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BATIMETRIA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE TOPOGRAFIA Y VIAS DE TRANSPORTE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FIC
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INDICE GENERAL
Contenido INDICE GENERAL ........................................................................................................................ 1
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 4
METODOS TOPOGRÁFICOS EN BATIMETRÍA..................................................................... 5
MÉTODOS DE POSICIONAMIENTO PLANIMÉTRICO ...................................................... 8
Métodos ópticos ........................................................................................................................ 8
Radiación ................................................................................................................................... 9
Método de Bisección. ................................................................................................................. 9
Método de Bisección con distancias ........................................................................................... 9
MÉTODOS DE MEDIO Y LARGO ALCANCE ................................................................................. 10
Instrumentos de microondas.................................................................................................... 10
Loran-C. ............................................................................................................................... 11
Omega. ................................................................................................................................ 12
Metodología GPS.................................................................................................................. 12
MÉTODOS DE POSICIONAMIENTO ALTIMÉTRICO ...................................................................... 12
Por líneas rectas paralelas. ................................................................................................... 13
Por líneas radiales. ............................................................................................................... 13
Escandallo ............................................................................................................................ 14
Sondas mecánicas ................................................................................................................ 14
Sondas eléctricas .................................................................................................................. 15
Sondas acústicas .................................................................................................................. 15
Sondas ultrasónicos.............................................................................................................. 16
Nivel de reducción................................................................................................................ 16
SONDA LATERAL (SIDE SCAN SONAR [SSS]) ............................................................................... 18
Funcionamiento del Sonar Lateral. ....................................................................................... 22
BATIMETRÍA DESDE SATÉLITE ................................................................................................... 24
METODOS DE POSICIONAMIENTO 3D ....................................................................................... 28
GPS (Fase)+ ECOSONDA DIGITAL .......................................................................................... 30
GPS (código)+ ECOSONDA .................................................................................................... 32
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SONDAS BATIMÉTRICAS ........................................................................................................... 33
El Sonar ................................................................................................................................ 34
Tipos de sonar ...................................................................................................................... 35
Hidrófonos ........................................................................................................................... 37
BATIMETRÍA Y EXPLORACIÓN POR ULTRASONIDOS .................................................................. 37
SONDAS TOPAS ........................................................................................................................ 41
PROBLEMAS EN LAS MEDIDAS .................................................................................................. 42
PÉRDIDAS EN LA TRANSMISIÓN ............................................................................................ 43
REFLEXIÓN Y DISPERSIÓN ..................................................................................................... 43
OTROS USOS ............................................................................................................................ 44
GALERÍA DE IMÁGENES ................................................................................................................ 45
SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL .................................................................... 47
GPS .................................................................................................................................... 47
GLONASS .......................................................................................................................... 47
FUNCIONAMIENTO............................................................................................................... 48
Batimetría fotogramétrica ........................................................................................................ 55
Batimetría por procedimientos fotográficos ......................................................................... 55
Batimetrías mediante métodos fotogramétricos. ................................................................. 57
CUBICACION DEL EMBALSE Y DETERMINACION DE MATERIALES .............................................. 58
SEDIMENTADOS ....................................................................................................................... 58
Objetivos .............................................................................................................................. 58
Metodología empleada ........................................................................................................ 58
Apoyo de los pares estereoscópicos del vuelo fotogramétrico ....................................... 60
Levantamiento batimétrico ..................................................................................................... 61
Cálculo de los trabajos de campo realizados ...................................................................... 63
CONCLUSION ........................................................................................................................... 65
BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................... 65
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INTRODUCCIÓN
El término batimetría“ procede del griego, el Diccionario de la Real Academia
de la Lengua lo define comoel arte de medir las profundidades“. En Topografía se
entiende por batimetría el levantamiento del relieve de superficies sub-acuáticas, tanto
los levantamientos del fondo de mar, como del fondo de cursos de agua, de embalses
etc. Estos trabajos son denominados también topografía hidrografica, cartografía
náutica, etc.
La labor del topógrafo consiste en realizar el levantamiento de los fondos, como
si de un terreno seco se tratase. El principal cometido en la realización de cartografía
marina, en la obtención de cartas de navegación, es describir las características de la
superficie subacuática para hacer posible la navegación por terrenos invisibles.
Las cartas de navegación han de incluir la forma y el contorno de las costas visibles del
mar, la situación de los puntos notables de la costa y el relieve submarino destacando
las zonas accidentadas y peligrosas para la navegación, e identificando las
corrientes predominantes, la naturaleza geológica de los fondos, la declinación magnética
y su variación anual, etc. De todo ello se ocupa la Hidrografía.
Al igual que en levantamientos convencionales, en las batimetrías la finalidad será
la obtención de las coordenadas (X, Y, Z) de todos estos puntos. La parte más compleja y
que caracteriza a los diversos métodos de levantamientos batimétricos es la
determinación de la profundidad. Esta tarea se denomina operación de sondeo o
simplemente sondar. La profundidad de un punto se obtendrá midiendo la distancia
vertical entre el nivel del agua y la superficie del fondo.
Para obtener la verdadera cota del punto levantado se deben tener en cuenta
una serie de correcciones entre las que se incluye la corrección por marea.
Recordemos que las mareas son las variaciones periódicas en la altura del
nivel del mar, debidas a las atracciones de los cuerpos celestes.
El estudio de la marea ha de hacerse en las cercanías de la zona en la
que se está realizando el levantamiento, para poder reducir los sondeos al
datum o cota de referencia.
Además del conocimiento de las mareas, en cualquier carta náutica son imprescindibles
los siguientes parámetros:
Nivel medio del mar, al que referimos las cotas de los vértices.
Nivel de la bajamar escorada: altura de las mareas mientras dura la operación de
sonda, para reducir a la bajamar escorada.
Unidad de altura y establecimiento del puerto, para que el navegante
pueda calcular en cualquier momento los niveles y horas de pleamar y
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bajamar de un lugar dado.
Los antecedentes de los trabajos batimétricos se remontan a los egipcios
que los realizaban con ayuda de piedras atadas a una cuerda. La longitud de la cuerda
sumergida definía la profundidad. Los métodos como veremos a continuación han ido
evolucionando con el paso del tiempo. Las últimas tecnologías apuntan hacía el empleo
de equipos con observaciones a satélites (GPS) y determinación de la profundidad
por técnicas sónicas digitales, todo ello computarizado y controlado en tiempo
real por un potente software capaz de gestionar los datos de sendos equipos.
El desarrollo técnico e informático hace que las tareas en un levantamiento batimétrico se
reduzcan, disminuyendo tiempos de ejecución, aminorando gastos y mejorando
las precisiones finales, tanto en planimetría como en la determinación de la profundidad.
Comparando con los levantamientos terrestres, los levantamientos batimétricos
presentan notables diferencias. La fundamental estriba en que en los
levantamientos terrestres se cuenta con la estabilidad de los instrumentos de
observación y con la repetitividad de las mediciones.
El movimiento de la masa de agua ocasiona movimiento en los instrumentos durante
la observación y por otro lado no se puede contar con la posibilidad de
estacionar una y otra vez en un determinado punto. Esta masa de agua
constituye una barrera tanto para la vista del observador como para las
radiaciones electromagnéticas, técnicas que han proporcionado un gran aumento de
precisión en las medidas en la superficie terrestre.
Otro inconveniente en este tipo de trabajos es la necesidad de embarcaciones y
equipos específicos de alto coste. El tipo de embarcaciones una cuestión
importante. Se debe procurar que sea espaciosa y que absorba las
vibraciones emitidas por el motor, que tenga una estabilidad suficiente y que pueda
adquirir velocidades adecuadas.
METODOS TOPOGRÁFICOS EN BATIMETRÍA
Como hemos indicado anteriormente, el objetivo de los levantamientos batimétricos es la
determinación de las coordenadas X, Y, Z de los puntos del fondo. Hasta
época reciente los trabajos necesarios para ello se dividían en dos partes, separando
la metodología de obtención de los datos en planimetría de la altimetría. En cada punto
observado se medía la situación horizontal y la profundidad por separado. En la
actualidad la metodología GPS hace posible aunar ambas tareas.
Una batimetría realizada por métodos clásicos precisa en primer lugar que se realicen una
serie de trabajos topográficos terrestres para poder representar la línea de
costa (implantación de una red básica, trabajos de nivelación y la radiación). En una
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segunda fase se realiza el levantamiento del relieve submarino, que es el fin de todas
estas operaciones.
Para las tareas de georeferenciación (enlace con un sistema de coordenadas
existente), se aplican los métodos estudiados en los temas anteriores, determinando con
precisión la posición de un determinado número de bases sobre el terreno
cercanas a la zona de trabajo. Estas bases pueden estar referidas directamente a los
vértices geodésicos o bien a otras bases de orden superior, todo ello dependerá
de la distancia existente entre la zona de trabajo, de los vértices geodésicos y de
las necesidades del trabajo. Mediante métodos altimétricos determinamos las altitudes
de los distintos vértices de la red altimétrica refiriéndolas a la superficie del nivel medio
del mar.
Apoyándonos en estas bases establecidas, y con sus coordenadas
perfectamente definidas, se observaran los puntos que representan la línea de costa y
los accidentes del terreno.
Efectuado el levantamiento de la línea de costa, se procede a realizar el
levantamiento batimétrico propiamente dicho. Este proceso se realiza en dos etapas:
1. Determinar la posición de la embarcación. Esto dependerá de si existe
visual posible con las bases terrestres previamente determinadas,
determinando desde ellas por métodos topográficos la posición del barco.
En caso contrario tendríamos que apoyarnos en visuales astronómicas.
2. Sondar, es decir, determinar la cota submarina correspondiente a cada punto y
que referiremos a la bajamar escorada.
Por último acabaremos representando gráficamente sobre un plano los datos
procesados y procedentes de las medidas efectuadas anteriormente expuestas.
En el levantamiento batimétrico los puntos se organizan en perfiles. Los
perfiles consisten en un conjunto de puntos alineados en una determinada dirección. Los
perfiles se sitúan paralelos unos a otros, realizándose también algunos en
direcciones transversales a los principales para una mayor cobertura de la zona.
En algunos casos, posteriormente se replantean puntos singulares (X, Y conocida)
para obtener la cota de los mismos.
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Figura. 1
El número de puntos a tomar depende de la escala del levantamiento. La norma tal como
sucede en los levantamientos terrestres, es contar con un punto por cm2 de plano, para
poder asegurar la precisión en el curvado. La distancia entre los perfiles
será la que corresponde a este centímetro a la escala del levantamiento. Las
medidas sucesivas en cada perfil, normalmente y por la misma razón, habrán de ser de
un centímetro gráfico a la escala del levantamiento.
El desnivel se mide respecto a la superficie del agua, por lo que el
primer trabajo a proyectar será el de controlar la variación de cota que presente la
lámina del agua en el transcurso del tiempo. En embalses no suele ser significativa esta
variación en el tiempo que dura el levantamiento, pero en el mar sí, lo que hace
necesario el estudio de mareas.
Mientras se lleva a cabo el sondeo es necesario observar continuamente la
marea, con objeto de poder reducir cada sonda a la bajamar escorada.
Para estos trabajos se puede recurrir a mareógrafos que recogen la variación de la marea
en un registro gráfico.
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También puede realizarse el control de marea con una nivelación mediante regletas, cada
cierto tiempo, contrastando el nivel de la superficie de agua con respecto a un punto fijo
en tierra, que habrá de estar lo más cercano posible a la zona a levantar.
MÉTODOS DE POSICIONAMIENTO PLANIMÉTRICO
El levantamiento topográfico de las costas realizado desde tierra, se realiza como en
cualquier trabajo topográfico, pero para determinar la posición planimétrica de un punto
marino (materializado por la embarcación que efectúa el sondeo), cuya
profundidad queremos medir, es necesario recurrir a procedimientos especiales.
El problema consiste en guiar el barco por el perfil que pretende levantarse
(replantear el perfil), perfil que se ha diseñado en función de la densidad
de puntos que requiere el levantamiento; y dentro del perfil se han de determinar las
coordenadas (X, Y) de los puntos en los que se mide la profundidad.
Existen varios métodos de posicionamientos para obtener las coordenadas (X, Y) de
los puntos submarinos, métodos que han ido evolucionando a medida que lo
han hecho las tecnologías:
Métodos ópticos Consiste en medir mediante sextantes, el ángulo que forman en el punto dos
referencias conocidas y así deducir la posición del buque por intersección
inversa desde la embarcación. Este método obtiene precisiones de 3-5 m, siendo un
sistema poco costoso.
