RÉFRACTION ATMOSPHÉRIQUE : SES EFFETS SUR LES MESURES DU NIVELLEMENT GÉOMÉTRIQUE

 

Dans le domaine des sciences géodésiques, l’un des principaux facteurs influençant la précision des résultats est la réfraction atmosphérique. L’étude de ce phénomène dans les basses couches de l’atmosphère permet de résoudre ce problème pour l’ensemble des travaux de la géodésie conventionnelle.

Pour calculer des corrections, nous devons connaître en premier lieu les modèles mathématiques qui prévalent dans les différentes conditions d’équilibre atmosphériques, qui sont les conditions stable, instable et neutre. Le paramètre le plus important de ces modèles atmosphériques est le flux de chaleur, celui-ci étant l’une des composantes du bilan énergétique de l’atmosphère.

La connaissance de ces modèles mathématiques et de l’énergie en présence constitue la base de notre étude.

L’introduction de cette base dans les équations des corrections de la réfraction développées par H. Moritz en solutionnant l’équation eikonale, et réécrites en notation tensorielle, nous permet d’obtenir les termes correctifs à apporter aux mesures de distances, des angles horizontaux et verticaux et aux mesures du nivellement géométrique.

Les corrections aux mesures du nivellement géométrique pour les différentes conditions atmosphériques, contiennent trois facteurs principaux, ce sont : le carré de la distance instrument-mire, la distance entre la ligne de visée et le sol, et le flux de chaleur. Les deux premiers paramètres sont facilement évaluables, cependant l’obtention du flux de chaleur pose certains problèmes pratiques.

La méthode élaborée dans ce travail consiste à évaluer le flux de chaleur à partir des mesures des différences de température le long d’une même verticale et ce, pour les différentes conditions d’équilibre de l’atmosphère.

Les opérations du nivellement géométrique étant exécutées principalement dans les conditions instables, une étude détaillée de la correction pour la réfraction, pour cette dernière condition, y est présentée. Elle contient l’analyse de la proximité de la ligne de visée par rapport au sol, des simulations permettant d’apprécier l’ordre de grandeur des erreurs de la réfraction sur les lignes de visée et sur les dénivelées en fonction des distances des portées, de la pente à niveler et des conditions atmosphériques. Des moyens pour éliminer l’accumulation de l’effet de réfraction y sont également consignés ainsi que la précision que l’on peut obtenir de ces techniques.