Le Système canadien de référence spatiale (SCRS) est à la base de la définition et de l'utilisation des coordonnées à l'échelle nationale. Les systèmes de référence sont conçus pour refléter notre compréhension de la taille, de la forme, de l'origine et de l'orientation de la Terre à partir des meilleures données disponibles à un moment donné. Depuis des décennies, le SCRS soutient la cartographie, l'arpentage, l'ingénierie, la navigation et de nombreuses autres activités qui reposent sur un positionnement précis. Cependant, les améliorations continues de la précision du positionnement révèlent les limites des systèmes de référence basés sur des technologies plus anciennes, soulignant la nécessité pour le système de référence national d'évoluer en fonction des capacités modernes.
Le positionnement moderne repose largement sur les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS), qui fonctionnent dans un système de référence centré sur la Terre (géocentrique). Bien que le système de référence du Canada ait été amélioré au fil du temps grâce à des réalisations successives de cadres de référence, le système lui-même reste non géocentrique. Remédier à cette limitation fondamentale est un objectif central de la modernisation du SCRS.
Au-delà de cette considération technique, la modernisation du SCRS est également motivée par la nécessité d'assurer la cohérence entre les juridictions. De nombreuses applications de positionnement, de navigation et de cartographie fonctionnent au-delà des frontières provinciales, territoriales et nationales, ce qui rend la cohérence essentielle. L'effort de modernisation reflète la collaboration tant au sein du Canada qu'à travers l'Amérique du Nord pour atteindre la cohérence souhaitée.
Cette page explique comment le SCRS a évolué jusqu'à son état actuel, quels changements sont à venir dans le cadre de la modernisation en cours et quelles seront les répercussions de ces changements sur les utilisateurs. La page décrit également ce à quoi les utilisateurs peuvent s'attendre pendant la période de transition et où trouver les outils et les conseils nécessaires.
Évolution du SCRS
Le système de référence spatiale du Canada a évolué au fil des décennies en réponse aux progrès de la technologie de positionnement et aux changements de besoin des utilisateurs. Chaque étape de développement a permis d'étendre les capacités du système de référence tout en assurant la continuité avec les pratiques et les données existantes.
À la fin des années 1990, le système de référence nord-américain de 1983 (NAD83) a été étendu pour former le NAD83(SCRS), dotant le Canada d'un système de référence tridimensionnel capable de prendre en charge le positionnement par satellite. Cela a marqué une transition importante, permettant de relier directement les levés terrestres aux observations GNSS.
Des améliorations ultérieures ont encore renforcé le système de référence. En particulier, l'introduction d'un modèle national de vélocité intra-plaque a permis une intégration plus cohérente des jeux de données collectés à différents moments. Ceci a amélioré la gestion des données de positionnement de haute précision dans un cadre national.
L'attention s'est ensuite tournée vers le système de référence altimétrique du Canada. L'adoption du Système canadien de référence altimétrique de 2013 (CGVD2013) a remplacé les anciennes approches basées sur le nivellement par un système de référence altimétrique basé sur la gravité, offrant une méthode plus cohérente et plus fiable pour déterminer les altitudes à travers le pays. Ce changement a permis de remédier aux distorsions des levés de nivellement qui s'étaient accumulées au fil des décennies et d'établir un système de référence altimétrique entièrement compatible avec les données GNSS.
La modernisation du SCRS représente la prochaine étape de cette évolution. Elle combine des mises à jour du système de référence géométrique avec une nouvelle réalisation du système de référence altimétrique du Canada, alignant plus étroitement le cadre national sur les technologies de positionnement modernes et les normes internationales. Grâce à une adoption coordonnée entre les différentes juridictions, cette modernisation garantit que le système de référence spatiale du Canada reste robuste, cohérent et adapté aux applications futures.
Détails de la modernisation du SCRS
Essentiellement, cette modernisation du SCRS consiste à mettre à jour deux composantes étroitement liées : le système de référence géométrique utilisé pour définir les positions et le système de référence altimétrique utilisé pour définir les altitudes. Cela comprend l'adoption d'un nouveau système de référence géométrique, NATRF2022, pour remplacer le système de référence NAD83(SCRS) actuel, ainsi qu'une mise à jour du système de référence altimétrique du Canada, CGVD2013.