Figura. 2
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Radiación Se realiza con una estación total situado en tierra en un punto de
coordenadas conocidas, y que se ha orientado a otro punto de coordenadas también
conocidas. La cabeza del perfil se replantea previamente. El barco va recorriendo el
perfil y se van observando topográficamente los puntos de la embarcación
desde los que a su vez se sondea la profundidad. La observación se realiza
con la estación total tomando ángulos horizontales, cenitales y distancia para
poder calcular las coordenadas de dichos puntos posteriormente. El prisma va en la
embarcación. El mayor inconveniente es el movimiento del barco y el oleaje del agua. El
prisma, que refleja la onda emitida por el distanciómetro, está en continuo movimiento y
esto provocará una pérdida de señales.
Método de Bisección. En tierra se estacionan dos teodolitos sobre dos puntos de coordenadas
conocidas y se orientan los equipos visando a puntos también conocidos. Por
intersección directa simple (bisección) se determina la posición del punto
visado en la embarcación. El instante de toma de datos de los tres
operadores (profundidad el operador en el barco, y los datos angulares de los
dos operadores en tierra) han de ser simultáneos. Recordemos que
antiguamente (y para precisiones inferiores) se utilizaba para ello la brújula topográfica
desde puntos terrestres, con observaciones angulares.
Método de Bisección con distancias Análogo al anterior en su procedimiento de observación y cálculo. La diferencia estriba en
la instrumentación utilizada y en los datos empleados para el cálculo. Se sustituyen los
ángulos por distancias, ya que en este método se utilizan distanciómetros, que
proporcionan la distancia entre las bases y el barco. Estos instrumentos se basan en la
generación de ondas y su análisis posterior, y trabajan en el espectro de la luz infrarroja.
Son instrumentos electroópticos y normalmente alcanzan precisiones de 5 mm + 1 p.p.m.,
siendo la longitud de onda de 800 a 900 nm.
Este método se ve limitado por dos factores:
1. Alcance del distanciómetro, que oscila normalmente entre 1 y 5 Km. El alcance
máximo de un distanciómetro viene determinado por:
a. La potencia de emisión de la fuente de radiación utilizada,
b. Los prismas, la calidad de los mismos y el número de prismas utilizados.
c. Las condiciones atmosféricas tales como la absorción, radiación, refracción y
dispersión, tienden a reducir la distancia máxima. Las que más afectan son, en
este caso, la absorción y dispersión, ya que se trabaja en ámbitos costeros.
2. La colocación de los prismas es muy importante, ya que la onda emitida por el
distanciómetro tiene que reflejarse en el prisma y volver. Normalmente se equipa
al barco con un gran número de prismas rodeando el punto donde se visa.
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MÉTODOS DE MEDIO Y LARGO ALCANCE
Instrumentos de microondas
on similares a los distanciómetros,
pero con longitud de onda superior.
Utilizan generalmente ondas de
radio con una longitud de onda de 3
centímetros, aunque pueden variar entre 1
milímetro y 10 metros. De todos estos
instrumentos el más utilizado es el
telurómetro, muy útil en prospecciones
marinas, aunque actualmente algo en
desuso.
El sistema del telurómetro consiste en la
utilización de dos unidades idénticas. Cada
elemento es una unidad completa y consta
de todos los componentes necesarios para
efectuar una medición: transmisor, receptor,
antena, circuitos de medición y
mecanismos de intercomunicación.
Las unidades se centran sobre ambos extremos de la distancia a medir. Una de las
unidades opera como “master” y la otra como “remote”. Las unidades son idénticas y por
tanto intercambiables.
Los sistemas de microondas miden la distancia inclinada entre los extremos de la línea
por el método de comparación de fase. La onda portadora continua de alta frecuencia (≥
10.000 ≤ 10.500 Hz) es modulada en frecuencia con una onda patrón de frecuencia
inferior que varía entre 7.5 y 10 MHz Esta onda modulada es transmitida desde la unidad
“master” a la “remote”.
La onda portadora sirve para transportar la frecuencia patrón. Dado que su frecuencia es
alta, es menossusceptible de ser afectada por dispersión, y, además, se requiere menos
energía para su transmisión. Las frecuencias patrón proporcionan la necesaria calidad
para conseguir mediciones precisas. Son generadas por la propia unidad y controladas
por medio de cristales de cuarzo.
La señal transmitida por el “master” es recibida por el “remote” e inmediatamente es
retransmitida de nuevo a aquél, donde el ángulo de fase de la modulación deregreso es
comparado con la señal transmitida. La diferencia de fase proporciona una medida de
doble distancia que la luz ha recorrido en su viaje de ida y vuelta.
Como hemos dicho, las microondas, viajando a una distancia doble de la que se desea
S
Figura. 3
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medir cumplen una variación completa de fase de 360° para cada múltiplo par de
exactamente media longitud de onda desde el instrumento. Por consiguiente si los
aparatos están espaciados, precisamente un múltiplo par de media longitud de onda, la
fase indicada será cero. Cuando los dos instrumentos no están separados exactamente
una longitud de onda, como es el caso más frecuente, la diferencia de fase indicará la
parte fraccional de una longitud de onda. La ambigüedad en el número desconocido de
ciclos que la onda ha cumplido se resuelve transmitiendo patrones de frecuencias más
bajas.
Para simplificar los circuitos electrónicos y disponer de un equipo más ligero, los patrones
de frecuencia más baja son producidos por ligera variación de la modulación. Los cambios
de fase de las longitudes de onda más largas son obtenidos comparando las variaciones
de fase de las frecuencias patrón ligeramente variadas. La precisión de los telurómetros
es del orden de 3 p.p.m. de la distancia medida más un error adicional inherente al
aparato, de aproximadamente 12.5 milímetros. Se pueden medir distancias de hasta 100
Km. Con resultados satisfactorios, pero tenemos que tener en cuenta en gran medida las
condiciones meteorológicas, que pueden hacer variar considerablemente los resultados.
En distancias del orden de 2 Km se obtienen las mayores precisiones, pero el error
inherente del aparato y a veces la radiación del mar son más significativas en distancias
cortas.
Para la la ejecución del método de intersección directa mediante distancias obtenidas a
través del telurómetro precisamos tres equipos. Dos grandes ventajas pueden
recomendar al empleo de este sistema. La primera de ellas es que no es necesario que
los distintos elementos sean visibles entre sí. La segunda es la de poder trabajar por la
noche.
Loran-C.
Es un sistema de navegación hiperbólica de largo alcance, por impulsos de baja
frecuencia. Al igual que todos los sistemas de navegación hiperbólica operan según el
tiempo que tardan en recibir las señales de las distintas bases.
El principio para la obtención de las coordenadas (x,y) del punto se basa en medir la
diferencia de tiempo de la llegada de las señales procedentes de las bases al punto de
observación. Mediante este tiempo y conocida la velocidad de la onda en el medio, se
puede obtener el posicionamiento del punto receptor. Así pues los puntos de observación,
quedan fijados por la intersección de dos o más hipérbolas cuyos focos son las estaciones
fijas. Para calcular las coordenadas delpunto observado por el método más sencillo, esto
es, por la intersección de dos hipérbolas, se necesita conocer las dos lecturas que se
obtienen a través del Loran-C, y las coordenadas de la estación maestra y las dos
secundarias. El método consiste en la intersección de hipérbolas, por lo que se deberá
obtener la ecuación de las dos hipérbolas. La precisión de este sistema depende del error
cometido en la transmisión de la onda o señal en el espacio, que depende de los factores
meteorológicos durante la observación y de la precisión del aparato.
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La ventaja de este método está en su largo alcance, pudiendo llegar a los 1200 Km., con
UHF y 80 Km con microondas.
Omega.
Este sistema proporciona posiciones en todo el mundo, con una exactitud nominal de una
milla durante el día y dos millas durante la noche. Este sistema es un sistema global de
ocho estaciones terrestres, situadas de tal forma que el usuario recibirá señales de al
menos tres de ellas. Al igual que el sistema Loran-C, es un sistema de navegación
hiperbólica de muy baja frecuencia, pero con la diferencia de que éste emplea diferencia
de fase en vez de diferencia de tiempo. Esto hace que la ecuación de la hipérbola sea
más exacta.
Metodología GPS.
Los equipos GPS han hecho posible la aplicación de las observaciones a
satélites en la determinación de la posición de puntos en la superficie
terrestre o en embarcaciones. Los escasos tiempos de observación que se
requieren permiten alcanzar elevadas precisiones, evitando la excesiva influencia
del movimiento de la embarcación. Se necesita situar una estación de referencia en
tierra y llevar un receptor en la embarcación.
MÉTODOS DE POSICIONAMIENTO ALTIMÉTRICO
La determinación altimétrica consiste en determinar la cota de los puntos
midiendo la distancia vertical existente entre la superficie del agua y el punto en el fondo.
Estas cotas habrán de referirse siempre, a las coordenadas (X, Y) del punto en el que se
está situado en el momento de la obtención de la profundidad. A esta determinación
altimétrica del relieve submarino se la denomina operación de sondeo o,
simplemente, sondar.
Ya hemos indicado anteriormente que el trabajo previo consistía en situar
un origen altimétrico (punto de cota conocida) en tierra, respecto al cual se
determina la cota dela superficie de agua. Barco realizando sondeos.
El sondeo es la parte definitiva de cualquier batimetría y aporta los elementos suficientes
para garantizar la seguridad en la navegación al facilitar información de las profundidades
submarinas. Un perfecto conocimiento del relieve submarino exige un alto
número de puntos de profundidad conocida o puntos sondados
sistemáticamente espaciados. Las zonas que queden sin sondar se han de
considerarse linealmente crecientes entre dos puntos de profundidad determinada, el
método de sondeo es generalmente un método discreto con todas las
consecuencias que ello conlleva.
Cuando se trabaja por perfiles, se usan generalmente dos sistemas para llevar
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a cabo el sondeo:
Por líneas rectas paralelas.
Las líneas rectas paralelas suelen presentar direcciones normales a la costa.
La utilización de perfiles paralelos tiene el inconveniente de ocultar información entre
líneas. Para reducir la perdida de información, se realiza una densificación
de la malla mediante perfiles transversales. La distancia entre cada dos líneas paralelas
varía, según la escala del levantamiento.
Figura. 4
Por líneas radiales.
El sistema de líneas radiales se empleará en aquellos lugares donde el
perfil de costa cambie bruscamente de dirección y alrededor de islas de
pequeña dimensión. Las líneas de sonda radiales se proyectarán de tal forma que la zona
a sondar por este sistema quede suficientemente cubierta.
Figura. 5
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Es de vital importancia evitar que la embarcación sufra desviaciones con respecto el
rumbo de navegación diseñado, si esto sucede se rompe la uniformidad del
levantamiento. El control del rumbo se consigue de diversas formas:
Manteniendo un rumbo fijo con una brújula.
Señalizando los extremos de un perfil en tierra manteniéndolo lo más alineado
posible.
Materializando la línea con un láser o con un teodolito desde tierra.
Mediante el sistema de radiobalizas, manteniendo un arco de radio
constante (a distancias grandes se pueda confundir la cuerda con el arco).
Como hemos indicado, a la medida de la profundidad se denomina sonda
o sondeo. El instrumento que se utiliza se denomina SONAR (SoundNavigation and
Ranging). Son aparatos que graban información de transmisiones bajo el agua. Consta de
un emisor de ondas de sonido y de un receptor. Las ondas regresan tras
rebotar en algún cuerpo material.
Mediante el sonar, la medida de la profundidad es continua a lo largo de la línea
que sigue la embarcación, pudiéndose obtener bien en un registro gráfico o en un medio
magnético. Para correlacionar este registro con las determinaciones
planimétricas, se efectúan marcas en él para indicar el momento en que se
realizan las medidas horizontales. Antes de utilizarla no debe olvidarse el realizar el
calibrado.
El problema que presenta este tipo de aparatos es la posibilidad de
obtener un registro erróneo al interponerse algún material en el camino de la
onda, falseándose el relieve del fondo.
Desde el escandallo hasta las sondas de eco (ecosondas), los instrumentos
de sondeo han ido evolucionando. Podemos encontrar los siguientes equipos:
Escandallo
Las primeras sondas eran simples pesos de plomo de forma troncocónica
(escandallo) atados a una cuerda (sondaleza), que se dejaba caer hasta
tocar elfondo. Este tipo de sonda sólo se utiliza hoy en día para trabajos
muy expeditos y cercanos a la costa.
Sondas mecánicas
Formada por una bobina de cuerda de acero y un dispositivo de registro de
profundidades. Está influenciada por las corrientes, lo que le hace perder la verticalidad
pudiendo estar afectados los resultados de un gran error de desplazamiento.
