Normes pour les levés hydrographiques

8 Assignation d’attributs aux données

8.1 Général

Afin de permettre une évaluation complète de la qualité des données relatives aux levés il est nécessaire d'enregistrer ou de fournir certaines informations en même temps que les données du levé. Ces informations sont importantes pour l'exploitation des données du levé par divers utilisateurs dont les besoins sont différents, en particulier lorsque ces besoins ne sont pas connus au moment de l'exécution du levé.

Le processus de documentation de la qualité de données est appelé "assignation d'attributs"; les informations relatives à la qualité des données sont appelées "métadonnées".

Les métadonnées doivent comprendre au moins des informations portant sur :

  • le levé en général (date, zone, équipement utilisé, nom de la plate-forme de levé, par exemple)
  • le système de référence géodésique utilisé (horizontal et vertical) y compris les rattachements au WGS 84 dans le cas où un système local est utilisé
  • les procédures d'étalonnage et les résultats
  • la vitesse du son
  • le zéro des marées et des niveaux d’eau et la réduction
  • les précisions obtenues ainsi que les niveaux de confiance respectifs.

Les métadonnées doivent préférablement être présentées sous forme numérique et être partie intégrante de l'enregistrement du levé. Si cela n'est pas faisable, des informations similaires doivent être incluses dans la documentation du levé tel que le rapport final.

8.2 Assignation d’attributs ponctuels

Toutes les sondes devraient se voir assigner des attributs avec une estimation d'erreur statistique à 95% pour la position comme pour la profondeur. Bien que cela doive préférablement être fait pour chacune des sondes, une estimation globale sera faite sur un ensemble de données et cet ensemble de donnée sera classifié selon le pire cas de cet ensemble.

Dans le cas des positions, celles-ci doivent être qualifiées, soit en analysant les lignes de position redondantes (systèmes terrestres), soit via le contrôle de l'intégrité (systèmes satellitaires) ; dans le cas des observations de profondeur, elles pourraient être qualifiées au moyen d'une analyse des profondeurs redondantes observées, par exemple, à l'intersection des profils de vérification.

Il demeure entendu que chaque capteur (positionnement, profondeur, pilonnement, tangage, roulis, cap, capteurs des caractéristiques du fond de la mer, capteurs des paramètres de la colonne d'eau, capteur de réduction de la marée, modèles de réduction des données, etc.) possède des caractéristiques d'erreur particulières. Chaque système de levé doit être analysé séparément de manière à déterminer la (les) procédure(s) adéquate(s) permettant d'obtenir les statistiques spatiales requises. Voir les Lignes directrices sur les levés hydrographiques pour obtenir de plus amples informations.

8.3 Précision de la profondeur

La précision de la profondeur doit être comprise comme la précision des profondeurs réduites. En déterminant la précision de profondeur, les sources d'erreurs individuelles doivent être quantifiées. Toutes les sources d'erreur doivent être combinées pour obtenir une "Incertitude totale propagée (Total Propagated Uncertainty TPU) résultant de la combinaison de toutes les erreurs y contribuant lesquelles incluent, entre autres :

  1. Les erreurs du système de mesurage et de la vitesse du son
  2. Les erreurs de mesurage de la marée et de modélisation
  3. Les erreurs de traitement des données.

Une méthode statistique doit être adoptée et vérifiée pour déterminer la précision de la profondeur en combinant toutes les erreurs connues. Par exemple, le traitement CUBE peut fournir cette information.

Le TPU, déterminée statistiquement pour un niveau de confiance de 95%, est la valeur utilisée pour décrire la précision de la profondeur obtenue. Le TPU doit être enregistrée avec la valeur de la sonde.

Reconnaissant que la précision de la profondeur est affectée à la fois par des erreurs constantes et par des erreurs dépendantes de la profondeur, la formule du Tableau 1 doit être utilisée pour calculer avec un niveau de confiance à 95% les erreurs de profondeur admissibles en utilisant pour a et b les valeurs de la 3e ligne du Tableau 1.