Le NATRF2022 est défini comme un système de référence géocentrique à plaque fixe qui combine les avantages des systèmes de référence mondiaux et régionaux. Il est aligné sur le Cadre international de référence terrestre de 2020 (ITRF2020) à l'époque 2020.0, ce qui garantit sa compatibilité avec le positionnement par satellite, tout en restant fixé à la plaque tectonique nord-américaine, à l'aide d'un ensemble de paramètres de rotation des plaques amélioré, afin de soutenir des coordonnées horizontales stables à travers le Canada. Cet équilibre améliore la cohérence entre les pratiques de positionnement canadiennes et celles utilisées à l'échelle internationale, tout en réduisant le risque d'interprétation erronée lors de l'intégration des résultats obtenus à partir des données GNSS. Le NATRF2022 comprend également un modèle de vélocité intra-plaque amélioré afin de capturer tout mouvement résiduel de la croûte terrestre et de permettre aux utilisateurs de combiner et de comparer des ensembles de données collectés à différents moments.
La modernisation du SCRS comprend également une mise à jour du système de référence altimétrique du Canada. Dans le cadre d'une initiative nord-américaine coordonnée, un nouveau modèle de géoïde continental, GEOID2022, a été développé afin de fournir une surface de référence plus précise et plus cohérente pour la détermination des altitudes. Au Canada, ce modèle soutient CGVD2013 v1, une nouvelle réalisation du CGVD2013. Bien que le système de référence altimétrique reste le CGVD2013, la mise à jour de la réalisation bénéficie des progrès majeurs réalisés dans la modélisation du géoïde, notamment des observations gravimétriques par satellite de meilleure qualité, de nouvelles données gravimétriques aériennes provenant de la mission GRAV-D des États-Unis, un modèle numérique d'élévation amélioré et l'intégration de nouvelles données fournies par des partenaires américains et mexicains. Ensemble, ces améliorations renforcent considérablement la précision et garantissent une meilleure cohérence et un meilleur alignement des surfaces de référence altimétriques à travers l'Amérique du Nord.
L'adoption du NATRF2022 et la mise à jour de la réalisation altimétrique ne modifient pas l'emplacement physique des éléments sur le terrain, ni la façon dont les positions ou les altitudes sont mesurées sur le terrain. Elle met plutôt à jour le cadre mathématique utilisé pour définir et relier les coordonnées et les altitudes au sein du système national de référence spatiale du Canada, garantissant qu’il reste compatible avec les technologies de positionnement modernes et conforme aux normes internationales.
Répercussions de la modernisation
La modernisation du système de référence spatiale du Canada a une incidence sur la façon dont les coordonnées et les altitudes sont définies, gérées et interprétées, mais elle ne change pas fondamentalement la façon dont la plupart des utilisateurs collectent les données ou effectuent leur travail quotidien. Les pratiques sur le terrain, les techniques de mesure et les processus de travail opérationnels utilisés par les utilisateurs actuels du NAD83(SCRS) et du CGVD2013 peuvent être maintenus sans changement.
Pour de nombreux utilisateurs, les principaux impacts de la modernisation concernent la manière dont les coordonnées et les altitudes sont exprimées et référencées, plutôt que la manière dont elles sont mesurées. L'un des impacts les plus visibles de l'adoption du NATRF2022 est un changement dans les valeurs des coordonnées horizontales. Les coordonnées exprimées dans le NATRF2022 différeront du NAD83(SCRS) d'environ un à deux mètres à travers le Canada. Ce changement reflète la différence entre les systèmes de référence et n'indique aucun mouvement physique des éléments sur le terrain.
Le NATRF2022 intègre également une représentation plus précise de la rotation de la plaque tectonique nord-américaine. Ce modèle de rotation des plaques mis à jour réduit le mouvement horizontal résiduel présent dans le NAD83(SCRS), ce qui se traduit par un système de référence horizontal plus stable et plus cohérent pour le Canada.
