Levé hydrographique multifaisceaux avec l’USV Apache 4 et l'échosondeur MBES HQ-400

Les chenaux de navigation intérieure constituent des axes essentiels du réseau fluvial, et leur sécurité dépend d’une connaissance précise de la configuration du lit. L’envasement, l’érosion et les évolutions géomorphologiques modifient continuellement le fond, rendant nécessaires des levés réguliers, complets et rapides. Sur un affluent du fleuve Yangtsé, une équipe de topographie a cartographié un tronçon de chenal à l’aide du navire de surface sans pilote CHC Navigation Apache 4, équipé du sondeur multifaisceaux compact HQ-400. En trois heures, l’équipe a couvert 0,7 km² de relief sous-marin, soit environ trois fois plus rapidement qu’avec un navire de levé avec équipage, et produit une carte de courbes de niveau, un nuage de points sous-marin et un modèle numérique d’élévation du lit.

Voici comment ce levé hydrographique a été réalisé.

Le site : un chenal sur un affluent du Yangtsé

La zone d’étude couvrait un tronçon du lit d’un affluent du fleuve Yangtsé. L’objectif était de cartographier précisément la configuration du fond à proximité des berges, d’identifier la répartition de l’envasement et l’évolution de l’érosion, puis de fournir des données permettant de planifier les opérations de dragage et les travaux ciblés de consolidation des berges. Une cartographie complète et précise du lit était également nécessaire pour suivre l’évolution du chenal dans le temps et fournir une base fiable pour sa gestion à long terme.

Le défi : cartographier efficacement un chenal en constante évolution

La cartographie d’un chenal de ce type à partir d’un navire avec équipage équipé d’un système multifaisceaux traditionnel présente plusieurs contraintes :

• Coûts et complexité du déploiement : les systèmes traditionnels nécessitent davantage de ressources, une installation plus complexe et offrent un rendement opérationnel plus faible.

• Accès aux eaux peu profondes : la collecte de données à proximité des berges est difficile, alors que ces zones concentrent souvent une part importante de l’envasement.

• Couverture réseau limitée : certaines parties de la zone d’étude, notamment les vallées fluviales, disposent d’une couverture réseau faible ou inexistante pour recevoir des corrections en temps réel.

L’équipe avait donc besoin d’une plateforme légère et rapide à déployer, capable d’assurer une couverture bathymétrique complète avec un rendement élevé, tout en maintenant la précision des données en cas d’interruption du signal réseau.

La solution : l’USV Apache 4 équipé du système multifaisceaux compact HQ-400

L’équipe a associé l’Apache 4, un navire de surface sans pilote compact et très maniable, au HQ-400, un sondeur multifaisceaux intégré et léger. Grâce à son faible tirant d’eau, l’Apache 4 peut opérer à proximité des berges et être mis à l’eau sans quai dédié. Le format compact du HQ-400 permet quant à lui une intégration et un déploiement rapides sur l’USV. Selon les données du projet, le système présentait un tirant d’eau de seulement 0,3 m. Le HQ-400 permettait de mesurer des profondeurs allant jusqu’à 150 m, avec une fauchée de 120°, tout en capturant des détails à l’échelle centimétrique sur une plage de profondeur comprise entre 1 et 100 m dans la zone étudiée.

Lorsque la couverture réseau devenait insuffisante, l’équipe utilisait le flux de travail différentiel post-traité PPK du système afin de préserver la précision du positionnement. Cette approche a permis de poursuivre les opérations de manière stable dans les vallées fluviales dépourvues de signal de correction en temps réel.

Sur le terrain : lignes planifiées et navigation automatique

Avant le levé, le logiciel Android EasySail générait les lignes de levé directement à partir d’un fichier DXF. Le cap et l’espacement entre les lignes pouvaient être définis en un clic, permettant de maintenir un chevauchement des fauchées supérieur à 20 %. Cette planification automatisée améliore la régularité de la couverture tout en réduisant le travail manuel nécessaire à la préparation des lignes de levé.