8.4 Géostatistiques

Lorsque, au cours d'un levé, le fond de la mer n'a pas été exploré en totalité, les sondages ne fournissent qu'un échantillonnage du fond à des points discrets. Dans de tel cas, il est nécessaire d'interpoler les profondeurs dérivées des sondages mesurés afin d'obtenir un modèle bathymétrique fournissant une estimation des informations de profondeur relatives à la totalité du fond.

Les techniques d'interpolation géostatistiques peuvent être utilisées afin d'estimer l'erreur introduite par l'interpolation entre les sondes en tenant compte des précisions des profondeurs réduites ainsi que des positions et de la distribution spatiale des mesurages de la profondeur.

En prenant les valeurs de "a" et de "b" données dans le Tableau 3 ci-dessous l'on utilise la formule du Tableau 1 pour calculer, avec un niveau de confiance de 95%, les erreurs admissibles en ce qui concerne le modèle bathymétrique. En cas de dépassement, la densité des sondes doit être augmentée.

Table 3 Précision du modèle bathymétrique

Ordre Exclusif Spécial 1 2 3
Précision du modèle bathymétrique a = 0.02 a = 0.50 a = 1.0 m a = 2.0 m a = 5.0 m
(niveau de confiance 95 %) b = 0.01 b = 0.01 b = 0.026 b = 0.05 b = 0.05

Ces techniques d'interpolation, basées sur une analyse statistique appropriée des erreurs qui quantifie les inégalités du fond de la mer, ne doivent pas constituer le seul moyen d'évaluation de la qualité d'un levé, étant donné qu'elles peuvent ne pas toujours fournir des estimations fiables quant à la précision du modèle bathymétrique, tout particulièrement, si les levés ont été exécutés avec un espacement excessif des profils.

8.5 Sources et budgets d’erreurs

Bien que le texte qui suit traite des erreurs concernant les données acquises avec des systèmes multifaisceaux, il convient de noter qu'il s'applique aussi, en principe, aux données acquises avec un quelconque système d'échosondage.

Avec les systèmes d'échosondage à faisceaux multiples ou à transducteurs multiples, la distance entre les sondages sur le fond et l'antenne du système de positionnement peut être très grande, en particulier dans les eaux profondes avec un système à large fauchée. Pour cette raison, l'exactitude de la position des sondes dépend également de la précision du gyrocompas, de l'angle du faisceau (ou de l'emplacement du transducteur pour les systèmes à balayage) et de la profondeur (systèmes multifaisceaux seulement).

Les erreurs dues au tangage et au roulis contribueront également à l'erreur relative de la profondeur obtenue à partir du transducteur. Dans l'ensemble il peut s'avérer très difficile de généraliser la précision de positionnement type pouvant être obtenue en fonction de la profondeur avec certains de ces systèmes modernes. Les erreurs sont fonction non seulement de l'échosondeur mais également de la plate-forme de sondage ainsi que de la position et de la précision des capteurs auxiliaires. L'utilisation de faisceaux non verticaux introduit des erreurs supplémentaires dues à la connaissance incorrecte de l'orientation du navire au moment de la transmission et de la réception des échos du sonar. Les erreurs associées au développement de la position d'un faisceau individuel doivent inclure ce qui suit :

  1. Erreur du système de positionnement,
  2. Erreur de mesurage de la profondeur,
  3. Incertitude associée à la modélisation du trajet de l’onde (y compris le profil de la vitesse du son),
  4. Précision du cap du navire,
  5. Identification précise des erreurs de cap du système résultant d'un défaut d'alignement du transducteur tel que mesuré lors d’un « patch test »,
  6. Capteur des mouvements du navire (précision en matière de roulis, de tangage et de pilonnement), et
  7. Latence.

Les chargés de projets responsables de la qualité du levé doivent documenter et développer des budgets d'erreur pour leurs systèmes particuliers.

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