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Les Sondeurs

mercredi 5 septembre 2007 par Hottuna

Une merveilleuse fiche technique réalisée par JFG sur le fonctionnement des sondeurs et régulièrement citées sur de nombreux forums de pêche ce qui fait plaisir et nous honnore. Ce qui fait un peu moins plaisir c’est certains forums qui la copient en intégralité et n’ont même pas la politesse de mettre le lien de WAS. Ils nous oublient certainement pour un intérêt commercial qu’ils ont ailleurs. Désolé, WAS c’est libre et sans sponsors, même cachés.....

Aujourd’hui, quel est le pêcheur qui n’a pas installé un sondeur sur son bateau ?
Mais, combien d’entre nous savent réellement l’exploiter ?

JFG 06 nous a aimablement communiqué ses notes.

Mais mêêffi, notre ami fait partie d’une équipe redoutable :

Ya rien là ?

Les Sondeurs

Presque tous ceux qui pêchent en bateau ont un sondeur. C’est un matériel qui fait partie de l’équipement de sécurité que l’on doit avoir obligatoirement a bord.
Pour un pêcheur amateur c’est un outil qui peut considérablement améliorer ses résultats, surtout pour ceux qui visent certains types de poissons préférentiellement à d’autres. On peut dire que le trio pêcheur-bateau-sondeur forme une association dont le succès dans l’entreprise de pêche va grandement dépendre de la mise en synergie des trois éléments. Or si le pêcheur connaît généralement parfaitement son bateau, il n’en est pas de même de son sondeur. Les discussions sur le forum de Was à ce sujet montrent que la plupart des pêcheurs n’utilise qu’une partie des possibilités de leur sondeur et surtout n’adapte pas cette utilisation à leur stratégie de pêche. Souvent lorsque l’on va chez le vendeur, on a du mal à savoir quelle caractéristique de l’appareil doit être privilégiée en fonction des pêches que l’on pratique.
Cette note n’a pas d’autre objet que d’apporter quelques éléments techniques de base qui aideront, je l’espère, les pêcheurs, nouveaux ou chevronnés, à mieux tirer parti de cet outil fantastique qu’est le sondeur.
Un dernier mot avant d’attaquer. La théorie c’est bien, mais sans l’expérience cela reste platonique. Les deux sont indissociables.

Quelques définitions pour comprendre le sens des mots

La puissance : c’est la puissance de l’onde sonore émise par la sonde. Certain constructeurs ajoutent crête à crête, c’est dire pour un cycle complet de l’onde sonore. Cette puissance pour une fréquence donnée va déterminer la profondeur maximum d’introspection du sondeur. Les fabricants sérieux donnent la profondeur maximale d’utilisation de leurs appareils en fonction de la puissance des sondes (300W, 600W ou 1 000W). Pour la grande majorité des pêcheurs amateurs une puissance de 600W est suffisante.
La fréquence : c’est la fréquence de l’onde sonore émise par la sonde. Les sondeurs peuvent utiliser des sondes mono-fréquence ou bi-fréquence, généralement 50khz et 200khz. A ces fréquences le son n’est plus audible puisque la gamme des sons audibles par l’homme va de 20hz (son grave) à 20 khz (son aigu). Le point le plus important à retenir est que plus la fréquence est élevée plus faible est la profondeur d’investigation. Une sonde à 50khz ira plus profond qu’une sonde à 200khz. En revanche la sensibilité et le pouvoir de séparation augmentent avec la fréquence
L’angle de cône : c’est l’angle du cône dans lequel va se situer l’essentiel de l’onde sonore envoyée vers le fond. Cet angle varie avec les sondes et donc avec la fréquence. En général les sondes à 50khz ont un angle de cône de 40° à 60°, les sondes à 200khz un angle de cône de 10° à 20°. Cette caractéristique est fondamentale pour un bon usage du sondeur.
Vitesse de propagation : c’est la vitesse de déplacement de l’onde sonore dans l’eau. Elle ne dépend pas de la fréquence, mais uniquement des caractéristiques du milieu aquatique : pression, température, salinité. En moyenne, dans l’eau de mer, cette vitesse est de 1450m/s, dans l’air elle est de 340m/s, dans l’acier de 5000m/s.
Impulsion : c’est l’onde sonore émise par la sonde pendant une durée très courte (une fraction de milliseconde) dans le cône et qui se réfléchit sur les obstacles.
Echo : c’est l’onde sonore reçue en retour lorsque l’onde émise rencontre un obstacle.

