Gli ecoscandagli multibeam (MBES) sono sistemi acustici attivi che consentono di mappare il fondale marino trasmettendo onde sonore su un’ampia fascia e generando più fasci di ricezione stretti. Tali sistemi supportano i rilievi idrografici, la mappatura batimetrica, l’acquisizione di immagini della colonna d’acqua, l’ingegneria offshore e le ispezioni sottomarine da navi da rilevamento, USV, AUV, ROV e piattaforme trainate.
Questa pagina presenta i principali produttori di ecoscandagli multibeam, che offrono configurazioni che includono sistemi sonar multibeam montati sullo scafo, portatili e resistenti alla pressione.
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Un ecoscandaglio multibeam (MBES) è uno strumento acustico attivo che mappa il fondale marino trasmettendo impulsi sonori in un ampio settore a forma di ventaglio. A differenza di un ecoscandaglio monofascio, un moderno sistema ecoscandaglio multibeam forma più fasci di ricezione stretti per mappare un ampio corridoio del fondale marino in un unico passaggio. Il sistema misura il tempo di percorrenza acustico di andata e ritorno e l’angolo di arrivo dell’impulso riflesso. Se integrati con i dati relativi alla posizione, alla rotta, al movimento e alla velocità del suono, questi rilievi producono una rappresentazione tridimensionale georeferenziata del terreno sottomarino.
La maggior parte dei moderni sistemi sonar multibeam si basa sulla configurazione geometrica Mills Cross, che utilizza array lineari perpendicolari di trasmissione e ricezione per isolare aree piccole e altamente focalizzate sul fondale marino. Per garantire misurazioni accurate della profondità, il sistema deve monitorare continuamente la velocità del suono in superficie (SSV) sulla superficie del trasduttore per l’orientamento del fascio in tempo reale. Inoltre, è necessario acquisire un profilo completo della velocità del suono (SVP) per eseguire il ray tracing, che corregge la rifrazione quando le onde acustiche si piegano attraversando strati d’acqua di diversa densità.
Ecoscandaglio multibeam ad alta precisione HydroBeam M4 di SatLab Geosolutions
L’esecuzione di un rilevamento idrografico multibeam fornisce una copertura continua e ad alta densità del fondale marino, che risulta in genere superiore rispetto ai metodi tradizionali a raggio singolo. Questa copertura completa consente agli idrografi di identificare in modo affidabile i pericoli per la navigazione, i relitti marini, le irregolarità di dragaggio e i detriti localizzati.
Ai fini della cartografia nautica e dell’ingegneria sottomarina, un rilevamento batimetrico multibeam deve stabilire con certezza le profondità minime, quantificando al contempo in modo rigoroso l’incertezza di misura. Questo processo richiede che il posizionamento, la compensazione del movimento e la profilatura della velocità del suono siano considerati componenti primari e integrati dell’architettura di misura, piuttosto che metadati secondari.
Acquisendo campioni di retrodiffusione acustica dall’intera colonna d’acqua anziché limitarsi al segnale di ritorno dal fondale, un sistema sonar multibeam è in grado di eseguire un’imaging avanzata. Tale capacità è fondamentale per identificare fuoriuscite di gas, pennacchi di bolle in risalita e infrastrutture sospese come le cime di ormeggio. Gli operatori marittimi si affidano inoltre a questi dati per localizzare le sezioni superiori di relitti complessi, dove gli algoritmi di rilevamento del fondale potrebbero altrimenti fissarsi sul segnale di ritorno più basso o sul fondale circostante.
Nella ricerca marina, la batimetria multibeam fornisce il quadro strutturale di base per interpretare le osservazioni geologiche, chimiche e biologiche. Le campagne di mappatura regionale delle acque profonde delineano vaste strutture tettoniche e profondi canyon, mentre le piattaforme vicine al fondale consentono di risolvere caratteristiche geomorfologiche su scala fine, quali le onde sedimentarie localizzate. Queste mappe altamente dettagliate sono essenziali per pianificare immersioni mirate con veicoli telecomandati (ROV), scegliere i siti per il campionamento scientifico di carote e installare strumenti di monitoraggio a lungo termine del fondale marino.
La mappatura con sonar multibeam supporta la gestione ambientale caratterizzando la complessità fisica del terreno, la pendenza e la rugosità. I dati di retrodiffusione acustica fungono da indicatore della composizione del substrato, aiutando i ricercatori a distinguere tra roccia, ghiaia, sabbia e fango. Poiché i dati acustici da soli non possono fornire una classificazione definitiva, i ricercatori utilizzano campioni fisici prelevati con benna e video ripresi con telecamere a caduta per verificare sul campo e convalidare i propri modelli di habitat.
Nel settore dell’energia offshore, il rilevamento multibeam viene utilizzato durante l’intero ciclo di vita dei parchi eolici, degli impianti petroliferi e dei corridoi di servizio sottomarini. Questa tecnologia è fondamentale per la pianificazione del tracciato delle condotte, il monitoraggio delle operazioni di scarico di roccia e l’ispezione delle strutture per individuare eventuali fenomeni di scavo. I sistemi sonar a scansione multibeam ad alta frequenza forniscono inoltre una consapevolezza situazionale in tempo reale, consentendo ai piloti dei ROV di navigare in sicurezza e manovrare le strutture in ambienti con scarsa visibilità.
La scelta della corretta disposizione strutturale è essenziale per ottenere la risoluzione di rilevamento richiesta e l’efficienza operativa.
NORBIT WBMS X, sonar multibeam a banda larga ultracompatti, prodotti da NORBIT Subsea
Sistemi montati sullo scafo: queste installazioni permanenti offrono la massima stabilità fisica ed eliminano la necessità di frequenti ricalibrazioni dei sensori.
Queste configurazioni meccaniche consentono ai topografi di adattare la propria strumentazione acustica ai vincoli fisici specifici della piattaforma di impiego.
Comprendere le specifiche operative fondamentali di un sistema sonar è fondamentale per pianificare con successo un rilevamento con ecoscandaglio multibeam.
Questi parametri devono essere bilanciati con cura per soddisfare i requisiti di densità e accuratezza dei dati previsti dagli standard idrografici internazionali.
I recenti progressi tecnologici stanno trasformando il modo in cui gli operatori marittimi raccolgono, elaborano e utilizzano i dati acustici del fondale marino.
Queste innovazioni all’avanguardia continuano a ridurre la necessità di una post-elaborazione manuale, fornendo al contempo prodotti cartografici di qualità superiore più rapidamente che mai.
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