Engenharia Hidrográfica: do fio-de-prumo ao sondador multifeixe. Fernando Freitas Artilheiro Divisão de Hidrografia

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1 Engenharia Hidrográfica: do fio-de-prumo ao sondador multifeixe Fernando Freitas Artilheiro Divisão de Hidrografia

2 Sondagem a prumo

3 Sondagem com sondadores acústicos

4 Sumário Introdução Requisitos mínimos para os Lev. Hid.º Evolução e comparação dos vários tipos de Lev. Hid.º Aplicações dos Lev. Hid.º com sondadores multifeixe Novos desafios

5 SOLAS - Convenção Int.. para a Salvaguarda da Vida Humana no Mar Os Governos Contratantes comprometem-se a adquirir e compilar dados hidrográficos e publicar, divulgar e manter actualizada toda a informação náutica necessária a uma navegação segura. assegurar a execução dos levantamentos hidrográficos preparar e editar cartas náuticas promulgar avisos aos navegantes no sentido de manter as cartas náuticas actualizadas assegurar a maior uniformidade possível das cartas e publicações náuticas, tendo em consideração, sempre que possível, as resoluções e recomendações internacionais disponibilização, à escala mundial, da informação hidrográfica [SOLAS, cap. V segurança a da navegação -,, regra 9 actividades hidrográficas ]

6 Instituto Hidrográfico - Missão Executar e divulgar a cobertura cartográfica das águas interiores e territoriais e de outras com interesse cartográfico nacional, efectuando os levantamentos indispensáveis à sua realização e actualização ( );( Edição, promulgação e cancelamento das cartas náuticas n e demais documentos náuticos n nacionais são da competência exclusiva do IH ( );( Assegurar as actividades relacionadas com as ciências e tecnologias do mar (...). [Decreto Lei n.º 134/91 de 30/04/91, alterado pelo Decreto-lei 264/95 de 12/10/95. ]

7 Normativos de referência As Especificações Técnicas / Norma Técnica seguem os requisitos básicos da Publicação S-44 (IHO Standards for Hydrographic Surveys 5.ª Ed., Fevereiro 2008) da Organização Hidrográfica Internacional (OHI). Para trabalhos específicos podem ser definidos requisitos mais restritivos. Procedimentos para a realização dos levantamentos hidrográficos deve seguir as orientações do Manual de Hidrografia da OHI (OHI, 2005).

8 1. Classificação dos LH ORDEM ESPECIAL Exemplos de Áreas Típicas Áreas onde o resguardo à quilha é crítico, profundidades inferiores a 40 m. Capacidade de Detecção do Sistema Estruturas cúbicas c com aresta superior a 1 m. 1 a Áreas com profundidades inferiores a 100 m e onde o resguardo à quilha é menos crítico, mas onde possam existir estruturas com interesse para a navegação de superfície. Estruturas cúbicas c com aresta superior a 2 m em fundos até aos 40 m; Em fundos superiores, aresta superior a 10% da profundidade. b Áreas com profundidades inferiores a 100 m e onde o resguardo à quilha não é um requisito para a navegação de superfície esperada. Não aplicável. 2 Áreas com profundidades superiores a 100 m, não requerendo busca total do fundo. Não aplicável

9 2. Planeamento dos LH ORDEM ESPECIAL 1 2 a b Máximo Espaçamento entre Fiadas Não aplicável Não aplicável 3 vezes a profundidade média ou 25 m 4 vezes a profundidade média Métodos eequipamentos Recomendados SMF: Medição profundidades por faixas; SFS e SL: medição profundidades por perfis e busca obstruções com sistema de varrimento Medição profundidades por perfis com SFS ou com SMF sem busca total do fundo. Medição profundidades por perfis com SFS ou com SMF sem busca total do fundo.