Les principes de base du sondeur

Un sondeur se compose en fait de :

1- une horloge électronique.

2- un générateur d’impulsions électriques.

3- une sonde piézoélectrique.

4- une sonde réceptrice, un écouteur en quelque sorte.

5- un mini ordinateur, puce et mémoires, pour piloter le tout grâce à un logiciel.

6- un écran pour afficher les résultats.

Le mini ordinateur déclenche l’horloge à l’instant où il envoie une impulsion électrique à la sonde.

La sonde excitée électriquement envoie une onde sonore vers le bas. Le mini ordinateur enregistre ensuite les échos qu’il reçoit en retour en notant pour chaque écho le temps qui s’est écoulé entre l’instant où il a déclenché l’impulsion électrique et le moment où il reçoit l’écho. Il note également la puissance de l’écho. Lorsque le temps écoulé depuis le déclenchement de l’impulsion électrique, et donc sonore, est supérieur au temps de parcours aller et retour d’une onde sonore jusqu’à la distance maximale des objets situés dans le cône, le mini ordinateur coupe l’écoute et relance une nouvelle impulsion. Ce principe de base est illustré sur la figure 1.

Le traitement consiste d’abord a filtrer les échos reçus pour enlever les bruits de fond provenant d’autres sources telles que : l’hélice, le moteur, les bruits sur le bateau, les bruits des autres bateaux etc. L’ordinateur ne conserve que les échos dont la fréquence est égale à celle de l’impulsion émise. Puis l’ordinateur multiplie le temps de chaque écho par la vitesse de propagation ce qui donne une série de points de distance qu’il positionne sur une droite à la verticale de la sonde. L’ordinateur peut affecter à chaque écho une couleur ou un niveau de gris en fonction de sa force. On obtient donc pour chaque impulsion une ligne telle que sur la figure 2. Cette ligne est affichée sur l’écran. L’accumulation des lignes les unes après les autres dessine une image des échos reçus. Cette image se situe dans un plan distance-temps et non pas dans un plan vertical de l’espace normal, X-Z. L’écart de temps entre deux lignes est égal à l’écart de temps entre deux impulsions. Cette image sera d’autant plus précise qu’il y aura plus de pixels sur la verticale et sur l’horizontale. Par exemple si l’on a 480 pixels sur la verticale et une échelle de 100m chaque pixel va représenter 21 cm. Si l’on doit faire un compromis il faut donner la priorité au nombre de pixels sur la verticale.

Pour comprendre ce que représente cette image il faut se rappeler que l’émission ne se fait pas selon une ligne verticale, le long d’un fil à plomb, comme le ferait un rayon laser, mais dans un cône dont l’angle peut varier de 10° à 60° selon la sonde. Les échos proviennent de l’ensemble des obstacles contenus dans le cône. Or leur localisation à l’intérieur du cône n’est pas directement possible, parce que les sondeurs mono faisceau ne peuvent pas analyser la direction de provenance des échos.
Admettons qu’il n’y ait pas de poisson dans le cône et que donc tous les échos viennent du fond, admettons aussi que ce fond soit horizontal. L’écho le premier arrivé, celui qui a le plus court temps de parcours, c’est celui qui vient de la verticale, AB sur la figure 3, le dernier arrivé est celui qui vient des bords du cône, CB sur la figure 3.

