Système géodésique

Historiquement, les systèmes géodésiques étaient déterminés à partir de mesures angulaires et de quelques mesures de longueur. Un système géodésique était associé à un réseau géodésique, ensemble de points dont les coordonnées avaient été déterminées à partir des mêmes mesures de base.

La constitution d'un réseau géodésique comprenait alors les étapes suivantes :

• détermination par mesures astronomiques (astrolabe ou instrument équivalent) de la position d'un point, dit "point fondamental", et d'une direction de référence en ce point (orientation)
• mesure très précise d'une longueur (dite "base"), généralement à l'aide d'une référence de longueur en fil invar
• expansion à l'aide de mesures angulaires horizontales (triangulation à l'aide de théodolites) à partir de ces éléments (points de base, longueur de base) : le réseau de points ainsi déterminés constituait le "réseau d'ordre 1"
• ce réseau pouvait être ensuite densifié progressivement localement par triangulation : le "réseau d'ordre 2" s'obtenait à partir d'angles mesurés depuis des points d'ordre 1, etc.

Il y avait autant de systèmes géodésiques (dits "locaux") que de réseaux déterminés indépendamment : un par pays, généralement, et souvent un par île.

Les techniques spatiales ont permis de définir des systèmes géodésiques "mondiaux" ou "globaux", en combinant les méthodes d'orbitographie précise de satellites, et des mesures d'angles ou de distances (ou plutôt, de temps de propagation de signaux) entre ces satellites et des points du globe ; le "réseau" géodésique est désormais virtuel, et ce sont les éléments orbitaux des satellites et les positions des stations de trajectographie qui définissent désormais le système géodésique. Le premier système géodésique ainsi défini a été le WGS 72 (World Geodetic System 72), associé aux satellites américains TRANSIT.

Contrairement aux systèmes géodésiques classiques, bidimensionnels (la position n'était connue dans ces systèmes que par ses deux coordonnées horizontales, la coordonnée verticale étant donnée dans un autre système de référence, dit... vertical), les systèmes globaux sont tridimensionnels.

Les systèmes géodésiques traditionnels n'étaient associés qu'à de faibles zones du globe, généralement situées sur la même plaque tectonique ; leur précision était beaucoup plus faible que celle des systèmes géodésiques actuels (il était très difficile par exemple, à partir des positions déterminées dans ces systèmes, de connaître à mieux que quelques dizaines de centimètres une distance de quelques centaines de kilomètres). La variation relative des coordonnées due à la déformation du réseau du fait des mouvements tectoniques était donc négligeable.

Les systèmes géodésiques modernes sont très précis, et permettent d'exprimer dans le même système les coordonnées de points situés sur des plaques tectoniques différentes : les mouvements relatifs de ces plaques (jusqu'à plusieurs centimètres par an) ne peuvent plus être négligés… L'ITRS (International Terrestrial Reference System), qui constitue le système géodésique le plus précis à l'échelle mondiale (précision centimétrique), évolue donc en permanence ; chacune de ses réalisations (ITRF, pour International Terrestrial Reference Frame), constituée par un réseau de stations terrestres dont les coordonnées et les vitesses de déplacement sont fixées, est ainsi datée : l'ITRF90 correspond à la valeur de ces éléments pour l'époque 1990,0.