Además de este error, existía otra dificultad y es que los puntos de sondeo se
elegían a ciegas, por lo que el relieve quedaba enmascarado en muchos
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casos, pudiendo pasar desapercibida una gran elevación o una fosa.
Sondas eléctricas
En estos aparatos se aplica la electricidad reemplazando ventajosamente a las
sondas anteriores. Un cilindro vertical lleno de mercurio hasta cierta altura, va
sujeto a una cuerda que contiene tejido un doble conductor flexible y aislado;
los dos extremos de los hilos son los reóforos de una pila que se halla en el buque y
terminan en una caja cilíndrica; en el circuito, cerca de la pila, va un timbre; el
cilindro se halla completamente cerrado.
Mientras desciende el escandallo, el mercurio ocupa la parte baja del
cilindro, no hay contacto y el circuito está abierto; pero en el momento en que el cilindro
ha tocado fondo se inclina, y el mercurio cubre los reóforos, los une eléctricamente, y
cierra el circuito haciendo sonar el timbra. La sondaleza, arrollada a un tambor, le hace
girar, y pone en movimiento a un contador que señala la profundidad.
Sondas acústicas
Permiten una mayor rapidez en el levantamiento, a la par que proporcionan una mejor
representación del fondo submarino, al registrar de una forma continua la línea
que se va levantando. En 1920 se empezó a emplear esta sonda de eco o ecosonda. El
principio fundamental consiste simplemente en registrar el tiempo que transcurre desde
que un impulso sonoro es emitido desde el buque y recogido nuevamente en él
tras reflejar en el fondo del mar. Se basa en el principio de que todo
sonido producido cerca de la superficie del agua se refleja en el fondo y
vuelve a la superficie como un eco. Como la velocidad del sonido en el agua es
conocida, el problema se reduce a medir el tiempo empleado en el doble recorrido.
Existen los modelos portátiles, movidos por acumuladores y aptos para
profundidades de 60 m, hasta grandes instalaciones permanentes, que pueden
sondear hasta 10-12 Km de profundidad.
Los sondadores acústicos constan en esencia de las siguientes partes:
Un aparato registrador, que a la vez es el órgano de control de todo el
instrumento.
Un generador de alta tensión, que lleva a su vez un condensador cuya
descarga actúa sobre el transmisor de la onda sonora.
Transmisor.
Receptor, recibe la onda reflejada en el fondo del mar, que después de ser
amplificada por medio del amplificador, se registra gráficamente en el aparato
registrador.
Amplificador.
Aparato registrador.
El aparato registrador es quizá la parte más importante del sondador
acústico.
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Sondas ultrasónicos
Son sondadores que utilizan como fuente sonora las oscilaciones de
frecuencia audible. Presentaban el inconveniente, desde el punto de vista
militar, de que la onda sonora esférica que generan se propaga en todas las direcciones
posibles y puede ser captada por algún buque en inmersión. Estas sondas
requieren, para sondar en grandes profundidades, mayor energía para producir
ondas de gran potencia cuyo eco llegue al hidrófono con intensidad suficiente para
su recepción. Puede ocurrir que en fondos muy escarpados la onda se refleje
sobre cualquier superficie más próxima a la quilla que al fondo del mar. Estas
dificultades han desaparecido con el empleo de ondas ultrasonoras de
frecuencia inaudible superior a 20.000 periodos por segundo y longitudes
inferiores a 7 cm, suponiendo que la velocidad de propagación es de 1450 m/s.
Figura. 6
La principal característica de las ondas ultra sonoras está en su propagación
a través del agua, haciéndolo solamente en forma de un haz bastante cerrado cuyo eje
es normal a las armaduras del condensador.
Para la explicación de la correcciones en las mediciones se tomara parte del expediente
técnico del proyecto ‘’MEJORAMIENTO Y AMPLIACIÓN DE LA BOCA DE ENTRADA
EN EL TERMINAL PORTUARIO DEL CALLAO’’
Nivel de reducción
En los océanos, ríos y mares, la cantidad de agua no se mantiene estable sino que varía
con el tiempo. En los primeros es producto de la atracción de la Luna, el Sol y la Tierra
principalmente.
Cuando se realizan levantamientos, se adopta un nivel de referencia ó reducción para
estandarizar los sondajes, pues el levantamiento se realiza en días y horas distintos, y la
cantidad de agua varía.
Los mareógrafos instalados a lo largo del litoral han permitido determinar los niveles
medios del mar, a partir de los cuales se miden las altitudes, y se ha adoptado el
promedio de estas mínimas para referir los sondajes en el mar.
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Para el presente trabajo se empleara el método de reducción de sondajes referidos al
nivel de Bajamares de Sicigias Ordinarias.
Reducciones de sondaje
Se establecerán dos tipos de corrección: por inmersión del transducer y por variación
horaria de mareas. No fue necesario aplicar la corrección por velocidad del sonido en el
agua, debido a que las profundidades son relativamente pequeñas y no afectan la
precisión del trabajo realizado.
Corrección de mareas
La altimetría de este trabajo se ha referido al cero hidrográfico ó datum hidrográfico del
Puerto de Callao. En los levantamientos hidrográficos es necesario conocer la altura de la
marea mientras se realiza el trabajo de toma de sondas, puesto que las sondas obtenidas
deben referirse a una referencia vertical fija, que en nuestro caso, es el Nivel Medio de la
Bajamares Sicigias Ordenarías NMBSO.
La marea se ha medido instalando una regla de mareas en el Muelle HIDRONAV del
Puerto del Callao, en un punto conocido y facilitado por la dirección de obra y que es
idóneo para nuestro trabajo, puesto que se encuentra muy cerca de la zona de trabajo,
evitando de esta manera cualquier retraso en la onda de marea.
El esquema de la instalación de la regla de mareas se puede ver en la Figura 1. Las
variaciones del nivel del mar se han medido y anotado en la libreta de mareas, con una
periodicidad de 15 minutos, de forma que posteriormente en gabinete podremos
referenciar las sondas tomadas al cero hidrográfico del puerto.
Figura. 7
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Figura. 8
Como se ha indicado en los párrafos anteriores, las lecturas de la regla de marea se introducen en la tabla para corregir las sondas obtenidas con estos valores. Esto permite visualizar todos los datos de marea obtenidos, con objeto de comprobar que no existen errores en la lectura, y posteriormente se interpolan los datos obtenidos de marea para aplicárselos a cada una de las sondas obtenidas.
SONDA LATERAL (SIDE SCAN SONAR [SSS])
Otro método usado para la obtención de batimetrías es el sonar lateral, análogo al radar
lateral. Los sistemas de radar lateral de apertura sintética eran considerados por el
ejército de los Estados Unidos como materia reservada hasta el año 1970.
Los sistemas de sonar se adaptan a las normas de geometría de los radares laterales, por
lo que actualmente tienen una gran aplicación en la investigación técnico-cartográfica del
fondo del mar.
El sonar lateral consiste en un emisor receptor de ondas acústicas que va instalado en un
objeto (fish) unido a la embarcación mediante un cable de acero, que, además de
sujetarlo, permite la transmisión de la información al barco.
Las sondas laterales son, quizás, los dispositivos más versátiles para la realización de
batimetrías en un amplio rango de profundidades y resoluciones. La mayoría de las
sondas laterales van montadas en dispositivos sumergibles que son arrastrados por un
barco, evitando en gran medida la problemática asociada al movimiento de la nave. Este
tipo de dispositivos sumergibles se denomina deeptow. En muchos casos, a la vez que la
sonda lateral, incorpora numerosos sensores para medir las propiedades del agua, y la
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naturaleza geológica del terreno. El principio de funcionamiento es muy sencillo: la sonda
emite lateralmente ecos en una banda de anchura constante, que se va desplazando con
el avance del barco. La emisión de este eco caracteriza las irregularidades del terreno
permitiendo crear una batimetría de gran precisión, y escalas de hasta 1:10 000 – 1:5 000.
Pero además, permite el almacenamiento de información acerca de la reflectividad del
fondo, para su posterior caracterización.
Figura. 9: esquema de funcionamiento de una sonda lateral en dispositivo deep-tow
La siguiente tabla muestra los parámetros característicos de una sonda lateral:
Frecuencia de muestreo 170-190kHz
Profundidad de muestreo
De 200 a 600m
Longitud de cobertura 2*750m
Apertura de haz 2*80°
Resolución por pixel 0.3m
Velocidad de adquisición
Max. 2 nudos
Frecuencia de adquisición
1.5 segundos
Escala de trabajo 1:10 000-1:50 000
El avance de la banda acústica permite tomar varias medidas para un mismo punto. El
dato final para ese punto será superposición de distintas medidas, lo que mejora la
precisión del método.
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La forma en que funciona la sonda merece un análisis detallado. El eco propiamente
dicho no se produce hasta que la señal emitida por la sonda no choca contra el fondo. La
recepción de este eco no se produce en una sola vez. Se recibe una primera señal muy
intensa, que no sirve para determinar la orografía, pero sí para estimar la posición de la
sonda respecto del fondo, en su vertical.
Pero la resolución horizontal de esta señal es muy pobre, por lo que para ello se utilizan
los ecos siguientes.
Figura. 10: imagen en tiempo real obtenida por interpretación de la señal de una sonda lateral
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Figura. 11: imagen de sonda lateral de un área de 190Km2; la zona blanca en forma de cabeza de caballo es un lago de salmuera submarino, que se caracteriza por tener muy baja reflectividad
Uno de los problemas que presenta la sonda lateral es la aparición de sombras tras
determinadas formaciones. El análisis preliminar de los datos obtenidos y las primeras
imágenes proporcionadas por la sonda pueden ayudar a determinar si es necesaria una
nueva medida en la zona de sombra, o si existen suficientes datos como para extrapolar
las mediciones próximas. Pero esta aparición de sombras es de utilidad en otras
aplicaciones, como es la localización de pecios, minas, etc. en el fondo.
Uno de los parámetros más importantes a controlar es la posición relativa de la sonda
respecto del barco. La posición del barco se determina generalmente por GPS diferencial
(DGPS), pero la posición de la sonda respecto de éste puede variar en función de las
corrientes, la velocidad, el oleaje... La frecuencia de emisión de la red GPS (1,5 GHz) no
permite que estas ondas se propaguen bajo el agua, por lo que no es posible el
posicionamiento mediante un GPS instalado en la sonda.
Por ello, ha de contar con un sistema de posicionamiento relativo respecto del barco.
Además, en caso de necesitar una precisión mayor, pueden situarse algunas boyas
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posicionadas por DGPS y comunicadas entre sí y con el dispositivo sumergido, de
manera que la referencia sea múltiple respecto de varios puntos y la precisión mayor. Es
lo que se denomina Sistema GIB (GPS IntelligentBuoy).
Figura. 12: posicionamiento relativo de un dispositivo sumergido respecto del barco
Funcionamiento del Sonar Lateral.
Las ondas reflejadas proporcionan una imagen en dos dimensiones parecidas a la
obtenida por el SAR, o a fotografías cuando el sol está bajo y detrás de la cámara. Se
puede hacer con varios barcos moviéndose en paralelo y así conseguir una carta
completa y continua. Su funcionamiento básico es como sigue:
1) El emisor lanza un impulso de microondas, que dibujado en sección por un plano
perpendicular al eje de la dirección de trayectoria, sería un arco de circunferencia
con centro en foco emisor, que avanzaría hacia el fondo a la velocidad de la luz en
forma de abanico. Aunque pueda parecer plano, no debemos olvidar que en
realidad es un haz cónico cuya base es esférica, ya que es un frente de onda
esférico.
2) La onda alcanza un punto del fondo (P) que refleja parte del impulso emitido en la
misma dirección, pero en sentido contrario, es decir, lo devuelve de nuevo hacia la
fuente emisora.
3) El frente de onda alcanza un punto T, mientras que la onda que fue reflejada por el
fondo es P’ y continua avanzando hacia la antena. El punto T, a su vez, dará una
señal de retorno T’. El equipo dispone de un conmutador transmisor y receptor que
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permite recibir la señal reflejada en el terreno. Si la señal es positiva, es decir,
devuelta por el objeto y recogida, pasa al receptor. El receptor está conectado a un
tubo de rayos catódicos en el que un haz de electrones barriendo la pantalla
produce un punto luminoso S de mayor o menor luminosidad, según la intensidad
de la señal recibida con la velocidad del medio de transporte.
4) La señal reflejada por el punto del fondo (P) es captada por el receptor y la hace
visible en la pantalla, apareciendo en ella el punto P. También el punto T, que ha
devuelto la señal, aparecerá luminoso en la pantalla, por lo que se ve la imagen de
dos puntos del terreno, P y T. Como el medio de transporte sigue avanzando,
iremos obteniendo la imagen de varios puntos del terreno en el tubo de rayos
catódicos, es decir se está obteniendo una imagen de una franja de terreno.
