Levantamiento Hidrográfico

Hidrografía

La hidrografía es la ciencia que se encarga de medir y determinar las características geomorfológicas, que posteriormente son graficadas en una carta náutica, con el propósito de conocer las posibles afectaciones que se puede tener en la navegación además de otras actividades relacionadas con un cuerpo de agua

Levantamiento Hidrográfico

Un levantamiento hidrográfico es el encargado de medir y determinar las características de un cuerpo de agua, en esta clase de levantamientos se recolectan varios tipos de información como la profundidad, la dirección e intensidad de las corrientes, la altura y tiempo de las mareas y obstáculos que puedan afectar la actividad a realizarse. También se debe precisar en estos levantamientos las características de las costas, la posición y altura de las islas, rocas, arrecifes, la estructura geológica etc. Esta clase de levantamientos se realiza con el fin de conocer las características topográficas que puedan afectar tanto la navegación, la construcción, la exploración marítima, la perforación de petróleo etc. Generalmente estos levantamientos son realizados con buques a través de líneas de sondeo y ecosondas, también se utilizan aviones y sensores electrónicos modernos.

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Descripción general de un levantamiento hidrográfico

Cuando se procede a dar inicio a un levantamiento hidrográfico deben considerarse los siguientes puntos a ser presentados, también debe tenerse en cuenta que un error en esta clase de levantamiento, puede significar un fracaso total en la actividad 1. Debe conocerse de antemano para qué clase de actividad se va a realizar el trabajo. 2. El área a trabajar debe estar exactamente definida con coordenadas. (L1,L2,G1,G2) 3. También se debe tener conocimiento a que escala se va a graficar. 4. Se debe establecer y satisfacer las necesidades de la carta dependiendo el tipo de actividad hidrográfica 5. Debe contarse con un personal calificado así mismo se debe contar con el equipo indicado para realizar el trabajo 6. Una plataforma considerada la cual puede ser un buque hidrográfico, embarcaciones de apoyo, lancha hidrográfica, bote de goma, helicóptero etc. Plataformas que presten apoyo al levantamiento 7. Se debe contar con una disponibilidad de fotos aéreas, que posteriormente permite la restitución aerofotogrametríca la cual es base al momento de hacer la carta 8. También es recomendable tener en cuenta factores limitantes como presupuesto, política hidrográfica, dificultades geográficos u operacionales, limitaciones y fallas de los sistemas, entrenamiento del personal, logística, etc.

Imagen tomada de: https://www.dhn.mil.pe/hidrografia/image4652.png

Fases del proceso de levantamiento hidrográfico

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Las siguientes son las fases llevadas a cabo en un proceso hidrográfico: 1. Planificación Principalmente se define la carta que se va a desarrollar en base a las necesidades nacionales y la disponibilidad de recursos contada, las cartas a publicar se encuentran definidas en La Cubierta Cartográfica Náutica Nacional. Esta etapa de planificación es muy importante ya que en ella se definen las dimensiones de la carta, su escala, el área que abarca, y demás parámetros que deben ser puestos en marcha 2. Fotogrametría y Geodesia Debe considerarse la adquisición de fotografías aéreas del área en el que se trabaja, que mediante un proceso fotogramétrico permite obtener una representación detalla de la costa o el área a trabajar, como también las características topográficas, todo esto con el propósito de construir la restitución Aerofotogrametríca, lo que es base para la carta de navegación futura 3. Actividades de terreno Se debe medir en el terreno las profundidades por medio de sistemas de ecosonda monohaz y multihaz, también debe ser obtenida toda la información posible como altura, mareas, corrientes etc. También deben ser obtenidas posiciones geográficas con el fin de ser relacionadas con las fotografías aéreas, como también deben tomarse mediciones para ser vinculadas con puntos geodésicos. Deben ser verificados los accidentes topográficos, se debe revisar la ubicación de las ayudas de navegación como lo son los faros y las balizas, deben ser tomadas fotografías y videos del área a trabajar, se debe realizar un pre proceso de la información antes de ser entregada, en esta fase debe ser verificada la existencia y almacenamiento de los datos ya terminado el trabajo. 4. Proceso de los datos en gabinete En esta etapa se procesa nuevamente la información que ha sido obtenida en terreno, se revisa y se corrigen las profundidades obtenidas, se deben ajustar las posiciones geodésicas, como último se recopila nuevamente toda la información junto con la restitución aerofotogrametrica, esta información estará lista para ser entregada a cartografía para su posterior procesamiento. 5. Edición de la carta náutica Al finalizar el procesamiento de los datos, se deben incorporar tanto nombres, símbolos, advertencias, ubicación de faros etc. toda la información útil que debe conocerse. Posteriormente se reúne toda esta información la cual será parte de la carta de navegación, luego debe ser impresa una carta preliminar donde pasara por una revisión de control de calidad, después de esto se realizan las correspondientes correcciones para que esta sea revisada por el director, luego de ser aprobada se imprime y los archivos digitales son trabajados para realizar la carta náutica.

