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| Programmes | | La DFCI : normes, données et applications liées à la Défense de la Forêt Contre l'IncendieSIZIF : système d'information zonal de gestion opérationnelle |
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| GPS
Définition :
Système de positionnement par satellite, à l'échelle mondiale. Ce système, aussi appelé NAVSTAR, a été lancé par le Département de la Défense américain à la fin des années 1970. D'abord militaire, son utilisation a été étendue au domaine public (civil). Il est totalement opérationnel depuis 1994.
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LES DIFFERENTS TYPES DE GPS
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1 - LA GAMME DE GPS TOUT PUBLIC
Les outils de positionnement par satellites de la gamme grand public se classent en 3 catégories :
Cependant, les limites de chaque classe ne sont pas sévèrement définies, il existe par exemple des GPS qui peuvent être considérés "de poche" mais qui peuvent posséder une cartographie.
Ces récepteurs ont une précision d'environ 10 m (sauf si l'on utilise la correction différentielle en post-traitement) et ne permettent que la navigation.
Il ressort que de nombreux modèles sont compatibles avec une correction différentielle en temps réel. En effet, certains modèles sont capables de recevoir des signaux de EGNOS* et de WAAS*.
Fonctionnalités :
Ils ont une capacité de stockage de 100 à 1000 points (waypoints*) selon les modèles. Ces points sont, soit enregistrés sur le terrain, soit enregistrés au préalable. Ils correspondent à des points de repères pour la navigation ou à des objets que l'on veut situer géographiquement.
La seconde fonctionnalité donnée par ce type de récepteur est l'enregistrement de routes. La capacité de stockage est de 1 à 50 routes selon les modèles. Le principe est d'enregistrer des positions tout au long de la route suivie. Certains modèles intègrent aussi la possibilité de retourner sur son point de départ en faisant un guidage.
Souvent, ce type de matériel possède également des fonctions de boussole, d'altimètre ou de compteur de vitesse.
De plus, il peut y avoir une base de données livrée avec l'appareil (par forcément gratuite !) des villes françaises.
On ne peut pas, dans ce type de matériel, charger une cartographie externe dédiée à la DFCI par exemple.
Avantages :
-Encombrement minimal
-Prix modéré (de 132 à 1500 € TTC environ)
Inconvénients :
-Pas de possibilité de saisie de base de données (seul enregistrement des positions x, y, z)
-Pas de possibilité d'intégration d'une cartographie externe, seulement une base de donnée de l'IGN par exemple.
-Le logiciel de transfert, pour récupérer les points enregistrés, n'est pas livré avec le GPS. Il y a donc un coût supplémentaire.
En fonction des différentes catégories de produits, il sera réalisé une présentation des produits pour chaque marque. Cependant, le but n'est pas de faire un inventaire exhaustif des produits existants mais de voir les plus courants.
1.1 Les GPS "de poche"
- les GPS de Magellan :
Il existe une gamme de produits parfaitement adaptés à toute utilisation sur le terrain :
les eXplorist 100, 200 et 300 qui correspondent à l'entrée de gamme en matière de GPS (de 145 à 299€ TTC).
http://www.magellangps.com/fr/
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eXplorist 200
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- les GPS de Garmin :
L'entrée de gamme de GARMIN correspond aux produits : eTrex., eTrex Summit et eTrex Venture.
Cette gamme comprend un large panel de produits puisque on compte 5 GPS qui offrent de nombreuses fonctionnalités.
Ces produits sont capables d'enregistrer 20 routes de 125 points et 10000 points de trace.
Jusqu'à 279 €TTC, les GPS ne comportent pas de données cartographiques.
http://www.garminfrance.com
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eXtrem VentureeXplorist 200
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- le GPS MLR :
Ce GPS, très précis grâce à la technologie PhaseLock (verrouillage sur la phase du signal GPS) peut enregistrer 500 waypoints et 20 routes de 20 points chacune.
Au prix de 199€ TTC, cet appareil peut, par l'intermédiaire d'une connectique optionnelle, télécharger une base de donnée cartographique MLR.
http://www.garminfrance.com
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eXtrem VentureeXplorist 200
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1.2 LES GPS FOURNIS AVEC CATOGRAPHIE ROUTIERE
Pour ce type de matériel, la base de donnée cartographique est fournie sous forme de CD avec un logiciel. Il faut donc établir une connexion entre le boîtier GPS et le PC avec la base de donnée.
Il est important de noter que le logiciel n'est pas fourni de façon systématique et qu'il représente souvent un investissement plus ou moins lourd en fonction de la marque du GPS.
En effet, il existe toute une gamme de logiciels différents pour chaque fournisseur (voir plus loin en 1.4.).
- les Magellan :
La gamme de Sportrak, qui s'étend de 270 à 389 € TTC comprend des produits qui peuvent stocker jusqu'à 32 Mo de données cartographiques.
