Cartografia do Grande Canal: Batimetria multifeixe com o HN-400M nas vias navegáveis interiores da China

O Grande Canal Jing-Hang é uma das artérias de navegação interior mais movimentadas da China e uma via navegável estratégica de grande importância que liga o norte ao sul. Com o 14.º Plano Quinquenal agora em plena execução, o país está a acelerar o seu programa nacional para criar uma carta de navegação eletrónica, um sistema digital denominado «one-map», em canais interiores de alta qualidade. A medição subaquática precisa do terreno tornou-se um requisito fundamental. A CHC Navigation implementou recentemente a sonda multifeixe HN-400M numa embarcação de levantamento não tripulada Apache 6 para o levantamento batimétrico das secções de Huai'an a Lianshui e de Yangzhou a Gaoyou do Grande Canal, fornecendo dados de base fiáveis para os programas de vias navegáveis inteligentese de cartas náuticas digitais do canal.

Por que razão os levantamentos tradicionais com embarcações tripuladas enfrentam dificuldades no Grande Canal

Os trabalhos de levantamento convencionais no Grande Canal dependem de embarcações de levantamento tripuladas equipadas com ecobatímetros de feixe único. Este modelo é operacionalmente complicado: em canais de navegação movimentados, as tripulações têm de negociar repetidamente a prioridade de passagem com os navios de carga que passam; onde não existe um ponto de lançamento adequado, o equipamento tem de ser transportado manualmente; e em águas turvas e ricas em sedimentos, as sondas de feixe único apresentam frequentemente grandes erros de profundidade e, em algumas zonas, não detetam de todo o leito marinho. Cinco restrições operacionais repetem-se ao longo das secções do canal:
 

• Águas pouco profundas: Os navios de levantamento tripulados são propensos a encalhar ao longo das margens e em trechos mais rasos.
   
• Tráfego intenso: A coordenação da prioridade de passagem com navios comerciais atrasa o trabalho e interrompe a continuidade da linha de levantamento.
   
• Águas turvas: Águas com elevado teor de sedimentos impedem a penetração do feixe único e reduzem a precisão dos resultados.
   
• Vegetação flutuante: As algas à deriva enredam-se nas hélices das embarcações tripuladas e obrigam a paragens de trabalho.
   
• Margens íngremes e geometria complexa: As encostas subaquáticas são inseguras para a navegação de embarcações tripuladas nas proximidades.

Multibeam HN-400M no USV Apache 6: a missão no Grande Canal

Para os troços Huai'an-Lianshui e Yangzhou-Gaoyou, a equipa de Navegação da CHC optou pela combinação do navio de levantamento não tripulado Apache 6 com a sonda multifeixe HN-400M, tirando partido dos pontos fortes de ambas as plataformas para responder aos desafios específicos do levantamento do canal.

O USV Apache 6 tem um calado reduzido e um formato compacto, ideal para operações em águas pouco profundas. Suporta baterias hot-swap, tem uma autonomia superior a seis horas por carga a velocidade de cruzeiro normal (cerca de 2 m/s), pode operar à noite para evitar os picos de tráfego comercial e não necessita de coordenar a prioridade de passagem com outras embarcações: os operadores ficam na margem e conduzem o levantamento a partir daí. Em combinação com o leve HN-400M, o sistema completo pode ser montado e operado por uma equipa de levantamento de duas pessoas, reduzindo drasticamente os custos de mão de obra e de operação em comparação com os levantamentos realizados por embarcações tripuladas.
 

O próprio HN-400M foi construído de acordo com quatro especificações de engenharia que correspondem às condições do Grande Canal: operação de dupla frequência comutável entre 400 kHz e 550 kHz; uma faixa de 145 graus de largura, equivalente a cerca de seis vezes a profundidade da água; uma IMU integrada de 0,03 graus para compensação de movimento com precisão de centímetros; e um peso de sistema de 3,5 kg que se monta num USV compacto sem necessidade de equipamento de elevação especializado. O Apache 6 navega com uma precisão de trajetória superior a 0,2 m, e os produtos de dados combinados cumprem os requisitos da norma IHO-S-44, a classe de precisão mais elevada para trabalhos batimétricos em águas pouco profundas.

Conclusões do trabalho de campo nas duas secções estudadas

As duas secções do canal apresentavam diferentes combinações das restrições operacionais acima referidas. Em trechos com vegetação flutuante e declives subaquáticos acentuados, o padrão de feixe denso e de cobertura total do HN-400M proporcionou uma reconstrução de alta fidelidade do leito marinho, com resolução suficiente para identificar claramente os rastros de trabalho deixados pelas dragas de sucção com tremonha operando no canal.
 

