Publications de l'équipe Géodésie de l'UMR IPGP
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Flexible dataset combination and modelling by domain decomposition approaches / Isabelle Panet (2012)
Titre : Flexible dataset combination and modelling by domain decomposition approaches Type de document : Article/Communication Auteurs : Isabelle Panet , Auteur ; Yuki Kuroishi, Auteur ; Matthias Holschneider, Auteur Editeur : Berlin, Heidelberg, Vienne, New York, ... : Springer Année de publication : 2012 Collection : International Association of Geodesy Symposia, ISSN 0939-9585 num. 137 Projets : 2-Pas d'info accessible - article non ouvert / Conférence : IAG 2009, 7th Hotine-Marussi Symposium on Mathematical Geodesy 06/06/2009 10/06/2009 Rome Italie Proceedings Springer Importance : pp 67 - 73 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] compensation par moindres carrés
[Termes IGN] erreur systématique
[Termes IGN] filtrage du bruit
[Termes IGN] Japon
[Termes IGN] modèle de géopotentiel
[Termes IGN] modèle de géopotentiel local
[Termes IGN] ondelette
[Termes IGN] ondelette d'Abel-Poisson
[Termes IGN] transformation en ondelettesRésumé : (auteur) For geodetic and geophysical purposes, such as geoid determination or the study of the Earth’s structure, heterogeneous gravity datasets of various origins need to be combined over an area of interest, in order to derive a local gravity model at the highest possible resolution. The quality of the obtained gravity model strongly depends on the use of appropriate noise models for the different datasets in the combination process. In addition to random errors, those datasets are indeed often affected by systematic biases and correlated errors. Here we show how wavelets can be used to realize such combination in a flexible and economic way, and how the use of domain decomposition approaches allows to recalibrate the noise models in different wavebands and for different areas. We represent the gravity potential as a linear combination of Poisson multipole wavelets (Holschneider et al. 2003). We compute the wavelet model of the gravity field by regularized least-squares adjustment of the datasets. To solve the normal system, we apply the Schwarz iterative algorithms, based on a domain decomposition of the models space. Hierarchical scale subdomains are defined as subsets of wavelets at different scales, and for each scale, block subdomains are defined based on spatial splittings of the area. In the computation process, the data weights can be refined for each subdomain, allowing to take into account the effect of correlated noises in a simple way. Similarly, the weight of the regularization can be recalibrated for each subdomain, introducing non-stationarity in the a priori assumption of smoothness of the gravity field. We show and discuss examples of application of this method for regional gravity field modelling over a test area in Japan. Numéro de notice : C2009-035 Affiliation des auteurs : LAREG+Ext (1991-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComAvecCL&ActesPubliésIntl DOI : 10.1007/978-3-642-22078-4_10 Date de publication en ligne : 18/11/2011 En ligne : https://doi.org/10.1007/978-3-642-22078-4_10 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=91642
Titre : GNSS : géodésie, météorologie et climat Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Olivier Bock , Auteur Editeur : Paris : Université de Paris 6 Pierre et Marie Curie Année de publication : 2012 Note générale : bibliographie
Habilitation à Diriger des Recherches, Université Pierre et Marie CurieLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] lidar Raman
[Termes IGN] modèle atmosphérique
[Termes IGN] positionnement par GNSS
[Termes IGN] positionnement par GPS
[Termes IGN] série temporelle
[Termes IGN] teneur en vapeur d'eau
[Termes IGN] variabilitéRésumé : (auteur) Les systèmes de positionnement et de navigation par satellite (GNSS) ont connu un formidable essor au cours des deux dernières décennies. Ils sont devenus un élément technologique universel et omniprésent. Depuis les puces GPS intégrées dans les téléphones portables, en passant par les systèmes de radionavigation utilisés pour le guidage d'engins agricoles, l'approche aérienne et maritime, jusqu'aux réseaux géodésiques permanents, le recours au positionnement précis est intégré à notre vie quotidienne. Les GNSS participent au maintien des références géodésiques nationales et internationales et à la prévision météorologique, deux applications scientifiques requérant une mise en oeuvre rigoureuse des équipements et un traitement des mesures sophistiqué. Une problématique commune dans ces domaines est la présence de sources d'erreurs dans les signaux GNSS dues notamment à la traversée de l'atmosphère. L'amélioration des méthodes de correction de la propagation des signaux radiofréquence dans l'atmosphère a permis d'une part d'atteindre une précision sub-centimétrique en positionnement vertical et d'autre part de faire des GNSS une technique de référence pour le sondage de la vapeur d'eau dans la troposphère.
