Les échosondeurs multifaisceaux (MBES) sont des systèmes acoustiques actifs qui cartographient les fonds marins en émettant des ondes sonores sur une large bande et en formant plusieurs faisceaux de réception étroits. Ils sont utilisés pour les levés hydrographiques, la cartographie bathymétrique, l’imagerie de la colonne d’eau, l’ingénierie offshore et l’inspection sous-marine à partir de navires de recherche, de véhicules sous-marins autonomes (USV), de véhicules sous-marins autonomes (AUV), de véhicules télécommandés (ROV) et de plates-formes remorquées.
Cette page présente les principaux fabricants de sondeurs multifaisceaux, proposant des configurations comprenant des systèmes de sonar multifaisceaux montés sur coque, portables et résistants à la pression.
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Un échosondeur multifaisceaux (MBES) est un instrument acoustique actif qui cartographie les fonds marins en émettant des impulsions sonores sur un large secteur en forme d’éventail. Contrairement à un sondeur à faisceau unique, un système moderne de sondeur multifaisceaux forme plusieurs faisceaux de réception étroits afin de cartographier un large couloir du fond marin en un seul passage. Le système mesure le temps de transit acoustique aller-retour et l’angle d’arrivée de l’impulsion réfléchie. Une fois intégrés aux données de positionnement, de cap, de mouvement et de vitesse du son, ces sondages permettent d’obtenir une représentation tridimensionnelle géoréférencée du relief sous-marin.
La plupart des systèmes de sonar multifaisceaux modernes s’appuient sur le réseau géométrique de Mills Cross, qui utilise des réseaux linéaires d’émission et de réception perpendiculaires afin d’isoler de petites zones très ciblées du fond marin. Afin de garantir la précision des mesures de profondeur, le système doit surveiller en permanence la vitesse du son en surface (SSV) au niveau de la face du transducteur pour permettre l’orientation du faisceau en temps réel. De plus, un profil complet de la vitesse du son (SVP) doit être collecté pour effectuer le traçage des rayons, qui corrige la réfraction lorsque les ondes acoustiques se courbent à travers des couches d’eau de densité variable.
Sondeur multifaisceaux de haute précision HydroBeam M4 de SatLab Geosolutions
La réalisation d’un levé hydrographique multifaisceaux permet d’obtenir une couverture continue et à haute densité du fond marin, généralement supérieure à celle obtenue avec les anciennes méthodes à faisceau unique. Cette couverture exhaustive permet aux hydrographes d’identifier de manière fiable les dangers pour la navigation, les épaves, les irrégularités de dragage et les débris localisés.
Pour la cartographie nautique et l’ingénierie sous-marine, un levé bathymétrique multifaisceaux doit établir les profondeurs minimales définitives tout en quantifiant rigoureusement l’incertitude de mesure. Ce processus nécessite de considérer le positionnement, la compensation de mouvement et le profilage de la vitesse du son comme des composants primaires et intégrés de l’architecture de mesure, plutôt que comme des métadonnées secondaires.
En conservant des échantillons de rétrodiffusion acoustique provenant de l’ensemble de la colonne d’eau plutôt que du seul écho de fond, un système de sonar multifaisceaux peut réaliser une imagerie avancée. Cette capacité est essentielle pour identifier les suintements de gaz, les panaches de bulles ascendants et les infrastructures en suspension telles que les amarres. Les opérateurs maritimes s’appuient également sur ces données pour localiser les parties supérieures d’épaves complexes, là où les algorithmes de détection du fond risqueraient autrement de se verrouiller sur le signal le plus bas ou sur le fond marin environnant.
Dans le domaine de la recherche marine, la bathymétrie multifaisceaux fournit le cadre structurel fondamental permettant d’interpréter les observations géologiques, chimiques et biologiques. Les campagnes régionales de cartographie des eaux profondes permettent de délimiter de vastes structures tectoniques et des canyons sous-marins profonds, tandis que les plateformes proches du fond permettent de mettre en évidence des caractéristiques géomorphologiques à petite échelle, telles que des vagues sédimentaires localisées. Ces cartes extrêmement détaillées sont indispensables pour planifier des plongées ciblées de véhicules télécommandés (ROV), choisir les emplacements de carottage scientifique et déployer des instruments de surveillance à long terme des fonds marins.
La cartographie par sonar multifaisceaux facilite la gestion de l’environnement en caractérisant la complexité physique du relief, sa pente et sa rugosité. Les données de rétrodiffusion acoustique servent d’indicateur de la composition du substrat, aidant les chercheurs à distinguer la roche, le gravier, le sable et la vase. Les données acoustiques ne pouvant à elles seules fournir une classification définitive, les chercheurs ont recours à des échantillons prélevés à la benne et à des vidéos prises par caméra immergée pour vérifier sur le terrain et valider leurs modèles d’habitat.
Dans le secteur de l’énergie offshore, les levés multifaisceaux sont utilisés tout au long du cycle de vie des parcs éoliens, des installations pétrolières et des couloirs de services sous-marins. Cette technologie est essentielle pour la planification du tracé des conduites, la surveillance des opérations de déversement de roches et l’inspection des structures à la recherche de cavitation. Les systèmes de sonar à balayage multifaisceaux à haute fréquence offrent également une connaissance de la situation en temps réel, permettant aux pilotes de ROV de naviguer et de manipuler des structures en toute sécurité dans des environnements à faible visibilité.
Le choix d’une configuration structurelle adaptée est essentiel pour obtenir la résolution de levé requise et garantir l’efficacité opérationnelle.
NORBIT WBMS X, sonars multifaisceaux à large bande ultra-compacts, de NORBIT Subsea
Systèmes montés sur la coque : ces installations permanentes offrent une stabilité physique maximale et éliminent la nécessité d’un recalibrage fréquent des capteurs.
Ces configurations mécaniques permettent aux géomètres d’adapter leur instrumentation acoustique aux contraintes physiques spécifiques de la plate-forme de déploiement.
Il est essentiel de bien comprendre les principales spécifications de fonctionnement d’un système de sonar pour planifier avec succès un levé par échosondeur multifaisceaux.
Ces paramètres doivent être soigneusement équilibrés afin de répondre aux exigences de densité et de précision des données définies par les normes hydrographiques internationales.
Les récentes avancées technologiques transforment la manière dont les opérateurs maritimes collectent, traitent et exploitent les données acoustiques du fond marin.
Ces innovations de pointe continuent de réduire le recours au post-traitement manuel tout en fournissant des produits cartographiques de meilleure qualité plus rapidement que jamais.
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