NORBIT DCT - Levantamento hidrográfico facilitado

Fig. 5 Exibição do desvio padrão DCT. Regra de qualidade máxima operando em duas linhas sobrepostas e mantendo dados de melhor qualidade para exibição. Imagem: Norbit

USV executando pesquisa com DCT. Imagem: Norbit

Planejamento do Levantamento DCT. Imagem: Norbit

Fig. 4 Quatro displays disponíveis da DCT. Imagem: Norbit

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Com o crescente número de operações marítimas em todo o mundo, cada vez mais pesquisas hidrográficas são necessárias. Isso demanda demanda por provedores de hidrografia com capacidades de pesquisa que vão desde sonares de feixe único a multibeam, perfiladores sub-bottom, lidar e magnetômetros. Os mercados desenvolvidos com uma longa história de levantamentos de batimetria e hidrografia estão bem preparados para atender à demanda crescente com hidrógrafos profissionais, equipamentos e suporte de software. No entanto, nos mercados emergentes e nos países em desenvolvimento, o mercado de hidrografia profissional requer uma abordagem diferente, já que o acúmulo de vistoriadores hidrográficos profissionais ainda não está estabelecido. As atuais ferramentas comercialmente disponíveis exigem treinamento e compreensão intensivos da configuração da pesquisa e, para muitas empresas menores, apresenta uma barreira que é muito desafiadora, se não impossível, de atravessar. Para abordar esses mercados emergentes e a necessidade de ferramentas simples para realizar levantamentos básicos de batimetria, a NORBIT desenvolveu a DCT - Data Collection Tool.

Necessidades contemporâneas de hidrografia
Atualmente, os levantamentos hidrográficos tornam-se cada vez mais comoditizados devido à padronização de requisitos e entregas. O aumento da demanda em vários projetos de mapeamento de batimetria impulsiona o desenvolvimento de ferramentas padrão e facilita ainda mais a adaptação das tecnologias de mapeamento de alta resolução em todas as indústrias. Isso vai desde a segurança dos projetos de navegação, passando pela dragagem e vários projetos de construção e ambientais, como mapeamento de habitats e classificação de fundo. Ele atravessa mercados comerciais, bem como agências governamentais e públicas. Esses desenvolvimentos se estendem amplamente por todo o mundo, desde oceanos e lagos até rios, reservatórios terrestres, portos, canais e bacias criadas pelo homem. Com a tecnologia sendo mais fácil e barata de usar, o número de aplicativos e casos de uso aumentou dramaticamente nos últimos anos. Especialmente, uma necessidade urgente de mapeamento integrado de simples uso e tecnologia de hidrografia de imagem surgiu no mercado de transição de usuários de tecnologia de feixe único (ou sidescan) para multifeixe. Isso é impulsionado pela cobertura ampla multibeam, alta precisão, alta resolução e eficiência de pesquisa.

Nos últimos anos, a NORBIT tem liderado a fabricação de solução de mapeamento batimétrico de matriz curva de altíssima resolução e sua tecnologia tem sido amplamente aceita pelos mercados marítimos em todo o mundo. As ofertas de hardware integradas definiram o grande caminho de entrada para os usuários desses sistemas, devido à simples mobilização e operação de hardware. Organizações de pesquisa (comerciais e governamentais, como a Marinha) começaram a utilizar pequenas embarcações de pesquisa com uma única pessoa executando as operações ou utilizando embarcações de superfície não tripuladas (USV). O custo relacionado à execução dessas operações de pesquisa pode então ser limitado e mais empresas podem realizar missões de batimetria que, no passado, não estariam ao seu alcance.

No entanto, as ferramentas de pesquisa, disponíveis comercialmente, ainda demonstram limitar todo o potencial dos novos mercados emergentes devido à sua complexidade em instalação, instalação e operação, bem como pós-processamento de dados e produtos finais.
Para atender a essas necessidades emergentes do mercado, a NORBIT desenvolveu recentemente um utilitário de pesquisa chamado Data Collection Tool (DCT) para facilitar uma operação de levantamento mais simples e fornecer meios para coletar dados batimétricos de qualidade, prontos para serem pós-processados e entregues ao cliente final.

O que é o DCT?
A Ferramenta de Coleta de Dados (DCT) - é uma ferramenta de aquisição de dados de pesquisa, parte das ofertas da NORBIT destinadas a simplificar as operações padrão de levantamento de batimetria. A grade geral de batimetria é exibida em um navegador da Web, permitindo uma estimativa rápida da cobertura e da qualidade dos dados em tempo real durante a execução da pesquisa.