Ce manuscrit rassemble les résultats des recherches que j'ai développées au LATMOS et à l'IGN depuis une douzaine d'années. Il s'agit de développements méthodologiques dans le domaine de la télédétection de la vapeur d'eau atmosphérique, du positionnement précis par GPS, et de l'étude du cycle de l'eau atmosphérique au moyen d'observations de lidar Raman, de GPS et d'analyses de modèles de prévision numérique. Les principaux résultats obtenus et les perspectives de ces travaux sont synthétisés ci-dessous.
1. Nous avons développé, au cours de deux thèses que j'ai co-encadrées, une nouvelle approche de correction troposphérique pour le positionnement vertical par GPS. Elle s'appuie sur les mesures d'un lidar Raman à balayage développé en collaboration entre l'IGN et le LATMOS qui permet de sonder les profils de vapeur d'eau dans la direction des satellites GPS. L'analyse conjointe des mesures GPS et lidar Raman recueillies lors de plusieurs campagnes expérimentales a permis d'atteindre une répétitivité de positionnement de l'ordre de 2 mm en quelques heures. Cette méthode permet par la même occasion d'étalonner les mesures lidar par rapport aux mesures GPS avec une précision de l'ordre 2% sur le court-terme. La synergie entre lidar Raman et GNSS peut ouvrir de nouvelles perspectives à la fois dans le domaine du positionnement (référencement vertical), de la géodésie spatiale (validation des retards troposphériques issus de traitements multi-techniques) et du sondage atmosphérique (validation des radiosondages opérationnels en météorologie, surveillance du climat). Les travaux de recherche méthodologique vont se poursuivre dans le cadre du projet DEMEVAP dont l'objectif est d'aboutir à un étalonnage stable sur le long terme avec une précision absolue de 2% sur les mesures de vapeur d'eau.
2. J'ai activement participé au développement des applications météorologiques de la technique GPS en coordonnant et en participant à de nombreuses campagnes expérimentales dédiées aussi bien à l'inter-comparaison de techniques de sondage de la vapeur d'eau qu'à l'étude de processus atmosphériques aux latitudes tempérées (circulation de brise, initiation de la convection et précipitations orographiques). La technique GPS s'est avérée être précise et fiable par tout temps, montrant une cohérence avec des techniques éprouvées au niveau de 1- 1.5 kg m-2 sur le contenu intégré en vapeur d'eau (CIVE). Petit à petit, la technique GPS s'est imposée comme une référence dans le monde de l'observation météorologique. Elle a notamment permis de diagnostiquer des biais dans les observations de radiosondages, jusque là considérées comme les plus fiables. Le succès de la technique GPS vient aussi du fait que le CIVE s'est avéré être une quantité physique particulièrement pertinente pour diagnostiquer les processus du cycle de l'eau et valider leur représentation dans les modèles de prévision numérique. En Europe, les projets COST716 et EGVAP ont, respectivement, démontré la faisabilité et mis en place un service pré-opérationnel de calcul de retards troposphériques à partir des données transmises en temps quasi-réel par les réseaux GNSS permanents. Plusieurs centres de prévision assimilent aujourd'hui ces produits. Il apparait maintenant nécessaire de préparer les produits et les méthodes d'assimilation du futur et donc de poursuivre les investigations sur les propriétés des signaux GNSS en particulier dans des conditions météorologiques extrêmes (pluies torrentielles, tempêtes). Ces travaux seront développés dans le cadre du projet HYMEX (chantier Méditerranée de l'INSU) et d'une nouvelle action COST en cours d'évaluation.
