Introduction a la topographie et au sondeur multifaisceaux

Introduction à la topographie

On désigne sous le nom général « topographie » l’art de représenter une portion déterminée de la surface du sol avec tous les détails, naturels ou artificiels, qui s’y rencontrent et de donner en même temps une représentation expressive et rigoureuse de son relief. Autrement dit, la topographie doit avoir pour but de construire une figure qui soit la reproduction fidèle de l’apparence qu’aurait la portion du sol retracée, si cette portion était vue d’une très grande distance verticale [2].

Application à l’étude hydrologique et ouvrages hydrauliques

La connaissance de la morphologie des surfaces immergées est utile à de nombreux usages. C’est une variable essentielle pour l’étude des ressources en eau, que ce soit pour estimer les volumes écoulés vers les océans, ou pour calculer les niveaux et les périodes de retour de crues exceptionnelles nécessaires au dimensionnement d’ouvrages. De plus, la connaissance du fond permet de définir l’impact des changements de régimes hydrologiques ; sur l’ensablement des lits, pouvant perturber la navigation, et sur l’envasement des retenues d’eau, diminuant leur capacité de stockage et la prévention du risque d’inondation.

L’utilisation de l’énergie hydraulique évolue au même rythme que l’industrialisation. La recherche du maximum de productivité entraine une sélection des ouvrages en fonction des cours d’eau et de leur potentiel énergétique. La compréhension du lit du fleuve ou lac permet de gérer l’impact sur la mise en place de ces ouvrages.

Application militaire

En surveillance et reconnaissance : aucune Nation ne peut céder les moyens de perdre la commande de ses eaux territoriales. En particulier, les menaces sous-marines peuvent frapper avec l’impunité si elles ne sont pas localisées et ne sont pas défiées. Des dispositifs explosifs improvisés sous-marins, potentiellement déployés par des terroristes dans les ports et des voies navigables, exigent de nouveaux systèmes de surveillance optimisés pour riposter face à de telles menaces. Système de navigation continentale ou côtière, détection des épaves.

Eléments de topographie

La planimétrie

La planimétrie est la représentation des divers éléments de la surface terrestre sur la carte topographique par des figurées caractéristiques conventionnées dont la signification est indiquée dans la légende de la carte [2]. En regardant ainsi le terrain de haut, nous ne voyons que sa projection horizontale. Cependant, il est en général, loin d’être uniforme ; sa surface est remplie d’accidents : tantôt de saillies, comme les collines et les montagnes, tantôt de creux, comme les vallées. Ces accidents, qui échappent à la vue d’un observateur regardant le sol de très haut, sont au contraire, entièrement visibles pour un observateur qui, placé au voisinage du sol en examinent le paysage dans le sens horizontal [2]. Pour être complète, la topographie ne doit pas se borner à retracer la planimétrie, elle doit y joindre l’altimétrie.

Le nivellement ou l’altimétrie

Le nivellement est l’ensemble des opérations qui permettent de déterminer des altitudes et des dénivelés ou différences d’altitude. Il permet de représenter le relief du terrain. Deux modes de représentation du relief sont à représenter ci-dessous :
➤ Système des courbes de niveau
➤ Système des hachures (abandonné car trop imprécis) .

Contribution de l’électronique et de l’informatique

Dans la situation d’accroissement des besoins d’accès aux données, il devient essentiel de diminuer les coûts des matériels, donc d’optimiser et de pérenniser les systèmes de mesures, et de diminuer les temps d’accès aux données. Face à ce compromis l’électronique et l’informatique deviennent une option incontournable.

a. Optimisations des systèmes de mesure
L’utilisation de sondeurs numériques couplés à des centrales d’altitude, à des systèmes de positionnement satellite comme le GPS (Global Positioning System) et à des logiciels d’acquisition de données ont permis d’optimiser la productivité et de réduire le personnel nécessaire à l’exécution des levés [2].
b. Modèle numérique de terrain
Un modèle numérique de terrain (MNT) est une représentation informatique d’une zone géographique et de son relief. Les MNT sont des représentations virtuelles, issues de calculs numériques, de la topographie d’une zone terrestre ou subaquatique. On parle alors de MNT bathymétrique. Ils permettent de créer une image de synthèse du terrain en trois dimensions, de calculer des surfaces et des volumes, de tracer des profils topographiques, de simuler des écoulements, etc [4].

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I. INTRODUCTION A LA TOPOGRAPHIE ET AU SONDEUR MULTIFAISCEAUX
I.1 Introduction à la topographie
I.1.1 Eléments de topographie
I.1.2 Contribution de l’électronique et de l’informatique
I.2 Ondes acoustiques
I.2.1 Généralités
I.2.2 Propagation des ondes acoustiques
I.3 Sondeur mono-faisceau
I.3.1 Principe de fonctionnement
I.3.2 Limite du sondeur mono-faisceau
I.4 Sondeur Multifaisceaux
I.4.1 Principe de fonctionnement
I.4.2 L’impulsion monochromatique ou Ping
I.4.3 La durée d’impulsion
I.4.4 Période d’émission ou cadence d’émission
I.4.5 Calcul de la profondeur
I.4.6 Calage au niveau de l’émetteur
I.5 Conclusion
CHAPITRE II. PRESENTATION DU PROJET « Soft-Eye »
II.1 Cadre du projet « Soft-Eye »
II.1.1 Aspect économique
II.1.2 Synoptique du projet « Soft-Eye »
II.1.3 Les transducteurs
II.2 Rôle du circuit FPGA
II.2.1 Concept
II.2.2 La conversion Analogique en Numérique
II.2.3 Traitement Numérique du signal
II.2.4 Architecture du circuit FPGA
II.3 Conclusion
CHAPITRE III. REALISATION DU PROJET : « Soft-Eye »
III.1. Choix des matériels
III.1.1 La carte SmartFusion Evaluation Kit
III.1.2 Emission et réception de données
III.1.3 Système de propulsion
III.2. Implémentation logiciel
III.2.1 L’outil de développement Libero SoC (System on Chip) et SoftConsole
III.2.2 Transcription de la DSP (Digital Signal Processing)
III.2.3 Système de propulsion : implémentation sur cible FPGA
III.2.4 L’interface graphique
III.3. Conclusion
CONCLUSION ET PERSPECTIVE
ANNEXE I. PCB de la carte d’amplification
ANNEXE II. Catalogue ULN – 2003A
ANNEXE III: CODE SOURCE de la Transformé de Fourier Rapide
ANNEXE IV: GRAFCET
REFERENCES