Thèse soutenue

Potentialités de l'inversion géoacoustique de données multicapteurs de sonars cartographiques pour la caractérisation des fonds marins

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Auteur / Autrice : Cécile Berron
Direction : Ali KhenchafXavier Lurton
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Traitement du signal
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Brest
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire E3I2 - Extraction et exploitation de l'information en environnements incertains (Brest, Finistère)
Autre partenaire : École nationale supérieure des ingénieurs des études et techniques d'armement (1971-2010)

Résumé

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Ce travail propose d’analyser les potentialités d’une démarche d’inversion géoacoustique sur des données multicapteurs de sonars cartographiques, dans un but de caractérisation sédimentaire. Contrairement à une démarche qualitative d’imagerie, l’étude se base sur l’analyse des complémentarités et des redondances des caractéristiques acoustiquès quantitatives observées sur plusieurs fréquences et plusieurs rasances. Après le choix justifié d’un modèle de rétrodiffusion basé sur l’approche physique de l’interaction de l’onde acoustique avec le sédiment, une étude théorique permet de prouver le gain de précision attendu par le choix optimal d’une configuration d’inversion, qui privilégie une grande diversité d’angles et de fréquences d’insonification. Cette approche est appliquée sur le jeu de données expérimentales de la campagne CALIMERO, fournissant des données d’échosondeur à 33 et 210 kHz, ainsi que des données de sondeurs multifaisceaux à 12, 30 et 95 kHz. L’application pratique de la démarche, dont l’intérèt a été prouvé théoriquement, est rendue difficile par une méconnaissance du mode de formation de la mesure, ainsi qu’une richesse sédimentaire nôn prise en compte dans le modèle retenu- Des simulations quantifient alors les effets de ces hypothèses décart au modèle sur les incertitudes des paramètres géoacoustiques estimés. La diyérsité du comportement de la rétrodiffusion volumique, ainsi que l’influence de la rugosité sont en particulier abordées- A cet effet, une procédure d’estimation des paramètres du spectre de rugosité de l’interface sédimentaire est développée, basée sur l’exploitation de la donnée d’imageié haute résolution du sonar latéral déployé sur la campagne. Des algorithmes de Shape froïn Shading (forme à partir de l’ombre) sont adaptés, afin de fournir un modèle bathymétrique haute résolution à partir des variations relatives de la réfiectivité enregistrée. Les particularités des conditions expérimentales du jeu de données restreignent cependant la qualité des résultats de cette approche, en raison de la présence d’artéfacts d’imagerie dus à des thermoclines.