3. A la suite des travaux précédents, je me suis fortement impliqué dans le projet AMMA où j'ai coordonné la mise en place et l'exploitation d'un réseau de six stations GPS permanente dans cinq pays d'Afrique de l'Ouest. Grâce à ces nouvelles données, documenter la variabilité multi-échelle de la vapeur d'eau associée aux processus atmosphériques de la mousson africaine. Elles ont permis d'une part de diagnostiquer d'important biais dans les radiosondages opérationnels et dans les modèles de prévision numérique à l'échelle sous-continentale, et d'autre part de. Par la suite, nous avons approfondi l'étude du cycle de l'eau à l'échelle régionale au moyen de bilans d'eau. Ce travail, réalisé dans le cadre d'une thèse que j'ai coencadrée, a permis de mettre en évidence les limitations et incertitudes des bilans d'eau en Afrique de l'Ouest publiés dans les études passées. En combinant observations et produits de modélisation (analyses de modèles de prévision numérique et simulations de modèles de transfert sol-végétation-atmosphère), nous avons fourni de nouvelles estimations pour les termes du bilan d'eau atmosphérique à la surface qui quantifient l'intensité des interactions surface-atmosphère et des processus dynamiques atmosphériques. Nous avons ainsi pu décrire l'intensité de ces processus physiques sous-jacents, depuis l'échelle sub-diurne jusqu'à l'échelle interannuelle. Nous avons aussi, dans le cadre du projet GHYRAF et d'une autre thèse, démontré l'aptitude du GPS à mesurer des déformations de surface millimétriques (subsidence/surrection) en relation avec la surcharge hydrologique, à l'échelle saisonnière (recharge et vidange des aquifères) en Afrique de l'Ouest. Il semble aujourd'hui possible grâce à la production de solutions GNSS homogènes, par le retraitement des données et la correction des discontinuités dans les séries temporelles, d'analyser la tendance de l'humidité atmosphérique et sa variabilité à des échelles de temps pertinentes pour l'étude du climat. Ces perspectives pourront être développées également avec d'autres systèmes d'observation géodésique tels que DORIS et VLBI. Evaluer le potentiel de ces systèmes et exploiter leurs jeux de données pour étudier le cycle de l'eau régional et global formeront un axe de recherche prioritaire à moyen terme.Note de contenu : Chapitre 1. Introduction
1.1 Les GNSS et le développement de leurs applications géodésiques et météorologiques
1.2 Les mesures GNSS, les méthodes de traitement des données et les sources d'erreurs
1.3 Objectifs et démarche des recherches menées
Chapitre 2. Correction troposphérique et positionnement vertical
2.1 Introduction
2.2 Variabilité de la vapeur d'eau et impact sur le positionnement par GPS
2.3 Développement d'un lidar Raman pour le sondage de la vapeur d'eau atmosphérique
2.4 Correction troposphérique par lidar Raman et positionnement GPS
2.5 Conclusions
Chapitre 3. Sondage de la vapeur d'eau par GPS et météorologie des latitudes tempérées
3.1 Introduction
3.2 Etude de sensibilité de l'estimation des ZTD par GPS
3.3 Sondage de la vapeur d'eau par GPS
3.4 Validation de modèles météorologiques par GPS
3.5 Etudes de processus atmosphériques par GPS
3.6 Conclusions
Chapitre 4. Climat et cycle de l'eau de la mousson africaine
4.1 Introduction
4.2 Un réseau GPS pour l'étude de la mousson africaine
4.3 Comparaisons modèles – observations en Afrique
4.4 Analyse multi-échelle de la variabilité de la vapeur d'eau en Afrique par GPS
4.5 Bilans d'eau atmosphériques : cycle diurne et convection
4.6 Bilans d'eau atmosphériques : échelle régionale et cycle saisonnier
4.7 Le cycle de l'eau vu par les modèles de prévision météorologique
4.8 Détection des variations saisonnières du stock d'eau sous-terraine à partir des déplacements des stations GPS
4.9 Conclusions
Chapitre 5. Perspectives
5.1 L'apport des systèmes d'observations géodésiques à l'étude du cycle de l'eau de l'échelle régionale à globale
5.2 Synergie entre lidar Raman et GNSS : vers un système intégré de sondage atmosphérique et de positionnement vertical
5.3 Développements méthodologiques en traitement de données de géodésie spatiale multi-techniquesNuméro de notice : 14911 Affiliation des auteurs : LASTIG LAREG (2012-mi2018) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : HDR Note de thèse : Habilitation à diriger des recherches : Géodésie : Paris 6 : 2012 nature-HAL : HDR En ligne : https://hal.science/tel-00851617 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76811 Documents numériques
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14911 HDR BockAdobe Acrobat PDF ITRF2008 contribution to glacial isostatic adjustment and recent ice melting assessment / Laurent Métivier in Geophysical research letters, vol 39 n° 1 (January 2012)
[article]
