Comparaison aux données topo-bathymétriques classiques locales

En complément des précisions théoriques fournies par Fugro, les données verticales LiDAR ont été comparées aux données topographiques (DGPS) et bathymétriques (sondeur mono ou multifaisceaux) acquises à différentes dates, les plus proches possible de la campagne d'acquisition des données LiDAR (Septembre 2009). 14 profils topo-bathymétriques et 1 levé sondeur multifaisceaux ont été utilisés pour ce travail :

- 3 profils sur la plage du Boucanet (Grau du Roi) réalisés par l'EID en septembre 2009 jusqu' à -6 m de bathymétrie (DREAL-LR).

- 2 profils (2 dates) sur la plage de Saint-Cyprien Nord réalisés par InfoConcept VRD le 8 mai 2009 et le 9 juillet 2010 jusqu' à -15 m de bathymétrie (DREAL-LR).

- 2 profils sur la plage de Carnon Ouest réalisés par l'EID en avril 2009 jusqu' à -7 m de bathymétrie (DREAL-LR).

- 3 profils sur les plages du Petit et Grand Travers (Carnon-Grande Motte) réalisés par l'EID en juillet 2009 jusqu' à -6 m de bathymétrie (DREAL-LR) (Fig. 2.6).

- 2 profils sur la plage de la Corniche (Sète) réalisés par l'UPVD-BRGM le 03 novembre 2009 jusqu' à -8 m de bathymétrie.

- 1 bathymétrie sondeur multifaisceaux sur la plage du Racou (Argelès-sur-Mer) réalisée en 2007 par l'UPVD jusqu' à -16 m de bathymétrie (T. Courp) (Fig. 2.7).

La totalité des profils bathymétriques ont été réalisés à l'aide d'un sondeur mono-faisceau couplé à un DGPS en mode RTK. La précision verticale des sondeurs mono-faisceau est généralement décimétrique pour des profondeurs inférieures à 10 mètres.

Chaque profil topo-bathymétrique a été comparé à un profil extrait des données LiDAR. Une courbe représentant les écarts entre les profils a également été construite. En exemples, les

résultats obtenus pour les plages du Petit et Grand Travers sont présentés dans la Fig. 2.6. La totalité des profils sont présentés en annexe. Par la suite, et dans un souci de précision, l'ensemble des écarts obtenus pour la totalité des profils a été divisé en trois grands ensembles : les écarts sur la partie émergée des profils (topographie) supérieurs à 0 m NGF, les écarts sur l'avant-côte comprenant la zone morphogène du système de barres et les écarts au large sur le glacis. Pour chaque profil, la profondeur entre la zone morphogène et la zone stable a été déterminée graphiquement en fonction des connaissances sur la zone en question. Pour chacun de ces secteurs, un ensemble de données statistiques ont été calculées (moyenne, variance, écart-type, intervalle de confiance à 95%, maximum, minimum, étendue, intervalle interquartile et coefficient de variation). Les données de sondeur multifaisceaux de la plage du Racou acquises par T. Courp en 2007 ont été comparées aux données LiDAR selon trois approches différentes. Un différentiel de Modèle Numérique de Terrain (MNT) a été généré à l'aide de la suite de logiciel Fledermaüs IVS 7. Une comparaison point par point a été réalisée pour le glacis (au-delà de -7 m). Enfin, deux profils ont été extraits et comparés aux données LiDAR (Fig. 2.7).