10 3. Posicionamento ORDEM ESPECIAL Máxima Incerteza Horizontal (Nível de Confiança 95%) 2 m a 1 5 m + 0,05 * z b 2 20 m + 0,10 * z

11 4. Profundidade ORDEM ESPECIAL Máxima Incerteza Vertical (Nível de Confiança 95%) a = 0,25 m b = 0,0075 a 1 a = 0,5 m b = 0,013 b a 2 + ( b z) 2 2 a = 1,0 m b = 0,023

12 Cartografia: analógico - vectorial

13 A evolução da cobertura batimétrica m 00 m

14 Diagrama de compilação Classificação dos Levantamentos Hidrográficos

15 Levantamento multifeixe com busca total do fundo

16 Evolução da medição de profundidade Fio-de de-prumo Feixe Simples Multifeixe [NOAA, 2004]

17 Comparação de tipos de levantamentos Mu ltife ixe Fe ixe -si mp le s Pru mo Canal da barra Sul do Porto de Lisboa

18 Comparação de tipos de levantamentos v.g.. Barra do Porto de Lisboa (3 km 2 ) Espaçamento amento médio das fiadas/medições Densidade de Medições (sondas/km 2 ) Factores que mais contribuem para a incerteza vertical Duração Lev. Hid.º na barra do Porto de Lisboa (3 km 2 ) Busca total do fundo (detecção de estruturas cúbicas Ordem Especial) Prumo Malha regular com espaçamento amento de 50 m 400 Arfagem Inclinação do fio 100 h N/A Feixe-simples Fiadas com espaçamento amento de 50 m Arfagem Vel.. média m propagação do som Abertura do feixe 8 h N/A (requer complemento com sonar lateral) Multifeixe Fiadas com espaçamento amento de m (30 sondas/m 2 ) Variabilidade do perfil vel. propagação do som (refracção) Arfagem Balanço Maré 8 h Sim

19 Comparação de tipos de levantamentos Canhão de Faro 2500 m 1000 m 7500 m Sondador de feixe simples Sondador multifeixe Vasta área não coberta. Cobertura do fundo a 100%.

20 Sondadores multifeixe Grandes Fundos (2 sondadores) Profundidade de operação m Médios Fundos (1 sondador) Profundidade m Baixos Fundos (2 sondadores) (elevada resolução) Profundidade m

21 Sistema sondador multifeixe Sondador multifeixe (medição da profundidade) Sensor Movimentos (Arfagem,, balanço, cabeceio) Posicionamento, proa Perfil de velocidade de propagação do som na água Velocidade de propagação do som à face dos transdutores

22 Integração dos sensores do sistema multifeixe Antenas GPS (-X, -Z) Sensor Movimentos (-X, -Z) Linha de água Origem do referencial Eixo X (+X) Transdutor (+X, +Z) Eixo Z (+Z)

23 Aquisição de dados

24 Levantamentos hidrográficos Portuários rios SMF 300 khz Costeiros SMF 70 khz Oceânicos SMF 12 khz

25 Aplicações dos levantamentos hidrográficos Cartografia hidrográfica oficial segurança da navegação; Detecção de objectos; Aplicações militares canais seguros, guerra de minas; Estudos geofísicos, dinâmica sedimentar e de impacte ambiental, exploração de minerais, habitats piscatórios, cartografia de zonas de coral; Obras de engenharia - Pipelines, definição das rotas de cabos submarinos, dragagens, instalação de plataformas e controlo de obras portuárias.

26 Considerações Finais Desafios: Determinação do perfil de velocidade de propagação do som durante a sondagem (Moving Vessel Profiler); Determinação da maré a partir da embarcação de sondagem (GPS em modo Real Time Kinematic); Exploração da imagem acústica para interpretação da batimetria e classificação do tipo de fundo.

27

28 Comparação de tipos de levantamentos mu la (si ar Li d Mu ltif ei x e Fe ixe -si mp le s Pru mo çã o ) Canal da barra Sul do Porto de Lisboa

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