Cartografía del Gran Canal: batimetría multihaz con el HN-400M en las vías navegables interiores de China

El Gran Canal Jing-Hang es una de las arterias de navegación interior más transitadas de China y una vía fluvial estratégica de gran importancia que conecta el norte y el sur. Con el 14.º Plan Quinquenal ya en plena ejecución, el país está acelerando su programa nacional para crear una carta de navegación electrónica, el denominado sistema digital «un mapa», en los canales interiores de alta calidad. La medición precisa del terreno submarino se ha convertido en un requisito fundamental. CHC Navigation ha instalado recientemente la ecosonda multihaz HN-400M en un buque de prospección no tripulado Apache 6 para el levantamiento batimétrico de los tramos de Huai'an a Lianshui y de Yangzhou a Gaoyou del Gran Canal, proporcionando datos de base fiables para los programas de vías navegables inteligentesy de cartas electrónicas del canal.

Por qué las inspecciones tradicionales con embarcaciones tripuladas tienen dificultades en el Gran Canal

Los trabajos de prospección convencionales en el Gran Canal se llevan a cabo mediante embarcaciones tripuladas equipadas con ecosondas de un solo haz. Este modelo resulta poco práctico desde el punto de vista operativo: en canales de navegación muy transitados, las tripulaciones deben negociar repetidamente el derecho de paso con los buques de carga que pasan; cuando no existe un punto de embarque adecuado, el equipo debe transportarse a mano; y en aguas turbias y ricas en sedimentos, las ecosondas de haz único suelen arrojar grandes errores de profundidad y, en algunos tramos, no detectan el lecho marino en absoluto. Hay cinco limitaciones operativas que se repiten en todos los tramos del canal:
 

• Aguas poco profundas: los buques de prospección tripulados son propensos a encallar a lo largo de las orillas y en los tramos menos profundos.
   
• Intenso tráfico marítimo: coordinar el derecho de paso con los buques mercantes ralentiza el trabajo y rompe la continuidad de la línea de levantamiento.
   
• Aguas turbias: las aguas con alto contenido de sedimentos impiden la penetración del haz único y reducen la precisión de los resultados.
   
• Vegetación flotante: las algas a la deriva se enredan en las hélices de las embarcaciones tripuladas y obligan a detener el trabajo.
   
• Riberas escarpadas y geometría compleja: las pendientes submarinas son peligrosas para la navegación de embarcaciones tripuladas en sus proximidades.

Sonda multihaz HN-400M en el USV Apache 6: el despliegue en el Gran Canal

Para los tramos Huai'an-Lianshui y Yangzhou-Gaoyou, el equipo de navegación de CHC optó por la combinación del buque de prospección no tripulado Apache 6 y la ecosonda multihaz HN-400M, aprovechando las ventajas de ambas plataformas para hacer frente a los retos específicos de la prospección del canal.

El USV Apache 6 tiene un calado reducido y un diseño compacto que lo hace ideal para trabajar en aguas poco profundas. Admite baterías de intercambio en caliente, tiene una autonomía de más de seis horas por carga a velocidad de crucero estándar (alrededor de 2 m/s), puede operar de noche para evitar los picos de tráfico comercial y no necesita coordinar el derecho de paso con otras embarcaciones: los operadores se sitúan en la orilla y dirigen el levantamiento desde allí. En combinación con el ligero HN-400M, el sistema completo puede ser instalado y operado por un equipo de topografía de dos personas, lo que reduce drásticamente los costes de mano de obra y de funcionamiento en comparación con los levantamientos realizados con embarcaciones tripuladas.
 

El propio HN-400M está construido según cuatro especificaciones de ingeniería que se adaptan a las condiciones del Gran Canal: funcionamiento de doble frecuencia conmutable entre 400 kHz y 550 kHz; un ancho de barrido de 145 grados, equivalente aproximadamente a seis veces la profundidad del agua; una IMU integrada de 0,03 grados para la compensación de movimiento con precisión centimétrica; y un peso del sistema de 3,5 kg que se monta en un USV compacto sin necesidad de elevación especializada. El Apache 6 navega con una precisión de trayectoria superior a 0,2 m, y los productos de datos combinados cumplen los requisitos de la norma IHO-S-44, la clase de precisión más alta para trabajos batimétricos en aguas poco profundas.

Resultados de campo en los dos tramos estudiados

Los dos tramos del canal presentaban diferentes combinaciones de las limitaciones operativas mencionadas anteriormente. En los tramos con vegetación flotante y pendientes submarinas pronunciadas, el patrón de haz denso y de cobertura total del HN-400M proporcionó una reconstrucción de alta fidelidad del lecho marino, con suficiente resolución para identificar claramente las huellas de trabajo dejadas por las dragas de succión con tolva que operaban en el canal.
 

