Sobre Tianjin Zhihui Ocean Technology: Proveedor de soluciones de topografía marina e hidrología
Tianjin Zhihui Ocean Technology Co., Ltd., fundada en 2018 y con sede en Tianjin Shi, China, es una empresa de alta tecnología en rápido crecimiento especializada en investigación oceanográfica y servicios hidrográficos. La empresa integra producción, ventas y soporte técnico, y cuenta con certificación oficial para realizar levantamientos y cartografía marina profesional, así como operaciones de gestión de personal.
En colaboración con organizaciones nacionales e internacionales de renombre, Tianjin Zhihui ofrece soluciones profesionales para las industrias marina, hidrológica y de conservación del agua. Guiada por la filosofía de “exploración y mejora continuas”, la empresa prioriza las necesidades de los usuarios, el avance tecnológico y una contribución a largo plazo a la innovación marina en China.
Validación en campo: Batimetría con GPR mediante drones en 21 ciudades
Tianjin Zhihui Ocean Technology llevó a cabo un extenso programa de pruebas de GPR mediante drones utilizando el sistema integrado de GPR para drones de SPH Engineering. El proyecto abarcó 21 ciudades en ocho provincias,representando una amplia gama de condiciones hidrográficas y ambientales.
El objetivo era evaluar cómo un radar montado en un dron podía superar las limitaciones de la batimetría tradicional basada en sonar. Las pruebas se realizaron bajo condiciones variables de:
- Estado de la superficie del agua, incluyendo vegetación acuática, capa de hielo y aguas abiertas
- Sustratos del lecho fluvial, tales como lechos de hormigón, arena, guijarros y limo
- Velocidades de flujo y concentraciones de sedimentos
- Conductividad del agua, que oscila entre 50 μS/cm y más de 1000 μS/cm
Parte de los datos del radar se validaron de forma cruzada con una medición de ecosonda para evaluar el rendimiento. Cinco casos representativos demostraron cómo la combinación de Zond Aero LF y UgCS modo de seguimiento de terreno y el SkyHub ordenador de a bordo del dron permitieron realizar mediciones de profundidad precisas y sin contacto, incluso en las condiciones más difíciles.
Superficie cubierta de hielo
En medio de un espesor de hielo cambiante y témpanos a la deriva, el radar Zond Aero LF de 75 MHz voló a 1 metro de altitud y a 0,5 m/s. A pesar de la congelación de la superficie, el radar capturó con éxito contornos claros del lecho, revelando una profundidad media de 1,2 metros con una conductividad del agua de 410 μS/cm. Esto confirmó la viabilidad de realizar mapeos hidrológicos en invierno sin poner en riesgo al personal ni al equipo sobre superficies de hielo inestables.
Superficie con vegetación acuática
En canales cubiertos de vegetación, el sonar tradicional suele fallar debido a la interferencia superficial. Utilizando la misma configuración, el radar penetró la densa vegetación flotante, registrando reflejos subacuáticos claros. La profundidad medida fue de 1,2 metros con una conductividad de 598 μS/cm , demostrando su eficacia incluso en condiciones de fuerte interferencia biológica.
Medición de sección transversal estándar
Un canal de riego abierto, de aproximadamente 50 metros de ancho, sirvió como prueba para entornos estructurados. El radar de 100 MHz, operado a una altitud de 0,5 m y a una velocidad de 0,5 m/s, proporcionó perfiles de alta definición que muestran tanto la profundidad del agua (1,8 metros) como la acumulación de sedimentos (hasta 0,8 metros)La conductividad del agua fue de 536 μS/cm.
Este escenario puso de relieve la fiabilidad de la tecnología para secciones transversales hidrológicas estándar e inspecciones de infraestructuras.
Estudio de profundidad en temporada de inundaciones
Durante las inundaciones, la adquisición rápida y segura de datos se vuelve esencial. El radar de 75 MHz integrado con el seguimiento de terreno de UgCS a 0,7 m de altitud y 1 m/s mapeó con éxito profundidades de hasta 5,4 metros. Los niveles de conductividad descendieron a 349 μS/cm, en comparación con los 674 μS/cm registrados en condiciones secas, lo que demuestra cómo los cambios ambientales afectan a la propagación de la señal de radar.
