Saiba mais sobre essa atividade essencial à navegação e ao posicionamento de embarcações.
Os levantamentos batimétricos são a principal tarefa de um levantamento hidrográfico.
Entende-se como Levantamento Hidrográfico (LH), o conjunto de trabalhos executados na obtenção de dados batimétricos, geológicos, maregráficos, fluviométricos, topo-geodésicos, de ondas, de correntes e outros, em áreas marítimas, fluviais, lacustres e em canais naturais ou artificiais, navegáveis ou não, desde que não tenham como finalidade a pesquisa e a investigação científica, de que trata o Decreto n° 96.000, de 02 de maio de 1998. As especificações visando à realização destes levantamentos, no Brasil, são apresentadas pela DHN – Diretoria de Hidrografia e Navegação (Marinha do Brasil) – (2ª edição de 1998) traduzidas de uma publicação especial número 44, 4ª. Edição da IHO (International Hydrographic Organization – IHO S44, 1997). A diretoria apresenta uma coletânea de instruções técnicas que devem ser seguidas pelos que almejam realizar tais levantamentos.
Os levantamentos batimétricos têm por objetivo realizar as medições de profundidades associadas a uma posição da embarcação na superfície da água, necessárias em áreas marítimas, fluviais, em lagoas e em canais naturais ou artificiais, navegáveis ou não, visando à representação destas áreas em uma carta.
As profundidades são de extrema importância para que seja possível representar as linhas isobáticas, as quais permitirão a visualização da topografia submersa. As medições de profundidade podem ser realizadas de forma direta ou indireta. No primeiro caso, os equipamentos que podem ser empregados são, por exemplo, o prumo de mão, a máquina de sondar e as estádias. No segundo caso emprega-se, por exemplo, sensores acústicos (ecobatímetro mono-feixe ou multi-feixe), sensores eletromagnético espacial ou aerotransportado. Atualmente são amplamente empregados os sensores acústicos (ecobatímetros).
O princípio fundamental de um ecobatímetro consiste em que um feixe de ondas sonoras (freqüência menor que 18 KHz) ou ultra sonoras (freqüência maior que 18 KHz) seja transmitida verticalmente por um emissor instalado na embarcação, atravessando o meio líquido até atingir o fundo submerso e aí se reflete, retornando à superfície, onde é detectado por um receptor. O tempo decorrido entre a emissão do sinal e a recepção do eco refletido do fundo submerso é convertido em profundidade, visto que a velocidade do som na água é conhecida (@ 1500 m/s). Basicamente, os ecobatímetros compõem-se dos seguintes componentes: transmissor, receptor, amplificador, registrados, transdutor e comando de transmissão (Figura 01). A intervalos de tempos constantes, o comando de transmissão envia um pulso ao transmissor, que recebendo este sinal, envia um pulso de energia elétrica de potência muito maior que a recebida, ao transdutor. O transdutor de recepção transforma energia elétrica em sonora (pelo princípio da magnetostrição ou da piezo-eletricidade). O eco refletido pelo fundo submerso impressiona o transdutor de recepção, que transforma energia sonora em elétrica, que é, por sua vez, enviada ao medidor de intervalo de tempo. Nele, é medido o intervalo entre a emissão do pulso e a recepção do eco, que é transformado diretamente em profundidade e apresentado, visualmente ou graficamente, no registrador (MIGUENS, 1996).
FIGURA 01 – PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO ECOBATÍMETRO
FONTE: Adaptado de MIGUENS (1996)
Os ecobatímetros de mono-feixe possibilitam uma precisão a nível sub-métrico em águas rasas. Encontra-se no mercado uma variedade de equipamentos com diferentes especificações técnicas, como: com diferentes freqüências e taxas de transmissão de pulsos sonoros.
"Os levantamentos batimétricos realizam as medições de profundidades associadas a uma posição da embarcação na superfície da água. Tais medições são realizadas com os ecobatimetros."
