APLICAÇÃO DE MÉTODOS HIDROACÚSTICOS NA …
Transcript of APLICAÇÃO DE MÉTODOS HIDROACÚSTICOS NA …
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Centro de Ciências Exatas e da Terra
Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
APLICAÇÃO DE MÉTODOS HIDROACÚSTICOS NA
CLASSIFICAÇÃO TEXTURAL DO FUNDO MARINHO
Autor:
TIAGO RAFAEL DE BARROS PEREIRA
Orientadora:
Dra. HELENICE VITAL (DG/PPGG/UFRN)
Co-Orientador:
Dr. ANDRE GISKARD AQUINO DA SILVA (CAPES/PPGG/UFRN)
Dissertação n.º
164/PPGG.
Natal-RN, Fevereiro de 2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
APLICAÇÃO DE MÉTODOS HIDROACÚSTICOS NA
CLASSIFICAÇÃO TEXTURAL DO FUNDO MARINHO
Autor:
TIAGO RAFAEL DE BARROS PEREIRA
Dissertação apresentada em 24 de
fevereiro de 2016, ao Programa de
Pós-Graduação em Geodinâmica e
Geofísica – PPGG, da
Universidade Federal do Rio
Grande do Norte - UFRN como
requisito à obtenção do Título de
Mestre em Geodinâmica e Geofísica,
com área de concentração em
Geofísica.
Comissão Examinadora:
PROFa Dra HELENICE VITAL (DG/PPGG/UFRN)
PROFa. Dra. TEREZA CRISTINA MEDEIROS DE ARAUJO (DOCEAN/UFPE)
PROF. Dr MOAB PRAXEDES GOLMES (DG/PPGG/UFRN)
Natal-RN, Fevereiro de 2016.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRAPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA
Dissertação de mestrado desenvolvida no âmbito do Programa de Pós-Graduação
em Geodinâmica e Geofísica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte
(PPGG/UFRN), subsidiada pelos seguintes agentes financiadores:
o Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), Financiadora
de Estudos e Projetos (FINEP) e PETROBRAS, por meio do Programa de Recursos
Humanos da ANP para o Setor Petróleo e Gás (PRH-ANP / MCT);
o PRH-ANP22 - Programa de Formação em Geologia, Geofísica e Informática para o
Setor Petróleo e Gás na UFRN (CTPETRO/PETROBRAS);
o Projeto Plataforma N-NE – Caracterização Fisiográfica da Plataforma Continental
(Rede 05/FINEP/CNPq/CTPETRO);
o Auxílio PQ CNPq – Caracterização Geológica e Geofísica de áreas submersas rasas
do Estado do Rio Grande do Norte (Processos n.º 303481/2009-9);
o Programa Estratégico em Ciências do Mar - “REDE RECIFES (UFRN-UFPE-UFBA) -
Mapeamento e Caracterização de Recifes da Plataforma Continental Juridica Brasileira”
(CAPES Edital 2009 207/2010);
o Projeto PROBRAL – “Erosão Costeira – Estudos comparativos entre a costa norte-
rio-grandense e a costa alemã” (337/2010, CAPES-DAAD);
o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia “Ambientes Marinhos Tropicais”
(Heterogeneidade Espaço-Temporal e Respostas a Mudanças Climáticas
(INCT/AMBTROPIC (CAPES/FAPESB/CNPq)
o Projeto Heterogeneidade Espaço–Temporal da Linha de Costa e do Substrato
Plataformal Adjacente a Ponta Negra, Natal-RN - SOS PONTA NEGRA (CNPQ, Edital
Universal 14/2012, processo 486451/2012-7).
AGRADECIMENTOS
Ao programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica- PPGG, da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN, pela possibilidade de
integrar seu corpo discente.
A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível – ANP, por
meio do Programa de Recursos Humanos PRH – 22, pela concessão da bolsa de
Mestrado.
As agencias financiadoras FINEP, PETROBRAS, CAPES, DAAD e CNPq,
através de diferentes projetos e programas (PLAT N-NE, PROBRAL 337-10, Auxilio
PQ, Ciencias do Mar I, INCT AmbTropic), pelo suporte financeiro.
Gostaria de agradecer em primeiro lugar a minha família pelo incentivo,
principalmente à minha mãe pela dedicação incansável de todos os dias.
A minha orientadora, professora Helenice Vital pelas oportunidades,
confiança, suporte e incentivo.
Ao Dr. André Giskard, pela disponibilidade em ajudar na execução de campo,
e discutir e tirar dúvidas durante todo o desenvolvimento deste trabalho em
laboratório.
Ao Professor Moab Praxedes pela disponibilidade em discutir e tirar dúvidas
em questões teóricas a cerca deste trabalho.
A aluna de graduação Naira Barbosa, pela ajuda no processamento dos
dados.
Ao técnico Júnior Silva, pelo suporte e ajuda na aquisição de dados.
Ao mergulhador Francisco Canindé, pela disponibilidade e execução nas
atividades de coleta de sedimentos.
A todos os demais integrantes do laboratório de Geologia e Geofísica Marinha
e Monitoramento Ambiental (GGEMMA), pelo incentivo e apoio durante a execução
deste trabalho.
Resumo
Este trabalho apresenta um mapeamento batimétrico e um mapeamento
textural do fundo marinho, utilizando dados sonográficos e sedimentológicos,
coletados em uma área na plataforma continental adjacente as praias urbanas de
Ponta Negra e Barreira d’água, na cidade do Natal-RN. Dados batimétricos foram
obtidos com diferentes métodos de medição da profundidade (onda direta e
interferometria), de forma a permitir uma comparação entre os dois métodos. Os
resultados obtidos, a partir desse levantamento, mostraram que a profundidade na
área insonificada apresenta variação entre 3m a 13m. A interpretação dos dados de
batimetria permitiu identificar feições submersas, tais como: bancos sedimentares,
dunas e corpos rochosos. A partir do dado de sonografia foi possível identificar
diferentes padrões de retroespalhamento (backscatter). Em alguns casos, foi
possível correlacionar as feições morfológicas e a distribuição dos padrões texturais
com o padrão hidrodinâmico atuante. Adicionalmente, foi realizado um estudo
comparativo entre as classificações texturais automática e supervisionada do dado
de backscatter. Esse comparativo foi subsidiado por dados sedimentológicos,
levando em consideração a granulometria das amostras de fundo. O comparativo
entre classificações supervisionada e automática mostrou disparidades na
identificação dos padrões texturais. Na classificação supervisionada foi possível
identificar 6 padrões, enquanto a classificação automática identificou apenas 4
padrões. Os dados sedimentológicos corroboraram com a classificação
supervisionada, já que foram identificados 6 frações granulométricas nas amostras
de fundo.
Palavras chave: Batimetria, Classificação, Interferometria, Retroespalhamento
Abstract
This work shows a bathymetric mapping and a textural mapping using side
scan sonar and sediment data of a sector of the continental shelf adjacent to Ponta
Negra beach and Barreira D’água beach located at Natal /RN. The Bathymetric data
were collected with different methodologies to calculating the depth: The direct wave
and the interferometry. A comparative between these data was performed and the
result showed different mean depth values. The interferometry methodology was
used to map the entire study area. This mapping showed that the depht varies from
3m to 13m along the study area. The interpretation of bathymatric data allowed
identify seafloor features such as: sand banks parallel to the shoreline, sand dunes
and the rocky cluster. The interpretation of sonography data allowed identify 6
differents patterns of backscatter. Moreover in some cases was possible to correlate
the seafloor features and the patterns of backscatter with the active hydrodynamic
standard. Furthermore was done a comparative study between the automatic textural
classification and the supervised textural classification using the backscatter data.
This comparison is based on the sediment data using the granulometry features. The
comparative show different results in the identification of backscatter’s patterns. The
automatic textural classification identified 4 patterns while the supervised textural
classification identified 6 patterns. The analysis of sediment data is in accordance
with the supervised classification as have been identified six size fractions of
sediment in the bottom samples.
Keywords: Bathymetry, Classification, Interferometry, Backscatter.
ii
Sumário
1 - INTRODUÇÃO................................................................................................................... 2 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .......................................................................................
