Bathymétrie de l’étang de Diana Levé de mai 2007infoterre.brgm.fr/rapports/RP-55664-FR.pdf · et de concevoir un modèle numérique de terrain à la résolution de 50 mètres

Bathymétrie de l’étang de Diana Levé de mai 2007

Rapport final

BRGM/RP-55664-FR Novembre 2007

Bathymétrie de l’étang de Diana Levé de mai 2007

Rapport final

BRGM/RP-55664-FR Novembre 2007

Étude réalisée dans le cadre des projets de Service public du BRGM 2007 PSP06CSC14

E. Palvadeau, G. Bodéré et Y. Balouin

Vérificateur :

Original signé par : C. Mallet

Date : 09/11/2007

Approbateur :

Original signé par : M. Audibert

Date : 10/11/2007

En l’absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique, l’original signé est disponible aux Archives du BRGM.

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000.

I

Mots clés : bathymétrie, modèle numérique de terrain, sondeur, DGPS, étang de Diana, courantologie, grau, conchyliculture, pisciculture. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Palvadeau E., Bodéré G., Balouin Y. (2007) – Bathymétrie de l’étang de Diana – Levé de mai 2007. BRGM/RP-55664-FR, 29 p., 11 fig., 1 ann. © BRGM, 2007, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Bathymétrie de l’étang de Diana – levé de mai 2007

BRGM/RP-55664-FR – Rapport final -3 -

Synthèse

L’Ifremer va mener au cours du second semestre 2007 une étude de connaissance et de modélisation de la courantologie fine de l’étang de Diana en partenariat avec la CTC (Collectivité Territoriale de Corse) et l’ANR (Agence Nationale de la Recherche). Les objectifs de cette étude sont d’estimer le taux de renouvellement des eaux dans la lagune et l’impact de l’aménagement du grau et de son entretien sur les échanges mer-lagune. La modélisation de la courantologie nécessite une actualisation de la bathymétrie de l’étang (l’ancienne carte datant de 1972) afin de disposer d’une donnée numérique précise, exhaustive et homogène sur l’ensemble du bassin. L’Ifremer a confié au Brgm cette actualisation en lui demandant de réaliser un levé bathymétrique et de concevoir un modèle numérique de terrain à la résolution de 50 mètres et de restituer une carte bathymétrique à l’échelle du 1/10 000.

Le levé s’est déroulé en mai 2007 et a mobilisé l’unité d’acquisition bathymétrique du Brgm – Service Géologique Régional Corse composée d’un système de positionnement centimétrique (DGPS Trimble 5700), d’une sonde TRITECH PA500/6S permettant de mesurer des fonds compris entre 0,3 et 10 mètres de profondeur, d’un logiciel de navigation et d’acquisition de données et d’une embarcation semi-rigide légère de 5 mètres (moteur 50 cv) sur lequel ce matériel est installé. Pour l’investigation des petits fonds situés dans le secteur nord de l’étang, un kayak de mer a été utilisé.

Le levé a été réalisé selon des profils réguliers espacés de 50 mètres et resserrés au niveau du grau. Une image satellite IKONOS-2 (résolution 1 m) a été acquise par l’Ifremer et a permis d’extraire le trait de côte de l’étang, complété par un levé de terrain plus précis (0,3 à 0,5 m) dans le secteur du grau.

La carte bathymétrique finale obtenue par une méthode d’interpolation par krigeage permet :

- de fournir une image très fine de la morphologie de l’étang et en particulier des abords des berges qui sont marquées par une rupture de pente très nette aux alentours de la profondeur de 5 mètres ;

- d’apporter des informations nouvelles et importantes pour la modélisation courantologique que l’Ifremer va ensuite mener, sur la morphologie de la partie nord peu profonde et sur les 2 chenaux divergents raccordés au grau : le premier de direction NW-SE et le second de direction SW-NE créé artificiellement et maintenu ouvert par des dragages réguliers quasi journaliers à certaines époques ;

- de lever l’incertitude quant à la profondeur maximale de la lagune réputée de 11 mètres et qui est en fait quelque peu inférieure : 10,71 mètres.



