Comparaison des services de correction en bande L pour les applications d'arpentage et terrestres

Chez Canal Geomatics, nous nous visons à aider nos clients à trouver la meilleure solution pour leurs applications. Les services de correction en bande L disponibles varient selon les modes terrestre, maritime et aérien. Cet article traite des services de correction en bande L disponibles pour les applications terrestres, notamment:

Arpentage et cartographieL’agricultureMines, pétrole et gazRéseaux ferroviaires
Arpentage de propriétésCartographie de fermes agricolesArpentage préliminaireSuivi des stocks et de leur emplacement
Arpentage de conditions agricoles et forestièresRelevés d'échantillons de solsRelevés d'échantillons de solsSystèmes de commande intégrale des trains
Localisation de pipelines et de câblesSemis et plantationsPréparation des solsSuivi des trains de banlieue
Cartographie des ressourcesPilotage automatiséCartographie de la géologieSuivi des arpentages et des inspections
Arpentage de constructionSuivi des rendements agricolesExploration de terres fertiles
Cartographie de corridors de services publicsPulvérisationsSuivi des actifs
Arpentage de réseaux d'irrigationRécoltesExploration pétrolière et gazière

 

Solutions de positionnement

Quatre solutions principales sont disponibles: cinématique en temps réel privé (RTK), cinématique en temps réel souscrit, GNSS différentiel (DGNSS) et positionnement précis de point (PPP).

Généralement, le mode cinématique en temps réel (RTK), qu'il utilise une station de référence privée ou celle(s) obtenue par abonnement au service d'un fournisseur externe, offre la meilleure précision, parce qu'elle permet de solutionner la géométrie complexe du vecteur tridimentionnel entre la position connue et précise d'une station de référence et celle de la position désirée d'une station distante mobile ou fixe et ce, à des niveaux de précision de niveau centimétrique.

Le mode cinématique depuis une station de référence privée requiert de l'utilisateur qu'il utilise deux récepteurs GNSS, le premier sur un repère dont la position est connue et précise et le second qui mesure et détermine de nouvelles positions. Le secret réside dans une communication permanente entre ces deux appareils, soit par une transmission radionumérique, soit par l'entremise d'Internet et de communications cellulaires. Les informations transmises par la station de référence permettent à la station mobile de connaître avec précision l'orientation et la distance séparant ces deux appareils, donc de déterminer sa nouvelle position précisémemt par rapport à celle, connue, de la station de référence.

Le mode cinématique en temps réel par abonnement au service d'un fournisseur externe utilise la même géométrie et les même algorithmes pour déterminer la position précise d'un appareil mobile mais au lieu d'utiliser un récepteur appartenant à l'utilisateur comme station de référence, ce mode utilise Internet et un réseau de stations de références opérées par un fournisseur externe. Plusieurs de ces fournisseurs proposent des améliorations en interpolant les corrections des stations de référence les plus près de manière à réduire les incertitudes associées à la distance entre celles-ci et l'appareil du client. Des services récemment implantés permettent même de recevoir des corrections depuis des satellites de communication géostationnaires sur une bande spéciale de fréquence appelée la bande "L". Ce type de service fait en sorte que l'utilisateur n'a plus besoin d'utiliseer deux récepteurs, un seul étant requis, généralement équipé d'un modem cellulaire pour accéder au service de corrections du fournisseur. Les précisions varient mais elles sont en général à des niveaux centimétriques, à condition d'avoir un ciel dégagé et un nombre suffisant de satellites en réception.

Le DGNSS (GNSS différentiel) peut provenir de différentes sources. Au début, c'étaient les Gardes Côtières des pays qui fournissaient des corrections aux récepteurs utilisés pour la navigation marine, par l'entremise de récepteurs radios séparés. Ultérieurement, des corrections ont pu être remplacées par d'autres transmises par des satellites de communication géosationnaires qui servaient aussi de satellites GPS, dans un système appelé SBAS (Satellite Based Augmentation System). Dans tous les cas, DGNSS ne fournit que des corrections sur les pseudo-diatances de chacun des satellites, de sorte que la précision maximale ne peut qu'atteindre XNUMX mètre dans les meilleurs conditions.