En el tramo Yangzhou-Gaoyou, el levantamiento detectó lo que parecía ser un vehículo sumergido de tipo todoterreno en el lecho del canal, un obstáculo que suponía un riesgo significativo para la seguridad de la navegación y que no habría sido detectado por un levantamiento convencional de haz único. El hallazgo se transmitió a la autoridad responsable de la vía navegable para que llevara a cabo los trabajos de desobstrucción pertinentes.

Resultados del estudio y uso posterior

Los resultados del proyecto del Gran Canal consistieron en un modelo digital de elevación (DEM) de alta precisión, un conjunto de mapas de isobatas y un informe técnico del proyecto. El levantamiento proporcionó una alta densidad de datos, del orden de 5.000 puntos por metro cuadrado, con una separación entre puntos inferior a 0,03 m, superando con creces las especificaciones del proyecto. El producto de datos combinado de Apache 6 y HN-400M cumple la norma de pedido especial IHO-S-44 para la precisión batimétrica en aguas poco profundas, el nivel requerido para la elaboración de cartas de navegación interior de alta calidad.
 

La autoridad competente en gestión de vías navegables utilizó los resultados del levantamiento para tres fines inmediatos: revisión de alta precisión del terreno subacuático, elaboración de diagramas de secciones transversales del canal y evaluación del impacto en la navegación frente a los archivos de parámetros de diseño de la vía para los próximos tramos de construcción. Los datos se están incorporando ahora también a la contribución de la sección a la carta de navegación electrónica nacional y al programa de gestión de vías navegables inteligentes para el corredor del Gran Canal.

Sónares multihaz, vehículos no tripulados (USV) y datos batimétricos en su contexto

Principios del sonar multihaz. Una ecosonda de haz único emite un pulso acústico en línea recta hacia abajo y proporciona un único valor de profundidad. Un sistema multihaz emite una serie de haces en forma de abanico a lo largo de la franja situada bajo la embarcación y proporciona un valor de profundidad para cada haz del abanico, generando cientos o miles de sondeos por cada pulso. Esto es lo que hace posible la cartografía del lecho marino con cobertura total a escala de canal, con la densidad de datos que requieren los programas modernos de cartografía de vías navegables interiores.
 

El papel de los buques de prospección no tripulados. Los USV de poco calado permiten acceder a zonas de prospección a las que los buques tripulados no pueden llegar con seguridad: bancos de arena, tramos con vegetación, orillas escarpadas y tramos con tráfico comercial continuo. El Apache 6, en el proyecto del Gran Canal, transportó el HN-400M con holgura, realizó líneas continuas sin necesidad de coordinación de derechos de paso y fue desplegado y operado por dos personas. La economía de los trabajos de prospección de vías navegables interiores cambia drásticamente cuando esta se convierte en la plataforma estándar.
 

Datos batimétricos para cartas de navegación digitales y vías navegables inteligentes. El resultado final de un levantamiento no es el levantamiento en sí, sino la capa de datos a la que alimenta. La batimetría de alta densidad y alta precisión es la capa fundamental para la carta de navegación electrónica, para los planes de dragado de mantenimiento de canales y para la plataforma de gestión del tráfico de vías navegables inteligentes. A medida que más tramos de vías navegables interiores pasan a la cobertura con USV y sondas multihaz, el ciclo de actualización de estos sistemas posteriores se acelera y la carta se mantiene más fiel a la realidad sobre el terreno.

HN-400M para levantamientos batimétricos en vías navegables interiores

El HN-400M forma parte de la amplia gama de soluciones de CHCNAV para levantamientos marinos e hidrográficos, junto con los productos ADCP para la medición del caudal fluvial, como el RS3600D, y los ecosondas de haz único, como el D60. Para programas de cartografía de navegación interior, dragado de puertos y bahías, levantamientos de lagos y embalses, monitorización fluvial e inspección submarina, el HN-400M es la solución multihaz de doble frecuencia de la gama CHCNAV.

De cara al futuro

CHC Navigation sigue invirtiendo en estudios marítimos e hidrográficos, aplicando tecnología avanzada y productos de probada eficacia para ofrecer soluciones precisas para proyectos de ingeniería de recursos hídricos y vías navegables. La intervención en el Gran Canal es uno de los proyectos de ese programa en curso.

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Acerca de CHC Navigation

CHC Navigation (CHCNAV) desarrolla soluciones avanzadas de cartografía, navegación y posicionamiento diseñadas para aumentar la productividad y la eficiencia. CHCNAV, que presta servicio a sectores como el geoespacial, la agricultura, el control de maquinaria y la autonomía, ofrece tecnologías innovadoras que capacitan a los profesionales e impulsan el avance del sector. Con una presencia global que abarca más de 140 países y un equipo de más de 2.200 profesionales, CHC Navigation es reconocida como líder en el sector geoespacial y más allá. Para obtener más información sobre CHC Navigation [Huace:300627.SZ], visite: https://geospatial.chcnav.com/about/overview