Esta secuencia sucede en muy poco tiempo y la onda emplea tan solo una fracción de
segundo en hacer su recorrido, por lo que la superficie de emisión y recepción se puede
considerar como un plano, ya que depende de la velocidad del medio de transporte, de la
distancia del foco al objeto y de la velocidad de propagación de la onda en el medio.
Las principales formas de almacenamiento de imágenes son en película fotográfica y en
cinta magnética.
Película fotográfica.
Distinguiendo:
a.1. Imagen bidimensional: en la práctica lo que se hace es colocar un rollo de película
paralelo al tubo de rayos sobre el cual el punto sólo recorrerá una y otra vez la misma
línea, y se hace pasar el carrete fotográfico a una velocidad proporcional a la velocidad
del medio de transporte. La película se impresionará con las distintas intensidades del
punto luminoso, con lo que obtendremos una secuencia continua del terreno. Estas
imágenes pueden obtenerse sobre la película de color con luz monocromática, o
simplemente con película en blanco y negro;
a.2. Imagen tridimensional: si la señal de retorno la comparamos con otra señal de
referencia de impulsos constantes en el receptor, y la imagen resultante la recogemos
sobre una película de grano muy fino obtendremos lo que se denomina un Holograma
Sonar. La imagen obtenida presenta un aspecto grisáceo, más o menos uniforme, que
desde luego no produce a simple vista la impresión de ver el terreno como se suele ver en
una fotografía.
Aumentando la imagen se podrá ver una serie de líneas paralelas llenas de puntos negros
y de espacios en blanco irregularmente distribuidos, que no son más que el resultado de
las interferencias producidas por las ondas de referencia sobre las de retorno del Sonar.
Esta imagen sirve para obtener una imagen.
Cinta magnética.
La señal recogida y procesada por el receptor puede almacenarse en una cinta
magnética después de haber sido codificada. El proceso no es excesivamente complicado
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ni requiere unos aparatos complejos. Además da la posibilidad de obtener la imagen
sobre un tubo de rayos catódicos. tridimensional del terreno observado.
Las imágenes en general, tienen una buena nitidez y dan una sensación de relieve
espectacular, como consecuencia de las sombras. Los objetos que tienen una elevación
en el terreno con una cierta diferencia respecto a los que se encuentran en su entorno
aparecen muy definidos. Las imágenes en blanco y negro tienen, en líneas generales, un
aspecto más oscuro que las obtenidas con emulsión de color.
Abundan los grises (reflectores difusos) y la imagen es quizá menos luminosa que una
fotografía clásica. Destacan mucho los buenos reflectores sobre este fondo apagado. Sin
lugar a dudas, la imagen en color es mucho más luminosa. Las sombras destacan aún
más sobre el fondo de color, con lo que se tiene una mejor visión de las elevaciones.
Estas imágenes en color se obtienen utilizando luz monocromática, resultando así
imágenes en rojo o verde, pero en las que a veces aparece otro color como resultado de
respuestas muy intensas.
El sonar lateral ofrece la posibilidad de inspeccionar el lecho marino entre perfiles. Pese a
las múltiples características favorables de este sistema, su empleo en batimetrías ha
estado limitado por su incapacidad para incorporar información cuantitativa de las
profundidades.
El sonógrafo de barrido lateral calcula el nivel del eco como una función del rango del
ángulo de arrastre del equipo remolcado, dando por tanto, una imagen distorsionada del
fondo marino. Esto hace que la interpretación del gráfico del sonar sea costosa en tiempo
y dinero.
El sónar de barrido lateral ofrece unos resultados útiles en áreas de lechos marinos
compuestos por materiales homogéneos, en tanto que en las zonas de materiales
heterogéneos es de escasa utilidad. Se trata, por tanto, de técnicas de trabajo
complementarias en la ejecución de batimetrías. En zonas con batimetría abrupta los
gráficos de sónar ofrecen unas imágenes muy distorsionadas del fondo marino. En tales
áreas es muy difícil distinguir entre los efectos ocasionados por el barrido lateral y los
ocasionados por los materiales.
BATIMETRÍA DESDE SATÉLITE
Consiste en el empleo de satélites para realizar mediciones batimétricas en aguas
profundas. Se realiza mediante el estudio y medición del geoide que es la superficie (de
igual potencial gravitatorio) que presenta la superficie marina en ausencia de vientos,
corrientes y mareas. Ésta no es plana a causa de variaciones en el grosor y densidad de
la corteza y manto superior, que causan perturbaciones en el campo gravitatorio que se
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manifiestan en elevaciones y depresiones del geoide.
De la medida de la altura de la superficie marina puede obtenerse el relieve de los fondos
marinos, ya que una masa adicional de por ejemplo 2 km de altura, puede atraer sobre
ella una cantidad extra de agua de unos 2 m de altura en unos 40 km de largo. La medida
se lleva a cabo mediante satélites capaces de medir su altura sobre la superficie del mar,
mediante la emisión de microondas que son devueltas con un incremento en la longitud
de onda proporcional a la altura. Así puede conocerse el nivel del mar con un margen de
error de unos 3 cm. La huella del haz de radar cubre varios kilómetros de largo, de tal
manera que se compensan las irregularidades provocadas por vientos y corrientes. Esta
técnica de teledetección requiere conocer de forma exacta y permanente la posición del
satélite, lo cual se consigue por medio de láser y rastreo basado en el efecto Doppler.
Los mapas obtenidos son entonces “filtrados” para suprimir anomalías asociadas a
variaciones de densidad. De esta manera aumenta la resolución de la topografía, aunque
ésta queda siempre limitada por el gran tamaño efectivo de la huella del radar. En aguas
someras se emplea la técnica SAR, que emplea un radar de imágenes en lugar de un
altímetro. Se construyen imágenes en base a una serie de ecos recibidos. En este caso,
las irregularidades del terreno se plasman en la superficie del agua gracias a las
corrientes de marea.
Tradicionalmente, las batimetrías se han llevado a cabo desde barcos o en dispositivos
sumergidos. La toma de imágenes queda relegada a zonas muy concretas y de
características muy particulares, con lo que no es una buena opción en la mayoría de las
veces.
La realización de cartografías submarinas tiene una problemática asociada muy extensa,
como queda de manifiesto en este documento. Es debida, en su mayor parte, a las
particulares condiciones de trabajo sobre grandes masas de agua, y las distintas
propiedades de ésta. Sin embargo, las técnicas gravimétricas y magnetométricas
aplicadas en la cartografía desde satélite, no se ven afectadas por esa problemática.
A escala global, los únicos mapas submarinos terrestres se han realizado desde satélite
pues, como ya se ha indicado, las navegaciones cartográficas no cubren con totalidad los
fondos marinos.
En las últimas dos décadas, se han empleado para cartografía desde satélite las
mediciones del Geosat, cuyos datos recabados durante 18 meses de exploración se
desclasificaron en Julio de 1995. Estos datos han permitido crear mapas submarinos
globales, cuyo casi único objetivo es mostrar la orografía general de los fondos marinos y
despertar la curiosidad científica.
En la actualidad, el único método para cartografiar áreas con una resolución inferior a
200m es la navegación cartográfica con sondas. Sin embargo, para resoluciones más
moderadas tolerables para áreas de 15-25 Km, aunque de escasa aplicación en
ingeniería la altimetría desde satélite es una alternativa mucho más económica y rápida, y
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los resultados son aceptables.
Los satélites Geosat y ERS-1 han explorado los fondos marinos del planeta, y analizado
el campo gravitatorio. Estos datos, se han combinado y procesado para formar un geoide
marino (Cazenave et al., 1996; Sandwell and Smith, 1997; Tapley and Kim, 2001). En las
escalas que estamos tratando, las variaciones en la anomalía gravitatoria están muy
relacionadas con la topografía submarina. En la actualidad, el trabajo pasa por combinar
los datos obtenidos en las navegaciones con los obtenidos por satélite para formar una
más completa cartografía submarina.
Además, los datos obtenidos mediante navegación pueden emplearse para calibrar las
mediciones, relacionando las variaciones locales en la topografía con los ratios de
gravedad asociados a las variaciones tectónicas y por sedimentación.
En la actualidad, existen proyectos para realizar nuevas mediciones de lo que se conoce
como High SpatialResolutionSatelliteAltimetry (altimetría por satélite de alta resolución
espacial).
La aplicación de los avances tecnológicos permitiría una mayor resolución, con lo que el
campo de aplicación de este tipo de cartografías sería mucho más extenso:
planificación de rutas de cable
modelos de tsunami
modelos hidrodinámicos de mareas, predicción de erosiones, etc.
mejora de los modelos mareales costeros.
legislación y distribuciones estatales
defensa.
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Figura. 13: mapa mundi de los fondos submarinos, obtenido por satelite
Figura. 14: diferencias entre las batimetrías obtenidas con navegación y sonda (derecha), datos actuales de satélite (izquierda) y previsión de mediciones por satélite futuras (centro)
Los principales factores que afectan en las medidas batimétricas realizadas desde
satélite, y que han de ser eliminados, son:
mareas (puede ser corregido empleando modelos matemáticos o medidas de las
mareas)
movimientos tectónicos (que habrán de determinarse)
interferencias producidas por la sequedad o humedad atmosféricas (que pueden
ser corregidasmidiendo dichos parámetros)
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variaciones barométricas (ídem)
interferencias en la ionosfera (corregidas con altímetros de frecuencia dual, o
modelosmatemáticos)
sesgo electromagnético (corregido o calibrado con la curva de la respuesta del
radar)
En resumen, la cartografía desde satélite es un campo aún por desarrollar, con posibles
aplicaciones y notables beneficios frente a los métodos tradicionales de cartografía
submarina.
METODOS DE POSICIONAMIENTO 3D
Como se ha indicado el problema en los levantamientos batimétricos es correlacionar la
posición planimétrica y la determinación de la profundidad para no introducir errores en la
determinación de la posición del punto situado por debajo de la superficie del agua, y que
va a ser el que se represente en la cartografía final.
El problema del movimiento en la superficie se consigue disminuir al aumentar la rapidez
en la determinación de las coordenadas del punto radiado.
Como hemos visto existen gran variedad de métodos para realizar las levantamientos
batimétricos, pero sin lugar a dudas, el más extendido y utilizado actualmente, es el
método combinado de GPS +Ecosonda digital.
Figura. 15: equipo ecosonda completo: sensor, transductor, impresora y batería
El equipo de sondeo está proyectado para producir el sonido, recibir y amplificar el eco,
medir el tiempo transcurrido desde la emisión y la recepción del sonido, convertir este
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intervalo de tiempo en unidades de profundidad y registrar estas medidas de profundidad
en una banda de papel arrollada sobre un tambor giratorio.
El sonido es producido por un transductor, que automáticamente convierte un impulso
eléctrico en una onda sonora.
En instalaciones permanentes de sondeo por eco, este dispositivo va montado en el
casco del barco de sondeo; en los modelos portátiles el transductor va montado por lo
menos 50 cm por debajo del nivel del agua, y preferiblemente aras con la quilla.
En función de la profundidad existen diversos transductores. Para los sondeos en aguas
profundas se hace uso de señales de baja frecuencia, ya que las señales de alta
frecuencia están sujetas a una mayor absorción y necesitan una potencia inicial más
elevada cuando se emplean en aguas muy profundas.
El transductor también recoge el eco reflejado por el fondo y lo convierte en una señal
eléctrica, que es amplificada y registrada en unidades de profundidad sobre una banda
graduada. Las ondas sonoras son emitidas por el transductor a intervalos de tiempo muy
cortos; así por ejemplo un modelo portátil de sonda de esta clase, cuya máxima
profundidad de alcance no llega a los 75 m, hace los sondeos a la velocidad de 600 por
minuto.
La precisión en la medida puede ser definida en función de la resolución del
equipoacústico. Ésta está determinada por:
Duración del pulso o longitud: un pulso tiene una duración finita, determinada por
la frecuencia, la velocidad de propagación y la duración del pulso. La resolución
esla mitad de la duración del pulso.
Angulo de incidencia de la onda en el objetivo: si el rayo, no incide normal a
lasuperficie a representar, la longitud del pulso efectivo será mayor
disminuyendoentonces la precisión.
Resolución del medio de grabación: se debe disponer de un medio de recogida
dedatos capaz de recoger ondas reflejadas con una resolución acorde con el
pulso. Normalmente se graba sobre papel tratado químicamente, o bien sobre
papel carbón,también se pueden registrar los datos en medio magnético.
