Batimetria Aplicada (cont.) Sistemas Sondadores de Multifeixe 1

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Batimetria Aplicada (cont.)

Sistemas Sondadores de

Multifeixe

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Dimensão da grandeza do

SSMF

Aumento da densidade de dados

Método

Método Sondas à hora (a 100m)Sondas à hora (a 100m) RazãoRazão

Prumo Prumo 1010 11 Feixe simples Feixe simples 2160021600 21602160 Multifeixe Multifeixe 324000324000--15000001500000 3240032400--150000150000

Dimensão da grandeza do SSMF

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Resolução da imagem acústica

do SSMF

Cobertura SSMF vs. Feixe

Simples

• A sondagem SSMF cobre uma área bi-dimensional

• A sondagem a feixe g simples cobre apenas uma linha sob a

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• Aumento da cobertura em função

Operação SSMF

da profundidade • Permite operar em condições de mar agitado • Várias opções de montagem – vertical e obliqua

Insonorização do fundo

submarino

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Insonorização do fundo

submarino

Insonorização do fundo

submarino

d o Transdutor Tx Célula Insonificada Feixe recebido Feixe transmiti d Transdutor Rx

O sistema multifeixe insonifica o fundo através de um impulso transmitido (grande abertura transversal e pequena abertura longitudinal). Durante a

recepção são electronicamente formados feixes com grande abertura longitudinal e pequena abertura transversal. A intersecção entre os dois feixes corresponde à célula insonificada, sendo a profundidade atribuída ao centro dessa célula.

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Profundidade Intersecção do

Insonorização do fundo

submarino

Feixe de transmissão 1° - 5° proa-popa feixe de transmissão com o feixe de recepção Feixes de recepção 20 a 1440 feixes 20° proa-popa 1° - 5° de abertura 1 5 proa popa 90° - 170° de abertura

Insonorização do fundo submarino

Determinação da profundidade

Os métodos mais comuns para a determinação da profundidade são:

a) Método do centro de gravidade – baseia-se na determinação do tempo de percurso do sinal recebido na janela de profundidade, baseado na amplitude do sinal – usado nos feixes interiores;

b) Método da Interferometria – baseia-se na análise da diferença de fase do sinal recebido na janela de profundidade – usado nos

feixes exteriores

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Insonorização do fundo submarino

Guiamento de feixes

Os eixos acústicos dos feixes dos transdutores ou de agregados são sempre normais aos eixos desses

transdutores ou agregados. O processo de gerar feixes não perpendiculares ao eixo do agregado é designado por guiamento de feixes.

Este guiamento pode ser efectuado por atraso em tempo ou por introdução de diferenças de fase.

(F. Artilheiro)

Revisões de acústica

Feixe Vertical

• Não há mudança na direcção do traçado do ç ç ç raio sonoro em função da variação da

velocidade da água (ang_inc = ang_ref = 0º).

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Revisões de acústica

Feixe refractado

• Refracção (feixe desviado) em função da variação de velocidade do som.

• Requer conhecimento SVP.

• Gera “Smiley Faces” (erros de refracção).

Refracção

Refracção –

– SSMF inimigo nº1

SSMF inimigo nº1

“Smiley Face”

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Calibração (SVP)

Com o conhecimento

prévio do SVP da coluna de água, os feixes podem ser formados com um ângulo de incidência pré-definido de modo a corrigir o efeito.

Integração de sensores

(ATITUDE)

• Rotações da embarcação devido ao “pitch” e “roll” devem ser compensadas.

• O “pitch” e o “roll” são medidos através de de uma unidade de referência vertical (URM, URV).

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Integração de sensores (PROA)

• A proa da embarcação também deve ser considerada em caso de excentricidade.

• A proa deve ser medida com um “Gyro”, agulha magnética ou por um par de antenas GPS.

• Tx (transmissão)

• Medição de balanços;

• Conversão do balanço em desfasamento e geração dos ti i i ( i t d f i )

Fases de obtenção de sond

Fases de obtenção de sondas

as

SSMF

respectivos sinais (guiamento de feixes);

• Amplificação dos sinais e aplicação aos respectivos transdutores.

