23 febbraio 2006IDAC-ICES / LARA-IIA1 Attività di Acustica Subacquea nella Laguna di Venezia Silvano Buogo CNR – Centro di Responsabilità di Attività Scientifica

23 febbraio 2006 IDAC-ICES / LARA-IIA 1

Attività di Acustica Subacquea nella Laguna di Venezia

Silvano Buogo

CNR – Centro di Responsabilità di Attività Scientifica di Primo Livello

(ex Istituto di Acustica “O. M. Corbino”)


Presentazione dell’attività in corso

Progetto “ECHOS”

• Committente: Consorzio Venezia Nuova

• Contraenti: CNR-IA, CNR-ISMAR, Pharos s.a.s., Soprintendenza Archeologica per il Veneto

• Obiettivo: realizzazione di carte di ricostruzione dell’ambiente lagunare nel passato e delle strutture sepolte nel sottofondo lagunare

• Durata: 2 anni

• Finanziamento complessivo: 0,7 M€


Unità operative

• CNR-ISMAR Venezia: progettazione ed esecuzione campagne, analisi sui campioni, cartografia

• Responsabile: S. Donnici• F. Madricardo• F. De Carli

• CNR-IA Roma: sviluppo software, allestimento strumentazione

• Responsabile: G. B. Cannelli• S. Buogo• P. Calicchia

• Pharos s.a.s.: indagini meccaniche, incrocio dati, redazione carte tematiche

• Responsabile: A. Lezziero• Incarichi di collaborazione esterna:

• Assistenza strumentazione: G. Sissot• Georeferenziazione: L. Rossi


Fasi esecutive

• Geofisica-geoacustica • Sviluppo software di acquisizione, elaborazione e

presentazione dei dati del rilievo acustico• Progettazione delle campagne di rilievo• Esecuzione dei rilievi acustici• Elaborazione ed interpretazione dei dati acustici

• Geologia-geoarcheologia • Interpretazione geologica/geoarcheologica dei rilievi acustici• Individuazione dei siti per le indagini meccaniche (carotaggi)• Logistica ed assistenza ai carotaggi• Analisi micropaleontologiche su campioni preparati• Analisi petrologiche, micromorfologiche, archeobotaniche,

palinologiche su campioni preparati• Interpretazione delle sequenze sedimentarie

• Cartografia• Trasferimento su cartografia georeferenziata delle anomalie

identificate• Redazione di carte interpretative tematiche• Incrocio dei dati geoarcheologici, archivistici ed archeologici


Rilievi acustici – apparato sperimentale

• Ecosonda ELAC LAZ 72• Frequenza: 30 kHz• Max 20 impulsi/s (portati a 50)• Durata min impulso: 0,3 ms (ridotta a 0,1 ms)• Tracciatura su carta• Interfaccia analogica per acquisizione dati con scheda

A/D• DGPS Trimble

• Due unità rover separate per navigazione e georeferenziazione del dato di rilievo

• Correzioni differenziali da stazione remota fissa via radio

• Hardware • Due PC portatili per navigazione ed acquisizione• Scheda A/D NI 6024E (PCMCIA)

• Software• Procedure LabView 7 Full Dev. con opzioni runtime

engine e IMAQ Vision


Rilievi acustici – apparato sperimentale


Aree dei rilievi 2004

Zona geoarcheologica

Interlinea 2,5 m500 km lineari – 1,15 km2

Zona geologica

Interlinea 50 m500 km lineari – 25,2 km2


Aree dei rilievi 2005

Zona geoarcheologica

Interlinea 2,5 m580 km lineari – 2 km2

Zona geologica

Interlinea 50 m400 km lineari – 21 km2


Rilievi acustici – esempi di profili verticali

Rilievo archeologico

dimensioni: 40 m x 9 m

Rilievo geologico

dimensioni: 150 m x 7,5 m


Rilievi acustici – software di acquisizione


Rilievi acustici – elaborazione

• LabView IMAQ Vision• Libreria di funzioni orientate all’image processing• Dati bidimensionali (nell’approccio classico

l’elaborazione nel dominio t è unidimensionale)• Algoritmi utilizzati

• Equalizzazione dell’istogramma dei livelli• Filtraggio non lineare• Filtraggio asimmetrico• Amplificazione con legge a potenza• Dilatazione ed erosione

• Ulteriori funzioni• Morfologia binaria:

Riconoscimento di formeCalcolo dimensionale


Rilievi acustici – elaborazione

0. Originale 1. Filtro non lin. 2. Equal. istogr. 3. Power law a=3

4. Filtro asimm. 5. Erosione 6. Power law a=0,3 7. Dilatazione

9. Power law a=1,58. Erosione 10. Power law a=2 (liv. 70-255)


Rilievi acustici – software di presentazione


Assorbimento anomalo

Tracciato acquisito in luglio

Stesso tracciato acquisito in settembre

Possibile causa: gas libero nel sedimento da decomposizione batterica di materia organica (Floodgate et al., 1992)


Georeferenziazione

• Interpolazione punti GPS• Dati GPS: 1 punto al s• Dati acustici: da 20 a 50 tracce al s

• Trasformazione di coordinate• Coordinate GPS nel piano: WGS 84• Cartografia: Gauss-Boaga (Est)/Roma 40• Trasformazione mediante interpolazione fra punti noti• Errore massimo introdotto inferiore a 0,5 m

• Dato di marea• Modello idrodinamico 2D (Umgiesser, CNR-ISMAR)• Correzione in base a posizione ed ora


Sondaggi 2005

• 15 carotaggi effettuati• Metodo a rotazione con circolazione d’acqua e tubo

rivestito• Diametro carotiere 101 mm• 10 sondaggi in area geoarcheologica• 5 sondaggi in area geologica

• Esame dei sedimenti• Profondità: da 6,5 m 10 m dal fondale• 72 campioni per analisi micropaleontologiche• 20 campioni per analisi radiologiche


Confronto dati acustici – dati stratigrafici

Esempio: area geoarcheologica

Frammenti di laterizi

Errore sulla profondità: da 0,1 a 0,15 m


Confronto ecosonda – sonar parametrico

paleosuperficie metanodotto


Conclusioni

• Attività tuttora in corso – termine contratto: ottobre 2006• Rilievo acustico completato al 90%• Elaborazione dati 2005 in corso• Sondaggi in via di definizione

• Sviluppi futuri• Perfezionamento degli algoritmi di elaborazione dati• Rappresentazione 3D dei dati• Verifica sperimentale in situ della velocità di

propagazione dell’onda acustica nel sedimento • Proposta di estensione delle aree di rilievo per

realizzare carte di ricostruzione dell’intera Laguna• Ulteriori proposte per indagini acustiche con

strumentazione aggiornata (sonar parametrico)

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