Remerciements

Nous tenons à remercier :

- la propriétaire de l’étang Mme Suzzoni pour nous avoir donné son autorisation pour la réalisation du levé et la navigation sur son domaine ;

- les exploitants de l’étang et leurs employés pour leur accueil sur leur lieu de travail qui inclut bien évidemment le plan d’eau ;

- M. Pantalacci, l’un des exploitants de l’étang, pour sa collaboration en mettant à notre disposition un local pour remiser notre matériel à l’abri des intempéries et d’éventuelles malveillances, la cale pour la mise à l’eau et un mouillage pour notre embarcation. Nous le remercions également pour l’intérêt qu’il a apporté à nos travaux et à leur suivi ;

- la Station côtière de Corse de l’Ifremer pour son appui technique et logistique et dont la très bonne connaissance du milieu nous a été très précieuse dans la préparation et la conduite du levé ;

- la Direction Départementale de l’Equipement de la Haute-Corse pour nous avoir autorisé l’accès au site du phare d’Alistro pour installer notre station DGPS sur le point géodésique IGN que nous avons utilisé pour raccorder le levé bathymétrique au système IGN78 (NGF).



Sommaire

1. Introduction...................................................................................................9

1.1. CONTEXTE DU PROJET.................................................................................. 9

1.2. ZONE D’ETUDE................................................................................................ 9

1.3. MATERIEL ...................................................................................................... 11

1.4. DONNEE COMPLEMENTAIRE : LE TRAIT DE COTE.................................... 13

2. Levé et réalisation de la carte bathymétrique ..........................................15

2.1. DEROULEMENT DU LEVE............................................................................. 15

2.2. PLAN DE POSITION DES DONNEES ACQUISES ......................................... 15

2.3. LES DONNEES BRUTES ET TRAITEMENTS ................................................ 17

2.4. PRECISION DES DONNEES TRAITEES........................................................ 17

2.5. REALISATION DU MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN.............................. 17

3. Résultats .....................................................................................................21

4. Conclusion ..................................................................................................25

5. Bibliographie...............................................................................................27


BRGM/RP-55664-FR – Rapport final -8-

Liste des illustrations

Figure 1 : localisation de la zone d’étude................................................................................. 10

Figure 2 : découpage de la zone d’étude................................................................................. 10

Figure 3 : acquisition du point de base GPS............................................................................ 12

Figure 4 : embarcations utilisées équipées du matériel de mesure .......................................... 13

Figure 5 : plan de position général des profils acquis sur la zone d’étude ................................ 16

Figure 6 : plan de position resserré sur le grau de l’étang........................................................ 16

Figure 7 : variogramme du jeu de données ............................................................................. 17

Figure 8 : carte de la déviation standard (les bords ne sont pas à prendre en compte) ............ 18

Figure 9 : trait de côte de l’étang de Diana extrait de l’image IKONOS-2 (pixel 1 m) du 15/04/2007 visible en arrière plan et complété par un levé DGPS infra-métrique pour le secteur du grau et de ses abords immédiats ............................................................................................................. 19

Figure 10 : carte bathymétrique de l’étang de Diana – levé de mai 2007 ................................. 22

Figure 11 : précédente bathymétrie de l’étang d’après Longère et al. (1972) ........................... 23

Liste des annexes

Annexe 1 : Carte bathymétrique de l’étang de Diana au 1/10 000........................................... 29



1. Introduction

1.1. CONTEXTE DU PROJET

L’Ifremer réalise au cours du second semestre 2007 en partenariat avec la CTC et l’ANR un programme visant à améliorer la connaissance de l’étang de Diana en matière de dynamique des masses d’eau :

- taux de renouvellement des eaux ;

- impact de l’aménagement et de l’entretien du grau sur les échanges mer-lagune.

