COMITE NATIONAL FRANÇAIS DE GEODESIE ET GEOPHYSIQUE

RAPPORT NATIONAL
SUR LES TRAVAUX FRANÇAIS
EXÉCUTÉS DE 1967 A 1970

Etabli à l'occasion de la XVᵉ Assemblée Générale
de l'Union Géodésique et Géophysique Internationale
publié par le Secrétaire Général Adjoint

Gilbert M. WEILL

Au Secrétariat Général du Comité Français
136 bis, rue de Grenelle, PARIS (7ᵉ) - Téléphone · 551.66.62
RAPPORT NATIONAL
SUR LES TRAVAUX FRANÇAIS
ÉXÉCUTÉS DE 1967 A 1970
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COMITE NATIONAL FRANÇAIS DE GEODESIE ET GEOPHYSIQUE

RAPPORT NATIONAL
SUR LES TRAVAUX FRANÇAIS
EXÉCUTÉS DE 1967 A 1970

Etabli à l'occasion de la XVᵉ Assemblée Générale
de l'Union Géodésique et Géophysique Internationale
publié par le Secrétaire Général Adjoint

Gilbert M. WEILL

Au Secrétariat Général du Comité Français
136 bis, rue de Grenelle, PARIS (7ᵉ) - Téléphone · 551.66.62
# COMITE NATIONAL FRANCAIS DE GEODESIE ET GEOPHYSIQUE
## Bureaux du Comité et de ses Sections

### COMITE NATIONAL

**Anciens Présidents** : P. TARDI
J. COULOMB
A. GOUGENHEIM
Secrétaire Général : A. COUZY
136 bis, rue de Grenelle
75 - PARIS 7ème
Téléphone : 551-66-62

**Président** : G. LACLAVERE

**Vice-Présidents** : J. GOGUEL
A. LEBEAU

**Trésorier** : R. SCHLICH

**Secrét. Gén. Adjoint** : G. WEILL

### SECTION DE GEODESIE

**Président sortant** : P. TARDI
Secrétaire : H.M. DUFOUR
Institut Géographique National
2, avenue Pasteur
94 - SAINT MANDE
Téléphone : 328-66-80

**Président** : J.J. LEVALLOIS

**Vice-Président** : R. GROUSSON

### SECTION DE SEISMOLOGIE ET PHYSIQUE DE L'INTERIEUR DE LA TERRE

**Président sortant** : L. MIGAUX
Secrétaire : M. CHOUDHURY
Institut de Physique du Globe
Tour 14
9, Quai Saint-Bernard
75 - PARIS 5ème
Téléphone : 336-25-25 - P. 48-93

**Président** : J. ROTHE

**Vice-Président** : P. BERNARD

**Secrétaire adjoint** : G. PERRIER

### SECTION DE METEOROLOGIE ET PHYSIQUE DE L'ATMOSPHERE

**Président sortant** : P. QUENEY
Secrétaire : J. BLANCHET
Météorologie Nationale
196, rue de l'Université
75 - PARIS 7ème
Téléphone : 468-89-35

**Président** : J. BRICARD

**Vice-Président** : G. SOULAGE
## SECTION DE GEOMAGNETISME ET AERONOMIE

**Président sortant** : E. VASSY†
**Président** : E. SELZER
**Vice-Président** : P.N. MAYAUD
**Secrétaire adjoint** : J.J. BERTHELIER

Secrétaire : J. MEUNIER
Institut de Physique du Globe
Tour 14
9, Quai Saint-Bernard
75 - PARIS 5ème
Téléphone : 336-25-25 - P. 48-16

## SECTION D'OCEANOGRAPHIE

**Président sortant** : A. GOUGENHEIM
**Président** : H. LACOMBE
**Vice-Présidents** : L. DANGEARD
M. EYRIES

Secrétaire : J. BOURGOIN
Service Hydrographique de la Marine
13, rue de l'Université
75 - PARIS 7ème
Téléphone : 742-61-70

## SECTION DE VOLCANOLOGIE ET CHIMIE DE L'INTERIEUR DE LA TERRE

**Président sortant** : B. GEZE
**Président** : P. BORDET
**Vice-Présidents** : M. CHAIGNEAU
H. SAUCIER

Secrétaire : J.L. CHEMINEE
Institut de Physique du Globe
Tour 25
9, Quai Saint-Bernard
75 - PARIS 5ème
Téléphone : 336-25-25 - P. 49-49

## SECTION D'HYDROLOGIE SCIENTIFIQUE

**Président sortant** : M. GOSSELIN
**Président** : H. SCHOELLER
**Vice-Présidents** : L. LLIBOUTRY
J. RODIER

Secrétaire : L. SERRA
98, rue Xavier de Maistre
92 - RUEIL-MALMAISON
Téléphone 967-01-14
## SOMMAIRE

<table><thead><tr><th></th><th>Pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>INTRODUCTION</td><td>9</td></tr><tr><td>SECTION I — Géodésie</td><td>11</td></tr><tr><td>SECTION II — Séismologie et physique de l'intérieur de la terre</td><td>77</td></tr><tr><td>SECTION III — Météorologie et physique de l'atmosphère</td><td>107</td></tr><tr><td>SECTION IV — Géomagnétisme et aéronomie</td><td>147</td></tr><tr><td>SECTION V — Océanographie physique</td><td>197</td></tr><tr><td>SECTION VI — Volcanologie</td><td>271</td></tr><tr><td>SECTION VII — Hydrologie scientifique</td><td>317</td></tr></tbody></table>
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## INTRODUCTION

Le Comité National Français de Géodésie et Géophysique est heureux de présenter dans ce volume un compte rendu des activités françaises en Géodésie et Géophysique, pendant les années 1967 à 1970 incluses. Ce rapport est une oeuvre collective à laquelle ont contribué 88 auteurs, les bureaux des 7 sections et du Comité National. Il ne comprend pas moins de 66 articles collectifs ou signés. Il sera présenté à l'occasion de la XVe Assemblée Générale de l'Union Géodésique et Géophysique Internationale en Août 1971 (Moscou).

Les articles ont été groupés par Section, selon la structure du Comité National, calquée sur celle des Associations au sein de l'Union. Le rapport de chacune des sections a été imprimé en tirages à part, qui seront diffusés lors de l'Assemblée de l'Association Internationale correspondante. Des tirages à part supplémentaires pourront être obtenus auprès des Secrétaires de Section. Le rapport complet sera diffusé lors de l'Assemblée Générale de l'Union ; les exemplaires supplémentaires devront être demandés au Secrétaire Général du Comité National.

La bibliographie des travaux dans chaque domaine de spécialité se trouve à la fin de l'article correspondant. La Section de Volcanologie a toutefois préféré regrouper les bibliographies de l'ensemble de ses articles. Les auteurs ont en général cherché à établir des listes bibliographiques complètes plutôt qu'une correspondance étroite au texte de leur article. Certaines références ne sont donc pas citées.

Nous espérons que le lecteur voudra bien excuser les hétérogénéités de style et autres imperfections plus ou moins inévitables dans ce type d'ouvrage collectif, et qu'il y trouvera une utile source de documentation avec des exposés de synthèse qui contribueront à définir l'état d'avancement de la Géodésie et de la Géophysique à la date de la XVe Assemblée Générale.

Que les Bureaux des Sections et les nombreux auteurs qui ont apporté leur concours éclairé à ce rapport quadriennal en soient ici remerciés.

G. LACLAVERE
Président du Comité National
Français de Géodésie et Géophysique

G. WEILL
Secrétaire Général Adjoint
du Comité, Editeur
SECTION I
GÉODÉSIE
TABLE DES MATIERES

<table><thead><tr><th></th><th>pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>Travaux de l'Institut Géographique National en astronomie, nivellement et géodésie</td><td>15 5</td></tr><tr><td>Travaux géodésiques du Service Hydrographique de la Marine</td><td>18 8</td></tr><tr><td>Carte gravimétrique détaillée de la France. Etat d'avancement par R. BOLLO</td><td>20 10</td></tr><tr><td>Recherches sur les marées terrestres par R. LECOLAZET</td><td>25 15</td></tr><tr><td>Les observations de satellites aux observatoires de Meudon et de Nice par P. MULLER</td><td>28 18</td></tr><tr><td>Les observations géodésiques de satellites à l'observatoire de Strasbourg par A. SCHMITT</td><td>31 21</td></tr><tr><td>Le nouveau réseau de nivellement de 1<sup>er</sup> ordre du territoire français 1962-1969 par J.J. LEVALLOIS</td><td>33 23</td></tr><tr><td>Le Géoïde astro-géodésique du territoire français par J.J. LEVALLOIS</td><td>39 29</td></tr><tr><td>Les travaux de la RCP 133 : jonction Europe-Afrique par géodésie spatiale par J.J. LEVALLOIS</td><td>42 32</td></tr><tr><td>Détermination d'un triangle européen par photographies sur fond d'étoiles et mesures de distance par laser sur satellites artificiels par M. LEFEBVRE</td><td>46 36</td></tr><tr><td>L'opération Eurafrique 1968 par H.M. DUFOUR</td><td>51 41</td></tr><tr><td>Les travaux de géodésie dynamique par J. KOVALEVSKY</td><td>55 45</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th></th><th>pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>L'expérience géodésique Isagex<br>par G. BRACHET, F. BARLIER</td><td>59 49</td></tr><tr><td>Les techniques laser en géodésie spatiale<br>par J.C. HUSSON, A. ORSZAG</td><td>62 52</td></tr><tr><td>Comptes rendus d'activité d'organismes internationaux</td><td>68 58</td></tr><tr><td>Activité du Bureau Gravimétrique International, Paris<br>par Mlle S. CORON</td><td>69 59</td></tr><tr><td>La mesure absolue de la pesanteur<br>par A. SAKUMA</td><td>72 62</td></tr><tr><td>Activité du Bureau International de l'Heure<br>par B. GUINOT</td><td>75 65</td></tr></tbody></table>
TRAVAUX DE L'INSTITUT GEOGRAPHIQUE NATIONAL
EN ASTRONOMIE, NIVELLEMENT ET GEODESIE

De 1967 à 1970, l'Institut Géographique National (IGN) a poursuivi ses activités traditionnelles pour l'équipement du territoire français. On signalera très particulièrement l'achèvement de la mesure et du calcul du nouveau réseau de 1er ordre de nivellement, la fin des observations et des calculs relatifs au réseau de nivellement astrogéodésique.

Des activités plus spécifiquement scientifiques se sont également développées, telles que la liaison géodésique spatiale Europe – Centre Afrique, et la mesure d'un cheminement sur le 12e parallèle.

GEODESIE

La triangulation de 75 feuilles au 1/50 000e a été réalisée dans les régions suivantes :

1967 : Mont St-Michel, Château-Gontier, Marmande, Adour

1968 : Berry, Quimper, Pontivy, région parisienne

1969 : Haut-Maine, Rennes, Yvelines

1970 : Vendée, Normandie

A cette triangulation normale se sont ajoutés des travaux spéciaux, notamment :

- la liaison par une géodésie renforcée des 3 observatoires de géodésie spatiale installés en Provence : Nice-Mont-Gros, St-Michel de Haute-Provence, Goult-Ménerbes (1967)

- la liaison géodésique France-Corse (1969) (LEVALLOIS, 1971).

Des travaux d'importance variable ont été réalisés dans des territoires étrangers :

au Sud Maroc, une mission spéciale a observé 40 points, exécuté un point de Laplace, et mesuré 5 côtés au telluromètre (1967) ;

en Nouvelle-Calédonie, un programme de raccordement des réseaux de détail au réseau de 1er ordre a été étudié et réalisé partiellement : 1 700 km² ont été couverts en 1969, 2 100 km² en 1970 ;

en 1967, l'IGN a réalisé, pour le compte du Centre National d'Etudes Spatiales, l'équipement géodésique de la base de Kourou ;

en Afrique Centrale, la liaison géodésique Dakar-Fort-Lamy-Abéché (4 000 km environ) (12e parallèle), par un cheminement au géodimètre et au
telluromètre, a été achevée en 1970, d'après une convention de l'IGN avec le Coast and Geodetic Survey.

## NIVELLEMENT

En 1969, ont été achevées les opérations de nivellement et de mesures gravimétriques relatives au nouveau réseau de nivellement français, commencé en 1962 (¹). Dans les nouvelles mailles de 1er ordre, les opérations de mesure du 2e, 3e et 4e ordre sont en cours de réalisation.

Des travaux ont par ailleurs été réalisés au Sahara, en Nouvelle-Calédonie.

## ASTRONOMIE

En 1970 se sont terminées les déterminations astronomiques destinées au calcul du géoïde astrogéodésique français. Actuellement, le territoire comprend 420 points où la déviation de la verticale a été mesurée. (²).

## TRAVAUX SPATIAUX

Par sa station de Goult-Ménerbes (Provence), l'Institut Géographique National a continué à participer aux travaux de la Sous-Commission Ouest-Europe d'utilisation des satellites à des fins géodésiques. Les satellites ECHO I, ECHO II et PAGEOS y ont été observés (juillet-août-septembre 1967 ; septembre 1969).

Par ailleurs, deux opérations particulières ont été réalisées avec la collaboration de l'IGN (³) :

- La liaison San-Fernando (Espagne), Nice-St-Michel de Provence, Athènes : utilisation de photos sur fond d'étoiles et de mesures de distances Laser, spécialement sur GEOS 2.

- La liaison Europe-Afrique, réalisée en 1968-69, par photographie sur fond d'étoiles du satellite PAGEOS.

## CALCULS ELECTRONIQUES

Dans ce domaine, on signalera quelques programmes de calcul particulièrement marquants :

- Un programme de résolution des réseaux de 1er ordre, selon les principes de la géodésie tridimensionnelle, et résolution du système de moindres carrés par

<footnote>(1) Voir ci-après l'article de M. Levallois, page 33.</footnote>

<footnote>(2) Voir ci-après l'article de M. Levallois, page 39.</footnote>

<footnote>(3) Voir ci-dessous l'article de M. Levallois, page 42.</footnote>
élimination. Ce programme est susceptible de s'appliquer à de très grands systèmes. Il a été en particulier appliqué au réseau français de triangulation (833 points) (LE MENESTREL, 1969).

- Des programmes de résolution point par point des triangulations secondaires, avec détection des visées aberrantes

- Un programme de calcul de géodésie spatiale (FONTAINE), utilisant la totalité des mesures effectuées au comparateur (étoiles et satellites)

- Un programme de calcul du champ gravimétrique par la formule de Stokes (J.J. LEVALLOIS)

- Une étude de la paramétrisation du champ terrestre par des fonctions régionales (DUFOUR & KOVALEVSKY, 1970).

BIBLIOGRAPHIE

DUFOUR H. M. — Toute la géodésie sans ellipsoïde. Les repères laplaciens. Application plus particulière aux travaux à latitude élevée. *Bulletin géodésique* n° 88, juin 1968.

DUFOUR H. M. — Compensation d'un réseau de cheminement en projection. IGN. 2° Direction, n° 27.000 B, 16 pages, 1968.

DUFOUR H. M. — Compensation d'un ensemble d'observations formant plusieurs populations. Estimation des variances. Symposium de Paris sur la nouvelle triangulation européenne. IGN 2° Direction, n° 26.882, 9 pages, Février 1969.

DUFOUR H. M. — Représentation du potentiel terrestre par des développements harmoniques excentrés. IGN 2° Direction, n° 26.883, 21 pages, Trieste, Mai 1969.

DUFOUR H. M. & KOVALEVSKY J. — Formulation pratique du champ de gravité terrestre par des fonctions régionalisées (Contrat DRME/ADOP n°622/67) IGN 2° Direction, n° 26.837 & 26.844, 1970.

DUPUY M. & DUFOUR H. M. — La géodésie. Que sais-je ? n° 1320. Presses Universitaires de France 1968.

INSTITUT GEOGRAPHIQUE NATIONAL — Travaux géodésiques. Années 1967, 1968, 1969, 1970 (2° Direction).

INSTITUT GEOGRAPHIQUE NATIONAL — La projection U.T.M. Calculs électro-niques. 2° Direction, n° 26.290, 15 pages.

LE MENESTREL J. — Compensation d'un réseau géodésique de 1er ordre dans l'optique tridimensionnelle. *Bulletin géodésique* n° 94, pages 347 à 363, Décembre 1969.

LEVALLOIS J. J. — Nouvelle jonction géodésique de la Corse au continent. Assemblée générale de l'UGGI, 1971.

LEVALLOIS J. J. — Géodésie générale — Eyrolles — Paris, 1969-70.

Tome 1 — Méthodes générales et techniques fondamentales

Tome 2 — Géodésie classique tridimensionnelle

Tome 3 — Le champ de la pesanteur

LEVALLOIS J. J. & KOVALEVSKY J. — Géodésie générale, Eyrolles, Paris.

Tome 4 — Géodésie spatiale, 1970.
# TRAVAUX GEODESIQUES DU SERVICE HYDROGRAPHIQUE
DE LA MARINE

## TRIANGULATIONS

Les opérations les plus importantes ont concerné la Polynésie. Elles ont conduit à doter un certain nombre d'îles d'une ossature géodésique :

- dans l'archipel des Tuamotu : Hao, Rangiroa, Fakarava, Takapoto et Takaroa (où les travaux ont notamment comporté quatre points astronomiques et un rattachement des deux îles à l'aide du telluromètre), les Gambier ;

- dans l'archipel des Marquises : Hiva-Hoa

- dans l'archipel des Australes : Raevavae, Tubusi

Des opérations de triangulation complémentaire ont en outre été effectuées sur les côtes de France, de Nouvelle-Calédonie et en Polynésie.

## GRAVIMETRIE

Les campagnes gravimétriques du "Paul Goffeny" en Mer de Norvège ont été poursuivies en 1967 et 1968.

Les erreurs dues à l'état de la mer comportent une composante continue pour des conditions données de mer et de navigation ; aussi, l'examen des intersections de profils a-t-il fourni les éléments d'une compensation.

Environ 700 valeurs compensées se répartissant entre les latitudes 60° N et 74° N ont été publiées.

Les gravimètres ont été transférés en 1970 sur l"Espérance" et des mesures sont effectuées au large de la Bretagne en même temps que le levé bathymétrique du plateau continental.

## UTILISATION DE SATELLITES

L'utilisation du satellite TRANSIT pour la localisation en mer, mais aussi pour les rattachements géodésiques, fait l'objet d'expérimentations depuis 1969.
PUBLICATIONS

Annales Hydrographiques — rapports sur les travaux des missions hydrographiques

Cahiers Océanographiques — Anomalies gravimétriques en Mer de Norvège. Résultats d'observations effectués par le "Paul Goffeny" XXII, 5-Mai 1970, (p. 503-514)

COMOLET-TIRMAN, — Rapport sur l'étude du gravimètre marin Askania GSS2 n°15 *Annales Hydrographiques*, 4ème série, Tome XIV, Paris 1968.
# CARTE GRAVIMETRIQUE DETAILLEE DE LA FRANCE
ETAT D'AVANCEMENT

R. BOLLO

Ingénieur Géophysicien

Bureau de Recherches Géologiques et Minières

Domaine de la Source - B.P. 6009 - 45 - Orléans

Il a été exposé à l'occasion du compte rendu des travaux de 1966 à 1968, établi en vue de la 14e Assemblée Générale, le caractère de la carte gravimétrique de la France publiée par le B.R.G.M.

Rappelons simplement que cette carte, éditée en coupures régulières à 1/80 000, 1/200 000, 1/320 000, utilise toutes les mesures exécutées soit par les sociétés de recherches pétrolières ou minières, soit par le B.R.G.M. qui lève les régions non couvertes par la prospection et complète les zones où la densité des mesures est insuffisante.

De ce fait, la densité de mesures est très variable mais ne descend jamais au-dessous de 1 point pour 5 km². Elle est en général supérieure à cette limite. Cette carte est donc destinée à donner une représentation aussi précise que possible de la répartition du champ de la pesanteur et se propose de servir non seulement le géodésien, mais aussi le géologue. C'est ce qui explique l'échelle à 1/80 000 du document de base qui est celle de la publication des cartes géologiques.

On peut également rappeler que l'une des tâches essentielles pour l'élaboration de la carte est l'homogénéisation des résultats obtenus par diverses prospections dont chacune comporte son réseau propre, à l'intérieur duquel les valeurs de la gravité sont calculées uniquement en fonction de la valeur de référence et de l'étalonnage du gravimètre. Il a donc été nécessaire d'effectuer des liaisons destinées à comparer entre eux les divers réseaux et à les rapporter sur le réseau propre de la carte gravimétrique de la France.

Signalons qu'aucune modification n'a été ni ne sera apportée à la valeur de g caractérisant la base fondamentale de Paris jusqu'à l'achèvement complet de la carte de la France. Pour des raisons d'homogénéité c'est seulement lorsque tout le territoire sera couvert qu'une éventuelle correction pourra être indiquée.

Entre 1967 et 1970, le B.R.G.M. a réalisé, pour le compte de la carte gravimétrique, 9 345 stations couvrant une surface de 9 900 km² dans les régions du Jura nord et de Lyon-St Etienne. Le réseau principal a été précisé à l'aide de liaisons Langres-Arles et Beaune-Belfort. Dans le cadre d'une reconnaissance détaillée, un ensemble de 1 140 stations a été accompli dans la région d'Echasières. Les divers travaux d'homogénéisation, de compilation et d'édition ont permis la publication de 27 feuilles à 1/80 000, dont deux rééditions, revues et complétées, 7 feuilles à 1/200 000, 2 feuilles à 1/320 000.
- Soit : à 1/80 000 : en densité 2,3* et en densité 2,7* : Ferrette, Mulhouse, Colmar, Strasbourg, Saverne, Wissembourg, Lauterbourg, Lunéville, Epinal, Sarreguemines, Sarrebourg, Lure

en densité 2,3* : Mirecourt, Perpignan.

en densité 2,7* : Montpellier.

- A 1/200 000 : en densité 2,3* et en densité 2,7* : Saverne, Strasbourg, Mulhouse.

en densité 2,3* : Nancy.

- A 1/320 000 : densité 2,3* avec fond géologique : La Rochelle, Bourges.

Sont actuellement en préparation en densité 2,3 : Langres, Gray, Montbéliard. Une feuille à 1/200 000 : Vesoul-Belfort. Une feuille à 1/320 000 : Lille-Dunkerque.

L'état d'avancement global de la carte sur l'ensemble du territoire est indiqué sur les cartes ci-après.

Dans le cadre des prospections de détail, il faut ajouter qu'entre 1967 et 1970 la Compagnie Générale de Géophysique a effectué en France plus de 15 000 stations pour recherche de cavités et un ensemble de 2 155 stations dans le Haut-Rhône.

Parallèlement aux travaux d'établissement, le B.R.G.M. commence actuellement des travaux d'interprétation des données gravimétriques en mettant sous forme fréquentielle l'information spatiale fournie par les mesures à l'intérieur de zones déterminées. Pour des raisons géologiques, cette information fréquentielle est utilisée actuellement pour obtenir des cartes du gradient vertical de la gravité. On pourrait tout aussi facilement l'utiliser pour obtenir des cartes en valeur relative du potentiel en vue d'applications géodésiques.

Des interprétations par méthodes plus classiques ont déjà été publiées, l'une concernant la contribution de la carte gravimétrique à la géologie du Massif Armoricain, deux autres traitant du comportement du socle dans la bordure sud-ouest du Bassin Parisien et dans la région du Morvan.

