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#1 Tue 12 January 2010 12:45
- elvex
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Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
Bonjour,
Je me posais hier la question suivante : "quel est le pourcentage de terre dont l'altitude est supérieur/inférieur à N mètres ?". Je cherchais plus précisément à établir un décile d'altitude (en positif et en négatif) de la surface terrestre. J'ai bien trouvé des cartes d'alti/bathy-métrie, mais elles ne rendent pas compte des proportions de façon aussi simple et lisible que peut le faire un décile.
En essayant de répondre à cette question, j'ai découvert que la notion d'altitude même est délicate à définir. Si j'ai bien compris mes lectures, l'IGN définit l'altitude sur le territoire français d'après un niveau moyen estimé des marées. A un niveau plus global, on utilise un ellipsoïde, ou un géoïde pour définir le niveau de référence.
Une première question donc : quel est l'intérêt des mesures effectuées par rapport au niveau moyen de la mer ? S'agit-il uniquement de "simplifier les calculs" par rapport au géoïde, ou y-a-t-il d'autres raisons qui font que dans certains cas cette mesure serait considérée comme plus pertinente ? Quel est l'intérêt d'utiliser le niveau de la mer par rapport à la gravité ? (en dehors des zones "inondables", où le niveau de la mer semble effectivement le plus pertinent )
Seconde question : est-ce que vous connaissez une page qui expliquerait de façon assez pédagogique comment est déterminé le référentiel du géoïde ? Son centre, principalement ? (la technique de mesure en elle-même m'intéresse moins, mais l'un ne va peut-être pas sans l'autre ?)
Troisième question : comment est déterminé le niveau 0 du géoïde ?
Quatrième question : (où) peut-on trouver la formule et les valeurs des paramètres dudit géoïde ?
Cinquième question : Pour en revenir à mon projet initial, si je souhaitais établir ce fameux décile, il me faudrait soit une série de mesures d'altitude réparties de façon équidistantes sur la surface du "globe", soit calculer, à altitude N, les surfaces en intersection d'une sphère de diamètre N et du géoïde (ça semble mathématiquement assez compliqué...). Comment déterminer l'emplacement de points "équidistants" (au moins à peu près équitablement répartis) à la surface d'une sphère ? De telles mesures sont-elles déjà disponibles ? (j'ai constaté que des mesures "applaties" existent, mais du coup, il existe aux pôles des fortes concentrations de points, qui fausseraient la statistique).
Bref, une foule de questions, mais n'hésitez pas à me lancer sur d'autres pistes si je manque de pertinence !
Cordialement,
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#2 Tue 12 January 2010 14:13
Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
A un niveau plus global, on utilise un ellipsoïde, ou un géoïde pour définir le niveau de référence.
Non, on n'utilise qu'un géoïde. Avec l'ellipsoïde, on peut avoir des chiffres qui correspondent à une hauteur ellipsoïdale, qui n'est pas une altitude.
Le niveau de la mer ou la gravité ou le géoïde, ce sont des choses exprimées différemment pour désigner la même chose. On augmente la précision du discours au fur et à mesure des études car on remarque que les premières définitions sont insuffisantes. Par exemple le niveau de la mer n'est le même quasiment nulle part, donc on mesure quelque chose de plus pertinent.
Seconde question :
Géoïde, c'est un gros mot. Pédagogiquement tu as la figuration du patatoïde, sinon c'est assez complexe. Ça se trouve peut-être, mais surement éparpillé, et il faut savoir naviguer dans du texte complexe. Le centre, cela a-t-il une utilité d'en savoir beaucoup à ce sujet, ou c'est juste pour placer des limites à toute chose qu'on définit ?
Troisième question : comment est déterminé le niveau 0 du géoïde ?
Le niveau 0 ? "Le niveau de la mer" ou c'est une reformulation pour le centre ? Pour le niveau 0, ce n'est qu'une convention, au niveau mondial, je ne sais pas ce que c'est, mais en France, c'est le niveau 0 du marégraphe de Marseille.
Quatrième question : (où) peut-on trouver la formule et les valeurs des paramètres dudit géoïde ?