Pendant l’acquisition, le logiciel de contrôle et de visualisation du système multifaisceaux ajustait automatiquement ses paramètres en fonction de l’évolution des conditions de levé. L’angle d’ouverture de la fauchée, les seuils de profondeur minimale et maximale ainsi que la fréquence d’émission des impulsions étaient adaptés automatiquement, réduisant les interventions manuelles de l’opérateur. L’Apache 4 suivait les lignes planifiées de manière autonome tandis que le HQ-400 enregistrait en continu les données bathymétriques du fond.

Traitement et résultats : une vue complète du chenal

Une fois l’acquisition terminée, l’équipe a traité les données avec le logiciel multifaisceaux CMS de CHC Navigation. Le filtrage automatique a permis d’éliminer le bruit acoustique en une seule étape, réduisant ainsi le temps consacré au nettoyage manuel des données au bureau. Le levé a produit plusieurs livrables et informations essentielles :

• une carte de courbes de niveau, un nuage de points sous-marin et un modèle numérique d’élévation du lit;

• une représentation de la répartition de l’envasement près des berges et des tendances d’érosion le long du chenal;

• des données permettant de mieux définir l’étendue des opérations de dragage, de cibler les travaux de consolidation des berges et de soutenir la gestion du chenal sur le long terme.

Le nuage de points couvrait une zone d’une largeur proche de 500 m et des profondeurs atteignant environ 120 m, tout en conservant une résolution de 0,5 m. Cette couverture a permis de représenter clairement et de manière continue les caractéristiques du lit, y compris dans les zones d’eaux peu profondes. Lorsque le niveau de l’eau a augmenté pendant la campagne et submergé une partie de la zone proche des berges, le modèle numérique d’élévation obtenu correspondait étroitement à l’imagerie satellite du même terrain. En matière de précision, 99,96 % des points de profondeur répondaient aux exigences des normes de levé de l’OHI. Au total, l’approche reposant sur l’Apache 4 et le HQ-400 s’est révélée environ trois fois plus rapide qu’un levé comparable réalisé à partir d’un navire avec équipage.

Dans quels autres cas cette approche peut-elle être utilisée ?

Cette approche peut également être appliquée à de nombreux projets en eaux intérieures et côtières. Elle est particulièrement adaptée à l’entretien des chenaux et des voies navigables, aux levés de dragage, à la bathymétrie côtière et en eaux peu profondes, ainsi qu’à la surveillance régulière des rivières et des réservoirs. L’association d’un USV compact et d’un système multifaisceaux est particulièrement pertinente dans les zones où un navire avec équipage ne peut pas intervenir efficacement, lorsque le fond évolue rapidement ou lorsqu’une couverture bathymétrique complète doit être obtenue dans des délais réduits.

Comparaison entre un navire avec équipage et l'USV Apache 4

Pour les équipes qui planifient des levés bathymétriques en eaux intérieures ou côtières, la gamme de solutions de levés maritimes de CHC Navigation associe des plateformes USV, des sondeurs multifaisceaux et des technologies de positionnement conçus pour améliorer la couverture, la précision et l’efficacité des opérations hydrographiques.

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À propos de CHC Navigation

CHC Navigation (CHCNAV) développe des solutions avancées de cartographie, de navigation et de positionnement conçues pour améliorer la productivité et l'efficacité. Au service de secteurs tels que le géospatial, l'agriculture, le contrôle des machines et l'autonomie, CHCNAV propose des technologies innovantes qui donnent les moyens d'agir aux professionnels et favorisent le progrès de l'industrie. Avec une présence mondiale couvrant plus de 140 pays et une équipe de plus de 2 200 professionnels, CHC Navigation est reconnue comme un leader dans le secteur géospatial et au-delà. Pour plus d’informations sur CHC Navigation [300627.SZ], rendez-vous sur : https://geospatial.chcnav.com/about/overview