Batimetría con drones: vehículos y sensores

Instrumental batimétrico
Vehículos y sensores
Valentín Sastre Calvi
Levantamientos no convencionales
Ingeniería en Geoinformación y Geomática
Curso 2019-2020

Introducción
La hidrosfera (mares, océanos, ríos...) ocupa un 70% de la superﬁcie del planeta.
Más del 80% de los océanos no están observados, ni explorados, ni cartograﬁados.
La batimetría es indispensable en campos como la ingeniería civil (puertos,
comunicaciones...), la navegación (cartas naúticas...) o las ciencias
medioambientales (geología marina, biología, oceanografía, arqueología...).

Embarcaciones no tripuladas de superﬁcie (USV)
Autónomos o controlados de forma remota
Más autonomía que UAV (enería solar, eólica, undimotriz...)
Gran versatilidad en sensores equipables

HELICEO SUPERBATHY, el dron catamarán
· Desmontable y de dimensiones y peso prácticos (1 x 0.8 m, 6,8 kg)
· Navegación manual o pre-programada
· Autonomía de 10 h a 2 m/s.
· Software planiﬁcador de misión y procesado GNSS

HELICEO MEGABATHY50
· Más resistente y reforzado, lo que aumenta las dimensiones y el
peso (1.6 x 0.7 m, 32 kg)
· Diseño trimarán: más estabilidad, mayor soporte a carga (hasta
15 kg) y mayor velocidad (hasta 5 m/s)
· Navegación manual o pre-programada, sistema GPS RTK
· Autonomía de 6h a 5 m/s.

SUBSEA TECH CATAROB
· También de tipo catamarán para zonas poco profundas y áreas
portuarias
· Estructura compacta y ligera (1.8 x 1 m, 50 kg)
· Navegación manual o pre-programada, sistema GPS RTK
· Autonomía de 4h a 2 m/s.
· Sirve los datos a tiempo real (posicionamiento, trayectoria,
imágenes de vídeo y sónar)

SUBSEA TECH CAT-SURVEYOR
· Otro catamarán de la misma empresa, de mayores dimensiones
(3 x 1.6 m, 270 kg), para zonas portuarias, costeras o aguas
interiores. Requiere de 2 operadores en lugar de uno.
· Mayor autonomía a más velocidad: 12 horas a 2.6 m/s.
· Sirve los datos a tiempo real (posicionamiento, trayectoria,
imágenes de vídeo y sónar)
· Permite incorporación de ROV (dron sumergible)

XOCEAN XO-450
· Operados remotamente desde centro de control de XOCEAN vía
satelital. No se compra el aparato, sino el servicio completo de
navegación y transmisión de los datos.
· Tiene panel solar, que le permite autonomía de hasta 18 días.
· Velocidad de 2 m/s, dimensiones de 4.5 x 2.2 m y 270 kg de
peso (100 kg de carga máxima)

ALSEAMAR SEASURVEYOR
· Dimensiones y peso manejables (1.5 x 0.5 m, 65 kg)
· Su autonomía e inteligencia permite navegación coordinada
entre varios dispositivos
· Autonomía de 10 horas a 1 m/s

OCEANALPHA ME120 AUTONOMOUS SURVEY BOAT
· Tipo catamarán, de dimensiones manejables (2.5 x 1.4 m, 150
kg) y con capacidad de carga de hasta 45 kg
· Cuenta también con planeador de misiones, itinerarios desde
estación base en la costa
· Envía datos a tiempo real (incluído vídeo cuando se utiliza en
modo manual)

CHC APACHE 3
· Bote de triple casco (ﬁbra de carbono, ﬁbra de vidrio y kevlar)
· Operable manual o autónomo (corrigiendo trayectoría en
entornos con corriente)
· Reducidas dimensiones (1 x 0.6 m) y peso (7 kg). Carga hasta 25
kg.
· Autonomía de 2 horas a 6 m/s (modo manual) o 3 m/s (modo
automático)

ASV C-WORKER
· Concebido para trabajos batimétricos y monitorización
ambiental
· Capacitado para la integración de una gran variedad de sensores
· Grandes dimensiones (7.7 x 2.14 m) y peso (3700 kg);
proporcionando mayor resistencia y adaptabilidad
· Autonomía de 7 días a 2 m/s o 3 días a 4 m/s

SHARKMARINE TECH D.A.S. BOAT
· Manejo manual o autónomo, con software de control de rutas
“DiveLog”.
· En modo autónomo, envía a tiempo real posición y datos a la
estación en costa, permitiendo la supervisión y, en su caso,
cambiar a modo manual.
· Dimensiones medias (1.8 x 0.9 m) y peso ligero (30 kg). Carga
de hasta 20 kg.
· Autonomía de 4 horas a 2 m/s.

CEE HYDROSYSTEMS USV
· Diseñado con el objetivo de tener todos los componentes
integrados en una misma carcasa. Filosofía “Plug & Play”:
solamente hay que ponerlo en el agua y darle al botón de
encendido para empezar a trabajar.
· Dimensiones y peso medios (1.95 x 0.72 m, 60 kg)
· Transmisión de resultados del levantamiento batimétrico a
tiempo real

TELEDYNE Z-BOAT
· Además de los sensores típicos (GPS, cámaras, ecosondas),
permite la incorporación de LiDAR, posibilitando el mapeo por
encima y debajo de la superﬁcie acuática.
· Dimensiones y peso medios (1.8 x 1 m, 38 kg)
· Transmisión de datos a tiempo real

LIQUID ROBOTICS SV3 WAVE GLIDER
· “Planeador de olas” > Sumado a propulsión por energía solar
proporciona gran estabilidad y autonomía
· Plataforma ﬂotante unida por “umbilical” (+- 8 m) a plataforma
submarina.
· Arquitectura modular: permite integración de gran variedad de
sensores.