Le Sportrak Color (modèle ci-contre), avec un écran couleur peut localiser un point à 7 mètres près dans 95% des cas.
Cependant, grâce au suivi de satellites géostationnaires, on obtient une précision à 3 mètres (avec WAAS/EGNOS).
http://www.magellangps.com/fr/
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- les Garmin :
Toujours dans la gamme de eTrex, les produits compatibles avec une base de données cartographiques sont répartis entre 249 et 509€.
Ici, tous ces produits sont capables de recevoir les signaux émis par WAAS et EGNOS et ont une capacité de stockage de données cartographiques entre 1 Mo et 24 Mo selon les modèles.
Pour ce type de matériel, le logiciel utilisé est MapSource.
Garmin a également mis sur le marché la gamme MAP qui offre des possibilités de 424 € à 899 € TTC.
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Ces récepteurs peuvent enregistrer plus de 5 000 points qui, par l'intermédiaire de la trame NMEA* peut être connecté à un PC via un port série disponible en option pour 42 € TTC.
http://www.garminfrance.com
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1.3 LES GPS COMBINES A UN PDA*
Ce type de GPS est trop longtemps resté au stade de gadget, cependant, de nos jours, avec le développement accru du système d'aide personnelle passant par l'intermédiaire du PDA, les GPS connectables deviennent très intéressant.
Les deux catégories de ce genre de matériel s'identifient dans le mode de communication entre le PDA et le récepteur.
On distingue les connexions filaires* ou Bluetooth*.
- Connexion PDA/GPS filaire
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Le GPS HI-240 E de chez HAICOM correspond à un petit récepteur étanche compatible avec WAAS/EGNOS à 99 €.
Cependant, le connectique jusqu'au PDA revient à 36 € TTC.Ce récepteur de 12 canaux en parallèle offre une précision de 5 à 25 m.
http://haicom.com
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- Connexion PDA/GPS par Bluetooth
Ici, le principal avantage de ce type de connexion se situe dans la connexion sans fil d'une portée de 10m.
Par exemple, le GPS EMTAC CRUX à 259 € TTC, compatible aux réseaux WAAS/EGNOS permet de localiser le récepteur avec une précision de 10m.
Un avantage de ce type de produit est caractérisé par sa batterie rechargeable.
http://www.emtac.com
1.4 LES LOGICIELS POUR GPS
Lors de l'achat d'un GPS dit "grand public", il n'est souvent fourni aucun logiciel. Ce dernier représente alors un investissement supplémentaire pour les utilisateurs.
Le choix du logiciel peut être un argument de poids dans l'achat d'un GPS puisque son prix d'achat peut être relativement élevé en fonction de la marque.
Il faut également tenir compte de la compatibilité des logiciels avec les différents fournisseurs.
Il sera exposé ici seulement les logiciels les plus réputés pour l'intégration de données dans un PC ; il ne sera pas présenté l'ensemble des différentes bases de données nationales, européennes ou mondiales qui doivent s'acheter en parallèle.
Logiciel de Garmin :
MapSource : ce logiciel permet de transférer des points, des routes et des tracés sur un fond cartographique mondial (non transférable dans les GPS).
Ce CD de 67 € TTC est compatible avec tous les GPS Garmin possédant un minimum de 8Mo de mémoire pour pouvoir télécharger les données issues par exemple d'un CD guide urbain.
Logiciel compatible Magellan :
DataSend Routes Europe : permet de charger les itinéraires et les points du récepteur GPS vers le PC à 79 € TTC.
Logiciel compatible avec toutes les marques :
Fugawi3 : Ce logiciel, pour 189 € TTC, peut s'installer aussi bien sur PC ou sur PDA pour transférer points et autres poly lignes.
Ce type de logiciel permet également de travailler sur un fond de carte numérisée pour visualiser les points notés sur le terrain.
2 - LES GPS spécial SIG
La principale distinction qui différencie le matériel grand public de ce genre de matériel outre le prix, est bien entendu la précision.
Pour cette gamme de produits, on peut repérer quelques grandes marques réputées dans le monde de la géomatique.
Ces récepteurs durcis ont une précision qui va de 5 m à 30 cm (voire moins dans certaines conditions d'utilisation). Ils disposent de toutes les fonctionnalités de navigation et permettent également de saisir des données attributaires sous forme de mini base de données. Il est alors possible de renseigner une véritable base de donnée directement sur le terrain, après avoir structuré celle-ci sur l'ordinateur de bureau.
Fonctionnalités :
Ils offrent tous les outils de navigation déjà vus pour la gamme "grand public" : enregistrement de points remarquables avant ou pendant la navigation mais leur capacité de stockage est beaucoup plus importante puisqu'elle est, en moyenne, de 35000 points (de même pour les routes).