Des simulations seront réalisées par l’Ifremer à l’aide du programme MARS 3D pour modéliser et visualiser la circulation des masses d’eau dans la lagune et évaluer les échanges d’eau avec la mer par le biais du grau.

Pour ce faire, l’Ifremer a besoin de connaître de manière précise la bathymétrie et le trait de côte de l’étang. L’Ifremer a confié au Brgm l’acquisition des données de profondeur, l’acquisition du trait de côte de la lagune, la réalisation d’un modèle numérique de terrain au pas de 50 mètres et de la carte bathymétrique au 1/10 000.

1.2. ZONE D’ETUDE

L’étang de Diana se situe sur la plaine orientale corse, à proximité d’Aléria, à 70 km au sud de Bastia (figure 1).

Sa superficie est de 550 hectares. Il s’étend sur 4 km de long et 2 km de large. Il est séparé de la mer Tyrrhénienne par un lido de 1 km de large. Un grau, permettant la communication entre l’étang et la mer, est situé au nord face à la principale arrivée d’eau douce, le fil d’Arena.

L’étang est une propriété privée à vocation ostréicole et mytilicole. Les exploitations, en pleine activité, utilisent de nombreuses filières et parcs à huîtres. Au sud de l’étang, des anciens parcs à poissons sont à l’abandon.

Afin d’optimiser les opérations d’acquisition, l’étang a été divisé en trois zones distinctes (figure 2) : - Le grand bassin atteignant 10 m de profondeur ; c’est la zone exploitée par les

aquaculteurs, on y trouve les parcs à huîtres et les filières ; - La zone très peu profonde située au nord entre le grau, l’île Santa Maria et l’île aux

coquillages (Ile de Diana). Excepté au niveau d’un chenal fossile, la profondeur est inférieure à 50 cm. Une zone légèrement plus profonde à l’ouest est constellée de pieux affleurant constituant des barrages à poissons ;

- Le grau, qui du fait de son rôle dans les échanges mer/étang et sa morphologie mérite une attention particulière.



Figure 1 : localisation de la zone d’étude

Figure 2 : découpage de la zone d’étude



La zone à l’ouest de l’île aux coquillages ou île de Diana étant constituée de vase affleurante, son rôle dans la courantologie de l’étang est considéré comme négligeable. Elle n’a pas été investiguée.

1.3. MATERIEL

Le levé bathymétrique a été effectué sur une embarcation munie d’un échosondeur, d’un système GPS précis et d’un logiciel de navigation permettant l’interfaçage des appareils de positionnement et de sondage, le suivi de la navigation sur profil et la restitution des données fusionnées (position, profondeur).

La sonde :

La sonde bathymétrique utilisée est un modèle TRITECH PA500/6S. Il émet sur une fréquence de 500 kHz sur un faisceau de 6° ce qui lui donne une précision infra-centimétrique pour une échelle de profondeur comprise entre 0,3 et 10 mètres.

Le GPS :

Le positionnement GPS est effectué par un système différentiel TRIMBLE 5700 en mode RTK (cinématique temps réel) qui donne une position centimétrique en longitude, latitude et altitude.

Le système de positionnement du GPS RTK est composé d’une station de base, que l’on place sur un point de référence dont la position est rattachée à une borne géodésique IGN de précision centimétrique et d’un mobile installé sur l’embarcation réalisant le levé.

Pour ce levé, le point de référence pour la station de base a été créé sur l’exploitation aquacole. Ce point a été rattaché préalablement au levé au système de nivellement IGN78 par l’intermédiaire de la borne géodésique IGN 2b30302A située à quelques mètres du pied du phare d’Alistro. Ce point de référence est repéré par un clou enfoncé dans le quai de l’exploitation à proximité immédiate de la cale de mise à l’eau. Ses coordonnées sont :

Système NTF – Projection Lambert IV Système IGN78 (NGF)

X(m) Y(m) Z(m)

593164,94 206870,04 0,45

Ce point permettra une correction différentielle en temps réel du positionnement via un système radio reliant la station de base au mobile embarqué avec, au final, une précision de l’ordre du centimètre en latitude, longitude et altitude.