## BIBLIOGRAPHIE

GOGUEL J., COGNE J., GRAINDOR M.J., CHAURIS L., DELATTRE C., PRUVOST P., BABIN C., DIDIER J., TERS M., WEBER C., GEIGER J.L., CORPEL J. - Contribution de la carte gravimétrique à la géologie du Massif Armoricain. *Mémoires du Bureau de Recherches Géologiques et Minières* n° 52 (1967).

CORON S. - Quelques relations entre Anomalies de la Pesanteur et Altitudes dans les régions montagneuses (Alpes Occidentales). Aus der Geodatischen Lehre Forschung. Festchrift zum 70. Geburtstag von Professor Walter Grossmann. Verlag Konrad Wittwer. Stuttgart, 1967, p. 20-27 (All).

<footnote>(*) Densités affectées aux terrains superficiels lors des corrections topographiques.</footnote>
CORON S., GUILLAUME A. — Nouvelles mesures de pesanteur dans les Alpes-Maritimes. C.R. Académie Sci., Série D, n° 1, t. 264, p. 13-16, Janvier 1967.

WEBER C., LORNE J. — Le socle antépermien dans la bordure sud-ouest du Bassin Parisien. Essais d'interprétation par les méthodes géophysiques *Bulletin du B.R.G.M.* n° 1, 1966,

WEBER C. — Données géophysiques sur le prolongement du socle cristallin du Morvan sous ses bordures sédimentaires. *Bulletin de la Société Géologique de France*, 7ᵉ série, t. X, p. 263-272, 1968.
CARTE GRAVIMÉTRIQUE DE LA FRANCE

ETAT D'AVANCEMENT

DENSITE DES MESURES :

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Levé très détaillé

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1-2 km2 par Station

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3-8 km2 par Station

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env.10 km2 par Station

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Carte éditée

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Carte en préparation

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LEVES

1/80.000

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1/200.000

1/320.000

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# RECHERCHES SUR LES MAREES TERRESTRES

R. LECOLAZET

Professeur — Institut de Physique du Globe
5, rue René Descartes — 67 — Strasbourg

## INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

### I. — AMELIORATIONS INSTRUMENTALES

Le pendule horizontal entièrement en silice, [BLUM et coll. 1966] fonctionnant sous vide, a subi un certain nombre d'améliorations. L'ampoule vidée a été placée à l'aplomb du pied d'assise afin d'éviter les effets de pression. Des butées en silice limitant la course de l'équipage mobile suppriment les risques de blocage devant les gros séismes. Une bobine solidaire du pied de position est placée dans le champ d'un aimant : l'envoi d'un courant dans cette bobine permet l'excitation du pendule (contrôle de sensibilité par la mesure de période). De plus la construction des appareils est conduite de telle sorte qu'ils soient, sinon tout à fait identiques, du moins peu différents les uns des autres.

### II. — ETUDE DES INCLINAISONS DANS LA REGION PYRENEENNE

a) Une première étude a été faite, concernant la station de Moulis (42°58' N ; 1°05' E) (BLUM et Coll., 1970).

b) Hatzfeld a établi à partir d'un programme de Benhalou des cartes d'égale influence de la marée océanique sur la verticale.

c) En plus de l'ancienne station de Moulis qui a continué à fonctionner, deux nouvelles stations ont été installées dans des grottes, à Rébénacq (43°10' N ; 0°24'W), dans les Pyrénées, entre Moulis et le Golfe de Gascogne et à Penne (44°04' N ; 1°44' E) sur la bordure SW du Massif Central, à peu près à la même distance de la mer que Moulis.

d) L'exploitation des données enregistrées à Moulis permet une connaissance très précise des composantes spectrales de la marée observée [HATZFELD 1970a]; d'autre part l'analyse des résultats des stations de Moulis et de Rébénacq permet d'émettre l'hypothèse d'une différence de rigidité entre la direction pyrénéenne et la direction perpendiculaire (HATZFELD 1970b).

### III. — LA STATION D'IN-ECKER (24°03' N, 5°02' E)

Implantée dans le massif granitique du Tan Affela la station d'In-Ecker.
fonctionne depuis mai 1966 ; la situation de la station au cœur du continent africain conduit à attacher un intérêt particulier aux résultats qui pourront être obtenus des données expérimentales de cette station.

Le premier travail d'exploitation effectué sur environ 3 000 valeurs [BLUM 1970], permet de conclure que les valeurs de $γ$ et de $κ$ sont caractéristiques :

a) de la composante

b) de la bande de fréquence (diurne ou semi-diurne).

Le traitement de plus de 20 000 données sur une composante et de 15 000 sur l'autre est en cours depuis le début de 1970.

## INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE STRASBOURG

La série quasi ininterrompue de trois ans d'observation (1964-67) de la marée gravimétrique, à l'aide d'un gravimètre North-American pourvu d'un enregistrement photographique et d'un étalonnage permanent, est en cours d'analyse. Une analyse particulière partielle, portant sur une année a déjà mis clairement en évidence l'onde Mf (Cf rapport précédent 1963-66). Une nouvelle série d'observations très précises (erreur d'une mesure : 0,2 µgal) vient de commencer avec une gravimètre LACOSTE-ROMBERG muni d'un nouveau dispositif d'enregistrement (Cf ci-dessous).

Des observations clinométriques à l'aide de pendules de Blum, ont eu lieu, au cours de différentes périodes,

1/ dans une galerie de mine à Sainte-Marie-aux-Mines (48°12'N, 7°09'E) dans les Vosges cristallines centrales.

2/ dans une carrière à Savonnières (48° 35' N, 5° 05' E) à l'Est du Bassin Parisien,

3/ dans un tunnel ferroviaire inachevé à Bussang (47° 45' N, 6° 48' E) dans le Sud des Vosges cristallines.

Les résultats des premières analyses [LECOLAZET et coll. 1970] montrent que, si les rapports d'amplitude et les déphasages à Savonnières sont semblables à ceux observés à Warmifontaine (Sud de la Belgique) et à Villers-Adam (région pari-sienne), ils en sont nettement différents à Sainte-Marie-aux-Mines et à Bussang. On note en particulier à Bussang un retard de phase, en composante Nord, de plus de 40° sur toutes les ondes déterminées (sauf peut-être $O_1$). Une station de contrôle, établie depuis encore peu de temps, à une vingtaine de mètres de la première, ne semble pas montrer d'anomalies en phase mais en amplitude. Les observations continuent parallèlement en ces deux stations, pour préciser ces résultats étonnants.

Des recherches ont été poursuivies également dans le domaine de l'appareil-lage. Un système d'asservissement par méthode de zéro a été adapté à un pendule ORB [KACHIGAR, 1967] ; l'appareillage a fonctionné correctement mais a du être abandonné faute de personnel. Un gravimètre La Coste Romberg a été muni d'un dispositif d'asservissement original [GOSTOLI, 1970] : les variations de poids du
fléau sont compensées automatiquement par l'effet des variations du potentiel électrique appliqué à une électrode voisine du fléau. Le potentiel est mesuré par un voltmètre numérique de grande précision et perforé à la cadence désirée pour l'utilisation quasi directe par l'ordinateur.

Le VIème symposium sur les Marées terrestres a été organisé par l'Institut de Physique du Globe, il a eu lieu à Strasbourg, du 15 au 20 Septembre 1969.

CENTRE DE RECHERCHES GEOPHYSIQUE DE GARCHY

C. QUEILLE a achevé la mise au point d'un enregistreur de la marée gravimétrique, réalisé avec un ancien gravimètre Askania, Graf. 2. Cet appareillage fonctionne bien depuis 1967. Les données sont en cours d'analyse.

BIBLIOGRAPHIE

BLUM P.A., GAULON R., JOBERT G., Mme JOBERT N. — On ultra long period seismometers operating under vacuum. *Proc. Roy. Soc. A.* Vol. 290, p. 318-322, 1966.

BLUM P.A., CORPEL J., JOBERT G., NIERES J., ROUAULT A. — Détermination des propriétés élastiques ou anélastiques du manteau à l'aide des charges dues aux marées océaniques. *Geophys. J.R. Astr. Soc.* 14, p. 219-224, 1967.

BLUM P.A. — Etude de la Marée d'inclinaison dans une station située au centre du Sahara. Résultats préliminaires. Communications de l'Observatoire Royal de Belgique, Série A-N° 9, Série Géophysique n° 96. Sixième Symposium International sur les Marées Terrestres (Strasbourg, 15-20 Septembre 1969), Bruxelles, p. 21, 22 et un tableau hors-texte. 1970.

BLUM P.A., HATZFELD D. — Etude régionale de l'influence océanique sur l'inclinaison. Premiers résultats à la station de Moulis. *Communications de l'Observatoire Royal de Belgique* loc. cit., p. 102-105 et 6 tableaux hors texte, 1970.

GOSTOLI J. — Etude et construction d'un dispositif d'asservissement pour un gravimètre La Coste Romberg ; enregistrement numérique de la marée gravimétrique. Thèse de Docteur Ingénieur, Strasbourg, Février 1970.

HATZFELD D., — Mise en évidence de composantes faibles de la marée terrestre d'inclinaison. *C.R. Acad. Sc. Paris*, t. 270, p. 818, 1970, a.

HATZFELD D. — Etude préliminaire de l'influence océanique sur les marées terrestre d'inclinaison dans la région pyrénéenne. Thèse de spécialité, Paris, Juin 1970, b.

KACHIGAR L. — Sur l'enregistrement des variations luni-solaires de la direction de la verticale par une méthode de zéro. Thèse de Doctorat d'Université, Strasbourg, Juillet 1967.

LECOLAZET R., STEINMETZ L., WITTLINGER G. — Premiers résultats d'une campagne de mesure de la marée clinométrique dans l'Est de la France. *Communications de l'Observatoire Royal de Belgique*, loc. cit., p. 23-26, 1970.
# LES OBSERVATIONS DE SATELLITES
AUX OBSERVATOIRES DE MEUDON ET DE NICE

P. MULLER

Astronome titulaire, Observatoire de Meudon,
92 - Meudon

Le Service des Equatoriaux-Satellites de l'Observatoire de Meudon assure actuellement, à l'aide de conventions avec le Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), le fonctionnement d'un réseau de poursuite optique réduit à Meudon, centre et station, et à la station de Nice. Le centre peut faire appel, pour des opérations bien déterminées mais qui peuvent être longues, au Schmidt de 300 mm de l'Observatoire de Haute-Provence (OHP). La responsabilité du Service comprend la collecte des données orbitales, le calcul et le trafic des prévisions pour chaque station, la mesure et la réduction des clichés à l'aide du comparateur de Meudon, les vérifications finales et la transmission des positions aux centres coordinateurs.

La période 1967-70 a été celle de pleine exploitation de nos deux cameras principales, l'observation photographique ayant pris le pas progressivement sur le travail visuel à mesure que les équipements appropriés étaient réalisés et mis en oeuvre. Notre première K 37 a été remplacée, à Meudon, par la chambre de 200 mm dont l'optique était un modèle réduit de celle que l'on allait tailler pour la future chambre de poursuite ANTARES (300/900) de Nice. Celle-ci a été terminée fin 1966, installée au début de 1967 et mise à l'essai sur le ciel en février ; nous avons donc été prêts à temps pour l'opération DIADEME. A Meudon, la monture de la camera a reçu en octobre 1968 un entraînement à quartz qui a grandement amélioré sa sécurité d'emploi et la précision des résultats en supprimant le guidage de la pose sur une étoile.

Les programmes proprement géodésiques ont porté sur les satellites passifs ou actifs chargés de ce genre de missions.

## SATELLITES GEODESIQUES PASSIFS

Ayant photographié régulièrement les ECHO puis PAGEOS (ECHO I moins de 24 h après son lancement le 12 Août 1960), nous avions déjà une longue expérience et des équipements et techniques bien au point, quand a été lancée (Copenhague 1966) la triangulation ouest-européenne sur satellites passifs. Les stations de Bordeaux et de Strasbourg, qui opèrent maintenant en dehors du
CNES, ont pu y apporter une contribution importante. Meudon et Nice ont eu à ce programme une part variable, en raison de leurs autres tâches. Jusqu'à fin juillet 1970, Meudon et Nice ont obtenu en tout 276 clichés, dont 76 ont été indiqués comme simultanés, ce nombre ne tenant pas compte des deux derniers rapports de Nice envoyés récemment et dont l'apport devrait être important. Les positions définitives ont été communiquées au centre britannique responsable pour 60 de ses clichés, comprenant presque tous ceux de Meudon.

La précision interne des positions est vérifiée par un lissage en fonction des temps : elle est voisine de 1" et un peu meilleure à Nice qu'à Meudon, en raison du rapport des foyers (600 à Meudon contre 900 à Nice) et aussi du fonctionnement plus régulier de l'obturateur d'ANTARES dont la construction a bénéficié de l'expérience acquise avec les deux premiers.

Il faut considérer aussi comme géodésie sur satellites passifs l'opération DIADEME, où les satellites français D1-C et D1-D ont été observés en poursuite à Nice (avril-mai 1967). On a pu obtenir en cinq semaines une soixantaine de clichés dont 42 exploitables, parmi lesquels un tiers portant une image ponctuelle ou presque du satellite ; c'était là un bon résultat, s'agissant d'une technique alors nouvelle et dont l'application ne profitait pas encore d'un certain nombre de commodités apportées depuis au maniement de l'instrument.

## SATELLITES GEODESIQUES ACTIFS

Les ECHO n'ont servi à la géodésie que de façon accessoire, leur mission primitive ayant été celle de miroir d'ondes comme leur nom l'indique. Le satellite idéal pour la géodésie géométrique est le satellite actif, émetteur de flashs.

Nous avons rendu compte en 1967 de la part française aux projets ANNA 1B et surtout GEOS 1, le second par une bonne série de 140 clichés environ, mais au seul Schmidt de l'OHP. Pour GEOS 2, nous avons pu mettre en œuvre, en outre, les cameras de Meudon et de Nice ; le réseau a donc figuré pour 3 stations parmi les 10 du système dit international qui venait apporter son concours aux réseaux américains SAO, USAF et MOTS.

Lancé le 11 janvier 1968, le satellite a été activé à partir du 20 février. Nos premiers clichés des séquences de flashs ont été obtenus dès le 25 à l'OHP, le 26 à Nice et le 28 à Meudon. Malgré la défaillance prématurée d'une première, puis d'une seconde, des quatre lampes de bord, l'énergie totale est restée suffisante plus d'un an ; les derniers clichés utilisables ont été enregistrés à Meudon en mai 1969, à l'OHP en août, et à Nice, pratiquement à la fin des opérations, au début de janvier 1970. Le réseau a fait en tout plus de 800 clichés, dont un peu plus de 550 à Nice ; le déchet n'atteint pas la dizaine par station. On note cependant vers la fin, avec l'affaiblissement des flashs, un petit nombre de séquences incomplètes.

Le dépouillement a été conduit à Meudon avec une très grande efficacité puisque les positions définitives de 700 clichés au total, dont la série entière de Nice, ont été communiquées au SAO (cartes perforées et listage) et au CNES en 21 envois échelonnés entre le 26 juillet 1968 et le 5 juin 1970. Ces positions ont été utilisés dans la Standard Earth II du SAO et ont permis de situer le Schmidt
de l'OHP et la camera de Nice dans son système homogène d'une quarantaine de stations optiques ou laser avec la précision maximale (5 m).

Cet ensemble de clichés forme un matériel à la fois abondant, précis et homogène où l'on peut trouver la source d'investigations annexes, dont quelques-unes ont déjà été faites (Cf. Bibliographie).

Mentionnons pour terminer que GEOS 2 porte des réflecteurs laser et que nous en avons profité pour organiser entre le Service, la Direction des Recherches et Moyens d'Essais (DRME), l'Office National d'Etude et de Recherches Aérospatiales (ONERA) et l'OHP une expérience de photographie d'échos laser sur fond d'étoiles ; nous y avons parfaitement réussi lors de trois campagnes en 1968, non seulement avec GEOS 2, mais aussi avec d'autres satellites coopératifs. Dans le cas de GEOS 2, les tirs ont été programmés de façon telle que les échos se situent entre les flashs ; leur aspect est pratiquement identique. Nous renvoyons sur ce sujet à la partie du présent rapport qui traite de la géodésie laser (page 62).

BIBLIOGRAPHIE

GAPOSCHKIN E.M. & LAMBECK K.. — Smithsonian Standard Earth (II), SAO Special Report 315, Tableau p. 59, 1969.

MULLER P. — Réalisations récentes dans les techniques d'observation optique des satellites. *Cospar Information Bulletin* 30, 15, 1966.

MULLER P. — Sur les premiers résultats de la poursuite photographique de satellites artificiels faibles à l'aide de la chambre ANTARES. *C.R. Acad. Sci.* 265, 371, 1967.

MULLER P. — La chambre de poursuite de Nice. *Cospar Information Bulletin* 44, 37. 1968, a.

MULLER P. — Participation française au programme GEOS. *Space Research* VIII, 8, 1968, b.

MULLER P. — Dispersion des positions des éclairs de GEOS. Etude des causes. *Space Research* IX, 49, 1969.

MULLER P. — Précision théorique et réelle des positions photographiques de satellites. *Cospar Transactions* n° 7 (Colloquium on reduction of satellite photographic plates, Prague, April 1968), 227, 1970.
# LES OBSERVATIONS GEODESIOUES DE SATELLITES A L'OBSERVATOIRE DE STRASBOURG

## A. SCHMITT

Astronome à l'Observatoire de Strasbourg
11, rue de l'Université, 67 - Strasbourg

## INSTRUMENT

Camera Zeiss d'observation aérienne, datant de la guerre 1914-1918, modifiée et mise au point pour l'observation des satellites géodésiques Echo I, Echo II et Pageos, pour le programme géodésique européen et mondial.

Cette caméra est montée sur une table équatoriale.

## CARACTERISTIQUES

Ouverture d = 170 mm, f = 1 200 mm environ
plaques 13 x 18 cm, champ 5° x 5°, échelle 1 mm = 170''59

## SYSTEME D'OBTURATION

Double pale extensible de 530 mm de rayon, tournant devant l'objectif à 100 tours par minute

## ENREGISTREMENT DU TEMPS

Il se fait par contact mécanique se produisant au milieu de l'obturation.

Jusqu'au 1er juin 1967, le temps a été enregistré sur un chronographe Gautier, avec une précision de 0,001 s. Depuis le 1er juin 1967, l'enregistrement du temps se fait sur un chronographe Parcelier, avec une précision de 0,0002 s.

L'horloge fondamentale est un Quartz Sulzer. Pour la mise à l'heure du quartz, on enregistre les signaux horaires de l'émetteur H.B.G.

## OBSERVATIONS

Dans le programme géodésique européen et mondial, il a été observé 300 plaques exploitables, dont 208 simultanées avec d'autres stations, jusqu'au 20 juin 1970, et représentant déjà 464 liaisons avec 27 stations différentes.
Ces observations ont été effectuées par : MM. SCHMITT, FRESNEAU, MARCOUT, BRICHLER, à temps complet, et MM. CHEMOUNI et BONNET, à temps partiel.

Grâce à l'obligéance de M. ARBEY, Directeur de l'Observatoire de Besançon, 126 clichés ont été mesurés dans cet observatoire avec une machine Zeiss, dans les services de Mme HILLAIRE.

REDUCTIONS

Actuellement, tous les clichés obtenus avec le chronographe Gautier sont réduits, soit 70 clichés.

Les constantes des clichés ont été déterminées avec les étoiles du catalogue S.A.O. Dans le tableau ci-dessous, nous exprimons la précision par l'erreur moyenne quadratique (e.m.q.) au sens des moindres carrés. Les formules de réduction ont été programmés par MM. VALBOUSQUET et FRESNEAU, selon les indications de M. SCHMITT.

<table><caption>TABLEAU DES ERREURS MOYENNES QUADRATIQUES</caption><thead><tr><th></th><th></th><th>ECHO I<br>32 clichés</th><th>ECHO II<br>24 clichés</th><th>PAGEOS<br>14 clichés</th></tr></thead><tbody><tr><td>Etoiles de référence</td><td>Δα cos δ</td><td>0'',67<br>0'',65</td><td>0'',65<br>0'',68</td><td>0'',66<br>0'',71</td></tr><tr><td>Temps observés lissés<br>(Polynôme du 3ème degré)</td><td>Δt</td><td>0°,0011</td><td>0°,0009</td><td>0°,0012</td></tr><tr><td rowspan="2">Interruptions<br>Coordonnées (X, Y) de<br>plaque lissées par polynôme<br>du 3ème degré</td><td>ΔX</td><td>6μ, 0 = 1'',02</td><td>5μ, 1 = 0'',86</td><td>4μ, 1 = 0'',70</td></tr><tr><td>ΔY</td><td>5μ, 5 = 0'',94</td><td>5μ, 5 = 0'',94</td><td>4μ, 9 = 0'',84</td></tr><tr><td rowspan="2">Interruptions<br>(αδ) lissés par polynôme<br>du 5ème degré</td><td>Δα cos δ</td><td>1'',01</td><td>0'',86</td><td>0'',69</td></tr><tr><td>Δδ</td><td>0'',92</td><td>0'',95</td><td>0'',83</td></tr></tbody></table>
# LE NOUVEAU RESEAU DE NIVELLEMENT DE 1er ORDRE DU TERRITROIRE FRANCAIS 1962-1969

J.J. LEVALLOIS

Ingénieur Général Géographe
Institut Géographique National
2, Avenue Pasteur, 94 - St-Mandé

On sait que de 1857 à 1970, trois réseaux de nivellement primordial se sont succédés sur le sol de la métropole :

- le réseau établi par Paul Adrien BOURDALOUË

- le réseau établi par Charles LALLEMAND (N.G.F.)

- le réseau établi par l'Institut Géographique National

## I - RESEAU BOURDALOUË

Ce réseau de 15 000 km, formé de 38 polygones, fut établi de 1857 à 1864 sous le contrôle de BOURDALOUË; il semble que son erreur kilométrique ait été de l'ordre du centimètre par kilomètre. Le zéro fut fixé au trait 0,40 m de l'échelle de marée du Fort Saint-Jean à Marseille. Les altitudes ont fait l'objet d'une publication d'ensemble.

## II - RESEAU N.G.F. LALLEMAND (Nivellement Général de la France)

En 1878 le ministère des Travaux Publics décida de jeter les bases d'un nouveau nivellement de la France, destiné à reprendre, vérifier et compléter celui de Bourdalouë; pendant les années 1878 à 1884 le problème fut soumis à différentes commissions, enfin des crédits d'attente furent votés en 1884 et le service confié à Charles LALLEMAND (1857-1938).

Neuf campagnes furent nécessaires pour mener à bien le réseau de 1er ordre (1884-1892) qui comprenait 32 polygones de périmètres variables.

En 1920-1922 il fut complété par la maille d'Alsace-Lorraine, d'un développement total de 412 km, entourant les 2 provinces. Le premier ordre de Corse représentant 580 km fut exécuté de 1926 à 1931 portant la longueur totale du réseau métropolitain à 12 700 km environ. Son erreur probable kilométrique déduite des fermetures des mailles est de ± 1,7 mm.

