Le positionnement au voisinage de la Terre nécessite la définition mathématique d’un référentiel (repère affine dans l’espace) dont la réalisation est appelée système de référence ou système géodésique.

Cette réalisation est matérialisée par un ensemble de points liés à la croûte Terrestre : borne en granit ou en béton, repère fixé dans la roche ou récepteur GPS permanent. Ils constituent un réseau géodésique.

2 systèmes

On distingue 2 types de systèmes :

 les systèmes réalisés par des techniques terrestres : mesures d’angles par triangulation, de distances par trilatération et mesures de temps sur les étoiles. Ces systèmes ont été mis en place au début du XVIIème siècle et ne sont plus maintenus depuis le début des années 1990 ;

 les systèmes réalisés par techniques spatiales qui sont apparus au début de l’ère spatiale, avec le lancement des premiers satellites artificiels.

Différentes techniques sont utilisées :
 VLBI, Interférométrie Radar sur de très longues distances ;
 Laser Satellite et Laser Lune, mesure de la distance aller retour d’une impulsion laser entre un point au sol et un satellite (artificiel ou naturel) ;
 systèmes de radio-positionnement par satellites, DORIS, GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU/COMPASS.

Aujourd’hui, les systèmes terrestres disparaissent au profit des systèmes spatiaux qui sont globaux et beaucoup plus précis..

Systèmes géodésiques spatiaux

Les principaux systèmes géodésiques spatiaux mondiaux sont :

 WGS84, système développé par l’armée américaine pour le GPS ;
 ITRS, le système de référence mondial le plus précis, réalisé par la communauté scientifique. Il sert de support aux activités scientifiques utilisant du positionnement précis (géophysique, niveau des mers…) et aux réalisations nationales des systèmes géodésiques modernes.

En France, le système géodésique officiel est le Réseau Géodésique Français RGF93 qui a succédé à la Nouvelle Triangulation Française NTF en décembre 2000.

Accès

Son accès se fait au travers de 3 réseaux :

 le RGP (Réseau GPS Permanent), avec une précision de l’ordre de 1 centimètre en planimétrie ;
 le RBF (Réseau de Base Français), avec une précision de l’ordre 2 centimètres en planimétrie ;
 les bornes de la NTF (Nouvelle triangulation Française) avec une précision de l’ordre de 5 centimètres en planimétrie.

Il existe dans un système géodésique donné plusieurs types de coordonnées : coordonnées cartésiennes géocentriques (X, Y, Z), coordonnées géographiques (longitude, latitude, hauteur au dessus de l’ellipsoïde) et coordonnées planes (E,N). Toutes ces grandeurs sont purement géométriques. Il faut ajouter à ces coordonnées une autre composante verticale, l’altitude, qui est indépendante du système géodésique.

Pour la quasi totalité des utilisateurs, les coordonnées utilisées sont planes (ou en projection).

Dans d’un système géodésique donné, une infinité de représentations planes (ou projections) peuvent être définies. Les projections sont des applications purement mathématiques qui permettent de représenter une surface courbe (dans notre cas une sphère ou un ellipsoïde) sur un plan.

Les coordonnées obtenues dans deux systèmes différents ne sont pas les mêmes. Il faut donc les transformer pour passer d’un système à l’autre. C’est un des enjeux actuels de la géodésie.