Titre : ITRF2008 contribution to glacial isostatic adjustment and recent ice melting assessment Type de document : Article/Communication Auteurs : Laurent Métivier , Auteur ; Xavier Collilieux , Auteur ; Zuheir Altamimi , Auteur Année de publication : 2012 Article en page(s) : 6 p. Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] fonte des glaces
[Termes IGN] harmonique sphérique
[Termes IGN] International Terrestrial Reference Frame
[Termes IGN] modèle mathématique
[Termes IGN] rebond post-glaciaire
[Termes IGN] vitesseRésumé : (auteur) We investigate what information station vertical velocities of the ITRF2008 provide on global geodetic parameters and by extension on glacial isostatic adjustment (GIA) and recent ice melting (RIM) processes. We infer degree‐2 spherical harmonic coefficients (SHC) of the Earth figure change and theJ2 gravity rate (J˙2), which we compare with five GIA models. We find J˙2 to be (0.0 ± 2.4) × 10−11 yr−1, which is consistent with recent studies that propose a J˙2 change in the 1990s, due to RIM whose contribution to the J˙2 would be today around (3.5–4.0 ± 2.4) × 10−11 yr−1. Such results favor Peltier (2004) VM2 or Paulson et al. (2007) GIA models. The ITRF2008 SHC that are directly impacted by the GIA rotational feedback, confirm with a good precision recent results from GRACE mission that initiated a debate on GIA rotational feedback and about Peltier GIA model quality. We find a coefficient consistent with Paulson's (and other) model and more than 7 times smaller than coefficients in Peltier's models. Two explanations are possible: (1) if the model of Peltier (2004) VM2 were to be correct, then the strong rotational feedback in the model must be counteracted by a strong rotational feedback in the opposite direction generated by current ice loss, (2) if the model of Paulson et al. (2007) were to be correct, therefore GIA and RIM separately induce negligible rotational feedbacks. Both answers are quite extreme and call for more investigation on GIA modeling and rotational feedback. Numéro de notice : A2012-728 Affiliation des auteurs : LAREG (1991-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article DOI : 10.1029/2011GL049942 Date de publication en ligne : 14/01/2012 En ligne : https://doi.org/10.1029/2011GL049942 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=90907
in Geophysical research letters > vol 39 n° 1 (January 2012) . - 6 p.[article]Documents numériques
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ITRF2008 contribution to glacial isostatic adjustment ... - pdf éditeurAdobe Acrobat PDF 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 Modèles de mouvement des plaques tectoniques : Le cas de l’ITRF2008 [diaporama] / Zuheir Altamimi (2012)
Titre : Modèles de mouvement des plaques tectoniques : Le cas de l’ITRF2008 [diaporama] Type de document : Article/Communication Auteurs : Zuheir Altamimi , Auteur ; Laurent Métivier , Auteur ; Xavier Collilieux , Auteur Editeur : Saint-Mandé : Institut national de l'information géographique et forestière - IGN (2012-) Année de publication : 2012 Conférence : Journées Recherche de l’IGN 2012, 21es Journées 08/03/2012 09/03/2012 Saint-Mandé France programme Importance : 23 p. Format : 30 x 21 cm Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] International Terrestrial Reference Frame
[Termes IGN] rebond post-glaciaire
[Termes IGN] tectonique des plaquesRésumé : (Auteur) Numéro de notice : C2012-021 Affiliation des auteurs : LASTIG LAREG (2012-mi2018) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Communication nature-HAL : ComSansActesPubliés-Unpublished DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=64348 Documents numériques
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14365_diaporama_jr2012-altamimi.pdfAdobe Acrobat PDF Recent improvements in DORIS data processing at IGN in view of ITRF2008, the IGNWD08 Solution / Pascal Willis (2012)PermalinkStrategies to mitigate aliasing of loading signals while estimating GPS frame parameters / Xavier Collilieux in Journal of geodesy, vol 86 n° 1 (January 2012)PermalinkPermalinkPermalinkCorrection to “Topographically induced height errors in predicted atmospheric loading effects” / Tonie M. van Dam in Journal of geophysical research : Solid Earth, Vol 116 n° B11 (November 2011)PermalinkITRF2008: an improved solution of the international terrestrial reference frame / Zuheir Altamimi in Journal of geodesy, vol 85 n° 8 (August 2011)PermalinkAccuracy of the International Terrestrial Reference Frame origin and Earth expansion / X. Wu in Geophysical research letters, vol 38 n° 13 (July 2011)PermalinkQuality assessment of GPS reprocessed terrestrial reference frame / Xavier Collilieux in GPS solutions, vol 15 n° 3 (July 2011)PermalinkErratum to “On secular geocenter motion: The impact of climate changes” / Laurent Métivier in Earth and planetary science letters, vol 306 n° 1-2 (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)Permalink