Le zéro du nivellement LALLEMAND dit "Zéro normal" a été fixé au moyen d'observations marégraphiques exécutées à Marseille, il se trouve à 71 mm
au-dessous du "Zéro BOURDALOUË". Le nivellement LALLEMAND a été jusqu'à nos jours le nivellement de base du pays.

### III – RESEAU I.G.N. 1969

Le réseau primordial établi par Charles LALLEMAND ne fut pas entretenu d'une manière systématique ; des reprises des sections de 1er ordre avaient été exécutées suivant les possibilités et les besoins dans des régions fort différentes mais le réseau ne présentait plus les garanties d'homogénéité suffisantes d'un grand réseau moderne, il commençait à vieillir : de plus, en 1961 des sondages entrepris par la Direction de la Géodésie montrent que le pourcentage des repères disparus variait entre 10% et 30%.

La Direction de la Géodésie proposa donc en 1961 la reprise du réseau primordial. Le projet fut retenu, les travaux commencèrent en 1962.

Le nombre des brigades d'observation affectées à ce travail varia de 5 à 9 suivant les campagnes. La brigade d'observation était constituée d'un opérateur géomètre et de deux porte-mires, l'opérateur étant lui-même son propre secrétaire. La méthode employée consistait en l'exécution de deux cheminement indépendants, un cheminement "aller" et un cheminement "retour", chaque cheminement était en fait un double cheminement avec exécution du tour d'horizon suivant le processus décrit ci-après :

En désignant par $AR_1$ et $AR_4$ les 2 crapauds arrière, $AV_2$ et $AV_3$ les deux crapauds avant, les visées exécutées à chaque nivelée sont les suivantes :

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

- En visée arrière la mire est placée sur le crapaud $AR_1$, on observe le fil stadimétrique inférieur et le fil niveleur sur l'échelle I.

- En visée avant la mire est placée sur le crapaud $AV_2$, on observe le fil stadimétrique inférieur et le fil niveleur sur l'échelle I.

- Ensuite la mire est placée sur le crapaud $AV_3$, on observe le fil stadimétrique supérieur et le fil niveleur sur l'échelle II.

- En visée arrière la mire est placée sur le crapaud $AR_4$, on observe le fil stadimétrique supérieur et le fil niveleur sur l'échelle II.
La densité linéaire fixée était de 3 repères pour 2 km, mais dans la reprise des lignes anciennes, elle était conditionnée par la densité antérieure qui lui était généralement inférieure.

Les niveaux employés pour ces opérations furent des niveaux à nivelle fixe Wild $N_3$ et $IGN_{50}$, les niveaux automatiques n'ont pas été utilisés.

Les mires du type $IGN_{50}$ étaient à ruban d'invar portant une double graduation ; elles avaient subi avant les travaux un étalonnage décimétrique.

Dans la mesure des possibilités, les lignes IGN coïncident la plupart du temps avec les anciennes lignes N.G.F. mais, les polygones non fermés du réseau N.G.F. ont été clos par des traverses nouvelles, c'est ainsi que le réseau IGN 1969 comprend 39 polygones, les rattachements importants avec les pays voisins ont tous été réobservés.

Pour la détermination des cotes géopotentielles, trois campagnes de gravimétrie ont eu lieu en 1964, 1968 et 1969 ; elles ont été exécutées par une brigade particulière, munie d'un gravimètre d'interpolation. La campagne 1964 a été exécutée avec le gravimètre LACOSTE et ROMBERG, les campagnes 1968 et 1969 ont été réalisées avec le gravimètre North American. Les points de base nécessaires aux travaux sont issus du canevas gravimétrique BRGM, rattaché au système de Potsdam, la fréquence des stations était déterminée conformément à l'étude (1). Ce réseau sera calculé dans le système des altitudes dites "normales" (MOLODENSKY). Il est basé sur l'ancien zéro du N.G.F. ; les origines zéro N.G.F. et nivellement I.G.N. sont donc identiques.

## IV - PRECISION DU RESEAU IGN

Ce réseau n'est pas destiné à des études de haute précision, c'est un bon réseau d'ingénieur, valable pour tous les travaux du génie civil et dont la valeur tient essentiellement à l'homogénéité.

L'erreur probable kilométrique est égale à ± 1,3 mm, ce chiffre est le chiffre brut qui résulte directement des fermetures sans défalquer aucune erreur du type systématique, elle est significativement différente de celle du réseau N.G.F. (± 1,7 mm), la statistique des erreurs de fermeture n'est pas gaussienne, toutefois le nombre des erreurs de fermeture positives et négatives se compense presque exactement ; le polygone extérieur ferme à 16 mm en côte orthométrique et à 8 mm en côte géopotentielle

Bien entendu, au cours des mesures on a retrouvé les classiques erreurs liées au sens de la marche, on a remarqué entre autres qu'elles étaient le fait des opérateurs les plus rapides qu'il a fallu, en conséquence, retirer des travaux de 1er ordre ; on a également constaté que la méthode des tours d'horizon décrite plus haut, améliorait certainement les résultats.

On a calculé le réseau à la fois en altitudes orthométriques et en altitudes dynamiques ; on note que la fermeture des mailles de montagne X', I', E' est très améliorée en altitudes dynamiques, mais en plaine l'amélioration est noyée dans le bruit de fond.
## V – COMPARAISON AUX ANCIENS NIVELLEMENTS :

Pour pouvoir comparer le nouveau nivellement I.G.N. à ses prédécesseurs, il était nécessaire de le calculer aussi dans le système orthométrique, seul système où les deux autres nivellement soient connus.

Mais il fallait, au préalable :

- reprendre la compensation du réseau BOURDALOUË

- refaire également la compensation du réseau N.G.F.

Réseau BOURDALOUË et réseau LALLEMAND recompensés ont été comparés au réseau I.G.N. ; on comptait en tirer d'importantes conclusions sur les mouvements récents de l'écorce. Effectivement d'importantes discordances systématiques ont été mises immédiatement en évidence. On constate que l'accord entre le réseau BOURDALOUË et le réseau I.G.N. est assez satisfaisant, les discordances étant au maximum égales à 30 cm, elles sont d'ailleurs réparties de manière assez systématique, mais la comparaison entre le réseau N.G.F. recalculé et le réseau I.G.N. montre une discordance systématique, fonction de la latitude, atteignant 50 centimètres dans le Nord de la France.

Il aurait été tentant d'attribuer cette différence à un basculement orogénique de grande ampleur, soulevant la partie Nord de la France et tendant à faire descendre la partie Sud du territoire, mais cette hypothèse est contredite par un examen même superficiel.

Il est impossible de trouver trace sur les marégraphes de la Manche et de la Mer du Nord, d'un soulèvement continental qui devrait s'y traduire par une régression du niveau marin ; c'est plutôt le contraire qui se produit.

D'autre part, s'il y avait mouvement physique systématique, il aurait dû affecter une allure linéaire en fonction du temps pour les trois nivellements successifs ; or en un même point on peut en général écrire

$$ \begin{array}{l} \text{altitude BOURDALOUË} > \text{altitude I.G.N.} > \text{altitude N.G.F.} \\ (1860) \qquad (1965) \qquad (1980) \end{array} $$

ce qui interdit évidemment toute hypothèse de mouvement séculaire progressif. Toutefois on notera, et c'est un point important, que les trois nivellements s'accordent à attribuer des altitudes identiques aux points situés sensiblement à la latitude de Marseille, depuis la frontière italienne, jusqu'à l'océan, en particulier dans la région de Saint-Jean-de-Luz (Golfe de Gascogne).

Il y a donc bien écart systématique entre le nivellement N.G.F. et le nivellement I.G.N. et pour trancher la question en faveur de l'un ou de l'autre, il faut analyser plus attentivement ;

1/ On constate que les mailles internationales voient significativement améliorer toutes leurs fermetures par le nivellement I.G.N.

Il était intéressant d'introduire les nouveaux résultats dans le Réseau Européen Unifié de nivellement, dont on connaît l'historique. On sait que le réseau français utilisé dans la compensation de 1957 était la partie la plus vétuste de l'ensemble.
On a donc procédé à une nouvelle compensation en le liant au réseau international par les jonctions anciennes, en conservant intégralement le tracé et les valeurs anciennes des mailles autres que les mailles françaises publiées en 1957 par O. SIMONSEN. On a ainsi pu comparer le réseau N.G.F. et le réseau I.G.N. 1969 en le testant sur les parties du REUN étrangères au réseau français par comparaison des fermetures du polygone : Ostende (marégraphe) - Cuxhaven (marégraphe) - Trièste (marégraphe) - Gênes (marégraphe) - Marseille (marégraphe) - Dunkerque (marégraphe) - Ostende (marégraphe).

La fermeture du polygone qui était de 0,53 m avec le N.G.F. passe à 0,08 m pour le réseau I.G.N. 1969.

Ce résultat qui se passe de commentaire prouve l'incompatibilité définitive de l'ancien N.G.F. et des réseaux européens qui l'avoisinent et permet d'affirmer sans crainte d'erreur que la discordance systématique mise en évidence entre l'ancien N.G.F. et le nivellement I.G.N. 1969 est presque entièrement due à une erreur systématique dans les altitudes N.G.F.

La recherche des causes de ces erreurs fait l'objet des études du Service du Nivellement de l'I.G.N. mais jusqu'à ce jour les raisons n'ont pu être élucidées.

BIBLIOGRAPHIE

LEVALLOIS J.J. & MAILLARD J. — Le nouveau réseau de Nivellement de 1er ordre du territoire français. Conséquences pratiques et scientifiques. *Symposium de Munich, IGN 2ème Direction, n° 26 848, Avril 1970.*
<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>FERMETURES en millimètres
des polygones du réseau de 1er Ordre I.G.N (1962-69)
(système dynamique)</figcaption></figure>

Fermeture du polygone extérieur : + 8
# LE GEOIDE ASTRO-GEODESIQUE DU TERRITOIRE FRANCAIS

J.J. LEVALLOIS

Institut Géographique National
2, Avenue Pasteur, 94 - St-Mandé

L'année 1969 a vu se terminer la première partie des travaux astronomiques d'observation des stations de déviation de la verticale du territoire français, et le calcul d'un géoïde correspondant dans le système Europe aux déviations observées.

Le territoire national est maintenant couvert d'un réseau de 420 stations astronomiques de campagne où l'on a déterminé les coordonnées géographiques $λ$ et $φ$ ; il a la densité du 1er ordre de triangulation tout le long de la méridienne de France, et le long d'un profil Calais-Belfort, entrepris il y a quelques années à la demande de l'Association Internationale de Géodésie ; dans le reste du territoire, les stations astronomiques sont distantes en moyenne de 50 à 60 km et sont toujours rattachées au réseau de 1er, de 2e ordre ou 3e ordre ; 250 stations environ ont été observées entre 1965, 1966, 1967, 1969, 1970. Une densité plus forte sera assurée dans les régions montagneuses au cours des années futures.

Les observations ont été exécutés par la méthode des hauteurs égales, en principe en observations impersonnelles ou, lorsque les appareils impersonnels faisaient défaut, avec corrections d'équation personnelle déterminées par mesure en laboratoire ou sur le terrain ; chaque station a été mesurée en moyenne par l'observation de 70 à 80 étoiles, réparties en 4 séances d'observation portant sur plusieurs nuits différentes.

L'erreur moyenne quadratique est de l'ordre de 0"6 pour la latitude et la longitude.

Le calcul a été fait sans tenir compte de la correction de MOLODENSKY, à peu près négligeable partout sur le territoire français : on a utilisé une méthode simplifiée consistant à écrire la relation fondamentale du nivellement astrogéodésique

$$ \Delta h_A^B = -K \cdot \left( \frac{\zeta_A + \zeta_B}{2} \right) $$

en évaluant $\zeta$ par les composantes $\xi$ et $\eta$ de la déviation de la verticale :

$$ \zeta = \xi \cos \alpha + \eta \sin \alpha $$
(α azimut de A sur B compté à partir du Nord, K distance AB), et en écrivant cette relation entre les points immédiatement voisins, et lui attribuant un poids 1/K⁴.

La carte en courbes de niveau a été construite dans le système Europe 1950 en attribuant au point de Rosny près de Paris l'altitude conventionnelle de – 10,0 m par rapport à l'origine du zéro de la triangulation du système Europe 1950, valeur qui est voisine de celle déterminée antérieurement par le Brigadier BOMFORD, et qui se raccorde assez correctement avec celle qui a été obtenue par HEITZ en 1968 dans son travail sur le géoïde Ouest Européen en Allemagne R.F. (HEITZ, 1969).

Il était intéressant de comparer la forme du géoïde astrogéodésique à celle du géoïde gravimétrique sur le même territoire ; c'est ce qui a été fait dans une étude basée sur une intégration des anomalies gravimétriques de 1° x 1° d'Europe Occidentale par la formule de Stokes, en utilisant pour les anomalies lointaines les anomalies de 5° x 5° données par UOTILA et KIVIOJA (LEVALLOIS, 1971).

La comparaison des 2 géoïdes montre qu'ils sont réductibles l'un à l'autre par une formule du type :

$$h_{\text{gravim}} = h_{\text{astro}} + V_o + a\Delta\varphi + b\Delta\lambda + c\Delta\varphi\Delta\lambda + d\Delta\varphi^2 + e\Delta\lambda^2 + f\Delta\varphi^2\Delta\lambda$$

(Δφ, Δλ, variations de latitude et longitude par rapport à l'origine) avec un écart type de ± 0,9 m, mais les coefficients c, d, e, f, n'ont point la valeur théorique, ce qui indique une distorsion de l'un des deux géoïdes, probablement le gravimétrique, due vraisemblablement à l'influence d'anomalies lointaines incorrectement extrapolées.

## REFERENCES

HEITZ S. — An astrogeodetic determination of the geoïd for West Germany. Nachrichten aus dem Karten und Vermessungswesen — Reihe II Heft n° 24 — Institut für angewandte Geodäsie, 1969.

LEVALLOIS J.J. — Comparaison des géoïdes astro-géodésique et gravimétrique sur le territoire français. Communication présentée à l'assemblée générale de l'AIG, Moscou 1971.
GÉOÏDE ASTRO - GÉODÉSIQUE
ELLIPSOIDE INTERNATIONAL
SYSTÈME EUROPE 1950

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

Les valeurs indiquent les corrections à appliquer

aux cotes du nivellement pour en faire des altitudes

au dessus de l'ellipsoïde international

ORIGINE DES ALTITUDES: POTSDAM (10 à PARIS ROYAL)
LES TRAVAUX DE LA RCP 133
JONCTION EUROPE-AFRIQUE PAR GEODESIE SPATIALE

J.J. LEVALLOIS

Institut Géographique National
2, Avenue Pasteur, 94 - St-Mandé

Créée par décision du Directeur du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), la Recherche Coopérative sur Programme n° 133 (RCP 133) se proposait essentiellement, conformément au projet déposé au CNRS, de réaliser une jonction géodésique par satellites artificiels de l'Europe à l'Amérique du Sud, avec relais par l'Afrique.

Le présent compte rendu a pour but d'exposer les travaux accomplis au titre de la 1ère, partie du programme: jonction Europe-Afrique.

*
* *

Au cours d'une réunion tenue en 1966 entre diverses personnalités intéressées du Bureau des Longitudes, du Laboratoire d'Aéronomie du CNRS, de l'Observatoire de Meudon, du Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) et de l'Institut Géographique National (IGN), on fit le point de la situation des recherches géodésiques spatiales françaises et des moyens dont on disposait à la suite des études antérieures.

On se mit d'accord sur les grandes lignes d'un projet de jonction Europe-Amérique du Sud, dont la première étape serait la jonction Europe-Afrique Centrale.

Les circonstances étaient techniquement favorables : outre le matériel et les programmes réalisés en France, les télémètres à laser du Laboratoire d'Aéronomie et de l'ONERA avaient montré qu'ils étaient opérationnels, NASA venait de lancer le satellite passif PAGEOS, accessible aux chambres balistiques IGN et s'apprêtait à lancer GEOS B, satellite géodésique muni entr'autres d'un dispositif à éclairs ; enfin, certains organismes étaient disposés à faciliter l'exécution du programme ou à y collaborer. D'ature part, des opérations de géodésie terrestre entreprises sur le 12e parallèle promettaient d'assurer au projet une vérification intéressante.
Les grandes lignes du projet furent alors arrêtées comme suit :

- La figure fondamentale serait un pentagone de sommets

SAN FERNANDO (Espagne) - Observatoire naval, où est installée une station du Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).

SAINT MICHEL - Observatoire de Haute-Provence, doublé par la station de Nice (Observatoire de Nice, camera Antarès).

STEPHANION (Grèce) - Observatoire du CNES du programme D1

DAKAR (République du Sénégal), - station géodésique du 12ᵉ parallèle

FORT-LAMY (République du Tchad) - station géodésique du 12ᵉ parallèle

- La figure San Fernando - St-Michel - Stéphanion servirait de figure de base ; elle serait déterminée par la méthode suivante :

En chacune de ces trois stations serait localisé un télescope de SCHMITT ou un instrument d'observation équivalent, capable de photographier les éclairs émis par le satellite GEOS B ou de photographier en poursuite les satellites accessibles à la télémétrie laser.

Ce télescope serait jumelé à un télémètre laser, fonctionnant sur tous les satellites utilisables, mais plus particulièrement sur GEOS B pendant la durée de l'émission des éclairs, de manière à ramener la distance télémétrique et la direction spatiale des éclairs photographiés sur le fond des étoiles à une même base de temps.

- Les cinq sommets du pentagone fondamental seraient ensuite stationnés avec les chambres balistiques IGN pour définir par visées synchronisées sur le satellite PAGEOS le canevas de triangulation spatiale reliant la base européenne à la base africaine Dakar-Fort-Lamy.

Vers cette même époque, la RCP 133 reçut du SAO proposition d'utiliser l'équipement qu'il s'apprêtait à installer à son observatoire de Dionysos, à savoir une chambre Baker Nunn et un télémètre laser.

Le projet fut alors définitivement arrêté, les accords de stationnement dans les pays étrangers furent négociés et réglés par le service des relations extérieures du CNES, et l'hiver 1967-1968 fut consacré à la préparation du matériel, à son entretien, en particulier à la mise sur remorque mobile du télémètre laser destiné à la station de San Fernando. Il fut enfin convenu que les opérations sur GEOS B, dont le responsable scientifique était allé exposer le programme et le calendrier à la NASA à Washington, commenceraient vers le 15 Avril, le satellite GEOS B ayant été lancé avec succès dans la première quinzaine de Janvier.

## OPERATIONS DE TELEMETRIE LASER

La station de Saint-Michel put être mise en action vers le 15 Mars, celle de San Fernando vers le 15 Avril. Il était convenu que les visées sur le satellite GEOS B auraient la priorité absolue, et que si les circonstances le permettaient, les autres
satellites à prismes réflecteurs, GEOS A, BEB, BEC, DIC, DID, seraient également visés en seconde urgence.

Il était pour cela nécessaire de se fixer des règles précises d'observation et un programme de travail. L'élaboration du programme fut confiée à M. BARLIER, de l'Observatoire de Meudon, travaillant en liaison étroite avec la division "Réseau" du CNES.

Sous la direction de M. BARLIER, on décidait des points à viser en simultanéité, et, grâce au compte rendu hebdomadaire des stations, on pouvait articuler les observations de manière à obtenir une densité uniforme. Les résultats obtenus ont été excellents. Des milliers d'échos laser ont été observés par les équipes et réduits par le Centre de Calcul du CNES chargé de fournir les valeurs corrigées, selon les programmes établis par lui au cours de l'opération Diadème.

La base San Fernando-Saint-Michel est parfaitement établie sur de solides observations ; la base Saint-Michel-Athènes est probablement moins solide, en particulier parce que la station laser du SAO n'a pu être installée à Dionysos qu'au mois de Juillet 1968 et que 2 mois se sont écoulés avant qu'elle n'y soit opérationnelle.

## Expériences annexes

Deux expériences annexes entreprises pendant la durée des observations de la RCP 133 méritent d'être mentionnées :

1/ En liaison avec l'ONERA qui avait construit une station d'émission par un laser relaxé, où toute la puissance est utilisée à illuminer un satellite artificiel muni de prismes cataphotes, de nombreuses photographies d'échos ont été observées au télescope de SCHMITT de Saint-Michel montrant ainsi qu'il est possible au sol d'obtenir des reflets sur satellites spécialement équipés (GEOS A, GEOS B, DIC, DID), et par conséquent, d'obtenir une mise en place spatiale de l'écho en combinant le procédé avec une télémétrie laser synchronisée par un laser déclenché.

On a même semble-t-il photographié certains échos du laser de télémétrie.

2/ Les télémètres ont été utilisés pour une opération terrestre de liaison Corse - continent qui a parfaitement réussi, et dans laquelle les mesures angulaires et les mesures directes de longueur ont montré un parfait accord. L'opération est discutée dans une communication spéciale.

## OPERATIONS SUR PAGEOS

Déjà, lors des conversations avec les responsables espagnols, il était apparu que l'équipe du Professeur TORROJA Y MENENDEZ (Faculté des Sciences de Madrid) désirait participer à l'opération PAGEOS pour faire la jonction géodésique de l'archipel des Canaries à la triangulation espagnole. Cette extension, qui s'accordait très heureusement avec le projet, avait été pratiquement convenue au cours des premiers contacts scientifiques.

Le programme de travail français fut en Juillet 1968 exposé à l'Assemblée Générale du COSPAR à Tokyo par M.J. KOVALEVSKY, Président du groupe de
travail n° 1. Il y excita l'intérêt des diverses nations et organismes, qui demandèrent à y participer, conformément à un voeu adopté par le COSPAR.

Une réunion des principaux participants eut lieu à Paris en Octobre 1968. Il fut décidé que la RCP 133 serait chargée de l'organisation des travaux : le Centre National d'Etudes Spatiales se chargeait de transmettre à la RCP 133 (MM. DUFOUR et FONTAINE) les prévisions à long terme de PAGEOS. Ces derniers devaient les traiter et expédier les documents de prévision aux observatoires, selon une méthode de prévision, longuement expérimentée à l'IGN au cours des campagnes précédentes, adoptée pratiquement à quelques menues variantes près par la sous-commission Ouest de la triangulation européenne de l'Association Internationale de Géodésie.

Les observations de PAGEOS ont duré jusqu'au 28 Février 1969. Ces dates avaient été choisies en fonction des possibilités d'observation de PAGEOS et du climat africain de Dakar et Fort-Lamy, plus favorable en hiver. Elles ont été couronnées de succès dans le mesure où on pouvait l'espérer, les stations les plus défavorisées du programme français proprement dit étant Dionysos, où le temps fut exceptionnellement mauvais, et Dakar, où il fut moins bon que prévu.

On trouvera par ailleurs (voir H. DUFOUR : L'opération Eurafrique 1968) la liste des stations occupées et les statistiques des observations.