2.1 – Sensoriamento Remoto Acústico.........................................................................
2.2 – Classificação Textural de Imagens.......................................................................
2.3 – Hidrodinâmica Costeira.........................................................................................
2.3.1 - Ondas..........................................................................................................
2.3.2 - Correntes....................................................................................................
2.4 - Formas de Fundo. .................................................................................................. 3 – MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................................
3.1 – Etapa Pré – Campo. ...............................................................................................
3.1.1 – Planejamento de levantamento hidroacústicos ....................................
3.1.2 – Planejamento de coleta de sedimentos. ................................................
3.2 – Etapa de Execução.................................................................................................
3.3 – Etapa de Processamento ......................................................................................
3.3.1 - Processamento dos dados batimétricos ...............................................
3.3.2 - Processamento dos dados sonográficos...............................................
pág. 12 pág. 12 pág. 15 pág. 20 pág. 24 pág. 19 pág. 20 pág. 26 pág. 23 pág. 27 pág. 27 pág. 30 pág. 31 pág. 32 pág. 32 pág. 35
4 – RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................................
4.1 – Comparativo entre métodos hidroacústicos.....…..............................................
4.2 – Batimetria Interferométrica ..................................….............................................
4.3 – Sonografia.....................................................…………………………………………
4.3.1 – Classificação Estatística Supervisionada….……………………………..
4.3.2 – Classificação Automática GLCM....................................…………………
4.4 – Sedimentologia.................................................................................……………… 5 – CONCLUSÕES ................................................................................................................ 6 - REFERÊNCIAS................................................................................................................
pág 38 pág 38 pág 39 pág. 46 pág. 50 pág 53 pág. 55 pág. 61 pág 63
iii
Lista de Figuras
Figura 1.1 - Localização da área de estudo.......................................................................... Figura 2.1 - Esquema de sondagens monofeixe e multifeixe (NOAA, 2007) ...................... Figura 2.2 - Esquema de sondagens por varredura interferométrica (A) e multifeixe (B). .. Figura 2.3 - Geometria do processo Interferométrico……………………….......................... Figura 2.4 - Disposição de transdutores em um sistema interferométrico. Adaptado do Manual Edgetech 4600 (2012) ............................................................................................... Figura 2.5 - Espalhamento do sinal acústico em superfície rugosa. Modificado de Mazel 1985 e Laps 2006........................................……………………………………………………. Figura 2.6 - Parâmetros Estatísticos, fórmulas e suas descrições.......................………...... Figura 2.7 - Diagrama de direção e intensidade das correntes na região de fundeio para campanhas de primavera, outono e verão. A direção das barras segue a convenção oceanográfica e aponta na direção da corrente. Fonte. Ribeio, 2014………………………. Figura 2.8 – Sequência de formas de fundo correlacionada com a respectiva hidrodinâmica. Adaptado de Short (1999) e Porpilho (2015)……………………………...….... Figura 3.1 - Ecobatímetro Multifeixe Seabed 8124. .............................................................. Figura 3.2 – Áreas dos levantamentos hidroacústicos ...............................................……… Figura 3.3 - Sonar Batimétrico interferométrico Edgetech 4600........................................... Figura 3.4 – Mapa de pontos de amostragem de sedimentos ………………….................... Figura 3.5 - Amostrador de fundo Van Veen…………………. .............................................. Figura 3.6 - Lancha Miami (Embarcação utilizada na coleta de dados). .............................. Figura 3.7 - Fluxograma do processamento de dados batimétricos……............................... Figura 3.8 – Efeitos da convolução no mapa batimétrico …………....................................... Figura 3.9 - Fluxograma de Processamento de dados sonográficos. ................................... Figura 3.10 - Aplicação do ganho EGN no dado sonográfico……........................................ Figura 4.1 - Mapa da diferença batimétrica.....…….............................................................. Figura 4.2 - Mapa batimétrico da área de estudo……………………………………………….
pág. 14 pág. 16 pág. 17 pág. 17 pág. 18 pág. 19 pág. 22 pág. 25 pág. 26 pág. 28 pág. 28 pág. 29 pág. 31 pág. 31 pág. 31 pág. 34 pág. 35 pág. 36 pág. 36 pág. 38 pág. 40
Figura 4.3 – Modelo digital do terreno em 3D……………………………………….................. Figura 4.4 – MDT com a interpretação morfológica………....................................................
pág 41 pág 42
iv
Figura 4.5 – Perfil Batimétrico AA’……………………………………………………................. Figura 4.6 – Perfil Batimétrico BB’……………………………………………………................. Figura 4.7 – Perfil Batimétrico CC’……………………............................................................ Figura 4.8 – Feição R2: Aglomerado Rochoso…………........................................................ Figura 4.9 – Perfil Batimétrico DD’…………………………..................................................... Figura 4.10 – Mapa de declividade da área de estudo.......................................……............ Figura 4.11 – Mosaico sonográfico ………............................................................................ Figura 4.12 – Divisão da área de estudo…………................................................................. Figura 4.13 – Níveis de intensidade de reflectância (Nulo, baixo, muito baixo, intermediário, alto e muito alto)..........…………………………..………………………………… Figura 4.14 – Distribuição dos padrões nulo e de baixa reflectância paralelas e perpendiculares a linha de costa........…………………………………………………………….. Figura 4.15 – Marcas Onduladas regulares ……......……...................................................... Figura 4.16 – Marcas Onduladas Irregulares …………………………………………………… Figura 4.17 – Dunas submersas com comprimento de onda variando de 8m a 12 m........... Figura 4.18 – Localização dos padrões texturais utilizados na classificação supervisionada (Padrão 1,2,3,4,5 e 6)…................................................................................ Figura 4.19 – Classificação estatística supervisionada.....................................….........…… Figura 4.20 – Gráfico de distribuição de padrões texturais na classificação supervisionada Figura 4.21 – Classificação estatística automática GLCM...…….......................................... Figura 4.22 – Mapa da Distribuição Sedimentar.………………………………………………. Figura 4.23 – MDT integrado com os dados de backscatter e dados de sedimentologia…..
pág 42 pág. 43 pág. 43 pág 44 pág.45 pág.45 pág 46 pág 47 pág 48 pág 49 pág 50 pág 50 pág 51 pág 52 pág 53 pág 54 pág 55 pág 57 pág 58
v
Lista de Tabelas
Tabela 3.1 - comparativo técnico entre os sensores utilizados…………………………..…. pág. 29
Tabela 4.1 – Comparativo estatístico das batimetrias……………………………………….
pág. 39
1.INTRODUÇÃO
12
O mapeamento de feições morfológicas, da distribuição da cobertura
sedimentar e mais recentemente, da distribuição espacial da biodiversidade marinha
são os primeiros passos para a implantação de projetos como: delimitação de
hidrovias, construção de novos portos, instalação de estruturas para exploração e
produção de hidrocarbonetos e outros recursos minerais, bem como o correto
gerenciamento de zonas costeiras e a proteção e conservação da biodiversidade
marinha diante da ação antrópica (Hasan et al, 2014).
Várias abordagens diretas e indiretas de investigação como sensoriamento
remoto por satélite, filmagens, coleta de amostras de fundo são utilizadas para mapear
o fundo oceânico. Entretanto, por permitir maior acurácia e o total imageamento do
fundo marinho, a técnica indireta do sensoriamento remoto acústico tem sido
amplamente utilizada nesse tipo de estudo. Essa técnica se baseia nos fenômenos de
emissão, transmissão e reflexão da onda acústica (Seabeam Instruments, 2000). Um
sensor instalado em uma embarcação emite um pulso acústico que viaja através da
coluna d’água, e após atingir um obstáculo retorna ao sensor trazendo informações que
podem ser correlacionadas as propriedades físicas, geológicas e biológicas da
superfície refletora e da coluna d’agua (Ayres Neto, 2001).
Até a década de 60 do século XX a sondagem hidroacústica era realizada por
meio da utilização de ecobatímetros monofeixe, onde cada pulso acústico fornece uma
única medida de profundidade, gerando perfis batimétricos localizados na área logo
abaixo do caminhamento das linhas de navegação.