Naturaleza del objetivo: las superficies en las que rebotan las ondas pueden ser
dedistinta naturaleza.
Ancho de emisión de la transmisión: la energía devuelta por un objeto depende
desu tamaño, de la densidad de sus elementos y de la inclinación del proyector.
Se recogeránmejor las ondas que rebotando en los lados del objeto se reflejen en
la dirección del buque.
El sonido atraviesa el agua a una velocidad casi constante, siendo el valor medio de la
velocidad de propagación de las ondas acústicas en el mar de 1500 m/s. Variando con la
temperatura, salinidad y profundidad (presión).
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Existen tablas y nomogramas que dan lacorrección que hay que aplicar para los distintos
valores de la temperatura, la salinidad y la profundidad.
Muchas de las sondas portátiles están equipadas de mecanismos y software capaz de
corregir lossondeos teniendo en cuenta estos valores para obtener la profundidad real del
sondeo.La ecosonda es muy utilizada en los grandes pesqueros para localizar bancos de
pesca y enlos buques oceanográficos para realizar batimetrías.La metodología GPS ha
permitido aumentar la precisión planimétrica.
El registro detiempos que en ella se efectúa permite sincronizar los datos de los ficheros
GPS con los datos delos ficheros de la ecosonda, mediante el campo común (tiempos),
teniendo especial cuidado enla sincronización de relojes de ambos tipos de registros.
El método de observación GPS que más precisión nos puede aportar es el método
diferencial entiempo real anulándose las principales fuentes de error y disponiendo de
nuestra posición precisa en el instante de medición.
Esto exige el trabajar con dos receptores GPS de formasimultánea.Para trabajar en
tiempo real se utiliza un radio enlace entre la estación de referencia y elequipo móvil que
va instalado en la embarcación.
Un sistema que realice levantamientos batimétricos según este método ha de realizar
fundamentalmente dos tareas:
Navegación, el sistema debe ser capaz de indicar la ruta a seguir para no crear
zonas de solapes indeseados, o bien, de guiar la embarcación por unos perfiles
predeterminados.
Sincronización de los datos recibidos por el instrumento de medidas de
profundidades (ecosonda) con el instrumento que nos indica planimétricamente
donde se ha producido esta medida de profundidad (GPS)
La precisión que se puede obtener en la posición estará condicionada por el tipo
de observables que utilicemos, código o fase. Esta precisión va a ser la que
determine nuestra metodología de trabajo.
GPS (Fase)+ ECOSONDA DIGITAL
Este método nos ofrece precisiones del orden de 2-3 cm±1ppm. La sincronización de
datos obtenidos en el mismo instante por el GPS y el ecosonda es mucho más eficaz, con
grados por debajo del segundo. Los errores producidos por el efecto de las mareas y
variación de altura debido al oleaje quedan total y automáticamente eliminados. Además
no precisa de instrumentación clásica para completar el trabajo en tierra. Todas estas
características hacen que este método sea el más eficaz y de mayor rendimiento en las
operaciones de levantamientos batimétricos. Se han llegado a comparar modelos digitales
del terreno obtenidos según esta metodología con modelos fotogramétricos y en ningún
caso las diferencias excedían de los 5 cm. Básicamente el sistema se compone de los
siguientes elementos:
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Como estación de referencia dispondremos de un GPS de doble frecuencia,unidad
de control conectada a un radio-modem, enviando correcciones decódigo y fase
con observables de fase en tiempo real.
El sistema de a bordo de la embarcación está compuesto por un receptor GPS de
doble frecuencia, unidad de control en la que corre el software parael tratamiento
de observables de fase en tiempo real, radio-modemrecibiendo las correcciones
procedentes del equipo de referencia, ecosondadigital y PCportátil.
En cuanto a las conexiones, se puede observar que existen dos variantes, con relación
alsistema estándar de batimetría con GPS:
En primer lugar, consideramos el hecho de utilizar como opción másaconsejable
receptores de doble frecuencia, puesto que al trabajar con medidasde fase, es
necesaria la inicialización para la resolución de ambigüedades, ytan solo los
equipos de doble frecuencia son capaces de inicializar en movimiento (OTF),
evitando por tanto, tener que desmontar el equipo de la embarcación e inicializar
en tierra cada vez que el sistema se quede con menos de cuatro satélites. Con un
equipo de estas características y utilizando el método apropiado, se puede obtener
en tiempo real, coordenadas en el sistema de referencia local, con precisión de 2-3
cm±1 ppm., tanto en planimetría como en altimetría. El hecho de obtener la cota
del punto nos permite realizar la batimetría sin tener en cuenta el estado de la
marea, y c
oleaje.
En segundo lugar, se consigue un grado de sincronización mucho más alto debido
a que los registros tomados, tanto la posición de la antena GPS (X,Y,Z)como la
profundidad medida por la ecosonda, incorporan una señal de tiempo enviada por
el receptor GPS, que nos permite realizar una correlación entre ambas medidas.
Para aplicar este método es imprescindible que la ecosonda incluya la posibilidad de
entrada del mensaje NMEA (el cual incluye el instante de la toma de la posición entiempo
GPS), para que de esta manera asocie instante de toma de posición (X,Y,Z) al instante de
toma de profundidad.
Los datos de profundidad, más tiempo, quedan almacenados en el PCportátil, el
cualincluye el software de navegación, cuya única misión, es la de planificar los perfiles
yguiarles por ellos. De esta manera evitamos la deficiente sincronización que nos
proporcionaeste tipo de programas.
Existe una configuración alternativa que nos permite simplificar el sistema. Para ello
esnecesario que el sistema GPS posea una unidad de control con la capacidad de gestión
yreplanteo de líneas (perfiles). De este modo podemos eliminar de la configuración
elsoftware de navegación y sustituir el PCpor un palmtop PCcuya autonomía y tamaño es
másapropiado para su instalación en pequeñas embarcaciones.
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GPS (código)+ ECOSONDA
Es el método utilizado desde algunos años por numerosos profesionales para realizar
levantamientos batimétricos y que muchos fabricantes de accesorios para la navegación,
han incorporado en su gama de productos como equipos estándar y soluciones
totalmente terminadas, pero que solamente se pueden emplear para levantamientos
expeditos con precisión del entorno.
Este sistema proporciona un rendimiento inigualable comparado con cualquiera de los
métodos anteriormente citado, ya que podemos levantar puntos (X,Y, profundidad) con
cadencia de un segundo.
Por otra parte tampoco es necesario un operario en tierra que vaya guiando la
embarcación, puesto que disponemos de la información necesaria para situarlo con
suficiente precisión sobre el perfil teórico.
Pero por el contrario tendremos estos errores e inconvenientes:
Error en la posición de carácter simétrico debido a la precisión que proporcionan
las observables GPS de solo código.
Errores debido a la sincronización entre el instante de toma de posición y
profundidad: los programas estándar de sincronización no están diseñados para
trabajar con alta precisión, ya que la sincronización se realiza con asignación de
tiempos por entrada de datos en las puertas serie del PC. Hay algunos programas
de navegación en los cuales podemos introducir un retardo aproximado desde el
instante de toma de posición, o profundidad hasta el momento de anexión de
datos de profundidad y posición. Hemos podido estimar que este retardo es
variable en función de diversos factores, estimando que el resultado sufrido se
halla en el entorno de 1 a 3 segundos. Este error se hace patente cuando el
terreno a levantar tiene una gran pendiente y conforme se aumenta la velocidad de
desplazamiento de la embarcación.
Sigue indeterminado el problema de mareas y oleaje de manera integrada en el
mismo sistema, debiendo corregirse estos errores.
Se precisa de instrumentación clásica para realizar el trabajo de tierra; cabecera
de perfiles, bases, etc.
Básicamente el equipo consta de:
Equipo GPS de referencia con radio-modem incorporado emitiendo correcciones
de código.
Equipo GPS móvil con radio-modem incorporado recibiendo correcciones de
código. Este equipo envía por el puerto RS-232 uno de los mensajes NMEA a un
ordenador portátil.
Ordenador portátil que sincronice la señal NMEA recibida del GPS con la medida
de profundidad realizada y enviada por la ecosonda.
Ecosonda y transductor con medida continuamente enviada al ordenador.
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Se estaciona en tierra, en un punto de coordenadas conocidas, un equipo de una o dos
frecuencias enviando por un radio-modem correccionesestándar de código RTCM. En la
embarcación se coloca un equipo GPS de una frecuencia (suficiente para este tipo de
aplicación) y el ecosonda digital. Es importante instalar la antena GPS sobre la misma
vertical que el transductor del ecosonda, de esta manera no será necesaria el realizar
correcciones por la excéntrica de antena GPS y transductor.
Una vez instalados estos dos elementos se envía a través de los puertos serie de un PC
el mensaje NMEA corriendo de seudodistancia, desde la estación de tierra; y por otra
parte la lectura de profundidad desde el ecosonda.
En el PC va instalado un programa de navegación, que es el encargado de realizar las
dos tareas que debe realizar un equipo batimétrico: navegación y sincronización de los
datos procedentes de la ecosonda y el GPS (X, Y, profundida).
Decíamos que es una solución estándar por que los programas de navegación incorporan
el protocolo de comunicación con las distintas marcas y modelos del GPS así como de
ecosonda.
SONDAS BATIMÉTRICAS
La exploración de los mares, en campos como la cartografía por ejemplo, ha inquietado desde siempre al ser humano. Las técnicas de orientación y la posibilidad de determinar con relativa exactitud la longitud y la latitud nos proporcionaron la posición y tamaño de las grandes masas de agua del planeta, posibilitando la navegación segura. Sin embargo, sólo desde hace unas cuantas décadas, con el perfeccionamiento de las técnicas de exploración submarina podemos establecer de una manera fiable y concisa la orografia y naturaleza de los fondos marinos, conocida hasta entonces de una manera aproximada, limitándose a la profundidad y aventurando muy a la ligera el tipo de suelo del fondo.
Durante siglos ha sido necesario conocer la naturaleza del fondo marino para una reducción los riesgos de la navegación. A la poca precisión para determinar la latitud y la longitud se sumaba entonces la posibilidad de encallar. Mediante rudimentarios elementos como el escandallo se podía medir la profundidad marina in situ. El escandallo es sencillamente una sonda que lastra un cabo numerado (mediante nudos, de ahi que además la velocidad naval se midiera antiguamente en nudos). Al llegar al fondo esta, solo hay que ver cuánto cabo hay entre el fondo y la cubierta del buque. No obstante su empleo planteaba dos grandes problemas:
Error producido. Es sensible a corrientes marinas y falsea con el propio
movimiento del barco.
No es práctica para la determinación de grandes levantamientos topográficos del
fondo submarino, ya que hay que suponer una continuidad entre la zona medida y el
resto colindante.
La moderna batimetría recoge el testigo de estas técnicas tradicionales, mediante empleo de sondas de sonar y dispositivos de naturaleza similar permiten no solo la realización de mapas topográficos del fondo marino de una enorme exactitud, sino que permiten
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unabanico múltiple de posibilidades tales como la localización de pecios hundidos, restos arqueológicos o la determinación exacta de la composición del fondo marino mediante el empleo de sondas sónicas o subsónicas. En este campo es primordial hablar por tanto, del sónar.
El Sonar
Principio Básico de funcionamiento
Recibe su nombre del acrónimo inglés (SoundNavigation And Ranging). El sonar se aprovecha de la trasmisión de ondas sonoras a través del agua para poder recoger información del fondo de un modo similar a lo que realiza el radar en tierra firme. A pesar de que según de que tipo sea su funcionamiento será diferente, el fenómeno físico en el que se basan todos es el mismo. Cabe preguntarse por qué no se emplean ondas electromagnéticas por el agua, es decir, porque el sonar emplea ondas mecánicas en vez de ondas electromagnéticas. La respuesta hay que buscarla en el medio de transmisión.
Hay dos factores que desaconsejan el uso de ondas similares al radar en el mar:
El agua salada es buena conductora, y amortigua enormemente las ondas de naturaleza similar al radar. Para ser útil su implementación habría que aumentar mucho la potencia o bien disminuir la frecuencia, lo que obligaría a emplear antenas más grandes.
El sonido se propaga a mayor celeridad cuanto menos se pueda comprimir el medio de transmisión. Dado que el agua salada es un líquido, menos compresible
que el aire, se propagará con celeridad mayor en agua que en aire.
Es correcto hablar de celeridad, no de velocidad, porque el sonido es una onda esférica y por tanto se transmite en todas las direcciones. No obstante la celeridad con la que el sonido de propaga en el mar no es uniforme, y el comportamiento de los rayos sonoros, así se designa a las trayectorias que siguen los frentes de ondas, depende de este hecho.