SENSORES EQUIPABLES
- Ecosondas: Calculan la profundidad por el tiempo de retorno
del pulso acústico emitido.
- Frecuencia única de banda ancha 200 KHz: Haz de 8º, resolución de 2 cm y
profundidad máxima de 200 m.
- Trifuncional: Profundidad + Velocidad + Temperatura. Reduce turbulencias,
más precisión. Haz entre 11-45º, resolución de 10 cm y profundidad
máxima de 200-300 m (según frecuencia).
- Doble frecuencia: Frecuencia dual de 30 y 200 KHz. Escanea 2 ángulos.
Haces de 9 o 26º, resolución de 1 cm y prof. máxima de 200 m.
- Frecuencia única de 500 KHz: Más precisa. Profundidad máxima de 50 m,
resolución milimétrica y haz de 6º.

SENSORES EQUIPABLES
- Ecosondas

SENSORES EQUIPABLES
- Sónar de barrido lateral: Dos canales de 100 m de ancho.
Trabaja profundidades de hasta 50 m. Usa rango de frecuencia
continuo (450 KHz).
- LiDAR

Vehículo aéreos no tripulados (drones)
RIEGL BATHYCOPTER
· Único UAV específicamente concebido para levantamiento
hidrográfico, ideal en perfiles batimétricos de aguas poco profundas.
Vuelo a 10-40 m sobre el nivel del agua.
· Integra perfilómetro batimétrico con compensador de inclinación,
unidad GNSS, unidad de control y dos cámaras digitales. También
soporta LiDAR.
· Peso inferior a 25 kg, autonomía de media hora.
· Dimensiones: 0.6 x 1 x 0.5 m plegado (1.9 x 1.8 x 0.5 desplegado)

DJI MATRICE 600 PRO (dron estándar)
· Cualquier UAV puede adaptarse al trabajo batimétrico. En este
modelo, uno de los más extendidos, se ha realizado
satisfactoriamente.
· Incluye LiDAR con batería propia (no consume del dron).
· En condiciones de viento, la carga de 5 kg del LiDAR se soporta
y opera bien, con resultados con precisiones centimétricas.
· Tiempos de vuelo menores de los 20 minutos.

SENSORES EQUIPABLES
- LiDAR: Los sensores de LiDAR batimétrico (ALB) se pueden simpliﬁcar en cuatro
componentes (GPS, incercial, láser escáner de emisión de señal y sensor receptor de
señal de retorno). Modelos: VQ-880-G de RIEGL o Titan de Teledyne Optech. El rango
máximo analizable en aguas marinas muy limpias es de alrededor de 50 metros y de 10
metros para aguas turbias cercanas a la costa.
Para obtener los datos referentes a la profundidad del lecho marino, el láser escáner que
está incorporado a la aeronave, emite pulsos en diferentes longitudes de onda: infrarrojo
(IR) y verde.
- Ecosondas: Tipo monohaz o multihaz.

Sistemas ROV (drones subacuáticos)
Remote Operated underwater-Vehicle
Vehículo submarino no tripulado operado remotamente o
autónomamente.
Algunos requieren de ir conectados mediante cable (umbilical) a
una embarcación ﬂotante.

TELEDYNE BENTHOS
· ROV de inspección submarina. Manejable por una sola persona
desde cualquier plataforma estable (1.2 x 0.46 m, 32 kg).
· Velocidad de avance de 1.5 m/s, vel. lateral y vertical de entre
0.75 y 1 m/s.
· Incorpora estabilizadores de pitch y roll, manteniendo la
inclinación menor de 5º; cámara de vídeo de alta resolución e
iluminación halógena.
· 8 puertos para la integración de sensores

MINIROV
· No es un modelo concreto, sino un tipo de ROV caracterizado
por sus reducidas dimensiones.
· Permanentemente conectados por cable con unidad de control,
que permite maniobrabilidad y adquisición a través de
equipamiento instalado en el robot.
· Transportables y operables por una sola persona, permite
integrar cámaras, iluminación, sónar, brazos manipuladores...
· Modelos: Guardian (imagen) y Observer de Subsea Tech, LBV
serie de Teledyne, SARbot y la serie vLBV.

SENSORES EQUIPABLES
- Sónar multihaz: La empresa francesa Subsea Tech y
Teledyne proporcionan dos modelos:
- BlueView 2D: Permite feedback a tiempo real, rango de hasta 200 m a
450 KHz, de 100 m a 900 KHz y de 10 m a 2250 KHz (alta-muy alta
frecuencia).
- BlueView 3D: Sónar multihaz mecánico que “reconstruye” volúmenes
tridimensionales sumergidos. Se instala en un soporte de 360º y realiza
escaneados esféricos. Montable en ROV o en trípode.

SENSORES EQUIPABLES
- Fotogrametría submarina: Aún en fase exploratoria, a pesar de la
necesidad por parte de industrias de monitoreo ambiental,
arqueología, medicina forense, inspección de infraestructuras...
Requiere de una metodología que modiﬁque los valores ISO y
tiempos de exposición, el uso de puntos batimétricos de
referencia... La longitud focal cambia respecto con la fotografía
aérea convencional, por lo que se requiere desarrollar nuevos
métodos de calibración. Además, la cantidad de luz cambia
conforme a la profundidad, por lo que hay que aplicar un coeﬁciente
de atenuación de la columna de agua.

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