ampia panoramica sui sistemi per lo studio di fondali e coste
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Panoramica strumentazione Codevintec
per attività in mare
La quasi totalità della strumentazione utilizzata in
acqua utilizza onde acustiche.
Salvo poche e limitate eccezioni:
Foto e Video (portata: visibilità ottica)
Modem Radio (Lento: portata max. 30
metri. Veloce: poche decine di
centimetri)
Laser Scanner (portata: 2-3 Secchi)
ACUSTICA
Il principio fisico principe utilizzato per il
telerilevamento subacqueo è la propagazione delle
onde acustiche
Alcuni degli strumenti acustici più utilizzati:
Side Scan Sonar
Sub Bottom Profiler
LBL, SBL e USBL (posizionamento)
Modem
Profilatori di correnteHarold E. Edgerton (a sinistra), Jacques Cousteau (a
destra) e Parviz Babai (al centro) posano con un Side Scan Sonar EG&G (Courtesy of MIT Museum Collections)
Side Scan Sonar - Descrizione
E’ stato il primo strumento per «vedere» sott’acqua. Fornisce
immagini 2D fondale.
Nonostante i primi esperimenti nascano durante la Seconda
Gerra Mondiale, il primo strumento commerciale fu sviluppato
nei primi anni 60 dallo scenziato Harold “Doc” Edgerton su
commissione di Jacques Cousteau.
Edgerton è stato anche il fondatore di Edgetech (al tempo
EG&G)
Side Scan Sonar - Esempio
Side Scan Sonar - Esempio
Sub Bottom Profiler
Descrizione:
Può essere considerato come un «georadar» che utilizza onde
acustiche anziché onde radio.
Penetra il terreno generando un eco ogni qualvolta si incontra
una discontinuità nel materiale:
Genera le tipiche «iperboli» in corrispondenza di oggetti (sepolti
e non)
Utilizza frequenze piuttosto basse (500 – 24.000 Hertz)
Utilizza un segnale modulato CHIRP
Adatto a:
Rilevare, mappare e classificare strati di sedimenti sul fondale
Rilevare e posizionare possibili oggetti e/o pericoli nell’area
Rilevare risorse naturali
Sub Bottom Profiler
La capacità di penetrazione dipende dalle caratteristiche del sedimento:
SB-0512i SB-216S SB-424
Frequency Range 500 Hz – 12 kHz 2 – 16 kHz 4 – 24 kHz
Vertical Resolution (depends on Pulse selected)
8 – 20 cm 6 – 10 cm 4 – 8 cm
Penetration (typical)
In coarse calcareous sand
In clay
20 m
200 m
6 m
80 m
2 m
40 m
Beam Width(depends on centre frequency)
16° - 32° 17° - 24° 16° - 23°
La capacità di penetrazione
dipende dalla frequenza utilizzata e
dal tipo di materiale investigato:
Sub Bottom Profiler - Esempio
Posizionamento Subacqueo:
LBL, SBL e USBL
Qualsiasi sistema di radioposizionamento utilizzato a terra
(GPS, Loran, GSM, ecc…) è inutilizzabile in acqua
Il posizionamento subacqueo si basa sul rilevamento di
angoli e distanza di un trasmettitore installato sulla barca
ed un beacon (ricetrasmettitore) installato sul target da
posizionare.
La distanza viene calcolata misurando il tempo impiegato
dal suono a percorrere il tragitto trasmettitore/beacon e
ritorno
Il rilevamento dell’angolo avviene invece differentemente
per i tre sistemi e da origine alla sigla: LBL, SBL e USBL
Posizionamento Subacqueo - LBL
LBL – Long BaseLine.
E’ stata la prima soluzione adottata per posizionare oggetti sott’acqua.
Utilizza una rete di 4 o più trasmettitori posizionati sul fondo su cui il beacon
effettuerà una trilaterazione, come avviene con il GPS.
Fornisce ancora adesso le
migliori prestazioni di precisione
e consente anche un controllo di
qualità in tempo reale, visto che i
trasponder della rete si possono
controllare a vicenda.
Posizionamento Subacqueo - SBL
SBL – Short BaseLine.
E’ una soluzione molto simile a
quella con trasponder fissi sul
fondo, ma qui i trasponder vengono
posizionati solidali all’imbarcazione.
In questo caso, più l’imbarcazione è
grande, maggiore è la distanza tra i
trasponder e di conseguenza la
precisione
Posizionamento Subacqueo - USBL
USBL – Ultra Short BaseLine.
E’ il sistema più diffuso perché
economico e facile da installare.
I tre o più trasduttori necessari al
funzionamento degli altri due sistemi
(LBL e SBL) sono annegati in un unico
strumento, a pochi centimetri l’uno
dall’altro.
