Plano de Desenvolvimento do Programa Oceano _PLADEPO_

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					     DISCIPLINA OPTATIVA :
LEVANTAMENTOS HIDROGRÁFICOS

        CAPITULO 04



LEVANTAMENTOS
HIDROGRÁFICOS
                   Classificação:

   várias maneiras, por exemplo:
    1 – Sistemas baseados em Terra;
    2 – Sistema baseados em Satélites;
    3 – Sistemas independentes (p.ex. sistema
    inercial, acústico)
    4 – Sistemas combinados.
                        Outra Classificação

1 – Quanto ao alcance (curta, média ou longa distância).
2 – Quanto à precisão.
3 – Quanto às linhas de posição (polares, circulares, hiperbólicas ou
   radiais)
4 – Quanto ao tipo de onda transmitida (p.ex. Radiações energéticas –
   Raio , Raio  -; Radiação visível, ultravioleta, infravermelho). Neste
   tipo de classificação pode-se citar:
   VHF - Very High Frequency (300 MHz) : Shoram;
   Microondas (300 GHz) : Hydrodist;
   MF (Mean Frequency) : Hifix, Raydist.
   LF (Low Frequency) : Loran C; Decca
   VLF (Very Low Frequency) : Omega
           Classificação na forma geral

   visuais,
   astronômicos,
   eletromagnéticos,
   por satélites,
   acústicos,
   inerciais e
   integrados.
(Fonte: Adaptado de SEEBER, 1994)
          Método Utilizado no          Precisão Alcançada
             Posicionamento
            Rádio Navegação

            Distancia longa                   1 km
            Distancia Média                   100 m
            Distancia Curta                   10 m
          Técnicas por Satélites

               TRANSIT               100 m (método absoluto)
            NAVSTAR-GPS              25 m (sem SA) com código
                                         (método absoluto)
                                       15 m (sem SA) com L1
                                         (método absoluto)
                                        1 a 10 m com DGPS
                                            1 m com RTK
           Técnicas Acústicas                 1m
            Técnicas Inerciais              100m/hora
           Técnicas Integradas                100 m
          CONCEITOS RELEVANTES


   POSICIONAMENTO DA EMBARCAÇÃO
   MEDIÇÃO DE PROFUNDIDADES
   ESCALA
   LINHAS DE SONDAGEM
   “DATA” HORIZONTAIS E VERTICAIS
Posicionamento de um objeto como sendo o ato ou o
efeito de situá-lo, localizá-lo sobre a superfície terrestre, ou
melhor, determinar as suas coordenadas (latitude,
longitude e altitude) sobre esta superfície segundo um
sistema de referência (origem)
POSICIONAMENTO
As determinações
da posição de
uma embarcação
podem ser
realizadas de 4
modos distintos,
sendo: range-
range, theta-rho,
theta-theta e rho-
rho.
   Este método corresponde à fixação de posições com respeito
    a pontos notáveis ou referências localizadas em terra
    visíveis e bem conhecidos.
    Neste caso, coordenadas de uma embarcação são
    determinadas com relação a um sistema de referência bem
    definido.
    O posicionamento se baseia em mapas ou cartas náuticas
    existentes da área em estudo e envolve medidas com
    instrumentos, p. exemplo óticos.
    Busca-se determinar continuamente e frequentemente a
    posição relativa da embarcação por meio da observação
    geográfica de pontos, visando obter a mais alta precisão
    possível. As técnicas empregadas neste tipo de
    posicionamento requerem a visibilidade aos objetos
    terrestres (p.ex. boas condições meteorológicas).
   Determinação da posição da Embarcação
    por Duas Marcações Visuais
   Determinação por Alinhamento e Marcação
    Visual
   Determinação por Marcação e Distância de
    um Mesmo Objeto
   Determinação por Marcação de um Objeto e
    Distância de um Outro Objeto
Sextante e seus Principais
     Componentes

