Par convention, le niveau moyen de la mer est utilisé depuis des générations comme surface de référence pour l'altitude du sol et pour la bathymétrie. Des référentiels altimétriques régionaux, nationaux et continentaux ont été matérialisés d'après des observations géodésiques de nivellement compensées avec contrainte au niveau moyen de la mer déterminé d'après des données de marégraphes. De nos jours, les systèmes de géopositionnement satellitaires (GPS, GLONASS et éventuellement Galileo) offrent des techniques de remplacement pour la détermination de l'altitude. Cependant, ces systèmes mesurent des altitudes ellipsoïdales qui n'ont ainsi aucun sens physique, c.- à-d. que l'eau pourrait fort bien s'écouler depuis un point plus bas au-dessus de l'ellipsoïde vers un point plus haut au-dessus de l'ellipsoïde. C'est l'une des raisons pour lesquelles les altitudes ellipsoïdales (h) doivent être converties en altitudes orthométriques (H) au moyen des ondulations du géoïde (N) : H = h – N.  Une deuxième raison de ce faire est de garder les altitudes cohérentes avec les cartes topographiques existantes qui indiquent des altitudes au-dessus du niveau moyen. Malheureusement, le géoïde ne coïncide pas parfaitement avec le niveau moyen des mers car celui-ci n'est pas une surface équipotentielle. La surface moyenne de l'océan présente de petites bosses et de petits creux tout comme la topographie des étendues émergées, mais plus adoucis. À l'échelle du globe, l'altitude de ces bosses et creux varie de –2,0 m à +2,0 m. Puisque plusieurs applications littorales exigent la mise en relation des altitudes avec le niveau moyen local de la mer, il est important de déterminer l'écart entre le géoïde et le niveau moyen de la mer.

La topographie de la surface de la mer (SST) est l'écart réel entre le niveau moyen de la mer et le géoïde, qui est la surface équipotentielle représentant le mieux, au sens des moindres carrés, le niveau moyen des mers à l'échelle du globe.  La Figure 1 [JPEG, 60.8 ko, 632 X 519, avis] et la Figure 2 [JPEG, 67.2 ko, 633 X 513, avis] montrent la SST réelle de l'Atlantique Nord, telle que déterminée respectivement par une méthode océanographique et par une méthode géodésique. Dans le premier cas, elle est déterminée d'après des données océanographiques comme la température, la salinité, les configurations océaniques permanentes, le vent, etc. Dans le deuxième cas, elle est déterminée d'après des données altimétriques radar acquises par satellite (SSH) et le modèle CGG2005 du géoïde (N):  SST = SSH – N.

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Figure 1:  SST d'après des méthodes océanographiques

Figure 2:  SST d'après la méthode géodésique

Cependant, pour les applications côtières au Canada, il est plus important d'estimer l'écart entre le niveau moyen de la mer et la surface équipotentielle représentant le nouveau référentiel altimétrique. Cet écart peut être exprimé par SST_SRAC, où l'acronyme en indice SRAC désigne le système de référence altimétrique du Canada auquel on peut substituer n'importe quel référentiel altimétrique spécifique (p. ex. CGVD28, NAVD88, CGG2005, ...). Le système de référence utilisé pour le nouveau référentiel altimétrique du Canada est le niveau moyen de l'eau au marégraphe de Rimouski (Québec). Ainsi, SST_{Nouveau référentiel} est approximativement de zéro pour la région côtière des Maritimes. D'autre part, SST_{Nouveau référentiel} pour la région de Vancouver se situe près de 50 cm.

Trois procédures sont proposées pour estimer la topographie de la surface de la mer par rapport au référentiel altimétrique (SST_SRAC) pour le Canada. Cela permettra la détermination des altitudes au-dessus du niveau moyen de la mer (H_NMM):

H_NMM = h_NAD83(SCRS)  – N_NAD83(SCRS)  – SST_SRAC

où h_NAD83(SCRS)  est l'altitude ellipsoïdale suivant le NAD83(SCRS) et N_NAD83(SCRS)  est l'ondulation du géoïde par rapport au NAD83(SCRS).

RNCan étudie la faisabilité d'élaborer une grille de données permettant aux intervenants d'interpoler l'écart entre le référentiel altimétrique (géoïde) et le niveau moyen de la mer le long des côtes canadiennes et en haute mer. Les valeurs figurant dans la grille SST_SRAC seront estimées d'après des mesures GPS, des observations de nivellement, de l'information tirée de marégraphes et des données altimétriques radar acquises par satellite. Le logiciel sera disponible en ligne. 

RNCan envisage également la diffusion d'une table numérique fournissant la topographie de la surface de la mer en un ensemble de marégraphes répartis dans tout le Canada. Elle permettrait une estimation rapide de l'écart entre le NMM et le référentiel altimétrique pour le Canada. On indique au tableau 1 SST_SRAC en certains marégraphes choisis au Canada d'après le modèle CGG2005 du géoïde. Il s'agit de données préliminaires en attendant le nouveau modèle du géoïde qui intègrera des données gravimétriques de la mission satellite GOCE et définira le nouveau référentiel altimétrique pour le Canada.

Les intervenants peuvent déterminer la SST_SRAC locale en effectuant un levé GPS sur les repères de référence à l'emplacement d'un marégraphe. L'information relative au marégraphe est disponible à la rubrique Marées et Niveaux du Service des données sur le milieu marin (SDMM), de Pêches et Océans Canada. Le jeu de données comprend le niveau mensuel moyen de la mer au-dessus du zéro des cartes (Z₀, voir Inventaire et Télécharger d'archives numériques de données MNE) et les altitudes des repères de référence au-dessus du zéro des cartes (H_ZC, voir MNE Base de données régionale des repères de nivellement). Les repères de référence peuvent être localisés d'après les descriptions et les croquis disponibles.

La SST_SRAC peut être déterminée comme suit :

SST_SRAC = h_NAD83(SCRS) – N_NAD83(SCRS) – H_ZC + Z₀

où h_NAD83(SCRS)  est l'altitude ellipsoïdale suivant le NAD83(SCRS), N_NAD83(SCRS) est l'ondulation du géoïde par rapport au NAD83(SCRS), H_ZCest l'altitude de la station au-dessus du zéro des cartes et Z₀ est l'écart entre le niveau moyen de l'eau et le zéro des cartes.

Une procédure approximative pour estimer à un endroit donné l'écart entre le niveau moyen de la mer et le référentiel altimétrique (SST_SRAC) consiste à mesurer par nivellement au niveau à bulle la différence d'élévation entre la basse mer et la pleine mer. Ces mesures doivent être rattachées à une station dont on connaît l'altitude ellipsoïdale (h). L'approche est illustrée à la Figure 4 [JPEG, 109.0 ko, 1241 X 927, avis]. 

L'écart SST_SRAC peut être déterminé comme suit :

SST_SRAC = h_NAD83(SCRS) – N_NAD83(SCRS) – (Δ H_{Pleine mer} + Δ H_{Basse mer})/2.0

où ΔH_{Pleine mer} est la différence d'élévation entre le repère de référence et la pleine mer, et ΔH_{Basse mer} est la différence d'élévation entre le repère de référence et la basse mer