• Rx (recepção)

• Pré amplificação dos sinais Rx; • Formação dos diversos feixes de Rx;

• Processamento de sinal / Determinação da profundidade.

• Pré processamento

• Representação gráfica das sondas; • Posicionamento de cada medição;

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• Desvio na medição do “pitch” e “roll”;

• Desvio na medição da proa e alinhamento do transdutor; • Erro azimutal de instalação da URM;

Fontes de erros no SSMF

• Atraso de resposta da URM;

• Desvio na medição do “heave” (ondulação, URV); • Variabilidade do SVP ao longo da sondagem; • Erros de calado (“settlement” e “squat”); • Variação do deslocamento do navio; • Variação da densidade da água;Variação da densidade da água;

• Erro de posicionamento relativo dos sensores;

• Atraso do posicionamento (X, Y) relativamente à medição da profundidade (Z), a latência;

• Erros inerentes ao SSMF.

• Conhecimento detalhado da ZEE;

• Planeamento estratégico da exploração de recursos;

SSMF

SSMF -- Vantagens

Vantagens

Planeamento estratégico da exploração de recursos; • Determinar áreas com maior necessidade de exploração; • Uma fiada cobre uma faixa muito grande comparando com

a fiada dos sondadores de feixe simples;

• Economia de gastos de permanência dum navio no mar; • Detecta relevos e anomalias no mar que só por acaso o

feixe simples detectaria; feixe simples detectaria;

• Conhecimento detalhado da geomorfologia (ocorrência de picos e bancos submarinos);

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Sistema Sondador

Multi

Multi--Transdutores

Transdutores

Multi

Multi--Transdutores

Transdutores

• Mesmo princípio que o do feixe simples.

• “Array” de feixes verticais georeferenciados

relativamente à referência da embarcação.

• Necessário conhecer

constantemente a proa, rotação da embarcação – Giro.

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• Largura de varredura constante (ganha o

SSMF vs. MF

SSMF)

• Simples em teoria e em operação (ganha o MT). • Frágil quando exposto às intempéries (ganha o

SSMF) • Feixes acústicos verticais (ganha o MT).

Sonar Lateral

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Sonar Lateral

O sonar lateral é um

equipamento hidrográfico que, entre outras aplicações tem o

• É também utilizado em levantamentos sistemáticos, hidrográficos e geológicos.

entre outras aplicações, tem o objectivo de localizar alvos submarinos, tais como navios afundados, aeronaves, etc.

d og á cos e geo óg cos

• É fundamental na remoção de sondas duvidosas. Uma operação que depende da profundidade média na zona, do valor da sonda duvidosa e do tempo do último relato.

Sonar Lateral

• Sistema de varrimento acústico

lateral, que, em complemento com a sondagem a feixe

simples, garante o conhecimento total do fundo

total do fundo.

• O Sonar Lateral dá-nos

informação qualitativa do fundo do mar.

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• O Sonar Lateral (SL/SSS) é composto pelo registador,

Sonar Lateral

cabo e o peixe.

• Os dois conjuntos de transdutores apontados para cada um dos lados produzem feixes acústicos com a forma de leq e e recebem os ecos do f ndo

Sonar Lateral

Sonar Lateral --

Constituição

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• O Sonar Lateral (SL/SSS) é então constituído por um registador à superfície, um cabo de reboque e um

Sonar Lateral

Sonar Lateral --

Funcionamento

peixe portador de dois conjuntos de transdutores acústicos de multifeixe.

• O registador processa e amplifica os sinais recebidos, colocando-os de uma forma coerente, permitindo assim a construção de um registo de imagem, onde toda a ç g g , morfologia do fundo é apresentada em tempo real, sendo ainda gravada em suporte digital para pós processamento.

Sonar Lateral

Sonar Lateral –

–

Formação

Formação da imagem

da imagem

acústica

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Sonar Lateral

Sonar Lateral –

–

Formação

Formação da imagem

da imagem

acústica

a

b

Fleming, 1976

a - Altura do peixe acima do fundo b - Profundidade do peixe

Profundidade local = a+b

Sonar Lateral

Sonar Lateral –

–

Formação

Formação da imagem

da imagem

acústica

a b

corrida

Fleming, 1976 a) Altura do peixe acima do fundo

b) Profundidade do peixe Profundidade local = a+b

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Sonar Lateral

Sonar Lateral –

–

Formação da imagem

acústica

A intensidade é função das propriedades dos materiais

reflectoresbem como da topografia Imagem de registomais reflectoresbem como da topografia. Imagem de registo mais escura, sinal de retorno mais forte.