Com a finalidade de aprimorar o mapeamento e classificação do fundo
marinho, foram desenvolvidas durante a década de 1960 as primeiras sondas acústicas
multifeixe que permitem a geração de modelos digitais de terreno (MDT) com resolução
mais apurada por possuir uma capacidade de cobertura de 100% do fundo marinho
(Seabeam Instruments, 2000; Ayres Neto 2001).
Todavia, esses equipamentos possuem uma limitação na abertura angular que
proporciona uma limitação no alcance lateral dos pulsos emitidos. Essa limitação torna
a aquisição de dados hidroacústicos em águas rasas dispendiosa, tanto em relação ao
tempo quanto ao custo de operação. Isso ocorre, pois, o alcance lateral do
equipamento depende de uma relação direta com a profundidade, quanto maior a
profundidade maior o alcance lateral (Wilby, 1999).
13
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Tendo em vista a redução dessa limitação e por consequência, de tempo e
custo no mapeamento de áreas em águas rasas, a indústria tem aperfeiçoado as
sondas multifeixe utilizando a técnica da interferometria como alternativa para a
obtenção de maior cobertura do fundo marinho (Brisson and Wolfe, 2014).
A análise da onda refletida pelo fundo oceânico permite mensurar a
profundidade a partir da medição do tempo de trânsito da onda na água, possibilitando
a confecção de modelos digitais de terreno (Chin e Ota, 2001). Um modelo digital de
terreno é uma representação matemática computacional da distribuição da altitude
medida de uma região de uma superfície (Staley at al, 2014).
A avaliação da onda refletida também nos permite analisar a variação da
textura de fundo por meio do mosaico de retroespalhamento da intensidade de energia
da onda (backscatter) (Blondel, 2009). O mosaico de backscatter é uma imagem
georreferenciada de níveis de cinza, representando o espalhamento da intensidade de
energia da onda acústica causada pela interação da onda com o substrato. Diferentes
tipos de substratos resultam em diferentes tons de cinza vistos na imagem (Hasan et
al, 2014).
A classificação textural da superfície do fundo, por meio do uso de dados de
backscatter, está fundamentada na observação visual das propriedades do sinal de
retorno, o que torna os resultados dependentes da experiência do interprete e,
portanto, portadores de relativa subjetividade (Souza, 2006). Visando diminuir tal
subjetividade, têm-se usado, de forma automática e semi-automática, a estatística para
definir os limites entre diferentes padrões texturais do substrato marinho..
Além disso, a interpretação de dados de sensoriamento remoto acústico, por se
tratar de um método indireto, é intrinsicamente ambígua. A integração de dados diretos
e indiretos é a principal forma de minimizar tais ambiguidades. Neste trabalho foram
analisados de forma integrada, a classificação textural do substrato marinho, a análise
sedimentológica de amostras representativas dos diferentes padrões texturais,
coletadas de forma direta no fundo marinho.
O objetivo geral desta pesquisa foi o mapeamento morfológico do substrato
marinho em uma área da plataforma continental adjacente à praia de Ponta Negra/
Natal-RN (Figura1). O desenvolvimento da caracterização morfológica ocorreu a partir
da aquisição, processamento e análise de dados hidroacústicos de batimetria e de
backscatter.
14
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Os objetivos específicos deste trabalho foram:
• Comparar os métodos da onda direta e de interferometria utilizados na
aquisição de dados batimétricos.
• Comparar os métodos de classificação automática e semi-automática, a
fim de avaliar a capacidade de distinguir padrões texturais e os seus
limites em uma imagem de mosaico de backscatter
Os sensores selecionados para este estudo são ecobatímetros multifeixe que
funcionam com diferentes métodos de cálculo da profundidade métodos de
propagação direta (Reson SeaBat 8124) e interferometria (EdgeTech 4600) na
determinação da profundidade. Adicionalmente, foram testados dois métodos de
classificação de fundo baseado no retroespalhamento (backscatter) dos dados medidos
pelo interferômetro do sistema 4600.
A área de estudo está inserida na plataforma continental interna (Coutinho,
1976; Vital et al. 2010; Vital, 2014) e é adjacente a hidrovia utilizada por navios
cargueiros, sendo constantemente passível a derramamento de óleo. Além disso, há
alguns anos está sob forte processo erosivo. Portanto, o conhecimento da morfologia
do substrato marinho é de fundamental importância para projetos de prevenção,
manutenção e recuperação da biodiversidade presente nessa região.
Figura 1.1 – Localização da área de estudo
15
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
15
2.1 Sensoriamento Remoto Acústico
O sensoriamento remoto acústico consiste na utilização da onda acústica para
a obtenção indireta de dados de uma determinada superfície (Ayres Neto, 2001). Em
áreas submersas (lagos, rios, oceano), essa técnica é utilizada para o estudo do fundo
marinho ou dos estratos em subsuperfície.
A onda acústica consiste na propagação de uma onda de pressão onde o
movimento das partículas é longitudinal a direção da propagação da onda em um
determinado meio.
No sensoriamento remoto acústico marinho, a onda viaja através da coluna de
água até atingir um obstáculo resultando em uma sucessão de fenômenos ondulatórios
(Blondel & Murton, 1997). De maneira geral, ocorrem a reflexão, refração e
espalhamento.
Sendo o primeiro obstáculo o fundo marinho, a primeira reflexão da onda
fornece a informação da profundidade local. Na interação da onda com o fundo
marinho, ocorre o fenômeno de retroespalhamento (backscatter), que resulta na
informação sobre a distribuição espacial de diferentes padrões texturais do fundo
marinho. Além disso, dependendo da frequência, a onda pode penetrar no substrato
marinho, o que resulta no fenômeno da refração. Ao atingir uma superfície refletora
com contraste de impedância em subsuperfície, ocorre novamente a reflexão e
espalhamento. Essa última reflexão nos fornece informações sobre espessura e tipo de
material presente na região (Lurton, 2002).
Há uma variedade de sistemas acústicos utilizados em levantamentos
hidrográficos para medição da profundidade, e podemos classificá-los de acordo com
capacidade de cobertura do fundo marinho em sistemas de feixe simples (ecobatímetro
monofeixe) e sistemas de varredura (Ecobatímetro multifeixe e ecobatímetros
interferométricos) (manual de hidrografia, 2005) (Figura 2.1).
16
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Figura 2.1 - Esquema de sondagens monofeixe e multifeixe (NOAA, 2007)
O ecobatímetro multifeixe funciona com base na transmissão de pulsos
acústicos em forma de leque na direção do fundo. O duplo intervalo de tempo entre a
transmissão e a recepção é calculado com recurso de algoritmos de detecção de
fundo. Com a aplicação do traçado do raio acústico é possível determinar a
profundidade (Pereira, 2013).
Os ecobatímetros multifeixe apresentam capacidade de cobertura de 100% do
fundo marinho. Todavia, esses sistemas possuem uma limitação quanto ao alcance
lateral (range). O range é determinado a partir de uma relação direta com a
profundidade de aquisição. Quanto maior a profundidade, maior será o alcance lateral.
Sendo assim, o emprego desse equipamento no mapeamento de fundo em áreas de
águas rasas, se torna bastante dispendioso, deixando a operação muitas vezes inviável
economicamente (Souza et al, 2015).
Como solução desse problema, uma alternativa é o uso de sistemas
interferométricos disponíveis no mercado. Esses equipamentos, em alguns casos,
permitem mapear áreas submersas com varredura lateral equivalente a até 12 vezes a
espessura da coluna d’água (Souza et al, 2015 ;Brisson et. al,2014) (Figura 2.2).
17
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Figura 2.2 - Esquema de sondagens por varredura interferométrica (A) e multifeixe (B)
Os ecobatímetros interferométricos utilizam a fase do sinal acústico para medir
o ângulo da frente de onda refletida pelo fundo ou por um alvo. Este princípio difere do
utilizado nos sistemas multifeixe que forma na recepção um conjunto de feixes e efetua
a detecção do fundo para cada feixe, quer por amplitude ou fase, para determinação da
profundidade ao longo da faixa sondada (Hughes Clarke, 2000).