Quel géoïde ? Il y a eu beaucoup de détermination du géoïde, il y en aura encore bien d'autres. Il y a le géoïde local en France, il y a le mondial, utilisé avec le WGS84, le EGM96, le tout nouveau EGM2008, et encore plein d'autres, donc lequel veux-tu ?
Cinquième question :
À creuser, mais peut-être qu'en utilisant des projections cartographiques équivalentes (qui conservent les surfaces) tu devrais arriver à tes fins.
Jérôme Cuinet
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#3 Tue 12 January 2010 18:27
- Marc Leobet
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Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
Bonjour,
Pour compléter les riches explications de Jeirhome :
dans mes cours, on définissait le géoïde comme une surface équipotentielle de gravité. Il est déterminé par des mesures (de gravité) et non par des formules comme l'ellipsoïde. Il n'a donc pas de centre bien utilisable.
Le zéro ("niveau moyen de la mer à Marseille" pour la France) est une convention nationale, la plupart du temps antérieure à la connaissance du géoïde. La France à changé de référentiel altimétrique en 1969 en intégrant justement cette nouvelle connaissance. Il s'en déduit qu'il n'existe pas, en tout cas à ma connaissance, d'altitude "zéro" mondiale.
Pour répondre au besoin, peut-être le plus simple est-il de prendre une couverture 3D mondiale de spécifications homogènes (type SRTM) et d'appliquer un traitement à partir de là.
Marc Leobet
@MarcLeobet sur Twitter
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#4 Tue 12 January 2010 18:28
- ChristopheV
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Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
Bonjour,
Peut-être que je me trompe, mais si mes souvenirs sont bons, le Géoïde n'est pas mathématiquement modélisable, car c'est la surface normale à une valeur définie de l'accélération gravitationnelle. Le champs gravitationnel ayant des hauts et des bas ( ) il ne peut être que mesuré et non défini par une équation.
mais en France, c'est le niveau 0 du marégraphe de Marseille.
Oui en France métropolitaine continentale. Comme se niveau 0 sert de base à une maille établie par nivellement direct (NGF) , c'est un peu difficile de traverser la mer ... dans mon île la maille a été établie par les ingénieurs hydrographes de la marine, puis je suppose rattachée au NGF par de savant calculs. Ceci dit avec les techniques actuelles ça doit être différent, pour ma part dans le cadre de mesure GPS je me retrouvais toujours avec une différence d'environs 12 cm entre la valeur NGF annoncée d'un repère de nivellement et la valeur mesurée issue d'un post-traitement avec calage du pivot par les stations RGP (avec des temps d'occupation longs 8 à 12 h). Mais bon du moment que c'est à peu près une constante ... bon ceci dit avec le réchauffement climatique le niveau 0 va monter, et ceux qui vivaient à 1 mètre au dessus se retrouveront à 0 ...
Christophe
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#5 Tue 12 January 2010 19:37
Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
Pour Christophe : Bien sûr, je parlais de la France Métropolitaine, les Corses ont leur propre système altimétrique le NGF-IGN78.
Et oui on sait modéliser le géoïde. Bien sûr ce n'est pas une modélisation simple comme un ellipsoïde, c'est un produit d'harmoniques sphériques, une sorte de série de Fourrier pour un volume. En suivant le lien que j'ai donnée sur l'EGM2008 , on voit le fichier de coefficient du modèle, il fait 69 Mo (à comparer à la taille d'un fichier contenant le modèle de l'ellipsoïde, on va dire 16 octets pour deux nombres en flottant) : L'équation est longue à écrire.
Pour la précision d'un nivellement en Corse, je viens de regarder la grille ggf97 installée avec Circée, et la précision de cette grille est de 10 à 20 cm. Donc un écart constant entre le nivellement GPS et le NGF de 12 cm n'est absolument pas étonnant.
