Sondeur bathymétrique

Un sondeur bathymétrique est un appareil servant à mesurer la profondeur.

Principe de cartographie bathymétrique par écho-sondeur

Les sondeurs sont généralement acoustiques : la profondeur est déduite de la mesure du temps de trajet d'un signal acoustique réfléchi par le fond.

Il existe deux types de sondeurs acoustiques : les sondeurs monofaisceau et les sondeurs multifaisceaux.

Sondeurs acoustiques monofaisceau

Schéma de montage d'un transducteur sous la coque

Les sondeurs acoustiques les plus courants sont des sondeurs monofaisceau : le signal acoustique est émis vers le nadir par un transducteur à large ouverture (typiquement plus de 30 °) et réfléchi par le fond ; l'écho est reçu par le même transducteur. Connaissant la célérité moyenne du son, la mesure du temps de parcours permet d'accéder à la profondeur minimale entre l'émetteur/récepteur et le fond.

Sondeurs acoustiques multifaisceaux

Les sondeurs acoustiques les plus modernes sont des sondeurs multifaisceaux, qui permettent en un seul passage (fauchée) de décrire la bathymétrie d'une bande pouvant atteindre plusieurs kilomètres de largeur. Le principe de la mesure est le suivant :

• un signal acoustique est émis par un transducteur (ou plutôt, généralement, un ensemble de transducteurs) à large ouverture angulaire latérale;
• le signal réfléchi par le fond est reçu par un réseau de transducteurs perpendiculaire à la coque du navire.

Par combinaison des signaux reçus par les transducteurs du réseau (formation de voies), on peut reconstituer le signal réfléchi par le fond dans des faisceaux angulaires étroits (de l'ordre de 1 °, ou moins) : les sondeurs modernes peuvent ainsi former plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de voies. À chaque signal émis ("ping") correspondent ainsi plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de signaux reçus, chacun représentant le signal réfléchi par un secteur angulaire étroit, et donc une petite zone du fond ; sur chacun de ces signaux on peut mesurer :

• un temps de parcours, et donc, une distance oblique, d'où peut se déduire une profondeur à une position donnée si l'on connaît la géométrie de la mesure (position et attitude du navire)
• une intensité de signal, qui dépend de la géométrie de la mesure et de la réflectivité du fond (donc, de sa nature : roche, vase, etc.). La combinaison des informations reçues, pour des fauchées successives, permet de décrire très finement les profondeurs sur une largeur qui dépend de l'ouverture angulaire du sondeur (de quelques dizaines de mètres par faibles fonds, à plus de 20 km par grands fonds), mais aussi de constituer une image du fond représentative de la nature des fonds marins.

Autres techniques

Le plomb de sonde n'est plus utilisé depuis plusieurs décennies, mais il fait toujours partie de l'équipement de sécurité obligatoire pour tout bateau à partir de la 4 ° catégorie^[1]. C'est un lest profilé à l'extrémité d'une ligne graduée ; si l'on souhaitait connaître la nature du fond, une cavité du plomb pouvait recevoir une substance malléable - traditionnellement du suif - qui recueillait des particules de sédiment sur le fond (sable ou vase), ou restait marquée par la rugosité du fond.

Seules les techniques acoustiques sont utilisables dès que la profondeur à mesurer dépasse quelques dizaines de mètres. Par faibles fonds, d'autres techniques peuvent être employées, 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 : connaissant la géométrie de la mesure (position de l'émetteur, attitude, angle d'émission, etc.) et la célérité de la lumière dans l'eau de mer, on peut en déduire la profondeur et la position associée. Cette technique permet une bonne précision (jusqu'à quelques centimètres sur la verticale) et une très bonne résolution horizontale (meilleure que le mètre), mais elle est limitée aux faibles profondeurs (quelques dizaines de mètres, suivant la transparence de l'eau de mer et la couleur du laser choisi ; les meilleures pénétrations sont obtenues dans le bleu-vert).

