Keywords : sondeurs, pêche

Sondeurs de pêche

Acoustique et pêche

La pêche est une activité maritime utilisant intensivement les techniques d’acoustique sous-marine, et les navires modernes de pêche industrielle ou artisanale sont toujours largement équipés de systèmes sonars, de même que les navires océanographiques spécialisés en halieutique. La fonction première des équipements acoustiques pour la pêche est de détecter et localiser les bancs de poissons, et d’aider aux opérations de capture; pour les applications à caractère plus scientifique on cherche en plus à identifier les espèces et à évaluer l’importance quantitative de la biomasse.

Sondeurs et sonars de pêche

L’outil acoustique de base pour la pêche est le sondeur, émettant à la verticale du navire porteur, et permettant donc de détecter et de localiser les bancs de poissons, voire les cibles individuelles, situés sous le navire. Les caractéristiques acoustiques principales d’un sondeur de pêche standard sont les mêmes que celles d’un système bathymétrique; toutefois de forts niveaux d’énergie sont nécessaires à l’émission, du fait du faible index des cibles, et le traitement et la visualisation des échos sur l’ensemble de la hauteur d’eau sont impératifs. Différentes fréquences sont souvent utilisées pour couvrir des hauteurs d’eau variées, et sont éventuellement proposées dans un seul système multifréquence; les fréquences couramment utilisées sont comprises entre 20 kHz et 200 kHz. Les caractéristiques de résolution angulaire et temporelle sont typiquement de l'ordre de 10° et de la milliseconde.

Les échos obtenus avec un sondeur de pêche sont constitués soit de taches très intenses, correspondant à des bancs à forte densité de population, dont les dimensions typiques sont de quelques mètres à quelques dizaines de mètres; la nuit les bancs se dispersent, et l'échogramme présente des nuages de petites taches faibles et diffuses correspondant à des échos individuels. La compréhension élémentaire des échogrammes est évidente; toutefois leur analyse fine requiert une grande habitude, et les causes d'erreurs d'interprétation sont multiples.

Les sonars de pêche sont des systèmes beaucoup plus complexes et coûteux que les sondeurs; ils effectuent la détection et la localisation des bancs dans le plan horizontal, ce qui permet évidemment une prospection beaucoup plus efficace. Ils comprennent une antenne effectuant une surveillance panoramique à partir de voies formées de quelques degrés d’ouverture; ces voies sont souvent inclinables dans le plan vertical (directivité "en parapluie"), ce qui accroît les possibilités de localisation de la cible. Ils fonctionnent à des fréquences légèrement plus basses que les sondeurs (typiquement 20 à 80 kHz), et leur portée peut atteindre quelques kilomètres. Porteurs d'une quantité d'informations beaucoup plus importante que les sondeurs, et soumis à des phénomènes physiques perturbateurs plus complexes (réverbération par la surface ou le fond), leurs données sont beaucoup plus difficiles à interpréter et à exploiter.

Equipement des engins de pêche

Les chaluts sont équipés d’un sondeur de type particulier, dit netsonde. Ce système est installé à l’entrée de la poche du chalut, sur la corde de dos, et émet vers le bas; il permet de visualiser instantanément la position et l'ouverture du chalut, et en même temps de détecter et d'évaluer les prises entrant dans le filet. Ces données sont transmises à bord, soit par un câble électrique spécial, soit par liaison acoustique; exploitées instantanément, elles sont évidemment de la plus grande importance lors des opérations de pêche. Il faut également noter que les chaluts peuvent être équipés de systèmes acoustiques de positionnement, permettant de les localiser par rapport au navire porteur, ainsi que de systèmes de télécommande acoustique permettant par exemple de provoquer la fermeture d'une partie de la poche.

Utilisation scientifique

Au-delà de leur emploi par les professionnels de la pêche, les systèmes acoustiques sous-marins sont des outils précieux pour la communauté scientifique travaillant à l’étude de la biomasse. La première application consiste à évaluer quantitativement les populations de poissons. En présence de poissons dispersés, ceci s'effectue par comptage des échos individuels détectés. Cette mesure nécessite que la résolution spatiale du sondeur soit suffisante, ce qui amène à l'utilisation de transducteurs spécifiques (faisceau scindé split-beam ou dédoublé dual-beam) permettant un filtrage angulaire suffisamment fin. La détection des échos individuels permet par ailleurs d'accéder à la mesure de leur index de cible.

En présence de bancs ou de couches denses de poissons, la technique de mesure est celle de l’écho-intégration, qui consiste à évaluer quantitativement la biomasse présente sur une zone à partir du cumul de l’énergie acoustique réverbérée par l’ensemble des cibles présentes sur la zone échantillonnée, et de la connaissance des index de cibles individuelles; cette dernière peut être obtenue par exemple à partir des mesures sur la même population dispersée. Cette technique d'apparence très simple nécessite toutefois beaucoup de précautions d'emploi, tant sur l'instrumentation utilisée (calibration du sondeur) que sur la méthodologie employée. De plus le principe de la proportionnalité entre l'énergie totale et le nombre de cibles n'est pas toujours valable (effets de masquage ou de diffusion multiple à l'intérieur du banc), et doit dans certains cas être corrigé. L'écho-intégration est couramment utilisée pour la surveillance des stocks de poissons à des fins scientifiques ou économiques, lors de campagnes de mesures menées par des navires océanographiques spécialisés.

En plus de la mesure du nombre d’individus, il est évidemment intéressant de déterminer leur espèce, tant pour la surveillance et la gestion des populations que pour l’application de stratégies de pêche sélective par les professionnels. Les signaux acoustiques permettent dans une certaine mesure d’aider à cette identification des espèces, à partir soit des caractéristiques des échos élémentaires, soit des paramètres associés à la structure et au comportement des bancs. Les recherches dans ce domaine sont rendues extrêmement difficiles par la quasi-impossibilité d'effectuer des opérations de validation suffisamment précises sur les cibles en situation réelle. Bien que des résultats intéressants puissent être obtenus en conditions contrôlées, on est encore loin d’une automatisation des opérations d'identification d'espèces sur les sondeurs courants.

Les applications scientifiques évoquées ci-dessus font l'objet de développements technologiques originaux. Les sondeurs monofaisceaux de pêche sont soumis à un certain nombre de limitations, dues en grande partie à la géométrie du faisceau, pénalisant en particulier la détection près du fond et l’estimation de la taille des bancs transversalement au navire. Ces insuffisances peuvent être contournées par l’utilisation de systèmes multifaisceaux analogues à ceux utilisés en bathymétrie, mais qui doivent traiter les signaux provenant de toute la colonne d'eau. Par ailleurs le contenu spectral assez pauvre des signaux usuels à bande étroite les rend peu aptes aux opérations d'identification d'espèces; il est vraisemblable que la recherche halieutique s'orientera vers l'utilisation de sondeurs multifaisceaux et à large spectre de fréquences, qui permettront d'extraire beaucoup plus d'informations des échos de cibles à partir de méthodes d'analyse spatiale, temporelle et fréquentielle. La modernisation des techniques de pêche industrielle et l’orientation, inévitable à terme, vers des méthodes de pêche sélective, devraient conduire à la diffusion de ces techniques vers le milieu professionnel.

Extrait de "Acoustique sous-marine - Présentation et applications",
Xavier Lurton, éditions Ifremer, 1998.