             •Instrumento de reflexão,
             •Altura dos astros acima do
             horizonte,
             •Angulos horizontais,
             •Angulos verticais (distÂncia a
             objeto de altitude conhecida),
             Comprimento do arco de um
             Sextante éde 60 graus,
             Possibilita a medição de angulos
             até 120 graus
   Os segmentos capazes consistem em medirem-se
    dois ângulos adjacentes, através, por exemplo, do
    sextante, compreendidos entre três estações de
    apoio, que deveriam ser materializadas por sinais
    visíveis do mar. O cruzamento entre as
    circunferências fornece a posição da embarcação,
    devendo-se ter atenção para evitar a ambigüidade.
    O controle da posição é mantido a bordo da
    embarcação de sondagem, com auxílio de um
    estaciográfo.
Estaciógrafo
               -
-Posicionamento
por Segmentos
Capazes
Detalhe do
Posicionamento
por Segmentos
Capazes
Posicionament
o Visual com
Instrumento
Ótico –
Interseção à
Vante
Interseção à
 Vante para
 Posicionar
 EB
                POSICIONAMENTO DA
                   EMBARCAÇÃO


   MÉTODO ESTIMADO
        velocidade/rumo da embarcação ou
        estimativas visuais de referências de terra.

   MÉTODO ASTRONÔMICO
       medições angulares de alguns astros.
                  POSICIONAMENTO DA
                     EMBARCAÇÃO


   MÉTODO VISUAL
        medições angulares de pontos de apoio em
        terra: - interseção à vante
               - interseção à ré
   MÉTODO ELETRÔNICO
        medições de distâncias de pontos de apoio
        em terra ou de satélites
                POSICIONAMENTO DA
                   EMBARCAÇÃO


   MÉTODO MISTO
       medições angulares e de distâncias de
        pontos de apoio em terra
      EXEMPLO DE MÉTODO ELETRÔNICO
        LORAN-C (Long Range Navigation)

   É um sistema de radio navegação empregado em distancias
    longas tendo sido desenvolvido na década de 50, pelo
    Radiation laboratory of the Massachusetts Institute of
    Technology (MIT) durante a 2ª Guerra Mundial. Foi uma
    das primeiras tentativas de implementação de um sistema
    hiperbólico de navegação de longo alcance, fornecendo
    continuamente a posição das embarcações,
    independentemente das condições meteorológicas. O
    sistema inicial foi denominado de LORAN-A evoluindo
    para o LORAN-C, o qual foi desenvolvido para fornecer
    ao Departamento de Defesa um sistema com maior
    capacidade, com maior precisão que seu antecessor.
   Este sistema, baseado em sistema de
    hiperbólicas, emprega pulsos de
    radiofreqüência da faixa de onda de 90 à
    110 kHz (LF). Ele baseia-se na medida da
    diferença de tempo de recepção de sinais
    transmitidos por duas estações terrestres.
    Apresenta um alcance de 2000 km.
                                           Construção
                                       geométrica de uma
                                             Hipérbole
                                        Fonte: Miguens
                                         (.....Volume III)




Distâncias dos pontos aos focos e suas diferenças
         Fonte: Miguens (.....Volume III)
           MÉTODO ELETRÔNICO




ESTAÇÕES
   DE
 TERRA
Sistema hiperbólico    Alcance (milhas)   Precisão


Loran-C                700                300-6000 m




Decca                  150                50-500 m




Omega                  6000               1800 – 3600 m




              Tabela. 4.4 – Sistemas hiperbólicos
                      Fonte Holler (1995)
              MÉTODO ELETRÔNICO




SATÉLITES
ARTIFICIAIS
MÉTODO MISTO
          MEDIÇÃO DE PROFUNDIDADES


   MEDIÇÃO DIRETA
       vara, prumo de mão, máquina de sondar

   MEDIÇÃO INDIRETA
     Sensor acústico (ecobatímetro mono-feixe
     ou multi-feixe)
     Sensor eletromagnético espacial ou
     aerotransportado
                ESCALA DO LH