Les résultats des dépouillements ont commencé à être l'objet des premiers échanges et des premiers calculs, conformément aux conventions agréées ; ils seront communiqués à la communauté scientifique aussitôt que les participants auront pu les exploiter eux-mêmes.
DETERMINATION D'UN TRIANGLE EUROPEEN
PAR PHOTOGRAPHIES SUR FOND D'ETOILES
ET MESURES DE DISTANCES PAR LASER
SUR SATELLITES ARTIFICIELS

M. LEFEBVRE

Centre National d'Etudes Spatiales
B.P. n° 4 - 94 - Brétigny-sur-Orge

Le but essentiel de la campagne RCP 133 était de relier géodésiquement l'Europe et l'Afrique au moyen de satellites artificiels. Les techniques laser mises en oeuvre lors de l'expérience Diadème avaient permis de montrer qu'il était possible de déterminer un vecteur entre les stations avec une très bonne précision [1]. On a donc décidé de donner l'échelle de la triangulation en mesurant un triangle de base par observations simultanées photographiques et laser avec une précision escomptée de $10^{-6}$.

Les trois sommets du triangle étaient situés à San Fernando (Espagne), Haute-Provence/Nice (France), Athènes (Grèce). A San Fernando, la station comprenait une camera Baker-Nunn du Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) et une station laser CNRS/CNES servie par une équipe française, avec l'aide de l'Observatoire naval espagnol. A Athènes, se trouvaient une camera Baker-Nunn et une station laser gérées en commun par le SAO et l'Université Technique d'Athènes. Enfin, en France, se trouvaient une station laser CNRS/CNES et un télescope de Schmidt à l'Observatoire de Haute-Provence, ainsi que la camera Antarès mise en oeuvre à Nice par l'Observatoire de Meudon.

Les opérations en station ont duré du 15 Avril au 31 Août 1968. Elles étaient coordonnées par le Centre Opération du CNES.

Les stations laser ont observé 612 passages sur les six satellites munis de réflecteurs laser - GEOS-B fournissant le tiers des observations - ce qui représente environ 35 000 échos (50 par passage en moyenne). Les stations optiques ont obtenu plus de 1 000 clichés dont 495 sur les flashs de GEOS-B. Plus que le nombre d'observations, il est important de souligner que plus de 400 observations simultanées (dont 200 séries de flashs) ont été obtenues, et que leur répartition géographique est très satisfaisante, ainsi qu'en témoigne la carte des points sous-satellites [2].

La synchronisation des mesures a été coordonnée par le BIH, par transports d'horloge et réception VLF en station. Les décalages de l'horloge embarquée sur GEOS-B ont été fournis par le GOCC (Geodetic Orbital Control Center) du
Goddard. La synchronisation a été assurée à mieux que 0,1 millisecunde, les mesures étant données dans l'échelle A3 du BIH [3].

Les données Baker-Nunn ont été réduites au SAO, les données optiques françaises par l'Observatoire de Meudon ; les données laser ont été prédépouillées au CNES après une série de filtrages pour éliminer les données mauvaises [4]. L'ensemble des données est mis sous forme de cartes scientifiques dont le format est donné dans [5].

La simultanéité des observations laser et photographiques n'est pas indispen-
sable ; la méthode adoptée consiste à calculer les distances station-satellite à
l'instant de la photo (instant satellite) par interpolation ou même légère extra-
polation. Des tests ont montré qu'on ne perdait rien sur la précision.

La méthode utilisée a été décrite dans [1], [4], [6]. Nous calculons séparément
pour chaque visée simultanée des “équations de conditions” et nous faisons
ensuite l’ajustement par moindres carrés en utilisant tout ou partie de ces
équations de conditions. C’est à ce niveau qu’on peut introduire les équations de
contrainte : par exemple, connaissance d’un petit vecteur entre stations proches
ou mélange d’autres résultats.

Les problèmes concernant la pondération sont donnés dans [1] et [5]. La
solution permet de calculer les écarts sur les axes x, y, z, mais aussi les vecteurs
propres et les valeurs propres, ce qui donne une bonne idée de la diversité
géométrique.

Les premiers résultats ont été publiés en Février 1969, soit moins de 5 mois
après l'expérience [7] – [4]. L'ensemble des résultats a été publié au COSPAR
1970 [10]. Nous rappelons ici les résultats en donnant :

- les écarts par rapport aux positions géodésiques (EUROPE 1950), en X, Y, Z.

- les cosinus directeurs de chaque direction et les longueurs des cordes de chaque vecteur.

On donne dans tous les cas l'écart moyen quadratique.

L'analyse de ces résultats a été entreprise de différentes manières. Tout d'abord, la précision des mesures individuelles a été analysée. En ce qui concerne les observations photographiques, les études faites au SAO [8] montrent que la précision sur une mesure individuelle est de 2" d'arc pour une observation individuelle et de 0,8" pour une observation synthétique. Les résultats des observations GEOS faites à Nice et Haute-Provence sont de même qualité. En ce qui concerne les mesures laser, les études de R. BIVAS [1] ont montré que la précision était de l'ordre de 1,50 m, cette estimation étant faite tant à partir des études a priori des causes d'erreur que sur la cohérence a posteriori sur un ajustement par rapport à une orbite. Les résultats récents de l'expérience menée avec 2 lasers tirant simultanément au même endroit sur le même satellite (expérience HOPLASI) [9] et les tirs mutuels d'une station vers une autre distance de 100 kilomètres ont montré que la précision était de 1,50 m pour la partie aléatoire, et de l'ordre du mètre et peut-être moins sur la partie systématique.

La précision sur les résultats peut être analysée a priori à l'aide de données
simulées bruitées et biaisées [1] [11]. Elle peut être également déduite des écarts
types sur les coordonnées après ajustement. Cette méthode a le mérite de bien
chiffrer l'influence de la diversité géométrique ; les ellipsoïdes d'erreur sont des sphères, et si on doit être prudent sur les précisions ainsi déterminées (toujours optimistes), elles sont du même ordre de grandeur que les résultats de la simulation.

On peut également calculer les vecteurs entre stations par des lots de mesures disjoints. Ce genre d'expérience n'est pas exempt d'erreurs systématiques, mais il a prouvé la répétabilité de l'expérience. Plus parlant encore est le fait qu'une détermination sur le vecteur San Fernando-Haute-Provence, faite avec des stations différentes, donne des résultats très concordants. On peut aussi constituer ces lots de façon à détecter les erreurs systématiques éventuelles en faisant des déterminations avec des combinaisons 2 photos / 1 laser ou 1 photo / 2 lasers.

Enfin, on peut comparer avec des résultats obtenus par des méthodes différentes [12] ou des mesures différentes DOPPLER [13] [14] ou encore des combinaisons de mesures différentes [15]. La comparaison a été faite et la concordance des résultats est très satisfaisante [16].

Nous avons également pu comparer avec des valeurs obtenus par le SAO. L'accord est très bon avec les déterminations géométriques [17], mais il y a un écart systématique d'échelle avec la solution Standard Earth II obtenue par méthode de combinaison [18].

En conclusion, on peut affirmer que l'établissement du triangle de base avec une précision de $10^{-6}$ a été atteint, sous réserve d'erreurs systématiques importantes possibles ; une comparaison avec la base Tromsoe-Catane, dont une moitié vient d'être remesurée par géodésie classique, permettrait une vérification externe supplémentaire. La méthode peut être étendue à l'ensemble du réseau européen, d'autres stations ayant observé en simultanéité les flashs de GEOS-B. Des résultats préliminaires ont été obtenus pour Uzhgorod [19].

Naturellement, ce triangle de base sera inclus dans les résultats de l'opération Eurafrique et peut-être incorporé dans la triangulation Ouest-Europe.

Durant l'expérience ISAGEX [20] des mesures de grandes bases pourront être tentées, par exemple, la ligne Riga-Natal (9 000 kilomètres) ou Riga-Mirny, les directions étant fournies par l'observation de satellites hauts (MIDAS 4) et les longueurs de la base par mesures laser. On se référera à l'étude de K. LAMBECK [21] et aux simultations de G. BALMINO et A. CAZENAVE [22].

Il est toutefois évident que le bénéfice des mesures laser, surtout avec les stations de précision 20 à 40 cm, soit par analyse d'impulsion deretour [23], soit à l'aide de nouvelles stations [24], ne sera pleinement atteint qu'avec des expériences à plusieurs lasers sur des satellites hauts (4 000 kilomètres, ou satellites stationnaires) [1], [25].

Cette précision accrue et l'établissement d'un réseau mondial en cours de développement [20] doit permettre d'atteindre des buts nettement plus ambi tieux : c'est l'ère de la géodynamique spatiale [26] [27] qui permettra d'aborder des problèmes tels que l'étude du mouvement du pôle, de la rotation de la terre, des marées terrestres, des mouvements de plaques tectoniques, de l'amélioration de la valeur de GM et de ses éventuelles variations.
COMPARAISON DE LA TRIANGULATION CLASSIQUE (EUROPE 1950)
AVEC LES RESULTATS DE LA RCP 133

SFO = San Fernando (Espagne)

NIO = Nice Observatoire (France)

HPL = Haute-Provence, Laser (France)

DYO = Dionysos (Grèce)

dX, dY, dZ = écart en coordonnées
rectangulaires terrestres

dρ = écart en longueur

du, dv, dw = écart en cosinus directeurs

x, y, z = composantes cartésiennes
terrestres du vecteur liant les 2
stations

Les valeurs entre parenthèses indiquent l'écart moyen quadratique.

<table><thead><tr><th></th><th colspan="2">Vecteur SFO - HPL<br>(9004 - 7815)(*)</th><th colspan="2">Vecteur SFO - NIO<br>(9004 - 8019)</th><th colspan="2">Vecteur SFO - DYO<br>(9004 - 9091)</th></tr></thead><tbody><tr><td>dX (mètre)</td><td>8,3 (0,6)</td><td>8,7 (1,0)</td><td>15,7 (0,9)</td><td>2,0 (2,2)</td><td>15,7 (0,7)</td><td>10,8 (2,3)</td></tr><tr><td>dY</td><td>15,9 (0,7)</td><td>13,2 (1,0)</td><td>4,5 (0,7)</td><td>-5,1 (2,7)</td><td>15,9 (0,7)</td><td>10,8 (2,3)</td></tr><tr><td>dZ</td><td>4,5 (0,7)</td><td>15,4 (1,1)</td><td>11,2 (1,0)</td><td>9,9 (3,2)</td><td>11,2 (1,0)</td><td>10,8 (2,3)</td></tr><tr><td>dρ (mètre)</td><td>11,2 (1,0)</td><td>15,4 (1,1)</td><td>11,2 (1,0)</td><td>9,9 (3,2)</td><td>11,2 (1,0)</td><td>10,8 (2,3)</td></tr><tr><td>du. 10<sup>5</sup></td><td>0,98 (0,06)</td><td>1,03 (0,06)</td><td>0,55 (0,04)</td><td>-0,29 (0,03)</td><td>0,55 (0,04)</td><td>0,04 (0,00)</td></tr><tr><td>dv. 10<sup>5</sup></td><td>0,55 (0,04)</td><td>0,22 (0,04)</td><td>-0,07 (0,05)</td><td>-0,21 (0,03)</td><td>0,22 (0,04)</td><td>0,04 (0,00)</td></tr><tr><td>dw. 10<sup>5</sup></td><td>-0,07 (0,05)</td><td>0,46 (0,05)</td><td>-527 215,5</td><td>-510 417,4</td><td>-526 118,1</td><td>2594 691,0</td></tr><tr><td>x (mètre)</td><td>1013 194,0</td><td>1141 847,7</td><td>633 475,2</td><td>142 990,6</td><td>616 749,5</td><td>142 990,6</td></tr><tr><td>y</td><td>633 475,2</td><td>616 749,5</td><td>633 475,2</td><td>142 990,6</td><td>616 749,5</td><td>142 990,6</td></tr><tr><td>z</td><td>633 475,2</td><td>616 749,5</td><td>633 475,2</td><td>142 990,6</td><td>616 749,5</td><td>142 990,6</td></tr></tbody></table>

REFERENCES

[1] BIVAS R. — La télémétrie spatiale par laser. Application géodésique. *Thèse*. Juin 1968.

[2] Rapport français à l'Assemblée du COSPAR. Prague 1969.

[2] GUINOT B., FEISSEL M. et LAGLARE F. — Bureau International de l'Heure. Rapport annuel pour 1970.

[4] BALMINO G. — Synthèse des premiers résultats des Campagnes DIADEME et RCP 133. *Thèse 3e cycle*.

[5] Expérience DIADEME — Catalogue des observations laser. Février 1969.

[6] BIVAS M. — Méthode générale de géodésie géométrique. *Symposium de la Commission Ouest Européenne sur les satellites artificiels*. Février 1969.

<footnote>(*) Les chiffres correspondants à la numération du SAO des stations de poursuite de satellites.</footnote>
[7] BALMINO G. — Discussion des résultats de la RCP 133. *Symposium de la Commission Ouest Européenne sur les satellites artificiels*, Février 1969.

[8] Scientific horizons from satellite tracking. *SAO report 236*.

[9] ROUMIGUIER A. et GAIGNEBET J. — Etude comparative des mesures effectuées par 2 stations laser implantées sur le même site (expérience HOPLASI) — *Rapport CNES/0.377/CB/MT* Avril 1970.

[10] CAZENAVE A. et DARGNIES O. — Détermination d'une base géométrique à longue distance. COSPAR Leningrad 20/5/70.

[11], CAZENAVE A. et BALMINO G. — Quelques problèmes de géodésie géométrique. *Rapport CNES/8 433/Octobre 1968*.

[12] FORTERRE — Communication privée.

[13] CHASSAING J.P. — Traitement des mesures Doppler en géodésie semi-dynamique, *Symposium sur Dynamics of satellites*, Février 1969.

[14] MAINGUY A.M. — Méthode de condensation des données en géodésie spatiale, Cospar Leningrad, Mai 1970.

[15] ROUMIGUIER A. et CHASSAING J.P. — Traitement simultané des mesures Doppler et laser en géodésie semi-dynamique, *Rapport CNES/9 481/CB/MT*, Novembre 1969.

[16] LEFEBVRE M. — Comparative analysis of different results on the Européan datum from satellite geodesy, *Symposium COSPAR*, IAU, IAG, Dynamics of satellites, Prague 1969.

[17] LAMBECK K. — A spatial triangulation for a global network and the position of the North American datum within it, presented at the AGU meeting, Washington D.C., Avril 69.

[18] GAPOSCHKIN M. et LAMBECK K. — Smithsonian Standard Earth (II), *SAO Report* 315.

[19] CAZENAVE A. et DARGNIES O. — Détermination d'une base géodésique à longue distance par triangulation spatiale utilisant des mesures laser, *Rapport CNES* 273/CNES/CB/MT/ Juin 1970.

[20] ISAGEX 7/CNES — International satellite geodesy experiment, Experiment Plan, Novembre 1970.

[21] LAMBECK K. — Some comments on the present and the future value of geometric satellite geodesy (présenté au meeting GEOS B, Washington Juillet 1969).

[22] CAZENAVE A. et BALMINO G. — Détermination simulée du vecteur San Fernando, Dakar, CNES/CB/MT/8/437, Novembre 1968.

[23] LEHR, PEARLEMAN et SCOTT — Range corrections from oscillosonic displays of laser returns, *SAO Laser Report*, Août 1970.

[24] GAIGNEBET J. — Projet pour une station télémétrique laser (géodésie et géophysique), *Rapport CNES/0 275/ juin 1970*.

[25] BENDER, ALLEY, CURRIE et FALLER — Satellite geodesy using range measurement only, *Journal of geophysical research*, Août 15, 1968, vol. 73, n° 16.

[26] LUNDQUIST C. — Application of space technique solid, Earth and Ocean Physics, *Review paper Cospar Leningrad*, Mai 1970.

[27] BARLIER F. et LEFEBVRE M. — Propositions à long terme en géodynamique spatiale, Octobre 1970.
# L'OPERATION EURAFRIQUE 1968

H.M. DUFOUR

Ingénieur en Chef Géographe
Institut Géographique National
2, Avenue Pasteur, 94 - St-Mandé

L'opération Eurafrique 1968, dont la direction scientifique a été assumée par l'Institut Géographique National (IGN) (France), a regroupé des équipes participantes de diverses nationalités. Les observations ont consisté dans la photographie simultanée sur fond d'étoiles du satellite PAGEOS, pendant la période du 1er Décembre 1968 au 20 Février 1969.

## I - LES OBSERVATIONS

Les stations suivantes ont participé à la campagne:

### 1/ Stations IGN

Goult (France Sud), San Fernando (Espagne), Dionysos (Grèce), Dakar, Fort-Lamy (Centre Afrique)

1/ Stations du SAO (Smithsonian Astrophysical Observatory) (Baker-Nunn)
San Fernando (Espagne), Athènes, Addis-Abéba, Pretoria

### 3/ Stations URSS (AFU 75 ou UF ISZ)

Svenigorod, Uzhgorod, Riga, Le Caire, Afgoy (Somalie), Bamako (Mali)

4/ Stations espagnoles (chambres IGN)
Madrid, Canaries

5/ Stations Est-Europe
Poznan, Ondrejov, Sofia

6/ Stations Ouest-Europe
Malvern, Bordeaux, Nice, Besançon.
Grâce à la coopération du centre de Slough, un certain nombre d'évènements sont communs au réseau Eurafrique et au réseau Ouest-Europe et pourront donc être exploités éventuellement.

D'après les observations recueillies, on devrait pouvoir calculer d'un seul tenant l'ensemble des points suivants : SVENIGOROD, UZHGOROD, ATHENES, GOULT, SAN FERNANDO, DAKAR, FORT-LAMY, ADDIS-ABEBA, LE CAIRE. D'autres points pourront être rattachés, mais avec une précision moindre : Malvern, Sofia, Ondrejov, Bamako, Afgoy (Somalie), Pretoria.

## II — LES CALCULS

Les observations des plaques au comparateur sont actuellement réalisées, mais les calculs de réduction sont encore en cours.

Pour la réalisation des calculs, on a opéré un certain nombre d'innovations :

- Dans le cadre des stations françaises, un calcul rigoureux sera exécuté en tenant compte exactement de toutes les observations effectuées (sur étoiles et sur satellite) (FONTAINE, 1968). Les relations d'observation fondamentales s'appliquent aux pointés sur les plaques effectuées au comparateur.

- Dans le cadre international, une méthode de travail est mise au point pour tenir compte des résultats de tous les participants, en réduisant les observations à un faible nombre de paramètres, dont on garde les tableaux de variance, réels ou statistiquement approchés (DUFOUR, 1970).

Cette deuxième méthode est apparue comme la seule praticable pour permettre à la fois de condenser suffisamment les résultats partiels des différents participants, afin de faciliter la publication, et de sauvegarder malgré tout la rigueur finale du calcul.

Les caractéristiques principales de cette méthode sont les suivantes :

### A) Usage du lissage polynomial sur les pointés de satellite

Un lissage préalable par un polynôme de degré n permet de ramener l'ensemble des pointés au comparateur à (n + 1) pointés fictifs ; ces pointés fictifs sont sans corrélation si leur position est choisie convenablement.

### B) Décomposition des erreurs

L'incertitude sur une visée se décompose en 2 erreurs :

- erreur longitudinale, dans le plan de la trajectoire

- erreur transverse

Ces deux erreurs peuvent être considérées pratiquement comme sans corrélation.

Les résultats issus d'une mesure de plaque doivent en principe comporter la matrice d'autocorrélation de ces erreurs, ou à défaut, des renseignements statis-tiques permettant de la reconstituer de façon théorique (nombre d'étoiles observées, rayon de dispersion, erreur de pointé sur une étoile, etc...).
### C) Intersection dans l'espace

Un arc d'orbite peut être représenté par un polynôme du 4ᵉ degré en fonction du temps :

$$ \vec{M} = \vec{M}_o + \vec{M}'_o t + \frac{\vec{g}_o}{2!} t^2 + \frac{\vec{g}'_o}{3!} t^3 + \frac{\vec{g}''_o}{4!} t^4 $$

l'origine $\vec{M}_o$ étant prise au milieu de l'arc.

Les éléments inconnus sont $\vec{M}_o$ (position centrale) et $\vec{M}'_o$ (vitesse) ; les grandeurs $\vec{g}_o, \vec{g}'_o, \vec{g}''_o$ sont calculées à partir du champ de la pesanteur normale.

Cette méthode de travail permet de renforcer la précision finale du calcul et de lier automatiquement des observations non rigoureusement simultanées.

## CONCLUSION

La collaboration internationale, avec des appareillages différents, oblige à mettre au point des méthodes de calcul nouvelles permettant de s'adapter aux divers types d'observations et de faciliter les échanges d'information.

## BIBLIOGRAPHIE

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DUFOUR H.M. — Plan général des calculs de géodésie spatiale à partir des photographies de satellite sur fond d'étoiles, COSPAR Transactions n° 7 : Reduction of satellite plates, p. 137, Prague, Avril 1968.

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LEVALLOIS J.J. — Recherche Coopérative sur Programme n° 133, Compte rendu d'activité, 1969.
RCP 193
EURAFRIQUE 1968

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LES TRAVAUX DE GEODESIE DYNAMIQUE

J. KOVALEVSKY

Astronome titulaire
Bureau de Longitudes
3, rue Mazarine - b5 - Paris 6

Le lancement réussi des satellites géodésiques français D1A (Diapason, le 17 février 1966), D1C et D1D (Diadème, février, 1967) a été suivi de plusieurs campagnes d'observation de ces satellites à des fins géodésiques : observations Doppler pour D1A, observations Doppler, laser et photographiques pour D1C et D1D (KOVALEVSKY, 1968 et KOVALEVSKY et al, 1968), L'ensemble des données ainsi recueillies a été traité par plusieurs groupes de chercheurs en France, de façons très diverses.

Au Bureau des Longitudes et à l'Observatoire de Meudon, les observations Doppler de D1A ont été exploitées en supposant que le potentiel terrestre est représenté par la Standard Earth 1966. La position de la station de Nice étant supposée connue, on a essayé de déterminer celle de Beyrouth (Liban). La méthode de réduction a été mise au point par R. CID PALACIOS (1968), le calcul analytique des perturbations principales étant fait suivant les formulaires présentés par B. MORANDO (1968) et J. KOVALEVSKY (1970). Le calcul littéral des perturbations par les harmoniques tesséraux est dû à A. CHALLE et J.J. LACLAVERIE (1969) tandis que l'étude des effets atmosphériques et ionosphériques a été faite par M. TOUZE (1968). Le résultat obtenu (KOVALEVSKY et al, 1969 a et b) est satisfaisant compte tenu du fait qu'il n'y avait qu'un station de référence. Dans le système Europe 50, on trouve

$$ \lambda = 35^{\circ}52'313 \pm 0^{\circ}000 \quad 40 \text{ Est} $$

$$ \varphi = 33^{\circ}84'428 \pm 0^{\circ}000 \quad 42 \text{ Nord} $$

ce qui correspond à une précision de l'ordre de 50 mètres.

L'exploitation des mesures Doppler de D1D (l'émetteur de D1C s'étant rapidement arrêté de fonctionner) a été effectuée au CNES par J.P. CHASSAING (1969 et 1970). Trois stations de réception étaient en fonction à St Michel de Provence, Colomb Béchar (Algérie) et Stéphania (Grèce) puis, à l'occasion des campagnes RCP 133, à St Michel de Provence, San Fernando (Espagne) et Athènes (Grèce). La précision obtenue pour le rattachement des stations entre elles a été plus grande (10 à 20 mètres) grâce à une meilleure répartition géométrique des observations. La méthode employée s'appuie non pas sur une théorie analytique, mais sur une intégration numérique.
Le grand nombre d'observations laser a aussi permis à B. LAGO (1970, d'effectuer une étude analogue à la précédente et d'obtenir des résultats comparables. Enfin, des études ont été effectuées pour l'utilisation simultanée de ces deux types d'observation qui se complètent, par Mme A. BANCHEREAU (1968) et A. ROUMIGNIER et J.P. CHASSAING (1969).