Figure 3 : acquisition du point de base GPS

Le système mobile est composé d’un récepteur GPS dont l’antenne est placée sur une perche dans l’alignement de la sonde bathymétrique, et d’une radio permettant de recevoir les corrections émises par la station de base.

Le logiciel de navigation et d’acquisition des données :

Un PC portable de terrain est embarqué, afin de relier, via des connections RS232, la sonde bathymétrique et le système GPS mobile au logiciel de navigation HYPACK V2.12. Ce logiciel fournit et enregistre la position et la profondeur en temps réel. Grâce au système RTK, la profondeur intègre la correction de « marée cinématique » qui tient compte du mouvement de la colonne d’eau par rapport au zéro de référence (marée) et des mouvements intempestifs du bateau.

Les embarcations :

Deux embarcations ont été utilisées (figure 4) : un kayak de mer pour les eaux très peu profondes (nord de l’étang, figure 2) et une embarcation « semi-rigide » légère (longueur 5 mètres et motorisation 50 cv) pour le reste de la zone investiguée (« grand bassin » et grau, figure 2).



Figure 4 : embarcations utilisées équipées du matériel de mesure

1.4. DONNEE COMPLEMENTAIRE : LE TRAIT DE COTE

Le trait de côte utilisé pour apporter des conditions aux limites du modèle numérique de terrain et habiller la carte bathymétrique finale a été extrait par le Brgm d’une image IKONOS-2 acquise pour le projet par l’Ifremer à la résolution de 1 m. La date de la prise de vue est le 15/04/2007.



2. Levé et réalisation de la carte bathymétrique

2.1. DEROULEMENT DU LEVE

Le levé a débuté le 9 mai 2007 et a été achevé le 31 mai 2007. Monsieur Pantalacci (un des exploitants de l’étang) nous a donné accès à la mise à l’eau particulière de son exploitation, fourni un ancrage pour l’embarcation semi-rigide et mis à disposition un emplacement pour stocker le matériel dans un local technique sécurisé.

Une première mission de repérage a été effectuée pour répertorier les différentes difficultés qui auraient pu entraver, voire rendre dangereuse la navigation (pieux métalliques affleurants, anciennes filières, etc.), ainsi que circonscrire plus précisément les différents secteurs à très faible profondeur qui allaient être investigués en kayac.

Le levé de la bathymétrie a été réalisé par deux techniciens : une technicienne du Brgm qui assurait la logistique, la préparation et la supervision technique de l’acquisition des données et un technicien de l’Ifremer en soutien logistique et en appui technique pour la navigation sur l’étang.

2.2. PLAN DE POSITION DES DONNEES ACQUISES

L’acquisition des données a été réalisée le long de profils NE-SW (44) et NW-SE (79) espacés de 50 mètres formant un maillage sur tout l’étang (figure 5). L’ensemble de ces profils représente une distance d’environ 222 km. Le grau du fait de son rôle important dans les échanges mer-lagune a fait l’objet d’un levé plus serré (figure 6).



Figure 5 : plan de position général des profils acquis sur la zone d’étude

Figure 6 : plan de position resserré sur le grau de l’étang



2.3. LES DONNEES BRUTES ET TRAITEMENTS

Les données brutes ont subi un premier traitement consistant à supprimer (filtrer) toutes les valeurs aberrantes et en particulier les « sauts GPS ». Ce premier traitement a été réalisé à l’aide du logiciel Hypack. Un second traitement a consisté à corriger l’ensemble des données de la « marée cinématique » calculée par le logiciel Hypack. La « marée cinématique » intègre les variations d’altitude du plan d’eau (houle, marée, etc.). Elle permet d’ajuster les profondeurs au système de référence topographique terrestre (NGF) sur lequel est calé le système GPS. Des vérifications de la valeur des sondes aux points de croisement de profils acquis à plusieurs heures d’intervalle ont été réalisées et ont permis de s’assurer de la validité de cette méthode.