Así pues hay tres factores determinantes en la celeridad que son:
Temperatura salinidad
presión
El grado de influencia de los mismos en el valor de la celeridad ha sido objeto de investigación durante muchos años y se ha acometido en sentido teórico, mediante formulación matemática y en sentido experimental, lo que ha permitido obtener fórmulas
empíricas a partir de las observaciones realizadas.
El primer resultado práctico fue la fórmula de DEL GROSSO en 1960, seguido del de
WILSON y perfeccionado por MACKENZIE en 1981 cuyo resultado es:
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c = 1448,96 + 4.591 T - 0,05304 T2 + 0,0163 D + 1,34 (S-35)
C: Celeridad en m/s.
T: Temperatura en °C. Entre 0 y 30.
D: Profundidad en metros. Entre 0 y 8.000.
S: Salinidad en partes por mil. Entre 30 y 40.
A pesar de que existen otros factores que pueden alterar la celeridad, pueden
considerarse irrelevantes en comparación con los ya citados.
Como consecuencia de la variación de la celeridad en el plano vertical, podemos decir que el mar se haya estratificado en zonas, en cada una de las cuales los rayos sonoros tendrán distinto comportamiento. Para estudiar las estratificaciones se les asigna un valor por cada una de las variables que intervienen llamados GRADIENTES, y que se obtienen mediante la relación entre la diferencia de valores de la variable y la diferencia de valores en la función.
El gradiente de temperatura a presión y salinidad constantes es de +3 m/s por °c de
aumento.
El gradiente de salinidad a temperatura y presión constantes es de +1,2 m/s por cada 1
por mil de aumento.
El gradiente de presión a temperatura y salinidad constantes es de 0,016 m/s por cada
metro de aumento de profundidad.
Representando en un gráfico los valores dos a dos de celeridad-temperatura, celeridad-salinidad y celeridad-presión, las estratificaciones quedan definidas por los puntos en los
que la gráfica sufre una variación brusca.
El sonar está compuesto por un transmisor, un emisor, un receptor y un indicador. El transmisor emite un haz de impulsos ultrasónicos a través del emisor. Cuando chocan con un objeto los impulsos se reflejan y forman una señal de eco que es captada por el receptor. El receptor amplifica la energía de las ondas del eco y genera una señal que es enviada al indicador, constituido por una pantalla en la que se ve el objeto en el que han rebotado las ondas.
Tipos de sonar
Existen dos tipos: Activo y pasivo.
En el sonar activo se lanza una señal mediante un emisor. Dicha señal al encontrar un obstáculo vuelve a ser recogida, al rebotar por un receptor. Mediante el análisis de tiempos se puede establecer, conocida la celeridad del sonido en el medio, donde está el obstáculo. Mediante haces de sondas se puede hoy en día conocer la forma del mismo e
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incluso su composición, teniendo en cuenta cuánta señal es absorbida y cuánta devuelta.
El sonar Pasivo se limita a escuchar el sonido que proviene de los objetos que se
encuentran sumergidos. Estos dispositivos reciben directamente el ruido producido por el objeto y el camino que recorre la onda es la distancia existente entre el objeto y el receptor del ruido.El funcionamiento de gran parte de las sondas empleadas en batimetría
se basa en elprincipio de funcionamiento del sonar.
Figura. 16: sonar activo
Figura. 17: sonar pasivo
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Hidrófonos
Un hidrófono es un transductor de sonido a electricidad para ser usado en agua o en otro líquido, de forma análoga al uso de un micrófono en el aire. Un hidrófono también se puede emplear como emisor pero no todos los hidrófonos tienen esta capacidad. En el caso del sonar será el encargado de emitir/recibir los sonidos necesarios para su
funcionamiento.
El primer sonar operativo fue construido porReginaldFessenden en los Estados Unidos
en 1914. Este dispositivo empleaba un oscilador de cobre electromagnético que emitía un ruido de baja frecuencia, a continuación conmutaba a un modo de escucha para recibir el eco. Debido a este tosco modo de operación no era demasiado preciso en la
determinación de la dirección del blanco.
El primer dispositivo denominado hidrófono fue desarrollado cuando la tecnología maduró y se emplearon ondas ultrasónicas que mejoraban la capacidad de detección. Los ultrasonidos se generan mediante un mosaico de cristales de cuarzo delgados pegados entre ellos por láminas de acero de forma que se obtienen frecuencias de resonancia por
encima de 150 KHz.
BATIMETRÍA Y EXPLORACIÓN POR ULTRASONIDOS
Para trabajos de cartografía de fondo submarino se tienen varias opciones modernas,
más allá de las típicas técnicas tradicionales:
La batimetría es la ciencia que mide las profundidades marinas para determinar cómo es
el fondo del mar. Tres aspectos son importantes en estas medidas:
Profundidad Posición Reflectividad
Las dos primeras permitirán trazar un plano de isóbaras mientras que la tercera nos informará de la composición del mismo, (algas, barros, arenas, piedras etc) será esta característica especialmente útil en operaciones de búsqueda de barcos hundidos, yacimientos petrolíferos etc. Para ello se aprovecha la retrodispersión acústica o backscatter, que consiste en el análisis de la energía (o intensidad) sonora que es devuelta al receptor y su comparación con la emitida. Así se puede estimar fácilmente de que clase son los materiales que conforman el fondo en función de la absorción sonora que tengan.
Existen muchas formas de tomar estas medidas, entre ellas:
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Tipos de medida
Medio Rango Resolución Satélites altimetría Global 2500 m Sonda multihaz Regional 100 Sidescan sonar Local 10 Medidor sísmico de alta resolución deeptow sumergible
Local 1
ROV sonda exploración in situ, monitorizado Estación 0.001
El elegir un medio de medición u otro dependerá de la precisión que se desee y del presupuesto disponible. Quizás para la trazada de un conducto submarino haga falta una resolución que justifique un gasto que para el trazado de una ruta mercante, por ejemplo,
no haga falta.
Estos sistemas se basan en la medida del tiempo que tarda una onda acústica en recorrer la distancia existente entre el punto de partida y el fondo del mar donde se refleja, y su retorno al punto de partida. La emisión y recepción acústica se realiza generalmente a través del mismo transductor que convierte las variaciones mecánicas en pulsos eléctricos y viceversa, de forma que en la emisión, la energía eléctrica se convierte en acústica, y en la recepción de la onda acústica se transforma en señal eléctrica. El rango óptimo de frecuencias se extiende de 15 a 200 KHz y se elige en función de calado, naturaleza del fondo y tipo de equipo. Los transductores se sitúan generalmente en el casco del barco con el haz orientado verticalmente hacia el fondo. El haz puede comprender o bien un solo pulso, o bien una banda de pulsos que se distribuyen con un ángulo variable a babor
y estribor del barco.
Los dispositivos acústicos, que son en los que nos centraremos, se pueden clasificar en:
Sondas monohaz Sondas multihaz Sondas laterales o sidescan sonar
Sondas TOPAS
Sondas monohaz
Emiten en una sola frecuencia, típicamente 200 KHz, por encima del sonido audible por el ser humano (ultrasónicas). En trabajos de cartografía ya no se emplean, pero por su facilidad de manejo y fiabilidad hasta los 1000 metros se emplean aun en localización de bancos de peces por ejemplo.
Sondas multihaz
Se trata de un conjunto de sondas que emiten en varias direcciones a una determinada frecuencia, cubriendo así una mayor zona y posibilitando la corrección de errores mediante la interpolación de los resultados obtenidos. Además de precisión se gana
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rapidez y por tanto un ahorro significativo en el gasto que supone cartografiar una zona.
La siguiente tabla muestra las características típicas de las sondas multihaz.
Frecuencia de muestreo 13 KHz
Profundidad de muestreo (z) De 50 a 11000 m
Longitud de cobertura de 5 a7 veces la altura de agua
Apertura de haz 150º
Numero de haces 162
Resolución por pixel 2,4 m
Velocidad de adquisición máximo 10 nudos
Frecuencia de adquisición de 2 a 20 segundos
Escala de trabajo 1:100 000 – 1:500 000
Figura. 18
La frecuencia de estas sondas varía dependiendo de la profundidad en que se quiera operar con ella. Normalmente, a mayor profundidad menor será la frecuencia emitida. Los
valores más típicos son:
Localización Rango
profundidad
Frecuencia Tipo de trabajo
Grandes fondos 100-12.000
m
10 - 15 KHz Dorsales oceánicas;
taludes
Fondos
medianos
30 - 3000 m 30 - 50 KHz Plataformas continentales,
taludes.
Pequeños
fondos
5 - 500 m 80 - 120 KHz Plataformas continentales,
taludes.
Aguas someras 0 - 100 m 200 - 400
KHz
Zonas litorales
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La intensidad de la señal se va degradando con la distancia, por lo que es de suponer que existirá mayor degradación en los extremos. Hay que tener esto en cuenta cuando se trata de emplear los datos recibidos para establecer la composición del fondo en estas regiones (Reflectividad).
Por otra parte, existen otras fuentes de errores que son:
El propio error del GPS (decenas de cm y 0.05°) En la vertical, el propio movimiento del barco
Factores condicionantes del medio: salinidad, presión, temperatura
Estos errores combinados entre sí pueden dar, en las zonas de los extremos donde se está midiendo unos errores de 1 o 1.5 metros. Para subsanarlo se superponen zonas medidas y se promedian los resultados.
Figura. 19: superposición de áreas de trabajo
Figura. 20: imagen obtenida con una sonda multihaz
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Figura. 21: imagen digitalizada a partir de la imagen de la sonda
SONDAS TOPAS
Se emplean para medidas que requieran gran penetración y resolución.
El sistema consta de:
Fuente acústica Consola de operación Dispositivo de almacenamiento masivo de datos Periféricos
El sistema analiza en tiempo real los datos, pudiendo variarse la configuración de las
medidas para mejorar los resultados que se vayan obteniendo.
Existen dos modos de trabajo: Alta penetración y Alta resolución
Alta penetración. Cuando se trabaja en aguas profundas o se necesita mucha
penetración, es necesario transmitir más energía, se utilizan barridos lineales de frecuencia (chirp). El perfilador de fondos TOPAS está diseñado alrededor de una antena paramétrica, utilizando las características no lineales de propagación del medio (agua) que permiten la generación de señales de baja frecuencia utilizando un pulso de muy corta duración (burst) de una señal de alta frecuencia, o a partir de la intermodulación de dos señales de alta frecuencia. Esta técnica permite la generación de un haz acústico muy estrecho de baja frecuencia a partir de un sensor relativamente pequeño; de esta forma se eliminan algunos inconvenientes clásicos en la generación de señales acústicas de baja frecuencia (lóbulos laterales, ringing). También permite la estabilización
electrónica de los haces, tanto enbalanceo como en cabeceo.
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Alta resolución.Empleada para fijar caminos para tuberías, donde es necesario conocer
muy exactamente el fondo donde se van a asentar, así como los sedimentos en los 10 primeros metros. Da buenos resultados en 2000 4000 metros. Mas allá la relación señal ruido ya no es tan buena y los resultados no tan exactos como se desearía.
Figura. 22
Uno de los parámetros más importantes a controlar es la posición relativa de la sonda respecto del barco. La posición del barco se determina generalmente por GPS diferencial (DGPS), pero la posición de la sonda respecto de este puede variar en función de las corrientes, la velocidad, el oleaje... La frecuencia de emisión de la red GPS (1,5 GHz) no permite que estas ondas se propaguen bajo el agua, por lo que no es posible el posicionamiento mediante un GPS instalado en la sonda. Por ello, ha de contar con un sistema de posicionamiento relativo respecto del barco. Además, en caso de necesitar una precisión mayor, pueden situarse algunas boyas posicionadas por GPS y comunicadas entre sí y con el dispositivo sumergido, de manera que la referencia sea múltiple respecto de varios puntos y la precisión mayor. Es lo que se denomina Sistema GIB (GPS IntelligentBuoy).
PROBLEMAS EN LAS MEDIDAS
Para determinar la presión recibida de un sonido de una fuente lejana, (este es el fundamento de nuestras sondas) hay que tener en cuente los factores del entorno que pueden influir en la propagación subacuática de la energía del sonido, estos factores del
entorno incluyen:
Pérdidas en la transmisión
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Reflexión Dispersión (scattering)
PÉRDIDAS EN LA TRANSMISIÓN
Cuando un sonido viaja a través del océano, la intensidad asociada con el frente de onda disminuye, se atenúa. Esta reducción de la intensidad es a lo que se llama perdidas en la transmisión (TL). La pérdida total en la propagación es la diferencia entre la intensidad del sonido en un punto cercano a la fuente y en un punto lejano. Las pérdidas en la propagación son causadas por numerosos factores, de los que los principales son pérdidas por absorción y por expansión del frente de onda (cuanto más lejos de la fuente mayor superficie abarca el frente de onda con la misma o menor, si se tiene en cuenta la absorción, energía que en el origen). Estas pérdidas ocurren con todas las transmisiones subacuáticas.