Les résultats de ces calculs pouvaient être comparés aux résultats de liaisons géométriques effectuées simultanément entre les mêmes stations. La cohérence de tous ces résultats a été démontrée par M. LEFEBVRE (1970). Cette étude comparative est exposée plus en détail dans l'article sur la RCP 133 (page 42).

Notons encore que les observations laser ont été largement utilisées dans la construction de la seconde Standard Earth (GAPOSCHKIN et LAMBECK, 1970). Cependant, l'utilisation de l'orbite de D1D dans ce travail s'est heurtée à certaines difficultés dues à la résonance d'ordre 13 trouvée et estimée par G. BALMINO (1969). Ces résultats ont été publiés par J. KOVALEVSKY (1970).

Par ailleurs, un certain nombre de problèmes théoriques ont été étudiés, les applications ayant en général été effectuées à l'aide des données recueillies au cours des expériences D1. Ainsi, B. LAGO et A.M. MAINGUY (1971) et A.M. MAINGUY (1970) ont proposé une méthode de côndensation des données d'observation permettant de présenter sous la forme d'un vecteur dit "pseudomesure" l'essentiel des informations qu'on peut tirer de l'observation d'un passage.

Les méthodes de contrôle optimal et du filtrage statistique ont été appliquées à l'estimation des paramètres du mouvement des satellites observés par les méthodes Doppler notamment par Mlle C. EDELMAN (1969) et M. POLLAK dont les résultats ont été comparés aux autres méthodes par M. LEFEBVRE (1970).

Mlle M. TOUZE (1970) a utilisé des observations laser recueillies au cours des campagnes d'observation de D1 afin d'établir des équations de conditions portant sur les anomalies locales de la pesanteur dans la région de la Méditerranée occidentale. Les observations Doppler sont insuffisamment précises pour ce travail, mais on a quelque espoir de réussir avec des observations laser de précision décimétrique.

Le lancement du satellite DIAL en mars 1970 sur une orbite basse d'inclinaison 5° et observé par des moyens radioélectriques a permis à F. FORESTIER et A. CAZENAVE (1971) d'ajouter quelques équations de conditions indépendantes aux équations de KOZAI (1970) pour la détermination des harmoniques zonaux qui n'était basée que sur des satellites d'inclinaison supérieure à 28°.

L'ensemble de ces travaux a permis de constituer un fort groupe de chercheurs en Géodésie dynamique qui est armé pour s'attaquer désormais à des problèmes plus vastes comme ceux qui se poseront à l'occasion du programme ISAGEX dont l'organisation a été confiée au groupe français et dont le comité scientifique est également présidé par un français. Ce projet est décrit page 59.
BIBLIOGRAPHIE

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CHALLE A. et LACLAVERIE J.J. — Fonction perturbatrice et représentation analytique du mouvement d'un satellite. *Astronomy and Astrophysics*, vol. 3, p. 15, 1969.

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EDELMAN C. — Estimation des paramètres d'un système stochastique muni d'origanes de mesure. Application au satellite artificiel. *Thèse de 3ᵉ cycle, note technique du Bureau des Longitudes*, 1969.

FORESTIER F. et CAZENAVE A. — Equation de condition pour les harmoniques zonaux d'après le satellite DIAL. Présenté à l'Assemblée Générale du COSPAR (Léningrad, mai 1970) *Document CNES n° 0 212/CB/MT*, 1970.

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KOZAI Y. — *SAO Special Report* n° 312, 1970.

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LAGO B. et MAINGUY A.M. — Condensation des données d'observation en vue d'une utilisation géodésique. *Space Research*, vol. 11, sous presse, 1971.

LEFEBVRE M. — Comparative analysis of different results on the European datum from spatial Geodesy. "Dynamics of Satellites 1969", B. Morando Edit., Springer Verlag, Berlin, p. 162, 1970.

LEVALLOIS J.J. et KOVALEVSKY J. — Géodésie Générale, Eyrolles, Edit. Paris, Tome 4, chapitre 13, 1970.

MAINGUY A.M. — Méthode de condensation des données en Géodésie spatiale. *Document CNES n° 0 028/CB/MT*, mai 1970.

MORANDO B. — Mouvements des satellites géodésiques, les méthodes dynamiques de géodésie par satellites, Editions CNES, p. 35, 1968.
ROUMIGUIER A. et CHASSAING J.P. — Traitement simultané des mesures Doppler et laser en géodésie semi-dynamique. *Document CNES* n° 9 481/MT/CB, novembre 1969.

TOUZE M. — Influence de l'ionosphère et de la troposphère sur l'effet Doppler pour les satellites artificiels. *Note technique du Bureau des Longitudes* n° 4, 1968.

TOUZE M. — Détermination locale des anomalies de gravité à l'aide d'observations de satellites artificiels. Communication au symposium de géodésie mathématique, Trieste 1969 sous presse, et thèse de 3ᵉ cycle à soutenir fin 1970.
# L'EXPERIENCE GEODESIQUE ISAGEX

F. BARLIER

Observatoire de Meudon
92 - Meudon

G. BRACHET

Centre National d'Etudes Spatiales
91 - Brétigny-sur-Orge

## I - ORIGINE

L'expérience ISAGEX a été proposée puis organisée par le Centre National d'Etudes Spatiales, en s'appuyant sur des recommandations d'organismes internationaux, notamment du groupe I de COSPAR, de la Commission Ouest-Européenne, d'un séminaire sur la physique de la terre et des océans à Williamstown (Massachussetts).

Trois motivations essentielles peuvent être retenues :

- Le rapide développement de la technique laser pour la mesure des distances, dans de nombreux pays.

- Le développement de nouvelles cameras (AFU75) en URSS

- Le lancement du satellite POLE dont l'inclinaison de la trajectoire est de 15° et qui est équipé de réflecteurs laser.

## II - PARTICIPATION

Un ensemble de groupes et d'organisations de différents pays ont répondu positivement aux propositions du CNES, soit pour participer aux observations (phase 1), soit pour prendre part aux recherches et aux dépouillements (phase 2). Nous donnons la liste des pays ayant demandé à participer aux observations :

Australie, Belgique, Bulgarie, Grande-Bretagne, Tchécoslovaquie, République Fédérale Allemande, Finlande, France, République Démocratique Allemande, Grèce, Italie, Japon, Pays-Bas, Suède, Suisse, U.R.S.S., U.S.A.

7 satellites seront observés :

Beacon B (explorer 22) 64 064 01

Beacon C (explorer 27) 65 032 01

Geos A (explorer 29) 65 089 01

D1 C (Diadème 1) 67 011 01

D1 D (Diadème 2) 67 014 01

Geos B (explorer 36) 68 002 01

Peole 70 109 01
### III — OBJECTIFS SCIENTIFIQUES

Nous désirons recueillir un ensemble de données d'observations homogènes et bien distribuées autour de la Terre, afin de développer des études de géodésie dynamique et de géodésie géométrique, dans le but final de mieux connaître la Terre, comme corps élastique et déformable.

#### 1/ Contribution à la détermination du champ de gravité terrestre

Détermination de nouvelles relations linéaires entre les coefficients du potentiel terrestre, principalement pour améliorer les coefficients correspondant aux harmoniques d'ordre élevé, et cela grâce aux mesures de distance par laser et grâce aux observations faites sur un satellite dont l'inclinaison sera faible.

#### 2/ Contribution à la géodésie géométrique

En utilisant simultanément des observations photographiques et des mesures de distance, trois grandes lignes devraient être déterminées :

- Europe → Brésil
  Europe de l'Est et Europe du Nord, Zimmerwald
  Haute Provence, San Fernando, Dakar, Natal

- Europe → Afrique du Sud
  Europe, Dionysos, Afgoy, Olifantsfontein, Kerguelen, Mirny

- Inde → Ile de Guam
  Naini-Tal, Oulan Bator, Sakhalinsk, Dodaira-Guam

#### 3/ Contribution à l'étude de la physique de la terre

Des résultats intéressants devraient être obtenus par le mouvement du pôle, la rotation de la terre, les variations temporelles du potentiel terrestre. Il est possible que pour certains aspects de ces questions la couverture des observations ne soit pas aussi bonne que nécessaire, et qu'en conséquence, les résultats soient un peu à la limite de ce qu'on peut déduire des données d'ISAGEX.

Néanmoins, ISAGEX ouvrira de nouvelles perspectives dans ces domaines.

### IV — ORGANISATION

L'organisation a été confiée à un Centre principal (le CNES) qui s'appuie sur cinq sous-centres :

Goddard, SAO, CNES, Ondrejov, ASTROSOVJET

Chaque station d'observations est placée sous la direction d'un sous-centre.

Les opérations auront lieu entre le 1er Janvier 1971 et le 1er Juillet 1971.

Les détails de toute cette organisation sont donnés dans un important document ISAGEX.
REFERENCE

International Satellite Geodesy Experiment, ISAGEX.

Centre National d'Etudes Spatiales, GB/ZK/O, 631/MT/CB.
# LES TECHNIQUES LASER EN GEODESIE SPATIALE

J.C. HUSSON

Centre National d'Etudes Spatiales
91 - Brétigny-sur-Orge

A. ORSZAG

Laboratoire de l'Ecole Polytechnique
17, rue Descartes - 75 - Paris (5e)

Les techniques laser ont été utilisées en France pour la géodésie spatiale dès leur apparition. Voici les dates importantes caractérisant leur évolution dans cette spécialité :

24 Janvier 1965 : Une équipe du Service d'Aéronomie du CNRS dirigée par R. BIVAS obtient le premier écho laser sur le satellite S 66

Février 1967 : Le CNES lance les satellites DIADEME I et II équipés de trièdres réflecteurs laser

Juin 1967 : Une équipe de l'ONERA et du Service des Satellites artificiels obtient les premières photographies sur fond d'étoiles du satellite GEOS éclairé par laser

Juin 1969 : Une mesure de base terrestre de 200 kilomètres entre la Corse et la France est obtenue par télémétrie laser en utilisant les équipements laser spatiaux

Novembre 1969 et Mai 1970 : L'équipe du Pic du Midi obtient des échos sur le réflecteur d'Apollo XI, ce qui confirme les techniques de poursuite employées

17 Novembre 1970 : Un panneau réflecteur laser français est déposé sur la Lune dans la mer des pluies par l'engin soviétique LUNA 17. Les premiers échos sont obtenus en Crimée par l'équipe soviétique de M. KOKOURINE et au Pic du Midi par l'équipe française de M. ORSZAG.

12 Décembre 1970 : Lancement de PEOLE muni de 44 réflecteurs laser.

Par delà ces dates et ces exploits techniques, il ne faut pas oublier la précision relative extraordinaire permise par la télémétrie laser, $10^{-6}$ sur les satellites proches de la Terre, $10^{-8}$ sur la Lune. Et parmi les résultats qui sont cités dans d'autres articles de ce rapport, il faut mentionner la mesure d'un triangle méditerranéen de 2 000 kilomètres de côté avec une précision de 3 mètres (*).

<footnote>(*) Cf. l'article de M. LEFEBVRE, page 46.</footnote>
Les techniques laser ont été développées en France sous deux aspects :

- stations au sol

- réflecteurs sur le satellite

# I - LES STATIONS AU SOL

La France dispose de quatre stations de télémétrie laser destinées à la mesure de position d'objets éloignés :

- deux télémètres pour satellites proches

- un télémètre-goniomètre pour satellites proches

- un télémètre pour mesurer la distance Terre-Lune (Observatoire du Pic du Midi)

## 1/ La source lumineuse

Actuellement, la source employée est un laser à rubis fonctionnant soit en mode déclenché (télémétrie), soit en mode relaxé (goniométrie). Les puissances varient entre 30 et 100 MW.

## 2/ Caractéristiques générales des stations actuelles

Le tableau ci-dessous résume ces caractéristiques :

<table><thead><tr><th></th><th>Energie<br>Emetteur</th><th>Angle<br>divergence</th><th>Collecteur<br>(m²)</th><th>Poursuite</th><th>Largeur<br>impulsion</th></tr></thead><tbody><tr><td>Télémètre laser<br>RCP 133</td><td>1j</td><td>3'</td><td>0,096</td><td>visuelle</td><td>30 ns</td></tr><tr><td>Télémètre laser<br>ONERA</td><td>1j</td><td>3'</td><td>0,36</td><td>visuelle</td><td>30 ns</td></tr><tr><td>Goniomètre laser<br>ONERA</td><td>30j</td><td>3'</td><td>Télescope<br>Schmidt</td><td>visuelle</td><td>700<br>microsec.</td></tr><tr><td>Observatoire du<br>Pic du Midi</td><td>3j</td><td>4"</td><td></td><td>visuelle<br>sur cratères<br>partie visible</td><td>60 ns</td></tr></tbody></table>

## 3/ La station du Pic du Midi

Les perfectionnements apportés à la station laser Terre-Lune du Pic du Midi traduisent assez bien le sens de l'évolution actuelle. Tout d'abord, le laser ne sera plus un laser à rubis mais à verre dopé au néodyme. La lumière émise, située à 1,06 μ, voit ensuite sa fréquence doublée dans un cristal de KDP. Le rendement de cette dernière opération n'est que de 20 %. Néanmoins, le rendement des photocathodes étant 3 à 4 fois meilleur à 0,53 μ qu'à 0,7 μ, le laser (de puissance nominale 3 J) est en fait équivalent à un laser à rubis de 10 joules.
Par ailleurs, on est en train de remplacer, pour recueillir le faisceau retour, le télescope astronomique, utilisé jusqu'ici, par une optique mieux adaptée. La méthode utilisée repose sur la remarque que, alors qu'il est nécessaire que le faisceau d'émission soit étroit, celui d'observation peut sans grand inconvénient être bien plus large. De plus, un seul point est observé : l'instrument récepteur n'a pas à former d'image, c'est seulement un collecteur d'énergie. J. ROSCH a donc proposé que soit entreprise la construction d'un tel instrument formé de la juxtaposition de 200 lunettes de 25 cm d'ouverture et 2,8 m de focale. Ces lunettes, disposées sur un bâti commun, ont leurs axes parallèles. L'énergie apparaissant au foyer de chacune est collectée par une fibre optique, puis un ensemble de lentilles et de miroirs qui l'acheminé vers un détecteur unique. D'une surface collectrice de 10 m, l'instrument, monté en berceau, est actuellement en cours d'assemblage au Pic du Midi.

Il apparaît donc que, d'ici à la fin de 1971, l'équipement de télémétrie va bénéficier de deux améliorations très importantes. On en a résumé ci-après les résultats attendus : la lettre C indique le signal réfléchi par les cataphotes, la lettre S par le sol lunaire, exprimé en photoélectrons émis par la photocathode du récepteur.

<table><thead><tr><th></th><th></th><th>Télescope de 105 cm</th><th>Collecteur de 10 m²</th><th></th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Emetteur</td><td>3 Joules<br>à 0,7 μ</td><td>0,05 à 0,1<br>0,01</td><td>0,4 à 0,8<br>0,1</td><td>C<br>S</td></tr><tr><td>10 Joules<br>à 0,5 μ</td><td>0,3 à 0,7<br>0,07</td><td>3 à 6<br>0,6</td><td>C<br>S</td></tr></tbody></table>

## 4/ L'appareillage électronique

C'est encore au Pic du Midi que le problème à résoudre est le plus ardu. Dans cet observatoire la mesure précise des temps d'aller et retour lumineux fait appel à un détecteur radiotechnique 56 TVP suivi d'un compteur 1 000 MHz fabriqué par la Compagnie Générale d'Electricité (CGE). La datation des échos est effectuée à 0,5 ms près grâce à un ensemble horloge à quartz, récepteur de signaux horaires et comparateur de phase fabriqué par le Centre National d'Etudes de Télécommunication (CNET).

Afin d'éviter l'arrêt du compteur sur des impulsions parasites issues du détecteur, celles-ci sont bloquées par une porte qui ne s'ouvre que quelques microsecondes avant l'instant approximatif de retour de l'écho. Pour commander cette ouverture, les distances observatoire-cataphote, calculées pour chaque instant, sont emmagasinées sur bande perforée. Ce stockage est fait sous deux formes :

- soit par inscription de la distance elle-même au cours du temps (par exemple, de minute en minute)

- soit lorsque le nombre des données à transmettre excède le débit d'un
dérouleur de bande, par inscription des coefficients d'un polynôme de Tchébycheff qui lui-même servira à calculer la distance.

Un programme fournit toutes les 30 minutes les écarts angulaires entre les cratères de repère et le panneau de cataphotes ; ces points, soit de repère, soit de visée, sont matérialisés dans le plan focal du télescope par des réticules.

En outre, ce programme calcule également la distance observatoire-cataphote, à partir des coordonnées géocentriques du centre de masse de la Lune fournies par la théorie de Hill-Brown, à laquelle certaines corrections ont été ajoutées. Cette distance est traduite en temps de parcours de la lumière ; un compteur alimenté par une horloge à quartz et déclenché par l'émission du laser déclenche à son tour, peu avant l'instant de retour calculé, le balayage horizontal de l'oscillographie.

## II — LES CATAPHOTES

L'écho de surface d'un satellite est insuffisant quand on effectue un tir laser ; il faut placer sur le satellite un réflecteur renvoyant la lumière incidente vers l'émetteur. Comme l'attitude du satellite vis-à-vis de la station émettrice varie, il faut mettre un système rétroréflecteur à bord du véhicule spatial. Les trièdres permettent de réaliser simplement ce système.

### 1/ Les cataphotes français des satellites DIADEME, PEOLE

Les cataphotes réalisés pour les satellites géodésiques DIADEME I et II et PEOLE sont de conception identique à ceux des satellites américains BEACON ou GEOS. Ce sont des trièdres pleins en silice de synthèse (SUPRASIL) dont la face d'entrée est taillée pour former un hexagone régulier de 1,8 cm de côté.

Les faces arrière sont recouvertes d'un dépôt d'argent. Par rapport aux trièdres homologues américains, il faut noter une originalité : pour pallier les inconvénients de l'aberration de vitesse qui dévie le rayon lumineux de 9" d'arc environ, on introduit au cours du polissage des faces arrière des défauts d'angles qui permettent d'obtenir une réponse optimale au récepteur, c'est-à-dire à 9" de la direction du rayon renvoyé par le satellite.

Quelques caractéristiques des cataphotes du type "DIADEME":

- faces réfléchissantes métallisées sous vide par dépôt d'argent

- pouvoir réflecteur : 0,7

- masse d'un réflecteur : 17 grammes

### 2/ Les cataphotes lunaires

Pour participer aux opérations de télémétrie laser Lune, un réflecteur lunaire a été réalisé et posé sur le sol lunaire dans la région de la mer des pluies par un engin soviétique LUNA 17, le 17 Novembre 1970. Ce réflecteur comprend 14 trièdres de silice de synthèse (homosil), la face d'entrée a été choisie triectangulaire, les faces de réflexion sont argentées.
La réalisation d'un tel cataphote a posé de multiples problèmes :

- *usinage des trièdres* : les angles dièdres de 90° ont une tolérance de l'ordre de quelques dixièmes de seconde d'arc. Les contrôles ont nécessité l'emploi d'un interféromètre conçu spécialement pour ce travail

- *essai en ambiance lunaire* : on a dû simuler le cycle lunaire et contrôler l'évolution des trièdres, un gradient d'indice provoquant un élargissement du lobe de diffraction.

- *protection thermique* : pour éviter des gradients thermiques néfastes au bon fonctionnement optique du réflecteur, il a fallu concevoir une protection thermique spécialement adaptée.

Tout ceci a été réalisé dans un poids minimum (3,7 kg). Au total, on obtient un panneau réflecteur dont l'efficacité est 100 fois supérieure à celle des satellites Diadème, et 3 à 6 fois celle du panneau Apollo XI. Sa réponse est d'environ 30 fois celle due au sol lunaire pour un faisceau laser de 3" de demi-ouverture.

Malgré sa protection thermique, ce panneau ne permet pas de fonctionner pendant le jour lunaire, ou du moins, lorsque la hauteur du soleil sur l'horizon lunaire dépasse 20°.

### III — CONCLUSION

La télémétrie laser va évoluer en France pour aboutir aux objectifs suivants :

- précision 0,20 m

- tir en poursuite programmée de jour et de nuit

Pour aboutir à ces objectifs, il va falloir utiliser de nouveaux lasers et concevoir de nouvelles tourelles. Une première station satisfaisant à ces nouveaux objectifs devrait être prête au début de l'année 1973 ; sa construction sera entreprise au milieu de l'année 1971.

### BIBLIOGRAPHIE

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LEVALLOIS J.J. — Commentaires sur un cliché spatial. *Bulletin géodésique*, Paris, Juillet 1968.

MOREAU R. et VERET C. — La télémétrie laser. Participation de l'ONERA aux opérations de géodésie au moyen des satellites 'DIADEME'. *ONERA, note technique* n° 156.

MULLER P., MOREAU R., VERET C. (Observatoire de Meudon, ONE-RA) — Expériences de photographie d'échos laser sur satellite. *Space Research*, tome IX, North Holland Pub. Co. Amsterdam 1969.

ORSZAG A. — Communications au COSPAR (Leningrad, Mai 1970), à l'UAI (Brighton, Août 1970), à l'URSI (Ottawa, Août 1969).

VERET C. — Laser goniometry on satellites. *ONERA, T.P. n° 845*, 1970.

VERET C. — Influence of reflecting surfaces characteristics on a laser range finder. *ONERA, T.P. n° 690*.

MULLER P. et VERET C. — Photographie des échos laser sur satellites. *Space Research X*, North Holland Publishing Co. Amsterdam.
## COMPTE RENDU D'ACTIVITE D'ORGANISMES INTERNATIONAUX

On trouvera ci-après des articles concernant l'activité d'organismes internationaux dont le siège central est en France.

Nous remercions M. le Professeur TARDI, Directeur du Bureau Gravimétrique International, M. TERRIEN, Directeur du Bureau International des Poids et Mesures, M. GUINOT, Directeur du Bureau International de l'Heure, ainsi que les auteurs des articles, d'avoir bien voulu permettre l'insertion, dans notre volume, de comptes rendus traduisant les activités marquantes des organismes qu'ils représentent.
ACTIVITE DU BUREAU GRAVIMETRIQUE INTERNATIONAL, PARIS

Melle S. CORON

Faculté des Sciences

•Tour 14 — 1ᵉ étage

9,Quai St-Bernard - 75 - Paris 5ᵉ

Le B.G.I., créé en 1953, a pour but de rassembler les informations gravimétriques (A) et de les diffuser dans le Bulletin d'Information ou sous forme de cartes (B).

A) COLLECTIONS DES INFORMATIONS GRAVIMETRIQUES

Le *bibliothèque* proprement dite contient 4 500 articles se rapportant à la Géodésie et à la Géophysique. Les articles sont classés par auteur et discipline et enregistrés sur des fiches classiques.

On envisage à l'avenir d'enregistrer les articles sur cartes perforées avec des mots clefs.