Pour le zéro, on remarque que le géoïde du WGS84 se repose sur les publications de "International Association of Geodesy" : Nos géodésiens internationaux ont réussi à calculer un niveau de la mer moyen mondial
Jérôme Cuinet
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#6 Tue 12 January 2010 20:48
- ChristopheV
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Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
merci jeirhome sweet home pour ces précisions, (mes cours de nivellement sont un peu loin ), concernant la Corse je ne voulais pas faire de l'îlotcentrisme, je pense aussi à tous nos petits camarades des DOM TOM et autres, car j'ai remarqué que souvent (L93 etc ..) la notion de "en France" se teinte d'un centralisme jacobin dont j'aurais pu penser que la géomatique, science par essence moderne, aurait pu se passer.
Christophe
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#7 Tue 12 January 2010 22:35
- elvex
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Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
Merci pour vos réponses à tous !
Le niveau de la mer ou la gravité ou le géoïde, ce sont des choses exprimées différemment pour désigner la même chose. On augmente la précision du discours au fur et à mesure des études
Si je comprends bien, l'objectif est le même, seule la précision diffère.
dans mes cours, on définissait le géoïde comme une surface équipotentielle de gravité.
Pour le zéro, on remarque que le géoïde du WGS84 se repose sur [...] un niveau de la mer moyen mondial
J'aurais spontanément penché pour une équipotentielle de gravité, et par "niveau 0", je me demandais quel seuil de gravité avait été fixé (9,81 m/s² ?), cela dépend des référentiels je suppose ?
Et oui on sait modéliser le géoïde. [...] une sorte de série de Fourrier pour un volume. En suivant le lien que j'ai donnée sur l'EGM2008 , on voit le fichier de coefficient du modèle
Je pense que cela réponds à ma 4e question (à moi de comprendre les calculs sous-jacents...)
Et je suppose aussi que l'origine du référentiel n'est pas si importante, l'équation doit considérer qu'il s'agit du point de coordonnées (0,0,0)
En revanche, est-ce que le modèle EGM2008 fourni aussi des données d'altitude, ou juste l'équation du géoïde ?
Et sinon, où trouver des données d'altitude "compatibles" ?
Cordialement,
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#8 Tue 12 January 2010 23:22
Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
L'EGM, c'est "Earth Gravitational Model", ça ne fournit donc qu'un modèle de gravité. Pour la valeur de la gravité correspondante au niveau 0, je pense qu'on est parti plutôt parti sur le niveau de la mer, puis on a regardé la valeur de la gravité correspondante. Dans le détail pour les modèles mondiaux, il faudrait renifler le sujet pour voir ce qu'il y a derrière les conventions. Question intéressante, mais on s'éloinge peut-être du sujet ?
Comme le disait Marc Leobet, pour ce qui est au-dessus de la mer, il y a les données SRTM. Pour des données batymétriques, ça doit se trouver, peut-être chercher du côté de l'océanographie. Des données de la Terre sans eau, donc autant en positif qu'en négatif, je ne connais pas. Après reste à faire la compilation.
Jérôme Cuinet
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#9 Tue 12 January 2010 23:48
- elvex
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Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
il faudrait renifler le sujet pour voir ce qu'il y a derrière les conventions. Question intéressante, mais on s'éloinge peut-être du sujet ?
J'aime bien savoir qui décide quoi
Par ailleurs, les données, SRTM ou batymétriques sont-elles exprimées en unités gravimétriques (le Gal ?) ou en mètres ? Et pourquoi l'une plutôt que l'autre ? Si j'ai bien compris le principe du géoïde, dans une mesure gravimétrique de l'altitude, la surface de référence du géoïde serait entièrement sphérique, ce qui pourrait simplifier les calculs !
Je me suis aussi rendu compte que pour calculer le décile à partir d'une série de mesures, j'allais avoir besoin d'effectuer une sorte de "régression" des "points" vers une "surface"... je pense que je vais devoir prendre quelques cours de traitement de données pour en arriver là, mais si quelqu'un peut me donner quelques indices, je suis preneur... Ou alors je vais traîner mes pas jusqu'à un forum de statistiques, si tant est qu'il en existe !
En tout cas, la méthode et les outils se dessinent au fil des réponses, je pense qu'il ne me reste plus qu'à plancher un peu...
Dernière modification par elvex (Tue 12 January 2010 23:49)
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#10 Wed 13 January 2010 03:04
- elvex
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Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
Bonjour à tous,
Je suis allé voir du côté de SRTM, comme conseillé.
