Como patrón del Galileo 4, un velero de 50 pies en el río Columbia, le pido a mi tripulación que me avise si la profundidad bajo la quilla baja de 10 pies y que tome medidas inmediatas si baja de 5, ya que no puedo estar consultando constantemente la carta náutica para evitar encallar. Sin embargo, los enormes buques de carga que navegan por el río a lo largo de las 100 millas que separan su desembocadura en Astoria del Puerto de Portland a veces cuentan con apenas dos pies de margen vertical.
Esta proeza de navegación es posible gracias al conocimiento, la experiencia y los equipos electrónicos que utilizan los prácticos del río, los hidrógrafos que estudian el cauce y los operadores de dragado que realizan la tarea de Sísifo de mantener la profundidad necesaria en el canal de navegación. Cada pulgada adicional de calado que consiguen permite que un barco transporte carga por valor de hasta varios millones de dólares.
De forma similar, profesionales del sector marítimo de todo el mundo colaboran para cartografiar los fondos oceánicos y mantener los puertos, dársenas y vías navegables seguros para el más del 90% del comercio que se transporta por barco. Además, las instalaciones en alta mar —como cables de fibra óptica, oleoductos, plataformas de perforación y turbinas eólicas— requieren estudios precisos del lecho marino. Por último, el crecimiento demográfico en las zonas costeras y el aumento del nivel del mar debido al cambio climático están impulsando la necesidad de datos batimétricos para la planificación y la gestión de emergencias.
Batimetría
Durante siglos, los navegantes registraron la profundidad del agua utilizando únicamente una sonda de mano, una brújula, un sextante y una carta náutica rudimentaria. Sin embargo, este proceso consumía tanto tiempo que solo podían realizarlo en un porcentaje minúsculo de los océanos y costas del mundo. La tecnología actual hace que el proceso no solo sea más preciso, sino también mucho más eficiente.
En aguas profundas, los datos de profundidad se recopilan mediante enormes ecosondas multihaz (MBES) que operan a frecuencias muy bajas. A medida que disminuye la profundidad, se utilizan dispositivos más pequeños que operan a frecuencias más altas y, por tanto, tienen mayor resolución. Sin embargo, cerca de la costa, la eficiencia de estos dispositivos cae drásticamente, ya que el cono de su señal acústica se ve cortado por la pendiente de la plataforma continental. Aquí es donde los sensores lidar aerotransportados se convierten en un medio mucho más eficiente para recopilar datos de profundidad.
Además de los datos de las ecosondas, la batimetría requiere datos sobre la ubicación y la actitud de la embarcación. Los primeros, un requisito obvio para cualquier tipo de cartografía, se recopilan mediante receptores GNSS diferenciales. Los segundos, recopilados por una unidad de medición inercial (IMU), se utilizan para compensar las variaciones en la medición de la profundidad según los movimientos de rotación (balanceo, cabeceo y guiñada) y traslación (heve, avance y deriva) de la embarcación. Es la misma razón por la que los fotogrametristas aéreos utilizan IMU en las aeronaves.
Requisitos y capacidades
Para los levantamientos batimétricos con vehículos aéreos no tripulados (UAV), el software de control debe mantener la plataforma a una altitud y velocidad constantes sobre la superficie del agua, ya que la ecosonda es arrastrada por el agua al final de un cable, explicó Alexey Dobrovolsky, director de tecnología de SPH Engineering, con sede en Riga (Letonia), empresa que suministra software para UAV. Por ello, señaló, "las misiones deben ejecutarse en modo totalmente automatizado". El software de su empresa solo requiere que el operador del UAV defina el área de estudio, establezca la dirección de las líneas de levantamiento y especifique la distancia entre ellas. El software se encarga de todo lo demás. "Recalculamos automáticamente la profundidad medida por la ecosonda a la profundidad real en nuestros archivos de datos utilizando la información de un altímetro de radar", afirmó. "Nuestro software contiene un modelo avanzado de la ecosonda, que cuenta con un sensor de inclinación y un sensor de cabeceo".
Por supuesto, arrastrar una ecosonda desde un UAV solo funciona en áreas pequeñas, como en minas a cielo abierto donde el líquido puede estar muy contaminado. "El tiempo de vuelo con una ecosonda en el UAV más popular será de unos 20 minutos", dijo Dobrovolsky. "Eso determina la longitud máxima de las líneas de levantamiento que se pueden cubrir en un solo vuelo".
Hace un par de años, SPH comenzó a ofrecer soluciones de batimetría basadas en UAV que utilizan radar de penetración terrestre (GPR) de baja frecuencia. Hay dos escenarios en los que el GPR puede ser útil para la batimetría, explicó Dobrovolsky. El primero es realizar batimetría a través del hielo en la superficie de lagos o ríos, lo que requeriría perforar agujeros para usar una ecosonda. "Con el GPR, puedes hacer batimetría a través de la capa de hielo", dijo. El segundo escenario son los ríos de montaña con corrientes extremadamente fuertes, donde no es posible utilizar una embarcación estándar tripulada o no tripulada, ya que el GPR funciona sin contacto con el agua.
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