Pour le système altimétrique, la modernisation comprend une nouvelle réalisation du système de référence altimétrique du Canada basé sur un modèle de géoïde mis à jour. Bien que le système de référence altimétrique sous-jacent reste le CGVD2013, la réalisation modernisée améliore de manière générale la précision verticale, tout en assurant des hauteurs uniformes à travers toute l'Amérique du Nord. Les utilisateurs continueront à travailler avec des altitudes basées sur le géoïde et la manière dont les altitudes sont accessibles et appliquées restera inchangée.
Les outils et services géodésiques vont de plus en plus intégrer la prise en charge par défaut du NATRF2022 et de la réalisation modernisée du CGVD2013. Parallèlement, ces outils continueront de supporter NAD83(SCRS) et les réalisations antérieures du CGVD2013 pendant toute la période de transition. Des transformations entre NAD83(SCRS) et NATRF2022, ainsi que des conversions entre les versions du CGVD2013, seront fournies afin de permettre aux utilisateurs de relier de manière cohérente et contrôlée les ensembles de données existants aux systèmes modernisés.
Un autre impact important de la modernisation concerne la manière dont les données spatiales existantes sont gérées à long terme. De nombreuses organisations conservent des archives exhaustives de données collectées dans le système NAD83(SCRS) et dans des réalisations altimétriques antérieures. Ces ensembles de données ne deviennent pas invalides. Cependant, dans le cadre de la maintenance continue des données, les organisations devront migrer ou relier les ensembles de données existants au NATRF2022 et/ou à la réalisation mise à jour du CGVD2013. Ces transformations et conversions seront officiellement définies dans les registres géodésiques, tels que l'EPSG (en anglais seulement) et le registre géodésique ISO (en anglais seulement), afin de garantir une mise en œuvre cohérente.
Les Levés géodésiques du Canada (LGC) travaillent en collaboration avec les développeurs de logiciels géospatiaux et les organismes de normalisation afin de soutenir la mise en œuvre des systèmes de référence modernisés. À mesure que les définitions, les transformations et les normes de métadonnées sont intégrées dans les logiciels et les registres géodésiques, l'objectif est d’automatiser plusieurs éventuelles conversions, réduisant ainsi les interventions manuelles et minimisant les risques d'erreur.
Pour les utilisateurs qui travaillent déjà avec la réalisation dynamique du NAD83(SCRS) et le système de référence altimétrique basé sur le géoïde (CGVD2013), les effets de la modernisation concerneront principalement des changements dans les valeurs de coordonnées et d’altitudes plutôt que des changements importants dans les processus de travail. En revanche, les utilisateurs qui travaillent encore avec des systèmes de référence plus anciens tels que le NAD83(Original) ou le CGVD28 sont susceptibles de subir des effets plus notables lors de leur transition vers les systèmes modernisés.
Dans l'ensemble, les répercussions de la modernisation du SCRS devraient être évolutives plutôt que perturbatrices. Le nouveau système offre une base plus claire et plus cohérente pour la gestion des données géospatiales tout en préservant la continuité avec les pratiques et les ensembles de données existants. En prenant en charge à la fois les nouveaux et les anciens systèmes pendant la transition, la modernisation permet aux utilisateurs d'adopter le nouveau système de référence de manière contrôlée et prévisible.
Calendrier de transition
La transition vers NATRF2022 s'étalera sur plusieurs années et est conçue pour être progressive. Plutôt que d'avoir une date unique de transition, l'adoption du nouveau système de référence se fera par étapes. Cette approche laisse aux utilisateurs le temps de se préparer, de tester les processus de travail et de maintenir la continuité avec les données existantes.
Le calendrier ci-dessous présente les grandes étapes de l'adoption et la manière dont la transition devrait se dérouler dans les différentes juridictions.
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La transition vers NATRF2022 se fera par étapes et ne sera pas immédiate.
L'adoption est prévue comme un processus graduel afin de faciliter la compréhension, les tests et les ajustements pour un large éventail d'utilisateurs et d'applications. -
L'adoption au niveau fédéral est prévue pour début 2027.