La *cartothèque* comprend :

- des cartes d'isanomales de la pesanteur

- des cartes de valeurs moyennes

qui sont classées suivant le type d'anomalies : air libre, Bouguer ou isostatique.

Environ 1 000 cartes sont maintenant indexées.

La *schémathèque* rassemble les schémas des principaux emplacements gravimétriques extraits de publications ou obtenus directement des observateurs eux-mêmes. Ces schémas sont rangés suivant la classification du B.G.I. par carreau de 10° x 10°, et à l'intérieur par degré de latitude et de longitude. (Voir code p. 32, Bull. Inf. n° 5).

La schémathèque comprend environ 5 500 schémas.

Les données gravimétriques sont rassemblées sur *cartes perforées*, suivant un format adopté internationalement, conformément au voeu de la Commission Gravimétrique Internationale (1962, Paris ; Berkeley, 1963). Le format est celui décrit dans les Bull. Inf. n° 5 et 11.
A l'heure actuelle, la répartition des cartes perforées est approximativement la suivante :

<table><thead><tr><th></th><th>Carte "index"</th><th>Carte complémentaire</th></tr></thead><tbody><tr><td>Mesures en mer</td><td>45.000</td><td>20.000</td></tr><tr><td>Mesures continentales :</td><td></td><td></td></tr><tr><td>- Europe</td><td>72.000</td><td>64.000</td></tr><tr><td>- Asie</td><td>8.000</td><td>8.000</td></tr><tr><td>- Afrique</td><td>60.000</td><td>25.000</td></tr><tr><td>- Amérique</td><td>20.000</td><td>20.000</td></tr><tr><td>- Australasie</td><td>19.000</td><td>2.540</td></tr><tr><td>- Antarctique</td><td>2.500</td><td></td></tr></tbody></table>

Ces données s'étendent sur 45 pays.

Depuis 1969, un grand nombre de données a été enregistré sur bande magnétique pour faciliter les calculs.

## B) BIBLIOGRAPHIE

### 1/ Bulletins d'information

n° 17, Décembre 1967

Compte rendu of the Section IV (Gravimetry) of I.A.G., Luzern (Sept. 25, Oct. 7, 1967).

- Absolute gravity measurements

- First order world gravity net, standardization problem

- Gravity measurements at sea

- Airborne gravity measurements

- Resolutions

n° 18, Mars 1968

- Gravity measurements at sea

- Gravimetrical test-work

n° 19, Décembre 1968

- Gravity measurements at sea

- Détails sur le géoïde (Europe Occidentale)

n° 20, Mars 1969

- Recherches gravimétriques et magnétiques de la structure des océans :

### A.G. GAINANOV

- Mesures de pesanteur en mer : Etats-Unis, France, Japon

- Travaux en Argentine

- A superconducting gravimeter : W/A/PROTHERO, Jr & J.M.

### GOODKIND

n° 21, Novembre 1969
— Estimation des anomalies inconnues à l'aide d'un modèle stochastique :
M. ALBUISSON

— Quelques fonctions aléatoires utilisées en gravimétrie et leurs pro-
priétés : J.M. MONGET

n° 22, Mars 1970

— Mesures absolues de la pesanteur

— Mesures en mer

n° 23, Juin 1970

— International Gravity Commission, 7-12 Sept., Paris

— Stations gravimétriques :

— Nouvelle station gravimétrique (Rome)

— Répertoire des stations gravimétriques (Schémathèque B.G.I.)

— Stations de référence et de contrôle utilisées par chaque pays pour ses campagnes et codifiées au B.G.I.

n° 24, Novembre 1970

— Compte rendu de la Commission Gravimétrique Internationale

## 2/ Cartes

— L'établissement des cartes d'anomalies de Bouguer a été poursuivie dans le format précédemment adopté :

— carte au 1/1 000 000° : feuilles de RABAT-LAGHOUAT (1969-70)

— carte au 1/10 000 000° : anomalies de Bouguer, Europe-Afrique, 3ᵉ édition (1970-71)

Cette carte couvre une grande partie de l'Afrique (entre 0° et 38° N. et jusqu'à 40° E.G.)

— Cartes montrant les trajets gravimétriques en mer (12 feuilles)

Les numéros 3, 4 et 7 ont paru sous forme réduite dans le Bulletin d'Information n° 22.

## 3/ Publications

CORON S. — Gravity anomalies as a function of elevation : some results in Western Europe. *Geophys. Monograph* n° 13, American Geophys. Union, Washington 1969.

MONGET J.M. — Une nouvelle méthode d'analyse statistique des données gravimétriques. *Bull. géod.* n° 94, A.I.G., Décembre 1969.

MONGET J.M. — "De l'estimation statistique dans la théorie du champ de la pesanteur", *Thèse 3ᵉ cycle*, Juin 1970.
# LA MESURE ABSOLUE DE LA PESANTEUR

## A. SAKUMA

Bureau des Poids et Mesures (B.I.P.M.)

92 - Sèvres - France

Pendant la période de 1967 à 1970, les études ont été poursuivies dans le domaine de la gravimétrie absolue sur les quatre points suivants :

1/ Mise en oeuvre d'une première station permanente d'observation à long terme de la pesanteur au B.I.P.M. avec un gravimètre absolu [1] [2] [3] dont la sensibilité et l'exactitude atteignent actuellement $10^{-9}$ g.

2/ Etude de l'industrialisation d'un gravimètre absolu transportable [4], ayant une sensibilité de 0,1 mGal, par la Société Française Thomson-C.S.F. avec un conseil scientifique du B.I.P.M.

3/ Construction en cours d'un gravimètre absolu transportable [5] ayant une sensibilité de l'ordre de 0,05 mGal, par l'institut de Métrologie de Turin avec la collaboration du B.I.P.M.

4/ Etudes préliminaires au B.I.P.M. concernant la fondation de stations permanentes de gravimétrie absolue utilisant des appareils analogues à celui du B.I.P.M. [5] en divers points du globe ; ces stations étudieraient la constance du géopotentiel.

Ces activités sont actuellement en bonne voie et on espère que dans un proche avenir ces techniques pourront contribuer dans certains domaines aux études géophysiques.

Quelques détails sur le gravimètre du B.I.P.M.

## RAPPEL DU PRINCIPE

Le principe est basé sur l'observation, à deux stations fixes, de la double chute, ascendante puis descendante d'un corps dans le vide. Cette méthode permet d'obtenir une précision environ 10 fois plus grande que celle de la méthode de chute simple avec des montages expérimentaux analogues ; de plus cette observation symétrique permet d'éliminer plusieurs causes d'erreurs systématiques sur le
résultat : freinage du corps par l'air résiduel, erreur de mesure du temps due à la limite du temps de réponse des chronomètres, par exemple.

Le corps lancé est dans ce cas un trièdre de masse 430 g et de hauteur 10 cm. Il constitue un élément de renvoi d'un interféromètre de Michelson.

Les deux stations sont les plans horizontaux conjugués des deux miroirs terminaux d'un étalon de longueur (0,8 m), placé dans le faisceau horizontal et la distance H ≈ 40 cm est la moitié exacte de la longueur de l'étalon.

L'étalon, en silice fondue, est installé dans un caisson à vide stabilisé thermiquement reposant sur une table anti-vibratoire. La longueur de l'étalon est mesurée périodiquement sur place directement avec la raie étalon primaire du krypton 86, dont la longueur d'onde dans les conditions expérimentales a été admise par le B.I.P.M. λ = 605,780 199 8 nm.

Après trois ans d'expériences, il s'est avéré que la longueur de l'étalon était constante à $1 \times 10^{-9}$ en valeur relative.

Les deux temps de passage du trièdre : T ≈ 0,2 s, T ≈ 0,6 s à chacune des deux stations S₁, S₂ sont déterminés par les quatre enregistrements de la frange achromatique dont la largeur à mi-hauteur du profil correspond à un déplacement vertical du sommet du trièdre de 0,06 µm seulement. Ainsi ces temps de passage du trièdre lancé sont déterminés à mieux que 1 ns.

Les mouvements du sol et les vibrations dues au catapultage sont les causes dominantes de perturbation de la mesure de g ; dans cet appareil, le caisson à vide contenant l'interféromètre de Michelson est donc posé sur une table stabilisée. Les micro-séismes sont compensés par un procédé d'asservissement électronique et les vibrations résiduelles sur l'interféromètre sont mesurées par un micro-séismomètre à longue période (30 s) pendant la durée de chaque mesure de g afin d'appliquer une correction pour éliminer l'effet de ces vibrations

## VALEURS DE g D'AOUT 1967 A OCTOBRE 1970

On a pu déterminer les valeurs moyennes de g (avec les écarts types correspondants) depuis trois ans au point de mesure Sèvres Point A₂.

On a pu noter les faits suivants :

1/ la variation séculaire de g n'est pas encore discernable ; même si elle existe, cette variation est inférieure à ± 20µ Gal pendant ces trois années,

2/ une amélioration progressive de la sensibilité de la mesure de g a été apportée au cours des études ; elle atteint maintenant 2µ Gal, ce qui nous a permis par exemple de constater pour la première fois un écart significatif entre les résultats des deux dernières séries de mesures.

Ces résultats sont :

$$g_{A_2} = (980 925 657,4 \pm 2,0) \mu\text{Gal} \quad (\text{du 17 au 23 août 1970, pression barométrique moyenne : } 752 \text{ mm Hg})$$

$$g_{A_2} = (980 925 645,3 \pm 2,2) \mu\text{Gal} \quad (\text{du 12 au 26 octobre 1970, pression barométrique moyenne : } 765 \text{ mm Hg})$$
Cet écart de (– 12,1 ± 3,0) Gal entre deux mois reste actuellement inexplicité.

Bien que l'on puisse imaginer d'attribuer les causes de cet écart aux phénomènes géophysiques (effet de la variation de la pression barométrique, effet du niveau de l'eau souterraine, connaissance moins précise de la correction théorique de la marée gravimétrique en longue période, etc.), il est encore prématuré de pouvoir déterminer des corrélations entre les dérives de g et ces divers phénomènes, et il serait nécessaire de continuer la mesure de g sur une plus longue période.

Dans ce sens, le prototype du B.I.P.M. est désormais en mesure de constituer une première station permanente de gravimétrie absolue ; comme première étape, une détermination de la marée gravimétrique réelle sera entreprise avec le gravimètre absolu associé à un gravimètre à ressort destiné à l'enregistrement de la marée terrestre.

## BIBLIOGRAPHIE

[1] SAKUMA A. — Etat actuel de la nouvelle détermination absolue de la pesanteur au Bureau International des Poids et Mesures, *Bull. Géod.* N° 69, 249/260, 1963.

[2] SAKUMA A. et DUHAMEL M. — Mesure absolue de l'accélération de la pesanteur au Bureau International des Poids et Mesures, *Bull. Information de l'I.G.N.*, N° 11, 8/19. 1970.

[3] Procès-Verbaux, Comité International des Poids et Mesures, 59ᵉ session, 1970, sous presse.

[4] LACOMBAT M. et PIRCHER G. —, Un nouveau procédé pour la mesure absolue de la pesanteur, *Mesures*, Vol. 34, N° 6, juin 1969.

[5] SAKUMA A. — Recent developments in the absolute measurements of gravity, présenté à l'International Conference on the Precision Measurements and Fundamental Constants, Gaithersburg, août 1970, sous presse.
# ACTIVITE DU BUREAU INTERNATIONAL DE L'HEURE

## B. GUINOT

Directeur du BIH, Observatoire de Paris
62, avenue de l'Observatoire
75 - Paris 14 e

De 1967 à 1970, le Bureau International de l'Heure (BIH) a entièrement modifié ses méthodes de détermination du temps universel TU1, des coordonnées du pôle (x, y) et du temps atomique (TAI).

TU1, x et y sont désormais obtenus directement par la traitement simultané des mesures individuelles de TU0 et de la latitude. Le nombre d'instruments participants est d'environ 60 pour le TU0, 40 pour la latitude, qui fournissent 200 à 300 équations de condition pour chaque période de 5 jours. Avant le traitement de ces données, il est nécessaire de les dépouiller de leurs erreurs systématiques. Nous avons reconnu que celles-ci étaient convenablement représentées par des termes constant, annuel et semi-annuel, que l'on détermine par l'étude des données de l'année qui précède. Il est aussi possible de conserver de proche en proche le système de référence initial du BIH, en dépit des changements dans la liste des participants. Le système de référence du BIH, appelé "système BIH 1968" a été mis en coïncidence avec l'origine conventionnelle internationale (OCI) pour x et y, par comparaison avec les résultats du Service International du Mouvement du Pôle (SIMP), de 1964 à 1967 ; il est, depuis, conservé d'une manière indépendante. Il est encore trop tôt pour constater si les références du BIH et du SIMP présentent une dérive relative.

La pondération des données fait l'objet d'études et d'améliorations.

En 1969-70, chaque résultat brut-indépendant pour une période de 5 jours est obtenu avec des écarts-types (calculés à partir de la dispersion de ces résultats par rapport à une courbe lissée) sur x, y et TU1 de 0,015, 0,015 et 0,0017. Les circulaires mensuelles D du BIH donnent les résultats bruts provisoires du mois *m* au début du mois *m* + 2 aussi que les résultats lissés par ajustement d'arcs de parabole dans les points expérimentaux.

Les calculs n'utilisent jusqu'à présent que les observations classiques. Cependant, des travaux en cours paraissent montrer que l'inclusion des coordonnées du pôle obtenues par mesures Doppler sur les satellites de navigation ne soulève pas de difficultés théoriques.
L'analyse des déterminations brutes de TU1 du BIH a permis de mettre en évidence diverses ondes de marée, dans la bande de périodes 12-30 jours, qui proviennent de l'effet stroboscopique sur les marées diurnes et semi-diurnes et des variations de moment d'inertie dues aux marées zonales. On en a déduit une valeur du nombre Love k ; k = 0,302 ± 0.045 (écart-type) (Guinot, 1970).

D'autre part, la révision des résultats anciens a été entreprise, afin de les exprimer dans le système BIH 1968. Le travail a été effectué depuis 1962.

L'échelle de temps atomique internationale TAI a fait l'objet d'améliorations constantes qui n'ont pas altéré sa continuité. A partir du 1er janvier 1969, elle est déterminée uniquement à l'aide des laboratoires qui reçoivent les impulsions de LORAN-C et par les transports d'horloges. Il a été ainsi possible de matérialiser TAI par la publication de l'écart entre TAI et les temps conservés par les laboratoires concernés. Il apparaît que ces écarts sont connus à ± 0,2µs près (écart-type), pour la plupart des laboratoires participants. La stabilité à long terme de TAI paraît telle que la durée de l'unité de l'échelle ne varie pas de plus de 1 × 10⁻¹³ par an, l'inexactitude de cette unité d'échelle (comparée à la seconde du SI, au niveau de la mer) est de l'ordre de 1 × 10⁻¹².

TAI est la base de la définition du temps universel coordonné, TUC, diffusé par la majorité des signaux horaires. On rappelle que TUC est décalé en fréquence par rapport à TAI, afin d'épouser au mieux les fluctuations de TU. Le décalage adopté (fréquence TUC – fréquence TAI) a été porté à – 300 × 10⁻¹⁰ le 1er janvier 1966, il n'a pas été changé depuis.

La réorganisation des publications du BIH, approuvée par l'UAI et l'UGGI en 1967, a été effective à la fin de cette même année. Le Bulletin horaire a disparu et il a été remplacé par 3 séries de circulaires dont la principale (circulaire D) donne menssuellement le résultat des travaux et par un Rapport Annuel. Les Rapports Annuels de 1967, 1968, 1969 ont été publiés. Les circulaires D et les Rapports Annuels sont distribués à 600 exemplaires.

## REFERENCES

GUINOT – Short-Period Terms in Universal Time, *Astronomy and Astrophysics* 8, 26-28, 1970.0.
# SECTION II

## SEISMOLOGIE ET PHYSIQUE
DE L'INTÉRIEUR DE LA TERRE
TABLE DES MATIERES

<table><thead><tr><th></th><th>Pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>- Ondes de Volume. — Sismologie Expérimentale, par M. CHOUDHURY et G. PERRIER</td><td>79 3</td></tr><tr><td>- Ondes superficielles et vibrations propres de la Terre, par N. JOBERT</td><td>87 11</td></tr><tr><td>- Sismométrie et Microséismes, par P. BERNARD</td><td>89 13</td></tr><tr><td>- Séismicité et Séismotectonique, par J.P. ROTHE</td><td>96 20</td></tr><tr><td>- Traitement des données sismiques en prospection géophysique, par CH. HEMON, G. GRAU, P. MICHON et P. TAXIL</td><td>100 24</td></tr></tbody></table>
# ONDES DE VOLUME – SISMOLOGIE EXPERIMENTALE

M. CHOUDHURY et G. PERRIER

I.P.G. de Paris
9, Quai Saint-Bernard
75 – Paris (5e)

Le manteau supérieur terrestre est caractérisé par des propriétés particulières concernant la loi de vitesse des ondes sismiques qui s'y propagent ainsi que les mouvements tectoniques qui s'y produisent. Différents chercheurs ont orienté leur travail en ce sens.

La croûte terrestre est restée la préoccupation essentielle de la sismologie expérimentale. Elle a fait l'objet, plus particulièrement, de travaux de synthèse.

Nous avons essayé de donner une vue d'ensemble sur la nature des travaux effectués en France dans ces deux domaines. Les travaux qui n'ont pu être cités dans ce texte ont été ajoutés dans la bibliographie.

## ONDES DE VOLUME

### Durées de propagation

Les principales données expérimentales permettant la détermination de la loi de vitesse des ondes longitudinales P dans le manteau supérieur sont les durées de propagation. Elles ont fait l'objet de plusieurs études.

Ainsi, A. HIRN (1968) a étudié 200 séismes du bassin de la méditerranée orientale. Sept stations réparties autour de ce bassin ont fourni les durées de propagation pour des distances épicentrales comprises entre 600 et 3000 km. Pour cette région et pour les ondes P, l'auteur propose une nouvelle table de propagation déduite de cinq segments de droite.

Le deuxième segment a une ordonnée à l'origine négative et une vitesse des ondes faible. Ceci est une conséquence de la faible amplitude des ondes P liée vraisemblablement à la couche à moindre vitesse du manteau supérieur.

Dans une autre étude, les résidus des ondes P de 48 séismes du bassin méditerranéen et de la crête médiane de l'Atlantique ont été analysés par HOANG TRONG PHO (1969) en 27 stations comprises entre 10° et 30°. L'auteur a mis en évidence une anomalie des durées de propagation entre 14° et 19°. En utilisant les résultats fournis par les explosions nucléaires, il a calculé les corrections régionales
pour chaque station et proposé plusieurs modèles de loi de vitesse. Il conclut que, malgré la non-unicité de la solution, il est indispensable d'admettre l'existence d'une couche à moindre vitesse dans le manteau supérieur en Europe occidentale.

J.M.LAURENT (1969) a étudié les anomalies de durée de propagation des ondes pP, sP et sS des séismes de l'Hindou-Kouch. En effet, les profondeurs [> 150 km] calculées à partir des intervalles pP-P, sP-P et sS-S ne peuvent être identiques que si l'on modifie l'une ou l'autre des lois de vitesse des P et des S ou les deux. Quelques modèles ont été calculés sans cependant lever toutes les difficultés.

En Mélanésie, J. DUBOIS (1969) a étudié le comportement des ondes P, S et de surface au moyen de nombreux séismes enregistrés en Nouvelle-Calédonie et aux Hébrides. En ce qui concerne les ondes de volume, l'examen des durées de propagation montre l'existence d'un manteau "lent" dans cette région, des écarts relatifs existant entre les différentes parties de la Mélanésie.

Une étude détaillée de la région Nouvelle-Calédonie - Nouvelles-Hébrides montre que dans la zone stable située à l'Ouest de l'arc sismique, le manteau supérieur est "lent" jusqu'à une profondeur d'environ 300 km [Vp = 7,90 km/s et Vs = 4,51 km/s] alors que dans la région sismique des Nouvelles-Hébrides, le manteau supérieur est anormal, Vp variant de 7,4 km/s à 20 km jusqu'à 8,1 km/s à 100 km de profondeur.

La mise en évidence d'une variation d'amplitude [rapport 7] des ondes P provenant de deux séries d'explosions nucléaires de distances et d'azimuts voisins et enregistrés en une même station a conduit P. MECHLER et Y. ROCARD (1970) à proposer l'enfoncement d'environ 16-18 km d'une discontinuité située vers 600 km de profondeur. La différence d'amplitude s'expliquerait alors par la focalisation ou non des rais sismiques. Dans une série de notes, Y. BEAUFILS, P. MECHLER et Y. ROCARD [1970], en utilisant à la fois les écarts des durées de propagation et des rapports d'amplitude entre différentes régions de France pensent avoir apporté une confirmation à l'hypothèse d'une ondulation d'une discontinuité à 600 km.

M. CHOUDHURY et G. PERRIER ayant observé à partir des séismes de Grèce et de Turquie, une brusque diminution de l'amplitude de l'onde P arrivant première vers 12°,5 ont interprété celle-ci comme une onde diffractée à la surface de la couche à moindre vitesse et proposé un modèle de structure pour le manteau supérieur entre la Grèce et la France.

Par l'étude des séismes de la Mélanésie enregistrés à la station de Dumont d'Urville [Terre-Adélie], les mêmes auteurs ont montré qu'autour de 56°, SCS-P peut être considéré comme fonction de la seule profondeur du séisme. L'étude des écarts aux tables de Jeffreys-Bullen 1940 fait apparaître un retard important [de 5 à 12 s] à mesure que l'on se rapproche de la surface, en particulier pour les nouvelles-Hébrides ; une loi de vitesse pour ies ondes transversales en a été déduite : elle étonne par les faibles valeurs trouvées en surface ; elle confirme les résultats déjà obtenus dans cette région au-dessous de 30 km.

La forme de la surface de discontinuité de Mohorovicic a fait l'objet de plusieurs études. P. MECHLER (1967), à partir des écarts des durées de propagation des ondes P enregistrées dans des réseaux tripartites implantés dans
différentes régions de France, a montré que ceux-ci pouvaient être expliqués par l'ondulation de la surface de Mohorovicić, cette ondulation entraînant d'une station à l'autre des variations d'amplitude, les rais étant, selon le cas, plus ou moins focalisés. L'utilisation par J. DOREL [1969] des écarts des durées de propagation de 470 séismes dans 4 réseaux de stations, lui a permis de confirmer cette hypothèse.

## Mouvements tectoniques – Mécanisme au Foyer – Magnitude

En ce qui concerne les mouvements tectoniques dans le manteau supérieur, nous citons en premier l'important ouvrage de synthèse de J. Coulomb (1969, "l'expansion des fonds océaniques et la dérive des continents"). Citons simplement la conclusion [p. 214] : "La génération présente recueille le fruit d'un demi-siècle d'exploration des océans. Mais là comme ailleurs les découvertes sont allées en s'accélérant. VENING-MEINESZ avait cru trouver dans les arcs insulaires la clef de l'orogénèse. Grâce à EWING l'intérêt des géophysiciens s'est porté vers les dorsales. Les idées de HESS, l'interprétation des alignements magnétiques par VINE et MATTHEWS ont conduit à lier les deux structures par l'intermédiaire de l'expansion océanique. Les failles transverses récemment découvertes ont trouvé leur place dans le système. Nous n'avons pas caché les difficultés de détail que rencontrent encore les interprétations ; peut-être même avons-nous trop insisté et risqué de faire oublier l'immense succès général. Les principaux problèmes qui restent à résoudre concernent d'une part la physico-chimie profonde, d'autre part la façon dont les courants convectifs déterminent et modifient la position des dorsales. Il serait encore important pour comprendre l'orogénèse de savoir si la structure superficielle réagit de façon appréciable sur la convection elle-même. De grands efforts d'observation et d'imagination théorique sont toujours nécessaires, mais un pas énorme a été franchi. Le prochain sera dirigé vers la profondeur".

