Etude comparative des differents resultats obtenus en geodesie spatiale sur le reseau europeen

Conclusions Les différentes méthodes de géodésie spatiale utilisées sur le réseau européen ont prouvé la possibilité d'établir un réseau primaire à grandes milles, entre1500 et2000 kilomètres, avec une précision de3 à5 mètres sur les cordes, et d'environ0″5 sur l'orientation, et peut-être mieux. Le dépouillement complet de l'expérienceRCP 133 pourra confirmer ces chiffres et permettra de vérifier en particulier le facteur d'échelle trouvé. Les méthodes géométriques semblent les plus adaptées à ce travail, mais il serait nécessaire d'atteindre la précision ultime des Lasers:30 cm et d'utiliser les photographies d'écho Laser, l'expérience préliminaire réalisée par l'ONERA étant plus qu'encourageante à ce sujet. Les méthodes semi-dynamiques ont prouvé qu'avec un bon modèle de potentiel, on pourrait retrouver, même à l'échelle d'une portion de continent, la position du centre de gravité de la terre avec une précision d'environ20 mètres. Là encore, on peut espérer mieux: amélioration du modèle, choix de la période de traitement, utilisation d'autres satellites, utilisation de mesures photographiques (pour fixer l'orientation) et Laser. Le réseau constitué par les observations sur Pageos, avec pour échelle la distance San Fernando—Haute Provence, sera déjà une première réalisation de réseaux primaires. Mais il serait probablement souhaitable, à l'occasion du lancement de GEOS-C, d'établir un réseau optimisé et avec le maximum de précision.     

Astrofix en coordonnees rectangulaires: Methode de bhattacharji,methode de dollen et methode de dollen generalisee

Résumé Dans la première partie de cette note on met en évidence l’efficacité et la simplicité de résolution que les coordonnées rectangulaires offrent dans les problèmes de l’astronomie géodésique. Dans la dernière partie on expose une nouvelle méthode pour la détermination astronomique du point.     

Valeur de la Pesanteur pour le Point Fondamental de Varsovie

Résumé Le système provisoire des mesures gravimétriques en Pologne a été établi pour le point fondamental de Varsovie sur la valeur: g=981,2412cm·sec⁻². De l'analyse des résultats obtenus par le système de rattachements modernes de Varsovie à Potsdam dont les mesures ont été effectuées par A. Kwiatkowski, P. Lejay, Reicheneder, Weiken, l'auteur déduit dans le système de Potsdam comme valeur de pesanteur la plus probable à Varsovie g=981,2400±0,0002 cm·sec⁻². Cette valeur a été vérifiée au moyen de l'analyse des rattachements indirects de Varsovie à Potsdam par les points pendulaires de Kielce, Cracovie, Racibórz (tableau 2), de Ciechanów, Goldap, Susz et Szczytno (tableau 3). Les données prises en considération proviennent de mesures effectuées avec des gravimètres de N?rgaard. La concordance des résultats particuliers a été vérifiée dans les limites d'erreurs moyennes d'observations. Dans la dernière partie de cette étude ont été consignés les résultats des dernières mesures absolues de la pesanteur à Washington et à Teddington qui ont permis de constater entre le système absolu et celui de Potsdam une différence de 15 à 20 mgals. Comité National Polonais de Géodésie     

Les mouvements de l'ecorce terrestre et leur observation geodesique

Conclusion Les exemples cités dans cet article et étudiés en Tchécoslovaquie montrent que sur la terre entière, se produisent des mouvements de l'écorce terrestre, horizontaux et verticaux, positifs et négatifs. En même temps on peut constater que ce sont les régions de tectonique jeune qui subissent ces mouvements et qu'ils s'y manifestent beaucoup plus intensivement (système slovaco—carpathien) que sur les masses de continent plus stables de l'écorce terrestre (Bohême et Moravie—Massif de Bohême) et que dans les régions séismiquement actives (bassin de Komarno en Slovaquie du Sud) leur direction peut changer. On peut supposer que ces mouvements provoquent certaines tensions dans les roches de l'écorce terrestre. Si une réserve suffisante d'énergie potentielle s'accumule en forme de tensions élastiques, il suffit d'une impulsion insignifiante (par ex. des dérangements aux lieux, fatigués tectoniquement, une altération du milieu minier par l'exploitation, etc..) pour transformer l'énergie potentielle accumulée en énergie cinétique. Ensuite se produisent des pressions des roches, des secousses et des dérangements différents de la structure des roches et par suite des mouvements secondaires. A. PELNAR conclut également que les secousses dans les mines de Pribram en Bohême peuvent être causées par des mouvements verticaux petits, mais bien impétueux des massifs, montagneux, moyennant quoi une énergie considérable se libère par un, écrasement des établissements miniers. Comme les mouvements mentionnés sont fonction du temps, les changements de tension et les déformations dans les roches et leurs conséquences se présentent comme une fonction du temps. L'importance des études de l'écorce terrestre est immense non seulement au point de vue scientifique (géologie, géodésie, géophysique), mais aussi au point de vue pratique (géologie d'ingénieur, industrie minière). L'étude détaillée des mouvements de l'écorce terrestre, de leurs causes, de l'énergétique, de l'action, de la connection et des conséquences de leurs marques permettra de résoudre un nombre de problèmes, parmi les autres même le problème des pressions et des couches montagneuses et aidera à résoudre maintes discussions à cet égard (voir par ex. la discussion entre le savant tchèque A. PELNAR et le spécialiste G. SPACKELLER sur la question de savoir si les secousses à Ostrava sont causées par les dernières manifestations du plissement varisque ou si elles sont provoquées par l'exploitation des mines ou toute autre cause inconnue. Les mouvements du groupe B joueront aussi un r?le important dans la solution de ces problèmes.     