    ESPECIFICAÇÕES ANTERIORES DA OHI
             (TRADICIONAIS)
   Princípio geral - dobro da escala da carta
   Portos e ancoradouros -  1:10.000
   Áreas de aproximação -  1:20.000
   Áreas costeiras até 30 m -  1:50.000
   Áreas entre 30 e 200 m -  1:100.000
   Áreas acima de 200 m - não especificada
                ESCALA DO LH
        ESPECIFICAÇÕES ATUAIS DA OHI
    Não especificada, pois os níveis de acurácia
    posicional dos elementos cartográficos (pontos,
    feições notáveis e profundidades) estão fixados
    em termos absolutos e não mais associados à
    escala do levantamento.

    Na prática, para a folha impressa do LH, tem-
    se adotado a escala na qual o espaçamento
    entre linhas corresponde a 1 cm.
                 LINHAS DE SONDAGEM


   ESPAÇAMENTO DAS LINHAS
       função da escala do LH
         - Especificações anteriores da OHI
         - 1 cm na escala do LH
         - ainda utilizado em certos casos

       função da ordem do LH e profundidade local
         - Especificações atuais da OHI
              LINHAS DE SONDAGEM


   ORIENTAÇÃO DAS LINHAS
        transversal à direção predominante das
        linhas isobatimétricas
   TIPOS DE LINHAS
       retas paralelas
       retas radiais
       circulares
       aleatórias (saturação)
TIPOS DE LINHAS DE SONDAGEM
          “DATA” HORIZONTAIS E VERTICAIS


   “DATA” HORIZONTAIS
       LOCAIS ( Ex: Moela, Itajubá)
       CÓRREGO ALEGRE
       WGS-84/SIRGAS

   “DATA” VERTICAIS
       Nível Médio do Mar (local) - alt. hidrográficas
       Nível de Redução - profundidades
             SITUAÇÃO ATUAL
             (Principais Aspectos)


   AQUISIÇÃO AUTOMÁTICA DE DADOS

   MÉTODO DE POSICIONAMENTO

   MEDIÇÃO DE PROFUNDIDADES

   “DATA” HORIZONTAIS
   REQUISITOS DE ACURÁCIA
            AQUISIÇÃO AUTOMÁTICA DE
                     DADOS

   PROGRAMAS (mais comuns)
       Hydro
       Hypack
   DADOS COLETADOS EM TEMPO REAL
       Posição
       Profundidade
       Correções (movimento da embarcação)
       Correções de maré (pouco usado no Brasil)
               POSICIONAMENTO GPS


   ABSOLUTO ou ISOLADO

       Pseudo-distâncias (sem correções)
       Observação - código C/A
       Acurácia - < 100 m (antes do fim a SA)
                     10 a 25 m (após o fim da SA)
         POSICIONAMENTO GPS


   DGPS (estações locais ou via satélite)
     Pseudo-distâncias corrigidas
     Observação - código C/A
       Acurácia - < 5 m

 RTK (estações locais)
     Pseudo-distâncias corrigidas
     Observação - portadoras L1     e L2
       Acurácia - < 1 m
POSICIONAMENTO GPS ABSOLUTO
        (OU ISOLADO)
POSICIONAMENTO DGPS E RTK
ERDGPS



          transmissor
    PRC
                 Estação
ERDGPS          Monitora
              de integridade

   Determina PRC  Determina PRC para
    para cada         cada satélite rastreado
    satélite        Compara as PRC determinadas
    rastreado.        para cada satélite com as
    Transmite        correções transmitidas pela
     PRC pelo         ERDGPS.
     enlace the   DGPS
                    Informa à ERDGPS a existência
     DGPS (MF ou Reference
     VHF).            de
                  Stationpossíveis erros nas PRC
                      transmitidas.
ERDGPS DA
   DHN
(baseadas nos
 radiofaróis
 marítimos)
DGPS com enlace satélite
COBERTURA MUNDIAL
DO SISTEMA SEASTAR
       MEDIÇÃO DE PROFUNDIDADES



