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L'apport de la Marine pour la connaissance des océans

Jean-Louis Bouet-Leboeuf, Ancien chef du Centre d'Hydrographie du SHOM (Service Hydrographique et Océanographique de la Marine)

Biographie :

BOUET-LEBOEUF Jean-Louis

Compte rendu :

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Transcription :

7 novembre 2003 TR1

Discours de Jean-Louis Bouet-Leboeuf


Je ne suis pas un spécialiste de l’histoire de l’hydrographie, ni de l’exploration des océans. J’étais plutôt dans ma carrière un cartographe pendant 20 ans et, ces dernières années, j’étais responsable du Centre d’hydrographie de l’Epshom qui recouvrait à la fois la cartographie et tout l’aspect hydrographie mais surtout la gestion des données et l’exploitation des données et tout ce qui est océanographie nautique.

Je vais essayer de vous montrer plus de 200 ans d’histoire au travers de quelques innovations importantes qui ont marqué l’exploration des océans.

Introduction

De tous temps, la Marine française a été concernée et a joué un rôle essentiel dans l’exploration et la connaissance des océans. Aujourd’hui, je vais évoquer son rôle par l’intermédiaire du service auquel a été confiée cette activité depuis très longtemps : il s’agit bien entendu du Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (le SHOM). Plus ancien service hydrographique au monde créé en 1720 par Colbert sous le nom de « Dépôt général des cartes et plans, journaux et mémoires concernant la navigation », ce service a toujours fait partie de la Marine depuis sa création, même si son appellation a évolué dans le temps : de « dépôt des cartes ... » (1720) en passant par « Service Hydrographique de la Marine » (1886), puis par « Service Hydrographique et Océanographique de la Marine » (1971), appellation d’aujourd’hui.

Ses attributions sont restées fondamentalement les mêmes et consistent à satisfaire :

- d’une part, les besoins des navigateurs en matière de sécurité de la navigation ;

- d’autre part, les besoins spécifiques de la Marine en matière de navigation et d’environnement.

Bien entendu, depuis sa création, ces attributions se sont traduites par de nombreuses évolutions et les problèmes posés ont été solutionnés au fur et à mesure qu’ils se posaient, mais le temps faisant son œuvre, de nouveaux problèmes en rapport avec le contexte moderne sont apparus et ainsi, les innovations technologiques et le progrès ont sans cesse été un des moteurs de cette activité. L’activité de ce service s’exerce dans trois domaines qui sont la cartographie marine, l’hydrographie et l’océanographie (pratiquement cités ici dans l’ordre d’apparition ou d’intérêt prononcé). On pourrait presque ajouter aujourd’hui la météorologie parce que parler d’océanographie sans météorologie, aujourd’hui c’est quelque part un non-sens. J’insisterai davantage sur l’hydrographie dans la suite de l’exposé, tout en mentionnant quelques étapes importantes des deux autres.

J’insisterai surtout sur l’hydrographie. Il convient avant tout de préciser que les hydrographes ont toujours été un peu considérés comme des gens à part en ce sens que leur mission ne doit souffrir d’aucune erreur de mesure ou de transcription car la finalité a toujours été d’assurer la sécurité des navigateurs. En ce sens, l’exploration des océans est surtout quantitative et peut paraître un peu différente de celle des scientifiques pour qui le caractère qualitatif est sans doute plus important. Une raison aussi à cela que nous pourrons mieux comprendre après cette présentation, c’est que la mesure quantitative sans erreur a un coût qui peut paraître prohibitif par rapport aux objectifs visés. Toutefois, nous verrons qu’avec les outils d’aujourd’hui et compte tenu de la surface d’océans à couvrir, cet aspect a beaucoup changé. La partie la plus visible de l’activité du SHOM est sans conteste possible la collection de documents nautiques et en particulier le portefeuille de cartes marines.

Diapo 2 : zone de couverture du portefeuille de cartes marines du SHOM

(Zone foncée dans laquelle la cartographie est sensée être complète à toutes les échelles, alors que dans les autres zones, il existe des cartes à petites échelles couvrant l’ensemble du monde (1 120 cartes) ; pour couvrir le monde entier, il faudrait plus de 3 000 cartes. Il existe encore quelques services qui ont une couverture mondiale comme le service britannique.