Les activités fédérales en géodésie et en positionnement commenceront à opérer dans NATRF2022 à ce stade, marquant le début officiel de la transition nationale. -
L'adoption par les provinces et les territoires est prévue pour 2030.
Les provinces et les territoires adopteront le NATRF2022 selon des calendriers qui reflètent leurs propres mandats, systèmes et besoins opérationnels. -
Une période de coexistence est prévue.
NAD83(SCRS) et NATRF2022 seront utilisés en parallèle pendant la transition, ce qui permettra aux utilisateurs de continuer à travailler avec les ensembles de données existants en NAD83(SCRS), tout en se préparant à la migration vers NATRF2022. -
Des outils et des conseils faciliteront la transition.
Les LGC fourniront des ressources pour aider les utilisateurs à comprendre comment travailler avec NATRF2022 et gérer les relations entre les cadres de référence. -
L'alignement national complet se fera à plus long terme.
La transition devrait s'étendre jusqu'à la fin de la décennie, compte tenu de l'ampleur et de la complexité de l'adoption à l'échelle du Canada.
Produits et outils bêta
Dans le cadre de la modernisation du SCRS, les LGC développent et publient un ensemble de produits et d'outils bêta pour aider les utilisateurs à se préparer à la transition vers les systèmes de référence modernisés. Ces ressources soutiennent à la fois l'adoption du NATRF2022 et la mise à jour du CGVD2013 (CGVD2013 v1).
Les produits et outils bêta sont fournis pour aider les utilisateurs à comprendre comment le SCRS modernisé est appliqué dans la pratique. Ils facilitent les tests et l'exploration, en particulier pour les utilisateurs qui gèrent des données spatiales provenant de plusieurs projets ou qui ont besoin de comprendre comment les coordonnées et les altitudes changent d'un système de référence à l'autre.
Ces ressources peuvent soutenir des activités telles que la mise en relation des coordonnées entre NAD83(SCRS) et NATRF2022, et des altitudes entre les réalisations actuelles et futures du CGVD2013. S'il y a lieu, les outils permettent également de continuer à utiliser NAD83(SCRS) et les réalisations antérieures de CGVD2013.
Les produits et outils bêta sont destinés à faciliter l'apprentissage et la préparation à la transition. Ils ne sont pas définitifs et ne doivent pas être utilisés pour des travaux de production tant qu'ils n'ont pas été officiellement adoptés, car ils sont susceptibles d'être modifiés.
La première version bêta, prévue pour février 2026, comprendra des liens pour télécharger les produits et services suivants :
NATRF2022
- Paramètres du pôle d’Euler NATRF2022 bêta (EPP2022) pour effectuer la transformation entre NATRF2022, ITRF et NAD83(SCRS) à une époque commune.
- Grille de vélocité 3D dans NATRF2022 (transformée à partir de NAD83v80VG) pour prendre en charge les transformations d'époque.
- Version bêta de l’application bureautique TRX avec prise en charge de NATRF2022.
CGVD2013 v1
- Versions au format BYN des modèles statiques de géoïde et de déviations de la verticale (SGEOID2022 et SDEFLEC2022).
- Grilles de conversion au format BYN entre la version modernisée de CGVD2013 (v1) et la version actuellement adoptée (v0a) aux époques de référence 1997, 2002, 2010 et 2020.
- Version bêta de l’application bureautique GPS-H prenant en charge les modèles CGVD2013 v1 (géoïde et déviations de la verticale) et NATRF2022.
Résumé
En résumé, la modernisation du SCRS vise à remédier aux limites du système actuel en :
- Adoptant un système de référence géocentrique qui prend mieux en charge le GNSS et les technologies qui s'appuient sur le GNSS (par exemple, les véhicules autonomes).
- Adoptant un modèle de géoïde amélioré pour déterminer des altitudes qui seront cohérentes dans toute l'Amérique du Nord.
- Offrant la possibilité d'unifier l'adoption du cadre de référence à travers les juridictions provinciales, territoriales et nationales, rendant ainsi le SCRS plus simple et plus efficace pour de nombreuses applications.