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Actividades de terreno

Levantamiento Batimétrico El sistema de medición de la profundidad del mar en diferentes puntos, es conocida también como levantamiento batimétrico, y se encuentra bajo normas técnicas hidrográficas internacionales (OHI). Organización Hidrográfica Internacional. El método tradicional para conocer la profundidad del fondo marino es mediante el proceso de sondaje, en el cual un buque o embarcación sonda una área siguiendo líneas continuas, uniformemente espaciadas, cuyas sondas indican las profundidades de una área representando la profundidad marina. Las profundidades representadas en una carta náutica son reducidas al nivel medio de bajamares y sicigias ordinarias, para eliminar la variación de la marea y garantizar al navegante que éste no encuentre ninguna profundidad menor que las representadas en la carta náutica, para lo cual emplea dos sistemas de levantamiento: sistema monohaz y sistema multihaz. ip7aNOfoI/AAAAAAAAAOI/PjHfSv9FVNg/s1600/batimetria.png

Recolección de datos batimétricos Los datos de batimetría consisten de posición y profundidad. En ese sentido son empleadas embarcaciones equipadas con receptores de GPS (midiendo la posición), ecosondas (midiendo la profundidad), sensores de actitud (midiendo el movimiento de la embarcación en los tres ejes). Es muy importante el correcto empleo de los ecosondas, la velocidad de propagación del sonido en el agua es determinada por sensores como el Digibar. Con el avance de la tecnología y para estar a la vanguardia de otros servicios hidrográficos a nivel mundial, se adquirieron dos Ecosondas Multihaz de la compañía Kongsberg Maritime, el cual cuenta con muchas bondades para realizar un levantamiento batimétrico, cubriendo en su totalidad el área a estudiar.

Sonar de Barrido Lateral 4

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El barrido del sonar, es realizado por medio de un equipo remolcado (pez), instalado en el casco o en la borda de una embarcación, contribuye para la seguridad de la navegación en aguas, por permitir la realización de Levantamientos Hidrográficos de Orden Especial, donde es garantizada la cobertura total (100 %), así como también para buscar objetos perdidos en el fondo marino.

Topografía y Geodesia En las cartas náuticas se representan paralelos y meridianos, faros, faroletes, puntos notables en tierra y en el mar; que auxilian la navegación. Los paralelos y meridianos constituyen la red geodésica de las cartas náuticas, en las cuales serán ploteados todos los auxilios. La correcta determinación de las coordenadas de esos auxilios es materia de la topografía y de la geodesia. Para el establecimiento de la red geodésica principal son definidos puntos de origen, cuyas coordenadas pertenecen al tercer orden geodésico y son determinadas por medio de operaciones utilizando equipos e instrumentos como el sistema GPS Trimble modelo R8 en modo estático y cinemático, así como también para los trabajos topográficos se utiliza la estación total Leica. Imagen tomada de: http://www.geoinformaticos.com/administrador/h2.jpg

Sondas

Una sonda es un instrumento utilizado con el propósito de determinar la distancia existente entre el fondo de un cuerpo de agua hasta el lugar donde se encuentra ubicado dicho instrumento, que generalmente se encuentra en la base de un buque o una embarcación. Existen tres tipos de sondas: 1. De brazo 2. Sondas Thompson 3. Ecoicas o Ecosondas Las sondas de brazo funcionan en lugares donde hay poca profundidad, consta de una cuerda de 18 m llamada sondaleza y un peso de plomo (Escandallo) socavado con el fin de recolectar información para evaluar la calidad del material en el fondo.