Néanmoins, pour en arriver à cette collection de cartes, une multitude de travaux en amont et sur les mers (on a coutume de dire sur le terrain !) sont nécessaires et indispensables faisant intervenir de nombreuses sciences et techniques : c’est ce qu’on a coutume de regrouper sous le terme d’hydrographie. Les problèmes cruciaux qui se sont posés aux hydrographes comme à l’ensemble des autres explorateurs des océans et des mers ont été de plusieurs ordres :

- comment se positionner avec précision en mer, en particulier loin des côtes ?

- comment explorer et mesurer ce qui se trouve sous la surface de l’eau et qui n’est pas toujours très « visible » ?

- comment représenter la partie maritime car il s’agit donc de montrer des éléments qu’on ne distingue normalement pas à l’œil nu (différence fondamentale avec les cartes terrestres) ?

Ces différents points vont faire l’objet chacun en ce qui les concerne de progrès techniques divers pour lesquels les hydrographes ont eu un rôle très souvent important et c’est ce que je vais essayer de vous montrer.

Il convient de préciser ce que le terme d’hydrographie recouvre : il s’agit de recueillir les éléments d’environnement maritime permettant d’utiliser l’océan comme moyen de communication ; cette activité se traduit principalement par la réalisation de levés hydrographiques qui consistent à déterminer la géométrie du fond (bathymétrie) ; elle concerne aussi la description de la marée et des courants et de tous les éléments nécessaires aux navigateurs (natures de fond, amers, topographie terrestre, etc.).

Diapo 3 : zones maritimes françaises

(Zones des territoires français sur lesquelles le SHOM a exercé une activité à la fois d’hydrographie, c’est-à-dire d’acquisition de la donnée, mais aussi de diffusion de ces données).

Il faut ajouter à l’ensemble de ces zones les zones pour lesquelles la France joue un rôle de diffuseur de l’information, alors qu’elle n’a pas de souveraineté. C’est le cas de certains pays d’Afrique. Ce qui fait qu’aujourd’hui on peut dire que la France est probablement le pays qui a le plus de zones à couvrir au sens original du terme. En cartographie électronique, c’est le pays qui est responsable de l’hydrographie ou de la cartographie qui doit produire la donnée de carte électronique et je pense pouvoir dire aujourd’hui que le SHOM a la zone à couvrir la plus importante pour réaliser cette cartographie électronique.

Bien entendu, si la finalité première de l’hydrographie est de permettre d’assurer la sécurité de navigation, les résultats de ces mesures intéressent de nombreux autres besoins et participent activement à la connaissance des océans, à condition que les données issues de ces travaux soient disponibles pour l’ensemble des utilisateurs potentiels qui sont de plus en plus nombreux.

Diapo 4 : Cotation de l’état de la connaissance hydrographique par rapport aux objectifs de connaissance

L’activité du SHOM a très longtemps été essentiellement tournée vers l’hydrographie et la cartographie mais, dès que les besoins se sont fait jour, le SHOM s’est aussi intéressé à l’Océanographie avant même la société scientifique civile pour des besoins militaires et, dans ce domaine aussi, la Marine, via le SHOM, a participé activement à la connaissance des océans.

L’hydrographie et le progrès technique :

Les premières missions hydrographiques datent, sur les côtes de France, de la fin du 17e siècle avant même la création du dépôt des cartes et plans. Les progrès de l’hydrographie seront subordonnés à la résolution des problèmes liés en particulier au positionnement en mer (liés eux-mêmes à la tenue de l’estime en navigation), mais aussi à ceux relatifs à la représentation plane sur des cartes réduites (notion de projections).

Ainsi, jusqu’à la fin du 18e siècle, les méthodes et techniques utilisées sont très précaires malgré les fortes incitations faites aux marins d’utiliser les observations astronomiques et les calculs mathématiques pour améliorer leur navigation. C’est Beautemps-Beaupré, lors du voyage de d’Entrecasteaux parti à la recherche de Lapérouse, qui mettra au point une doctrine et des méthodes modernes de levés hydrographiques que toutes les nations utiliseront par la suite. Elles étaient basées d’une part sur un positionnement plus précis en mer, sur des observations astronomiques et des observations de points terrestres à l’aide d’un cercle à réflexion (beaucoup plus précises que les mesures au compas réalisées auparavant) et d’autre part sur la notion de levé régulier.

