Marégraphie par bouée GNSS
Avec l'évolution des moyens de traitement des données, le système de positionnement et de datation par satellites (GNSS) rend aujourd'hui possible de nouvelles applications dans le domaine de la marégraphie. L'association d'un récepteur GNSS à une "bouée" flottante sur l'eau permet ainsi de connaître notamment la hauteur d'eau à chaque instant.
Historique
L'utilisation de bouée GNSS dans le domaine de l'océanographie démarre dans les années 1990. L'Australie, les Etats-Unis d'Amérique et la France font partis des pays précurseurs. A l'origine, les bouées GNSS étaient développées pour l'étalonnage des missions altimétriques satellitaires. Avec l'amélioration continue des méthodes de traitement des mesures GNSS et la puissance de traitement informatique, il devient possible d'utiliser ces bouées GNSS dans de nombreux cas de figures : océanographie, hydrographie, marégraphie.
Applications
Aujourd'hui, le champ d'applications ouvert en hydrographie pour les bouées GNSS est large :
- Étalonnage des missions altimétriques satellitaire ;
- Étalonnage des marégraphes côtiers ;
- Positionnement absolu du niveau de la mer mesuré dans un système de référence global : la hauteur ellipsoïdale ;
- Réduction des sondages (élaboration des cartes marines)
Exemples de bouées GNSS françaises
La France fait partie des nations pionnières dans le domaine de la recherche - développement des bouées GNSS. Aujourd'hui pas moins de 4 types de bouées sont recensés.
Bouée OCA-Géoazur/CNES
La bouée GNSS de l'Observatoire de la Côte d'Azur / Centre national d'études spatiales est la pionnière en France. Dès la fin des années 1990, des campagnes de mesures sont régulièrement exécutées au large d'Ajaccio dans le but d'étalonner les missions altimétriques satellitaires de Topex-Poséidon puis Jason-1 et Jason-2.
Bouée IPGP
La bouée GNSS de l'Institut de Physique du Globe de Paris est sensiblement identique à la bouée de l'OCA-Géazur/CNES. L'usage fait ici est tout autre. La bouée GNSS fournit des données qui sont compilées avec d'autres ; notamment des mesures de la pression en fond de mer, afin de pouvoir étudier la déformation verticale des fonds-marins liée aux activités sismiques de la Terre. En effet, il est impossible aujourd'hui de pouvoir cartographier globalement (pour le domaine marin) les déformations de la Terre à partir des signaux émis depuis les satellites. Les études en cours ont pour but de contourner ce problème.
Bouée LEGOS/DT-INSU
La bouée GNSS du Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales et réalisée par la direction technique de l'Institut national des sciences de l'univers (CNRS) se compose de 3 flotteurs composant les sommets d'un triangle équilatéral avec placé au niveau du barycentre, l'antenne GNSS. L'usage fait ici de la bouée GPS LEGOS/DT-INSU est la surveillance des dérives instrumentales des marégraphes composant le réseau ROSAME. L'isolement des stations ROSAME (positionnées dans les TAAF) implique un cahier des charges stricte sur le poids et l'encombrement de l'appareil.
Bouée SHOM
La bouée du SHOM se rapproche dans la forme à la bouée LEGOS/DT-INSU avec une base formant un triangle équilatéral avec un flotteur à chaque extrémité. En revanche, l'ensemble est plus volumineux et forme un tétraédre avec à l'extremité du dernier sommet, hors eau et en hauteur, l'antenne géodésique.
Les contraintes ne sont pas les mêmes entre les deux modèles. La bouée SHOM cherche plutôt à avoir une grande stabilité de flottaison vis-à-vis du clapot et de la houle. Larélévation de l'antenne GNSS par rapport au niveau de flottaison a été recherché afin de s'éloigner de la surface d'eau pour éviter le plus possible des multitrajets. Ces multitrajets produisent des effets néfastes de réflexion lors de l'acquisition.
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Cette bouée a été financée dans le cadre de crédits du GRGS et de l'ANR CECILE.
Comparaison inter-appareils de mesures du niveau de la mer opérée à l'île d'Aix en mars 2012
Une comparaison entre 3 bouées (bouée GPS IPGP, bouée GPS LEGOS/DT-INSU, bouée GNSS SHOM), un marégraphe capteur de pression et la référence, le marégraphe radar optiflex permanent RONIM a eu lieu du 27 au 29 mars 2012 sur l'île d'Aix. Cette opération a été organisée par l'équipe Dynamique du Littoral de l'Unité Mixte de Recherche (CNRS / Université de La Rochelle) LIENSs.
Cette campagne inter-appareils a été riche d'enseignements. Les analyses sont en cours. Une autre session de comparaison inter-appareils est d'ores et déjà programmée pour les années à venir.
D'autres exemples de bouées GNSS dans le monde
- bouées GNSS autralienne
Tasmanie : le niveau des mers mesuré par des... par euronews-fr
Pour en savoir plus
- Présentation de P. Bonnefond et al, janvier 2012. Corse: des marégraphes pour le suivi des altimètres radars. Journée d'échange sur les données marégraphiques en France dans le cadre du projet CRATANEM
- Présentation de la bouée GPS de l'IPGP
- Usage de la bouée GPS de l'IPGP
- Présentation de la bouée LEGOS/DT-INSU
- Présentation du réseau ROSAME
- Article du journal Sud-Ouest relatif à la campagne multi-appareils ayant eu lieu à l'île d'Aix en mars 2012
Références
- Frappart F., N. Roussel, J. Darrozes, P. Bonneton, N. Bonneton, G. Detandt, F. Perosanz, S. Loyer (2016). High rate GNSS measurements for detecting non-hydrostatic surface wave. Application to tidal bore in the Garonne River. European Journal of Remote Sensing. doi: 10.5721/EuJRS20164948
- André G., B. Martin Miguez, V. Ballu, L. Testut, G. Wöppelmann (2013). Measuring sea level with GPS-Equipped Buoys: A multi-instruments experiment at Aix island. The International Hydrographic Review, n°10-2013.
- Born G.H., M.E. Parke, P. Axelrad, K.L. Gold, J. Johnson, K.W. Key, D.G. Kubitschek (1994). Calibration of the TOPEX altimeter using a GPS buoy. J. Geophys. Res., 99 (C12), pp.24517-24526.
- Frappart F., A. Spodar, V. Marieu, J-P. Parisot, H. Derriennic (2014). Sea level variations and topography of the Arcachon Bay using satellite altimetry. OSTST Meeting, Lake Constance, Germany, 27-31 October 2014
- Martin Miguez B., L. Testut, G. Wöppelmann (2012). Performance of moderne tide gauges: towards mm-level accuracy. Sci. Mar., 76S1, September 2012, pp. 221-228. ISSN 0214-8358 doi: 10.39989/scimar.03618.18A
- Spodar A. (2014). Variations du niveau de la mer et estimation de la bathymétrie du Bassin d’Arcachon par altimétrie satellitaire. Stage de Master 2 Sciences de la Terre et Environnement, Ecologie, spécialité Océanographie de l’Université Bordeaux 1.
- Watson C.S. , Coleman R., Handsworth R. (2008). Coastal tide gauge calibration : A case study at Macquarie Island using GPS buoy techniques. Journal of Coastal Research. 24(4) pp1071-1079 doi: 10.22112/07-0844.1.
Dernière mise à jour de la page : 15/12/2016