L’écho AB, premier arrivé, va donner la profondeur et la série des premiers arrivés va définir une ligne que l’on appellera ligne de fond. Les autres échos, arrivés ensuite, vont être affichés en dessous de la ligne de fond entre la profondeur et une profondeur maximale correspondant au trajet CB, lequel est égal à p/cos(α/2) ou p est la profondeur et α l’angle du cône. Par exemple à une profondeur de 50m et avec un cône de 20° la profondeur d’affichage maximale des échos du fond sera de 50,8m Sur l’image donnée par le sondeur, on aura donc en dessous de la ligne de fond une zone grise sur un sondeur monochrome, ou de couleur différente du fond sur un sondeur couleur, de 0,8 m d’épaisseur. Nous verrons par la suite a quoi peut servir cette zone. Si l’angle du cône est plus élevé, cette zone peut atteindre des dimensions importantes vis-à-vis de la profondeur. Par exemple avec un cône de 60° cette zone est épaisse de près de 8m à 50 m.
Le principe de base de l’affichage d’un sondeur mono faisceau est donc de ramener sur une même verticale par une rotation (conservation de la distance entre l’obstacle créant l’écho et la sonde) les profondeurs mesurées à l’intérieur du cône. Ce point est essentiel à la compréhension du fonctionnement et donc des images affichées par le sondeur.

Que peut-on voir avec un sondeur ?

En principe on peut voir trois choses :
-  le fond et ce qui repose sur le fond
-  la nature du fond : vase, sable, roches
-  les objets flottants entre deux eaux dont en particulier ceux qui nous intéressent, les poissons.

Nous allons examiner ces trois choses et à chaque fois nous verrons comment le sondeur transforme la réalité et l’image qu’il en donne.

Le fond
Un sondeur mono faisceau illumine ou plus exactement sonorise au fond de l’eau une zone dont la surface est l’intersection du cône par le plan du fond. Si ce fond est horizontal cette surface est un cercle dont le rayon est donné par la formule :
R=p Tan (α/2).
Les rayons des surfaces sonorisées pour différentes profondeurs et angles de cône sont calculés dans le tableau ci-dessous.

L’épaisseur de la zone grise qui correspond aux échos du fond arrivant après le premier écho, est donnée dans le tableau ci-dessous.

Ces deux tableaux sont essentiels pour l’interprétation des images du fond.

Voyons comment le sondeur va pouvoir détecter une anomalie de profondeur comme une épave. Si le bateau passe à la verticale de l’anomalie, comme le montre la figure 4 l’anomalie sera détectée quelque soit sa hauteur. Elle apparaîtra sur le sondeur comme un pic avec sa vraie hauteur.

En revanche, si le bateau ne passe pas à la verticale de l’anomalie, comme la roche sur la figure 4, elle pourra ne pas être détectée si la distance du sommet de l’anomalie à la sonde est supérieure à la profondeur. En effet, dans ce cas, l’écho du sommet de l’anomalie se trouve dans la zone grise. En première approximation on peut dire que toute anomalie située en limite du cône et dont la hauteur est inférieure à la hauteur de la zone grise, ne sera pas détectée.

Le tableau ci-dessous donne la distance maximale à laquelle une anomalie de hauteur donnée peut être détectée.

Comment le sondeur va-t-il détecter une anomalie négative, un trou en quelque sorte. Pour simplifier admettons que ce trou soit en fait un canyon, une tranchée dont l’écartement des bords est inférieur au diamètre du cercle sonorisé au fond.
La figure 5 donne une représentation du problème.

Lorsque le cône de détection du sondeur va atteindre le bord du canyon, position 1 du bateau, le trajet AB va être plus grand que le trajet AC on observera donc un surépaississement de la zone grise, surépaississement qui sera d’autant plus grand que le canyon sera profond. Le bateau se déplaçant, ce surépaississement va diminuer jusqu’à disparaître si la profondeur du canyon est inférieure à celle de la zone grise. Quand le bateau sera à la verticale du canyon, position 2 sur la figure 5, l’écho le plus rapide pourra être celui du bord du canyon si celui-ci est étroit. Comme cet écho vient d’un point plus éloigné que la verticale on observera une légère dépression de la ligne de fond, puis la figure sera symétrique à celle observée auparavant. Le résultat est montré sur la figure 5.
Les formules données sur la figure 5 montrent que lorsque la largeur du canyon augmente la dépression augmente. Lorsque cette dépression atteint la valeur de la profondeur du canyon on peut alors voir le fond. On peut également le voir si le cône est entièrement dans le canyon. Il faut pour cela que le diamètre de la zone sonorisée soit égal à la largeur du canyon.
En résumé avec des angles de cône élevés, supérieurs à 20° il faudra être attentif à tout surépaississement de la zone grise. Avec des angles faibles, inférieures à 10° on devrait voir le canyon sur la ligne de fond.