A interferometria está baseada na análise da diferença de tempo entre as fases
de sinais recebidos por duas antenas (geofones) em posições diferentes no espaço. A
partir desses sinais podem ser geradas imagens de amplitude e fase. Essas imagens
formarão o par interferométrico.
Figura 2.3 Geometria do processo Interferométrico
18
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
A figura 2.3 mostra a geometria de um sistema interferométrico. Um sinal
transmitido e dois receptores separados espacialmente são usados para determinar o
ângulo do eco de retorno.
(1)
A equação 1 mostra como cada ângulo de chegada é calculado. Sendo λ o
comprimento de onda e ΔΦ a diferença de fase. A distância entre os receptores
interferométricos é chamada de linha de base d. Usualmente, assume-se que d é
pequeno em relação ao range, então as frentes de onda refletidas podem ser
consideradas paralelas.
Os interferômetros acústicos possuem dois ou mais agregados horizontais
(Figura 2.4). Cada agregado produz um feixe com grande abertura transversal e com
pequena abertura longitudinal. Um destes agregados de elementos transdutores é
utilizado para a transmissão insonificando uma área do fundo e difundindo a energia
incidente em várias direções. Parte dessa energia será refletida na direção dos
agregados que medem o ângulo relativamente aos transdutores. A distância é também
calculada a partir do tempo de ida e volta observado (Manual de hidrografia, 2005;
Manual Edgetech 4600, 2012).
Figura 2.4 – Disposição de transdutores em um sistema interferométrico. Adaptado de
Manual Edgetech 4600 (2012)
.
O sinal acústico ao atravessar a coluna de água e interagir com a
superfície do fundo marinho passa por um processo de espalhamento (scatter)
19
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
(Lurton, 2002). Por ser uma superfície irregular (rugosa), o fundo marinho
funciona como um difusor da onda acústica, sendo o espalhamento do sinal de
retorno (backscatter) resultado de uma reflexão desordenada dessa onda.
Segundo Souza (2006), a intensidade do sinal oriundo de fundo é função
tanto da rugosidade do material presente na superfície como também do ângulo
de incidência do sinal emitido. Quanto mais rugosa a superfície e menor o
ângulo de incidência, maior a intensidade do sinal de retorno (figura 2.5).
Figura 2.5: Espalhamento do sinal acústico em superfície rugosa. Adaptado de Mazel (1985) e
Souza (2006)
A relação (impedância acústica) entre as propriedades elásticas da
superfície e as propriedades acústicas do sinal também determina a quantidade
de energia que irá retornar ao sensor. A impedância acústica Z de um sistema
vibratório ou meio de propagação de ondas é a oposição que este oferece à
passagem da onda. Na prospecção sísmica é definida como sendo o produto da
velocidade V pela densidade do meio ρ (Blondel ,2009).
Z = V.ρ (2)
O contraste de impedância entre a água e a superfície do fundo marinho
determina a intensidade da onda refletida. Superfícies densas caracterizam
maior contraste de impedância, produzindo reflexões mais fortes, enquanto
superfícies menos densas, produzem menor contraste de impedância, e por
consequência, reflexões de baixa amplitude (Souza, 2006; Ayres Neto, 2001).
20
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
O backscatter (BS) é matematicamente descrito como a soma
logarítmica abaixo.
BS = Sb + 10log10(AE) (3)
Onde o coeficiente de retroespalhamento (Sb) é a componente que
representa as propriedades refletivas do fundo, e a AE representa a área efetiva
de retroespalhamento.
A análise da energia que passa pelo processo de backscatter e retorna
ao sensor, contêm informações que podem ser diretamente relacionadas com as
propriedades físicas, biológicas e geológicas da superfície estudada (Collier e
Brown, 2004; Blondel et al, 1998; Cochrane et al, 2002).
2.2 Classificação Textural da Imagem
A análise textural é a extração das características texturais de uma
imagem. O significado de textura varia, dependendo da área da ciência a qual
esta ferramenta é utilizada. Em geral, textura refere-se as características físicas
de um objeto ou a aparência de uma imagem. Na análise de uma imagem,
textura pode ser definida como a variação espacial na intensidade dos pixels
(Tuceryan and Jain, 1998).
A observação visual da imagem de backscatter (mosaico) tem sido o
principal método de classificação geológica do fundo marinho. Entretanto, por
depender da acurácia visual e da experiência do interprete, a subjetividade é
inerente a esse método. Além disso, a depender da quantidade de dados
disponíveis e da velocidade de trabalho do interprete, o processo de
classificação pode demandar um grande intervalo de tempo (Souza, 2006).
Visando diminuir a subjetividade e aumentar a eficiência temporal na
classificação acústica, métodos computacionais estão sendo aplicados nesse
processo (Crosta, 1992).
21
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Atualmente, as técnicas de classificação computacional de backscatter,
subdividem-se em supervisionada e não supervisionada (automática)
dependendo do algoritmo aplicado (Moreira, 2003)
A classificação supervisionada é aquela onde o operador faz o
treinamento (reconhecimento espectral de classes) e informa para o software os
padrões espectrais existentes. Quando o usuário utiliza algoritmos para
reconhecer as classes presentes na imagem, a classificação é dita não-
supervisionada ou automática. Neste caso, os "pixels" dentro de uma área são
submetidos a um algoritmo de agrupamento. Este algoritmo assume que cada
grupo ("cluster") representa a distribuição de probabilidade de uma classe.
Seja a classificação supervisionada ou automática, ela pode ser feita
pixel-a-pixel ou por região. Na classificação pixel a-pixel o pixel é considerado de
forma isolada, na classificação por região considera-se tanto a informação
espectral do pixel, como também a de seus vizinhos. Este último classificador
procura simular o comportamento de um fotointérprete ao reconhecer áreas de
texturas homogêneas dentro da imagem. (Moreira, 2003).
Vários métodos para classificação de imagens utilizando características de
textura têm sido propostos na literatura (Nascimento, 2003). Um dos mais
conhecidos e utilizados é o de matrizes de co-ocorrência de níveis de cinza
(gray level co-occurrence matrices) ou apenas GLCM, definido por Haralick,
(1979); apud Tuceryan & Jain, (1998), que atribui os valores do fenômeno em
questão a tons de cinza. Neste método é realizada a correlação dos pixels de
uma imagem com os seus vizinhos, em diversas direções. Com este método é
possível retirar diversos parâmetros como energia, entropia, contrastes e
homogeneidade (Viana, 2009) (Figura 2.6).
22
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Figura 2.6 – Parâmetros estatísticos, fórmulas e suas descrições.
As imagens geradas a partir de dados de sensoriamento remoto acústico
são constituídas por um arranjo de elementos sob a forma de uma malha ou
23
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
grid. Cada célula desse grid tem sua localização definida em um sistema de
coordenadas. O nome dado a cada uma dessas células é pixel (picture element).
Cada pixel representa sempre uma área com as mesmas dimensões.
Cada célula possui um atributo numérico z, que indica o nível de cinza dessa
célula. Esse nível de cinza é conhecido como o contador digital (CD), que
representa a intensidade da energia acústica (refletida pelo fundo marinho)
medida pelo sensor, para a área da superfície correspondente ao tamanho do
pixel. Cabe salientar que o CD de um pixel corresponde sempre à média da
intensidade da energia refletida ou emitida pelos diferentes materiais presentes
nesse pixel.
Uma imagem digital pode então ser vista como uma matriz, de dimensões
x linhas por y colunas, com cada elemento possuindo um atributo z. Geralmente,
na interpretação de imagens de sensoriamento remoto acústico, são utilizadas
três propriedades básicas: a tonalidade (atributo espectral), a textura (atributo
espacial) e o contexto (atributo de contexto). A tonalidade refere-se à cor ou ao
brilho dos objetos que compõem a cena; os tons estão relacionados às
propriedades de reflectância dos materiais superficiais (Beluco,2002).
