À la uneJeune Marine N°255

CERES Recherches & Expertises Sous-Marines

Troisième partie

Aujourd’hui, parmi les solutions d’acquisition bathymétrique, deux types de techniques se côtoient et fournissent des résultats parfois éloignés en fonction du but recherché, bathymétrie pure ou modélisation des fonds, mais présentent chacun des avantages différents : les sondeurs mono faisceau et multi faisceaux.

Les nouveaux systèmes, multi faisceaux, où le GPS RTK ainsi que la centrale d’attitude sont totalement intégrés dans l’appareil, permettent de s’affranchir d’une mise en œuvre lourde. C’est ce matériel qu’utilise CERES.

Il existe pourtant d’autres techniques permettant des relevés bathymétriques, comme la bathymétrie laser, qui peut être mise en œuvre à partir d’un aéronef, et est basée sur la mesure de la différence de temps de parcours d’un même rayon lumineux réfléchi par la surface de la mer et par le fond. Cette technique étant réservée à des opérations lourdes et coûteuses, nous ne nous intéresserons qu’à l’utilisation des sondeurs acoustiques, où la profondeur est déduite de la mesure du temps de trajet d’un signal acoustique réfléchi par le fond.

Lidar aéroporté topo-bathymétriqu © SHOM

A l’origine, les systèmes de sondeurs étaient tous à faisceau unique et captaient à intervalles réguliers des profondeurs distinctes sous le navire.

Aujourd’hui, grâce à la puissance des systèmes électroniques et informatiques, il est possible de conjuguer plusieurs faisceaux qui balayent une large bande sur le fond et fournissent des mesures bathymétriques en continu. La largeur de la zone traitée est proportionnelle à la hauteur d’eau sous la sonde fixée sous le navire.

Le système mono faisceau, qu’il soit destiné à l’utilisation professionnelle pour la pêche, la marine, ou encore le relevé bathymétrique est d’une conception comparable à celui utilisé pour la navigation de plaisance, bien qu’utilisant des fréquences différentes suivant les besoins de l’utilisateur.

La différence se situe dans la qualité des différents capteurs, transducteurs mono ou multi fréquence et surtout de la vitesse de transmission des données, ainsi un plaisancier n’aura besoin que d’une sonde lui donnant une indication de profondeur, sécurisant son approche des côtes, les pêcheurs et plongeurs amateurs rechercheront la coupe d’un fond rocheux ou encore le dessin d’une épave, alors que le pêcheur professionnel aura lui besoin d’avoir une information plus complète sur la dureté des fonds et éventuellement des bancs de poissons qui s’y trouvent.

L’océanographe en mission de relevés bathymétriques aura besoin lui d’une précision maximale sur un maximum de paramètres, le tout bien entendu couplé en temps réel avec son positionneur.

Il recherchera en priorité l’angle d’ouverture ou largeur du faisceau, la fréquence de l’appareil mais aussi la rapidité de transmission des données.

Le deuxième paramètre qui fait toute la distinction entre les différents utilisateurs est la façon dont l’information est traitée « in fine« .

Les appareils électroniques non destinés aux relevés océanographiques seront suffisants, juste pourvus d’une interface utilisateur, alors que pour des relevés dit hydrographiques des logiciels d’acquisition et de traitement seront indispensables.

Le prix de ces logiciels dépasse souvent largement le prix du sondeur, allant quelque fois jusqu’à dix fois le prix de ce dernier pour les mono faisceau

Il est important de noter qu’à ces logiciels d’acquisition et traitement s’adjoignent quelque fois des logiciels de post-traitement et d’imagerie permettant de réaliser des images géo-référencées, images en trois dimensions ainsi que des vidéos, à partir des données bathymétriques.

Si ces logiciels ne sont pas indispensables à la bathymétrie réalisée à l’aide d’un sondeur mono faisceau, ils le deviennent dès lors que l’on passe à l’utilisation d’un sondeur multi faisceaux.

Épave dans l’Eure – Sondeur multi faisceaux © CERES
Épave dans l’Eure – Sondeur multi faisceaux © CERES

L’avantage principal du sondeur multi faisceaux est qu’en un seul passage il peut acquérir la bathymétrie d’une bande pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres de largeur, suivant la profondeur de la zone traitée et la puissance de l’appareil.

