Datos rápidos
Socio: Altomaxx Technologies
Ubicación: Calgary, Alberta, Canadá
Desafío: Obtener mediciones precisas de la profundidad del agua y los sedimentos cerca de una subestación para los cálculos de volumen de escollera.
Solución: Kit de batimetría integrado de SPH Engineering con la ecosonda de doble frecuencia EchoLogger D052S.
Stack tecnológico: DJI Matrice 300 RTK, EchoLogger ETC D052S (doble frecuencia), SkyHub (computadora de a bordo), Hydromagic (software de procesamiento).
Resultado clave: Modelo detallado de batimetría y profundidad de sedimentos que permite a los equipos de ingeniería optimizar la planificación de refuerzos.
Aplicaciones: Ingeniería fluvial, análisis de sedimentos, evaluación del impacto de inundaciones y diseño de infraestructura.
La necesidad de ingeniería: batimetría precisa para el análisis de escollera y socavación
En 2013, Calgary sufrió la peor inundación en la historia de Alberta, la cual transformó las riberas del río Bow y provocó una erosión significativa cerca de una subestación eléctrica al sur del puente Ivor Strong. Se instaló escollera temporal para estabilizar el área afectada, pero los nuevos planes de expansión del puente requirieron mediciones batimétricas actualizadas.
Los ingenieros necesitaban específicamente tanto la profundidad del agua como la profundidad de los sedimentos, ya que el volumen de la escollera varía considerablemente según la profundidad a la que se hunda el material en el lecho del río. La fuerte corriente del lugar y el acceso limitado para embarcaciones hicieron que la batimetría tradicional mediante barcos fuera difícil y peligrosa.
El desafío: por qué los estudios tradicionales con embarcaciones fallaron ante las corrientes rápidas
El proyecto requería mediciones de alta resolución en una sección del río caracterizada por:
- Corrientes de agua rápidas y persistentes
- Riberas inestables o inseguras
- Puntos de acceso limitados para el despliegue de embarcaciones
- La necesidad de detectar el espesor de los sedimentos, no solo la profundidad del agua
- Alta consistencia posicional y geométrica en todo el conjunto de datos
Mantener la orientación correcta del sensor es particularmente difícil en aguas corrientes cuando se utilizan embarcaciones o vehículos de superficie no tripulados (USV). Sonar montado en UAV proporcionó una alternativa más segura y fiable al eliminar la necesidad de que las cuadrillas trabajen cerca de orillas inestables y garantizar una recopilación de datos de alta calidad.
La solución: ecosonda de doble frecuencia para drones
Para cumplir con estas limitaciones, Altomaxx utilizó un DJI Matrice 300 RTK equipado con una ecosonda de doble frecuencia EchoLogger ETC D052S (50/200 kHz) como núcleo de un sistema de ecosonda basado en drones. Esta configuración, integrada a través del ordenador de a bordo SkyHub, permitió la captura simultánea de:
- Alta frecuencia (200 kHz): Para obtener una profundidad del agua y una superficie del lecho del río precisas.
- Baja frecuencia (50 kHz): Para penetrar sedimentos blandos y mapear la estructura del subsuelo.
Adquisición de datos: vuelo manual para compensación de corriente
El levantamiento se realizó el 12 de julio de 2024. Altomaxx operó el dron manualmente a lo largo del río Bow, desde el puente Ivor Strong hasta aproximadamente 200 m aguas abajo. El control manual permitió al piloto:
- Mantener la ecosonda lo más vertical posible
- Ajustar la velocidad del UAV a la corriente del río
- Seguir trayectorias que cubrieran exhaustivamente el tramo objetivo
Este enfoque redujo las posibles distorsiones geométricas en las mediciones y minimizó los vacíos en el conjunto de datos.
Procesamiento de datos
Los datos brutos de la ecosonda se procesaron utilizando el software Hydromagic . Los pasos estándar incluyeron la importación de datos, el ajuste de los parámetros del mapa, el filtrado de ruido y la alineación de las mediciones de profundidad con las coordenadas GPS. A partir de esto, se generó una matriz de valores de profundidad que se interpoló en una superficie TIN (red irregular triangular), creando efectivamente un modelo 3D de la topografía submarina del tramo estudiado.
Resultados: Modelado de la profundidad de sedimentos y estimación del volumen de escollera
El conjunto de datos procesado proporcionó una imagen detallada del lecho del río, incluyendo:
- Profundidad del agua a lo largo del tramo estudiado
- Profundidad de los sedimentos sobre el material más consolidado
- La posición del talweg, la parte más profunda del canal
- Evidencia de dónde la ribera anterior se había hundido en el río
Estos resultados proporcionaron a los ingenieros la información necesaria para estimar los volúmenes de escollera con mucha mayor confianza, reduciendo el riesgo de pedir material en exceso y los costes de transporte asociados. El estudio, completado en pocas horas, contrastó con el día completo o más que una campaña comparable basada en embarcaciones podría haber requerido en condiciones similares. Igualmente importante, el enfoque basado en drones mantuvo al personal alejado de riberas peligrosas y aguas rápidas.
Conclusión
Al desplegar un sistema de ecosonda basado en drones, Altomaxx pudo estudiar un tramo difícil y de flujo rápido del río Bow de forma segura y eficiente. El enfoque con UAV evitó los problemas logísticos y de seguridad asociados con el lanzamiento y la operación de embarcaciones en corrientes fuertes y entregó un modelo batimétrico de alta resolución en cuestión de horas.
La información resultante sobre la profundidad del agua, la profundidad de los sedimentos y el talweg respaldó las estimaciones de volumen de escollera y el diseño de refuerzo de las riberas para el proyecto de ampliación del puente. Este caso demuestra cómo la batimetría basada en drones puede proporcionar datos fiables y listos para la toma de decisiones en lugares donde los métodos tradicionales son difíciles, lentos o inseguros.