Regional adjustment of inertial gravity disturbance vector measurements by optimal two-dimensional smoothing

A two-dimensional signal processing algorithm is developed to obtain smoothed estimates of the gravity disturbance vector from vector measurements obtained by an inertial surveying system. The method differs from a conventional least squares regional adjustment of such measurements in that it accommodates a signal model in the smoothing process. Using principles from the physical theory of geodesy, it is shown that for a local region on the surface of the earth, an appropriate signal model is obtained by applying the two-dimensional Laplacian operator to a function representing the surface disturbance potential and equating the result to spatial white noise. The model of the vector measurement is the three orthogonal spatial derivatives of a three dimensional disturbance potential evaluated at the surface contaminated by additive white noise. The problem of simultaneous smoothing of all the gravity disturbance measurements from all survey traverses in the region is solved by representing the surface disturbance potential by a two-dimensional Karhunen-Loeve expansion that makes no specific reference to either the geometry or the ordering of the parameter space, thereby making no assumptions of causality, stationarity or isotropy. The problem of estimating the gravity anomaly and the two vertical deflection components reduces to estimating the Karhunen-Loeve coefficients which are uncorrelated and rapidly converging. Simulation results as well as smoothing of actual gravity disturbance vector measurements obtained by the U.S. Army Engineer Topographic Laboratories (USAETL) with the Rapid Geodetic Survey System (RGSS) at the White Sands Missile Range (WSMR) are presented in the paper. An analysis of these results shows that the optimal two-dimensional smoother obtains a performance benefit relative to conventional regional least squares by a factor of 2 and a benefit relative to single-traverse smoothed results by a factor of 4.

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Sommaire Un algorithme de traitement du signal en deux dimensions est développé pour obtenir une estimation lissée du vecteur de la perturbation de la pesanteur à partir des mesures de vecteur obtenues avec un système d’arpentage inertiel. La méthode diffère d’un compensation régionale conventionnelle par moindres carrés de telles mesures, par le fait qu’elle contient un modèle du signal dans le processus de compensation. En s’appuyant sur les principes de la géodésie physique, il est montré que pour une région locale de la surface de la terre, un modèle approprié du signal est obtenu en appliquant l’opérateur à deux dimensions de Laplace à une fonction représentant le champ perturbateur à la surface de la terre et égalisant le résultat à un bruit blanc spatial. Le modèle du vecteur de mesures est défini par les trois dérivées spatiales de la fonction tridimensionnelle du potentiel perturbateur évaluées à la surface et contaminées par un bruit blanc. Le problème du lissage de toutes les mesures de gravité perturbatrice obtenues à partir des polygonales effectuées est résolu en représentant le potentiel perturbateur à la surface à l’aide d’un développement Karhunen-Loeve à deux dimensions qui ne fait aucunement référence à la géométrie ou à l’ordre des paramètres; ceci prévient toute dépendance spatiale des points adjacents. Le problème de l’estimation de l’anomalie de la gravité et des deux composantes de la déviation de la verticale se réduit à celle des coefficients Karhunen-Loeve qui sont non-corrélés et convergent rapidement. Les résultats de simulation aussi bien que le lissage des données du vecteur de perturbation de la pesanteur foumi par l’U.S. Army Engineer Topographics Labs (USAETL) sont présentés. L’analyse de ces résultats montre que le lissage optimal à deux dimensions améliore les résultats par un facteur 2 comparés aux résultats d’une compensation régionale par moindres carrés, et par un facteur 4 comparés aux résultats lissés d’une simple traverse.