J'ai extrait d'un fichier .DEM les données numériques (brutes ?) et voici, ci-dessous, le premier "décile" sur le secteur 20°W 90°N
[img]http://img684.imageshack.us/img684/3544/decilepixels.gif[/img]
Le travail a été fait au pixel (à plat), ce n'est qu'une étape donc. Il faudra que je trouve comment rapporter l'information au géoïde, mais l'idée est là. La lecture de ce graphique indiquerait que "95 %" de la terre est située en dessous de 600 m d'altitude... la partie de terre en dessous du niveau de la mer est comptabilisée, mais ça pourrait être intéressant de retrancher les 0,75 % engloutis pour avoir une vue "au dessus du niveau de la mer"...
Une question importante, en revanche... quelle est l'unité en abscisse ? S'agit-il de mètres ? Au dessus du niveau de la mer ? du géoïde ?
Dernière modification par elvex (Wed 13 January 2010 03:10)
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#11 Fri 15 January 2010 21:23
- elvex
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Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
Je pense avoir réussi à atteindre mon but (au moins en partie)
[img]http://img192.imageshack.us/img192/5646/decile.gif[/img]
Voici la méthode utilisée :
- source de données : fichiers SRTM + GTOPO30 pour les données manquantes (*S60.DEM)
- attribution à chaque "point de mesure" d'une surface correspondate, la formule d'un élément de sphère est : R*delta_lng*(sin(lat+delta_lat/2) - sin(lat-delta_lat/2))
- Somme des surfaces correspondant à une altitude donnée, rapportée à la surface totale (la somme des surfaces à 0 m est environ 70 % de la surface totale, ce qui correspond aux chiffres qu'on peut lire ailleurs)
- Calcul du cumul au fil de l'élévation de l'altitude
On peut donc lire :
- 50 % de la surface émergée se trouve en dessous de 400 m d'altitude
- 75 % de la surface émergée se trouve en dessous de 1000 m d'altitude
- 90 % de la surface émergée se trouve en dessous de 2200 m d'altitude
Quelques remarques :
- Environ 4,5 % de la surface n'est pas comptabilisée dans l'ensemble, car il n'y a pas de mesure à ces points.
- 0,17 % supplémentaires sont ignorés car il s'agit de valeurs négatives, dont la signification me semble floue...
- Je me base aussi sur le présupposé que les fichiers SRTM et GTOPO30 indiquent des valeurs en mètres...
- Je n'ai toujours aucune idée du référentiel utilisé pour "l'altitude 0"
Peut-être que quelques experts du sujets pourront indiquer si ces chiffres ont l'air cohérent ?
N'hésitez pas à compléter avec remarques et suggestions, si je peux améliorer cette grossière estimation, ce sera avec plaisir.
Et grand merci pour votre aide
Dernière modification par elvex (Fri 15 January 2010 21:25)
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#12 Sat 16 January 2010 10:18
Re: Comment interpréter la mesure d'altitude, et données libres ?
Bonjour,
Les valeurs de grille DEM pour les hauteurs des modèles altimétriques SRTM-3 et GTOPO30 sont référencées en hauteurs orthométriques (en métres par rapport au niveau moyen des mers MSL Mean Sea Level) via le modéle de géoïde mondial EGM96.
H_SRTM = he_WGS84 - N_EGM96
[img]http://www.geod.nrcan.gc.ca/images/wgs84geoid_e.jpg[/img]
Des données de la Terre sans eau, donc autant en positif qu'en négatif, je ne connais pas.
Si l'on prend en compte comme référent altimétrique le zéro hydrographique (correspondant au niveau des plus basses mers astronomiques, en anglais LAT Lower Astronomical Tide) on peut avoir en certains lieux ce qu'on appelle des sondes négatives dans des cartes marines :
[img]http://nageur.sauveteur.free.fr/media/milieu-marin/explication-sonde.gif[/img]
Bien cordialement
--
Peio Elissalde
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Dernière modification par Peio (Sat 16 January 2010 11:28)
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