   Ecobatímetro mono-feixe
   Ecobatímetro multi-feixe
   Ondas acústicas




  Espectro Acústico
FONTE: Mingues, ....
 Ondas acústicas




Absorção x Frequencia
FONTE: Mingues, ....
          Ondas acústicas




Reflexão das ondas acusticas no fundo
       FONTE: Mingues, ....
            Propagação de ondas acústicas
     As ondas de radio e luz perdem
      intensidade no meio da água em poucos
      metros.
Perda de intensidade (%)




                               Alcance (m)
            Seg. Ingham 1975
           Propagação de ondas acústicas

   A: ondas eletromagnéticas HF (3mHz – 30 mHz)
    ondas de luz (água turbulenta),
   B: ondas eletromagnéticas (VLF) (30 mHz – 300
    mHz),
   C: ondas de luz (água clara), ondas acústicas 500
    kHz,
   D: ondas acústicas 50 kHz,
   E: ondas acústicas 15 kHz,
   F: ondas acústicas 5 kHz.
           Propagação de ondas acústicas
   Desta forma deve-se recorre as ondas acústicas,
    principalmente para as que estão entre 1kHz e
    300 kHz. Para as medidas com transdutores
    escolhe-se a freqüência de 10 a 20 kHz. Para
    escolher entre as freqüências altas ou baixas deve-
    se seguir o seguinte critério:
    - freqüência mais baixa – comprimento de onda
    maior, pulso longo, maior alcance, solução
    inferior e equipamentos com maior peso.
    - freqüência mais alta – comprimento de onda
    menor, pulso curto, alcance menor , todavia
    solução maior e equipamentos mais leves.
   A velocidade de propagação da onda
    depende intensamente da pressão e da
    temperatura e um pouco menos da água
    salgada. Um valor médio fica em
    1500m/segundos      (1470      –     1540
    m/segundos). O valor mais correto pode ser
    obtido pela formula empírica segundo
    Riemersma (1977):
   C(d) = 1.449,2 + 4,623 T – 0,0546 T2 + 1,391 (s-
    35) + 0,01815 d.

Onde:
s: salinidade em %
T: temperatura em Hunderstel Grad
C(d): velocidade na profundidade
d: profundidade
   Aplicando-se um polinômio de ordem mais
    elevada pode-se obter precisão de
    ± 0,3 m/segundos (Caruthers, 1977).
   Em águas mais profundas a temperatura e a
    salinidade são constantes mas a velocidade
    do som depende da mudança de pressão
    com a profundidade.
          Modificação da velocidade do som com a
                  profundidade da água.
                           Velocidade do som (m/s)
                    1500      1520      1540

Profundidade 500
da agua
             1000
(m)
            1500
           2000
           2500
     ECOBATÍMETRO
(MONO-FEIXE E MULTI-FEIXE)
                              Antena GPS e Sonda.
  Exemplo de disposição de
equipamentos na embarcação.
ECOBATIMETRO
   SONDA F4150
SENSOR PARA POPA
TRIDUCER-NAVMAN
                         SONDA F4100 - NAVMAN




                                                              ECOTRAC




                                                SONAR SONDA
                                                  GARMIN
                                                              SONARLITE

                   HIDROTRAC
                                                                          ECOBATIMETRO
DITRACE da Odom Hydrographic System.