A textura pode ser definida como uma combinação da magnitude e
frequência da variação tonal em uma imagem, sendo produzida pelo efeito
conjunto de todas as pequenas feições que compõem uma área em particular na
imagem. Embora possam ser consideradas como propriedades independentes,
tonalidade e textura possuem relações próximas, visto que sem variações de
tonalidade, nenhuma mudança em textura poderia ser percebida. Contexto, por
sua vez, refere-se à localização de detalhes de tons, textura e padrões (que são
arranjos de tons e texturas) em relação a atributos conhecidos do terreno.
A textura é a característica da imagem que é utilizada para o
reconhecimento de diferentes padrões de reflectância por meio do uso de
sensoriamento remoto. A textura pode ser caracterizada por variações locais em
valores de pixels que se repetem de maneira regular ou aleatória ao longo de
uma imagem.
24
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
2.3 Hidrodinâmica Costeira
2.3.1 Ondas
Segundo Santos (2010), não se tem conhecimento sobre medições diretas
de longa duração, de ondas no litoral oriental do estado do Rio Grande do Norte.
Assim, o clima de ondas que afeta o setor da costa pode ser conseguido a partir
de estatísticas sobre ondas publicadas e do conhecimento dos mecanismos
responsáveis pela geração das ondas no Oceano Atlântico Sul.
Davies (1972) identificou duas regiões no Oceano Atlântico Sul, onde as
ondas são geradas. Destas, apenas uma, o cinturão de ventos alísios, parece
exercer uma influência significativa no litoral do Nordeste. São ondas com
direção E-SE, alturas médias entre 1 e 1,5m e períodos de 5 a 7 segundos, em
quase todo o ano.
Diniz (2002) caracterizou as ondas incidentes sobre o litoral leste do Rio
Grande do Norte, tendo identificado que a faixa costeira oriental potiguar é
carente de medições de ondas de longa duração dispondo em maiores detalhes
das ondas de curto e médio prazo. A caracterização é baseada nas medidas
realizadas no período de 1977 a 1979. A altura significativa apresenta uma
distribuição homogênea, em média com 1,14m, moda de 1,10m e desvio padrão
de 0,21m, enquanto o período médio associado a esta altura significativa
apresenta valor mais frequente de 6,2s, uma média de 6,4s e um desvio padrão
de 0,85s.
As ondas estão concentradas em apenas três direções (SE, E, e NE),
sobressaindo-se as ondas de SE como aquelas mais freqüentes e de maior
energia. As ondas do tipo vagas, formadas por influência dos campos de ventos
locais, são amplamente dominantes (69,1% do total), seguidas pelas ondas do
tipo marulhos (11,6% do total) formadas em regiões mais afastadas da costa e
de ondas não classificadas através da metodologia aplicada (19,2% do total). As
ondas de S são de pouca relevância para a costa oriental potiguar, face à sua
linha de costa apresentar orientação geral N-S, segundo Diniz (2002).
25
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
2.3.2 Correntes
Segundo Ribeiro (2014), as correntes da região de Ponta Negra são
predominantemente de direção Norte, apresentando maiores intensidades no verão,
apresentando mediana de 12,8 m s-1, seguida da primavera 9,3 m s-1 e outono 8,0 m
s-1. Ainda segundo Ribeiro (2014), as correntes ao longo da costa são moduladas
pelos ventos, enquanto a componente através da costa é modulada principalmente
pela maré e secundariamente pelos ventos. O deslocamento residual das correntes é
predominantemente na direção norte e paralelo à linha de costa.
Figura 2.7: Diagrama de direção e intensidade das correntes na região de fundeio para as
campanhas de primavera, outono e verão. A direção das barras segue a convenção oceanográfica
e aponta na direção da corrente. Fonte: Ribeiro, 2014.
26
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
2.4 Formas de Fundo
Segundo Coutinho (1976), a plataforma interna do Nordeste brasileiro é
limitada pela isóbata de 20m. Situada na zona de transição entre o domínio
continental e marinho, a plataforma interna é influenciada por processos físicos,
químicos, biológicos e geológicos. A morfologia desse ambiente depende
diretamente do equilíbrio entre esses processos.
Segundo Santos (2010), a hidrodinâmica é responsável pelo transporte de
sedimento na plataforma interna, podendo provocar processos deposicionais e
erosivos no leito marinho. Além disso, a hidrodinâmica é responsável pela
modulação do fundo marinho.
A ação de fluxos de correntes (unidirecionais) tendem a gerar formas de
fundo assimétricas, enquanto formas de fundo geradas a partir da ação de
ondas (fluxo bidirecional), apresentam caráter simétrico (Ashley, 1990).
A figura 2.8 apresenta a relação entre as formas de fundo e o padrão
hidrodinâmico predominante em cada região da antepraia, desde a profundidade
de fechamento até a zona de espraiamento.
Figura 2.8 – Sequência de formas de fundo correlacionada com a respectiva
hidrodinâmica. Adaptado de Short (1999) e Porpilho (2015).
3. MATERIAIS E MÉTODOS
27
3.1 Etapa pré-campo
A etapa pré-campo tem por finalidade definir a metodologia e garantir a
qualidade do trabalho por meio do levantamento bibliográfico e do planejamento da
fase de campo. O levantamento bibliográfico foi realizado em periódicos, livros,
relatórios e teses acerca da área de estudo e dos assuntos teóricos abordados nesta
dissertação.
A segunda parte da fase pré-campo foi o planejamento, que consiste na
preparação técnica e logística da aquisição dos dados. Para a elaboração desta
dissertação, foi necessária a realização de coletas de dados batimétricos, sonográficos
e amostras de sedimentos. No total, foram realizadas três campanhas para coleta de
dados, sendo necessária a realização de planejamentos distintos para cada uma delas.
3.1.1 Planejamento de levantamentos hidroacústicos
O planejamento inicia-se com o teste de bancada que se constitui da realização
dos testes e calibração dos equipamentos (em laboratório), bem como o treinamento
do manejo dos equipamentos. Logo em seguida, é realizado o planejamento das linhas,
e a escolha da embarcação. O planejamento das linhas depende do alcance lateral de
cada equipamento.
Foram realizadas duas campanhas de aquisição de dados hidroacústicos. Na
primeira, foi utilizado o ecobatímetro multifeixe Reson 8124 (Figura 3.1). Esse
equipamento possui uma capacidade de cobertura angular de 120°, e capacidade
máxima de varredura lateral de 3 vezes a profundidade, operando na frequência de 200
kHz. Nesta campanha, o espaçamento entre as linhas foi de 2,5 vezes a profundidade.
Foram planejadas, utilizando o software Hypack 2014, 45 linhas medindo 2,5 km,
paralelas à linha de costa e com espaçamento entre elas de 25 m (Figura 3.2). Tal
espaçamento foi utilizado para garantir uma sobreposição de 50% entre linhas
consecutivas. A área total insonificada foi de aproximadamente 3 Km² (Figura 3.2).
28
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Figura 3.1 - Ecobatímetro Multifeixe Seabed 8124
Figura 3.2 – Áreas dos levantamentos hidroacústicos.
29
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Na segunda campanha, utilizou-se o sonar batimétrico interferométrico
Edgetech 4600 (Figura 3.3), adquirindo simultaneamente dados de sonografia e
batimetria. Tal equipamento tem a capacidade máxima de abertura angular lateral de
200° e capacidade de varredura lateral de 12 vezes a profundidade, e opera na
frequência de 540 kHz
Figura 3.3 – Sonar Batimétrico interferométrico Edgetech 4600
Para a realização deste trabalho, o espaçamento utilizado foi de 8 vezes a
profundidade. Foram planejadas 50 linhas paralelas à linha de costa, com o
comprimento dde 5 Km. O espaçamento entre as linhas variou de 60 m a 80 m de
acordo com a profundidade. No total, a área insonificada foi de 18 Km² (Figura 3.2).
A tabela 3.1 abaixo mostra um resumo das características técnicas do Reson
8124 e EdgeTech 4600.
Tabela 3.1 comparativo técnico entre os sensores utilizados.