Comment le sondeur va-t-il réagir à un fond incliné ?

Le premier écho est celui qui correspond au point du fond le plus proche du bateau, c’est-à-dire au point d’intersection de la perpendiculaire au fond menée depuis le bateau (voir la figure 6). Si cette perpendiculaire est située dans le cône, c’est-à-dire si l’angle du fond avec l’horizontale est inférieur au demi angle du cône, c’est la distance sur cette perpendiculaire qui sera indiquée sur la ligne de fond. Si en revanche l’angle du fond est supérieur au demi angle du cône, c’est alors la ligne de limite du cône qui va fournir le premier écho et donc la profondeur de la ligne de fond. Dans l’un et l’autre cas, le fond indiqué ne sera pas celui situé immédiatement sous le bateau. On observera également un surépaississement notable de la zone grise puisque le dernier écho, celui provenant de la limite basse du cône, est plus profond en raison de l’angle du fond. Tout ceci est indiqué sur la figure 6.

Si le déplacement du bateau se fait le long des isobathes on ne verra absolument pas le tombant si ce n’est au travers du surépaississement de la zone grise. En revanche si le bateau se déplace dans le sens du tombant on verra ce tombant mais à une profondeur sous-évaluée par rapport à la profondeur directement sous le bateau.
Les tombants étant des zones de grand intérêt pour la pêche il est clair que leur repérage doit se faire en se déplaçant dans le sens du tombant. On prendra alors soin de se rappeler que la profondeur indiquée est sous-estimée par rapport à la profondeur située directement sous le bateau.

Le sondeur peut-il nous informer sur la nature du fond ?

Oui, mais c’est un peu plus délicat que pour les profondeurs. En effet dans ce cas on ne joue plus sur les temps de parcours mais sur l’absorption des ondes sonores par le fond. Nous avons vu au début que le microprocesseur du sondeur est capable de reconnaître la force de l’écho. Si le fond est dur, l’onde sonore sera peu absorbée et l’écho sera puissant, si le fond est mou cet écho sera plus faible. Un fond rocheux va donner une image épaisse de la ligne de fond, très découpée comme l’indique la figure 7. Un fond sableux, assez dur donnera une ligne bien marquée mais plus mince. Un fond mou, vaseux, donnera une ligne de fond a peine plus marquée que la zone grise. Sur ce point il est clair que l’expérience est le meilleur outil qui soit.
Il y a un cas très net qui vaut la peine d’être regardé un peu plus avant, c’est celui du fond rocheux très dur. Dans un tel cas de figure on va pouvoir observer ce que l’on appelle des multiples.

Comme on peut le voir sur la figure 7 l’onde sonore arrivant au fond est réfléchie vers la surface. Si le fond est très dur, un peu comme une balle rebondissant sur un carrelage, l’onde sonore va revenir vers la surface avec une puissance élevée. Elle va rebondir sur le bateau pour repartir au fond et revenir de nouveau. On va donc enregistrer cette onde de rebond à une distance égale au double du fond. Autrement dit l’image située à la profondeur réelle sera doublée par une image semblable située à une profondeur double. C’est le multiple. C’est une preuve de l’existence d’un fond très dur. Si on utilise la fonction de choix automatique de l’échelle de profondeur par le sondeur, en général on ne voit pas les multiples qui sont hors échelle. Dans la plupart des cas il faut choisir l’échelle manuellement pour les voir.

Abordons maintenant le sujet essentiel, celui qui nous intéresse en fait, la détection des poissons.

Pourquoi le sondeur « voit-il » les poissons ?

L’onde sonore, lorsqu’elle rencontre sur son chemin une surface où la vitesse de propagation est différente, est en partie réfléchie par cette surface et la traverse en partie. Chaque discontinuité de vitesse va donc engendrer un écho plus ou moins fort selon que le contraste des vitesses sera important. Le sondeur pourra donc détecter ces surfaces qu’elles soient la peau de poissons ou de mammifères marins, une algue ou un débris tel un sac plastique flottant entre deux eaux, ou même une simple différence de température ou de salinité de l’eau, puisque la vitesse de propagation dépend de ces deux paramètres.
On lit souvent que la vessie natatoire permet un bon repérage des poissons. C’est exact, mais c’est le cas de toute hétérogénéité engendrant une variation du champ de vitesse. Nous l’avons vu au début la vitesse du son dans l’air est quatre fois plus faible dans l’air que dans l’eau. Une bulle d’air, qu’elle soit libre ou dans la vessie d’un poisson sera donc un obstacle générateur d’un bon écho. Si vous connaissez un plongeur emmenez le avec vous et regardez l’écho qu’il va engendrer. mais N’OUBLIEZ PAS DE COUPER LE MOTEUR AVANT !

