Géoïde

Le géoïde est une surface équipotentielle du champ de pesanteur terrestre choisie pour représenter au mieux le niveau moyen global des mers. Il se prolonge conventionnellement sous les continents et sert de surface physique de référence pour les hauteurs. Sa forme irrégulière reflète les variations de masse et de gravité à l’intérieur et à la surface de la Terre.

Une surface physique de référence

Sur une surface équipotentielle, le potentiel de pesanteur est constant et la direction locale de la verticale lui est perpendiculaire. Une masse d’eau au repos, débarrassée idéalement des marées, courants, vents et variations atmosphériques, suivrait une surface proche du géoïde. Le niveau marin observé s’en écarte toutefois sous l’effet de ces phénomènes océaniques et climatiques.

Le géoïde n’est ni la surface topographique ni un ellipsoïde de référence. L’ellipsoïde est une forme mathématique régulière adaptée au calcul des coordonnées géographiques et aux systèmes satellitaires. Le géoïde est ondulé par rapport à cet ellipsoïde ; l’écart entre les deux surfaces, appelé ondulation du géoïde, varie selon le lieu.

Hauteurs et modèles

Un récepteur utilisant un système mondial de navigation par satellites (GNSS) fournit principalement une hauteur géométrique par rapport à un ellipsoïde. Pour obtenir une hauteur physique proche d’une hauteur orthométrique, cette valeur est combinée à l’ondulation issue d’un modèle de géoïde. Dans une convention simplifiée, la relation s’écrit h = H + N, où h est la hauteur ellipsoïdale, H la hauteur orthométrique et N l’ondulation du géoïde.

Les modèles sont calculés à partir de mesures gravimétriques terrestres, marines, aériennes et satellitaires. Leur résolution, leur référentiel et leur époque conditionnent la précision de la conversion. Le système vertical fait partie des caractéristiques d’une altitude : deux valeurs rapportées à des surfaces de référence différentes ne sont pas directement comparables.