Batimetra
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INTRODUCCIONLa batimetra es el equivalente submarino de la
altimetra, en la presente monografa se da una completa descripcin
de esta rama de la topografa, destacando su importancia, su origen
y el desarrollo que esta ha tenido desde sus inicios en los que fue
utilizada mediante instrumentos simples como piedras atadas con
cuerdas o cordones con los cuales se meda la profundidad del mar y
se conoca el relieve submarino, pasando por la fotogrametra,
algunos de los mtodos clsicos de batimetra hasta llegar a las
nuevas tecnologas en las que se utilizan sistemas de localizacin
satelital GPS equipados con ecosonda digital. Se explican los pasos
a seguir en los mtodos ms importantes, como tambin los instrumentos
utilizados.Estos trabajos son denominados tambin Topografa
Hidrogrfica, cartografa nutica, etc.
OBJETIVOSGeneral:Comprender la importancia de la batimetra como
una rama de la topografa.Especfico: Identificar los instrumentos
utilizados en los levantamientos batimtricos. Conocer la
importancia de las mediciones por medio de la batimetra o topografa
submarina. Reconocer los distintos mtodos para la realizacin de
levantamientos topogrficos bajo el mar.
BATIMETRIAEs el levantamiento del relieve de superficies
subacuticas, tanto los levantamientos del fondo del mar como del
fondo de cursos de agua, embalses etc. Estos trabajos son
denominados topografa hidrogrfica o cartografa nutica. La labor del
topgrafo consiste en realizar el levantamiento de los fondos, como
si de un terreno seco se tratase.El principal cometido en la
realizacin de cartografa marina, en la obtencin de cartas de
Navegacin, es describir las caractersticas de la superficie
subacutica para hacer posible la navegacin por terrenos invisibles.
Al igual que en levantamientos convencionales, en las batimetras la
finalidad ser la obtencin de las coordenadas (X,Y,Z) de todos estos
puntos. La parte ms compleja y que caracteriza a los diversos
mtodos de levantamientos batimtricos es la determinacin de la
profundidad. Esta tarea se denomina operacin de sondeo o
simplemente sondar. La profundidad de un punto se obtendr midiendo
la distancia vertical entre el nivel del agua y la superficie del
fondo. Para obtener la verdadera cota del punto levantado se deben
tener en cuenta una serie de correcciones entre las que se incluye
la correccin por marea. Recordemos que las mareas son las
variaciones peridicas en la altura del nivel del mar, debidas a las
atracciones de los cuerpos celestes.El estudio de la marea ha de
hacerse en las cercanas de la zona en la que se est realizando el
levantamiento, para poder reducir los sondeos al datum o cota de
referencia. Adems del conocimiento de las mareas, en cualquier
carta nutica son imprescindibles los siguientes parmetros: Nivel
medio del mar, al que referimos las cotas de los vrtices. Nivel de
la bajamar escorada: altura de las mareas mientras dura la operacin
de sonda, para reducir a la bajamar escorada. Unidad de altura y
establecimiento del puerto, para que el navegante pueda calcular en
cualquier momento los niveles y horas de pleamar y bajamar de un
lugar dado. Los antecedentes de los trabajos batimtricos se
remontan a los egipcios que los realizaban con ayuda de piedras
atadas a una cuerda. La longitud de la cuerda sumergida defina la
profundidad. La ltima tecnologa apunta hacia el uso de equipos con
observaciones a satlites (GPS) y la determinacin de la profundidad
por tcnicas snicas digitales, todo ello computarizado y controlado
en tiempo real por un potente software capaz de gestionar los datos
de estos equipos. El desarrollo tcnico e informtico hace que las
tareas en un levantamiento batimtrico se reduzcan, disminuyendo
tiempo de ejecucin, aminorando gastos y mejorando las precisiones
finales, tanto en planimetra como en la determinacin de la
profundidad.Comparado con los levantamientos terrestres, los
levantamientos batimtricos presentan notables diferencias; La
fundamental radica en que en los levantamientos terrestres se
cuenta con la estabilidad de los instrumentos de observacin y con
la repetibilidad de las mediciones. El movimiento del agua ocasiona
movimiento en los instrumentos durante la observacin y por otro
lado no se puede contar con la posibilidad de estacionar una y otra
vez en un determinado punto. Esta masa de agua constituye una
barrera para la vista del observador como para las radiaciones
electromagnticas; tcnicas que han proporcionado un gran aumento de
precisin en las medidas en la superficie terrestre; otro
inconveniente en este tipo de trabajos es la necesidad de
embarcaciones y equipos especficos de alto costo ya que el tipo de
embarcacin es una cuestin importante pues debe procurar que sea
espaciosa y que absorba las vibraciones emitidas por el motor, que
tenga una estabilidad suficiente y que pueda adquirir velocidades
adecuadas. 1. Metodologa empleada 1.1. Vuelo fotogramtrico El
primer paso a dar para la realizacin de un estudio batimtrico
consiste en obtener las fotografas areas del embalse y sus zonas
prximas. Con el vuelo fotogramtrico y mediante la oportuna
restitucin de los pares estereoscpicos, se obtiene el plano
topogrfico de la parte del vaso no sumergida que figura en los
fotogramas.