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El segundo tipo de sonda, las sondas Thompson, funcionan por medio de la presión que es ejercida por el agua en un tubo calibrado con ciertas especificaciones, lo que permite la lectura de estos. Las sondas Ecoicas o Ecosondas, son las sondas más utilizadas al momento de realizar levantamientos hidrográficos, como su nombre lo dice son sondas que por medio de ondas de sonido, permite determinar la distancia y profundidad a la que se encuentra el fondo marino, como también los objetos que allí pueden ser encontrados.

Ecosondas

Una ecosonda como anteriormente se menciona, utiliza ondas de sonido para determinar profundidades, el funcionamiento de este dispositivo consiste en transmitir fuertes impactos sonoros que van directamente desde y hacia un transductor que es el encargado de captar y clasificar la información obtenida. El sistema de Ecosonda está compuesto por una pantalla donde se presentan datos obtenidos, y se puede controlar el equipo, cuenta también con un registrador, un transmisor, un receptor y un transductor. Imagen tomada de: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/93/E cho_Sounding_USN.jpg/300px-Echo_Sounding_USN.jpg

Para los levantamientos hidrográficos existen dos tipos de Ecosonda, que son utilizados generalmente: Ecosonda monohaz La ecosonda Monohaz era utilizada en la gran mayoría de las batometrías que se realizaban años atrás, en la actualidad con la aparición de la multihaz han quedado en un segundo lugar. Hoy en día se sigue utilizando en pequeños levantamientos y en especial por entidades que no pueden permitirse la adquisición de una ecosonda multihaz por su elevado coste. Este tipo de instrumento electrónico tiene un transductor que genera un solo pulso acústico (toda la energía acústica que se transmite está confinada a un solo haz que tiene una forma parecida a un cono) que llega hasta el suelo marino, con lo que no es posible obtener el cien por ciento de cobertura del fondo, siendo necesario hacer líneas a cierta distancia sin poder conocerse lo que hay entre ellas (sectores sin información). Esta falta 6

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de información puede complementarse con un sonar de barrido lateral (SBL), que muestra una imagen del fondo similar a una ecografía, permitiendo detallar obstáculos, pero sin dar posición de los mismos.

Ecosonda multihaz El empleo de las ecosondas multihaz para la elaboración de batimetrías se ha convertido en la más desarrollada y exacta tecnología actual. Dicho sistema, que permite cumplir las normas estándar de la Organización Hidrográfica Internacional (OHI), proporciona un conocimiento preciso y completo de la profundidad y morfología de los fondos marinos. Dada las dimensiones de los océanos, la pequeña área iluminada por el sonido de las ecosondas monohaz, resultó ser insuficiente para conocer ampliamente el fondo del mar. La superficie representada del fondo marino no era correcta y, por lo tanto, no se podían explicar algunos fenómenos geológicos y geofísicos. Una de las ventajas en comparación con las monohaz, es que cubren grandes extensiones, minimizan los costos de operación y ganan en rapidez. Este sistema trata de un conjunto de sondas que emiten varios haces angostos de sonido en diferentes direcciones, ordenados en forma de abanico que barren transversalmente en el sentido que avanza la embarcación, a una determinada frecuencia, cubriendo así una mayor zona y posibilitando la corrección de errores mediante la interpolación de los resultados obtenidos.

Imagen tomada de: http://www.armada.mil.uy/plata/Dibujo5.jpg

Clasificación

Orden Especial

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Este es el más riguroso de los órdenes y su uso se destina solamente para aquellas áreas donde es crítica la separación entre la quilla de las embarcaciones y el fondo marino (quilla-fondo). Donde esta separación es crítica se requiere una búsqueda completa del fondo y el tamaño de los rasgos a ser detectados por esta búsqueda se mantiene deliberadamente pequeño. Este método no es aconsejable en aguas más profundas a 40 metros. Los ejemplos de las áreas que pueden justificar levantamientos de orden especial son: áreas de atraque, puertos y áreas críticas de los canales de navegación. Orden 1a Es utilizado para las áreas donde el mar es poco profundo como para permitir que rasgos naturales o artificiales en el fondo marino constituyan una preocupación para el tráfico marítimo esperado que transite el área. Donde puedan existir rasgos artificiales o naturales que sean de preocupación para la navegación, se requiere una búsqueda completa del fondo marino, no obstante el tamaño de la característica a ser detectadas es más grande que para las de Orden Especial. Los levantamientos de Orden 1a pueden ser limitados para aguas más bajas que 100 metros. Orden 1b Se utiliza en áreas menos profundas que 100 metros, donde una descripción general del fondo marino es adecuada para el tipo de embarcaciones que transiten. No se requiere una búsqueda completa del fondo marino, lo que significa que algunas rasgos pueden ser perdidos. Se recomienda solamente donde la separación al fondo no sería considerado un problema. Orden 2 Es el menos riguroso y se destina para aquellas áreas donde la profundidad es tal que una descripción general del fondo marino se considera adecuada. No se requiere una búsqueda completa del fondo marino. Se recomienda que los levantamientos de Orden 2 estén limitados para áreas más profundas que 100 metros, ya que una vez que la profundidad excede los 100 metros, la existencia de rasgos artificiales o naturales que sean lo suficientemente grandes como para afectar a la navegación y que todavía permanezcan in-detectados por un levantamiento de orden 2, se considera improbable.