Enfin, on peut afficher, sur ce type de matériel, une cartographie externe. Certains acceptent des fichiers du type vecteur* et Raster*, d'autres sont limités au vecteur.
Avantages :
-Grande précision de relevé
-Saisie des données attributaires en même temps que le positionnement des objets, ce qui permet de réduire le temps de travail pour l'acquisition des données
-Solidité du matériel
-Fiabilité du matériel pour la précision notamment (moins sensible au problème de masquage des satellites ou de couvert végétal)
-Evolutivité des matériels : le matériel est souvent vendu par module qui peuvent se mettre à jour facilement
-Le logiciel de déchargement des données relevées est accessible gratuitement.
Inconvénients :
-Prix élevé (de 4 500 à 20 000 € TTC environ)
-Encombrement (à modérer car les matériels sont de plus en plus intégrés)
-Matériel souvent complexe à l'utilisation qui nécessite une formation du personnel
Là encore, il va être présenté une liste de produits de différentes marques cependant, il ne faut pas voir cette dernière comme définitive et exhaustive.
2.1 LES GPS DE MAGELLAN
MAGELLAN ProMARK X™
Ce type de matériel peut utiliser 10 satellites GPS pour le calcul de position, éliminant le besoin de présélectionner les satellites pour la collecte de données. On parle de technique "all-in-view".
Une caractéristique à noter pour ce genre de matériel est sa possibilité à travailler sur la phase, ce matériel peut, également être utilisé comme station de référence.
Ce genre de matériel comme dit plus haut, permet d'enregistrer des caractéristiques saisies sur le terrain et de stocker instantanément ces informations avec les données de position.
Toutes les positions établies peuvent être étiquetées avec les attributs définis par l'utilisateur.
Le ProMARK X™ avec une précision de 2 mètres, est compatible avec les logiciels de SIG les plus courants par le format d'échange Rinex.
Ce type de matériel peut stocker jusqu'à 30 heures de données pour une acquisition réalisée toutes les secondes.
Dans la gamme de Magellan, il existe également un produit aux caractéristiques proches, qui, connecté à une antenne plus puissante, permet d'obtenir des précisions de l'ordre du centimètre.
Ce modèle est le ProMARK X-CM™ (photo ci-contre).
http://www.magellangps.com/fr/
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Prix non communiqué
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2.2 LES GPS de JAVAD
Les GPS JAVAD sont des GPS de haute technologie qui apportent une précision supplémentaire par rapport aux GPS classiques grâce aux 2 particularités suivantes :
-Utilisation du système GPS russe GLONASS, en plus du système GPS américain classique.
-Utilisation des deux signaux L1 et L2 provenant des satellites.
Il existe différents modèles en fonction de leurs utilisations du réseau GPS et GLONASS cumulé ou non et l'exploitation des bandes L1 ou L1+L2.
Les produits de cette marque sont vendus avec un logiciel Magellan MSTAR pour réaliser un certain nombre de traitements aux données.
Après renseignement sur les problèmes d'interopérabilité des différents systèmes de positionnement par satellites auprès de professionnels, il est ressorti que l'utilisation des signaux de GLONASS n'apporte concrètement que peu d'améliorations.
En effet, ce système de positionnement russe compte trop peu de satellites pour pouvoir être exploité par nos récepteurs. Cette caractéristique ne semble n'être qu'un argument purement commercial.
Cependant, ici, je me base essentiellement sur les dires d'un professionnel des GPS issu d'une société concurrente.
http://www.javadgps.com/
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Récepteur LEGANT de JAVAD
Prix non communiqué
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2.3 LES GPS DE TRIMBLE
Trimble Pathfinder Power
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Ce récepteur GPS est particulièrement destiné à la collecte d'informations sur le terrain. Il permet d'atteindre une précision comprise entre 1m et 1cm en mode différentiel. Il est complètement intégré à l'intérieur de l'antenne de réception, ce qui permet d'obtenir un poids et un encombrement moindres.
http://www.d3e.fr
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Sa structure générale se présente comme un sac à dos qui regroupe après montage, le récepteur, le calculateur, les batteries et le carnet de terrain.
Ces différents éléments sont tous complémentaires :
Le récepteur intervient dans la réception du signal
Le calculateur participe à la création des positions
Le carnet de terrain enregistre les points.
La planification des campagnes de mesure, le traitement différentiel, l'exploitation des résultats et l'exportation des fichiers vers les logiciels de SIG (Format Shapefile*, ASCII*, DXF*, MIF/MID*…) sont assurés par le logiciel PathFinder Office (Inclus).
Ce logiciel, installé sur le carnet de terrain, offre de nombreuses fonctionnalités pour faciliter l'intégration des points ainsi que la saisie d'information directement sur le terrain.