En moyenne on compte de 3 à 4 fois la profondeur.

De plus les sondeurs multi faisceaux les plus évolués permettent maintenant d’incliner la tête de l’appareil de 20 à 30° de chaque côté permettant ainsi d’allier la bathymétrie du fond avec une imagerie précise des bords, des ouvrages, des palplanches, ou encore de pouvoir réaliser une vue 3D extrêmement précise d’une tête de roche.

C’est ainsi avec l’aide de ces nouveaux outils que CERES, partenaire technique de la société SITES, a pris en charge les levés bathymétriques d’un quai de 367m de long destiné à accueillir des navires vraquiers à Grand-Couronne sur la rive gauche de la Seine, à l’aide d’un sondeur multi faisceaux, dans le cadre d’un marché global de 8 ans avec Haropa ports.

Inspection d’Ovrages d’Art en Milieu Aquatique
Inspection d’Ovrages d’Art en Milieu Aquatique
Inspection d’Ovrages d’Art en Milieu Aquatique
Inspection d’Ovrages d’Art en Milieu Aquatique

Si l’utilisation d’un sondeur multi faisceaux permet de gagner un temps considérable comparativement à son ancêtre mono faisceau lors de l’acquisition, le traitement est lui plus important.

Le nombre de données acquises étant multiplié par autant de faisceaux, l’ordinateur et le logiciel qui réalisera une visualisation doivent être d’une puissance largement plus élevée que les ordinateurs de bureau classiques.

Contrairement à la bathymétrie réalisée avec un sondeur classique, celle réalisée grâce à l’utilisation du multi faisceaux est largement plus complexe. Elle nécessite un appareillage plus important et plus lourd mais aussi l’adjonction d’outils spécifiques tels une centrale d’altitude et un gyroscope, qui permettent de corriger le tangage, le roulis, le lacet et le pilonnement du navire support. Dans les systèmes modernes, comme nous l’avons évoqué précédemment, il est possible que centrale d’altitude et GPS soient intégrés directement dans l’appareil.

La sonde est également plus importante autant en volume qu’en poids, et si l’acquisition mono faisceau peut se faire à partir d’un PC portable classique, celle du multi faisceaux nécessite un ordinateur puissant.

Le post traitement permettra, à l’aide de logiciels spécifiques de réaliser des visualisations 3D des fonds, permettant toutes les études et calculs possibles à partir des données acquises.

En France ce sont les scientifiques de l’Ifremer qui les premiers ont utilisé la technologie multi faisceaux, encore aujourd’hui réservée à des budgets élevés, mais l’évolution permanente des technologies autorise certaines structures portuaires et fluviales, mais aussi des sociétés de droit privé telles que CERES à s’équiper de ce type de sondeur, compact, intégré, et de dernière génération.

La bathymétrie est une science à part qui peut quelquefois arriver en complément à la topographie pour de petites applications de types bassins ou lagunes. Les nouvelles technologies de photogrammétrie permettent aujourd’hui d’utiliser les mêmes logiciels pour l’une comme pour l’autre de ces techniques permettant d’avoir un rendu parfait du fond de la rivière jusqu’aux berges ou encore du fond de la mer jusqu’à la plage.

Toutefois la topographie et la bathymétrie sont des sciences réellement à part et ce sont les techniques, les utilisations, et l’approche globale des travaux qui changent fondamentalement.

Même s’il existe quelques sociétés qui tentent une approche des deux services, il est d’usage que la topographie soit réservée aux géomètres, et la bathymétrie aux hydrographes.

L’avènement et l’évolution permanente des techniques modernes, les multiples usages de la bathymétrie, le changement des fonds marins et le manque de données dans les régions peu explorées laissent espérer que la bathymétrie ait de beaux jours devant elle et que cette science qui était réservée aux explorateurs océanographes il y a quelques siècles devienne aujourd’hui un des outils modernes indispensable à la connaissance et l’exploration sous-marine et subaquatique.

 

Bertrand SCIBOZ

 

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