Levantamento do canal com sistema multifeixe utilizando o USV Apache 4 e o MBES HQ-400

Os canais de navegação interior são as autoestradas da rede de vias navegáveis, e a sua segurança depende do conhecimento da configuração do leito. O assoreamento periódico, a erosão e o risco de perigos geológicos estão constantemente a alterar essa configuração, pelo que os canais têm de ser inspecionados com frequência, de forma exaustiva e com rapidez. Num afluente do rio Yangtze, uma equipa de levantamento cartografou um troço do canal com a embarcação de superfície não tripulada CHC Navigation Apache 4, equipada com o multifeixe compacto HQ-400. A equipa cobriu 0,7 km² de terreno subaquático em três horas, cerca de três vezes mais rápido do que uma embarcação de levantamento tripulada, e produziu mapas de contornos, uma nuvem de pontos subaquática e um modelo digital de elevação do leito. Eis como o levantamento foi realizado.

O local: um canal num afluente do Yangtze

A área de estudo consistia num troço do leito de um afluente do rio Yangtze. O objetivo era registar a configuração do leito junto às margens, identificar a distribuição do assoreamento e a tendência de erosão, e fornecer dados para apoiar o planeamento da dragagem, a reparação seletiva das proteções das margens e a gestão a longo prazo do leito. Era necessário um registo preciso e abrangente do leito para avaliar a forma como o canal estava a evoluir ao longo do tempo.

O desafio: efetuar levantamentos topográficos de um canal em constante mudança de forma eficiente

O mapeamento de um canal como este a partir de uma embarcação tripulada com um sistema multifeixe tradicional levanta vários problemas:
 

• A abordagem é dispendiosa, a instalação é complexa e o rendimento global é baixo.
   
• É difícil recolher dados nas águas pouco profundas perto dos bancos, onde se concentra grande parte do assoreamento.
   
• Algumas partes da área de levantamento, como os vales fluviais, têm pouca ou nenhuma cobertura de rede para correções em tempo real.
   

O que a equipa precisava era de uma plataforma leve e fácil de implementar, capaz de proporcionar cobertura total com elevada eficiência e que mantivesse a precisão mesmo onde o sinal de rede falhasse.

A solução: o Apache 4 USV equipado com o multifeixe compacto HQ-400

A equipa combinou o Apache 4, uma embarcação de superfície não tripulada (USV) compacta e altamente manobrável, com o HQ-400, um ecossonda multifeixe integrado e leve. A plataforma de calado raso pode operar perto das margens e ser lançada sem necessidade de um cais dedicado, e o sensor compacto é rápido de instalar na USV. De acordo com o projeto, o sistema utilizou um design de calado ultraraso de 0,3 m, e o HQ-400 proporcionou medições de profundidade até 150 m e uma faixa de varredura de 120°, captando detalhes ao nível do centímetro na faixa de profundidade de 1 a 100 m na área de levantamento.

Nos locais onde a área de levantamento apresentava cobertura de rede incompleta, a equipa utilizou o fluxo de trabalho diferencial pós-processado (PPK) do HQ-400 para manter a precisão dos dados, pelo que o sistema continuou a funcionar de forma estável mesmo em vales fluviais sem sinal em tempo real.

No terreno: linhas planeadas e controlo automático

Antes do levantamento, o software EasySail para Android gerava as linhas de levantamento diretamente a partir de um ficheiro .dxf, permitindo ajustar o rumo e o espaçamento entre linhas com um único toque. Isso mantinha a sobreposição das faixas acima dos 20 por cento, o que melhora a qualidade dos dados e elimina grande parte do trabalho manual de traçar as linhas à mão.

Durante o levantamento, o software de visualização e controlo do multifeixe ajustou os seus próprios parâmetros de controlo à medida que a área de levantamento se alterava, incluindo o ângulo de abertura da faixa de medição, os limiares de profundidade rasa e profunda e a frequência de emissão de sinais, pelo que o operador não teve de monitorizar nem ajustar o sistema manualmente. O Apache 4 percorreu as linhas planeadas enquanto o HQ-400 registava uma faixa contínua de sondagens ao longo do leito.

Processamento e resultados: uma visão completa do canal

Após a aquisição, a equipa processou os dados no software multifeixe CMS da CHC Navigation, recorrendo à filtragem automática para remover o ruído acústico numa única etapa, o que reduziu o trabalho de processamento em escritório. O levantamento forneceu, então, vários resultados relativos ao canal:
 

• Um mapa de contornos, uma nuvem de pontos subaquática e um modelo digital de elevação do leito.
   
• A distribuição do assoreamento próximo da costa e a tendência de erosão ao longo do canal.
   
• Dados que permitem definir um âmbito de dragagem mais preciso, reparos direcionados na proteção das margens e a gestão do canal ao longo de todo o seu ciclo de vida.
   

A nuvem de pontos abrangeu uma vasta área, com cerca de 500 m de largura e uma amplitude de profundidade próxima dos 120 m, mantendo ainda assim uma resolução de 0,5 m, pelo que as características em águas pouco profundas permaneceram completas e nítidas. Quando o nível da água subiu durante o levantamento e inundou parte da zona próxima da costa, o modelo digital de elevação correspondeu de forma muito precisa às imagens de satélite do mesmo terreno. No que diz respeito à precisão, 99,96% dos pontos de profundidade cumpriram as normas de levantamento da IHO, e o processo global decorreu cerca de três vezes mais rapidamente do que com uma embarcação de levantamento tripulada.

Em que outros casos isto se aplica

A mesma abordagem aplica-se a outros trabalhos em águas interiores e próximas da costa. É adequada para a manutenção de canais e vias navegáveis e para levantamentos de dragagem, para a batimetria em águas próximas da costa e em águas pouco profundas, onde uma embarcação tripulada não consegue trabalhar de forma eficiente, e para a monitorização regular de rios e albufeiras, onde o leito está em constante mudança e é essencial uma cobertura completa.

Comparação rápida entre uma embarcação tripulada e o USV Apache 4

Para as equipas que planeiam realizar levantamentos batimétricos em águas interiores e na zona costeira, a gama mais ampla de soluções de levantamento marítimo inclui plataformas USV e cargas úteis multifeixe para trabalhos hidrográficos e batimétricos.

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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 fornece tecnologias inovadoras que capacitam os profissionais e impulsionam o avanço do setor. Com uma presença global que abrange mais de 140 países e uma equipa de mais de 2 200 profissionais, a CHC Navigation é reconhecida como líder no setor geoespacial e não só. Para mais informações sobre a CHC Navigation [300627.SZ], visite: https://geospatial.chcnav.com/about/overview