Datos clave
- Institución: Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología (INGV)
- Sector: Monitoreo ambiental / Hidrografía / Investigación geoespacial
- Ubicación: Lago di Conza (lago Conza), sur de Italia
- Desafío: Mapeo batimétrico en aguas turbias, poco profundas y llenas de escombros, inaccesibles para vehículos de superficie no tripulados (USV)
- Solución: DJI Matrice 600 Pro + Kit de batimetría de SPH Engineering
- Resultado clave: Batimetría con drones validada por LiDAR con un rendimiento fiable en profundidades inferiores a 4-5 m
Antecedentes: Institución y motivación del estudio
El Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología (INGV) lleva a cabo investigaciones en los diversos paisajes geofísicos de Italia. Lago di Conza (Lago Conza) es un embalse artificial cuyo nivel de agua cambia según la estación, lo que deja ciertas áreas sumergidas durante los periodos húmedos y expuestas durante los periodos secos. Esta condición única crea una oportunidad para reconstruir la morfología del terreno en ambas fases.
Los métodos batimétricos tradicionales son ineficaces e inseguros debido a varios factores:
- La batimetría derivada de satélite falla debido a la turbidez persistente.
- Las embarcaciones/USV tienen dificultades con las ramas sumergidas, las rocas y la vegetación que restringen el acceso.
- Los levantamientos manuales están limitados por la dificultad del terreno y los problemas de seguridad.
El INGV necesitaba un método que garantizara un acceso seguro, una georreferenciación precisa y una conversión exacta de profundidad a elevación tanto en estados sumergidos como expuestos.
El desafío: turbidez, obstáculos y accesibilidad restringida
El embalse se caracteriza por visibilidad del agua muy reducida, terreno irregular y densa vegetación sumergida. Estas condiciones crean rutas de navegación peligrosas e impiden que los USV accedan de forma segura a muchas áreas.
Además, los métodos ópticos no pueden penetrar la columna de agua turbia, lo que hace que la estimación de la profundidad sea imposible mediante técnicas satelitales o fotogramétricas.
El desafío consistía en desarrollar un flujo de trabajo capaz de:
- Capturar datos de profundidad precisos en aguas poco profundas, turbias y llenas de escombros
- Mantener una geometría de sensor constante a pesar de los obstáculos sumergidos
- Llegar de forma segura a canales estrechos y obstruidos
- Validar las mediciones subacuáticas con una referencia precisa sobre el agua
Solo un enfoque basado en UAV podía cumplir con todas estas limitaciones operativas para la batimetría de aguas interiores turbias.
La solución: flujo de trabajo con ecosonda basada en UAV para batimetría interior
INGV desplegó un DJI Matrice 600 Pro equipado con la ecosonda de doble frecuencia ECT D052S (50 kHz y 200 kHz) de SPH Engineering. Mediante el UgCS modo Grasshopper, el UAV mantuvo una altitud precisa sobre la superficie del agua, garantizando una geometría de medición estable incluso al volar sobre ramas o escombros cercanos a la superficie.
El flujo de trabajo incluyó:
- Altitud estable garantizada por altimetría de radar a bordo
- Correcciones GNSS PPK precisas utilizando la estación AV04 de la red RING
- Conversión de profundidad a elevación utilizando la geometría conocida de la sonda (cable de 2 m)
- Adquisición de datos de doble frecuencia para comparar estabilidad frente a detalle
Durante una fase seca de la cuenca, se inspeccionó la misma área con un sistema LiDAR basado en drones para crear modelos DSM y DTM de alta resolución. Estos se compararon directamente con los perfiles de ecosonda submarina recopilados en 30 puntos de control.
Este flujo de trabajo combinado permitió al equipo recopilar conjuntos de datos consistentes tanto en condiciones secas como bajo el agua, haciendo posible comparar directamente las mediciones de la ecosonda con los modelos de elevación derivados del LiDAR.
Resultados: Batimetría con drones validada por LiDAR en aguas interiores complejas
Los conjuntos de datos LiDAR con una resolución de 0,1 m sirvieron como referencia para evaluar las mediciones submarinas. Los datos de la ecosonda recopilados a 50 kHz y 200 kHz se alinearon estrechamente con las tendencias de elevación del LiDAR en tres transectos:
- 200 kHz: gran detalle, más sensible a la vegetación y obstrucciones sumergidas
- 50 kHz: detección del fondo menos detallada pero más estable en zonas turbias y llenas de escombros
Ambas frecuencias reprodujeron con éxito la morfología subyacente, incluyendo pendientes, características de los canales y transiciones del terreno. Esto confirmó que la solución de ecosonda basada en UAV puede mapear de forma fiable cuerpos de agua interiores poco profundos. La plataforma UAV accedió a tributarios estrechos, canales obstruidos y áreas llenas de escombros donde los USV no podían operar de forma segura, lo que demuestra una ventaja operativa fundamental.
Conclusión
El levantamiento batimétrico en el Lago di Conza demuestra que el sonar de doble frecuencia montado en UAV es un método fiable y práctico para la batimetría en aguas interiores poco profundas, turbias y obstruidas. Al validar los datos del sonar directamente con el LiDAR de alta resolución recopilado durante una fase seca, el Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología demostró que la batimetría con UAV puede lograr resultados fiables donde los enfoques tradicionales fallan. Este flujo de trabajo ofrece una solución segura, flexible y científicamente fundamentada para levantamientos hidrográficos en entornos difíciles.
Lea el caso de estudio completo: Reconstrucción batimétrica mediante una ecosonda montada en UAV en el Lago di Conza
