Association internationale de géodésie

Johann Jacob Baeyer, fondateur de l'Association géodésique Internationale

La géodésie (du grec ancien : γεωδαισία / geôdaisía, de γῆ / gễ, « Terre », et δαίω / daíô, « diviser ») est la science, destinée à l'origine au tracé des cartes, qui s'est attachée à résoudre le problème des dimensions, puis de la forme de la Terre, ce qui fait d'elle, à son origine, la première forme de la géographie moderne[6]. Selon la définition classique du grand géodésien allemand Friedrich Robert Helmert (1843-1917), elle est « la science qui mesure et représente la surface terrestre ». Bien que formulée en 1880, cette définition reste valable à ce jour, à condition d'y inclure la détermination du champ de pesanteur extérieur de la Terre et celle du fond océanique.

Avant l'ère spatiale, la base de toute étude géodésique est une triangulation précise[7]. Celle-ci consiste en la mesure des angles de triangles par des théodolites, la mesure de l'un ou de plusieurs côtés de ces triangles sur le sol, la détermination par des observations astronomiques de l'azimut de l'ensemble du réseau de triangles, la détermination de la position réelle de ce réseau sur la surface de la Terre par l'observation de la latitude et de la longitude de certaines stations et enfin la détermination de l'altitude de toutes les stations, qui sont situées aux sommets des triangles[7].

En outre, la détermination de la figure de la Terre revêt une importance primordiale en astronomie, dans la mesure où le diamètre de la Terre est l'unité à laquelle toutes les distances célestes doivent être rapportées[8].

L'Association internationale de géodésie est la plus ancienne association scientifique internationale[9]. Au XIX^e siècle, sa création marque l'adoption de nouvelles méthodes scientifiques[9]. En effet, l'association propose la mise en application dans le domaine des observations géodésiques de la méthode des moindres carrés, découverte simultanément par Legendre et Gauss, puis développée par ce dernier[9]. Pour permettre l'alignement des triangles géodésiques mesurés dans chaque nation, il s'avère également nécessaire d'adopter un étalon commun[9]. Dans un premier temps, l'association adopte la toise de Bessel[2]^,[10]. La toise de Bessel est une copie de la toise du Pérou effectuée à Paris en 1823 pour Friedrich Wilhelm Bessel par Fortin[10]. La toise du Pérou quant à elle est la règle géodésique utilisée par Pierre Bouguer et Charles Marie de La Condamine lors de l'expédition géodésique française en Équateur[10]. Elle est réalisée en 1735 et devient en 1766 l'étalon de longueur en France sous le nom de Toise de l'Académie[11]. Sa longueur sert à la détermination de celle du mètre durant la révolution française[11]^,[12].

Don Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero, Marquis de Mulhacén

En 1853, le Gouvernement espagnol décide de la mise en œuvre d'une grande carte topographique de l'Espagne[13]. Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero et Frutos Saavedra sont désignés pour en effectuer les travaux préparatoires[13]^,[14]. En effet, tout l'outillage scientifique et technique nécessaire à cette entreprise est à créer. Les appareils conçus et utilisés au XVIII^e siècle et au début du XIX^e siècle par Borda ou Bessel sont dépassés par l'utilisation de règles munies de systèmes de lecture au microscope[14]. Le principe du remplacement de la juxtaposition des règles géodésiques par un procédé optique est introduit par Ferdinand Rudolph Hassler et Johann Georg Tralles et utilisé en Suisse en 1797[3]. Les microscopes sont utilisés dans un second temps avec les règles à bouts, calibrées sur le mètre, mises au point par le géodésien d'origine suisse, Ferdinand Rudolph Hassler pour le relevé topographique des côtes américaines (United States Survey of the Coast)[14]^,[15]^,[16].