PPP (Precise Point Positioning) est la dernière et plus complète méthode de corrections. Elle fait intervenir une meilleure connaissance des éphémérides (orbites des satellites), des délais ionosphériques et troposphériques rencontrés dans la région de l'utilisateur et finalement, lorsque possible, la résolution des ambiguités de phase de l'onde porteuse en comparaison avec des stations fixes au sol. En mode RTK, les services PPP sont fournis par transmission satellite sur la bande "L", avec des temps de convergence nécessaires à l'obtention de précision accrues qui varient en fonction de plusieurs facteurs comme par exemple l'éloignement de l'utilisateur par rapport à des stations de poursuite permanentes. L'avantage du mode PPP est la possibilité d'obtenir des précisions de niveau centimétrique en territoires éloignés où des références aux réseaux géodésiques sont impossibles.

Arpentage et cartographie

RTK est le premier choix de nombreux géomètres. Le RTK peut fournir rapidement une précision allant jusqu'à quelques centimètres, mais les alternatives gagnent en popularité.

Le PPP est une autre solution de plus en plus utilisée. PPP ne nécessite aucune station de base et n'a aucune restriction de portée, éliminant la sélection du site, la configuration et les problèmes potentiels de station, sans payer de frais RTN supplémentaires et est disponible partout. PPP est désormais également capable d'atteindre une précision centimétrique, mais il est plus lent à des niveaux de précision élevés et entraîne des coûts mensuels plus élevés.

L’agriculture

Pour de nombreuses applications agricoles, le RTK est souvent le choix privilégié. Bien que le coût initial soit plus élevé, il offre une vitesse et une précision inégalées. Pour la plupart des applications agricoles, y compris l'utilisation d'équipements lourds, les restrictions de portée ne posent pas de problème.

Les services de correction en bande L basés sur RTK sont idéaux pour la cartographie agricole, l'échantillonnage des sols, l'ensemencement et la planification, la direction automatisée, la surveillance et la cartographie des rendements, la pulvérisation et la récolte.

Mines, pétrole et gaz

Dans les applications minières, pétrolières et gazières, plusieurs considérations seront prises en compte dans votre décision.

  • Niveau de précision du positionnement horizontal et vertical
  • Stabilité et fiabilité de la réception du signal
  • Véhicules et navires
    • Combien y en a-t-il? À quelle vitesse se déplacent-ils ? Comment sont-ils exploités?
  • Type et nature de l'installation d'équipement mobile
  • Type d'installation
    • Est-ce permanent ou à court terme? Cela influencera l'installation des câbles et le choix d'emplacement des antennes.

Les solutions RTK, PPP et DGNSS dans les secteurs minier, pétrolier et gazier présentent chacune ses propres avantages et inconvénients. Compte tenu des caractéristiques de ces solutions, la solution privilégiée dépendra de l’activité. La solution optimale peut différer selon les activités telles que le guidage de forage, le suivi des actifs (des installations d'éclairage et des générateurs mobiles par exemple), le contrôle d'accès et de zone pour les véhicules en visite, la prévention des collisions, la gestion de flotte, etc., car les considérations pour chacune varient.

Transport ferroviaire

Pour l'industrie ferroviaire, le mode DGNSS par bande "L" est le service de correction privilégié pour ses applications.

Bien que le GNSS ait été largement utilisé dans les domaines maritime (lien vers l'article de blog), l'aviation (lien vers l'article de blog) et la navigation automobile, il ne fait que commencer à être mis en œuvre dans les systèmes de transport ferroviaire du monde entier. Cela est dû au fait que cette industrie est soumise à des réglementations de sécurité strictes et possède des caractéristiques uniques qui ne sont pas présentes dans d'autres applications. Par exemple, l'indisponibilité des signaux satellite lorsqu'un train entre dans un tunnel ou traverse une zone accidentée ou densément bâtie a empêché l'utilisation du GNSS dans des applications critiques pour la sécurité (par exemple, contrôle et signalisation des trains).

