Dans l'eau, le bruit comme outil

310
juin 2013
Estimation des profils de vitesse acoustique sur le plateau de Malte. Les points noirs matérialisent les frontières entre les différentes strates détectées par l’algorithme et les couleurs donnent les valeurs en m/s de la vitesse acoustique dans ces strates (thèse de Samuel Pinson, UBO, 2011).
© Samuel Pinson

À l’école navale, des chercheurs utilisent les ondes sonores pour déterminer la nature des fonds sous-marins.

L’acoustique sous-marine trouve un écho sur la base de Lanvéoc-Poulmic. Deux enseignants-chercheurs en particulier se plongent dans l’analyse du signal : Laurent Guillon, acousticien, et Abdel Boudraa, spécialiste en traitement du signal. Ils font partie de l’équipe Motim (Modélisation et traitement de l’information maritime) de l’Irenav, l’Institut de recherche de l’École navale. 

 

Mesures en rade de Lorient

Laurent Guillon a bouclé en mai dernier un programme de recherche visant à caractériser par acoustique les sédiments marins (Carasedim(1)). Le programme réunissait une entreprise de technologies marines (RTSYS - lire p. 16), Maree, une société morbihannaise spécialisée en acoustique sous-marine, le Shom(2) et l’École navale. Les scientifiques ont conçu un instrument aujourd’hui commercialisé qui, posé sur le fond sous-marin, émet et reçoit un signal acoustique. En parallèle, des sédiments sont prélevés. Le Shom les analyse et détermine leur composition, la densité des éléments... Les chercheurs, Laurent Guillon en particulier, relient ainsi les données acoustiques enregistrées à la nature géologique du fond étudié. Des tests de caractérisation ont été réalisés entre Groix et la pointe de Gâvres. L’équipe espère poursuivre ses recherches, au travers d’un nouveau programme, pour étudier davantage de fonds sédimentaires.

Outre les applications concrètes pour les sociétés d’extraction de sable, par exemple, ces informations enrichissent les bases de données et permettent d’affiner les algorithmes de modélisation géoacoustique.

La finesse des grains

Abdel Boudraa travaille justement au développement de tels algorithmes. « Une fois que nous disposons d’un signal, nous essayons de le faire parler par des outils mathématiques existants ou que nous développons. » La difficulté tient à ce que les propriétés du milieu évoluent beaucoup : l’océan est en perpétuel mouvement. Tout bouge, l’eau, les animaux, les bateaux, les micros et les émetteurs... Ainsi, les signaux changent rapidement et sont masqués par du bruit (navigation, vent, pluie...) ce qui complique fortement leur analyse.

L’objectif d’Abdel Boudraa et de Laurent Guillon consiste à modéliser l’environnement et la dynamique de certains phénomènes pour proposer un modèle plus précis et informatif qu’une classique “échographie” des fonds sous-marins. En effet, la sismique ne renseigne que sur les strates du fond et sur le niveau de l’écho. Le modèle développé par l’équipe Motim estime en plus la vitesse des ondes acoustiques dans les strates sédimentaires qui est en lien avec la nature géologique de ces couches. Ce travail s’appuie sur la thèse de Samuel Pinson soutenue en 2011 et se poursuit avec deux objectifs. D’abord, améliorer l’algorithme de calcul pour le rendre plus rapide et plus robuste au bruit. Ensuite, essayer d’estimer d’autres paramètres acoustiques, tels que la densité et le coefficient d’atténuation, de manière à en déduire les propriétés géologiques des sédiments (diamètre et porosité des grains). Ces recherches ont été financées en partie par le Gis Europôle Mer et par la Marine nationale.

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Michèle Le Goff

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