El vuelo conviene realizarlo en aquella poca del ao en que el
nivel del agua embalsada sea mnimo, con objeto de conseguir sin
mucha dificultad tener una pequea franja de solape entre las zonas
restituida y levantada por batimetra. De esta forma no quedar
ninguna zona del embalse sin informacin topogrfica.1.1.1. Puntos de
apoyo en los fotogramas En primer lugar se debe eligir sobre los
fotogramas los lugares donde debern situarse los Puntos de Apoyo
(P.A.). Estos lugares sern los adecuados, de manera que la zona
seleccionada est incluida en la de recubrimiento de los diferentes
fotogramas de una misma pasada y a su vez, de las pasadas
colindantes si fuera el caso. De esta forma se consigue que la
restitucin se realice siempre dentro de la superficie definida por
los puntos de apoyo, evitando tener que realizar extrapolaciones.
Se situarn cuatro puntos como mnimo por cada par estereoscpico.
Dadas las caractersticas especiales que renen los pares de los
vuelos de los embalses, en donde en muchas ocasiones una gran parte
del par se corresponde con la zona de agua del embalse, los P.A. se
situarn siempre de forma que permitan la correcta restitucin.
1.1.2. Red de triangulacin o poligonacin Tomando como base la
Cartografa del Mapa Nacional a escala 1/50000 y como coordenadas
las calculadas por el Instituto Geogrfico Nacional en proyeccin
U.T.M. (R.E. 50, elipsoide de Hayford), se proyecta una red que
sirva de base para la obtencin de las coordenadas de los Puntos de
Apoyo y de los Puntos Batimtricos. Dicha red, cubrir toda la
superficie a cartografiar y estar compuesta por una serie de
Estaciones que formarn una malla de poligonacin o triangulacin que
se unir a la Red Geodsica Nacional mediante estacionamiento en los
Vrtices Geodsicos ms prximos a la zona del embalse. Se procurar que
la red sea ejecutable en el terreno en la totalidad de su
desarrollo y no tendr estaciones destacadas ni vrtices aislados.
1.2. Perfiles batimtricos Con las fotografas que componen el vuelo
fotogramtrico se realiza un mosaico del conjunto del embalse. Sobre
l se definen los perfiles a realizar.
