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Mesures de la bathymétrie par sondeur accoustique petit fond

Un sondeur est un système acoustique sous-marin composé de transducteurs (émetteurs) et d'antennes qui transforment l'énergie électrique en énergie acoustique et vice versa. L'onde acoustique se propage à travers une tranche d'eau, se réfléchit sur un obstacle (en général, le fond) et revient dans la direction inverse vers l'antenne.

Un écho-sondeur acoustique détermine la profondeur en émettant une impulsion sonore au travers d’un faisceau directionnel. La mesure du temps nécessaire au signal pour parcourir le trajet navire/fond/navire permet d'accéder à la mesure de la profondeur.

L’une des caractéristiques principales d’un échosondeur est sa fréquence d’émission (qui correspond au nombre de vibrations élémentaires émises par seconde). Elle détermine la longueur d'onde du signal, sa portée (l’amortissement du son dans l’eau augmente avec la fréquence). Ainsi, selon les instruments, la fréquence peut varier de 10 kHz pour les grands fonds à 400 kHz pour les très petits fonds.

Principes de l'acquisition du sondeur multi faisceaux (Source : élaboré par Manuelle Philippe et Sébastien Hervé d'après Jaud, 2011)

L'inconvénient majeur des systèmes mono-faisceaux est que la zone acquise sur le fond est formée d'une tache d'insonification uniforme à l'aplomb du navire (correspondant à une ouverture angulaire de l'ordre de 9 à 12°). La résolution spatiale est donc dégradée par cette large ouverture angulaire.

De plus, à moins de multiplier les lignes de lever, les MNT réalisés à partir de ce type de données ne peuvent l'être qu'au prix d'une forte interpolation.

Pour pallier ces problèmes de dégradation de la résolution spatiale, le sondeur multi- faisceau (SMF) mesure simultanément des sondes selon plusieurs directions, sur toute une fauchée perpendiculaire à l'axe du bateau. Généralement, la réception de l'écho réfléchi sur le fond se fait dans l'axe du navire, perpendiculairement à l'émission, en « faisceaux croisés ». L'intersection de ces faisceaux sur le fond représente la tâche d'insonification. Par rapport à un levé au mono-faisceau, la zone acquise sur le fond est donc beaucoup plus large et composée d'une « mosaïque » de taches d'insonification mieux résolues (correspondant à une ouverture angulaire de l'ordre de 1,5°).

La densité des données acquises est variable. Longitudinalement à l'axe du navire, elle dépend de la cadence d'acquisition et de la vitesse du bateau. Transversalement, elle dépend de la profondeur et de l'angle d'ouverture du sondeur. En effet, la résolution spatiale est d'autant meilleure que :

• la fréquence est élevée ;

• les angles entre les faisceaux sont étroits ;

• la profondeur est faible.

En revanche, plus la profondeur est faible, plus la fauchée en émission est étroite. Il faut alors donc plus de passages du bateau. 

En résumé

Méthode très technique 

Générant des résultats d’une excellente précision de l’ordre de 5 cm pour une résolution de l’ordre du mètre 

Permettant de couvrir des surfaces très importantes (plusieurs km2 par jour de travail) 

Réservée à des bureaux d’études 

Nécessitant du matériel onéreux : l’appareillage (200 k€) et déploiement d’un navire.