Comment le sondeur « voit-il » les poissons ?

Les poissons fournissent donc un écho, mais quelle est la forme de cet écho sur l’écran du sondeur ?
Revenons au principe de base. Le poisson sera détecté lorsqu’il entrera dans le cône de détection (voir figure 8). Supposons que ce poisson soit immobile ou que sa vitesse par rapport à celle du bateau soit très faible. C’est le plus souvent le cas.
Au moment ou il entre dans le cône, la distance du poisson à la sonde est supérieure à la profondeur réelle du poisson. Le sondeur, selon son principe de fonctionnement, va ramener l’écho sur la verticale à une profondeur fictive plus importante que la profondeur réelle. Au fur et à mesure du déplacement du bateau le poisson se rapproche de la verticale et son image « monte » puisque la distance diminue. Au moment où le bateau passe au dessus du poisson, celui-ci étant sur la verticale la profondeur indiquée est donc la profondeur réelle. Lorsque le bateau s’éloigne, la distance du poisson à la sonde augmente et l’image va « descendre » sur la verticale jusqu’au point où le poisson quitte le cône et disparaît.

Cet arc, les équations données sur la figure 8 montrent que c’est un arc de parabole, fournit donc un certain nombre d’informations. Le sommet de l’arc indique la profondeur réelle du poisson, la largeur et la hauteur de l’arc de l’arc donne la distance du poisson à la verticale du bateau et la force de l’écho au sommet de l’arc la taille du poisson. Nous verrons aussi que la forme et les mouvements éventuels du poisson influencent également la forme de l’arc.
La largeur de l’arc est intéressante à étudier. Tout d’abord cette largeur est fonction du temps pendant lequel le poisson reste dans le cône. Elle va donc dépendre de la profondeur. Tous les poissons situés à une même profondeur et situés dans un même plan vertical vont avoir la même largeur et la même hauteur d’arc quelle que soit leur taille. Partons de la distance de base maximale à une profondeur donnée qui est celle d’un poisson situé dans le plan vertical passant par l’axe du bateau. Si l’un deux a une largeur d’arc plus grande, c’est qu’il est resté plus longtemps dans le cône donc qu’il se déplace dans le même sens que le bateau. A la limite s’il se déplace à la même vitesse son image sera une droite. Si sa largeur d’arc est plus petite c’est qu’il se déplace en sens contraire. Maintenant si le poisson est à une certaine distance du plan vertical passant par l’axe du bateau, l’arc sera plus resserré puisque le poisson restera moins longtemps dans le cône. La figure 9 rassemble un certain de cas de ce type.