COMPARATIVO RESON 8124 EDGETECH 4600
Cobertura linear 3,5 vezes a profundidade 12 vezes a profundidade
Cobertura Angular 120° 200°
Número de Feixes 80 400
Resolução 1 cm 30 mm
Frequência de operação 200 KHz 540 KHz
Nos levantamentos hidroacústicos de batimetria, o uso de componentes
auxiliares é necessário, tendo como objetivo a correção de alguns parâmetros
envolvidos no levantamento. Foi utilizado o compensador de ondas TSS DMS-05
30
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
fabricado pela Teledyne Odom Hydrographic, para corrigir os efeitos da movimentação
da embarção (pitch, roll, heave). Foi utilizado um DGPS para determinar a posição da
embarcação e consequentemente do dado adquirido. Através de um perfilador de
velocidade do som na água para corrigir os efeitos da variação vertical da velocidade
do som. Por fim, para realizar a correção de maré, foi utilizada uma boia oceanográfica
do tipo S4A que coletou dados de maré a cada minuto ao longo do período dos
levantamentos.
3.1.2 Planejamento de coleta de sedimentos
O planejamento da campanha de coleta de sedimentos, teve como base o
sonograma obtido na aquisição de dados com o interferômetro, a escolha dos pontos
das amostras foi realizada de acordo com a diferença de ecocaráter encontrada ao
longo da área (Figura 3.4).
Figura 3.4 - Mapa de pontos de amostragem de sedimentos
31
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
No total foram realizadas 13 coletas de sedimentos utilizando um amostrador
de fundo do tipo Van Veen (Figura 3.5). Essas amostras foram utilizadas para verificar
as diferenças nos padrões texturais encontrados no mosaico de backscatter.
Figura 3.5 – Amostrador de fundo Van Veen
3.2 Etapa de Execução
A etapa de execução tem início com a adaptação do equipamento à
embarcação. Como a UFRN não dispõe de embarcação própria, os dados foram
coletados a bordo de lancha Miami, embarcação do tipo troller, destinada a pesca
recreativa, alugada junto a uma empresa local (Figura 3.6).
Figura 3.6 – Lancha Miami (Embarcação utilizada na coleta de dados).
Tendo em vista que a embarcação não é destinada a pesquisa hidrográfica, a
adaptação aos equipamentos se faz necessária.
32
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Após a montagem dos equipamentos, foi realizada a medição dos offsets, que
são as distâncias, verticais e horizontais entre os equipamentos, tendo como referência
o compensador de ondas. A medição dos offsets é necessária para simular que todos
os componentes: antena do DGPS, gyro, compensador de ondas e o transdutor
estejam situados na mesma posição na embarcação.
O próximo passo, após a retirada dos offsets, é a realização do patch test.
Nesta etapa é realizado o alinhamento do transdutor em relação a embarcação, e a
calibração do transdutor quanto a medição da posição geográfica por parte do DGPS.
O propósito desta calibração é corrigir erros sistemáticos criados pela diferença entre
os ângulos de montagem dos equipamentos, e pela diferença de posição de montagem
entre os sensores. Um sistema corretamente calibrado irá fornecer a mesma batimetria,
independente de variáveis como: velocidade, direção e movimento da embarcação.
Nos dois levantamentos hidrográficos, o patch test foi realizado no rio Potengi, antes do
deslocamento para área de estudo.
O levantamento hidroacústico utilizando o ecobatímetro Reson 8124 ocorreu
nos dias 16 e 17 de agosto de 2014. A etapa de aquisição ocorreu dentro do planejado,
com a realização de perfis de velocidade do som a cada 4 horas de levantamento.
O levantamento hidroacústico utilizando o sonar batimétrico interferômetro
Edgetech 4600 ocorreu durante os dias 25 a 28 de agosto de 2014. Nessa segunda
campanha de levantamento, o mar não estava em condições ideais, tendo o
compensador de ondas registrado um roll de 16°. No dia 27, pelo informativo de mau
tempo, a aquisição foi cancelada, e os trabalhos foram retomados no dia 28.
Os dados de sedimentologia foram coletados no ano de 2015 após a confecção
do mosaico de backscatter.
3.3 Etapa de Processamento
3.3.1 Processamento dos dados batimétricos
O processamento de dados consiste em aplicar, em um dado bruto, uma
sequência de ações a fim de corrigir variações sistemáticas inerentes as condições
ambientais (variação da profundidade decorrente da variação na altura da maré, e,
variações de salinidade por exemplo), bem como eliminar dados espúrios. Além disso,
no processamento de dados batimétricos, o resultado do processo de detecção do
fundo está diretamente ligado à coleta dos dados de tempo e o ângulo de chegada da
onda sonora (este é feito pelo software do sensor utilizado, portanto, inerente ao
33
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
equipamento utilizado). Estes dois parâmetros, conjuntamente com a informação do
perfil da velocidade do som na água são informações ambientais utilizadas como
entradas para os algoritmos de traçado do raio sonoro que irão convertê-los em
profundidade.
O processamento deverá ser realizado no intuito de gerar um modelo que se
aproxime cada vez mais da realidade. Para isso deve-se usar todas as fontes
disponíveis de informação. Assim sendo, é necessário assegurar que todos os erros
foram minimizados e que foram aplicadas as correções necessárias que são:
realização da calibração dos desvios (offsets) dos sensores, aplicação dos valores de
velocidade propagação do som na água e aplicação dos valores de maré. (Manual de
Hidrografia, 2005).
Há três tipos de erros que a etapa de processamento tenta minimizar ou
eliminar, são eles: grosseiros, sistemáticos e aleatórios. Os erros grosseiros são
aqueles provocados por falhas ocasionais dos instrumentos e/ou do observador,
facilmente detectáveis por causarem medições anômalas. Os erros sistemáticos são
decorrentes de má calibração dos instrumentos ou de problemas de execução. Em
qualquer dos casos resultam na distorção da medição, alterando todos os resultados e
causando um desvio, geralmente constante, do valor correto. Os erros aleatórios são
acidentais e inevitáveis, encontrados em qualquer observação e provenientes de
causas diversas. Sua influência sobre as observações é aleatória, não permitindo outro
tratamento se não o da análise estatística (Jack, 2006).
Nenhuma etapa da aquisição de dados ocorre de forma isolada. A etapa de
processamento está diretamente ligada as fases antecedentes. A calibração, a
inserção dos offsets e a aquisição dos perfis de velocidade aumentam a confiabilidade
do dado, além de auxiliar no processamento, diminuindo a quantidade de ruído a ser
eliminado.
No processamento dos dados batimétricos desta pesquisa foi utilizado o
software Hypack 2014, mais precisamente a extensão Hysweep editor, seguindo o
fluxograma descrito na figura 3.7.
Abaixo descreve-se, em forma de fluxograma, a rotina de processamento de
dados utilizada neste trabalho.
34
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Figura 3.7 – Fluxograma do processamento de dados batimétricos
O processamento inicial ocorreu ainda em campo e foi efetuado através da
verificação de ocorrência de clarões na área sondada. Esse procedimento foi realizado
analisando os arquivos brutos (*.raw) para garantir que toda a área planejada tenha
sido insonificada. Logo após essa verificação, foi realizada a inserção dos offsets no
software. A inserção dos offsets pode ocorrer antes ou depois da coleta dos dados. No
laboratório os primeiros passos foram à inserção da redução da maré pela extensão
Tides do software Hypack 2014 . Em seguida, foi realizada a inserção dos perfis de
velocidade do som, na extensão Sound Velocity dos perfis de velocidade do som
adquiridos em campo.
Outra etapa bastante importante do processamento de dados batimétricos é a
análise das correções dos sensores, que compreende as correções de navegação e
atitude da embarcação. As medidas de arfagem, caturro e balanço (heave, pitch e roll)
são mostradas no editor de atitude da embarcação.
35
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
O passo seguinte foi à etapa de edição dos dados, onde, manualmente e por
meio de filtros, retiramos as profundidades espúrias (spikes) e erros de posicionamento
(tops) utilizando a extensão Hysweep Editor do Hypack 2014
A última ação utilizando o software Hypack 2014 é a exportação de cada linha
em arquivo *.xyz para a geração do modelo digital de terreno (MDT’s).