Generalmente se sitan de forma que sean siempre perpendiculares
al eje del ro o de los cauces o vaguadas que se incorporen al
embalse.En los cursos muy estrechos se situar un perfil
longitudinal al cauce.Para la obtencin de informacin de la zona del
embalse en donde existen islas, se radian los perfiles desde las
mismas. 1.3. Trabajos de campo 1.3.1. Apoyo de los pares
estereoscpicos del vuelo fotogramtrico Se comienza por replantear
en el terreno la red proyectada en gabinete sealizndola mediante
clavos FENO. De las Estaciones (vrtices) que componen dicha red, se
realiza una resea con indicacin de su acceso y el detalle de su
sealizacin. Tambin se hace un pequeo croquis de su situacin. Una
vez sealizada se procede a la lectura de ngulos y distancias. Desde
cada Estacin se medir y observar a las Estaciones y Vrtices
Geodsicos que sean visibles. Desde las diferentes Estaciones que
componen la Red, se referencian los Puntos de Apoyo mediante
radiacin, utilizndose los equipos indicados anteriormente. Se
procura que los Puntos de Apoyo se correspondan con elementos fijos
del terreno (esquinas de casas, postes, tapias, etc.) y se realiza
una resea del objeto identificado planimtricamente, con una breve
indicacin del detalle seleccionado y el lugar en el que se ha dado
el punto para la altimetra. Asimismo se indica la pasada y el
fotograma en que se ha pinchado cada P.A. Todos estos puntos deben
elegirse de forma que puedan ser identificados fcilmente en las
fotografas areas. 1.3.2. Levantamiento batimtrico La parte del vaso
del embalse que no es posible restituir por encontrarse sumergida
en el momento de la realizacin de los fotogramas areos, debe
obtenerse mediante el correspondiente reconocimiento batimtrico.
Para ello se debe esperar hasta que el nivel del agua en el embalse
sea superior al que tena en el momento de efectuarse el vuelo, con
objeto de que no quede ninguna zona del embalse sin informacin
topogrfica. El levantamiento batimtrico consiste en la obtencin de
las coordenadas (x, y, z) de un nmero suficiente de puntos del vaso
del embalse, de forma que mediante el posterior tratamiento de esos
datos con programas informticos adecuados, se puedan obtener de la
manera ms real posible las curvas de nivel que definen el terreno
situado bajo la lmina de agua. Esto se consigue mediante el empleo
de los siguientes equipos: Estacin Total de Topografa. Ecosonda.
Prismas. En la instalacin del emisor de la ecosonda en la
embarcacin deben tenerse en cuenta los siguientes criterios:
Seleccionar un sitio que tenga un mnimo de vibraciones. El cabeceo
y el balanceo deben ser mnimos. Debe estar separado de otros
elementos elctricos. El sitio elegido no debe estar en contacto con
espuma o burbujas. El agua a su alrededor est lo ms tranquila
posible. Generalmente se suele colocar a 1/4 1/3 de la longitud
total de la embarcacin a partir de la popa.La comunicacin entre los
operadores situados tanto en el Geodimeter 140 T como en la
embarcacin, se realiza mediante aparatos radiotransmisores
porttiles, con frecuencia de trabajo propia. 1.4. Trabajos de
gabinete Una vez en gabinete se recopilan todos los datos tomados
en el campo, los relativos a la Red (vrtices), al Apoyo
fotogramtrico y al reconocimiento Batimtrico. Se ordenan las reseas
de los vrtices y de los puntos de apoyo, grficos, cartas
batimtricas, etc. En el grfico de la Red se sitan todas las
Estaciones, as como todas las distancias medidas y las visuales
realizadas. A continuacin se procede a numerar cada uno de los
puntos, Vrtices Geodsicos, Estaciones de Triangulacin y/o
Poligonacin, Puntos de Apoyo, Estaciones y Puntos Batimtricos. La
numeracin de cada uno de ellos es nica con el fin de evitar
posibles errores. Vrtices: Del 100 al 105 y 115 a 117 (Geodsicos)
Del 106 al 113 y 118 a 122 (Triangulacin) Puntos de Apoyo: Del 1 al
58 1.4.1. Clculo de los trabajos de campo realizados Consiste en
obtener el valor de las coordenadas (x, y, z) de cada punto
analizado, a partir de las medidas angulares y de distancia