Le sondage de Thompson .Il est constitué de deux parties: le plomb et l'enregistreur. Le plomb est une masse en fer visant à faire descendre le tout vers le fond. De forme conique, il est relié par une sardine en fer au reste du mécanisme. Celle-ci est reliée par un câble en acier jusqu'au tambour de stockage. À la base du plomb se trouve un creux, que l'on remplit de suif. Ainsi lorsque plomb touche le sol, le suif s’imprègne de la nature du sol, et servira de preuve que le plomb a bien toucher le sol lorsque l'opérateur remonte le plomb.

Attaché à la ligne,l'enregistreur est contenu dans un cylindre en laiton ouvert vers le bas, afin de permettre à l'eau de rentrer. L'enregistreur est un tube en verre de 1m de long et d'un petit diamètre. Celui-ci est recouvert de chromate d'argent de couleur brune. Lors de l'immersion de la ligne, l'eau de mer rentre dans le tube de verre à mesure que la ligne s'enfonce profondément. Une réaction chimique a alors lieu. Le chlorure de sodium présent dans l'eau de mer, attaque en longueur le chromate d'argent présent sur le tube en verre. Il y a alors formation de chlorure d'argent de coloration blanche. Grâce à la loi de Boyle-Mariotte, il nous est possible en mesurant la longueur de la tâche de chlorure d'argent,de déterminer la profondeur.

Un tel sondage nécessite 3 hommes. Le premier pour diriger les opérations,le deuxième pour s'occuper du plomb et de la ligne, et enfin le troisième est responsable du frein. Il faut alors enduire de suif le plomb, remonter le tambour sur lequel la ligne est enroulée, vérifier le frein, introduire le tube de chromate d'argent dans la boite en laiton le long de la ligne. On déroule ensuite progressivement la ligne en mer en veillant à ce qu'il n'y ait ni de nœuds, ni de mou. Lorsque la ligne se met à mollir soudainement, le fond est alors atteint. Il faut alors remonter la ligne, vérifier la nature du sol incrusté dans le suif du plomb. Il ne reste alors plus qu'à sortir le tube de sa boite en laiton et d'en faire la lecture.

Précautions d'utilisation pour la navigation

• Vérifier le zéro (quel tirant d'eau a été introduit en mémoire auparavant)
• Choisir l'échelle adaptée à la mesure recherchée, dans l'incertitude, aller de la plus forte à la plus faible.
• Ajuster le gain d'amplification pour avoir un signal correct, ni trop fort ni trop faible.
• Ajuster le TVG pour des profondeurs entre 0 et 50 m . TVG mini réduira les signaux dans la zone proche du transducteur ou il peut y avoir des perturbations et bulles d'air.
• Observer l'échelle directement supérieure pour contrôler la mesure, en effet si le retour d'écho revient après le départ de l'impulsion suivante, il sera pris à tort pour une profondeur plus faible, alors qu'il n'en est rien.
• La vitesse de propagation du son dans l'eau peut varier en fonction de la température (de 1 450 m/s en eau douce et froide à 1 550 m/s en eau salée et chaude), ne pas prendre les indications du sondeurs pour vérités vraies. Ceci est dailleurs valable en général. Toujours recroiser les renseignements (Système de positionnement par satellites, Radar, Sondeur, observation astronomique, etc.).
• La précision usuelle d'un sondeur est de l'ordre de 3% (c’est-à-dire que l'erreur sur la mesure est généralement inférieure à 3% de la profondeur mesurée).
• connaître les paramètres géodésiques de la zone de sondage.
• tenir compte de la marée et la corriger par rapport au zéro géodésique (élipsoïde) employé.
• connaître les paramètres DGPS en Z.
• utiliser une centrale d'attitude pour corriger les mouvements du mobile sur lequel est fixé la sonde (houle, roulis, tangage et pilonnement).

Voir aussi

• Bathymétrie
• Bathysonde
• Cartographie
• Sonar

Annexes

Articles connexes

• Le sondage à main

Notes et références

1. ↑ Bloc marine

Notes et références