2.4. PRECISION DES DONNEES TRAITEES

La précision du positionnement en latitude et longitude est de l’ordre du centimètre. Si l’on prend en compte une imprécision liée aux résidus non filtrés du roulis de l’embarcation (dont une partie seulement est prise en compte dans la marée cinématique), on estime que la précision en altitude des données traitées est inférieure ou égale à 5 cm.

2.5. REALISATION DU MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN

Le modèle numérique de terrain (MNT) a été réalisé sous Surfer (© Golden Software) en utilisant une interpolation de type krigeage au pas de 50 m la plus adaptée à la répartition des points de sondes du levé (à l’exception de la zone d’embouchure qui a été interpolée au pas de 2 m). Après étude du variogramme du jeu de données (figure 7), le modèle de variogramme exponentiel a été utilisé pour le krigeage.

Figure 7 : variogramme du jeu de données



La carte de la déviation standard exprime la déviation entre le point modélisé par le variogramme choisi au final et les points de mesure. Ce type d’information, différent d’une carte d’erreur, permet de valider ou d’invalider le choix d’un modèle d’interpolation. Pour le modèle choisi au final la carte de la déviation standard (figure 8) indique que celle-ci est inférieure ou égale à 0,2 m et que par conséquent le modèle d’interpolation adopté est de bonne qualité.

Figure 8 : carte de la déviation standard (les bords ne sont pas à prendre en compte)

Pour la visualisation finale, la grille ainsi réalisée a été densifiée au pas de 1 m et convertie à l’aide du logiciel gratuit 3Dfield pour importation sous ArcGis v.9.2 (©ESRI). Les coordonnées géographiques de la grille sont exprimées en latitude longitude dans le système WGS84.

Le trait de côte utilisé pour apporter les conditions aux limites du MNT et pour la restitution finale de la carte a été extrait par le Brgm d’une image IKONOS-2. Cette image a été achetée par l’Ifremer pour ce projet et le projet de rattachement. Sa résolution est de 1 mètre et a permis de restituer de manière très précise (par digitalisation manuelle sous MapInfo) le trait de côte de l’étang à la date de la prise de vue c'est-à-dire le 15/04/2007 (figure 7).

Le trait de côte du grau de l’étang et de ses abords immédiats a été levé avec une précision supérieure à celle de l’image IKONOS-2 à l’aide d’un DGPS à précision infra métrique (30 à 50 cm en moyenne), ceci pour répondre aux exigences de connaissance plus précise de ce secteur en raison de son importance pour la circulation des eaux dans l’étang.



Figure 9 : trait de côte de l’étang de Diana extrait de l’image IKONOS-2 (pixel 1 m) du 15/04/2007 visible en arrière plan et complété par un levé DGPS infra-métrique pour le secteur du grau et de ses abords

immédiats



3. Résultats

La densité importante d’informations nouvelles acquises de manière systématique grâce à ce levé permet d’obtenir une nouvelle carte bathymétrique de l’étang de Diana (figure 8) qui donne une image très fine de sa morphologie et en précise en particulier le découpage des abords des berges qui sont marquées par une rupture importante aux alentours de 5 mètres de profondeur.

