Comment atténuer l’impact de l’ionosphère sur le positionnement GNSS ?

L’ionosphère est généralement définie comme une région atmosphérique partiellement ionisée allant approximativement de 60 à 1000 kilomètres. Certaines personnes considèrent également la magnétosphère, l’atmosphère entièrement ionisée, comme l’ionosphère. L’ionosphère comporte un grand nombre de particules et d’ions chargés libres, qui peuvent interférer avec l’intensité des ondes électromagnétiques se propageant à travers l’ionosphère.

L’une des plus grandes erreurs dans la mesure GNSS est attribuable au retard ionosphérique dans le cas où la quantité d’électrons libres dans l’ionosphère est suffisante pour affecter la transmission du signal GNSS. Le degré d’impact sur le système GNSS est déterminé par la fréquence porteuse et la concentration du TEC (Total Electron Content).

L’erreur de distance induite par le retard ionosphérique atteint généralement 15 mètres le jour et 3 mètres la nuit, un maximum de 50 mètres dans le sens zénithal et 150 mètres dans le sens horizontal. En termes de positionnement relatif, la corrélation ionosphérique est forte sur une base courte et, par conséquent, le retard ionosphérique peut être largement supprimé ; cependant, il laisse des résidus importants en cas de lignes de base plus longues, de sorte qu’il est difficile d’obtenir une ambiguïté entière précise.

L’ionosphère influence le positionnement RTK sous les deux aspects suivants :

• En cas d’activité ionosphérique intense, l’augmentation de l’ambiguïté à double différence, qui a mis en évidence la difficulté de résolution de l’ambiguïté entière, a prolongé le temps fixé.

• Lorsque l’ionosphère ou le géomagnétisme est anormal, la correction atmosphérique estimée s’écarte dans une certaine mesure de la correction calculée. Comme l’ont montré les études précédentes, les résidus de termes ionosphériques d’ordre supérieur dépassant 8 cm affecteront négativement la solution d’ambiguïté et l’estimation des coordonnées.

1. Les géomètres doivent observer à un moment plus approprié plutôt que dans des conditions défavorables lorsque les éruptions solaires et le rayonnement solaire sont forts, en particulier pour des mesures très précises. En général, plus la lumière du soleil est forte, plus l’ionosphère est active. Ainsi, l’effet ionosphérique atteint son apogée vers 14h00 et il est suggéré aux enquêteurs d’éviter de travailler à midi.

En termes de géographie, l’ionosphère est plus active dans les basses latitudes que dans les hautes latitudes.

Cependant, dans la plupart des situations, l’effet ionosphérique est complexe et changeant car il est également affecté par des facteurs tels que l’activité solaire et l’activité géomagnétique. Il est conseillé aux utilisateurs d’effectuer des mesures plusieurs fois lorsque cela se produit. 

2. Il est suggéré aux géomètres d’effectuer la mesure avec une ligne de base ultra-courte lorsque l’effet ionosphérique est actif pour assurer la fiabilité des résultats de positionnement, car en termes de principe, RTK est basé sur les corrections des stations de référence qui peuvent éliminer les erreurs courantes sur la station du rover, de sorte que l’erreur ionosphérique ne peut pas être éliminée si l’ionosphère de ces deux stations diffère de manière significative. Les géomètres peuvent choisir d’effectuer la mesure avec une ligne de base plus longue ou des points qui nécessitent une plus grande précision la nuit. En ce qui concerne les nouveaux points, le meilleur moyen est d’organiser au moins deux observations à des périodes différentes pour obtenir une précision plus fiable.

3. À l’avenir, les géomètres pourront adopter la méthode efficace pour éliminer ou corriger les effets ionosphériques, PPP-RTK par exemple, qui est basée sur une valeur de correction absolue sur la station émettant à partir d’une base satellite, qui ne dépend pas de la station de base au sol.