realizadas en el campo. Una vez numerados todos los puntos, se
procede en primer lugar al clculo de la Red, ajustndose
planimtricamente a la Red Geodsica Nacional y altimtricamente a los
datos de la Presa. Al realizarse el clculo en coordenadas U.T.M. se
aplican las correcciones propias de dicha proyeccin: En el clculo
de la altimetra se utilizan las correcciones de esfericidad y
refraccin. 1.4.2. Cubicacin del embalse Para obtener la cubicacin
del vaso del embalse se debe proceder, previamente, a calcular la
superficie encerrada por cada curva de nivel.Dado que lo que se
desea obtener es una relacin altura-volumen, para conseguir la
curva de capacidad actualizada del embalse se calcula el volumen
comprendido entre curvas de nivel consecutivas mediante la
frmula:Vi =
Dnde: Vi= Volumen comprendido entre las cotas i e i+1 h=
Distancia entre curvas de nivel consecutivas Si= Superficie
limitada por la curva de cota i Si+1 =Superficie limitada por la
curva de cota i+1 El volumen total ser entonces: i=m V = Vi i=a
Dnde: a = Cota de la curva ms profunda m = Cota del Mximo Nivel
Normal de Embalse
METODOS TOPOGRAFICOS EN BATIMETRIAa. Mtodos de posicionamiento
planimtricob. Mtodos de posicionamiento altimtricoc. Mtodos de
posicionamiento 3DComo hemos indicado anteriormente, el objetivo de
los levantamientos batimtricos es la determinacin de las
coordenadas X, Y, Z de los puntos del fondo. Hasta poca reciente
los trabajos necesarios se dividan en dos partes, separando los
mtodos de obtencin de los datos en planimetra de la altimetra. En
cada punto observado se meda la situacin horizontal y la
profundidad por separado, en la actualidad la tecnologa GPS hace
posible abarcar ambas tareas. Una batimetra realizada por mtodos
clsicos precisa en primer lugar que se realicen una serie de
trabajos topogrficos terrestres para poder representar la lnea de
costa (implantacin de una red bsica, trabajos de nivelacin y la
radiacin). En una segunda fase se realiza el levantamiento del
relieve submarino, que es el fin de todas estas operaciones. Para
las tareas de geo referenciacin se determina con precisin la
posicin de un nmero de bases sobre el terreno. Estas bases pueden
estar referidas directamente a los vrtices geodsicos o bien a otras
bases de orden superior, todo ello depender de la distancia
existente de los vrtices geodsicos y de las necesidades del
trabajo.a. MTODOS DE POSICIONAMIENTO PLANIMTRICOEl levantamiento
topogrfico de las costas realizado desde tierra, se realiza como en
cualquier trabajo topogrfico, pero para determinar la posicin
planimtrica de un punto marino (materializado por la embarcacin que
efecta el sondeo), cuya profundidad queremos medir, es necesario
recurrir a procedimientos especiales. El problema consiste en guiar
el barco por el perfil que pretende levantarse (replantear el
perfil), perfil que se ha diseado en funcin de la densidad de
puntos que requiere el levantamiento; y dentro del perfil se han de
determinar las coordenadas (X, Y) de los puntos en los que se mide
la profundidad. Existen varios mtodos de posicionamientos para
obtener las coordenadas (X, Y) de los puntos submarinos, mtodos que
han ido evolucionando a medida que lo han hecho las tecnologas.
Algunos mtodos de posicionamiento planimetrico son:RadiacinSe
realiza con una estacin total situado en tierra en un punto de
coordenadas conocidas, y que se ha orientado a otro punto de
coordenadas tambin conocidas. La cabeza del perfil se replantea
previamente. El barco va recorriendo el perfil y se van observando
topogrficamente los puntos de la embarcacin desde los que a su vez
se sondea la profundidad. La observacin se realiza con la estacin
total tomando ngulos horizontales, cenitales y distancia para poder
calcular las coordenadas de dichos puntos posteriormente. El prisma
va en la embarcacin. El mayor inconveniente es el movimiento del
barco y el oleaje del agua. El prisma, que refleja la onda emitida
por el distancimetro, est en continuo movimiento y esto provocar
una prdida de seales.
