II.2. Bathymétrie et imagerie multifaisceau II.2.1
Définitions
La bathymétrie est définie comme une science de
la mesure de profondeur des fonds marins. L'imagerie, par contre, repose sur la
mesure de la réflectivité (exploitation de l'amplitude du signal
reçu). Cette mesure fournit à la fois une vision de la
morphologie du fond et une indication concernant sa nature (C. Huguen,
2001).
II.2.2 Principe et méthodes
Le principe de mesure repose sur l'émission (suivant un
angle) et la réception des ondes sonores par un sondeur acoustique
installé sous un bateau (dans certains cas le sondeur peutêtre
tiré par le navire).
Après propagation dans le milieu marin, les ondes sont
réfléchies par le sol et retodiffusées en sens inverse.
Elles sont alors réceptionnées par le sondeur, qui mesure le
temps écoulé entre l'émission de l'impulsion sonore et sa
réception. Dès lors, grâce à la connaissance de la
durée du parcours des ondes et de leur vitesse dans l'eau, on peut
déterminer la profondeur à laquelle se trouve le fond marin par
rapport à la surface.
II.2.3 ILes mesures
II.2.3.a Mesure de bathymétrie
La mesure de la bathymétrie consiste à exploiter
les signaux de chaque faisceau pour déterminer l'instant de retour de
l'impulsion sonore. On obtient ainsi une mesure de profondeur par faisceau.
De nos jours on utilise de préférence les sondeurs
multifaisceaux car leurs mesures sont d'une bien meilleure résolution et
qu'on peut mesurer la profondeur dans plusieurs directions.
Le principe de mesure avec des sondeurs multifaisceaux repose
sur la technique des faisceaux croisés (fig. 16) pour laquelle une
impulsion sonore est émise au travers d'un lobe d'émission
étroit dans la direction longitudinale (de l'ordre de 1 à 5
degrés) et large transversalement (typiquement 150 degrés). La
réception se fait à l'aide de faisceaux étroits dans le
plan transversal (de l'ordre de 1 à 5 degrés). Pour chaque
faisceau de réception, la zone du fond explorée («pastille
insonifiée») est l'intersection entre le lobe d'émission et
le faisceau de réception. L'objectif de cette technique est de permettre
la compensation des mouvements du navire : roulis, tangage (C. Huguen,
2001).
Figure 16: Schéma de la technique des
faisceaux croisés
II.2.3.b Mesure de l'imagerie acoustique
L'imagerie acoustique est un outil relativement récent
qui fournit une information sur la texture des fonds marins à partir de
la restitution de l'énergie. L'amplitude du signal
réfléchi au voisinage de la verticale est très
élevée (signal spéculaire). Par ailleurs, le signal
s'atténue en fonction de la distance parcourue, donc du temps. Afin
d'éviter une saturation des amplificateurs et pour garder un niveau de
signal toujours à peu près stable, une loi de TVG (time varying
gain) est appliquée au signal reçu. La TVG est prédite
avant réception à partir des cycles précédents et
est construite de façon à optimiser le niveau moyen du signal par
rapport aux fluctuations aléatoires de la réverbération de
fond.
Une fois cette compensation établie, l'amplitude du
signal reçu est appelée réflectivité. Elle
s'exprime en décibels (dB) et est liée à la nature du
fond. Ainsi, la réflectivité est directement liée à
l'intensité du signal rétrodiffusé (Augustin et al.,
1996), elle-même étroitement contrôlée par la nature
et la structure du fond, l'angle d'incidence et la fréquence de la
source utilisée. La mesure de réflectivité est disponible
à la cadence d'échantillonnage (pas d'échantillonnage) du
sondeur. La distance inter-échantillon diminue avec l'incidence. Il est
à noter que lors de sa propagation dans l'eau, l'onde interéagit
avec ce milieu, ce qui peut entrainer une modification de sa trajectoire. Dans
le cas des domaines riches en fluides, l'imagerie est un outil très
adapté à leur détection.
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