Las pérdidas en la transmisión del sonido dependen de lo siguiente:
Frecuencia:La frecuencia afecta a la atenuación, a más frecuencia mayor atenuación.
Expansión:La expansión del frente de onda hace que la energía total asociada al frente
de onda se distribuya entre una superficie cada vez mayor, resultando una intensidad cada vez menor. Estas pérdidas no dependen de la frecuencia. En aguas profundas y homogéneas, el sonido originalmente se expande esféricamente (propagación esférica) y su intensidad disminuye en proporción con el cuadrado de la distancia. Cuando el sonido se ha propagado una distancia aproximadamente igual a la profundidad se comporta como si estuviera en un conducto y la propagación pasa a ser cilíndrica donde la intensidad disminuye directamente con la distancia.
Absorción:La absorción es la transformación de energía acústica en calor. Para que un
sonido se propague por un medio, este debe ser movido. La viscosidad del medio, su
capacidad para resistirse a los movimientos de flujos, causa la absorción.
REFLEXIÓN Y DISPERSIÓN
Cuando las ondas sonoras interaccionan con una frontera dura, como la superficie del mar, el fondo marino, la flora y fauna del medio marino o en general cualquier objeto que esté dentro del agua, puede ocurrir uno de los dos procesos. Si la frontera es lisa en relación con la longitud de onda del sonido, este será reflejado coherentemente con un
ángulo igual al de incidencia, de acuerdo con la Ley de Snell.
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Figura. 23
Sin embargo si la superficie es rugosa (es lo normal) a la escala de la longitud de onda el sonido se dispersará en todas las direcciones, de tal manera que sólo una parte del haz incidente regresará al receptor, falseando los resultados.
Figura. 24
OTROS USOS
Localización de bancos de peces así como la localización de
fondos aptos para colocación de redes de arrastre. Uso militar, en submarinos, armas antisubmarinas y descubrimiento
de minas, obstáculos etc. Arqueología: Localización de pecios hundidos mediante la
capacidad de las sondas para establecer la composición del fondo marino: normalmente el bronce de los cañones delata su localización más que la madera que se deshace bajo el mar.
Trazado de canalizaciones submarinas mediante el análisis de la topografía del fondo.
Actualización de cartas de navegación y trazado de zonas seguras para el tránsito de buques (lejos de obstáculos peligrosos)
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Sistemas de orientación, a imagen de los empleados por los
animales.
GALERÍA DE IMÁGENES
Figura. 25: mapa batimétrico
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Figura. 26: funcionamiento de una batimetría
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SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL
El Sistema de Posicionamiento Global GPS fue desarrollado por el Departamento de
Defensa de Estados Unidos, con el propósito de simplificar la navegación precisa.
El sistema GPS de satélites NAVSTAR fue diseñado para remplazar a todos los sistemas
satelitales previos, empleados en navegación. Como lo fue el sistema NNSS de satélites
TRANSFIT.
Los satélites se encuentran lo suficientemente lejos como para evitar los problemas que
encuentran los sistemas con base en la Tierra y usan tecnología de precisión para dar
posiciones, con exactitud, a cualquier punto, las 24 horas del día.
Este Sistema consiste en 24 satélites distribuidos en seis planos orbitales. Además se
contará con 3 satélites de repuesto los que se mantendrán en órbita a objeto de remplazar
a cualquiera que presente problemas operacionales.
Los satélites se mantienen en órbitas semicirculares, inclinadas en 55º, a una altitud de
20.000 Km. Y con un período aproximadamente de 12 horas. La órbita de los satélites
permite que 4 de ellos sean visibles para un observador en todo momento y desde
cualquier punto del globo.
El satélite operacional del sistema GPS tendrá una duración media de 6 años y estará
proyectado para 7 años y medio. La potencia es proporcionada por dos paneles
convertidores de energía solar, los que continuamente siguen al sol, cargando las baterías
a bordo para cuando el satélite se encuentre en la parte oscura de su órbita.
Puesto que GPS fue pensado como un sistema de uso militar, está estructurado de tal
manera que sea impermeable a las interferencias.
GPS
El SPG o GPS (Global PositioningSystem) es un sistema global de navegación por
satélite que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o
un vehículo con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque
lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue desarrollado, instalado y
actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
GLONASS Es un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) desarrollado por la Unión
Soviética siendo hoy administrado por la Federación Rusa y que representa la
contrapartida al GPS estadounidense y al futuro Galileo europeo.
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Consta de una constelación de 31 satélites (24 en activo, 3 satélites de repuesto, 2 en
mantenimiento, uno en servicio y uno en pruebas) situados en tres planos orbitales con 8
satélites cada uno y siguiendo una órbita inclinada de 64,8° con un radio de 25 510
kilómetros. La constelación de GLONASS se mueve en órbita alrededor de la tierra con
una altitud de 19 100 kilómetros (algo más bajo que el GPS) y tarda aproximadamente 11
horas y 15 minutos en completar una órbita.
FUNCIONAMIENTO
El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta tierra, a
20.200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrirtoda la superficie de la
Tierra.Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utilizapara ello
localizaautomáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas
señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos.
Figura. 27
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Figura. 28
Distancias Satelitales GPS se basa en las distancias satelitales. Esto significa que obtenemos nuestra posición,
midiendo a un grupo de satélites en el espacio, los que representan puntos de referencia
precisos.
El concepto que utiliza GPS se puede resumir con el siguiente ejemplo:
“Pensemos que necesitamos conocer nuestra ubicación y conocemos la distancia
a un satélite A, de aproximadamente 11000 km. Esto nos indicará que nos
encontramos en alguna parte, sobre una esfera imaginaria con centro en el satélite
y de radio igual a 11000 km.
Figura. 29
Ahora si al mismo tiempo conocemos la distancia a un satélite B que es de 12.000
km. Generaremos un círculo de contacto donde se intersectan las dos esferas.
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Figura. 30
Entonces, si hacemos una medición hacia un tercer satélite C, podremos
ubicarnos con mayor seguridad, porque si sabemos que nos encontramos a
13.000 Km hay sólo 2 puntos posibles en el espacio. Esos dos puntos están donde
la esfera de 13.000 Km corta al círculo de intersección de las esferas de radio
11.000 y 12.000 Km.”
Figura. 31
Por lo tanto 3 mediciones generan un punto de contacto. Podríamos hacer una
cuarta medición a otro satélite,generalmente uno de los puntoscorresponde a una
ubicación fuera de rango o irreal. El punto erróneo puede que no se encuentre
dentro de la Tierra o puede tener una velocidad mayor, pero las computadoras a
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bordo de los satélites GPS pueden discernir correctamente.
Figura. 32
Ocasionalmente si nos encontramos seguros de nuestra altitud, como por ejemplo los
marinos saben que se encuentran a nivel del mar, puede eliminarse una de las
observaciones.La trigonometría nos dice que se debe contar con 4 observaciones para
poder ubicarnos inequívocamente. Pero en la práctica podemos hacerlo con sólo tres, si
podemos eliminar la solución absurda.
Puesto que GPS usa la técnica de medición de “vía única” y el reloj del receptor no se
halla sincronizado con el reloj del satélite. Esta falta de sincronización es la razón para
que se use el término de seudodistancia.
Midiendo distancias a un satélite
Puesto que GPS está basado en nuestra distancia a satélites en el espacio,
necesitamos un método para saber cuán lejos noshallamos de ellos, laidea es
utilizar la ecuación de Velocidad y Tiempo del viaje.
GPS trabaja midiendo el tiempo que tarda una señal de radio, emitida por el
satélite en alcanzarnos y luego, calculando la distancia correspondiente a ese
tiempo. Las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz 300.000 Km/s. Luego si
sabemos en que momento se emite la señal en el satélite y cuando se recibe en la
tierra, sabremos cuanto tiempo tardó en llegar.
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Simplemente multiplicamos ese tiempo por 300.000 Km/s y ese producto
corresponderá a nuestra distancia del satélite.
DISTANCIA = VELOCIDAD DE LA LUZ x TIEMPO
Por supuesto los relojes involucrados deben ser muy precisos, pues la luz viaja a una
velocidad muy alta. Si un satélite GPS se encontrara justo sobre nuestras cabezas, le
tomaría apenas 6/100 de segundo a la señal de radio alcanzarnos.
La mayoría de los geo receptores pueden medir tiempos con precisión de nanosegundos,
es decir 0.000000001 segundos.
Todos los relojes de los satélites NAVSTAR están sincronizados al sistema horario GPS.
Si el receptor estuviera equipado con un reloj preciso, sincronizado perfectamente con el
sistema horario GPS, mediría la verdadera distancia satélite - receptor. Efectuando
mediciones simultáneas a tres satélites, la posición del observador estaría definida por la
intersección de tres esferas de radio conocido, centrada en cada satélite.
.r1 = c * t1 = ((x -x1) ^2 + (y - y1) ^2 + (z -z1) ^2) ^1/2.
.r2 = c * t2 = ((x -x2) ^2 + (y - y2) ^2 + (z -z2) ^2) ^1/2.
.r3 = c * t3 = ((x -x3) ^2 + (y - y3) ^2 + (z -z3) ^2) ^1/2
Normalmente, los receptores estarán equipados con un reloj de cristal, el que no
necesariamente mantendrá la misma hora de los relojes más estables de Rubidio o Cesio
de los satélites. Consecuentemente, la medición de distancias estará contaminada por el
error del reloj receptor. Esta cantidad es referidacomo seudodistancia y requiere que el
observador rastree 4 satélites y resuelva 4 ecuaciones para las 4 incógnitas: las
componentes de la posición tridimensional del observador y el error del reloj del receptor.
Resumen:
Los tiempos precisos es la clave en la medida de las distancias satelitales.
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Los satélites son precisos, pues llevan a bordo relojes atómicos.
Los relojes de los receptores no necesariamente deben ser perfectos, pues una
astucia trigonométrica puede eliminar los errores del reloj.
Esto consiste en hacer una cuarta observación.
Medición por diferencia de fases
Este método es el que permite la máxima precisión. Para ello se emplea una frecuencia
de referencia, obtenida del oscilador que controla el receptor, que se compara con la
portadora desmodulada que se ha conseguido tras la correlación, o bien sobre su
armónico conseguido por el método de cuadratura (visto en el sector de usuario). La base
del método es que se controla en fase una emisión radioeléctrica hecha desde el satélite
con frecuencia conocida y desde posición conocida.
Al controlar en fase, lo que se hace es observar continuamente la evolución del desfase
entre la señal recibida y la generada en el receptor; el observable es el desfase, y éste
cambia según lo hace la distancia satélite-antena receptora.
Diferencia de fase entre dos receptores
Figura. 33
Cuando llega a la antena, la onda portadora habrá recorrido una distancia D, correspondiente a un cierto número entero N de sus longitudes de onda, llamado ambigüedad, más una cierta parte de longitud de onda. Lo observable es esta
parte de la longitud de onda y puede valer entre 0 y 360 grados sexagesimales. Cuando
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va creciendo y llega a 360 el valor de N aumenta en una unidad y dicho valor pasa a valer 0. Contrariamente sucede al revés.Pensemos que ya que la longitud de onda de la L1 es de 20 cm. y que al poder apreciar el incremento de fase con precisión mejor del 1% la resolución interna es de orden milimétrico. Además la distancia (y por tanto la fase y incremento de fase entre 0 y 360 grados sexagesimales) está variando continuamente
aunque de forma controlada por la continua comparación de fase.
La resolución de la ambigüedad se hace en el proceso de cálculo; y no sólo esta incógnita, sino las otras que tenemos que son los estados de los relojes y por supuesto
los tres incrementos de coordenadas entre receptores.
Es fundamental en el sistema no perder el seguimiento de la fase para que la ambigüedad inicial no pueda variar. Si hay una pérdida de recepción por cualquier causa la cuenta de ciclos se rompe y tenemos una pérdida de ciclos o cycle slip, talón de Aquiles del método,
aunque mediante un ajuste polinómico en post proceso, es posible restaurar la cuenta original y recuperar la ambigüedad inicial.
Este método se emplea para posicionamiento relativo, entre dos receptores que toman la diferencia de fase al mismo satélite y que pueden comunicarse para obtener sus
coordenadas relativas.