Après avoir étudié, d'une part les structures de l'écorce et du manteau supérieur au moyen des ondes de volume et de surface, d'autre part la distribution des foyers sismiques en fonction de la profondeur, J. DUBOIS [1969] propose un modèle pour le mouvement tectonique dans le Sud du Pacifique : les régions de la Nouvelle-Calédonie, des Nouvelles-Hébrides et des Iles Fidji se trouveraient au lieu de rencontre de deux mouvements d'expansion sensiblement opposés ; l'un orienté de l'Est-Sud-Est vers l'Ouest-Nord-Ouest proviendrait de la dorsale Est-Pacifique ; l'autre orienté du Sud-Ouest, de la dorsale Indienne Antarctique.

Les interprétations mécaniques de la théorie de la tectonique des plaques ont, jusqu'à ce jour, été peu développées. En admettant l'asthénosphère au point de fusion, L. LLIBOUTRY [1969] a proposé un modèle qui explique comment les plaques lithosphériques sont poussées par les dorsales océaniques. Ce modèle permet le calcul complet de toutes les vitesses et de la quasi-totalité des tensions engendrées.

Le processus de la libération de l'énergie au foyer d'un séisme est pratiquement inconnu. La théorie d'OROWAN introduit une force fictive pour imposer un mouvement lent aux déplacements dans une faille et admet que l'énergie libérée correspond au travail de cette force. J. COULOMB et G. JOBERT [1967]
par un calcul mathématique rigoureux sur un modèle parallélépipédique, ont établi
le bilan d'énergie et montré, d'une part, qu'il n'est pas nécessaire d'introduire une
force fictive, d'autre part, que l'énergie libérée dans un séisme ne correspond pas à
l'hypothèse d'OROWAN.

Les valeurs de la magnitude et de l'énergie libérée par un séisme sont calculés
à partir des données obtenues au moyen de sismographes standards de courte et
longue période, ayant deux bandes de fréquence étroites. M. CHOUDHURY
[1970] utilisant les spectres des ondes P [0, 1-1Hz] déduits d'enregistrements à
large bande passante obtenus sur bande magnétique, montre que l'erreur minimum
sur la magnitude [5,5<m<sub>B</sub> < 6,5] correspond à des fréquences comprises entre 0,4 et
0,6 Hz.

SISMOLOGIE EXPERIMENTALE

La contribution française dans le domaine de la sismologie expérimentale est
restée importante.

La synthèse des résultats obtenus depuis 1956 dans le Sud-Est de la France,
dans le cadre des expériences internationales réalisées par le Comité National
Français de Géodésie et de Géophysique et par l'Association Française de
Sismologie Expérimentale sous les auspices de la Commission Sismologique
Européenne, selon un plan d'ensemble établi par l'U.G.G.I. a été publiée par deux
groupes de travail différents.

Sous la forme d'une carte donnant les courbes d'égale profondeur de la discontinuité de Mohorovičić, Y.H. LABROUSTE, P. BALTENBERGER, G. PERRIER et M. RECQ [1968] ont publié d'une part les résultats concernant le Sud-Est de la France. Les calculs ont été faits dans l'hypothèse d'une croûte à une seule couche et d'une vitesse moyenne Vo égale à 6,07 km/s. La valeur de 8,13 km/s a été adoptée comme vitesse vraie V₁ des ondes Pn réfractées sous la croûte. Tous les résultats concernant la zone d'Ivrea, où la vitesse de 7,3 km/s est observée en première arrivée à courtes distances montrent que la profondeur de la discontinuité varie entre 6,5 et 10,5 km, le long de la zone d'anomalie gravimétrique. Aucune onde Pn n'ayant été observée dans l'axe de l'anomalie, même à grandes distances, les auteurs supposent qu'il y a, dans cette région une remontée de la couche à moindre vitesse. A l'Ouest de l'axe de l'anomalie, on observe un talus indiquant un épaississement de la couche granitique d'Est en Ouest. Dans la zone externe, on observe une remontée générale de la discontinuité de Mohorovičić d'Est en Ouest en direction de la vallée du Rhône ainsi qu'un fossé de grande profondeur sous l'arc briançonnais. De plus, on observe un lien étroit entre la zone d'anomalie d'Ivrea et le fossé briançonnais d'une part, les axes sismiques d'autre part.

D'autre part, la sous-commission des Explosions dans le Sud et l'Ouest
de l'Europe [Commission Sismologique Européenne] a demandé en 1967 à un
groupe de travail d'entreprendre une synthèse de l'ensemble des résultats obtenus
dans les Alpes depuis 1956 [40 profils occupés dont 10 inverses 1500 points
d'enregistrement]. Les résultats ont été présentés par M. CHOUDHURY, P. GIESE
et G. DE VISINTINI [1967] durant la XIVe Assemblée Générale de l'U.G.G.I. à
Zurich.
Compte tenu de la complexité de la région alpine impliquant des difficultés dans l'interprétation, les auteurs ont choisi trois paramètres "objectifs" à savoir la distance de brisure $\Delta_d$ des premières arrivées $P_g$ et $P_n$, la distance critique $\Delta_c$ des ondes PMP réfléchies sur la discontinuité de Mohorovičić [augmentation brusque de vitesse] ou pénétrant peu profondément dans la zone de transition croûte-manteau [augmentation rapide de vitesse], le temps $t_c = t$ [PMP] – $\Delta c/6$. Lorsque ces valeurs sont portées sur une carte, les auteurs montrent qu'elles épousent le contour des Alpes ; de plus, la méthode d'HERGLOTZ-WIECHERT appliquée aux ondes $P_g$ et PMP leur permet de calculer des lignes d'égale vitesse dans la croûte. On observe, d'une part, un épaississement de la croûte sous l'axe alpin à mesure que l'on s'éloigne de la côte méditerranéenne, d'autre part un amincissement vers le Nord et vers l'Ouest, la zone de transition entre la croûte et le manteau devenant de plus en plus mince. De plus, les auteurs proposent une inversion de vitesse à l'intérieur de la croûte, cette inversion disparaissant près de la côte méditerranéenne.

En Provence, M. RECQ [1970] a montré que la structure de la croûte terrestre le long de la côte méditerranéenne est formée de blocs distincts : massif des Maures, Estérel [où une vitesse de 7 km/s semble indiquer une intrusion basaltique] et peut-être aussi prolongement vers le Sud de l'anomalie d'Ivrea.

Dans le Nord du Limousin, J. C. RUEGG [1969] a étudié la loi de vitesse des ondes sismiques dans la croûte. Il montre que la vitesse moyenne des ondes P dans la croûte est supérieure à la vitesse des ondes $P_g$ et que la zone de transition croûte-manteau dans cette région est très mince.

P. BALTENBERGER a poursuivi ses études sur la croûte en particulier dans l'anomalie magnétique du bassin parisien.

En 1969, l'Institut National d'Astronomie et de Géophysique a lancé l'opération "Grands Profils Sismiques" – 30 stations magnétiques équipées de sismographes courtes périodes à 3 composantes ont été achetées. Après quelques tirs d'essai, une campagne de 30 tirs (profils directs et inverses) a été effectuée dans le Massif Central en septembre 1970 en vue de l'étude de la structure de la croûte sous le Limousin, le plateau de Millevaches, les volcans d'Auvergne et la plaine de la Limagne. 900 enregistrements pouvant être mis sous forme analogique ou numérique ont été obtenus. Le traitement numérique des données et l'interprétation des résultats sont en cours d'achèvement.

F. DUCLAUX et al. a étudié l'effet sismique de tirs nucléaires souterrains. Elle a montré que des phénomènes postérieurs au tir conduisent à une loi reliant le temps de formation de la cheminée au rayon final de la cavité et mis en évidence trois zones concentriques altérées par le tir.
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ONDES SUPERFICIELLES ET VIBRATIONS PROPRES DE LA TERRE

N. JOBERT

I.P.G. Paris

9, Quai Saint-Bernard

75 - Paris (5ᵉ)

Dans le domaine des très longues périodes les observations sismiques ont été poursuivies et développées ; aux enregistrements analogiques a été ajouté, à la station de Moulis [Ariège] un système d'enregistrement magnétique numérique facilitant le traitement des informations ; la dynamique de 600000 points et l'échantillonnage rapide [12 voies par seconde au maximum ; en routine 4 voies par seconde] permettent un enregistrement à très large bande passante depuis les inclinaisons dues à la marée jusqu'à 5 secondes : le signal analogique est filtré avant conversion pour éliminer les microséismes et permette l'échantillonnage prévu. En ce qui concerne le traitement des données, des progrès sensibles ont été réalisés par l'utilisation systématique de programmes de transformée de Fourier rapide, dans différents procédés de filtrage permettant d'isoler et d'analyser des modes d'ondes de surface [R.GAULON et al, 1970].

Des spectres d'oscillations propres de la Terre ont été obtenues par R. GAULON pour 10 séismes, avec des pics dont l'ordre atteint 120

La dispersion des ondes de Rayleigh dans une région située entre le Limousin et le Morvan a été étudiée par K. MOAZAMI-GOUDARZI [1968].

Dans une étude de la région du Sud-Ouest Pacifique, J. DUBOIS [1969] a inclus des recherches sur la dispersion des ondes de Rayleigh. A partir d'observations en Nouvelle-Calédonie et aux Nouvelles-Hébrides, il a mis en évidence pour la vitesse de groupe des différences importantes, liées à des variations de l'épaisseur d'écorce, suivant la région traversée ; les résultats obtenus par l'étude de la vitesse de groupe et de la vitesse de phase, pour la structure de la croûte et du manteau supérieur, confirment ceux obtenus à partir des ondes de volume. Ces résultats sont discutés et expliqués en fonction d'hypothèses basées sur la théorie de l'expansion du fond des océans.

Poursuivant des recherches sur modèles réduits, L. MARTEL [1969] étudie l'influence de la courbure sur les ondes de Rayleigh, et des ondes d'interface de même type.
Un travail théorique de G. POUPINET [1970] porte sur les ondes PL ; il a montré que sur un modèle sphérique à couche superficielle la dispersion des ondes PL pouvait être interprétée en termes de modes normaux. Les autres recherches théoriques ont porté essentiellement sur l'amélioration des calculs sur modèles sphériques ; en particulier, une application de la méthode de HASKELL [R. GAULON et al, 1970] permet un calcul précis et rapide des caractéristiques des ondes de Rayleigh jusqu'à des périodes relativement courtes.

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# SISMOMETRIE ET MICROSEISMES

P. BERNARD

I.P.G. Paris

9, Quai Saint-Bernard

75 - Paris (5 e)

## INSTRUMENTATION

L'appareillage utilisé dans le domaine de la sismologie est actuellement en pleine mutation et nous voyons apparaître, côte à côte ou à la place des sismographes classiques branchés sur leur galvanomètre, des montages faisant appel aux ressources de l'électronique moderne. Les sismographes de l'Ecole Normale Supérieure, par exemple, enregistrent maintenant à la fois à Tahiti et à l'Ile de Rangiroa, avec une bande passante centrée sur 20 secondes en vue de l'étude des ondes longues des séismes, mais qui peut être modifiée à volonté pour l'étude d'une autre période. Conjointement, des sismographes à courte période ENS inscrivent les débuts des séismes dans ces stations, comme dans plusieurs autres (Ste Marie aux Mines, Welschbruch, Echery) installées par l'Institut de Physique du Globe de Strasbourg, et dans le réseau dont les informations sont transmises par radio jusqu'au Morvan. La version marine de ces sismographes, due à MARTINAIS, est maintenant affectée aux travaux du nouveau CNEXO de Brest et a été essayée au cours d'une campagne dans l'Atlantique en 1969.

L'enregistrement magnétique n'est plus, de son côté, l'apanage de la prospection géophysique : il a été utilisé par R. PUNTOUS au centre nucléaire de Pierrelatte, ainsi qu'à la future centrale de Fessenheim (Haut Rhin). Ce mode d'enregistrement avait été essayé dès ses débuts à l'I.P.G. de Paris par G. DUPOUY et A. CECCHINI, à l'aide d'un sismographe horizontal de longue période. Afin de le rendre pratique, M. CHOUDHURY a présenté à la C.S.E. de Luxembourg un montage permettant de ne conserver que les séismes d'une importance suffisante pour l'étude de leurs ondes : l'émission du sismographe est donc d'abord filtrée pour avoir le maximum du rapport signal/microséismes, qui, pour les ondes P, se produit vers la période de 2 secondes ; si aucun signal sismique n'est reçu pendant 10 minutes, le ruban magnétique revient à son point de départ et recommence une nouvelle période. Si au contraire une onde P arrive, elle déclenche un relai temporisé de 17 minutes qui, au rembobinage suivant, laisse au moins 7 minutes d'enregistrement, à moins que d'autres impetus viennent encore retarder l'effacement. Au total, on obtient l'enregistrement complet des principaux séismes sans consommation prohibitive de ruban [9].
L'enregistrement photographique a fait l'objet de quelques perfectionnements, comme l'alimentation des moteurs d'enregistreurs en courant de fréquence stabilisée par oscillateur à quartz (Garchy), l'utilisation, sur film transparent, d'un pas d'enregistrement plus petit (Malvaux) et l'adjonction pour éviter le déplacement longitudinal du cylindre, de miroirs tournants déplaçant en 24 h le spot d'un bord à l'autre du papier photographique (Bagnères de Bigorre).

L'enregistrement immédiatement visible est d'autre part de plus en plus en faveur ; il est utilisé à Kerguelen depuis 1968. Le suiveur de spot Sefram a l'avantage de donner au chariot inscripteur des déplacements perpendiculaires à la ligne d'enregistrement, au contraire des galvanomètres à plume dont la trace est circulaire. L'inscription est, soit linéaire en bande continue (J. LACAZE), soit hélicoïdale sur cylindre (P. BERNARD). Dans ce dernier cas le repérage du temps pose un problème délicat : une trace fine auxiliaire par crayon de couleur différente doit être suffisamment prolongée (5 secondes par exemple) ; l'Abbé LEVERT, après essais de déviations par lame à faces parallèles, a proposé l'usage des crayons feutres marquant des points bien visibles à côté du trait d'enregistrement [18]. Un autre enregistreur a été installé à l'I.P.G. de Paris, où le sismographe (à grande période) débite sur un potentielètre "Servotrace" dont le bouton de zéro est manœuvré par un moteur synchrone de façon à balayer en un jour ou plus la largeur de la bande de papier ; celle ci est collée sur elle même à la façon des anciens Mainka. Le temps est marqué par soulèvement du crayon bille.

Enfin, concernant le matériel sismographique déjà employé antérieurement à la période couverte par ce rapport, il y a lieu de signaler l'édition par Mme Y. LABROUSTE d'un manuel d'utilisation des sismographe APX réalisés à l'Atelier de construction de Puteaux. Il comporte une description non publiée jusqu'à présent des appareils construits, les valeurs les plus courantes de leurs constantes, et les instructions détaillées de leur mise en place [17]

## TRAITEMENT DES DONNEES

L'usage de plus en plus courant des ordinateurs a rendu réalisable l'étude des ondes sismiques par analyse spectrale et les résultats de cette technique appliquée aux tremblements de terre naturels sont exposés dans d'autres rubriques. Les explosions nucléaires françaises du Sahara ont donné lieu à l'application d'une méthode nouvelle : celle des cumuls spectraux qui remplace la comparaison fréquence par fréquence des amplitudes spectrales des différents spectres [1] : partant de la fréquence la plus basse $f_0$ de l'analyse (14 Hz pour fixer les idées), on calcule pour la fréquence $f_n$ la quantité :

$$ \sum_{f_0}^{f_n} A_i (f_i) $$

c'est à dire l'aire spectrale comprise entre $f_0$ et $f_n$. La courbe ayant pour ordonnées cette quantité est constamment croissante, concave vers le haut lorsque l'on s'approche d'un maximum d'amplitude spectrale, convexe lorsqu'on l'a dépassé, et rectiligne dans une bande d'amplitude constante. Cette courbe est plus facile à lisser que celle des amplitudes spectrales et la comparaison entre deux spectres fait intervenir la différence entre les deux courbes de cumul, différence
qui croît lorsque l'amplitude de la fréquence considérée est plus faible dans le 2ᵉ spectre que dans le 1ᵉ, c'est à dire lorsqu'il y a absorption entre celui-ci et celui là, et décroît lorsque la fréquence prend plus d'importance relative, c'est à dire lorsqu'elle correspond à une "bande passante".

Appliquée à l'émission des géophones, c'est à dire à la vitesse des mouvements de la matière aux points d'observation, cette méthode, en chiffrant le comportement de chaque composante de fréquence déterminée, a montré que la fréquence du maximum est d'autant plus basse que l'énergie du tir est plus élevée, et que le sol superficiel jouait par rapport aux basses fréquences le rôle d'un filtre dont l'influence est moins sensible en profondeur ; cette influence contrarie dans une certaine mesure celle de la distance qui atténue de préférence les fréquences élevées suivant la formule

$$A = A_0 (X - X_0)^{-1} e^{-\alpha x}$$

où figurent l'atténuation géométrique et l'amortissement de coefficient $\alpha$ proportionnel à la fréquence $f$ : on trouve dans le granite :

$$\alpha = 5.10^{-5} \text{fm}^{-1} \text{Hz} \quad [10]$$

Du point de vue appareillage, ces résultats ont été obtenus à l'aide de capteurs scellés au ciment dans des forages de 86 mm de diamètre ou installés dans des cuves rectangulaires creusées dans la roche et à parois cimentées, la fixation du capteur dans la cuve étant réalisée avec du sable saturé d'eau. Les lignes de liaison avec l'enregistreur doivent être blindées ou torsadées et le gain de chaque chaîne de 6 appareils est réglé automatiquement par un géophone-antenne placé à quelques centaines de mètres en avant du premier sismographe de la chaîne [11].

La déconvolution, qui permet de passer de la courbe enregistrée au mouvement vrai du sol en tenant compte des variations d'amplification des capteurs avec la fréquence des ondes sinusoïdales, ainsi que de leurs déphasages, est basée sur une détermination expérimentale, décrite dans [11], de la réponse du géophone au choc d'une bille dans des conditions assimilables à une impulsion de vitesse de "spectre blanc", c'est à dire apériodique, dont le "cumul" est une droite.

J.C. RUEGG a traité le problème numérique de la déconvolution à partir de la réponse impulsionnelle $F$ (réponse à une impulsion de déplacement, de vitesse, ou d'accélération) : on calcule un filtre inverse $F^{-1}$ tel que

$$F * F^{-1} = \delta(t)$$

– impulsion de Dirac – en utilisant les méthodes des filtres optimum de Wiener selon l’algorithme de Robinson. L’optimisation par les moindres carrés permet d’obtenir un antifiltre convergent.

La convolution de ce filtre inverse avec la trace enregistrée permet d'obtenir le mouvement vrai du sol (en déplacement, vitesse ou accélération).

J.C. RUEGG a également mis au point des programmes concernant les courbes de propagation des ondes de volume dans la croûte (tracé des trajectoires) et des
hodochrones pour un modèle de *n* couches à gradient de vitesse constant et de l'énergie de chaque phase.

En collaboration avec lui, M. SOURIAU a programmé l'impression en clair d'un bulletin sismologique à partir d'un fichier se prêtant bien aux recherches statistiques. L'analyse numérique des systèmes linéaires et son application aux réseaux électriques lui a permis la définition, l'analyse et la synthèse d'un sismographe électromagnétique généralisé, en traitant par la théorie des graphes des transducteurs electromagnétiques tels que pendules et galvanomètres à bobines multiples.

Il a adapté un programme d'analyse des réseaux électriques écrit en Fortran, au calcul des réponses harmoniques ou temporelles à des signaux en accélération, vitesse, ou déplacement. Ce programme a été incorporé dans un processus d'optimisation par les moindres carrés et a été utilisé pour ajuster les composantes d'une station sismologique et pour obtenir un étalonnage automatique à partir d'une réponse échantillonnée [22].

## SISMOLOGIE SUR MODELE

L. MARTEL s'est engagé dans des recherches de laboratoire sur des modèles réduits à 2 dimensions, en étudiant la propagation des ultrasons dans des plaques dont l'épaisseur est très inférieure à la longueur d'onde des ondes élastiques. L'appareillage de l'Institut de Physique du Globe de Paris comprend un générateur d'impulsions électriques de haute tension et un oscilloscope de mesures. Des émetteurs et des récepteurs à céramiques piézoélectriques transforment les signaux électriques en signaux mécaniques et vice versa. Toutes les ondes, sauf celles de type SH, peuvent être observées.

## MICROSEISMES

La période quadriennale étudiée a vu aboutir l'étude des corrélations entre les microséismes et la houle effectuée sur contrat de la DRME par L. GRINDA [14]. Basée sur une très vaste revue de la bibliographie du phénomène et sur les enregistrements des sismographes de Monaco et Isola, elle admet la théorie de MICHE attribuant les microséismes à la transmission de pression au fond de la mer avec une période moitié de celle de la houle dans le cas où la surface est le siège d'ondes stationnaires, c'est à dire d'interférences de houles de même période, mais de sens de propagation opposés. Cette circonstance ne paraissant pas se produire dans la nature avec une suffisante généralité, L. GRINDA calcule le résultat de "houles croisées" se rencontrant sous un angle variable et obtient une ligne de nœud centrale suivant la bissectrice des directions de propagation, de part et d'autre de laquelle surgissent des ondes coniques se déplaçant parallèlement à la ligne des nœuds. Ces ondes coniques sont celles que les marins ont observées au cœur des cyclones tropicaux (vagues pyramidales) mais leur caractère progressif ne répond pas à la théorie de MICHE en ce qui concerne la génération des microséismes. On pourrait admettre, avec P. BERNARD, que les plus hautes de ces
vagues constituent des sources ponctuelles successives dans la zone centrale des cyclones où elles "semblent venir de partout": ce phénomène a été observé effectivement dans l'agitation créée par le vent sur l'eau d'un canal à paroi circulaire qui focalise les vagues en des points variant avec leur direction instantanée.

Les calculs de L. GRINDA expliquent la formation de microséismes dans le cas de fronts froids isolés (fréquents en Méditerranée) qui sont le siège d'une rotation du vent dans une intervalle de temps assez bref et les cas de microséismes insulaires par réfraction de la houle. Il porte particulièrement son attention sur l'arrivée de la houle au voisinage de la côte, et énumère les facteurs qui interviennent lors de la formation des microséismes côtiers [13], la réflexion de la houle pouvant se faire sentir sur les talus continentaux (donc à bonne distance du rivage) comme sur les côtes émergées. La morphologie de celles ci et des fonds doit donc être soigneusement examinée sur les cartes bathymétriques en tenant compte de la pente des plages, de la longueur d'onde de la houle et de sa cambrure, les houles de grande période paraissant plus efficaces que les houles courtes déferlantes. Enfin l'auteur aborde la question de la nature des ondes microsismiques : ondes de surface ou ondes de volume, et de leur propagation [15].