L'Espagne ayant adopté le système métrique depuis 1849, Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero se rend à Paris avec Saavedra pour faire construire un appareil de mesure de leur conception par Jean Brunner et dont la règle à traits, mesurant 4 mètres de longueur, est comparée avec la règle n° 1 de la double toise de Borda, qui est à l'époque la référence principale pour la mesure des bases en France et dont la longueur correspond précisément à 3,8980732 mètres à une température spécifiée[17]^,[18]^,[14]^,[3]^,[19]^,[20]^,[Note 1]. En 1858, ils mesurent la base centrale de triangulation de l'Espagne à Madridejos, dans la province de Tolède, avec une précision inégalée jusque-là, grâce à cet instrument qui deviendra célèbre sous le nom de Règle espagnole[14]^,[21]. Aimé Laussedat traduit en français la monographie de Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero relatant la comparaison des résultats obtenus selon deux différentes méthodes de mesure des bases géodésiques[22]^,[23]. Ce travail met fin à la controverse qui oppose les géodésiens français et allemands au sujet de la longueur des bases et valide empiriquement la méthode du général Baeyer[23]. La règle espagnole, qui est une règle à trait, deviendra une référence et des répliques en seront construites pour plusieurs grands pays d'Europe et pour l'Égypte[18]^,[24].

« Depuis l'immortel travail de Delambre et Méchain, la mesure des bases n'avait fait que peu de progrès. Ibáñez voulut d'abord perfectionner le procédé des règles bimétalliques, de Borda et Lavoisier, employées, sous une forme encore un peu fruste, dans la mesure de la Méridienne de France, et fit construire, par les frères Brunner, un appareil qui passa pendant un temps pour le plus parfait qui eût été réalisé; des répliques en furent construites, pour plusieurs des grands États de l'Europe, ainsi que pour l'Égypte. Le Bureau international en a fait une, étude minutieuse.

Mais le maniement de la règle bimétallique était délicat, et la mesure des bases trop coûteuse, en rapport avec l'ensemble du travail, Ibáñez revint donc à la règle monométallique en fer, accompagnée de thermomètres, dont la donnée subsista jusqu'à l'introduction des règles en invar bientôt remplacées à leur tour par la méthode de Jäderin, qui, transformée par l'emploi des fils d'invar, put prendre rang dans la géodésie de précision, sous une forme incomparablement plus économique que tous les anciens procédés. »

— Charles Édouard Guillaume

Otto Wilhelm von Struve

En 1860, le gouvernement russe, à la demande d'Otto Wilhelm von Struve, invite les gouvernements de Belgique, de France, de Prusse et d'Angleterre à connecter leur triangulation dans le but de mesurer la longueur d'un arc de parallèle à la latitude de 52° afin de vérifier les dimensions et la figure de la Terre telles qu'elles ont été déduites des mesures d'arc de méridien. Il s'avère nécessaire de comparer les règles géodésiques utilisées dans chaque pays afin de combiner les mesures effectuées[10].

Alexander Ross Clarke

Le gouvernement britannique invite la France, la Belgique, la Prusse, la Russie, l'Inde, l'Australie, l'Espagne, les États-Unis et la Colonie du Cap à envoyer leur règle géodésique au bureau de l'Ordnance Survey à Southampton[10]. Les standards d'Espagne et des États-Unis sont basés sur le système métrique[10]^,[19]. Les règles de Russie, de Prusse et de Belgique sont calibrées sur la toise[10]. La France n'envoie pas sa règle géodésique à l'Ordnance Survey, qui dispose d'un prototype du mètre, comparé par Arago avec le mètre des archives[10]. Alexander Ross Clarke et Henry James publieront leurs premiers résultats en 1867[10].