DCT pode ser operado com uma simples tela de toque do plotter de navegação, tablet, smartphone ou PC por uma única pessoa. Ao reduzir a quantidade de configuração exigida pelo usuário, o espaço real na tela é maximizado, permitindo uma maneira clara, precisa e fácil de entender a interface. Com um simples botão Iniciar / Parar, o usuário pode adquirir os dados necessários que são gravados no PC de levantamento. O capitão ou condutor do barco pode executar o levantamento sem reconfigurar constantemente o sistema, permitindo que ele concentre os esforços nos aspectos de segurança e em quaisquer outras tarefas durante a operação de levantamento. Nos casos em que a ajuda de um topógrafo mais experiente é necessária, os monitores podem ser acessados de qualquer lugar do mundo (por exemplo, via VPN através de acesso 4G) e de qualquer terminal equipado com um navegador da web.

Com um toque de um dedo ou com um clique do mouse, os usuários podem desenhar linhas, gerar um número de linhas de asa com espaçamento dado em apenas alguns segundos. Cada linha pode ser ajustada, movida, girada, redimensionada ou excluída conforme necessário. O planejamento da missão pode ser realizado no escritório ou no barco. Em seguida, o esquema de pesquisa pode ser salvo como um arquivo em disco e enviado por e-mail ou compartilhado com outro PC para ser carregado na configuração da pesquisa. Isso permite o planejamento da missão com antecedência e o compartilhamento dos planos de pesquisa com outros membros da equipe. O planejamento da missão pode ser supervisionado desde o escritório, desde que exista acesso à rede (por exemplo, via VPN sobre 4G) ao barco e simplesmente navegue com o navegador da Web até o PC de levantamento. Em seguida, o planejamento da missão pode ser compartilhado e modificado conforme necessário.

Um recurso semelhante está disponível para mapas. O Google Maps ou Open Street Maps podem ser armazenados em cache localmente e disponibilizados no PC de pesquisa para executar os mapas em segundo plano, mesmo sem o acesso à Internet.

Execução de missão orientada pela qualidade
A DCT oferece quatro tipos de exibição em tempo real acessíveis através de um simples toque ou clique do mouse sob o botão de menu da camada. Estes são profundidade, desvio padrão, densidade sonora e backscatter. A profundidade por padrão é simplesmente a profundidade do sonar até o fundo e pode ser exibida em um dado de gráfico reduzido projetado também. O desvio padrão e a densidade de sondagem são produzidos por tamanho de grade determinado. Por padrão, o tamanho da grade de 0,5 m é selecionado, mas pode ser alterado pelo usuário. O backscatter é dado como intensidade média de cada célula da grade.

Todos os quatro monitores podem ser executados simultaneamente (ver Fig. 4) em um ou vários clientes, por exemplo, o skipper pode ver a exibição de profundidade e o inspetor ou o assistente remoto QA pode visualizar o desvio padrão e a exibição da densidade sonora. Os mapas de fundo (mapas do Google ou Open Street) podem ser selecionados de acordo com as preferências do usuário de forma diferente em diferentes clientes. As opções de zoom, panorâmica e localização / rastreamento de barcos também estão disponíveis em todos os monitores.
Todo o processo de coleta de dados é conduzido pela Regra de Qualidade Máxima, que é uma oferta exclusiva da NORBIT. Cada vez que o botão de registro é pressionado, todos os dados brutos do sensor (batimetria, navegação, etc.) estão sendo coletados no repositório de dados local da NORBIT (como um arquivo de dados) e uma nova linha de grade é gerada (como uma entrada no banco de dados). As linhas de grade sobrepostas competem por qualidade, e as bandejas de grade com menor desvio padrão substituem os dados por alto ruído (alto desvio padrão geralmente significando dados de pior qualidade).

A regra Max Quality é descrita na Fig. 5, onde duas linhas são sobrepostas. As detecções multifeixe de feixes externos geralmente têm um desvio padrão mais alto (maior dispersão) do que na região do nadir. Os dados da região nadir prevalecerão e substituirão os dados em grade de menor qualidade por dados de maior qualidade. Esta funcionalidade torna mais fácil para o operador coletar os dados com maior precisão, pois o DCT sempre exibirá dados de alta precisão com dados de baixa precisão e mostrará o desvio padrão no visor colorido, permitindo que o operador tome ações corretivas, se necessário.

