Marégraphe radar
La mesure de la hauteur d'eau par onde radar a commencé à apparaître à la fin des années 80. La France a été l'un des premiers pays à en généraliser son utilisation au début des années 2000. Pour les observatoires côtiers, l'avantage de l'utilisation de ces radars ultrafréquences est de présenter une célérité constante (celle de la lumière) permettant une mesure de hauteur insensible sur de courtes distances aux conditions environnementales. Ces marégraphes répondent à toutes les exigences de précision, mais leur installation et leur étalonnage peuvent s'avérer délicats. Une structure au-dessus de l'eau, est nécessaire pour permettre le pointage vertical du transducteur. Ce support n'a pas besoin d'être sophistiqué car la protection du système d'acquisition et du traitement peut être assurée dans un abri éloigné du lieu de mesure. Aujourd'hui, les capteurs de niveau radar sont couramment utilisés en hydrométrie et tendent à devenir le standard pour les observatoires marégraphiques à travers le monde en raison des besoins accrus de mesures précise.
Marégraphe KHRONE Optiwave déployé à Sainte-Marie (La Réunion) - RONIM (Crédits SHOM, Noé Poffa, octobre 2011). Cliquer sur la figure pour l'agrandir
Présentation
On distingue deux principe de mesure selon le type de capteur utilisé : les méthodes TDR (Time Domain Reflectometry) et FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave). Les deux sont basés sur la réflexion du signal radar à l'interface air/eau mais là où on mesure un temps de trajet en TDR, on mesure une différence de fréquence en FMCW.
Principe de fonctionnement du TDR
Dans le premier cas l'appareil émet des impulsions électromagnétiques de faible intensité dont le temps de trajet entre l'émission et la réception de l'impulsion réfléchie est proportionnelle à la distance entre le point de référence de l'appareil et la surface de la mer.
Principe de fonctionnement du capteur FMCW
Les capteurs FMCW n'émettent pas des impulsions de fréquence mais un signal continu modulé linéairement en fréquence entre deux fréquences définies f1 et f2
C'est donc ici la différence de fréquence df entre la fra fréquence d'émission actuelle et la fréquence reçue par le capteur après réflexion du signal sur l'eau qui est directement proportionnelle à la distance d. Cette fréquence différentielle est convertie en un spectre de fréquence par transformation de Fourier. La distance est ensuite calculée à partir du spectre. Cette méthode a l'avantage d'offrir une résolution plus précise nécessitent cependant une puissance de calcul plus importante.
Du tirant d'air mesuré à la hauteur d'eau
La distance calculée par le capteur radar est convertie en un signal numérique lui-même ramené par la centrale d'acquisition en une hauteur d'eau référencée par rapport au zéro hydrographique du port. Le marégraphe est en effet systématiquement rattaché à l'observatoire de marée du port en nivelant sont point de référence par rapport aux repère de marée SHOM et aux repère de nivellement IGN adjacents au site.
Le marégraphe radar et les recommandations internationales
Les télémètres radar choisis par le SHOM satisfont les exigences de qualité dictées par le programme GLOSS (incertitude instrumentale de mesure inférieure au centimètre ainsi que les critères essentiels à un réseau de données opérationnel : robustesse, faible consommation électrique et compatibilité avec les centrales d'acquisition numériques.
Pour en savoir plus
- Broadbent G. J. J.. Experience With Radar Sensor Equipped Tide Gauges in Queensland. Maritime Safety Queensland (en)
Références
- Poffa N., S. Enet, J.-C. Kerinec, équipe projet RONIM (2012). Evolution instrumentale des marégraphes du réseau RONIM. JNGCGC, Cherbourg, pp. 611-618.
- Martın Mıguez B.,R. Le Roy, G. Woppelmann (2008). The Use of Radar Tide Gauges to Measure Variations in Sea Level along the French Coast. Journal of Coastal Research, vol 24, 4C, pp.61-68
- Simon B. (2007). La Marée - La marée océanique et côtière. Edition Institut océanographique, 434pp.
Dernière mise à jour de la page : 12/07/2016