Diapo 5 : Cercle hydrographique de Beautemps-Beaupré et Rollet de l’Isle

Ainsi, Beautemps-Beaupré devenait le véritable inventeur de l’hydrographie moderne et la mise en place de véritables campagnes de levés allait faire faire un progrès considérable à la connaissance des abords des côtes et par conséquent à la cartographie marine. Même dans le cas de levés de reconnaissance, les données issues de ces levés étaient exactes et à leur juste place, ce qui constituait une énorme différence avec le passé. Il n’en reste pas moins que la méthode de mesure des profondeurs était encore manuelle (utilisation du plomb de sonde : mesure ponctuelle) et ne constituait qu’un échantillonnage de la surface du fond : des dangers pouvaient ne pas avoir été identifiés et mesurés même si les hydrographes menaient des enquêtes auprès des pratiques locaux.

Diapo 6 : Plomb de sonde et premier sondeur acoustique de Marti

Par la suite, l’hydrographie évoluera au fur et à mesure de la disponibilité de nouvelles techniques relatives soit à la mesure de la profondeur, soit au positionnement. Une des nouvelles techniques qui révolutionnera l’hydrographie sera l’apparition du sondeur à ultrasons (sondeur acoustique vertical de Marti.

Après une assez longue gestation, l’emploi de ce nouvel appareil se généralisera après la Seconde guerre mondiale et le SHOM l’utilisera sur tous ses navires et embarcations. Il permettra de passer de levés ponctuels à des levés linéaires (enregistrement continu le long du profil suivi par le porteur).

Une nouvelle technique apparaîtra un peu plus tard (vers 1950) et concernera le positionnement en mer grâce à l’apparition des systèmes de radiolocalisation comme le Decca, puis Rana, Toran, Omega, Loran, Trident.

Diapo 7 : Station antenne Trident 3

Ce dernier système, le Trident est un système circulaire (distance par rapport à une balise de coordonnées connues) et il présente une différence avec les premiers construits par l’industrie car ce système est né sous l’impulsion du SHOM puis finalisé dans ses dernières versions par Thomson-CSF.

En ce qui concerne le positionnement, la véritable révolution sera dans un premier temps l’utilisation des satellites (système Transit utilisé par le SHOM dès 1969) puis celle du système de positionnement global au milieu des années 1980 (système GPS) dont la précision accessible était de l’ordre de 100 mètres en mode ordinaire et elle sera nettement améliorée en 2000 (environ 30 mètres) lorsque les USA ont supprimé la dégradation volontaire de précision de l’accès.

Il convient de préciser qu’un GPS différentiel (DGPS) permet une précision accrue (5 à 10 mètres), mais donne surtout l’assurance que toute anomalie (retards de propagation dans l’atmosphère, incohérence d’un satellite, dégradation volontaire) est corrigée. Ainsi donc, le problème de la précision de localisation des navires en mer est résolu.

Pour ce qui concerne la mesure de la profondeur, la révolution technique viendra avec l’invention des sondeurs multifaisceaux qui permettra un véritable balayage surfacique du fond.

Diapo 8 : Comparaison sondeur vertical et sondeur multifaisceaux

Ce nouveau système est apparu dans les années 1970 avec le sondeur Seabeam et maintenant, de nombreux constructeurs proposent des systèmes de ce genre. Le gros problème posé par ces systèmes est l’énorme volume de données qu’ils fournissent et la généralisation de leur emploi a nécessité la mise au point de chaînes de traitement informatique complexes permettant d’éliminer toutes les erreurs instrumentales dues aux divers capteurs aussi bien pour la profondeur elle-même que pour les divers paramètres relatifs à la position et l’attitude du navire. Toutes ces opérations doivent être menées dans un temps le plus court possible. Dans ce domaine, le SHOM a mené d’importantes études pour mettre au point les algorithmes permettant de sélectionner les données et de s’assurer que celles qui sont enregistrées correspondent aux qualités de mesures requises par les normes qui ont été édictées par l’Organisation Hydrographique Internationale (norme S44 de l’OHI).

Diapos 9, 10, 11 : Exemples de travaux menés au sondeur multifaisceaux

Tous les navires du SHOM sont maintenant équipés de ces systèmes.