L'Association internationale de géodésie est fondée en 1864 sous le nom de Mitteleuropäische Gradmessung (Association pour la mesure des degrés en Europe centrale) sous l'impulsion de Johann Jacob Baeyer, un général prussien à la retraite[1]^,[25]^,[2]. Dès 1861, il adresse un mémoire au roi de Prusse recommandant une collaboration internationale en Europe dans le but de déterminer la forme et les dimensions de la Terre[25]^,[2]. Lors de sa création, l'association compte seize pays membres : l'Autriche, la Belgique, le Danemark, sept états germaniques, l'Italie, les Pays-Bas, la Russie (pour la Pologne), la Suède et la Norvège, ainsi que la Suisse[25]^,[2]. L'Association crée un Bureau central, situé à l'Institut géodésique de Prusse, dont la direction est confiée au général Johann Jacob Baeyer[3].

En 1867, lors de sa seconde conférence générale à Berlin et après l'admission de trois nouveaux pays membres, la Russie, l'Espagne et le Portugal, l'association géodésique devient la Europäische Gradmessung (Association pour la mesure des degrés en Europe)[2]. En 1867 lors de la Conférence géodésique internationale réunie à Berlin, l'association recommande l'adoption du système métrique afin de s'assurer de l'équivalence des mesures effectuées dans chaque pays[2]^,[26]. La pétition, que l'association adresse aux différents états qui y sont représentés, donnera lieu à la convocation de la conférence diplomatique internationale qui aboutira à la Convention du mètre[26]^,[27]. De plus, l'Association se dote d'une Commission permanente dotée de pouvoirs administratifs qui supervise le Bureau central et devient l'instance scientifique supérieure de l'association géodésique[3].

Hervé Faye

La France, initiatrice des travaux de mesure de la Terre, reste à peu près stationnaire, pendant que les autres nations couvrent leur sol de triangulations en employant de meilleurs instruments et procédés d'observation et de calcul. Elle hésite même longtemps avant de céder aux instances de l'Association qui lui demande de prendre part à ses travaux. C'est seulement en 1871 qu'elle commence à en faire partie et désigne Charles-Eugène Delaunay pour la représenter au Congrès de Vienne. En 1874, Hervé Faye est nommé membre de la Commission permanente[28].

Lors de la Conférence géodésique internationale réunie à Paris en 1875 sous la présidence de Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero, directeur de l'Institut géographique national en Espagne, l'association décide de la création d'une règle géodésique internationale pour la mesure des bases[28]. En 1875, après la ratification de la Convention du Mètre, Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero, déjà président de la Commission permanente de la Europäische Gradmessung depuis 1874 et du Comité permanent de la Commission internationale du mètre depuis 1872, devient également le premier président du Comité international des poids et mesures[25]^,[27]^,[29].

En 1883, lors de la Conférence générale de l'Association internationale de géodésie à Rome, l'adoption du méridien de Greenwich comme méridien d'origine est proposée dans l'espoir que le Royaume-Uni adhérera à la Convention du Mètre[30]^,[31]. Ce qu'il fera l'année suivante.

Friedrich Robert Helmert

Pour comprendre dans son domaine toutes les mesures effectuées hors de l'Europe, l'Association géodésique est réorganisée, après la mort de son fondateur Baeyer : le Gouvernement prussien prend l'initiative de la réforme. Dans une Conférence tenue à Berlin en octobre 1886, les délégués des principales contrées d'Europe, l'Angleterre exéptée, et des contrées de quelques autres parties du Monde, décident que l'Association géodésique internationale a pour but la mesure des degrés de toute la Terre ; qu'elle aura à Berlin un Bureau central de calculs; qu'une Commission permanente, composée de 11 membres, se réunira tous les ans, dans une ville des États associés; que l'Association aura tous les trois ans une réunion plénière où la Commission permanente serait renouvelée par moitié. Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero est alors nommé président de cette Commission et Friedrich Robert Helmert directeur du Bureau central des calculs[28]. Une nouvelle convention internationale est ratifiée par 20 États européens qui confère à l'Association un statut intergouvernemental[32]. En 1887, le Brésil et la Serbie annoncent leur accession à l'Association[28]^,[3]. En 1888, le Chili, le Mexique, le Japon et la Grèce y adhèrent également, suivis par l'Argentine et les États-Unis en 1889[3].