L’ancienne carte bathymétrique (Longère et al., 1972) ne donnait pratiquement aucune information sur la partie nord de l’étang, très peu profonde et qui morphologiquement tranche très fortement avec le bassin central. Ce nouveau document montre à présent que cette zone possède une morphologie plus complexe que l’ancien document ne le laissait présager. On peut y distinguer deux nouveaux secteurs :

- un premier à l’est dont les profondeurs n’excèdent pas les 1,5 mètres et qui semble en fait correspondre à un fan sédimentaire formé par le dépôt des sédiments apportés depuis le littoral marin par le chenal naturel situé dans le prolongement du grau ;

- un second plus à l’ouest entre le secteur précédent et l’île de Diana constitué par deux petites dépressions d’une profondeur moyenne d’un peu plus de 2 mètres et qui forment un alignement NNE-SSW. Notons que c’est dans le prolongement de cet axe vers le sud que l’on retrouve le maximum de profondeur de la lagune et que dans son prolongement nord on remarquera une échancrure dans la côte de l’étang. Ceci pourrait correspondre à la trace d’un accident tectonique le long duquel la lagune a pu se former.

Autre résultat important pour la modélisation de la courantologie par Ifremer qui fera suite à cette étude : on connaît à présent de manière très précise la morphologie du grau et des deux chenaux qui le prolongent. Le premier, probablement d’origine ancienne et naturelle de direction NW-SE longeant l’île de la Chapelle Santa Maria et, le second, artificiel et dragué très régulièrement, de direction SW-NE.

On notera enfin que la profondeur maximale de l’étang était réputée être d’un peu plus de 11 mètres, mesurée avec les moyens et méthodes disponibles en 1972. Cette profondeur n’a jamais été relevée au cours des investigations de mai 2007 malgré une recherche poussée dans le secteur connu comme étant le plus profond. La profondeur maximale de l’étang est en fait d’un peu moins de 11 mètres, 10,71 mètres très exactement.



Figure 10 : carte bathymétrique de l’étang de Diana – levé de mai 2007



Figure 11 : précédente bathymétrie de l’étang d’après Longère et al. (1972)



4. Conclusion

Les apports principaux de cette nouvelle carte bathymétrique sont :

- de fournir une image très fine de la morphologie de la lagune et en particulier des abords de ces berges qui sont marquées par une rupture de pente très nette aux alentours de la profondeur de 5 mètres ;

- d’apporter des informations nouvelles et importantes pour la modélisation courantologique que l’Ifremer va ensuite mener, sur la morphologie de la partie nord peu profonde et sur les chenaux divergents raccordés au grau : le premier de direction NW-SE et le second de direction SW-NE créé artificiellement et maintenu ouvert par des dragages réguliers quasi journaliers à certaines époques ;

- de lever l’incertitude quant à la profondeur maximale de la lagune réputée de 11 mètres et qui est en fait quelque peu inférieure : 10,71 mètres.

Il serait important de mener une étude similaire sur les autres étangs côtiers de la façade orientale de Corse et en particulier sur les étangs d’Urbino et de Palu. Cela permettrait d’une part de disposer d’une information actualisée et homogène sur les étangs actuellement exploités et, d’autre part grâce à l’étude courantologique d’analyser les bénéfices d’une gestion de l’ouverture des graus sur les exploitations conchylicoles et piscicoles par l’amélioration de la circulation et du renouvellement des eaux dans ces lagunes.



5. Bibliographie

Longère P., Dorel D., Marin J. (1972). Etude bathymétrique et sédimentologique des étangs de Diane et d’Urbino en Corse. Rev. Trav. Inst. Pêches marit., 36 (1), p. 31-45.



Annexe 1 :

Carte bathymétrique de l’étang de Diana au 1/10 000

Levé de mai 2007

(situé dans la pochette de protection du présent rapport)

Centre scientifique et technique

3, avenue Claude-Guillemin BP 36009

45060 – Orléans Cedex 2 – France Tél. : 02 38 64 34 34

Service géologique régional Corse Immeuble Agostini ZI de Furiani 20600 Bastia France Tél. : 04 95 58 04 33

Documents

Bathymétrie de l’étang de Diana Levé de mai 2007infoterre.brgm.fr/rapports/RP-55664-FR.pdf · et de concevoir un modèle numérique de terrain à la résolution de 50 mètres