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Presented at the Second International Symposium on Inertial Technology for Surveying and Geodesy, Banff, Canada, June 1–5, 1981.     

Campagne Diademe Resultats obtenus en geodesie semi-dynamique a l'aide de mesures Doppler

Conclusions Le traitement des mesures Doppler sur des périodes voisines de 1 jour permet, par correction différentielle utilisant un bon modèle théorique, de retrouver les coordonnées,X, Y des stations du triangle méditerranéen avec des dispersions respectives de50 mètres et15 mètres. Bien que la coordonnéeZ soit moins bien déterminée, dispersion pouvant atteindre200 mètres, on peut retrouver les dimensions du triangle. L'analyse spectrale de la matrice de covariance fait appara?tre comme la plus grande composante de l'ellipso?de d'erreur, la cote du centre de gravité au-dessus du plan équatorial. Ceci peut s'expliquer par un manque de diversité des passages (période courte), un réseau d'observation trop restreint et dans le même hémisphère (mauvaise détermination dui), des imperfections du modèle de perturbations (Harmoniques de résonances, frottement). L'élimination des paramètres internes et la résolution, sur les seuls déplacements significatifs, diminue la dispersion à une dizaine de mètres surX, Y etZ. Ces résultats ne constituent qu'une première étape d'un traitement systématique en cours, qui sera exposé au COSPAR 1969.     

The generalization of the theorem of Jacobi

The present study deals with the inner mechanism of the method of least squares, and thus constitutes an extension of previous work, [2] and [3]. It covers an investigation as to whether there are corresponding relationships between the results of partial adjustments on the one hand, and a total adjustment of the same data on the other, as expressed by the theorem ofJacobi. It is shown that such relationships do, in fact, exist: the results of a total adjustment are identical (or proportional) to the weighted means based on the corresponding values found by the partial adjustments, with the determinants of the latter’s systems of normal equations as weights. This applies to the quantities determined by the adjustment and their accuracy, as well as to their internal correlation and the sum of squares of the residuals.

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Zusammenfassung Der vorliegende Aufsatz besch?ftigt sich mit dem Mechanismus der Methode der kleinsten Quadrate and stellt somit eine Weiterführung der früheren Arbeiten [2] und [3] dar. Diesmal Wird untersucht, ob entsprechende Zusammenh?nge, welche durch den Satz vonJacobi zum Ausdruck kommen, zwischen den Ergebnissen von Teilausgleichungen einerseits und der Gesamtausgleichung desselben Beobachtungsmateriales andererseits, bestehen. Es wird nachgewiesen, dass dies tats?chlich der Fall ist: Die Ergebnisse der Gesamtausgleichung sind identisch mit (oder proportional zu) den gewogenen Mitteln der korrespondierenden Werte der Teilausgleichungen, wobei als Gewichte die Determinanten der Normalgleichunssysteme der letzteren auftreten. Dies trifft sowohl für die Werte der durch die Ausgleichung zu bestimmenden Gr?ssen, für die Genauigkeit und der internen Korrelation derselben, als auch für die Fehlerquadratsumme zu.

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Résumé Le présent article traite du mécanisme interne de la méthode des moindres carrés et constitue donc une suite aux travaux précédents [2] et [3]. Les recherches portèrent cette fois-ci sur l’existence de relations correspondantes entre les résultats des compensations partielles (compensations ne comprenant qu’une partie des observations), d’une part, et une compensation totale de la même série d’observations, d’autre part, comme elle est exprimée par le théorème deJacobi. Il est démontré ici que de telles relations existent effectivement. Le résultat d’une compensation totale est identique (ou proportionnel) aux moyennes arithmétiques générales fondées sur des valeurs correspondantes résultant des compensations partielles et des déterminants des équations normales de ces dernières comme poids. Ceci est valable aussi bien pour la grandeur des quantités qui sont déterminées lors de la compensation que pour la précision et la corrélation interne de ces mêmes quantités, ainsi que pour la somme des corrections quadratiques.

