Estudio multihaz del canal con el USV Apache 4 y el MBES HQ-400

Los canales de navegación interior son las autopistas de la red fluvial, y su seguridad depende del conocimiento de la configuración del lecho. La sedimentación periódica, la erosión y el riesgo de peligros geológicos modifican constantemente esa configuración, por lo que es necesario realizar levantamientos topográficos de los canales con frecuencia, de forma exhaustiva y con rapidez. En un afluente del río Yangtsé, un equipo de topografía cartografió un tramo del canal con la embarcación de superficie no tripulada CHC Navigation Apache 4, equipada con el multihaz compacto HQ-400. El equipo cubrió 0,7 km² de terreno submarino en tres horas, aproximadamente tres veces más rápido que una embarcación de levantamiento con tripulación, y elaboró mapas de isobaras, una nube de puntos submarina y un modelo digital de elevación del lecho. Así es como se llevó a cabo el levantamiento.

El emplazamiento: un canal en un afluente del Yangtsé

La zona de estudio era un tramo del cauce de un afluente del río Yangtsé. El objetivo consistía en registrar la forma del lecho cerca de las orillas, determinar la distribución de la sedimentación y la tendencia de la erosión, y proporcionar datos que sirvieran de base para la planificación del dragado, la reparación selectiva de las defensas de las orillas y la gestión a largo plazo del cauce. Se necesitaba un registro preciso y exhaustivo del lecho para evaluar cómo estaba cambiando el cauce con el paso del tiempo.

El reto: realizar un levantamiento topográfico de un cauce cambiante de forma eficiente

La cartografía de un canal como este desde una embarcación tripulada con un sistema multihaz tradicional plantea varios problemas:
 

• Este método resulta costoso, la instalación es compleja y el rendimiento general es bajo.
   
• Es difícil recopilar datos en las aguas poco profundas cercanas a los bancos, donde se acumula gran parte de la sedimentación.
   
• En algunas partes de la zona de estudio, como los valles fluviales, la cobertura de red es escasa o nula, lo que impide realizar correcciones en tiempo real.
   

Lo que el equipo necesitaba era una plataforma ligera y fácil de instalar que pudiera ofrecer una cobertura total con gran eficiencia y que, al mismo tiempo, mantuviera la precisión incluso cuando la señal de red se interrumpiera.

La solución: el USV Apache 4 equipado con el sonar multihaz compacto HQ-400

El equipo combinó el Apache 4, una embarcación de superficie no tripulada (USV) compacta y muy maniobrable, con el HQ-400, un ecosonda multihaz integrado y ligero. La plataforma de poco calado puede operar cerca de las orillas y zarpar sin necesidad de un muelle específico, y el sensor compacto se instala rápidamente en la USV. Según el proyecto, el sistema utilizaba un diseño de calado ultrarreducido de 0,3 m, y el HQ-400 proporcionaba mediciones de profundidad de hasta 150 m y un ángulo de barrido de 120°, captando detalles con una precisión de centímetros en el rango de profundidad de 1 a 100 m en la zona de estudio.
 

En los puntos del área de estudio donde la cobertura de red era incompleta, el equipo utilizó el flujo de trabajo diferencial posprocesado (PPK) del HQ-400 para mantener la precisión de los datos, de modo que el sistema siguió funcionando de forma estable incluso en valles fluviales sin señal en directo.

En el terreno: líneas planificadas y control automático

Antes del levantamiento, el software EasySail para Android generaba las líneas de levantamiento directamente a partir de un archivo .dxf, con un ajuste de un solo toque del rumbo y el espaciado entre líneas. De este modo, se mantenía el solapamiento de las franjas por encima del 20 %, lo que mejora la calidad de los datos y elimina gran parte del trabajo manual que supone trazar las líneas a mano.

Durante el levantamiento, el software de visualización y control del sistema multihaz ajustó automáticamente sus propios parámetros de control a medida que cambiaba la zona de levantamiento, incluidos el ángulo de apertura del haz, los umbrales de profundidad superficial y profunda, y la frecuencia de emisión de impulsos, de modo que el operador no tuvo que supervisar ni ajustar el sistema manualmente. El Apache 4 recorrió las líneas previstas mientras que el HQ-400 registraba una franja continua de sondeos a lo largo del lecho.

Procesamiento y resultados: una visión completa del canal

Tras la adquisición, el equipo procesó los datos en el software multihaz CMS de CHC Navigation, utilizando un filtrado automático para eliminar el ruido acústico en un solo paso, lo que redujo el trabajo de procesamiento en la oficina. A continuación, el estudio proporcionó varios resultados sobre el canal:
 

• un mapa de isobatas, una nube de puntos submarina y un modelo digital de elevación del lecho.
   
• La distribución de la sedimentación cerca de la costa y la tendencia de la erosión a lo largo del canal.
   
• Datos que permiten definir con mayor precisión el alcance de las obras de dragado, llevar a cabo reparaciones específicas de la protección de las riberas y gestionar el cauce a lo largo de todo su ciclo de vida.
   

La nube de puntos abarcaba una amplia zona, de cerca de 500 m de ancho y con un rango de profundidad cercano a los 120 m, y aún así ofrecía una resolución de 0,5 m, por lo que los elementos de poca profundidad se mantuvieron completos y nítidos. Cuando el nivel del agua subió durante el levantamiento e inundó parte de la zona cercana a la costa, el modelo digital de elevación coincidió estrechamente con las imágenes de satélite de ese mismo terreno. En cuanto a la precisión, el 99,96 % de los puntos de profundidad cumplían las normas de levantamiento de la OHI, y el proceso global se llevó a cabo aproximadamente tres veces más rápido que con un buque de levantamiento tripulado.

¿En qué otros casos se aplica esto?

Este mismo enfoque se aplica a otros trabajos en aguas interiores y cercanas a la costa. Resulta idóneo para el mantenimiento de canales y vías navegables y para los estudios de dragado, así como para la batimetría en aguas cercanas a la costa y de poca profundidad, donde una embarcación tripulada no puede trabajar de forma eficiente, y para la supervisión periódica de ríos y embalses, donde el lecho cambia constantemente y es fundamental lograr una cobertura completa.

Comparación rápida entre un buque tripulado y el USV Apache 4

Para los equipos que tengan previsto realizar levantamientos batimétricos en aguas interiores y costeras, la amplia gama de soluciones de levantamientos marinos incluye plataformas USV y cargas útiles multihaz para trabajos hidrográficos y batimétricos.

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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 potencian el trabajo de 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 [300627.SZ], visite: https://geospatial.chcnav.com/about/overview