Os MDT’s foram gerados no software Oasis Montaj, onde foram gerados grids
por meio do método de interpolação da mínima curvatura. Ainda utilizando o software
Oasis Montaj, foi realizada uma filtragem por meio do uso da convolução 3x3 com o
intuito de diminuir os efeitos do balanço da embarcação nos MDT’s gerados (Figura
3.8).
Figura 3.8 – Efeitos da convolução no mapa batimétrico.
3.3.2 Processamento dos dados sonográficos
Para o processamento dos dados sonográficos, foi utilizado o software
Sonarwiz 5.0 seguindo as etapas descritas no fluxograma da figura 3.9.
36
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Figura 3.9 – Fluxograma de Processamento de dados sonográficos
O processamento foi iniciado com a importação dos dados em formato *.HSX
para o programa Sonarwiz 5.0. Na fase de importação dos dados foi determinado o
sistema de coordenadas (datum WGS84, projeção UTM-Zona 25S), bem como a
porcentagem do alcance lateral de cada linha a ser utilizada. Neste trabalho, foi
utilizado 90% do alcance lateral. Em seguida, para a junção dos dados registrados de
cada lado do equipamento (port e starboard), é realizada a correção do fundo marinho
por meio da ferramenta bottom tracking.
Após a importação e aplicação do bottom track em todas as linhas, foi realizada
a normalização utilizando Empirical Gain Normalization (EGN). O EGN é uma função
que gera as médias das amplitudes do dado utilizando todos os pings, uniformizando
as cores de áreas com reflexões semelhantes (Figura 3.10).
Figura 3.10 – Aplicação do ganho EGN no dado Sonográfico.
37
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
Tendo concluído as etapas anteriores, dar-se início a confecção do mosaico.
Para confecção do mosaico foi utilizada uma gama de ferramentas que o software
disponibiliza como: Split, trim, control channel, entre outras.
Com todas as etapas anteriores efetuadas, obteve-se, por fim, por meio do
módulo de classificação automática de fundo do Sonarwiz 5.0 uma classificação de
fundo utilizando métodos estatísticos que medem parâmetros específicos da imagem.
Para essa classificação, os parâmetros utilizados foram: Desvio padrão, Entropia, auto-
correlação e contraste.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
38
4.1 Comparativo entre Métodos Hidroacústicos
Foram realizados dois levantamentos batimétricos utilizando equipamentos
distintos para determinação da profundidade: O sistema Reson SeaBat 8124
(método de propagação direta) e o sistema EdgeTech 4600 (método interferometria).
Para elaboração do comparativo entre as duas medições foram realizadas
análises estatísticas de cada levantamento sobre a mesma área, apresentando os
seguintes resultados de acordo com a tabela 4.1 e a Figura 4.1.
Figura 4.1 Mapa da diferença batimétrica
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
39
Tabela 4.1 – Comparativo estatístico das batimetrias
Estatística
Equipamento Reason 8124 Edgetech 4600 Diferença
Máx 10,99 10,07 0,92
Min 7,97 7,78 0,19
Média 10,37 9,86 0,51
Desvio Padrão 0,36 0,38 0,11
Adotando o levantamento batimétrico realizado com a sonda multifeixe
Reson 8124 como sendo referência, pois é o método mais conhecido, mais utilizado
e mais testado, e adotando-se como parâmetro as médias das profundidades
medidas, podemos afirmar que a diferença média nos valores da profundidade entre
os dois levantamentos é de 5%.
A figura 4.1 mostra que a maior diferença na medição da profundidade, é
observada na porção noroeste da área de estudo. Esta diferença diminui com o
aumento da profundidade, na direção leste. Desta forma, as menores diferenças
foram observadas na porção mais profunda da área de estudo e mais afastada da
linha de costa.
A região noroeste da área do comparativo, é também a região mais rasa,
mais próxima à linha de costa e da zona de surf. Por isso, nessa região, foram
registrados os maiores valores de balanços da embarcação (roll, pitch e yaw). Desta
maneira, podemos associar a maior diferença batimétrica nessa região, aos maiores
valores de balanços da embarcação.
4.2 Batimetria Interferométrica
O processamento e a análise dos dados batimétricos obtidos com o
interferômetro resultaram na elaboração de um mapa batimétrico e em um modelo
digital de terreno, apresentando as isóbatas em metros e paralelas a linha de costa
como mostra o mapa batimétrico da figura 4.2 e o modelo digital de terreno (MDT)
na figura 4.3.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
40
Figura 4.2 – Mapa Batimétrico da área de estudo.
A profundidade máxima na área é de 13,9m, estando localizada na parte
norte, em uma zona intermediária da área de estudo. A profundidade mínima é de
2.5m, estando localizada ao sul, em uma zona próxima a linha de costa e ao morro
do careca, e a profundidade média da área é de 8,29m.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
41
4.3 – Modelo digital do terreno em 3D.
A partir da análise quantitativa e qualitativa do modelo digital do terreno, foi
possível delimitar algumas feições morfológicas de diferentes escalas.
Na figura 4.4 foram descritas quatro estruturas morfológicas: um aglomerado
rochoso e três bancos sedimentares. O aglomerado rochoso foi descrito como R1, e
os bancos sedimentares como B1, B2 e B3, respectivamente. Para a fundamentação
quantitativa da interpretação morfológica, foram traçados perfis contendo as
profundidades e os comprimentos lineares dessas estruturas.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
42
4.4 – MDT com a interpretação morfológica
O Perfil batimétrico AA’ (Figura 4.5) foi traçado na região norte da área de
estudo, perpendicular à linha de costa. Desta forma, foram descritas neste perfil, as
feições morfológicas B1, B2 e B3. A análise do perfil batimétrico AA’ nos permite
mensurar a altura e o comprimento perpendicular à linha de costa dessas feições
observadas no perfil.
Figura 4.5 Perfil Batimétrico AA’
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
43
A feição B1 possui comprimento perpendicular à linha de costa de 1000m e
uma altura de aproximadamente 0,70m. A feição B2 possui um comprimento
perpendicular à linha de costa de 1400m e uma altura de aproximadamente 1.2m. A
feição B3 possui um comprimento perpendicular à linha de costa de
aproximadamente 200 m e uma altura de aproximadamente 1m.
O perfil batimétrico BB’ (Figura 4.6) traçado perpendicular à linha de costa,
em uma zona intermediária da área de estudo, contempla as feições morfológicas
B1 e R2. A feição B1 possui um comprimento paralelo a linha de costa de 3000m e
uma altura máxima de 0,70m. A feição R2 possui um comprimento paralelo a linha
de costa de 500m e uma altura de aproximadamente de 0.90m.
Figura 4.6 – Perfil Batimétrico BB’
A análise do perfil batimétrico CC’ (Figura 4.7), traçado perpendicular à linha
de costa, na região sul da área estudo, próximo ao morro do careca, é possível
identificar características das feições R2 e B2.
Figura 4.7 – Perfil Batimétrico CC’
A feição R2 possui um comprimento perpendicular à linha de costa de
aproximadamente 200m. Podemos associar a feição R2 a um aglomerado rochoso
devido ao tipo de reflexão gerado no dado sonográfico. (Figura 4.8).
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
44
A feição B2 possui um comprimento perpendicular à linha de costa de
1400m e uma altura de aproximadamente 1,5m.
Segundo Ribeiro (2014), as correntes da área de estudo são paralelas a
linha de costa, no sentido sul/norte. Sabendo disto e analisando a descrição da
feição R2, é possível inferir que ela funciona como um bloqueador ao transporte de
sedimentos, deixando a região do banco sedimentar B1 sem aporte de sedimentos.
A presença desse aglomerado rochoso pode ser o agente formador de um canal,
que já existe na região central da área de estudo.
Figura 4.8 – Feição R2: Aglomerado Rochoso
O perfil DD’ (Figura 4.9) foi traçado para descrever as características
dimensionais do banco sedimentar B2 que se apresentam paralelas a linha de costa.
A análise desse perfil permitiu identificar que a feição B2 possui um
comprimento de aproximadamente 5000m e uma altura máxima de 1.4m.