Os sonares de varredura lateral possibilitam alto nível de definição e detecção de obstáculos do fundo marinho. Esses equipamentos são limitados pela baixa velocidade (5 a 6 nos), largamente empregados nos levantamentos portuários e de canais navegáveis. Alguns órgãos hidrográficos consideram obrigatório o seu uso em face de que eles possibilitam uma sobreposição igual ou superior a 100 %.
Os ecobatímetros multi-feixe apresentam um grande potencial para verificação precisa e integral do fundo marinho. Na figura 02, observa-se um fundo de mar obtido com esse tipo de ecobatímetro, onde se percebe uma elevação máxima de 8 metros. A visualização planimétrica desse fundo de mar pode ser observada na figura 03, ela apresenta dimensões de 60 metros de largura por 450 metros de comprimento.
FIGURA 02 – VISUALIZAÇÃO DE UM FUNDO DE MAR COM UM ECOBATÍMETRO DE MULTI-FEIXE
FONTE: LH Evolução e Situação Atual (2001)
FIGURA 03 – VISUALIZAÇÃO PLANIMÉTRICA DESTE FUNDO DE MAR COM UM ECOBATÍMETRO DE MULTI-FEIXE
FONTE: LH Evolução e Situação Atual (2001
Ressalta-se que para a correta medição da profundidade, os ecobatímetros devem ser calibrados.
Conforme citado anteriormente faz-se necessário realizar as medições de profundidades associadas a uma posição na superfície da água. Existem vários métodos que nos possibilitam determinar a posição da embarcação no instante da tomada da profundidade, os quais são: estimado, astronômico, visual (ótico), eletrônico e misto. No método estimado são feitas estimativas visuais da embarcação com relação a pontos de referência localizados em terra; no método astronômico são realizadas medições angulares de alguns astros com relação à posição da embarcação; no método visual são realizadas medições angulares com relação a pontos de apoio localizados em terra, mediante interseções à vante e à ré, com a embarcação. Na figura 04 observa-se a embarcação sendo posicionada (Pos), ao longo do tempo, oticamente por interseção à vante pelas estações localizadas em terra (Ava, Bia, Cal e Dora). O método eletrônico consiste em posicionar uma embarcação através de medições de distâncias a partir de estações de apoio em terra ou por meio de sinais de satélites (figura 05) (como por exemplo, os sistemas de posicionamento global por satélites: GPS, GLONASS, GALILEO). Quando se empregam no posicionamento da embarcação medições angulares e de distâncias a partir de estações de apoio em terra denomina-se de método misto (figura 06).
FIGURA 04 – MÉTODO ÓTICO DE POSICIONAMENTO DA EMBARCAÇÃO COM INTERSEÇÕES À VANTE
FONTE: LH Evolução e Situação Atual (2001)
FIGURA 05 – MÉTODO ELETRÔNICO – POSICIONAMENTO DA EMBARCAÇÃO POR SATÉLITES NO MÉTODO ABSOLUTO OU ISOLADO
FIGURA 06 – MÉTODO MISTO ÓTICO DE POSICIONAMENTO DA EMBARCAÇÃO
FONTE: Adaptado de LH Evolução e Situação Atual (2001)
Atualmente, o método que tem sido amplamente empregado no posicionamento das embarcações é o método eletrônico utilizando sinais dos satélites. Contudo, a precisão alcançada com o método de posicionamento absoluto ou isolado não atende as especificações da DHN para levantamentos batimétricos (atualmente com a SA desativada os receptores com código C/A apresentam precisões planimétricas inferiores 15m com um nível de probabilidade de 95 %). Então a comunidade recorre aos posicionamentos diferenciais (DGPS -GPS Diferencial), os quais consistem no posicionamento de uma estação móvel através das correções geradas na estação de referência. Essas correções são enviadas em tempo real por meio de um sistema de comunicação (rádio de transmissão, linha telefônica, ou satélites de comunicação) e dentro de um formato apropriado, definido pela Radio Technical Committee for Maritime Service (RTCM) (figura 07) (Krueger, 1996).