Otros tipos de mediciones

Muestreo del Fondo

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La naturaleza del fondo marino debe ser determinada para las áreas potenciales de fondeo; por el muestreo físico o ser inferida con información de otros sensores, este espaciamiento para la recolección de las muestras físicas depende de la geología del fondo. Conexión entre dátum vertical de la Carta y del Levantamiento Terrestre La Resolución Técnica A2.5 de la OHI, requiere que el dátum usado para las predicciones de marea sea igual al usado como dátum de la carta. De manera que todos los datos batimétricos sean aprovechados completamente. Predicciones de Marea Son requeridos para el análisis, predicción de alturas de marea y para la producción de las tablas de la marea en cuyo caso las observaciones deben cubrir un período tan largo como sea posible y preferiblemente de no menos que 30 días. Observaciones de Corriente y Flujo de Mareas Es deseable medir corrientes costeras y de costa afuera, cuando tienen suficiente fuerza para afectar a la navegación. La medición del flujo de marea y la corriente, debe ser efectuada en cada posición en las profundidades suficientes para reunir los requisitos de la navegación normal de superficie en el área del levantamiento.  

En el caso del flujo de marea, se deben ejecutar observaciones de la altura de marea simultáneas. Para las condiciones meteorológicas el período de observación debe idealmente ser 30 días en intervalo no mayor a 1 hora.

La velocidad y la dirección del flujo de marea y de la corriente se deben medir al decimal más cercano (Ej. 0.1 nudo) y al decímetro de grado más cercano (Ej. 10º) respectivamente, al 95% nivel de confianza.

Plan de navegación

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En la batimetría a partir de cartas náuticas, de contornos o perímetros a levantar y demás información secundaria, se establecen las rutas de navegación, estas serán introducidas en la aplicación propia de la ecosonda, y serán guiadas por el receptor GNSS móvil de referencia instalado en la embarcación. Dichos ejes planeados han de permitir una navegación segura y un barrido total de la zona de actuación. Una vez establecidos en la zona de trabajo, ubicaremos la embarcación con todos los medios para la ejecución y verificamos las cuadriculas, rutas o ejes de navegación. Por último realizamos el levantamiento batimétrico durante una o múltiples jornadas de navegación y toma de datos. Para la toma de datos batimétricos se debe llevar a cabo bajo estrictas condiciones favorables en cuanto al estado de la mar. Ello también incluye unas condiciones de viento en relativa calma de forma que los sensores, no reciban demasiadas perturbaciones.

Cálculos y pos-proceso

1. Los datos de profundidad y datos de posicionamiento de los receptores GNSS, se almacenan en el equipo de la ecosonda para su posterior integración y posproceso. 2.

Para la generación del modelo digital del fondo levantado: se debe editar los puntos de la acústica, discriminado aquellos que fueron intersectados por peces, objetos que por efectos de ruido no logran llegar hasta el fondo. 3. Una vez filtrados y clasificados los puntos, se g enera un modelo digital, modelando la información en diferentes

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software específicos para el manejo de nubes de puntos y modelado de superficies en 3D, como Autocad Civil 3D, Autodesk Land Dektop, Terramodel

Equipos Utilizados

El equipo utilizado para esta clase de

levantamientos hidrográficos es:

 Bote de bajo calado.  Receptores GNSS.  Ecosondas.  Ordenadores y cámaras fotográficas.  Software especializado.

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