Coopération très forte avec la communauté scientifique

Pour le traitement et la validation des données acquises, une coopération très forte s’est instaurée entre le SHOM et l’Ifremer pour l’industrialisation des chaînes de traitement et leur mise à disposition à toute la communauté scientifique française. Ainsi, les données recueillies aussi bien par les navires du SHOM que par ceux d’Ifremer respecteront une norme unique et auront donc la même valeur (coopération sur l’amélioration du système « CARAÏBES »).

Cette coopération va maintenant bien au-delà puisque la Marine et Ifremer ont décidé de construire en commun des navires hydro-océanographiques, le premier étant entré en service cette année (le « Beautemps-Beaupré » : 5 % Ifremer, 95 % Défense), le second étant en début de construction (le « Pourquoi-Pas » ?).

Diapos 12 à 13 : Présentation du BHO Beautemps-Beaupré

Ces navires sont à la pointe des dernières innovations. Ainsi, le « Beautemps-Beaupré » est le premier navire au monde pour lequel tous les capteurs de détermination des diverses caractéristiques de l’océan sont regroupés dans une « gondole » située au-dessous de la coque du navire.

Diapos 14 et 15 : présentation des capteurs et de la gondole ; diapo 16 : les vedettes ; diapos 17 et 18 : exemples de traitement

Par ailleurs, ce navire est conçu pour que l’ensemble des traitements des données puisse être mené à bord pendant la mission. Le navire peut embarquer trois vedettes.

Autres technologies

D’autres technologies ont été mises à profit par le SHOM pour l’exploration du domaine maritime comme la photogrammétrie (diapo 19 : la photogrammétrie) ou la télédétection. Le SHOM est ainsi le seul service hydrographique au monde à utiliser les données du satellite SPOT sur les cartes marines et dans le domaine maritime. Il s’agit de tirer profit de la pénétration des ondes visibles dans l’eau pour pouvoir quantifier la bathymétrie dans les zones littorales où la transparence de l’eau est optimale jusqu’à des profondeurs de plus de 20 mètres.

Diapo 20 : la spationaute

Ainsi, le SHOM a publié plus de 10 cartes originales des atolls de Polynésie pour lesquels il n’existait aucune information bathymétrique en dehors des zones fréquentées par les navires.

Enfin, d’autres technologies ont fait l’objet de développements ou de suivi et feront l’objet de tests grandeur nature comme le sondeur laser aéroporté dès 2004 dans le Golfe du Morbihan avant de mettre éventuellement à profit cette technologie dans le cadre d’un partenariat national pour la connaissance du littoral (établissement d’un référentiel littoral), mission qui a été confiée au SHOM et à l’IGN par le Conseil Interministériel de l’Aménagement du Territoire (CIADT) sur proposition du Conseil National de l’information Géographique (CNIG) en avril dernier.

Conclusion

Comme je viens de l’illustrer, la Marine via le SHOM participe activement à l’exploration des océans. Je n’ai pas le temps ici d’évoquer le rôle qu’elle a à jouer pour le regroupement des données et leur mise à disposition à l’ensemble de la communauté scientifique ou du public, celui qu’elle joue dans le cadre de la diffusion de la connaissance pour les navigateurs et un rôle important qu’elle joue dans l’océanographie en coopération très forte avec la société des chercheurs civils.

Tous ces domaines font l’objet d’innovations importantes en utilisant tous les progrès réalisés dans les diverses sciences et techniques.

Pour rester dans le domaine de l’hydrographie, je tiens à vous montrer tout ce qui reste à faire pour une connaissance meilleure des océans en vous montrant l’état de la connaissance hydrographique dans certains territoires ou départements français d’outre-mer.

Diapos 21, 22 et 23 : état de la connaissance hydrographique

Ainsi, comme vous pouvez le constater, il reste de nombreuses zones à mieux connaître et la mise en œuvre des nouveaux systèmes d’acquisition que je viens d’évoquer, alliés à une forte coopération avec les organismes scientifiques, devrait permettre d’accélérer cette connaissance, essentielle pour de nombreuses activités maritimes et littorales.

Pour en savoir davantage, je vous invite à consulter le serveur Internet du SHOM : www.shom.fr ; « 150 ans d’annales hydrographiques », n° 769, édité par le SHOM en 1998 ; l’ouvrage d’Olivier Chapuis : A la mer comme au ciel, édité aux Presses de l’Université de Paris-Sorbonne, en 1999.