Analyse des séries temporelles de positions de géodésie spatiale: application au Repère International de Référence Terrestre (ITRF)

For the first time of its history, the latest to date realization of the International Terrestrial Reference System, the ITRF2005, has been generated from station position time series of the four main space geodetic techniques: the Global Positioning System (GPS), the Very Long Baseline Interferometry (VLBI), the Satellite Laser Ranging (SLR), and the Doppler Orbit determination and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS). The ITRF computation process consists in stacking the station positions of each technique individually and then combining those using local ties. Meanwhile, time series of station positions allow investigating not only their temporal variations but also global biases that affect reference frame determination. In addition, the current ITRF computation process is a good opportunity to study the agreement of the station position estimations from the space geodetic techniques. To be comparable to each other, global biases which affect stations positions from each technique need to be properly estimated and removed. We have developed some methods to limit the aliasing effect which occurs during this estimation process. These methods have been applied to compare station height time series from VLBI, SLR, and GPS and geocenter motion time series. These analyses have highlighted a certain agreement at the annual frequency, which expresses the detection of loading effects. The use of a loading model in secular frame estimation process is therefore recommended.Pour la première fois de son histoire, la dernière réalisation en date du Système International de Référence Terrestre, l'ITRF2005, a été générée à partir de séries temporelles de positions de stations des 4 grandes techniques de géodésie spatiale: le Système de Positionnement Global GPS, l'Interférométrie à Très Longue Base, VLBI, la Télémétrie Laser sur Satellite, SLR, et le système de détermination d'orbite précise de satellite, DORIS. Le processus d'estimation de l'ITRF nécessite le calcul des positions et vitesses des stations de ces réseaux qui sont ensuite combinées à l'aide de rattachements locaux dans les sites co-localisés. Dès lors, la disponibilité de séries temporelles de positions permet non seulement la mesure de leurs variations temporelles mais aussi l'étude continuelle des biais globaux affectant les repères estimés. De plus, elle offre la possibilité d'étudier l'accord de ces techniques à un taux d'échantillonnage très élevé. Cette comparaison nécessite le retrait des biais globaux qui, cependant, introduit une erreur appelée "effet de réseau". Cet effet a été étudié à l'aide de données synthétiques et des méthodes permettant de le limiter ont été proposées. Elles ont été appliquées pour comparer les séries temporelles de hauteurs VLBI, SLR et GPS et différentes estimations du mouvement du géocentre. Ces analyses ont permis de mettre en évidence un accord certain à la fréquence annuelle, qui témoigne de la détection des phénomènes de surcharge agissant sur la croûte terrestre. L'utilisation d'un modèle de surcharge dans le processus d'estimation d'un repère séculaire est donc recommandée

Analyse des séries temporelles de positions des stations de géodésie spatiale

For the first time of its history, the latest to date realization of the International Terrestrial Reference System, the ITRF2005, has been generated from station position time series of the four main space geodetic techniques: the Global Positioning System (GPS), the Very Long Baseline Interferometry (VLBI), the Satellite Laser Ranging (SLR), and the Doppler Orbit determination and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS). The ITRF computation process consists in stacking the station positions of each technique individually and then combining those using local ties. Meanwhile, time series of station positions allow investigating not only their temporal variations but also global biases that affect reference frame determination. In addition, the current ITRF computation process is a good opportunity to study the agreement of the station position estimations from the space geodetic techniques. To be comparable to each other, global biases which affect stations positions from each technique need to be properly estimated and removed. We have developed some methods to limit the aliasing effect which occurs during this estimation process. These methods have been applied to compare station height time series from VLBI, SLR, and GPS and geocenter motion time series. These analyses have highlighted a certain agreement at the annual frequency, which expresses the detection of loading effects. The use of a loading model in secular frame estimation process is therefore recommended.Pour la première fois de son histoire, la dernière réalisation en date du Système International de Référence Terrestre, l'ITRF2005, a été générée à partir de séries temporelles de positions de stations des 4 grandes techniques de géodésie spatiale: le Système de Positionnement Global GPS, l'Interférométrie à Très Longue Base, VLBI, la Télémétrie Laser sur Satellite SLR et le système de détermination d'orbite précise de satellite DORIS. Le processus d'estimation de l'ITRF nécessite le calcul des positions et vitesses des stations de ces réseaux qui sont ensuite combinées à l'aide de rattachements locaux dans les sites co-localisés. Dès lors, la disponibilité de séries temporelles de positions permet non seulement la mesure de leurs variations temporelles mais aussi l'étude continuelle des biais globaux affectant les repères estimés. De plus, elle offre la possibilité d'étudier l'accord de ces techniques à un taux d'échantillonnage très élevé. Cette comparaison nécessite le retrait des biais globaux qui, cependant, introduit une erreur appelée "effet de réseau". Cet effet a été étudié à l'aide de données synthétiques et des méthodes permettant de le limiter ont été proposées. Elles ont été appliquées pour comparer les séries temporelles de hauteurs VLBI, SLR et GPS et différentes estimations du mouvement du géocentre. Ces analyses ont permis de mettre en évidence un accord certain à la fréquence annuelle, qui témoigne de la détection des phénomènes de surcharge agissant sur la croûte terrestre. L'utilisation d'un modèle de surcharge dans le processus d'estimation d'un repère séculaire est donc recommandée

Analyse des séries temporelles de positions des stations de géodésie spatiale (application au Repère International de Référence Terrestre (ITRF))

