JR26 | Mesure du niveau marin par réflectométrie interférométrique GNSS

Le GNSS-IR (Global Navigation Satellite System – Interferometric Reflectometry) est une technique de télédétection opportuniste qui exploite les interférences entre les signaux GNSS directs et ceux réfléchis par la surface environnante de l’antenne réceptrice (ici, la surface océanique), afin d’estimer des paramètres tels que le niveau de la mer, l’état de surface ou la dynamique des vagues. En GNSS, ces signaux réfléchis sont connus sous le nom de trajet multiple et sont considérés comme une source d’erreur car ils perturbent le positionnement. Cependant, à partir des années 2000, plusieurs travaux pionniers, notamment ceux de Larson et al. (2013) ont démontré le potentiel du GNSS côtier pour le suivi du niveau marin et de l’état de mer. En effet, les signaux réfléchis qui se “mélangent” par interférence aux signaux directs induisent des variations du signal-à-bruit (SNR, Signal-to-Noise Ratio) en fonction des propriétés de la surface réfléchissante : les oscillations dans le SNR renseignent sur la hauteur de la surface réfléchissante, tandis que l’atténuation de ses oscillations porte l’empreinte de la rugosité de cette surface. Deux grandes méthodes permettent l’estimation de la hauteur de la surface réfléchissante pour le suivi du niveau marin : l’analyse spectrale par détermination de la fréquence dominante significative des oscillations du SRN d’une part, et la modélisation analytique inverse du SNR d’autre part. La méthode spectrale est la plus utilisée et documentée avec un outil ouvert pour l’analyse GNSS-IR (GNSSREFL, Larson et al. 2013), tandis que la méthode inverse, qui permet une exploitation exhaustive du SNR, demeure encore peu documentée (Nievinski & Larson, 2014 ; Strandberg et al., 2016 ; Pira et al., 2025). La présente étude vise à évaluer la méthode spectrale au moyen de l’outil GNSSREFL en utilisant des données issues des constellations GNSS (GPS, GLONASS et GALILEO), avec application sur quelques cas de sites de marégraphe en France. Nous analysons la performance et les limites de la méthode, tout en évaluant les ordres de grandeur des écarts observés avec les données des marégraphes de référence (Brest, Saint-Jean-de-Luz, Marseille). Nous avons noté des différences moyennes (médianes) de l’ordre de -3 à 10 cm (-3 à 5 cm) avec des écarts-types de 10-30 cm. Des différences quadratiques moyennes (RMSD) de 10-30 cm sont observées, avec une forte sensibilité à l’état de mer, notamment sur le site de marégraphe de Marseille. Ces observations justifient l’intérêt de documenter davantage la méthode inverse pour une exploitation exhaustive des données SNR des antennes GNSS densément présentes en régions côtières. Par Odilon J. Houndegnonto (ENSTA), Pierre Bosser (ENSTA), Gaël André (Shom), Clémence Chupin (ENSTA), Ronan Autret (Shom)