BiseccinEn tierra se estacionan dos teodolitos sobre dos puntos
de coordenadas conocidas y se orientan los equipos visando a puntos
tambin conocidos. Por interseccin directa simple (biseccin) se
determina la posicin del punto visado en la embarcacin. El instante
de toma de datos de los tres operadores (profundidad el operador en
el barco, y los datos angulares de los dos operadores en tierra)
han de ser simultneos. Recordemos que antiguamente (y para
precisiones inferiores) se utilizaba para ello la brjula topogrfica
desde puntos terrestres, con observaciones angulares.Metodologa
GPSLos equipos GPS han hecho posible la aplicacin de las
observaciones a satlites en la determinacin de la posicin de puntos
en la superficie terrestre o en embarcaciones. Los escasos tiempos
de observacin que se requieren permiten alcanzar elevadas
precisiones, evitando la excesiva influencia del movimiento de la
embarcacin. Se necesita situar una estacin de referencia en tierra
y llevar un receptor en la embarcacin.
b. MTODOS DE POSICIONAMIENTO ALTIMTRICO
La determinacin altimtrica consiste en determinar la cota de los
puntos midiendo la distancia vertical existente entre la superficie
del agua y el punto en el fondo. Estas cotas habrn de referirse
siempre, a las coordenadas (X,Y) del punto en el que se est situado
en el momento de la obtencin de la profundidad. A esta determinacin
altimtrica del relieve submarino se la denomina operacin de sondeo
o, simplemente, sondar. Ya hemos indicado anteriormente que el
trabajo previo consista en situar un origen altimtrico (punto de
cota conocida) en tierra, respecto al cual se determina la cota de
la superficie de agua.
Sondeo
El sondeo es la parte definitiva de cualquier batimetra y aporta
los elementos suficientes para garantizar la seguridad en la
navegacin al facilitar informacin de las profundidades submarinas.
Un perfecto conocimiento del relieve submarino exige un alto nmero
de puntos de profundidad conocida o puntos sondados sistemticamente
espaciados. Las zonas que queden sin sondar se han de considerarse
linealmente crecientes entre dos puntos de profundidad determinada,
el mtodo de sondeo es generalmente un mtodo discreto con todas las
consecuencias que ello conlleva. Cuando se trabaja por perfiles, se
usan generalmente dos sistemas para llevar a cabo el sondeo: a. Por
lneas rectas paralelas. b. Por lneas radiales. Las lneas rectas
paralelas suelen presentar direcciones normales a la costa. La
utilizacin de perfiles paralelos tiene el inconveniente de ocultar
informacin entre lneas. Para reducir la perdida de informacin, se
realiza una densificacin de la malla mediante perfiles
transversales. La distancia entre cada dos lneas paralelas vara,
segn la escala del levantamiento. El sistema de lneas radiales se
emplear en aquellos lugares donde el perfil de costa cambie
bruscamente de direccin y alrededor de islas de pequea dimensin.
Las lneas de sonda radiales se proyectarn de tal forma que la zona
a sondar por este sistema quede suficientemente cubierta. Es de
vital importancia evitar que la embarcacin sufra desviaciones con
respecto al rumbo de navegacin diseado, si esto sucede se rompe la
uniformidad del levantamiento. El control del rumbo se consigue de
diversas formas: Manteniendo un rumbo fijo con una brjula.
Sealizando los extremos de un perfil en tierra mantenindolo lo ms
alineado posible. Materializando la lnea con un lser o con un
teodolito desde tierra. Mediante el sistema de radiobalizas,
manteniendo un arco de radio constante (a distancias grandes se
pueda confundir la cuerda con el arco). Como hemos indicado, a la
medida de la profundidad se denomina sonda o sondeo. El instrumento
que se utiliza se denomina SONAR: Sound Navigation and Ranging. Son
aparatos que graban informacin de transmisiones bajo el agua.
Consta de un emisor de ondas de sonido y de un receptor. Las ondas
regresan tras rebotar en algn cuerpo material.
Mediante el sonar, la medida de la profundidad es continua a lo
largo de la lnea que sigue la embarcacin, pudindose obtener bien en
un registro grfico o en un medio magntico. Para correlacionar este
registro con las determinaciones planimtricas, se efectan marcas en
l para indicar el momento en que se realizan las medidas
horizontales. Antes de utilizarla no debe olvidarse el realizar el
calibrado. El problema que presenta este tipo de aparatos es la
posibilidad de obtener un registro errneo al interponerse algn
material en el camino de la onda, falsendose el relieve del fondo.