Na secção Yangzhou-Gaoyou, o levantamento detectou o que parecia ser um veículo submerso da classe SUV no leito do canal, um obstáculo que representava um risco de segurança significativo para a navegação e que não teria sido detetado por um levantamento convencional de feixe único. A descoberta foi comunicada à autoridade responsável pela via navegável para trabalhos de desobstrução de acompanhamento.

Resultados do inquérito e utilização posterior

Os resultados esperados para o projeto do Grande Canal consistiram num DEM de alta precisão, um conjunto de mapas de contornos batimétricos e um relatório técnico do projeto. O levantamento produziu uma elevada densidade de dados, da ordem dos 5 000 pontos por metro quadrado, com um espaçamento entre pontos inferior a 0,03 m, excedendo largamente as especificações do projeto. O produto de dados combinado do Apache 6 e do HN-400M cumpre a norma de encomenda especial IHO-S-44 para a precisão batimétrica em águas pouco profundas, o nível exigido para a compilação de cartas de navegação interior de alta qualidade.
 

A autoridade competente de gestão das vias navegáveis utilizou os resultados do levantamento para três fins imediatos: análise de alta precisão do terreno subaquático, elaboração de diagramas de secção transversal do canal e avaliação do impacto na navegação em relação aos ficheiros de parâmetros de projeto rodoviário para os próximos segmentos de construção. Os dados estão agora também a ser incorporados na contribuição da secção para a carta de navegação eletrónica nacional e no programa de gestão inteligente de vias navegáveis a jusante para o corredor do Grande Canal.

Sónar multifeixe, USV e dados batimétricos no contexto

Princípios do sonar multifeixe. Um ecobatímetro de feixe único emite um pulso acústico diretamente para baixo e indica um único valor de profundidade. Um sistema multifeixe dispara uma matriz de feixes em forma de leque ao longo da faixa sob a embarcação e indica uma profundidade para cada feixe do leque, produzindo centenas ou milhares de sondagens por ping. É isto que torna viável o mapeamento do fundo marinho com cobertura total à escala de um canal, com as densidades de dados exigidas pelos programas modernos de cartografia de vias navegáveis interiores.
 

O papel das embarcações de levantamento não tripuladas. As USV de calado raso permitem aceder a partes da área de levantamento que as embarcações tripuladas não conseguem alcançar com segurança: bancos de areia, trechos com vegetação, margens íngremes e trechos com tráfego comercial contínuo. O Apache 6 na missão do Grande Canal transportou o HN-400M com espaço de sobra, percorreu linhas contínuas sem necessidade de coordenação de direito de passagem e foi implantado e operado por duas pessoas. A economia do trabalho de levantamento de vias navegáveis interiores muda drasticamente quando esta se torna a plataforma padrão.
 

Dados batimétricos para cartas de navegação digitais e vias navegáveis inteligentes. O resultado final de um levantamento não é o levantamento em si, mas a camada de dados que este alimenta. A batimetria de alta densidade e alta precisão é a camada fundamental para a carta de navegação eletrónica, para os planos de dragagem de manutenção de canais e para a plataforma de gestão de tráfego de vias navegáveis inteligentes. À medida que mais trechos de vias navegáveis interiores passam a ser cobertos por USV multifeixe, o ciclo de atualização destes sistemas a jusante torna-se mais rápido e a carta mantém-se mais próxima da realidade no terreno.

HN-400M para levantamentos batimétricos em vias navegáveis interiores

O HN-400M integra-se na gama mais ampla de soluções de levantamento marítimo e hidrográfico da CHCNAV, juntamente com produtos ADCP para medição do caudal fluvial, como o RS3600D, e ecobatímetros de feixe único, como o D60. Para programas de cartografia de navegação interior, dragagem de portos e docas, levantamentos de lagos e reservatórios, monitorização de rios e inspeção subaquática, o HN-400M é a solução multifeixe de dupla frequência da gama CHCNAV.

Perspetivas para o futuro

A CHC Navigation continua a investir em levantamentos marítimos e hidrográficos, aplicando tecnologia avançada e produtos de comprovada eficácia para fornecer soluções precisas para projetos de engenharia de recursos hídricos e vias navegáveis. A implantação no Grande Canal é um dos projetos desse programa em curso.

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Sobre a CHC Navigation

A CHC Navigation (CHCNAV) desenvolve soluções avançadas de cartografia, navegação e posicionamento concebidas para aumentar a produtividade e a eficiência. Atuando em setores como o geoespacial, a agricultura, o controlo de máquinas e a autonomia, a CHCNAV oferece tecnologias inovadoras que capacitam os profissionais e impulsionam o avanço da indústria. Com uma presença global em mais de 140 países e uma equipa de mais de 2.200 profissionais, a CHC Navigation é reconhecida como líder na indústria geoespacial e não só. Para mais informações sobre a CHC Navigation [Huace:300627.SZ], visite: https://geospatial.chcnav.com/about/overview