Peut-on faire la différence entre un poisson se déplaçant dans le sens inverse du bateau et un poisson situé sur le coté ? Oui, en observant la hauteur de l’arc. Cette hauteur est maximale pour les poissons situés dans le plan vertical passant par l’axe du bateau et elle est nulle pour un poisson situé a gauche ou à droite du bateau en limite du cône. Elle varie de manière continue entre ces deux valeurs. Tous les poissons situés dans un même plan vertical ont la même hauteur d’arc, en revanche leur largeur d’arc dépend de leur vitesse relative par rapport au bateau.
En résumé, la hauteur de l’arc permet de situer le poisson par rapport à la verticale du bateau, ensuite de quoi la largeur de l’arc permet de savoir si le poisson se déplace dans le même sens que le bateau ou en sens contraire.
En tout état de cause un poisson qui est immobile, ou qui se déplace à vitesse constante, quel que soit l’angle de sa trajectoire avec le cap du bateau va donner un arc symétrique, plus ou moins large selon sa profondeur et sa vitesse, plus ou moins haut selon sa profondeur.
Cependant on observe sur les images réelles des arcs asymétriques. A quoi peuvent-ils correspondre ? A un changement de la vitesse et de l’orientation de la trajectoire du poisson pendant sa traversée du cône. Prenons un exemple : nous avons un poisson immobile dans le plan vertical passant par l’axe du bateau. Son image est l’arc de parabole jusqu’au moment où le bateau est juste au dessus de lui. A ce moment le poisson prend peur et s’enfuit en sens contraire tout en restant à la même profondeur. L’arc de parabole résultant est de même hauteur mais plus resserré. A contrario, si le poisson s’enfuit en plongeant il va rester plus longtemps dans le cône et la hauteur de l’arc va augmenter. Elle diminuera si le poisson s’enfuit vers la surface car il sortira du cône plus tôt.
Ces quelques exemples montrent combien il est intéressant dans certain cas de ne pas faire usage du fish id, une fonction qu’offrent certains sondeurs de remplacer l’arc par un symbole. Certes, cette fonction élimine certains échos qui ne proviennent pas de poisson. A l’usage le pêcheur qui dispose d’une telle option verra s’il vaut mieux partir avec la fonction fish id activée, puis repasser à la fonction normale pour examiner la forme des arcs sur des cibles identifiées ou faire le contraire.

Peut-on repérer la taille et la nature des poissons ?

Oui, mais il faut bien voir que la force de l’écho est fonction de la surface offerte par le poisson à l’onde sonore et par la densité de cette surface. On conçoit aisément qu’une raie va offrir une surface d’écho nettement plus forte à poids égal qu’une dorade. De même un poisson musculeux doté d’une épine dorsale solide comme une bonite va, toujours à poids égal, fournir un écho plus net qu’un calamar ou une méduse.
La taille du poisson ou plutôt de l’écho sera indiquée par l’épaisseur ou la couleur, selon le type de sondeur, de l’arc à son sommet. Dans ce domaine la fonction taille dont disposent certains sondeurs peut être intéressante. Toutefois, comme pour la nature des poisson, rien ne vaut l’expérience. On peut dire à ce sujet que le sondeur va indiquer le comportement du poisson et sa position dans le biotope et que l’expérience du pêcheur va lui permettre d’identifier la nature de la cible.

Qu’en est-il de la thermocline ?

La thermocline est la zone où s’effectue un changement rapide de la température de l’eau de mer. C’est une zone de transition entre les eaux de surface, en générale chaudes et les eaux de fond plus froides. C’est une zone le plus souvent riche en vie marine et à ce titre très intéressante pour la pêche. Le sondeur, s’il est de bonne qualité avec un bon pouvoir de séparation, va repérer cette zone. En effet, nous l’avons dit plus haut, tout changement de caractéristique dans le champ des vitesses de propagation de l’onde sonore engendre un écho. La variation de température entraîne une variation de la vitesse de propagation et si cette variation est rapide, un écho. En général la thermocline se présente sur l’image du sondeur comme une zone piquetée de multiples petits échos. Là encore avec un peu d’expérience le pêcheur reconnaîtra rapidement la présence de la thermocline en fonction de la saison et des lieux de pêche.
De même, le sondeur pourra reconnaître les sources d’eau douce de par le changement de densité et de température. Elles sont nombreuses dans les secteurs où les montagnes tombent dans la mer, dans les Alpes Maritimes et en Corse en particulier. Elles peuvent présenter un intérêt pour la pêche de certains poissons.

En conclusion

Ces quelques considérations théoriques devraient pouvoir aider les pêcheurs à mieux utiliser leur sondeur, elles devraient surtout leur permettre d’adapter cette utilisation à leur stratégie de pêche. Mais rien ne remplace l’expérience et surtout le partage de cette expérience. Si vous avez un sondeur bien lisible, couleur de préférence, n’hésitez pas à photographier les images et à les communiquer à vos collègues du forum. Demander leur leur interprétation et confrontez là avec la votre et surtout avec le résultat de votre pêche. Si vous en avez la possibilité chaque fois que votre pêche est bonne stockez dans une base de données les photos des images sondeur. Echangez des images avec vos copains pêcheurs, vous verrez cela décuplera votre expérience et vous apportera encore plus de plaisir.


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