Desde el escandallo hasta las sondas de eco (ecosondas), los
instrumentos de sondeo han ido evolucionando. Podemos encontrar los
siguientes equipos:Escandallo Las primeras sondas eran simples
pesos de plomo de forma troncocnica (escandallo) atados a una
cuerda (sondaleza), que se dejaba caer hasta tocar el fondo. Este
tipo de sonda slo se utiliza hoy en da para trabajos muy expeditos
y cercanos a la costa.
Sondas acsticas Permiten una mayor rapidez en el levantamiento,
a la par que proporcionan una mejor representacin del fondo
submarino, al registrar de una forma continua la lnea que se va
levantando. En 1920 se empez a emplear esta sonda de eco o
ecosonda. El principio fundamental consiste simplemente en
registrar el tiempo que transcurre desde que un impulso sonoro es
emitido desde el buque y recogido nuevamente en l tras reflejar en
el fondo del mar. Se basa en el principio de que todo sonido
producido cerca de la superficie del agua se refleja en el fondo y
vuelve a la superficie como un eco. Como la velocidad del sonido en
el agua es conocida, el problema se reduce a medir el tiempo
empleado en el doble recorrido.
Sondas ultrasnicos Son sondadores que utilizan como fuente
sonora las oscilaciones de frecuencia audible. Presentaban el
inconveniente, desde el punto de vista militar, de que la onda
sonora esfrica que generan se propaga en todas las direcciones
posibles y puede ser captada por algn buque en inmersin. Estas
sondas requieren, para sondar en grandes profundidades, mayor
energa para producir ondas de gran potencia cuyo eco llegue al
hidrfono con intensidad suficiente para su recepcin. Puede ocurrir
que en fondos muy escarpados la onda se refleje sobre cualquier
superficie ms prxima a la quilla que al fondo del mar. Estas
dificultades han desaparecido con el empleo de ondas ultrasonoras
de frecuencia inaudible superior a 20.000 periodos por segundo y
longitudes inferiores a 7 cm, suponiendo que la velocidad de
propagacin es de 1450 m/s.
c. METODOS DE POSICIONAMIENTO 3DComo se ha indicado el problema
en los levantamientos batimtricos es correlacionar la posicin
planimtrica y la determinacin de la profundidad para no introducir
errores en la determinacin de la posicin del punto situado por
debajo de la superficie del agua, y que va a ser el que se
represente en la cartografa final. El problema del movimiento en la
superficie se consigue disminuir al aumentar la rapidez en la
determinacin de las coordenadas del punto radiado. Como hemos visto
existen gran variedad de mtodos para realizar las levantamientos
batimtricos, pero sin lugar a dudas, el ms extendido y utilizado
actualmente, es el mtodo combinado de GPS + Ecosonda digital.
El equipo de sondeo est proyectado para producir el sonido,
recibir y amplificar el eco, medir el tiempo transcurrido desde la
emisin y la recepcin del sonido, convertir este intervalo de tiempo
en unidades de profundidad y registrar estas medidas de profundidad
en una banda de papel arrollada sobre un tambor giratorio. El
sonido es producido por un transductor, que automticamente
convierte un impulso elctrico en una onda sonora. En instalaciones
permanentes de sondeo por eco, este dispositivo va montado en el
casco del barco de sondeo; en los modelos porttiles el transductor
va montado por lo menos 50 cm por debajo del nivel del agua, y
preferiblemente a ras con la quilla. En funcin de la profundidad
existen diversos transductores. Para los sondeos en aguas profundas
se hace uso de seales de baja frecuencia, ya que las seales de alta
frecuencia estn sujetas a una mayor absorcin y necesitan una
potencia inicial ms elevada cuando se emplean en aguas muy
profundas. El transductor tambin recoge el eco reflejado por el
fondo y lo convierte en una seal elctrica, que es amplificada y
registrada en unidades de profundidad sobre una banda graduada. Las
ondas sonoras son emitidas por el transductor a intervalos de
tiempo muy cortos; as por ejemplo un modelo porttil de sonda de
esta clase, cuya mxima profundidad de alcance no llega a los 75 m,