Os objectos de grandesdimensões são bons reflectores e

produzem uma sombra acústica atrás deles(espaços em branco).

Fleming, 1976

A largura da zona de sombrae a sua posição em relação ao peixe são utilizados para calcular a alturados objectos.

Cálculo da altura dos objectos (H₀):

Cs= Comprimento da sombra

A = Altura do peixe acima do fundo

p

s A

C

H₀  

Sonar Lateral

Sonar Lateral –

–

Formação da imagem

acústica

A_p= Altura do peixe acima do fundo A_L= Alcance longitudinal A_h= Alcance horizontal L s A C  0 Pp=30m m H  3620 75 2 2 p L h

A





Fleming, 1976 H0 Ap=20m m H 7,5 60 36 0   

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• Resolução transversal – distância mínima entre dois objectos paralelos à direcção seguida pelo peixe, que permite o seu registo separado.

Sonar Lateral

Sonar Lateral --

Resolução

Rt = Sen(1.2º) x Escala em metros

• Resolução vertical – distância mínima entre dois objectos perpendiculares à direcção seguida pelo peixe, que permite o seu registo como objecto separado.

Rv = Escala (m) / Largura do papel (mm) [metros] Rv = Escala (m) / Largura do papel (mm) [metros]

1.2 º

ROV

Remote Operated Vehicle

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• O ROV é um sistema que permite obter

imagens e outros dados do meio subaquático a

Remote Operated Vehicle

imagens e outros dados do meio subaquático, a partir da superfície.

• Pode evitar o recurso à intervenção de mergulhadores em trabalhos de simples observação;

• Pode atingir maiores profundidades (até 6 mil • Pode atingir maiores profundidades (até 6 mil

metros) ficando limitado o seu tempo de permanência no fundo.

• Consola:

• Joy-sticks (controlo 4 motores) • Monitor vídeo

ROV

ROV --

Constituição

• Receptor imagem sonar • Sistema posicionamento veiculo

• Cabo Umbilical:

• Ligação consola-veiculo

• Flutuabilidade positiva ou negativa • Constituído por condutores

V i l b i • Veiculo submarino:

• 4 motores

• Projectores, câmara vídeo, maq. fotográfica • Emissor/receptor do sistema de posicionamento • Garra articulada

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• Constituído por:

• Um comando na consola à superfície

• Um hidrofone (que se fixa ao bordo da embarcação)

ROV

ROV –

–

Sistema de posicionamento

• Um hidrofone (que se fixa ao bordo da embarcação) • Um receptor / emissor no veiculo

Hidrofone Veículo Receptor / Emissor • Sedimentologia • Geotecnia

ROV

ROV –

–

Área de aplicação

• Controlo de obras de engenharia costeira • Localização de alvos

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• ROV da EMEPC usado na Missão de Extensão da Plataforma Continental (www.emepc.pt)

ROV

ROV –

–

LUSO

Rocega Hidrográfica

UKC

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Esta operação consiste em arrastar um cabo de aço de modo a verificar se existe qualquer

UKC

UKC –

–

Rocega Hidrográfica

obstáculo no seu trajecto (uma agulha rochosa, o casco de um navio afundado, etc.), onde o cabo fique preso.

UKC

UKC –

–

Rocega Hidrográfica

As duas principais finalidades da rocega são: a) Garantir a segurança da passagem de navios

até um determinado calado, sendo a rocega feita, neste caso, com um cabo imerso a uma cota inferior ao máximo calado previsível. b) Garantir a mínima profundidade de uma

obstrução. Esta é obtida após realizar diversas dif t i õ d b té rocegas, com diferentes imersões de cabo, até encontrar a imersão máxima a que o cabo passa sem se prender na obstrução.

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Em canais estreitos pode-se improvisar uma rocega hidrográfica, suspendendo um carril por