A exibição de profundidade também será conduzida pela Regra de qualidade máxima e seguirá adequadamente a exibição do desvio padrão e mostrará dados de alta qualidade em dados de baixa qualidade. Dessa forma, o operador pode executar ações corretivas rápidas e executar novamente as áreas com baixa precisão para garantir cobertura completa com dados coletados adequadamente. Facilita as tarefas relacionadas à remoção de dados incorretos e simplesmente a execução dos dados ruidosos irá substituí-los na tela (todos os dados originais ainda são gravados com segurança e preservados).
Como parte das ferramentas de execução da missão, os usuários podem, se necessário, excluir uma parte da grade ou linhas selecionadas inteiras. Essa funcionalidade permite a eliminação das linhas de grade sobrepostas erradas da exibição sem a necessidade de readquirir todos os dados subjacentes. Os dados só são removidos da grade exibida para ajudar os operadores a avaliar melhor a qualidade dos dados de pesquisa coletados. Isso economiza tempo e melhora muito a eficiência da pesquisa.

Onde DCT pode ser usado.
O principal uso do DCT é uma pesquisa padrão simples, na qual o sistema GNSS / INS integrado de multifeixe constitui uma solução completa. O suporte do sensor laser NORBIT iLiDAR será adicionado em versões futuras. A facilidade de uso, no entanto, qualifica o DCT para ser usado em várias plataformas, a partir de embarcações de superfície operadas por um homem até recentemente florescente mercado de USVs.

Especialmente para USVs, o DCT oferece uma grande vantagem, pois toda a coleta de dados pode ser feita na unidade local a bordo do USV e apenas o mapa baseado em HTTP com cobertura e indicadores de qualidade são transmitidos ao operador usando qualquer dispositivo de navegador da web. Vários USVs podem ser monitorados usando o mesmo terminal ou PC, desde que eles tenham uma conexão de rádio. Mesmo se o link de rádio para o terminal de monitoramento quebrar, os dados são armazenados com segurança no drive local e uma vez que a conexão é restabelecida, a imagem reaparece no terminal de monitoramento. Os fabricantes USV podem usar o navegador da Web diretamente ou facilmente integrar o protocolo DCT baseado em HTTP através da plataforma Open Source Hydrography da NORBIT, que é um backbone DCT e compreende ferramentas e utilitários que permitem o acesso e manipulação de dados semelhantes às operações do navegador. O acesso é facilitado por estruturas de código aberto que são apoiadas pela comunidade GIS em todo o mundo. O DCT suporta sistemas operacionais Windows e Linux que permitem a integração a várias plataformas e vários fabricantes.
Pós-processamento e entrega de produtos

É importante notar que o DCT não é um software de processamento de batimetria. É um utilitário para executar pesquisas hidrográficas de forma segura e eficiente, coletar dados de pesquisa de alta qualidade e disponibilizá-los para o software de processamento. O DCT grava os dados no arquivo NORBIT * .wbm, bem como no popular arquivo * .s7k. O arquivo s7k contém todos os pontos brutos e datagramas de navegação, o que torna muito fácil arrastar e soltar para o software de processamento, como o CARIS HIPS & SIPS ou o Qimera, e iniciar o processamento do da-ta imediatamente. Também é possível usar ferramentas automatizadas como o CARIS on-board ou o Qimera Live para resultados imediatos de processamento. Os dados são sempre coletados em coordenadas WGS84 e todos os dados são marcados com hora no hardware NORBIT. A velocidade do perfil de som também é salva no mesmo arquivo (ou pode ser adicionada ao software de processamento, se necessário). Ao mesmo tempo, os observáveis brutos do GNSS / INS são registrados e permitem o pós-processamento da navegação de uma solução de navegação completa, mesmo se o dropout do RTK ocorrer durante a pesquisa ou nenhum RTK estiver disponível no momento da pesquisa.
Conclusões

A mais recente ferramenta de coleta de dados (DCT) da NORBIT é uma ferramenta simples e útil para novos mercados surgirem no mundo dos levantamentos de hidrografia. A interface do navegador da web permite a condução da pesquisa de maneira eficiente. É adequado para pequenas embarcações e operações individuais, bem como veículos não tripulados com conectividade de rádio de baixa largura de banda para o operador. A DCT concentra-se na qualidade dos dados e ajuda o operador a reunir dados de alta qualidade com a Regra da Qualidade Máxima funcionando em tempo real. Por meio de exibições baseadas na web, o DCT permite acesso aos resultados da pesquisa e monitoramento do progresso de qualquer terminal na rede local ou remoto.