the GOCE gradiometer processing / C. Stummer in Journal of geodesy, vol 85 n° 9 (September 2011)
[article]
Titre : Alternative method for angular rate determination within the GOCE gradiometer processing Type de document : Article/Communication Auteurs : C. Stummer, Auteur ; T. Fecher, Auteur ; Roland Pail, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp 585 - 596 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] données GOCE
[Termes IGN] filtre de Wiener
[Termes IGN] gradiométrie
[Termes IGN] orientation du capteur
[Termes IGN] vitesse angulaireRésumé : (Auteur) The most crucial part of the GOCE gradiometer processing is, besides the internal calibration of the gradiometer, the determination of the satellite’s inertial angular rate. This paper describes a new method for the angular rate determination. It is based on the stochastic properties of the GOCE star sensors and the gradiometer. The attitude information of both instrument types is combined at the level of angular rates. The combination is done in the spectral domain by Wiener filtering, and thus using an optimal relative weighting of the star sensor and gradiometer attitude information. Since the complete processing chain from raw measurements to gravity field solutions is performed, the results are not only analyzed at the level of gravity gradients, but also of gravity field solutions. Compared to the nominal method, already the resulting gravity gradients show a significantly improved performance for the frequencies (mainly) below the gradiometer measurement bandwidth. This can be verified by analysis of the gravity gradient trace. The improvement is propagated to the level of gravity field models, where a better accuracy can be observed for selected groups of coefficients at characteristic bands at orders k x 16, with integer k, up to high harmonic degrees. Numéro de notice : A2011-375 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-011-0461-3 Date de publication en ligne : 29/03/2019 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-011-0461-3 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=31154
in Journal of geodesy > vol 85 n° 9 (September 2011) . - pp 585 - 596[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 266-2011091 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible GRACE-derived surface water mass anomalies by energy integral approach: application to continental hydrology / Guillaume Ramillien in Journal of geodesy, vol 85 n° 6 (June 2011)PermalinkPacific geoid anomalies revisited in light of thermochemical oscillating domes in the lower mantle / Cécilia Cadio in Earth and planetary science letters, vol 306 n° 1-2 (June 2011)PermalinkPermalinkAssessment of systematic errors in the computation of gravity gradients from satellite altimeter data / Johannes Bouman in Marine geodesy, vol 34 n° 2 (April - June 2011)Permalinkvol 99 n° 2 - 01/04/2011 - Austrian contribution to the XXV [25] general assembly of the International union of geodesy and geophysics (IUGG), [actes], June 27 - July 8, 2011, Melbourne, Australia (Bulletin de VGI, Österreichische Zeitschrift für Vermessung & GeoInformation) / Österreichische Gesellschaft für Vermessung und Geoinformation (Autriche)PermalinkEtude géodésique du changement climatique en Méditerranée : première approche / Pierre Valty in Bulletin d'information scientifique et technique de l'IGN, n° 77 (avril 2011)PermalinkPermalinkA comparison of recent Earth gravitational models with emphasis on their contribution in refining the gravity and geoid at continental or regional scale / D. Arabelos in Journal of geodesy, vol 84 n° 11 (November 2010)PermalinkThe celestial mechanics approach: application to data of the GRACE mission / Gerhard Beutler in Journal of geodesy, vol 84 n° 11 (November 2010)PermalinkImproved constraints on models of glacial isostatic adjustment: A review of the contribution of ground-based geodetic observations / Matt A. King in Surveys in Geophysics, vol 31 n° 5 (September 2010)PermalinkEvaluating terrestrial water storage variations from regionally constrained GRACE mascon data and hydrological models over Southern Africa: preliminary results / P. Krogh in International Journal of Remote Sensing IJRS, vol 31 n° 14 (July 2010)PermalinkGeneration and study of satellite gravity over Gujarat, India and their possible correlation with earthquake occurences / T. Majumba in Geocarto international, vol 25 n° 4 (July 2010)PermalinkUpper mantle rheology from GRACE and GPS postseismic deformation after the 2004 Sumatra‐Andaman earthquake / Isabelle Panet in Geochemistry, Geophysics, Geosystems, vol 11 n° 6 (June 2010)PermalinkOcean loading effects on the prediction of Antarctic glacial isostatic uplift and gravity rates / K. Simon in Journal of geodesy, vol 84 n° 5 (May 2010)PermalinkGlobal gravity field determination using the GPS measurements made onboard the low Earth orbiting satellite CHAMP / Lars Prange (2010)PermalinkA dynamic reference surface for heights in Canada / E. Rangelova in Geomatica, vol 63 n° 4 (December 2009)PermalinkEfficient propagation of error covariance matrices of gravitational models: application to GRACE and GOCE / Georges Balmino in Journal of geodesy, vol 83 n° 10 (October 2009)PermalinkLocal multi-polar expansions in potential field modeling / B. Minchev in Earth, Planets and Space, vol 61 n° 10 (October 2009)PermalinkGeoid and high resolution sea surface topography modelling in the mediterranean from gravimetry, altimetry and GOCE data: evaluation by simulation / R. Barzaghi in Journal of geodesy, vol 83 n° 8 (August 2009)PermalinkIsostatic stability of the East Antarctic station Dumont d'Urville from long-term geodetic observations and geophysical models / Martine Amalvict in Polar research, vol 28 n° 2 (August 2009)Permalink