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Précision avec un GPS Magellan Meridian

Étude sur la précision de mon récepteur GPS Magellan Meridian

Mis en ligne le 14/03/2005

Dans le cadre d’une utilisation pour la spéléologie, j’ai voulu savoir avec quelle précision on pouvait positionner l’entrée d’une cavité tout en ayant une procédure simple de mesure. Par procédure simple, j’entends qu’on ne se promène pas avec un ordinateur, fut-il portable, en pleine montagne, ni qu’on passe des heures à l’entrée de la grotte à attendre qu’on ait une quantité importante de données.

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Le repère géodésique dans un trou du trottoir
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L’environnement du repère géodésique

Comme j’avais un peu de temps libre à Urbana, dans le middle-west américain, j’ai fait une série de mesures avec mon GPS. J’ai repéré un point géodésique (lc 0152) du réseau de premier ordre américain. Ce point est assez dégagé avec des bâtiments qui bouchent l’horizon mais pas trop près. Le point lui-même est sous le niveau du trottoir (trottoir postérieur au repère) d’où la trappe. J’ai considéré que les coordonnées NAD83(réalisation 1997) fournie par l’USGS étaient équivalentes au WGS 84. J’ai fait les mesures en tenant le GPS à hauteur d’homme, ce que j’évalue à 1,8 m au dessus du repère.

Mode opératoire :
- Je vais sur le point GPS éteint depuis plusieurs heures pour qu’il n’ai pas trop de souvenir de paramètres anciens comme la correction WAAS.
- J’allume le GPS avec WAAS activé. Je l’oriente vers le sud pour bien capter le satellite WAAS. J’attends qu’il capte tous les satellites qu’il peut. En pratique, j’ai toujours capté au moins 6 satellites et j’ai généralement travaillé avec 8. J’attends aussi que l’indication WAAS s’allume dans l’écran de coordonnées. Je déplace alors le GPS à la verticale du repère et je laisse la moyenne se faire pendant une minute. J’enregistre la position obtenue avec la touche Goto.
- J’attends ensuite 10 minutes (depuis l’affichage du WAAS) GPS allumé et j’effectue de nouveau une mesure par moyenne d’une minute.
- J’éteins le GPS, je désactive le WAAS, je le rallume, j’attends que les satellites soient de retour et je fais une mesure d’une minute.

Et maintenant les résultats sur 45 séances de mesures (de gauche à droite : sans WAAS, avec WAAS, après 10 mn de WAAS) :

Sans WAAS WAAS à l'allumage WAAS après 10 minutes
La croix rouge correspond à la moyenne des valeurs mesurées.

En l’absence de WAAS, le résultat n’est pas si mauvais et on reste dans les 10 m autour de la valeur réelle sans problème. Avec le WAAS juste après l’allumage, c’est à peine meilleur. Après dix minutes, ça commence à être pas mal. En fait, d’après certains, il faut compter une dizaine de minutes pour acquérir toutes les corrections WAAS. Avant, même si la correction WAAS est signalée, elle n’est pas complète. On remarque que les points n’ont pas l’air d’être répartis très aléatoirement. Ils semblent plutôt répartis tous les 2 mètres. Ou encore, tous les millièmes de minutes d’arc. Il s’avère que mon GPS transfert les données en arrondissant au millième de minute près. Ceci est confirmé en regardant le contenu d’un fichier stocké dans la carte SD.
$PMGNWPL,4006.044,N,08814.009,W,0000232,M,W22+,,a*37
Ou encore 40°06.044’ N 88°14.009’ W.
C’est dommage car le GPS stocke les données en interne avec plus de précision. Pour ne pas perdre cette précision, il faudrait lire directement les valeurs à l’écran en UTM et non faire un transfert automatisé. Néanmoins, je préfère la dernière solution pour éviter les erreurs de reports. En conclusion, quoi que vous fassiez, vous avez une erreur d’arrondi de 2 m qui s’ajoute aux incertitudes de mesures du même ordre de grandeur. Il y a ainsi une incertitude de 3-4 m qu’il va être difficile de réduire. Je n’ai pas parlé de l’altitude. Celle-ci est arrondie au mètre près. Il y a une erreur systématique de 4 m quelque soit la méthode qui doit venir de l’imprécision du modèle de géoïde. Sinon, l’écart-type passe de 6 m (sans WAAS) à 4 m (avec WAAS après 10 mn). Il faut aussi noter que le sud de l’Illinois est très plat et l’altitude ne varie pratiquement pas d’un endroit à l’autre. Ainsi, même si le GPS n’arrive pas à mesurer l’altitude, faute d’un nombre suffisant de satellites, il peut toujours prendre la dernière valeur connue et s’en servir pour calculer les autres coordonnées sans que cela induise d’erreur. En montagne, il en va tout autrement. Par exemple, j’ai un jour éteint mon GPS à 2100 m d’altitude. Je l’ai ensuite rallumé un peu plus tard à 1700 m. Bien que captant au moins 4 satellites (avec indication de l’acquisition en 3D), l’altitude affichée était toujours de 2100 m et s’est mise à diminuer très progressivement (défaut corrigé avec la version 4.02 du logiciel interne). Il a fallu plusieurs minutes pour retrouver l’altitude réelle de 1700 m. Pendant tout ce temps là, la trace était complètement décalée sur le terrain de plusieurs dizaines de mètres. Seulement quand l’altitude affichée a retrouvée des valeurs normales, la trace a rejoint le parcours réel. Donc, quand on veut déterminer les coordonnées d’un point en montagne, il faut vérifier que le GPS non seulement capte suffisamment de satellites mais aussi que l’altitude affichée est réaliste et stable.


Le fichier Excel de toutes les mesures
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