Le géoïde est la surface équipotentielle du champ de pesanteur terrestre qui coïncide, en moyenne, avec le niveau moyen des mers prolongé sous les continents. Comme la masse est répartie de façon inégale à l'intérieur de la planète, le géoïde est une surface bosselée et irrégulière — et non un ellipsoïde lisse.
Ce que c'est et pourquoi c'est important
En géomatique, les altitudes se mesurent par rapport à l'une de deux références. Un ellipsoïde (comme WGS84) est un modèle mathématique lisse utilisé par les récepteurs GNSS, tandis que le géoïde est la surface définie par la pesanteur que suivent réellement le « haut » et le « bas ». L'écart entre eux en un point est l'ondulation du géoïde (N), qui varie d'environ −106 m près de l'Inde à +85 m près de l'Islande.
La relation est :
H = h − N
où H est l'altitude orthométrique (hauteur au-dessus du géoïde, c'est-à-dire « altitude au-dessus du niveau de la mer »), h est la hauteur ellipsoïdale fournie par le GNSS, et N est l'ondulation du géoïde.
C'est important parce que la plupart des travaux de topographie, d'hydrologie et d'ingénierie nécessitent des altitudes orthométriques — l'eau s'écoule selon le champ de pesanteur, pas selon l'ellipsoïde. Un MNT associé à la mauvaise référence verticale peut être faux de plusieurs dizaines de mètres.
Exemple concret
Un récepteur GPS indique une hauteur ellipsoïdale de 152,4 m pour un repère. À l'aide d'un modèle de géoïde comme EGM2008 ou un modèle national (par exemple GEOID18 aux États-Unis contigus, associé à NAVD88), vous relevez N = −28,6 m à cet endroit. L'altitude orthométrique est donc de 152,4 − (−28,6) = 181,0 m au-dessus du niveau de la mer.
Piège courant
Confondre le géoïde et l'ellipsoïde. Le GNSS fournit par défaut des hauteurs ellipsoïdales ; les traiter comme des altitudes au-dessus du niveau de la mer introduit une erreur systématique égale à l'ondulation locale. Notez toujours quel datum vertical et quel modèle de géoïde un jeu de données utilise.