Wilhelm Foerster

En 1889, et conformément aux résolutions de 1875, les nouveaux standards du mètre sont distribués aux nations d'Europe et d'Amérique perpétuant l'acceptation du système métrique[3]. Après le décès de Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero en 1891, Hervé Faye lui succède à la présidence de la Commission permanente de l'Association géodésique internationale en 1892, tandis que Wilhelm Foerster prend la présidence du Comité international des poids et mesures dès 1891[25]^,[29].

Lors de la 11^e Conférence Générale tenue à Berlin en 1895, une nouvelle Convention Géodésique Internationale est rédigée[2]. Elle aboli la Commission permanente de l'Association et renforce le Bureau Central, basé à l'Institut géodésique de Berlin[2]. Selon la Convention ratifée en 1898 à Stuttgart, la Conférence générale de l'Association, réunissant les délégués des gouvernements concernés en est le corps souverain[2]. Le Royaume-Uni rejoint l'Association en 1898[30]. De 1903 jusqu'en 1917, Jean-Antonin-Léon Bassot reprend la présidence de l'Association, assumée jusque-là par Hervé Faye [25].

Adolphe Hirsch

La convention de l'Association géodésique internationale expire à la fin de l'année 1916. Elle n'est pas reconduite en raison de la Première Guerre mondiale. Toutefois, les nations neutres, le Danemark, les Pays-Bas, la Norvège, l'Espagne, la Suède, la Suisse et les États-Unis (jusqu'à l'entrée en guerre de ces derniers) s'accordent pour maintenir une Association géodésique réduite entre États neutres, présidée par Raoul Gautier, directeur de l'Observatoire de Genève[30]. Raoul Gautier sera nommé en 1922 vice-président de la section de géodésie de l'Union géodésique et géophysique internationale et assurera la continuité des opérations effectuées par l'Association géodésique réduite entre États neutres[2].

En 1886, l'association se dote d'un secrétariat permanent. Adolphe Hirsch, directeur de l'Observatoire de Neuchâtel, qui est l'un de deux secrétaire de l'association depuis sa création en devient le premier secrétaire permanent jusqu'en 1900. Il est également le premier secrétaire du Comité international des poids et mesures de 1875 à 1901. De 1900 à 1921, Henrikus Geradus van de Sande Bakhuyzen lui succède comme secrétaire permanent de l'Association géodésique internationale, puis comme secrétaire de l'Association géodésique réduite entre États neutres. De 1922 à 1946, le général Georges Perrier (le fils du général François Perrier) devient le secrétaire général de la section de géodésie de l'Union géodésique et géophysique internationale, puis de l'Association internationale de géodésie. William Bowie assure la présidence de la section de géodésie de l'Union géodésique et géophysique internationale (1922-1933), puis de l'Union géodésique et géophysique internationale (1933-1936)[25]^,[33]^,[34].

• Section I : Cadres de positionnement et de référence
• Section II : Géodésie spatiale avancée
• Section III : Détermination du champ de la gravité
• Section IV : Théorie et méthodologie générale
• Section V : Géodynamique[1]

• Bureau gravimétrique international (BGI)
• Bureau international des poids et mesures (BIPM), Time Department
• IAG Bibliography Service (IBS)
• International Altimetry Service (IAS)
• International Centre for Earth Tides (ICET)
• International Centre for Global Earth Model (ICGEM)
• International Digital Elevation Model Service (IDEMS)
• International Doris Service (IDS)
• Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence (IERS)
• International Geoid Service (IGeS)
• International Gravity Field Service (IGFS)
• International GNSS Service (IGS)
• International Laser Ranging Service (ILRS)
• International Service for Geodesy and Astrometry (IVS)
• Permanent Service for Mean Sea Level (PSMSL)[35]