Lorsqu'il est utilisé conjointement avec d'autres capteurs, ordinateurs et systèmes de communication, le GNSS peut améliorer considérablement la sécurité, la précision et l'efficacité.

Exemples d'applications ferroviaires:

  • Gestion du matériel roulant
  • Suivi des mouvements des lociomotives
  • Collecte d'informations sur les passagers
  • Approches de passages à niveau
  • Suivi du fret
  • Suivi des actifs

Services de corrections

OmniSTAR

Avec quatre solutions DGNSS différentes, OmniSTAR offre de nombreuses options de couverture:

  • OmniSTAR HP
    • Nécessite un récepteur double fréquence
    • 10 cm à 2-sigma (95 %)
    • Pas besoin de stations de base locales
  • OmniSTAR G2
    • Précision à court terme de 3 cm à 5 cm
    • Répétabilité à long terme de 10 cm ou mieux, 95 % CEP
    • Comprend les satellites GLONASS et les données de correction, utiles dans les situations où la visibilité des satellites est limitée (terrain, bâtiments et végétation)
  • OmniSTAR XP
    • Nécessite un récepteur double fréquence
    • Précision à court terme de 3 cm à 5 cm
    • Répétabilité à long terme de 10 cm ou mieux, 95 % CEP
    • Légèrement moins précis que OmniSTAR HP mais disponible dans le monde entier
  • OmniSTAR VBS
    • L1 uniquement, solution de pseudo-distances par code
    • Un échantillon typique de 24 heures montrera une erreur de position horizontale à 2 sigma (95 %) nettement inférieure à 1 m
    • L'erreur horizontale à 3-sigma (99 %) sera proche de 1 m
    • Idéal dans les situations où la répétabilité et la précision ne sont pas les principales préoccupations

NovAtel CORRECT

NovAtel s'est également spécialisé dans les trois services.

  • La solution RTK de NovAtel offre une précision de 1 cm + 1 ppm horizontalement et de 1 cm verticalement (portée de base ≤ 40 km).
  • Le service DGNSS de Novatel offre une précision de 40 cm à une portée ≤ 100 km.
  • Deux solutions PPP de NovAtel: :
    • TerraStar-C a une précision de 4 cm RMS horizontalement et de 6.5 cm RMS verticalement avec un temps de convergence de 20 à 40 minutes.
    • TerraStar-L a une précision de 40 cm RMS horizontalement et de 50 cm RMS verticalement avec un temps de convergence < 5 minutes.

Atlas de Hemisphere

Atlas propose trois solutions PPP:

  • H10: 8 cm 95%, précision horizontale 4 cm RMS, temps de convergence de 12 à 20 minutes
  • H30: 30 cm 95%, précision horizontale de 15 cm RMS, temps de convergence de 4 à 5 minutes
  • H100: 1 m 95 %, précision horizontale RMS de 50 cm, proche de la convergence instantanée

Pour les applications terrestres et topographiques fonctionnant dans une plage de distance limitée mais nécessitant un très haut niveau de précision et aucun temps de convergence (par exemple, les applications critiques en matière de sécurité), les solutions RTK seraient idéales si vous êtes en mesure de configurer une station de base.

Pour les applications terrestres et topographiques fonctionnant dans une plage de distance limitée mais nécessitant un très haut niveau de précision et aucun temps de convergence (par exemple, les applications critiques en matière de sécurité), les solutions RTK seraient idéales si vous êtes en mesure de configurer une station de base.

Le PPP est la solution la plus économique et offre une grande précision (de niveau centimétrique à décimétrique). Cependant, elle nécessite une période d'initialisation et de convergence plus longue que les solutions RTK et DGNSS. Grâce à leur disponibilité mondiale, les services de correction PPP en bande L apporteraient d'énormes avantages aux applications fonctionnant dans une large plage de distance (par exemple, pour de la cartographie géologique).

 

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