hace los sondeos a la velocidad de 600 por minuto.La precisin en la
medida puede ser definida en funcin de la resolucin del equipo
acstico. sta est determinada por: Duracin del pulso o longitud: un
pulso tiene una duracin finita, determinada por la frecuencia, la
velocidad de propagacin y la duracin del pulso. La resolucin es la
mitad de la duracin del pulso. Angulo de incidencia de la onda en
el objetivo: si el rayo, no incide normal a la superficie a
representar, la longitud del pulso efectivo ser mayor disminuyendo
entonces la precisin. Resolucin del medio de grabacin: se debe
disponer de un medio de recogida de datos capaz de recoger ondas
reflejadas con una resolucin acorde con el pulso. Normalmente se
graba sobre papel tratado qumicamente, o bien sobre papel carbn,
tambin se pueden registrar los datos en medio magntico. Naturaleza
del objetivo: las superficies en las que rebotan las ondas pueden
ser de distinta naturaleza. Ancho de emisin de la transmisin: la
energa devuelta por un objeto depende de su tamao, de la densidad
de sus elementos y de la inclinacin del proyector. Se recogern
mejor las ondas que rebotando en los lados del objeto se reflejen
en la direccin del buque. El sonido atraviesa el agua a una
velocidad casi constante, siendo el valor medio de la velocidad de
propagacin de las ondas acsticas en el mar de 1500 m*s-1. variando
con la temperatura, salinidad y profundidad (presin). Existen
tablas y nomogramas que dan la correccin que hay que aplicar para
los distintos valores de la temperatura, la salinidad y la
profundidad. Muchas de las sondas porttiles estn equipadas de
mecanismos y software capaz de corregir los sondeos teniendo en
cuenta estos valores para obtener la profundidad real del sondeo.
La ecosonda es muy utilizada en los grandes pesqueros para
localizar bancos de pesca y en los buques oceanogrficos para
realizar batimetras. La metodologa GPS ha permitido aumentar la
precisin planimtrica. El registro de tiempos que en ella se efecta
permite sincronizar los datos de los ficheros GPS con los datos de
los ficheros de la ecosonda, mediante el campo comn (tiempos),
teniendo especial cuidado en la sincronizacin de relojes de ambos
tipos de registros. El mtodo de observacin GPS que ms precisin nos
puede aportar es el mtodo diferencial en tiempo real anulndose las
principales fuentes de error y disponiendo de nuestra posicin
precisa en el instante de medicin. Esto exige el trabajar con dos
receptores GPS de forma simultnea. Para trabajar en tiempo real se
utiliza un radio enlace entre la estacin de referencia y el equipo
mvil que va instalado en la embarcacin. Un sistema que realice
levantamientos batimtricos segn este mtodo ha de realizar
fundamentalmente dos tareas: Navegacin, el sistema debe ser capaz
de indicar la ruta a seguir para no crear zonas de solapes
indeseados, o bien, de guiar la embarcacin por unos perfiles
predeterminados. Sincronizacin de los datos recibidos por el
instrumento de medidas de profundidades (ecosonda) con el
instrumento que nos indica planimtricamente donde se ha producido
esta medida de profundidad (GPS). La precisin que se puede obtener
en la posicin estar condicionada por el tipo de observables que
utilicemos, cdigo o fase. Esta precisin va a ser la que determine
nuestra metodologa de trabajo. GPS (Fase)+ ECOSONDA DIGITALEste
mtodo nos ofrece precisiones del orden de 2-3 cm1ppm. La
sincronizacin de datos obtenidos en el mismo instante por el GPS y
la ecosonda es mucho ms eficaz, con grados por debajo del segundo.
Los errores producidos por el efecto de las mareas y variacin de
altura debido al oleaje quedan total y automticamente eliminados.
Adems no precisa de instrumentacin clsica para completar el trabajo
en tierra. Todas estas caractersticas hacen que este mtodo sea el
ms eficaz y de mayor rendimiento en las operaciones de
levantamientos batimtricos. Se han llegado a comparar modelos
digitales del terreno obtenidos segn esta metodologa con modelos
fotogramtricos y en ningn caso las diferencias excedan de los 5
cm.