     

Superconducting tensor gravity gradiometer

A sensitive gravity gradiometer can provide much needed gravity data of the earth and improve the accuracy of inertial navigation. A complete determination of all five independent components of the gravity gradient tensor is possible in principle by rotating a single in-line component gradiometer. In order to avoid dynamically induced noise sources arising from rotation, a hard-mounted assembly of component gradiometers may nevertheless be advantageous in an ultra-sensitive device. Superconductivity and other properties of materials at low temperatures can be used to obtain a sensitive, low-drift, gravity gradiometer. By differencing the outputs of accelerometer pairs using superconducting circuits, it is possible to construct a non-rotating tensor gravity gradiometer. Additional superconducting circuits can be provided to determine the linear and angular acceleration vectors. A three-axis in-line gravity gradiometer (a “vector” gradiometer) is being developed for satellite geodesy. A two-dimensional spring concept for a three-axis cross component gradiometer is discussed. The superconducting tensor gravity gradiometer constitutes a complete package of inertial navigation instruments with angular and linear acceleration readouts as well as gravity signals. Accuracy of inertial navigation could be improved by use of such a gradiometeraided inertial navigator.

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Sommaire Un gradiomètre gravimétrique sensible peut foumir une grande partie des données gravimétriques terrestres et augmenter la précision de la navigation inertielle. Une détermination complète des cinq composantes indépendantes du tenseur de gradient de gravité est possible en principe par la rotation d’un seul axe d’un gradiomètre. Dans le but d’éviter les sources de bruit provenant de la rotation, un assemblage complexe de gradiomètres peut être néanmoins avantageux dans un appareil ultra-sensible. La superconductivité et d’autres propriétés des matériaux à basse température peuvent être utilisées pour obtenir un gradiomètre gravimétrique sensible et à faible dérive. Il est possible, en différentiant les sorties de paires d’accéléromètres utilisant des circuits superconducteurs, de construire un gradimètre non-rotatif qui mesure le tenseur de gravité. Des circuits superconducteurs additionnels peuvent être ajoutés pour déterminer les vecteurs d’accélération linéaires et angulaires. Un gradiomètre gravimétrique à trois exes est présentement développé pour la géodésie spatiale. Le concept d’un ressort à deux dimensions comme composante d’un gradiomètre à trois axes est discuté. Le gradiomètre de mesure du tenseur de gravité à l’aide de circuits superconducteurs constitue l’ensemble complet pour un instrument de navigation inertielle avec lecture des accélérations angulaires et linéaires et des données de gravité. La précision de la navigation inertielle pourrait être améliorée par l’emploi d’un tel gradiomètre avec les systèmes inertiels.

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Presented at the Second International Symposium on Inertial Technology of Surveying and Geodesy, Banff, Canada, June 1–5, 1981.     

Evaluation et representation des erreurs sur les deformations d'un reseau geodesique: Utilisation de la methode de Monte Carlo

Résumé Le problème de la comparison des données obtenues à différentes époques sur un réseau geódésique pour en déduire les déformations subies par ce réseau au cours du temps est discuté, et conduit à proposer un mode de représentation simultané des déformations et des erreurs, utilisant les tenseurs de déformations classiques avec une méthode de Monte Carlo permettant de simuler un grand nombre de séries de mesures.

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The repetition of geodetic measurements is employed in many cases to monitor ground deformations, and is widely used for civil engineering, geodynamics and slope instabilities studies. Generally the networks used are small and the main problem to solve is how to detect stable zones, i.e. where the signal/noise ratio of the deformation measurements are below unity. This is commonly done using statistical tests. We present here a new tool, the simultaneous display of the deformations and their related errors, using a classical Monte Carlo methodology when computing strain tensors. Such a representation provides to non-specialists in a quit efficient way the significance level of the deformation patterns. Some examples show that even when statistical test show a poor confidence level, this methodology may give anyway in some situations the pattern of the deformation (but—obviously—not its amplitude).

     

Contribution au probleme de la compensation des reseaux de triangulation

Résumé Dans cette étude on expose une adaptation de la méthode des directions —pour la compensation d’un réseau de triangulation—aux possibilités de l’ordinateur électronique. On présente les formules par lesquelles on calcule les coefficients des inconnues dans les équations de condition (équations aux angles et équations aux c?tés) et on dresse leur matrice. Ensuite on traite de la formation de la matrice des coefficients des équations normales et son inversion, qui fournit les quantités corrélatives de Lagrange. Enfin, après avoir déterminé les corrections à apporter aux directions observées, on calcule l’erreur moyenne quadratique d’une observation isolée et l’erreur moyenne de chacune des directions compensées.

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Summary In this study, an adaptation to the computers’ possibilities, regarding the method of directions, is disclosed in order to realise the adjustment of triangulation nets. The computing formulae of the coefficients of the unknown quantities in the condition equations and the creation of their matrix are given herebelow. The treatment leading towards the construction of the matrix of normal equations and its inversion, that furnishes Lagrange’s quantities, follows. After the computation of the corrections applied on the observed directions, the mean error of a single observation and the mean error of every adjusted direction are determined. The study is executed in such a way that it can be included in only one programme for automatic computation.