I trasduttori misurano la differenza di
fase del segnale ricevuto da ogniuno
di loro per determinarene l’angolo di
provenienza.
Modem acustici
Non si tratta di una novità. Chi ricorda?
Modem acustici
Il principio di funzionamento non è molto diverso dai
modem acustici che si usavano nei primi anni di Internet.
Sono in grado di raggiungere velocità di 38400 bps e di
coprire distanze fino a 10 chilometri!
Profilatori di corrente
Noti con l’acronimo ADP – Acoustic Doppler
Profiler, i profilatori di corrente sfruttano
l’effetto doppler generato dalle particelle in
sospensione per determinare la velocità della
corrente a varie profondità
Si utilizzano normalmente tre trasduttori
inclinati di 20°e posti a 120°l’uno dall’altro.
L’effetto doppler misurato dai vari trasduttori
viene combinato per determinare la direzione
e l’intensità della corrente alle diverse
profondità.
Profilatori di corrente
Ulteriori applicazioni degli ADP / ADCP
Misura delle correnti in movimento
Misura intensità direzione e frequenza
delle onde
Navigazione e posizionamento (DVL)
Ecoscandagli Multibeam
Sono gli strumenti più
utilizzati per esplorare il
fondale
Ecoscandagli Multibeam
Una soluzione per ogni applicazione
Ecoscandagli Multibeam
Composto da un trasmettitore e da un array di
ricevitori montati a T («Mill Cross»)
Ecoscandagli Multibeam
Il risultato che si ottiene è una «nuvola di punti» molto simile a quella dei più comuni
Laser Scanner LIDAR.
Ecoscandagli Multibeam
Ecoscandagli Multibeam
Esempi di rilievi
Ecoscandagli Multibeam
Ecoscandagli Multibeam
Esempi di rilievi
Ecoscandagli Multibeam
The SeaBat 7112 offers 360°coverage at
100kHz and can detect intruders at ranges of
up to 5-700 meters. This system may be
permanently mounted on the sea floor, or may
be mounted on a pole or hoist affixed a vessel.
Esempi di Applicazioni
Multibeam:
Gli strumenti ausiliari (necessari…)
Misura di velocità del suono in acqua
Misura in tempo reale in prossimità dei trasduttori
Profili di velocità del suono
Lungo la colonna d’acqua investigata.
Posizionamento e Assetto
In grado di fornire posizione, prua, beccheggio, rollio,
altezza onda e tempo con una velocità almeno pari a
quella dell’ecoscandaglio (50Hz)
Multibeam: Sensor Fusion
I dati Multibeam prodotti si presentano sotto forma di “nuvole di punti” come I più comuni
Laser Scanner…
… e allora?
Optech ILRIS-3D
High Resolution Lidar (LIght Detection And
Ranging) able to collect up to 10.000 high
accuracy 3D points up to 1000 meters range.
RESON SEABAT 7125
High resolution Multibeam echosounder able to collect up to
20.000 3D seafloor points per second up to 500 meters depth.
Multibeam: Sensor Fusion
I dati Multibeam prodotti si presentano sotto forma di “nuvole di punti” come I più comuni
Laser Scanner…
… e allora?
Multibeam: Sensor Fusion
I dati Multibeam prodotti si presentano sotto forma di “nuvole di punti” come I più comuni
Laser Scanner…
… e allora perchè non metterli insieme?
APPLANIX POSMV
Positioning system based on military
grade IMU and a dual GNSS receivers
(GPS, GLONASS and European
Galileo) providing a very accurate 3D
attitude, position and velocity of any
moving vehicle.
http://youtu.be/8ODrW3xNpBU
Micro-Multibeam
Micro-Multibeam
BV5000-1350• 1.35 MHz
• 30 m maximum range
• 300m & 4,000m depth rated options
• Beam Width:1° x 1°
BV5000-2250• 2.25MHz
• 10 m maximum range
• 300m & 4,000m depth rated options
• Beam Width:1° x 1°
Micro-Multibeam
Micro-Multibeam:
Ispezione scalzo dei ponti
https://youtu.be/hRFyvnypKbU
AUV
Autonomous Undervater Vehicles (o Vessels)
AUV
Molti degli strumenti destinati ai rilievi a mare possono essere installati anche su AUV:
Dragaggi
La gestione ed il monitoraggio in tempo
reale delle operazioni di dragaggio
aumenta la produttività e reduce I costi
Visualizzazione in tempo rale, in 3D con
calcolo dei volumi in linea
Completa integrazione con moduli
software dedicati al rilievo
La gestione dei dragaggi
Controllo delle operazioni