Pour la première fois de son histoire, la dernière réalisation en date du Système International de Référence Terrestre, l'ITRF2005, a été générée à partir de séries temporelles de positions de stations des 4 grandes techniques de géodésie spatiale: le Système de Positionnement Global GPS, l'Interférométrie à Très Longue Base, VLBI, la Télémétrie Laser sur Satellite SLR et le système de détermination d'orbite précise de satellite DORIS. Le processus d'estimation de l'ITRF nécessite le calcul des positions et vitesses des stations de ces réseaux qui sont ensuite combinées à l'aide de rattachements locaux dans les sites co-localisés. Dès lors, la disponibilité de séries temporelles de positions permet non seulement la mesure de leurs variations temporelles mais aussi l'étude continuelle des biais globaux affectant les repères estimés. De plus, elle offre la possibilité d'étudier l'accord de ces techniques à un taux d'échantillonnage très élevé. Cette comparaison nécessite le retrait des biais globaux qui, cependant, introduit une erreur appelée "effet de réseau". Cet effet a été étudié à l'aide de données synthétiques et des méthodes permettant de le limiter ont été proposées. Elles ont été appliquées pour comparer les séries temporelles de hauteurs VLBI, SLR et GPS et différentes estimations du mouvement du géocentre. Ces analyses ont permis de mettre en évidence un accord certain à la fréquence annuelle, qui témoigne de la détection des phénomènes de surcharge agissant sur la croûte terrestre. L'utilisation d'un modèle de surcharge dans le processus d'estimation d'un repère séculaire est donc recommandée.PARIS-Observatoire (751142302) / SudocSudocFranceF

Reference Frames for Applications in Geosciences

XIII, 284 p. 180 illus., 10 illus. in color.onlin

ITRF2008 contribution to glacial isostatic adjustment and recent ice melting assessment

International audienceWe investigate what information station vertical velocities of the ITRF2008 provide on global geodetic parameters and by extension on glacial isostatic adjustment (GIA) and recent ice melting (RIM) processes. We infer degree-2 spherical harmonic coefficients (SHC) of the Earth figure change and the J2 gravity rate (J˙2), which we compare with five GIA models. We find J˙2 to be (0.0 ± 2.4) × 10-11 yr-1, which is consistent with recent studies that propose a J˙2 change in the 1990s, due to RIM whose contribution to the J˙2 would be today around (3.5-4.0 ± 2.4) × 10-11 yr-1. Such results favor Peltier (2004) VM2 or Paulson et al. (2007) GIA models. The ITRF2008 SHC that are directly impacted by the GIA rotational feedback, confirm with a good precision recent results from GRACE mission that initiated a debate on GIA rotational feedback and about Peltier GIA model quality. We find a coefficient consistent with Paulson's (and other) model and more than 7 times smaller than coefficients in Peltier's models. Two explanations are possible: (1) if the model of Peltier (2004) VM2 were to be correct, then the strong rotational feedback in the model must be counteracted by a strong rotational feedback in the opposite direction generated by current ice loss, (2) if the model of Paulson et al. (2007) were to be correct, therefore GIA and RIM separately induce negligible rotational feedbacks. Both answers are quite extreme and call for more investigation on GIA modeling and rotational feedback

ITRF2008: an improved solution of the international terrestrial reference frame

International audienceITRF2008 is a refined version of the International Terrestrial Reference Frame based on reprocessed solutions of the four space geodetic techniques: VLBI, SLR, GPS and DORIS, spanning 29, 26, 12.5 and 16 years of observations, respectively. The input data used in its elaboration are time series (weekly from satellite techniques and 24-h session-wise from VLBI) of station positions and daily Earth Orientation Parameters (EOPs). The ITRF2008 origin is defined in such a way that it has zero translations and translation rates with respect to the mean Earth center of mass, averaged by the SLR time series. Its scale is defined by nullifying the scale factor and its rate with respect to the mean of VLBI and SLR long-term solutions as obtained by stacking their respective time series. The scale agreement between these two technique solutions is estimated to be 1.05 ± 0.13 ppb at epoch 2005.0 and 0.049 ± 0.010 ppb/yr. The ITRF2008 orientation (at epoch 2005.0) and its rate are aligned to the ITRF2005 using 179 stations of high geodetic quality. An estimate of the origin components from ITRF2008 to ITRF2005 (both origins are defined by SLR) indicates differences at epoch 2005.0, namely: -0.5, -0.9 and -4.7 mm along X, Y and Z-axis, respectively. The translation rate differences between the two frames are zero for Y and Z, while we observe an X-translation rate of 0.3 mm/yr. The estimated formal errors of these parameters are 0.2 mm and 0.2 mm/yr, respectively. The high level of origin agreement between ITRF2008 and ITRF2005 is an indication of an imprecise ITRF2000 origin that exhibits a Z-translation drift of 1.8 mm/yr with respect to ITRF2005. An evaluation of the ITRF2008 origin accuracy based on the level of its agreement with ITRF2005 is believed to be at the level of 1 cm over the time-span of the SLR observations. Considering the level of scale consistency between VLBI and SLR, the ITRF2008 scale accuracy is evaluated to be at the level of 1.2 ppb (8 mm at the equator) over the common time-span of the observations of both techniques. Although the performance of the ITRF2008 is demonstrated to be higher than ITRF2005, future ITRF improvement resides in improving the consistency between local ties in co-location sites and space geodesy estimates