M. SOURIAU a établi un programme pour calculer la direction de propagation d'un signal enregistré par une station tripartite.

P. BERNARD, nommé Président de la sous-commission des microséismes de la C.S.E. en 1966 a voulu, tout en continuant ses recherches sur le sujet [2, 3, 5, 6], donner à l'étude des microséismes et de leurs applications météorologiques l'impulsion internationale dont elle a été privée lors de l'exécution du programme de l'A.G.I. où elle était expressément prévue. Après avoir obtenu l'approbation de l'UNESCO, et de l'UGGI au Congrès de Zurich [4], appuyé par un vœu du Comité National français, il a organisé à la Faculté des Sciences de Paris du 14 au 20 septembre 1970 un symposium international qui était la première réunion de ce genre depuis plus de 15 ans. Les communications présentées ont couvert un très large éventail de sujets depuis le bruit sismique à courte période [21] jusqu'aux très grandes périodes de 1 cycle par heure. Les problèmes des barrières microsismiques, de l'origine des microséismes de période égale à celle de la houle [8], de l'éventualité d'une propagation verticale de ces ondes, toutes questions presque entièrement nouvelles, ont été traitées et discutées à loisir [7].

L'intérêt des microséismes pour la prévision de la houle a été remis en évidence par les observations de la Météorologie Nationale à l'île de la Réunion [24] où de fortes houles se produisent en provenance des dépressions du front polaire austral ainsi que par l'effet des cyclones tropicaux. Les sismographes de la station de la Plaine des Cafres (à courte période) réagissent à l'état de la mer sur la côte locale et aux perturbations atmosphériques à moyenne distance. Il semble qu'une étude complémentaire faite avec des appareils mieux appropriés et en comparaison avec d'autres stations réserverait dans cette région du Globe des résultats importants.
BIBLIOGRAPHIE

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[14] GRINDA L. - Recherche sur les corrélations entre les microséismes et la houle. Compte rendu final de la convention de recherche de la DRME n° 65-34-588-00-480-75-01 (1966-1967).

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[17] LABROUSTE Y. - Sismographes APX : généralités, instruction pour le montage, l'installation et le réglage, détermination des constantes d'un sismographe électromagnétique.

[18] LEVERT P. - Comment un amateur peut contribuer à la recherche microsismologique avec des moyens peu coûteux. Sympos. intern. microséismes. Paris, sep. 1970.
[19] MARTEL L., GUPTA S.K. – A propos des ondes de Rayleigh sur une surface courbe. *Ann. Géophys.* 25, n° 4, p. 973-9, 1969.

[20] MARTEL L., GUPTA S.K. – Onde amortie du type Rayleigh à l’interface de deux milieux solides à fort contraste de densité. *J. Geophys. Res.* (à l’impression).

[21] MECHLER P. – Influences géologiques sur le bruit de fond entre 0,4 et 10 Hz. Symposium internation. microséismes. Paris, sep. 1970.

[22] RUEGG J.C., SOURIAU M. – Calculation of transfer functions of seismographs and numerical deconvolution. Commiss. Seismol. Européenne, réunion de Luxembourg, sep. 1970.

[23] STAHL P. – L’agitation microsismique à Rabat. Symposium intern. microséismes Paris, sep. 1970 (éd. Institut scientifique chérifien).

[24] TRENDEL R., ALBERT R., VIODÉ J.P. – Fortes houles et microséismes à La Réunion. Météorologie Nationale, Service de la Réunion 1968, 46 p.
SEISMICITE ET SEISMOTECTONIQUE

J.P. ROTHÉ

Professeur à la Faculté des Sciences de Strasbourg
5, rue René Descartes
67 - Strasbourg

Les études de séismicité ont connu au cours des dernières années un développement considérable. Grâce à une meilleure détermination des épicentres favorisée par l'augmentation du nombre des stations séismologiques et par l'introduction des méthodes de calcul par ordinateurs les cartes de séismicité mondiales ou régionales sont devenues des documents de base dans la présentation et la discussion d'une nouvelle synthèse tectonique à l'échelle globale. On rappellera ici la part importante prise par notre collègue LE PICHON dans l'élaboration de cette synthèse qui fait en particulier intervenir le déplacement à la surface du globe de quelques grandes plaques de la lithosphère ; plissements et séismicité sont des conséquences de ces déplacements (LE PICHON, 1968). A partir des données de LE PICHON, LLIBOUTRY (1969) a proposé un nouveau modèle de tectonique globale et calculé la vitesse absolue de mouvement des plaques. Dans un mémoire de thèse, DUBOIS (1969) a étudié la structure du Sud-Ouest du Pacifique et confronté l'ensemble des résultats qu'il a obtenus par l'étude des séismes des Nouvelles-Hébrides avec les hypothèses suggérées par la théorie de l'expansion du fond des océans ; il a proposé un plongement de la croûte océanique sous l'arc volcanique des Nouvelles-Hébrides, comme conséquence de l'expansion de l'océan indo-antarctique.

A partir d'études statistiques reposant sur des données parfois hétérogènes, DUBOURDIEU (1968, 1969, 1970) a, dans plusieurs articles, essayé de montrer le synchronisme des phénomènes séismiques sur le pourtour du Pacifique et tenté d'expliquer la chronologie séismique par la théorie du "corps pulsant".

La synthèse est plus difficile lorsqu'il s'agit d'étudier le bassin méditerranéen ; la séismicité régionale (ROTHE, 1968d, 1970b) est complexe : la Méditerranée occidentale comporte deux déchirures à caractère océanique séparées par le radeau continental Corse-Sardaigne ; la déchirure ouest, aséismique, s'amorce à l'est de l'effondrement bético-rifain dans le prolongement de l'accident tectonique qui joint les Açores au détroit de Gibraltar ; la déchirure orientale (Mer Tyrrhénienne) présente les caractères d'un arc océanique circumpacifique. Les études géophysiques actuellement entreprises en Méditerranée doivent permettre de préciser l'histoire et la structure d'une des régions les plus intéressantes du Globe.
La période 1966-1970 a été marquée par le séisme d'Arette (13 août 1967), le plus important ressenti en France depuis 1909 ; ce séisme confirme le rôle actif de l'accident séismotectonique nord-pyrénéen (ROTHE et VITART, 1969) ; une étude détaillée des aspects humains du séisme (répartition des dégâts, influence du séisme sur la vie villageoise, conséquences pour l'avenir de la commune d'Arette) a été publiée (PIOLLE, 1969). Parmi les autres séismes ressentis en France entre 1966 et 1970 on peut signaler plusieurs secousses en Vendée à l'épicentre du séisme destructeur de Bouin (1799), en Andorre et en Haute-Savoie ; la secousse du 24 novembre 1969 s'est produite au voisinage immédiat de la structure gazéifère de Lacq ; il est possible qu'il s'agisse d'un mouvement séismique provoqué par l'exploitation du gisement.

Plusieurs études, statistiques et historiques, de séismicité régionale, ont été
publiées (HILLER, ROTHE et SCHNEIDER, 1967 ; ROTHE et SCHNEIDER,
1968 ; PELLETIER, 1969). Une étude générale de la séismicité de la France pour
la période 1961-1970 est en voie d'achèvement ; une cinquantaine de cartes
isoséistes ont été dessinées ; les épicentres ont été calculés par ordinateur en
utilisant les Tables d'Haslach.

Le problème de la protection paraséismique n'a pas été perdu de vue (DESPEYROUX, 1967, 1969). Les règles de protection à appliquer en France ont été révisées et modernisées (ANONYME, 1970) ; elles s'accompagnent d'une note sur la séismicité de la France métropolitaine. Un important mémoire sur la séismicité du Maroc et sur les méthodes de protection paraséismique a été rédigé (DUVERGÉ, 1969). Ce travail doit conduire à préciser la forme des zones séismiques du Maroc.

Le séisme du 10 décembre 1967 dont le foyer se trouvait au voisinage immédiat du lac-barrage de Koyna et qui a endommagé l'ouvrage de retenue, a attiré l'attention sur les séismes "artificiels" engendrés par le remplissage des lacs-barrages (ROTHÉ, 1968a, 1969a, 1970c). Quatorze cas observés dans diverses régions du globe ont été analysés ; la comparaison avec les phénomènes constatés lors de l'injection d'eau sous pression dans un puits est particulièrement instructive ; dans le cas des lacs-barrages l'activité séismique — sous certaines conditions géologiques — est particulièrement nette lorsque la hauteur d'eau dépasse 100 mètres. On peut penser que les variations de pression provoquées par la circulation du fluide dans le sous-sol du lac-réservoir jouent un rôle important dans le mécanisme des secousses observées.

La documentation mise à la disposition des chercheurs s'est accrue par la
publication d'un ouvrage consacré à la séismicité du globe pendant la période
1953-1965 ; édité par l'UNESCO ce catalogue qui forme la suite du livre classique
de Gutenberg et Richter, donne la liste de tous les séismes de magnitude égale ou
supérieure à 6 ; il est accompagné d'un aperçu général sur la séismicité du globe,
de notes concernant les séismes destructeurs et d'une abondante bibliographie
(ROTHÉ, 1969b).

Poursuivant l'œuvre entreprise par l'Union Internationale de Secours l'UNESCO fait paraître chaque année depuis 1966 un "Résumé d'information sur les catastrophes naturelles"; le chapitre consacré aux séismes comporte dans chaque fascicule annuel des données sur 600 à 700 séismes (en particulier tous ceux de magnitude au moins égale à 6), des indications sur les dégâts causés par ces séismes et une bibliographie (ROTHÉ, 1969c, 1969a).
REFERENCES

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# TRAITEMENT DES DONNEES SISMIQUES
EN PROSPECTION GEOPHYSIQUE

Ch. HEMON et G. GRAU

Institut Français du Pétrole
1, avenue du Bois-Préau
92 - Rueil-Malmaison

P. MICHON et P. TAXIL

Compagnie Générale de Géophysique
6, rue Galvani
91 - Massy
50, rue Faber
75 - Paris (7e)

Durant les années 1967 à 1970, la quantité d'informations à traiter a considérablement augmenté par rapport à la précédente période du fait de l'augmentation du degré de couverture multiple, du développement des méthodes de surface et de la plus grande complexité des programmes créée par la résolution de probèmes nouveaux comme les études spatiales de vitesse et la restitution.

Il était donc nécessaire d'accélérer le traitement. Aussi, un effort constant a porté sur l'optimisation et l'automatisation des différentes opérations.

La diminution des temps de calcul a été réalisée grâce à l'apparition des ordinateurs dits de la troisième génération. La multiprogrammation a bouleversé la logique des traitements. Jusqu'alors les différentes opérations s'effectuaient en séquence et le temps total de traitement était pratiquement égal à la somme des traitements partiels. La possibilité de simultanéité entre calcul et opérations d'entrée et sortie d'une part, entre calcul en mémoire centrale de l'ordinateur et calcul dans une mémoire annexe spécialement construite en vue d'une opération déterminée comme la convolution d'autre part, a permis de diminuer considérablement les temps de traitement : celui d'un tir de 24 traces qui était de la minute est maintenant de 2 à 3 secondes.

Afin de tirer le meilleur parti des perfectionnements des nouveaux ordina-
teurs, une collaboration étroite entre ingénieurs géophysiciens, connaissant les
problèmes du traitement, et les ingénieurs "système", rompus à la logique des
ordinateurs, a abouti la création d'un software optimisé.

D'autre part, a été réalisée l'automatisation des opérations qui nécessitaient encore une trop grande part d'intervention humaine comme la détermination des corrections statiques, ou encore l'optimisation des corrections dynamiques. Plussieurs méthodes ont été proposées parmi lesquelles celles de Garotta et Michon [21].

Le développement des traceurs numériques rapides a permis de représenter directement à la sortie de l'ordinateur non seulement les sections sismiques classiques mais aussi tous les résultats des études complémentaires telles que celles effectuées sur les vitesses ou sur le pointé automatique.

Les analyses continues de vitesse effectuées le long du profil sismique donnent, en chaque point, la représentation de la loi de vitesse, avec une précision comparable à celle obtenue lors des carottages sismiques de trous profonds. Elles fournissent également automatiquement la distribution spatiale des vitesses avec indication des vitesses d'intervalle pour chaque dioptre.
L'étude des variations latérales de vitesse le long d'horizons sismiques permet ainsi de mieux comprendre les phénomènes géologiques, par exemple par mise en évidence de changement de faciès [33].

On laisse le soin à l'ordinateur de pointer les réflexions et de les multiplier [22, 37]. La section profondeur migrée facilite l'interprétation dans les zones à tectonique complexe. Un pas est ainsi fait vers l'établissement de la carte d'un horizon déterminé.

En réfraction, des nouveaux moyens ont été offerts à l'interprétateur : pointé automatique des arrivées premières, tracé des fronts d'onde, tracé des courbes relatives en méthode Gardner et des courbes de délais [38].

L'utilisation d'ordinateurs à grande mémoire et à temps de calcul rapide a permis le développement des programmes de traitement multicaux : études de cohérence, recherche et évolution spatiale du signal, addition auto-adaptée tenant compte de la similitude des traces voisines, filtrage des réflexions multiples par référence à des modèles.

On mentionnera enfin les travaux de Fontanel et Grau [17, 18] sur la transposition de l'holographie au domaine de la sismique. Leur étude permet de restituer les images des sources par rapport aux différents miroirs et par conséquent les projections des sources sur les miroirs eux-mêmes. On restitue ainsi, de proche en proche, le miroir dans sa position spatiale comme le fait la migration. Cependant, l'opération est effectuée à partir des films originaux (ayant éventuellement subi les corrections statiques ou l'enlèvement des réflexions multiples) et ne nécessite pas de corrections dynamiques, de couverture multiple, de pointé des réflexions.

Durant ces quatre dernières années, outre l'effort constant porté sur l'optimisation et l'automatisation des traitements géophysiques, ont donc été créés de nouveaux outils facilitant l'interprétation des travaux géophysiques et directement utilisables par le géologue.

La connaissance précise de la distribution spatiale des vitesses marque un progrès considérable. Elle a conduit notamment à la restitution des horizons sismiques. Il est probable que les années à venir verront l'établissement automatique des cartes des différents horizons.

## BIBLIOGRAPHIE

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[10] DAMOTTE B. et HEMON C. – Essais de filtrage d'enregistrements sismiques en eau profonde. 29ᵉ Congrès E.A.E.G., Stockholm, 1967.

[11] DAMOTTE B. et HEMON C. – Filtrage des réflexions multiples quasi périodiques en sismique marine. 30ᵉ Congrès E.A.E.G., Salzbourg, 1968.

[12] DAMOTTE B. et HEMON C. – Traitement de l'information sismique en océanographie. *Revue de l'Institut Français du Pétrole*. XXIV, 9, p. 1029-1060, 1969.

[13] D'HOERAENE J. et WLODARCZACK R. – Protée, a self-adapting deconvolution and deringing program. *Geophysical Prospecting*, XVI, 3, p. 359-392, 1968.

[14] FARANDO M.A. et HENRY M.G. – Apport de l'informatique à une meilleure utilisation de la sismique. *Revue de l'A.F.T.P.* n° 197, p. 57-65, 1969.

[15] FONTANEL A. et GRAU G. – Corrélations par utilisation de lumière cohérente. 29 Congrès E.A.E.G., Stockholm, 1967.

[16] FONTANEL A. et GRAU G. – Traitement optique de l'information géophysique et dans le domaine de la photographie aérienne. *L'onde Electrique*, 48, n° 498, p. 235,244, 1968.

[17] FONTANEL A. et GRAU G. – Principes de l'holographie sismique. 31ᵉ Congrès E.A.E.G., Venise, 1969.

[18] FONTANEL A. et GRAU G. – Application of impulse seismic holography, 39ᵉ Congrès S.E.G., Calgary, 1969.

[19] FONTANEL A., GRAU G. et HEMON C. – Holosismique impulsionnelle. 32ᵉ Congrès E.A.E.G., Edimbourg, 1970.

[20] GAROTTA R. et MICHON D. – Continuous analysis of the velocity function and of the move-out corrections. *Geophysical Prospecting*, XV, 4, p. 584-598, 1967.

[21] GAROTTA R. et MICHON D. – Determination of static and NMO corrections, 37ᵉ Congrès S.E.G., Oklahoma City, 1967.

[22] GAROTTA R. – Selection of the seismic picking regarding on dip, move-out and amplitude of each event, 32ᵉ Congrès E.A.E.G., Edimbourg, 1970.

[23] GRAU G. – Progrès dans les méthodes de traitement des enregistrements sismiques. 7ᵉ Congrès mondial du pétrole, Mexico, 1967.

[24] HEMON C. – Quelques applications de la théorie de la prédiction à l'interprétation des données sismiques. *Geophysical Prospecting*, XVII, 2, p. 165-181, 1969.

[25] JACQUIN A. et PEKAR L. – Réflexions sur les applications de la transformée de Fourier en sismique et en gravimétrie. *Geophysical Prospecting*, XVII, 3, p. 294-326, 1969.

[26] KUNETZ G. et MICHON D. – Exemple de traitement numérique de l'information sismique. *Revue de l'A.F.T.P.* n° 181, p. 19-25, 1967.
[27] KUNETZ G. et MICHON D. – Un procédé de filtrage non linéaire en prospection sismique. 7ᵉ Congrès mondial du pétrole, Mexico, 1967.

[28] KUNETZ G. et FOURMANN J.M. – Efficient deconvolution of marine seismic records. *Geophysics*, XXXIII, 3, p. 412-424, 1968.

[29] KUNETZ G. et FOURMANN J.M. – Auto-adapted time-varying filters for processing offshore seismic records. 38ᵉ Congrès S.E.G., Denver, 1968.

[30] LE PICHON X., EWING J. et HOUTZ R.E. – Deep-sea sediment velocity determination made while reflection profiling. *Journal Geophysical Research*, LXXIII, 8, p. 2597-2614, 1968.

[31] MERLAND J., MICHOND D. et WLODARCZACK R. – A new method for cancelling the multiple reflections. 32ᵉ Congrès E.A.E.G., Edimbourg, 1970.

[32] MICHON D. et GAROTTA R. – Corrections statiques en sismique réflexion, 30ᵉ Congrès E.A.E.G., Salzbourg, 1968.

[33] MICHON D. et MERLAND J. – Geological interpretation of velocities using dynamic corrections. 38ᵉ Congrès S.E.G., Denver, 1968.

[34] MORLET J. – Trois étapes dans le traitement de l'information sismique : les méthodes analogiques, numériques et logiques. Un exemple : traitement anti-multiples logique. 29ᵉ Congrès E.A.E.G., Stockholm, 1967.

[35] MORLET J. et MEFFRE J.F., Démultiplication des enregistrements sismiques. 32ᵉ Congrès E.A.E.G., Edimbourg, 1970.

[36] PATAU J.C. – A radial prediction filter. 38ᵉ Congrès S.E.G., Denver, 1968.

[37] PATURET D. – Time-depth conversion, 32ᵉ Congrès E.A.E.G., Edimbourg, 1970.

[38] PERALDI R. – Contribution du traitement numérique à l’analyse et à l’interprétation des enregistrements réfraction. *Geophysical Prospecting*, XVII, 2, p. 126-164, 1969.

[39] TARIEL P. et KUNETZ G. – Processing of noise seismic records by auto-adaptive filtering. 37ᵉ Congrès S.E.G., Oklahoma City, 1967.

[40] TARIEL P. – L’addition auto-adaptée en prospection sismique. 31ᵉ Congrès E.A.E.G., Venise, 1969.
# SECTION III

## MÉTÉOROLOGIE ET PHYSIQUE
DE L'ATMOSPHÈRE
TABLE DES MATIERES

<table><thead><tr><th></th><th>Pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>Rapport sur la prévention de la grêle,<br>par J. BRICARD</td><td>107 3</td></tr><tr><td>Physico-chimie des aérosols atmosphériques,<br>par J. BRICARD</td><td>110 6</td></tr><tr><td>Transfert de rayonnement dans l'atmosphère,<br>par J. LENOBLE</td><td>113 9</td></tr><tr><td>Physique des précipitations,<br>par J. DESSENS et S. GODARD</td><td>120 16</td></tr><tr><td>Perturbations atmosphériques dues à l'action du sol,<br>par P. DE FELICE</td><td>126 22</td></tr><tr><td>Simulation numérique des phénomènes météorologiques aux différentes échelles<br>par J. BLANCHET</td><td>129 25</td></tr><tr><td>Physique des nuages,<br>par G. SOULAGE</td><td>134 30</td></tr><tr><td>Ozone atmosphérique,<br>par A. VASSY</td><td>144 40</td></tr></tbody></table>
# RAPPORT SUR LA PREVENTION DE LA GRELE

J. BRICARD

Faculté des Sciences de Paris

Physique des Aérosols

9, Quai Saint-Bernard, 9

Tour - 25

75 - Paris (5e)

En France, la prévention de la grêle a conduit à la réalisation d'une part d'opérations de grande envergure visant des buts pratiques, d'autre part à des recherches et expériences scientifiques.

Les opérations françaises de prévention, au nombre de deux, se déroulent dans le sud-ouest.

La plus ancienne, organisée par l'Association d'Etudes des Moyens de Lutte contre les Fléaux Atmosphériques (Association d'Etudes) a débuté en 1951. A cette époque, les noyaux d'iodure d'argent étaient dispersés au niveau du sol par des brûleurs de charbon de bois imprégné d'iodure d'argent. Ces appareils, utilisant une technique tourbillonnaire, furent totalement remplacés en 1958 par des générateurs brûlant une solution acétonique d'iodure d'argent. Actuellement, plus de 4 tonnes d'iodure d'argent sont dispersées par près de 300 générateurs au sol, répartis sur une zone de 70 000 km² [1].

Comme dans la plupart des opérations de prévention de la grêle organisées dans le monde, le contrôle de l'effet des émissions d'iodure d'argent est effectué à travers une variable économique. Cette variable est le rapport annuel R, en pourcent, des indemnités de sinistres payées par les Compagnies d'Assurances au montant global des capitaux assurés auprès des mêmes compagnies. La valeur annuelle de R est relative à l'ensemble de l'aire couverte par le dispositif de générateurs terrestres.

La méthode d'évalutaion de l'Association d'Etudes est basée sur la comparaison arithmétique des valeurs prises par R pendant la période expérimentale 1959-1968 avec la moyenne des valeurs de R relatives à la période 1944-1958 [2]. Cette méthode d'évaluation conduit l'Association d'Etudes à estimer la diminution des dégâts à 15 % pour l'exercice 1959-1968 [3].

Plus récemment, avec la même variable, des auteurs liés à l'Association d'Etudes ont effectué un nouveau contrôle des effets de son opération, en comparant les valeurs prises par R dans la zone protégée, et dans une zone témoin (Bassin Rhodanien). La méthode utilisée conduit à indiquer un effet sensible des ensemencements à partir de 1962 [4].

La deuxième opération, organisée par l'Association Climatologique de la Moyenne-Garonne (A. C. M. G.) a débuté en 1963 ; elle se déroule dans l'aire protégée par l'opération de l'Association d'Etudes citée ci-dessus (Lot-et-Garonne,