Posicionamiento relativo
Figura. 34
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Métodos topográficos en batimetría:
Batimetría fotogramétrica
El uso de la fotogrametría ha permitido mejorar la precisión y aumentar la rapidez en los
levantamientos batimétricos. Su uso queda limitado a aguas de baja profundas, siendo
esta variable (la profundidad) la principal limitación de este método.
Comparada con la fotogrametría terrestre, la fotogrametría batimétrica exige la aplicación
de correcciones teniendo en cuenta factores tales como las mareas, el índice de
refracción del agua, la presencia de algas, la salinidad, el plancton, la temperatura del
agua, etc. Tiene la ventaja de que permite tener un número mayor de curvas de nivel por
lo que el fondo queda mejor definido.
Los trabajos realizados en la costa sur de Puerto Rico permitieron concluir que el
solapado óptimo de las fotografías es del 65% al 70%. Con este solapado y en zonas
cercanas a la costa, se ha obtenido un error en la determinación de la profundidad menor
del 2%.
Batimetría por procedimientos fotográficos
Figura. 35
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Este método es aplicable en aguas poco profundas. Consiste en estudiar las variables del
espectro visible en imágenes obtenidas desde aeroplanos y satélites. Las fotografías se
realizan con películas capaces de producir un alto contraste cromático.
Con un conjunto de varias imágenes del mismo sitio, tomadas en diferentes días, bajo
diversas condiciones, podemos combinar las variables temporales de las imágenes (que
dependen del momento en que se toma la fotografía, tales como nubes, sedimentos,…) y
sacar un promedio, con lo que resaltaremos las características estables del fondo.
Las imágenes de los sucesivos vuelos de la misma zona se digitalizan y se fisionan
estadísticamente. Finalmente se obtiene una imagen sintética como mezcla de las
distintas bandas y en ella se correlaciona claridad-profundidad.
Las fotografías aéreas también nos dan una idea clara del posible acceso a una costa que
no se conoce, así como: las rutas más convenientes, la existencia de islas, arrecifes;
lugares más convenientes para efectuar desembarcos; caminos, sendas próximas a la
costa, etc.
FOTOS AÉREAS
Figura. 36: fotos aéreas
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Batimetrías mediante métodos fotogramétricos.
Después de los métodos tradicionales, es la solución más utilizada. Muchas veces se
prescinde de la utilización de este método, a causa de que sólo se puede utilizar en
aguas limpias y hasta ciertas profundidades. Sin embargo, son métodos de gran utilidad
para la elaboración de mapas batimétricos de zonas poco profundas.
Para la restitución, se requiere que las fotografías tomadas tengan una cierta verticalidad
con respecto al fondo marino. Con el empleo de técnicas fotogramétricas de precisión
podemos lograr esta verticalidad, e incluso muchas veces será suficiente el empleo de
modelos estereoscópicos simples para la determinación del relieve batimétrico alrededor
de las islas. En zonas alejadas de costa, es preciso solapar las fotografías para cubrir las
zonas que se encuentranentre los puntos del fondo que cumplen la verticalidad requerida.
La principal diferencia entre la fotogrametría terrestre y la fotogrametría batimétrica estriba
en la trayectoria de los rayos de luz debido al medio que atraviesan.
En fotogrametría terrestre el rayo tiene una corrección debido a la atmósfera, denominada
corrección de refracción atmosférica; en fotogrametría batimétrica elrayo atraviesa
también el agua, por lo que para la elección de los puntos de una aereotriangulación
debemos de tener en cuenta los efectos de refracción y difracción. Como efectos de
menor importancia se tiene el del oleaje, la salinidad del agua, la presencia dealgas o
plancton, la temperatura del agua, etc. El punto sumergido elegido se ve en una posición
aparente. Para que todos los puntos elegidos sean teóricamente correctos para una
aereotriangulación, caso típico en fotogrametría batimétrica, por la dificultad de dar puntos
de apoyo en el agua, tendremos que introducir unas correcciones a fin de obtener la
posición real del punto sumergido.
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Figura. 37
CUBICACION DEL EMBALSE Y DETERMINACION DE MATERIALES
SEDIMENTADOS
Objetivos
Los fines de estos trabajos son actualizar las curvas de capacidad de los embalses, y medir los volúmenes de materiales sedimentados.
Metodología empleada
Vuelo fotogramétrico
El primer paso a dar para la realización de un estudio batimétrico consiste en obtener las
fotografías aéreas del embalse y sus zonas próximas. Con el vuelo fotogramétrico y
mediante la oportuna restitución de los pares estereoscópicos, se obtiene el plano
topográfico de la parte del vaso no sumergida que figura en los fotogramas.
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Figura. 38
El vuelo conviene realizarlo en aquella época del año en que el nivel del agua embalsada sea
mínimo, con objeto de conseguir sin mucha dificultad tener una pequeña franja de solape
entre las zonas restituida y levantada por batimetría. De esta forma no quedará ninguna zona
del embalse sin información topográfica.
Puntos de apoyo en los fotogramas
En primer lugar se debe elegir sobre los fotogramas los lugares donde deberán situarse los
Puntos de Apoyo (P.A.).
Estos lugares serán los adecuados, de manera que la zona seleccionada esté incluida en la
de recubrimiento de los diferentes fotogramas de una misma pasada y a su vez, de las
pasadas colindantes si fuera el caso.
De esta forma se consigue que la restitución se realice siempre dentro de la superficie
definida por los puntos de apoyo, evitando tener que realizar extrapolaciones.
Se situarán cuatro puntos como mínimo por cada par estereoscópico. Dadas las
características especiales que reúnen los pares de los vuelos de los embalses, en donde en
muchas ocasiones una gran parte del par se corresponde con la zona de agua del embalse,
los P.A. se situarán siempre de forma que permitan la correcta restitución.
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Red de triangulación o poligonación
Tomando como base la Cartografía del Mapa Nacional a escala 1/50000 y como
coordenadas las calculadas por el Instituto Geográfico Nacional en proyección U.T.M. (R.E.
50, elipsoide de Hayford), se proyecta una red que sirva de base para la obtención de las
coordenadas de los Puntos de Apoyo y de los Puntos Batimétricos. Dicha red, cubrirá toda la
superficie a cartografiar y estará compuesta por una serie de Estaciones que formarán una
malla de poligonación o triangulación que se unirá a la Red Geodésica Nacional mediante
estacionamiento en los Vértices Geodésicos más próximos a la zona del embalse. Se
procurará que la red sea ejecutable en el terreno en la totalidad de su desarrollo y no tendrá
estaciones destacadas ni vértices aislados.
Perfiles batimétricos
Con las fotografías que componen el vuelo fotogramétrico se realiza un mosaico del conjunto
del embalse. Sobre él se definen los perfiles a realizar.
Figura. 39
Para la obtención de información de la zona del embalse en donde existen islas, se radian
los perfiles desde las mismas.
Trabajos de campo
Apoyo de los pares estereoscópicos del vuelo fotogramétrico
Se comienza por replantear en el terreno la red proyectada en gabinete señalizándola
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mediante clavos FENO.
De las Estaciones (vértices) que componen dicha red, se realiza una reseña con indicación
de su acceso y el detalle de su señalización. También se hace un pequeño croquis de su
situación.
Una vez señalizada se procede a la lectura de ángulos y distancias.
Desde cada Estación se medirá y observará a las Estaciones y Vértices Geodésicos que
sean visibles.
Desde las diferentes Estaciones que componen la Red, se referencian los Puntos de Apoyo
mediante radiación, utilizándose los equipos indicados anteriormente.
Se procura que los Puntos de Apoyo se correspondan con elementos fijos del terreno
(esquinas de casas, postes, tapias, etc.) y se realiza una reseña del objeto identificado
planimétricamente, con una breve indicación del detalle seleccionado y el lugar en el que se
ha dado el punto para la altimetría. Asimismo se indica la pasada y el fotograma en que se
ha pinchado cada P.A.Todos estos puntos deben elegirse de forma que puedan ser
identificados fácilmente en las fotografías aéreas.
Levantamiento batimétrico
La parte del vaso del embalse que no es posible restituir por encontrarse sumergida
en el momento de la realización de los fotogramas aéreos, debe obtenerse mediante el
correspondiente reconocimiento batimétrico.
Para ello se debe esperar hasta que el nivel del agua en el embalse sea superior al
que tenía en el momento de efectuarse el vuelo, con objeto de que no quede ninguna zona
del embalse sin información topográfica.
El levantamiento batimétrico consiste en la obtención de las coordenadas (x, y, z) de
un número suficiente de puntos del vaso del embalse, de forma que mediante el posterior
tratamiento de esos datos con programas informáticos adecuados, se puedan obtener de la
manera más real posible las curvas de nivel que definen el terreno situado bajo la lámina de
agua. Esto se consigue mediante el empleo de los siguientes equipos:
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Estación Total de Topografía.
Ecosonda.
Prismas.
En la instalación del emisor del ecosonda en la embarcación deben tenerse en cuenta los
siguientes criterios:
Seleccionar un sitio que tenga un mínimo de vibraciones.
El cabeceo y el balanceo deben ser mínimos.
Debe estar separado de otros elementos eléctricos.
El sitio elegido no debe estar en contacto con espuma o burbujas.
El agua a su alrededor esté lo más tranquila posible.
Generalmente se suele colocar a 1/4 ó 1/3 de la longitud total de la embarcación a
partir de la popa.
La comunicación entre los operadores situados tanto en el Geodimeter 140 T como
en la embarcación, se realiza mediante aparatos radiotransmisores portátiles, con frecuencia
de trabajo propio.
Trabajos de gabinete
Una vez en gabinete se recopilan todos los datos tomados en el campo, los relativos a la
Red (vértices), al Apoyo fotogramétrico y al reconocimiento Batimétrico. Se ordenan las
reseñas de los vértices y de los puntos de apoyo, gráficos, cartas batimétricas, etc.
En el gráfico de la Red se sitúan todas las Estaciones, así como todas las distancias
medidas y las visuales realizadas. A continuación se procede a numerar cada uno de los
puntos, Vértices Geodésicos, Estaciones de Triangulación y/o Poligonación, Puntos de
Apoyo, Estaciones y Puntos Batimétricos. La numeración de cada uno de ellos es única con
el fin de evitar posibles errores.
- Vértices: Del 100 al 105 y 115 a 117 (Geodésicos)
Del 106 al 113 y 118 a 122 (Triangulación)
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- Puntos de Apoyo: Del 1 al 58
Figura. 40
Cálculo de los trabajos de campo realizados
Consiste en obtener el valor de las coordenadas (x, y, z) de cada punto analizado, a partir de
las medidas angulares y de distancia realizadas en el campo. Una vez numerados todos los
puntos, se procede en primer lugar al cálculo de la Red, ajustándose planimétricamente a la
Red Geodésica Nacional y altimétricamente a los datos de la Presa. Al realizarse el cálculo
en coordenadas U.T.M. se aplican las correcciones propias de dicha proyección:
En el cálculo de la altimetría se utilizan las correcciones de esfericidad y refracción.
Cubicación del embalse
Para obtener la cubicación del vaso del embalse se debe proceder, previamente, a calcular
la superficie encerrada por cada curva de nivel.
Dado que lo que se desea obtener es una relación altura-volumen, para conseguir la curva
de capacidad actualizada del embalse se calcula el volumen comprendido entre curvas de
nivel consecutivas mediante la fórmula:
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Vi =
Dónde :
Vi = Volumen comprendido entre las cotas i e i+1
h = Distancia entre curvas de nivel consecutivas
Si= Superficie limitada por la curva de cota i
Si+1 = Superficie limitada por la curva de cota i+1
El volumen total será entonces:
V = ∑
Dónde:
a = Cota de la curva más profunda
m = Cota del Máximo Nivel Normal de Embalse
Figura. 41
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CONCLUSION
La pérdida de ciclos puede ocurrir por muchas causas: paso de un avión, relámpago,
disturbios ionosféricos, torpeza del operador, etc. Pensemos que, dada su lejanía y poco
volumen físico, la fuente radiante (antena del satélite) se puede considerar puntual, por lo
que carece de penumbra radioeléctrica. Se comprende claramente la dificultad de trabajar
en cercanías de arbolado, tendidos eléctricos, estructuras, torres, etc.
Puesto que GPS usa la técnica de medición de “vía única” y el reloj del receptor no se
halla sincronizado con el reloj del satélite. Esta falta de sincronización es la razón para
que se use el término de seudodistancia.
BIBLIOGRAFIA
Levantamientos batimétricos-M. Farjas: universidad politécnica de Madrid
Levantamientos topobatimétricos en ingeniería de costas: Vicente Chapapria, José
Aguilar, José Serra, Josep medina: universidad politécnica de valencia