Le carnet de terrain TSCe intègre un système d'exploitation Windows CE* avec le logiciel PathFinder, très ergonomique avec un écran tactile qui constitue l'interface avec l'utilisateur.
Il est important de noter que le carnet de terrain et le calculateur s'alimentent à partir de 2 systèmes distincts.
Le calculateur s'alimente à partir de 2 batteries rechargeables contenues dans le sac alors que le carnet de terrain possède une batterie autonome rechargeable.
L'enregistrement des positions sur le terrain peut être complété par des mesures en provenance d'un capteur externe (télémètres laser pour prise de points à distance, mesure de hauteurs).
Ce genre de matériel, pour une utilisation complète avec PathFinder Power, TerraSync Pro, le carnet de terrain TSCe et le logiciel Trimble PathFinder Office se chiffre entre 9 700 et 11 490€HT.
2.4 La Gamme Géoexplorer de Trimble
Conçus pour une utilisation intensive en condition de terrain, ces GPS se présentent sous la forme d'une plate-forme durcie sous un système d'exploitation de Windows CE*.
Cette plate-forme regroupe l'ensemble des éléments essentiels à un GPS puisqu'il combine le récepteur, l'antenne intégrée, le calculateur ou encore l'interface avec l'utilisateur.
Celle-ci se fait par l'intermédiaire du logiciel de saisie TerraSync sur un écran tactile relativement important.
Ce type de matériel est autonome tant au niveau de l'alimentation électrique (10 h d'autonomie) que de la sauvegarde des données puisque les GPS Géoexplorer ont une mémoire intégrée de 512 Mo.
Cette mémoire volatile permet d'enregistrer 2,4 millions de positions. Cependant, une grande partie de cette mémoire peut être consacrée au stockage de documents divers tels que des arrière-plans Raster* (Ortho photo ou Scan) ou Vecteur* (BD Carto).
Le Geo XM
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Deux versions sont disponibles :
- Geo XT qui offre une précision inférieure à 1 mètre en mode différentiel par l'intermédiaire du récepteur EVEREST*.
- Geo XM qui n'utilise pas le même type de récepteur et permet d'obtenir en mode différentiel une précision de l'ordre de 2 à 5 mètres.
Cette gamme de produits (GPS Geoexplorer avec logiciel de saisie TerraSync et PathFinder pour PC) s'étend entre 4 790 et 5 490 € HT pour le Geo XM, et 7 390 et 8 200 € HT pour le Geo XT. Prix société D3E Electronique
http://www.trimble.com
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2.5 LA DERNIERE GAMME HIGH-TECH DE TRIMBLE
Cette toute dernière évolution nous a été présentée par la société D3E, toutefois, il n'y a aucun catalogue officiel présentant ces produits à l'heure actuelle.
Ces nouveaux produits sont les :
- Pro XT
- Pro XH
Ces nouveaux GPS à l'architecture remaniée ont une batterie d'une capacité d'une journée.
La principale nouveauté réside dans le mode de connexion entre le récepteur et le carnet de terrain car celle-ci se fait alors par l'intermédiaire d'une connexion BlueTooth*.
De plus, ces nouveaux produits utilisent un traitement de la phase pour calculer les positions qui seront alors précises à environs 1cm. Il faut tout de même pouvoir répondre à la condition qu'une base de référence se trouve à moins de 10 Kms et que le temps de saisie est supérieur à 45 minutes.
En effet, le système de ce type de GPS est novateur : à partir de 45 minutes de réception de signal, le logiciel par un traitement rétroactif, réalise la correction sur l'ensemble des points pris ultérieurement.
Le GPS Pro XT de Trimble
Le modèle Pro XH utilise une nouvelle technologie propriétaire de Trimble : H-Star.
En passant par le modèle Pro XT on peut obtenir une précision de l'ordre de 30 à 20 cm à la condition d'avoir une balise du réseau RGP* à moins de 200 Kms pour un temps de saisie de plus de 2 minutes.
Cf. Réseau RGP
Parmi cette classification, on pourrait également ajouter les GPS spécialement étudiés pour les géomètres.
Souvent couplés à des théodolites, ces appareils permettent d'enregistrer des positions avec une très grande précision qui approche du millimétrique pour les outils les plus performants.
Pour conclure cette partie, il est important de rajouter que l'ensemble des produits présentés ici sont décrits à partir de plaquettes commerciales qui se doivent de vanter les mérites des produits. Il faut donc modérer l'ensemble des différents arguments.
Par exemple, la réception du signal WAAS/EGNOS sur les GPS de la gamme grand public n'entraîne que peu de gain de précision.
En effet, ces satellites géostationnaires ont des nadirs* beaucoup trop éloignés par rapport à la France pour permettre une correction efficace.
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