                                       Sonda do DITRACE


                                                          ECOBATIMETRO
   Exemplo de dupla reflexão: o traço superior representa o fundo
verdadeiro, enquanto o inferior, indicando o dobro da profundidade, é
                  causado pelo retorno múltiplo.
Registro do Ecobatímetro Mostrando “Deep
          Scattering Layer” (DSL)
ECOBATÍMETRO MULTI-FEIXE


6,8m (profundidade)




                           8m
Registro do Ecobatímetro Mostrando Fundo de Lama e,
             mais Abaixo, Fundo Rochoso
Efeitos do Balanço e do Caturro do Navio sobre as
           Indicações do Ecobatímetro.
ECOBATÍMETRO MULTI-FEIXE




             450 m




             60 m
• Os sonares de varredura lateral (SIDE-SCAN
  SONAR), por sua vez, são utilizados para
  determinar as características do fundo.
• Utilizando-se das diferentes capacidades que cada
  material possui de absorver e refletir os feixes
  sonoros, os sonares de varredura lateral analisam
  os sinais de retorno de cada material,
  reproduzindo-os através de imagens.
PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO
Na prática, os sonares de varredura lateral utilizam
transdutores rebocados (peixe ou towfish) para
realizar a varredura do fundo.
  NAVIO
NAUFRAGADO
            CONFIGURAÇÃO DE UM SISTEMA DE
                  VARREDURA SONAR


                                              VÍDEO EXTERNO



SISTEMA DE
POSICIONAMENTO                                    UNIDADE DE ARMAZENAMENTO DE
                                                              DADOS


                             CABEAÇÃO   REGISTRADOR

ODÔMETRO EXTERNO



                                                PEIXE

                   TRANSPONDER
                   VISTA LATERAL DO PEIXE




                                                            ALHETAS
                                   VISTA FRONTAL
                                   DO PEIXE
EMISSÃO DO
TRANSDUTOR DE BB                               EMISSÃO DO
                                               TRANSDUTOR DE BE
         COMPONENTES DO SISTEMA
-Atualmente, podemos citar as evoluções ocorridas com a
utilização de sinais digitais e peixes sem cabo de reboque.
    COMPONENTES DO SISTEMA


  SSS EG&G
   MOD 260




PEIXE SENDO
  ARRIADO
INTERPRETAÇÃO DE SONOGRAMAS


                     NAVIO
                    AFUNDADO




ESTRUTURAS
ARTIFICIAIS DE
 CONCRETO
INTERPRETAÇÃO DE SONOGRAMAS




PLATAFORMA
    DE
PETRÓLEO
INTERPRETAÇÃO DE SONOGRAMAS




 AERONAVE
CURTIS SB2C
 HELLDIVER
INTERPRETAÇÃO DE SONOGRAMAS


 CIDADE AFUNDADA
           “ DATA” HORIZONTAIS



   Córrego Alegre

   WGS-84/SIRGAS
             REQUISITOS PRINCIPAIS DE
                    ACURÁCIA

ORDEM DO LH       ESPECIAL              1            2          3
POS. SONDAGEM          2m            5m+          20 m +      150 m +
                                    5% prof.     5% prof.     5% prof.

AUX. FIXOS             2m             2m           5m           5m

LINHA COSTA E         10 m           20 m        20 m          20 m
ACIDENTES TOP.

AUX. FLUTUANTES       10 m           10 m        20 m          20 m

AFAST. LINHAS      não aplicável   3 x prof.    3-4 x prof.   4 x prof.
                  (ensonificação   ou 25 m      ou 200 m
                   de 100%)        (ou maior)    (ou maior)
                 CONSIDERAÇÕES FINAIS



   NOVAS ESPECIFICAÇÕES DA OHI
       mudança de paradigma
     LH classificados em “ordens” em função das
     características das áreas a serem
     hidrografadas
     requisitos de posicionamento estabelecidos
     em valores absolutos e não mais atrelados à
     escala da FB.
                  CONSIDERAÇÕES FINAIS


   AQUISIÇÃO AUTOMÁTICA DE DADOS
       Maior eficiência
       Não prescindem da interferência do homem
       Necessidade de pessoal capacitado na
        operação dos equipamentos e,
        principalmente, para aplicação dos
        princípios elementares

				
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posted:10/25/2011
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