La bathymétrie consiste à définir le relief des fonds marins en déterminant la hauteur d’eau géoréférencée à l’aide de capteurs acoustiques immergés (sondeurs monofaisceaux ou multifaisceaux, sonars, sondes, etc.), d’un récepteur GNSS en surface et par l’analyse des données acquises.
Le terme « bathymétrie » provient du grec ancien : « bathys » (profond) et « métron » (mesure, instrument pour mesure).
En comparaison des géomètres qui réalisent la topographie de la surface terrestre, la bathymétrie a pour objectif de cartographier le relief des fonds marins.
Grâce à la réalisation de relevés bathymétriques, l’analyse de ces reliefs vise à améliorer :
Un levé bathymétrique est une mesure de hauteur d’eau et de distance réalisée avec un capteur (sondeur monofaisceau ou multifaisceaux, sonde, sonar…) associée à un système GNSS professionnel et précis afin de déterminer le positionnement géographique.
Les étapes de réalisation d’un relevé bathymétrique varient en fonction du type d’embarcation et de l’environnement à relever ; en voici une liste non exhaustive :
Il n’y a pas de temps défini puisque chaque levé bathymétrique est différent et dépend de plusieurs critères : la zone à lever, la météo (parfois des marées) et la densité du levé.
Une fois le levé réalisé avec les sondeurs bathymétriques, les données brutes sont exploitables sous plusieurs formes après analyse et traitement.
Pendant le processus du traitement, les données incohérentes sont écartées lorsqu’elles ne correspondent pas à la réalité du terrain, cela se fait de manière automatique (à l’aide de filtres) ou manuelle. Cette étape est nécessaire pour obtenir des résultats précis et fiables.
Une fois traités, ces résultats sont disponibles sous plusieurs formats :
La bathymétrie répond à de nombreuses applications diverses et variées :
Toutes les différentes zones aquatiques, naturelles ou artificielles, et les différentes profondeurs sont propices à la réalisation de levés de bathymétrie : mer, océan, lac, lagune, fleuve, canal, étier, rivière, étang, pont, zone portuaire, barrage, digue, carrière, etc.
Un système complet de bathymétrie se compose d’un sondeur monofaisceau ou multifaisceaux, généralement associé avec d’autres capteurs. Dans le cas d’une embarcation avec l’intégration d’un sondeur monofaisceau, la plupart des situations nécessite uniquement un récepteur GNSS en complément.
Les équipements avec un sondeur multifaisceaux :
Un système monofaisceau ou multifaisceaux est généralement directement intégré sur une vedette hydrographique, un drone marin ou un drone sous-marin (ROV/AUV). Une suite logiciel vient compléter l’installation pour effectuer l’acquisition, l’analyse, le traitement et l’interprétation des données bathymétriques.
Un sondeur de bathymétrie est utilisé pour mesurer la profondeur sous la surface de l’eau. On recense deux types de sondeurs bathymétriques : le sondeur monofaisceau et le sondeur multifaisceaux.
Le sondeur bathymétrique envoie une onde acoustique réfléchie par le fond marin, l’écho émis est reçu par le même transducteur. Le temps de parcours du son donne une information sur la distance du fond.
La vitesse du son variant sous la surface de l’eau (environ 1450 m/s) en fonction de la salinité, de la température et de la pression, le sondeur bathymétrique fournit ainsi une distance précise entre le capteur et le sol en temps réel.
Suivant les différents cas de figure, ces nombreux paramètres nécessitent des corrections en temps réel ou différé pour ajuster au mieux la mesure brute de hauteur d’eau.
Le sondeur monofaisceau possède un unique cône d’émission. Selon les configurations et les fournisseurs, celui-ci peut être mono-fréquence et / ou bi-fréquence :
A la différence du sondeur monofaisceau, le sondeur multifaisceaux émet une impulsion plusieurs fois par seconde, dans plusieurs centaines de cônes d’émission. Cette méthode offre de nombreux avantages ; la principale étant l’obtention d’une couverture plus importante en un seul passage.
Les équipements les plus récents comme les sondeurs de la gamme R2Sonic, offrent plusieurs fonctionnalités annexes à la mesure de hauteur d’eau géoréférencée :
Les sondeurs bathymétriques sont généralement disponibles en mode mono-fréquence, certaines versions étant en mode bi-fréquence.
A l’inverse du sondeur mono-fréquence, le sondeur bi-fréquence est capable de fournir un premier niveau de caractérisation du fond marin, en détectant la couche de sédiment meuble : la fréquence la plus haute (200 kHz) s’arrête sur le haut du sédiment, la fréquence la plus basse (environ 30 kHz) pénètre le sédiment meuble.
Le sondeur de sédiment utilise des fréquences très basses (de 1 à 15 kHz) et a pour objectif de détecter les différentes strates du sous-sol marin. Cet usage requiert une hauteur d’eau suffisante pour que le puissant signal acoustique ait le temps de se former correctement dans la colonne d’eau.
Le sondeur scientifique privilégie des transducteurs multifréquence (hautes et basses fréquences) et traite le retour des signaux acoustiques de manière à détecter et mesurer la biomasse :
Equipée de sondeurs monofaisceaux ou multifaisceaux, une vedette hydrographique est une embarcation généralement utilisée dans des zones maritimes avec de grandes profondeurs et sur de longues distances : océans, lacs, rivières, chenaux…
Son objectif est la recherche d’épaves, de roches et d’obstructions, le suivi de câbles ou encore l’analyse d’environnement pour les travaux en mer.
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À l’inverse de la vedette hydrographique, le drone bathymétrique est un système compact et facile à manœuvrer. Il intègre lui aussi un sondeur monofaisceau ou multifaisceaux ainsi que de nombreux capteurs afin de collecter des données sur le relief des fonds marins.
Le drone marin réalise des relevés bathymétriques dans des contextes où l’accès est restreint pour un bateau conventionnel à cause d’un faible tirant d’eau, pour des raisons de sécurité, comme en pied de barrage ou sur des zones à fort remous. Les opérateurs restent à terre au sec et en sécurité.
Compact, maniable et réactif, un drone marin cartographie les fonds marins de manière précise avec plusieurs vitesses (jusqu’à 5 m/s) selon la nécessité et les conditions de navigation.
Avec un mode manuel et autonome, les drones de surface dédiés à la bathymétrie sont conçus pour suivre un parcours programmé au début du relevé à l’aide du récepteur GNSS de précision intégré.
En comparaison d’une embarcation traditionnelle, comprenant à minima un opérateur et un navigateur chargés de la sécurité, les opérations de mise à l’eau sont beaucoup plus rapides puisqu’un drone de bathymétrie ne requiert qu’un seul opérateur.
Plusieurs options sont fournies pour obtenir des informations complémentaires.
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