Bsicamente el sistema se compone de los siguientes elementos:
Como estacin de referencia dispondremos de un GPS de doble
frecuencia, unidad de control conectada a un radio-modem, enviando
correcciones de cdigo y fase con observables de fase en tiempo
real. El sistema de a bordo de la embarcacin est compuesto por un
receptor GPS de doble frecuencia, unidad de control en la que corre
el software para el tratamiento de observables de fase en tiempo
real, radio-modem recibiendo las correcciones procedentes del
equipo de referencia, ecosonda digital y PC porttil. En cuanto a
las conexiones, se puede observar que existen dos variantes, con
relacin al sistema estndar de batimetra con GPS: En primer lugar,
consideramos el hecho de utilizar como opcin ms aconsejable
receptores de doble frecuencia, puesto que al trabajar con medidas
de fase, es necesaria la inicializacin para la resolucin de
ambigedades, y tan solo los equipos de doble frecuencia son capaces
de inicializar en movimiento (OTF), evitando por tanto, tener que
desmontar el equipo de la embarcacin e inicializar en tierra cada
vez que el sistema se quede con menos de cuatro satlites. Con un
equipo de estas caractersticas y utilizando el mtodo apropiado, se
puede obtener en tiempo real, coordenadas en el sistema de
referencia local, con precisin de 2-3 cm1 ppm., tanto en planimetra
como en altimetra. El hecho de obtener la cota del punto nos
permite realizar la batimetra sin tener en cuenta el estado de la
marea, y corregir la variacin de altura de la antena GPS
transductor debido al oleaje. En segundo lugar, se consigue un
grado de sincronizacin mucho ms alto debido a que los registros
tomados, tanto la posicin de la antena GPS (X,Y,Z) como la
profundidad medida por la ecosonda, incorporan una seal de tiempo
enviada por el receptor GPS, que nos permite realizar una
correlacin entre ambas medidas.Para aplicar este mtodo es
imprescindible que la ecosonda incluya la posibilidad de entrada
del mensaje NMEA (el cual incluye el instante de la toma de la
posicin en tiempo GPS), para que de esta manera asocie instante de
toma de posicin (X,Y,Z) al instante de toma de profundidad.
Los datos de profundidad, ms tiempo, quedan almacenados en el PC
porttil, el cual incluye el software de navegacin, cuya nica misin,
es la de planificar los perfiles y guiarles por ellos. De esta
manera evitamos la deficiente sincronizacin que nos proporciona
este tipo de programas. Existe una configuracin alternativa que nos
permite simplificar el sistema. Para ello es necesario que el
sistema GPS posea una unidad de control con la capacidad de gestin
y replanteo de lneas (perfiles). De este modo podemos eliminar de
la configuracin el software de navegacin y sustituir el PC por un
palmtop PC cuya autonoma y tamao es ms apropiado para su instalacin
en pequeas embarcaciones.
CONCLUSIONLa batimetra es una de las ramas ms importantes en la
topografa; ya que por medio de esta se pueden conocer las
profundidades y el relieve bajo cualquier masa de agua, lo cual es
de mucha ayuda tanto a la construccin, como a la navegacin; para
ello es necesaria la implementacin de diversos mtodos que se han
venido desarrollando con el transcurso del tiempo, tomando en
cuenta los avances de la tecnologa y los requerimientos en la
precisin de estos resultados, esto dando lugar a la invencin de
nuevos y ms precisos instrumentos para realizar de una manera ms
practica y exacta los levantamientos batimtricos; todo ello con el
objetivo de contribuir al desarrollo de la humanidad.
BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Batimetr%C3%ADa
http://ocw.upm.es/ingenieria-cartografica-geodesica-y-fotogrametria/topografia-ii/Teoria_Batimetria_Tema_13.pdf
http://www.clubdelamar.org/batimetria.htm
ANEXOS. Momento del control de la toma de datos.
La antena GPS a estribor, antena radio-modem a babor.Base
bloque.
Richard H. Gonzales Liberato | Ingeniera Civil-UDH