Ces analyses de comparaison des profils topo-bathymétriques aux données du LiDAR 2009 montrent des variations importantes des écarts en fonction de la distance à la côte. Trois zones distinctes ont été identifiées : la plage émergée pour des altitudes supérieures à 0 m, l'avant-côte et le système de barres sédimentaires entre 0 et -3/-7 m de bathymétrie selon les secteurs (zone morphogène) et le large sur le glacis au-delà de -3/-7 m (zone stable). En topographie, les écarts sont importants sur la plupart des profils (annexe) avec des écarts maximums compris entre -0,51 et 1,37 m. L'écart calculé est de 0,26 ±0,41 m (intervalle de confiance de 95%) (Tab. 2.4). En bathymétrie, les écarts observés dans la zone morphogène sont très variables et généralement important pour l'ensemble des profils étudiés. Les écarts varient entre -0,68 et 0,96 m. L'écart obtenu par calcul est de 0,08 ±0,40 m (intervalle de confiance de 95%) (Tab. 2.4). Enfin, sur le glacis, les écarts verticaux sont réduits et atteignent des valeurs extrêmes de -0,31 et 0,29 m. L'écart calculée est de -0,07 ±0,20 m (intervalle de confiance de 95%) (Tab. 2.4). Le MNT différentiel et la comparaison des profils de la plage du Racou (SMF et LiDAR) montrent que les écarts sont plus importants dans les zones où le relief est accidenté. Les écarts les plus faibles sont rencontrés au-delà de 10 m de bathymétrie et uniquement sur les zones sableuses. La comparaison point par point (290 306 points de mesure) présente un écart moyen de -0,05 ±0,38 m entre les deux techniques (Fig.

2.7).

En conclusion, ce travail de comparaison des données bathymétriques classiques aux données LiDAR montre une grande disparité des écarts. Cette disparité est en partie liée aux caractères morpho-dynamiques et morphologiques de l'avant-côte. Sur la plage émergée, les écarts importants sont néanmoins à moduler car certains secteurs étudiés ont fait l'objet de rechargements ou d'aménagements au cours de la période étudiée. De plus, certains de ces écarts sont directement imputables au maillage large utilisé lors du levé LiDAR (5x5 m). Les formes étroites sont généralement lissées et la présence d'aménagements anthropiques (ganivelles, poteaux, murets...) peut créer des artefacts. Au niveau du système de barres d'avant-côte, les écarts relativement importants peuvent être expliqués par le caractère très morphogène de cette zone et par les écarts temporels entre les différents levés.

Fig. 2.6 : Résultats obtenus pour la comparaison des profils bathymétriques réalisés au sondeur mono-faisceau et le LiDAR pour les plages du Petit Travers et Grand Travers (La Grande Motte).

Fig. 2.7 : Résultats obtenus pour la comparaison des données bathymétriques enregistrées au sondeur multifaisceaux et le LiDAR sur la plage du Racou (Argelès-sur-Mer).

Tab. 2.4 : Données statistiques pour l'ensemble des profils étudiés. Trois zones sont distinguées : la plage émergée (Z topo), la zone morphogène des barres (Z morpho) et la zone stable au-delà de la profondeur de fermeture (Z glacis).

C'est sur le glacis que les écarts sont réellement représentatifs des biais entre les deux techniques de mesure car cette zone est quasi stable pour l'échelle temporelle de comparaison considérée. L'écart mesuré atteint -0,07 ±0,20 m. Pour deux mêmes points, les mesures LiDAR sont généralement plus profondes que les mesures obtenues par sondeur mono-faisceau. Costa et al. (2009) ont indiqué que ce biais provient probablement de la phase de traitement automatique des profondeurs mesurées par le LiDAR. Certains profils montrent que les données verticales LiDAR deviennent progressivement plus importantes avec l'augmentation de la profondeur. Ce phénomène pourrait être lié à une augmentation de la turbidité (EID Méditerranée, 2008) ou à des variations de la réflectance en fonction de la rugosité du substrat (Lesaignoux et al., 2007). Les écarts les plus importants se concentrent dans les zones présentant un relief accidenté. Ces écarts de mesure sont essentiellement dus à la différence de résolution entre le LiDAR (5x5 m) et celle du sondeur multifaisceaux (2x2 m). La profondeur calculée par le LiDAR est la valeur la plus profonde de l'empreinte du laser sur le fond marin (environ 2,5 m de diamètre). La profondeur donnée par le LiDAR est donc en général plus importante que celle du SMF dans les zones de relief (Costa et al., 2009). Si l'on prend en considération l'incertitude intrinsèque à la donnée sondeur mono-faisceaux avec DGPS-RTK, généralement considérée décimétrique dans les petits fonds, l'incertitude verticale de la donnée LiDAR parait meilleure que celle annoncée par le prestataire (±49cm).

Il apparait que cette marge d'erreur peut être ramenée à ±30 cm en partant du principe que le sondeur mono-faisceaux présente une incertitude intrinsèque de ±10 cm ( LiDAR = Erreur +

Mono-faisceau).