FIGURA 07 – MÉTODO DGPS PARA O POSICIONAMENTO DE UMA EMBARCAÇÃO
Outro fator importante num levantamento batimétrico consiste no planejamento das linhas de sondagem. Deve-se verificar o espaçamento entre as linhas, o qual será função principalmente da ordem do levantamento almejado e da profundidade local. Essas linhas devem ser orientadas transversalmente à direção predominante das linhas isobatimétricas. Os tipos de linhas que se pode realizar num levantamento são retas paralelas, radiais, circulares e aleatórias.
Deve-se também ter claramente definidos os "Datas" Horizontais e Verticais. No primeiro caso pode-se realizar levantamentos em Córrego Alegre, em WGS-84 ou em sistemas locais (por exemplo: Moela, Itajubá); no segundo caso deve-se ter conhecimento do nível médio do mar (local) e do nível de redução. Salienta-se que observações maregráficas são de extrema importância para o conhecimento e definição destes níveis.
"Atualmente, o usuário conta com programas hidrográficos como o Hypack e o Hidro, que possibilitam a aquisição automática dos dados de diferentes sensores"
Atualmente, para a realização de levantamentos batimétricos o usuário conta com programas hidrográficos como, por exemplo, o Hypack e o Hydro. Tais programas possibilitam a aquisição automática dos dados provenientes de diferentes sensores, por exemplo: a posição da embarcação (latitude e longitude) gerada pelo DGPS; as profundidades fornecidas pelo ecobatímetro e as correções referentes ao movimento da embarcação (atitude) fornecida por um outro sensor inercial. Pode-se também, em tempo real, incluir as correções da maré, ainda muito pouco usado no Brasil.
Na tabela 01 pode-se observar a classificação dos levantamentos hidrográficos (Ordens: especial, 1, 2 e 3) com alguns dos principais requisitos de acurácia das medições realizadas nas áreas a serem levantadas (BRASIL, 1999, p. 09).
Tabela 1
A aquisição automática de dados proporciona uma maior eficiência nos levantamentos e não necessitam da interferência do homem. Contudo há necessidade de pessoal capacitado na operação dos equipamentos, e principalmente na aplicação dos fundamentos básicos aplicados nestes levantamentos.
Especificação para levantamentos batimétricos. DHN, Brasil, 1998.
GÀRNES, S. J. dos A., KRUEGER, C.P.K., MERCANTE, M.A. e DE MELLO, V.A. Caracterização Volumétrica da Baía dos Catetos no pantanal Sul-Mato-Grossense. Anais em CD-ROM do III CBCG, 2003, Curitiba, Paraná, Brasil.
KRUEGER, C. P. Investigações sobre aplicações de alta precisão do GPS no Âmbito Marinho. Curitiba, 1996. 267 f. Tese (Doutorado em Geodésia). Setor de Tecnologia. Universidade Federal do Paraná.
KRUEGER, C.P., VEIGA, L.A.K. e FAGGION, P.L. Levantamento Batimétrico no Rio Uruguai. Anais em CD-ROM do XXI CBC, 2003, Belo Horizonte, MG, Brasil.
LH Evolução e Situação Atual. 1º.Encontro de Instituições que Realizam Levantamentos Batimétricos. DHN, Brasil, 2001.
MIGUENS, A P. Navegação: a ciência e a arte. v. 1 – Navegação Costeira, estimada e em Águas Restritas. Rio de Janeiro: DHN, Brasil, 1996. 538 p.
Claudia Pereira Krueger
Prof. do Depto. de Geomática da UFPR, Mestre e Doutora em Ciências Geodésicas pela UFPR, com ênfase em Geodésia Espacial e Geodésia Marinha.
ckrueger@ufpr.br