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Le traitement des données

Dossier - Les fonds océaniques en 3D
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Les océans couvrant 70 % de la surface terreste, la cartographie marine est un grand défi auquel participe l'Ifremer pour la connaissance du milieu océanique. Découvrez le métier, les techniques et les réalisations cartographiques.

  
DossiersLes fonds océaniques en 3D
 

L'acquisition des données est l'étape la plus sensible de la reconnaissance cartographique, d'une part du fait des conditions particulières du travail en mer, et d'autre part par la quasi-impossibilité de vérifier physiquement ou visuellement la mesure réalisée. Elle est suivie d'un travail de dépouillement pour la validation et la correction de ces données avant la réalisation de produits cartographiques.

Image extraite du logiciel Caraïbes © Ifremer Reproduction et utilisation interdites

L'Ifremer développe depuis la fin des années 70 des logiciels de cartographie sous-marine. Depuis 1997, le logiciel Caraïbes (CARtographie Appliquée à l'Imagerie et la BathymétriE des Sonars et sondeurs multifaisceau) a été développé, en réponse aux importantes évolutions de méthodes et fonctionnalités de traitement, et aux nouveautés informatiques. Les spécifications sont définies en collaboration avec les partenaires scientifiques nationaux, acteurs et utilisateurs des outils de cartographie mis en œuvre par les navires de l'Ifremer.

Les logiciels et les méthodologies de traitement développés par l'Ifremer sont également valorisés par des collaborations internationales, en particulier en Europe.

1 - Des données temps réel et temps différé

En temps réel, les outils informatiques assurent l'acquisition et la sauvegarde de l'ensemble des données du navire : navigation, bathymétrie, imagerie, capteurs d'environnement (gravimétrie, magnétisme, météo, cap, roulis, tangage...).

Les logiciels offrent aux techniciens et aux scientifiques des fonctionnalités de visualisation cartographique au fur et à mesure de l'avancement des travaux. Les équipes contrôlent ainsi les données acquises et leur qualité, et peuvent valider le déroulement des opérations du navire.

Une partie des données enregistrées peut être aberrante ou bruitée, à cause d'un état de la mer défavorable affectant l'émission et la réception du signal acoustique; ou bien des variations spatiales ou temporelles de la température et de la salinité de l'eau qui modifient la propagation du signal dans l'eau et donc le calcul et le positionnement des sondes sur le fond. D'autres paramètres influent également sur la qualité et la précision des données, comme le positionnement ou la mesure des mouvements du navire. Ils doivent être contrôlés et éventuellement corrigés pour assurer la meilleure qualité possible des données bathymétriques.

Les traitements en temps différé (ultérieurs au temps réel) sont donc destinés à la correction des données, au calcul de modèle numérique de terrain et à la visualisation cartographique 2D et 3D des fonds.

Pour la bathymétrie, les cartographes disposent d'outils logiciels pour épurer les données, soit par détection automatisée d'erreurs, soit par invalidation interactive pour corriger les artéfacts liés à l'ensemble des paramètres d'environnement.

Pour l'imagerie, des opérations de traitement du signal sont également appliquées pour homogénéiser les données et réhausser les contrastes de réflectivité sur le fonds, afin de produire des cartes de plus haute qualité possible.

Processus de contrôle interactif des sondes : Pour chaque cycle d'acquisition, les données invalides (en blanc) sont annulées © Ifremer Reproduction et utilisation interdites

La mise en forme cartographique se finalise par la publication de cartes (travail d'infographie) ou par la gestion des données pour leur analyse dans des Systèmes d'Information Géographique (SIG).

Les modèles de bathymétrie et les images sonar, indispensables aux projets scientifiques, s'intègrent naturellement à ces outils SIG développés pour la gestion et l'analyse des données géophysiques.

2 - La gestion et l'analyse par les Systèmes d'Information Géographique

Les données de bathymétrie et d'imagerie sonar font partie d'un ensemble plus large d'informations géophysiques (sismique, gravimétrie, prélèvements,...) nécessaires aux travaux de recherche.

Les campagnes océanographiques génèrent un volume conséquent de données géophysiques. Ces informations, dîtes données de « base » sont très variées par leur nature, leur format, leur mode de stockage et d'archivage. Elles sont aussi enrichies par les résultats "élaborés", qui sont issus des travaux de recherche et englobent les interprétations morphologiques et sédimentologiques, les pointés des réflecteurs sismiques et leur reconstitution géométrique.

Le regroupement de toutes ces informations dans une structure uniformisée s'est avéré être une nécessité. Le choix s'est porté sur un Système d'Information Géographique (SIG) qui présente l'avantage d'être un système de gestion de base de données (SGBD), où les informations sont repérées dans l'espace et organisées dans un ensemble structuré (Pornon, 1992). Un SIG permet l'archivage et la saisie de données géographiques et sémantiques associées, l'analyse spatiale des données et leur restitution cartographique. Gérer les données géophysiques dans un SIG facilite leur accès pour la communauté scientifique. Une organisation structurée favorise la comparaison de données acquises au cours de campagnes différentes, la réalisation de synthèses géologiques et de documents cartographiques, et aide à la préparation des futures campagnes océanographiques.