Mapeamento multifeixe do leito de rios em vias navegáveis complexas com o HydroBoat 1200MB

Introdução
A obtenção de dados hidrográficos precisos em vias navegáveis confinadas e movimentadas apresenta desafios consideráveis para os métodos de levantamento tradicionais. Neste estudo de caso, a SatLab utilizou sua tecnologia. Solução multifeixe para USV HydroBoat 1200MB, integrando sistemas de sonar multifeixe e monofeixe, para realizar um levantamento detalhado do rio Yodo próximo à ponte Hirakata, na província de Osaka, Japão.

Figura 1: Local da pesquisa

Desafios do Projeto
O trecho do rio apresentou diversas restrições para o levantamento topográfico:

• Interferência ambiental: A passagem de embarcações de pesca, dragas e chuva fraca interromperam a continuidade do levantamento.
• Limitações de segurança e acesso: As operações manuais com barcos representavam risco para a segurança da equipe e causavam lacunas de dados perto de obstáculos.
• Requisitos de precisão: Elementos críticos próximos aos pilares da ponte exigiam medições precisas que iam além das capacidades de levantamento topográfico convencionais.

As abordagens tradicionais de levantamento topográfico manual e com feixe único têm dificuldades em manter a continuidade da cobertura e alcançar alta precisão posicional nessas condições, o que motiva o uso de uma solução autônoma e integrada.
Visão geral da solução de pesquisa
O HydroBoat 1200MB combinou tecnologias de sonar multifeixe e monofeixe com navegação autônoma e processamento de dados avançado para lidar com as complexidades do projeto:

Figura 2: HydroBoat 1200MB em ação

Capacidade de sonar integrada

• O ecobatímetro multifeixe HydroBeam M2 e o ecobatímetro de feixe único proporcionaram modos de aquisição flexíveis.
• Um algoritmo SPIN (Inversão do Perfil de Velocidade do Som) eliminou a necessidade de um perfil de velocidade do som separado, aumentando a eficiência.

Navegação e planejamento autônomos

• Os percursos do levantamento foram gerados a partir de mapas base DXF/KML fornecidos pelo cliente.
• O USV executou linhas pré-planejadas com posicionamento em tempo real e intervenção mínima do operador.

Desvio Inteligente de Obstáculos

• A plataforma detectou e contornou obstáculos dinâmicos, incluindo embarcações e estruturas de pontes, mantendo cobertura contínua durante todo o levantamento.

Fluxo de trabalho de processamento em tempo real

• O software SLHydroBeam permitiu a visualização em tempo real da grade de profundidade, filtragem de ruído e verificação de precisão, criando um fluxo de trabalho contínuo desde a aquisição até a entrega.

Fluxo de trabalho de execução de pesquisa
1. Planejamento da Missão: Configurar sistema de coordenadas de referência, importar mapas base DXF fornecidos pelo cliente, definir a área de levantamento e gerar linhas de navegação otimizadas.

Figura 3: Planejamento da Missão

2. Aquisição de dados: O USV realiza levantamentos transversais em águas abertas para calcular o SPIN e, em seguida, alterna para o modo multifeixe para medições lineares automáticas. As grades de profundidade foram monitoradas em tempo real para acompanhar a cobertura e as mudanças no terreno.

Figura 4: Aquisição de Dados

3. Desvio automático de obstáculos: O USV identifica e navega autonomamente em torno de obstáculos dinâmicos e estáticos — como embarcações, dragas e pilares de pontes — mantendo a aquisição de dados ininterrupta e a cobertura de linha consistente.

Figura 5: Desvio Inteligente de Obstáculos

4. Processamento de Dados e Análise de Qualidade: Os dados brutos foram submetidos a filtragem e redução de ruído, com comparações entre linhas transversais e feixes múltiplos/feixes únicos validando a precisão. Observou-se forte sobreposição de linhas, sem estratificação ou descontinuidades. Pilares de pontes e estruturas subaquáticas foram claramente resolvidos, e o ruído mínimo não afetou a interpretação do terreno. Modelos de terreno 3D com detalhes estruturais foram gerados, fornecendo conjuntos de dados acionáveis para análise.

Figura 6: Processamento de Dados

Figura 7: Análise de Qualidade

Resultados e Entregáveis
Entregáveis finais:
Os resultados incluíram um modelo digital 3D abrangente de toda a área pesquisada, abrangendo o terreno, estruturas subaquáticas (suportes de tubulação, pilares de pontes) e características detalhadas de erosão, fornecendo dados completos e acionáveis para análises de engenharia.

Figura 8: Visualização de dados em 3D

Verificação de precisão:
O conjunto de dados não filtrado atendeu aos padrões da Ordem Especial da OHI (Organização Holandesa Ituativa).

• 99.48% Os pontos de elevação multifeixe estavam dentro da tolerância permitida.
• 97.41% Os pontos de profundidade atenderam aos critérios de precisão exigidos.

Figura 9: Verificação da precisão da elevação

Figura 10: Verificação da precisão da profundidade

Valor do projeto

Conclusão
Este projeto destaca o crescente valor dos USVs multifeixe autônomos nos fluxos de trabalho hidrográficos atuais. Em vias navegáveis estreitas e repletas de obstáculos, onde as embarcações tradicionais encontram dificuldades, o HydroBoat 1200MB proporcionou cobertura contínua, desempenho estável e precisão comprovada sob encomenda especial — demonstrando sua capacidade como uma solução confiável para levantamentos fluviais complexos.

Com navegação autônoma, desvio de obstáculos em tempo real e produtos de dados 3D prontos para uso, o HydroBoat 1200MB permite operações mais seguras, rápidas e escaláveis. Para engenharia fluvial, monitoramento de pontes e gestão de hidrovias, ele oferece uma abordagem moderna e eficiente para a captura de dados de alta resolução essenciais para a tomada de decisões.