Toutes les mesures de distances précises utilisent actuellement la mesure d’intervalles de temps et la vitesse de la lumière. Par exemple :
- la mesure d’une distance par radar, et avec plusieurs observations échelonnées dans le temps la détermination de la vitesse ;
- la topographie, avec des télémètres laser ;
- le GPS (Global Positioning System).

Développé au début des années 1980 par l’armée américaine, le système de positionnement par satellite GPS a rapidement été utilisé par les civils pour de nombreuses applications.

Un des satellites du GPS. © ESA / NASA

Il utilise 29 satellites qui transmettent toutes les 30 secondes par radio leur position et l’heure correspondante. Le récepteur GPS compare le temps auquel il reçoit le signal au temps auquel il a été émis ; du  délai, il déduit la distance du satellite, connaissant la vitesse des  ondes radio (qui est la même que celle de la lumière). Pour calculer la  position du récepteur il suffit de répéter cette opération pour trois  satellites. Mais comme un plus grand nombre de satellites est visible à  un instant donné, on peut en plus remettre continuellement à l’heure  l’horloge interne du récepteur avec une précision de 0,1 millionième de  seconde. La précision obtenue sur la position était à l’origine d’une   dizaine de mètres ; elle est actuellement de l’ordre de 1 à 2 mètres.

Pour porter cette précision à quelques millimètres, on peut faire des  mesures différentielles en comparant la position du récepteur,  spécialement équipé, avec celle d’un autre récepteur mesurée en même   temps. Pour les besoins de la géodésie, l’Institut géographique  national a installé une cinquantaine de balises GPS fixes à partir  desquelles on peut repérer la position de n’importe quel point du  territoire avec une grande précision : ceci remplace l’ancienne  triangulation, où l’on a ainsi repéré des erreurs de plusieurs mètres  en certains endroits.

Quelques applications du GPS :
GPS simple : repérage de la position et guidage d’un promeneur, d’une automobile ou d’un avion.
GPS différentiel : positionnement du tablier du pont de Millau lors de sa construction ; déplacement et déformation des plaques tectoniques.

Pour éviter de dépendre entièrement de l’armée américaine, l'Union européenne a décidé de s'équiper de sa propre constellation de satellites, Galiléo, par ailleurs complémentaire du GPS. Il existe également un système russe, Glonass, qui est partiellement opérationnel.

Les 30 satellites du projet européen Galileo : 9 satellites équidistants tournant sur chacune des 3 orbites et trois satellites de rechange. Le GPS compte pour sa part 5 satellites de rechange s'ajoutant aux 24 actifs. © ESA