UgCS mantuvo la estabilidad del vuelo a pesar de las turbulencias y las irregularidades de la superficie del agua, permitiendo una recopilación de datos ininterrumpida durante condiciones climáticas extremas.
Medición de gran profundidad
En un embalse, Tianjin Zhihui logró un avance significativo al medir profundidades de hasta 13 metros, superando con creces el límite habitual de 5 metros para la batimetría basada en GPR. El radar de 75 MHz, operado a 1 m de altitud y 1 m/s, produjo reflexiones claras del lecho fluvial incluso en agua de baja conductividad (50 μS/cm).
Este hito demostró cómo el radar montado en drones puede ampliar su rango operativo mediante la optimización de la frecuencia, la altitud y los parámetros de control de vuelo.
Verificación de precisión: comparación con ecosonda
Para garantizar la credibilidad de los resultados, los datos del radar se validaron frente a las lecturas recopiladas por el vehículo de superficie no tripulado A12 de Tianjin Zhihui, equipado con una ecosonda H200. La comparación mostró que:
- el 58% de las lecturas del radar tuvieron una desviación inferior a 0,1 metros
- el 83% se mantuvo dentro de 0,2 metros de los datos de referencia
- Ambos sistemas registraron una idéntica profundidad máxima de 3,52 metros
Aunque esta precisión aún no cumple con los estándares de Orden Especial IHO S-44 , es lo suficientemente fiable para aplicaciones medioambientales, de investigación e ingeniería que requieren un despliegue rápido y una recopilación de datos remota y segura.
Conclusiones: una nueva era para la batimetría sin contacto
La integración del radar Zond Aero LF con el modo de seguimiento de terreno de UgCS representa un avance importante en la batimetría sin contacto. Al combinar un control de vuelo estable con la detección por radar de alta penetración, Tianjin Zhihui Ocean Technology amplió el rango de estudios hidrológicos viables basados en drones en múltiples entornos.
Ampliando los límites de aplicación
Las pruebas demostraron que el GPR montado en drones puede operar con éxito en:
- Vías fluviales cubiertas de hielo y congeladas
- Canales y humedales con vegetación densa
- Sistemas hídricos propensos a inundaciones y de cambio rápido
- Embalses y cuencas interiores profundas
Esta adaptabilidad abre nuevas posibilidades para el modelado hidrológico, el monitoreo de inundaciones y el mapeo ambiental en condiciones donde los sistemas de sonar convencionales no son seguros o eficientes.
Ventajas técnicas de UgCS
UgCS proporcionó funciones de control esenciales que garantizaron una actitud estable de la aeronave, seguimiento preciso de la altitudy planificación automatizada de rutas. Con sincronización RTK-GNSS, los datos del radar se georreferenciaron con una precisión centimétrica, minimizando las distorsiones causadas por la dinámica de vuelo o la deriva del GPS.
Desafíos y observaciones
A pesar de los resultados prometedores, persisten varias limitaciones técnicas:
- Interferencia electromagnética (IEM) cerca de puentes, líneas eléctricas y terraplenes reforzados, lo que provocó aliasing de señal y ecos falsos.
- La precisión a mayores profundidades disminuyó más allá de los 8 metros, lo que indica la necesidad de un modelado más preciso y una mejor calibración dieléctrica.
No obstante, la consistencia de los resultados en varias provincias demostró la fiabilidad y robustez del sistema en el trabajo de campo real.
Resumen
A través de una campaña coordinada en 21 ciudades, Tianjin Zhihui Ocean Technology demostró que el GPR basado en drones, cuando se combina con Automatización de vuelos UgCS, permite recopilar datos batimétricos georreferenciados de gran valor sin necesidad de entrar en contacto con la superficie del agua. Este enfoque innovador permite realizar estudios más seguros, rápidos y flexibles en entornos que antes eran inaccesibles para los instrumentos tradicionales.