Projet BATHYELLI (BATHYmétrie rapportée à l'ELLIpsoïde)

L'Organisation Hydrographique Internationale (OHI) recommande dans sa publication S-44 (norme pour les levés bathymétriques) que « Idéalement, [le] niveau de référence de réduction des sondages [soit] également une référence verticale bien définie telle que celle des plus basses mers astronomiques, du niveau moyen de la mer, un réseau géodésique de référence géocentrique basé sur l'ITRS (International Terrestrial Reference System) ou un niveau géodésique de référence. »

Le SHOM a choisi de coter ses références verticales par rapport à l'ellipsoïde GRS80 de l'IAG (International Association of Geodesy). Le système géodésique retenu est le système officiel RGF93, qui est une réalisation française (établie par l'IGN) de l'ITRS.

 

Surfaces de référence

Le projet Bathyelli, qui signifie "bathymétrie rapportée à l'ellipsoïde", cote par rapport au GRS80 les références verticales suivantes :

  • le niveau moyen (NM) de la mer, qui est obtenu en deux étapes. La première consiste à fusionner une surface moyenne océanique (SMO) issue de l'altimétrie spatiale et des levés GPS spécifiquement réalisés par le SHOM. Puis cette surface moyenne hydrographique (SMH) est affinée par les plus longues observations marégraphiques disponibles au SHOM pour aboutir au NM ;
  • le niveau des plus basses mers astronomiques (PBMA), qui est obtenu par l’application d’un modèle de marée sur le NM ;
  • le niveau des plus hautes mers astronomiques (PHMA), obtenu de manière identique ;
  • le zéro hydrographique (ZH), référence des cartes marines et des annuaires de marée.

 

Avec le produit RAM (Références Altimétriques Maritimes) du SHOM, l’utilisateur dispose de ces informations sous forme ponctuelle pour chaque port de référence métropolitain. Avec BATHYELLI, une représentation surfacique de ces références verticales est rendue possible, en métropole hors estuaire.

 

L’IGN fournit en métropole la référence altimétrique terrestre IGN69 (zéro des altitudes sur une carte IGN) cotée à l’ellipsoïde GRS80 dans une grille de conversion nommée RAF09.

En zone littorale, le projet BATHYELLI apporte une possibilité de conversion de cette référence terrestre vers les références verticales maritimes, et inversement.

Références verticales en mer (Crédits SHOM)

Références verticales en mer (Crédits SHOM)

 

Bref historique du projet

Le projet BATHYELLI a débuté en 2005. Une première phase du projet a notamment consisté à définir la méthodologie des levés GPS qui complètent les données de niveau moyen de la mer. Trois sources de données sont en effet fusionnées :

  • au large : altimétrie spatiale ;
  • aux ports de référence : marégraphes ;
  • entre les deux : levés GPS réalisés par le SHOM en 2006-2008 puis 2012-2013.

Cette première étape a permis fin 2009 de disposer des outils logiciels permettant de générer les surfaces Atlantique-Manche et Méditerranée. Une deuxième étape du projet a été initiée mi-2011 afin de valider et compléter ces surfaces par l'intégration de mesures GPS supplémentaires.

Levés réalisés dans le cadre du programme BATHYELLI (Crédits SHOM)

 

Cette étape constitue une "mise en production" pour le SHOM : de nouvelles méthodes d'acquisition et de traitement pour effectuer des levés bathymétriques directement à l'ellipsoïde ont été définies.

 

Un saut technique en hydrographie

La surface « Zéro Hydrographique référencé à l’ellipsoïde GRS80 du RGF93 » (couramment appelée ZH/ell ou surface de compensation) apporte effectivement un changement important dans la manière de sonder.

Lors d’un levé classique, les navires mesurent la hauteur d’eau et il est nécessaire de retirer à cette mesure brute la marée et la variation due aux effets météorologiques (surcote) pour en déduire la profondeur par rapport au zéro hydrographique. Il est souvent indispensable de mouiller un marégraphe pendant la durée du levé.

En réalisant des sondages avec des bateaux équipés de récepteurs GPS/GNSS et en disposant d’un modèle BATHYELLI du zéro hydrographique par rapport à l’ellipsoïde, il n’est plus nécessaire de corriger de la marée et des effets météorologiques pour obtenir les profondeurs !

 

Levé classique vs levé bathymétrique rapporté à l'ellipsoïde (Crédits SHOM)

Levé classique vs levé bathymétrique rapporté à l'ellipsoïde (Crédits SHOM)

 

Si auparavant la difficulté résidait dans la détermination de la marée, tout ne devient pas pour autant trivial avec un levé à l’ellipsoïde. L’obtention de hauteurs ellipsoïdales fiables y est critique :

  • des techniques géodésiques de post-traitement cinématique peuvent s’avérer indispensables,
  • une hybridation avec les données de la centrale d’attitude et de cap du navire est également une source importante d’amélioration.

Le SHOM a réalisé depuis début 2012 cinq levés bathymétriques à l’ellipsoïde, qui ont été comparés à leur réduction classique. Les différences s’étagent de 0 à 50 cm selon les zones et les difficultés d’acquisition GPS rencontrées (valeur à mettre en regard du paramètre TVU de la norme OHI S-44 en fonction de l’ordre du levé et de la profondeur).

Résultats d'un levé bathymétrique à l'ellipsoïde SHOM aux abords de Saint-Malo (Crédits SHOM)

Résultats d'un levé bathymétrique à l'ellipsoïde SHOM aux abords de St-Malo (Crédits SHOM)

 

Perspectives

La version 1.0 du produit SHOM BATHYELLI « Zéro Hydrographique référencé à l’ellipsoïde GRS80 du RGF93 » est disponible au téléchargement sur le site data.shom.fr (avec des spécifications en langues française et anglaise) depuis le 15 novembre 2013. Aucun abonnement n’est nécessaire pour récupérer cette surface sous licence « Open Data ». Une mise à jour annuelle du produit est visée dans un premier temps, afin d'y intégrer les levés GPS supplémentaires réalisés par le SHOM et toutes améliorations de modélisation.

 

Capture d'écran data.shom.fr - surface BATHYELLI Zéro Hydrographique / ellipsoïde (CD/GRS80)

Produit SHOM BATHYELLI ZH/ell (cliquer sur l'image pour accéder à data.shom.fr

 

D’ici mi-2014, l’espace de diffusion du SHOM permettra également d’accéder à un logiciel en ligne de changement de référence verticale.

 

Références

  • Pineau-Guillou L. (2009) Projet BATHYELLI : Détermination du zéro hydrographique à partir de l'altimétrie spatiale et du GPS. Revue Navigation Avril 2009, volume 57, n°226
  • Pineau-Guillou L. and L. Dorst (2011). Creation of vertical reference surfaces at sea using altimetry and GPS. Annales hydrographiques 2011, 6ème série, volume 8, n°777, ISSN : 0373-3629.

 

Pour en savoir plus

 

Dernière mise à jour de la page : 21/03/2014

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