Além dos parâmetros dimensionais do banco sedimentar B2, foi possível
identificar feições menores na escala de 0,3m de altura, que foram denominadas de
dunas submersas.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
45
Figura 4.9 Perfil Batimétrico DD’
A partir do MDT foi possível extrair as informações de declividade da área
(Figura 4.10). Foram obtidos os seguintes valores para declividade máxima, mínima
e média respectivamente: 0,003°; 1,8° e 0,17°.
Segundo WRIGHT e SHORT (1982), a inclinação da plataforma interna pode
ser caracterizada como alta (maior que 30°), moderada (entre 30° e 5°) e baixa ou
plana (menor que 5°).
Segundo Gomes e Vital (2010), é uma característica da plataforma
continental do Rio Grande do Norte (RN) a baixa inclinação, com valores médios
entre 0.2º e 0,5º, o que se confirma neste trecho. Além disso, na área de estudo
foram identificadas rochas aflorantes que podem estar correlacionadas com outras
já identificadas em outras porções do litoral do RN (e.g. Cabral Neto, 2009; Gomes e
Vital., 2010; Vital et al. 2008, 2010).
Figura 4.10 – Mapa de declividade da área de estudo.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
46
4.3 Sonografia
A partir dos dados de interferometria foi confeccionado o mosaico no qual
foram identificados os diferentes padrões texturais (Figura 4.11). Nesse mosaico, os
diferentes padrões de retroespalhamento ou backscatter, os quais são
representados por uma escala de variação de tons de uma determinada cor, foram
identificados de forma visual, e através de classificações supervisionadas e
automáticas. Regiões onde ocorre alta atenuação, baixa reflectância da onda
acústica, são representadas por tons mais escuros. Enquanto que regiões de baixa
atenuação, alta reflectância da onda acústica, são representados por tons mais
claros.
Figura 4.11 – Mosaico Sonográfico.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
47
Para um melhor entendimento da interpretação visual da distribuição dos
padrões de reflectância, e das formas de fundo, a área foi dividida em três subáreas
de acordo com a distância da costa: Proximal, sendo a zona mais próxima da linha
de costa; Distal, sendo a zona mais afastada da linha de costa; e Intermediária,
sendo a zona interposta entre a zona proximal e a distal (Figura 4.12).
Figura 4.12 – Divisão da área de estudo.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
48
Ao analisar visualmente o mosaico, de acordo com o nível de intensidade da
reflectância, foram classificados seis padrões de variação da tonalidade (Figura
4.13).
Figura 4.13 – Níveis de intensidade de reflectância (Nulo, baixo, muito baixo
intermediário, alto e muito alto)
A zona proximal é a que apresenta a maior diversidade quanto ao tipo de
reflectância. No mosaico apresentado é observada a existência de uma
concentração de tons de intensidade nula e de baixa intensidade ao sul da zona
proximal que é abrigada pelo promontório rochoso que circunda o Morro do Careca.
Esse padrão se repete em menor escala em toda a área proximal chegando até o
início da zona intermediária entre a cota batimétrica de 10m e 11m. Em algumas
regiões, esse padrão apresenta disposições paralelas a linha de costa (Figura
4.14B), e em outras regiões está distribuído perpendicularmente à linha de costa
(Figura 4.14A), indicando que diferentes agentes de transporte de sedimento atuam
na área de estudo.
O padrão de distribuição perpendicular à linha de costa de tons de
intensidade de reflectância nulo e baixo (Figura 4.14), possuem tamanho que variam
de 500m a 800m e largura que variam de 30m a 120m. A formação destas feições
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
49
pode ter relação com a as correntes de retorno que ocorrem ao longo da região de
estudo.
A distribuição paralela à linha de costa, dos níveis nulo e baixo de
intensidade de reflectância (Figura 4.4B), podem estar correlacionadas com a ação
das correntes de direção de sul para norte descritas por Ribeiro et al (2014). Outro
possível agente formador deste padrão distribuição, é a difração das ondas que
ocorre na região, devido ao gradiente batimétrico. Isso pode ocasionar
deslizamentos transportando os sedimentos.
Figura 4.14 – Distribuição dos padrões nulo e de baixa reflectância paralelas e
perpendiculares a linha de costa.
O padrão de alta reflectância está distribuído por toda a área de estudo.
Entretanto, apresenta concentração predominante em duas regiões: na região
central e norte da zona proximal chegando até a cota batimétrica de 9m, e na região
mais distal entre as isobatas de 9m e 10m.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
50
Tanto na zona proximal quanto na zona distal, na presença do padrão de
reflexão mais intenso, há a ocorrência de marcas onduladas de comprimento de
onda variando de 0,75m a 1,25m. Essas marcas onduladas são classificadas como
sinuosas regulares e irregulares (Figura 4.15 e Figura 4.16).
Figura 4.15 – Marcas onduladas regulares.
Figura 4.16 – Marcas onduladas irregulares.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
51
Na zona intermediária da área de estudo, foi identificado um padrão de
reflectância intermediário com dois tipos de formas de fundo associadas. dunas
submersas de com comprimento de onda variando de 8m a 12m (Figura 4.16).
Figura 4.17– Dunas submersas com comprimento de onda variando de 8m a 12m
4.3.1- Classificação Estatística Supervisionada.
A fim de definir os limites entre padrões de reflectância e a abundância de
cada um deles, foi realizada uma classificação estatística supervisionada com base
nos níveis de reflectância descritos na figura 4.13. Esses níveis foram estabelecidos
apenas visualmente. Segundo Blondel (2009), a variação no nível de reflectância
representa variação no padrão textural. Então, cada nível de reflectância representa
um padrão textural na imagem. A figura 4.17 mostra a localização pontual de cada
padrão textural visualizado.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
52
Figura 4.18 – Localização dos padrões texturais utilizados na classificação
supervisionada (Padrão 1, 2, 3, 4, 5, e 6).
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
53
Figura 4.19 - Classificação Estatística Supervisionada
O padrão P1 foi o que apresentou maior abundancia na imagem, estando
presente em todas as regiões da área de estudo e está associada ao padrão
intermediário de intensidade de reflectância.
O padrão P2 apresentou uma baixa ocorrência, tendo sua presença
predominante na região sul da zona intermediária. Esse padrão está associado a
variação tonal do padrão intermediário de intensidade de reflectância.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
54
O padrão P3 está distribuído predominantemente nas zonas proximal e
intermediária da área de estudo. P3 está associado ao padrão nulo de intensidade
de reflectância.
O padrão P4 e P5 ocorrem predominantemente na parte sul da zona
proximal, entretanto, ocorrem também na zona intermediária associada ao padrão
P3. Os padrões P4 e P5 estão associados ao padrão de baixo nível de reflectância.
O padrão P6 apesar de estar presente em toda a área de estudo, ocorre
predominantemente nas zonas proximal e distal, podendo ser associado ao padrão
mais intenso de reflectância.
Na figura 4.19 é apresentado um gráfico mostrando a porcentagem de
distribuição de cada padrão textural identificado na classificação estatística
supervisionada.
Figura 4.20 – Gráfico de distribuição de padrões texturais na classificação
supervisionada.
4.3.2 Classificação Automática GLCM
Outra abordagem utilizada para definir os limites dos padrões de textura da
imagem de backscatter foi a utilização da classificação automática GLCM (Figura
4.20). A partir da utilização dessa abordagem foi possível identificar cinco padrões
de textura.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
55
Figura 4.21. Classificação Estatística Automática GLCM.
O padrão P1 é o mais abundante na imagem e está correlacionado tanto
com o padrão P1 da classificação supervisionada quanto ao padrão intermediário de
intensidade de refletância.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
56
O padrão P2 da classificação automática está correlacionado com o padrão
P1 da classificação supervisionada e ao padrão intermediário de intensidade
reflectância.
O padrão P3 da classificação automática está correlacionado com o padrão
P4 da classificação supervisionada e ao padrão de alta intensidade de reflectância.
O padrão P4 da classificação automática está correlacionado com os
padrões P2, P3 da classificação supervisionada e aos padrões nulo e de baixa
intensidade da reflectância
Ao analisar o padrão P5 da classificação automática é possível perceber que
esse padrão é observado no caminhamento das linhas. Isso ocorre devido a
marcação da linha d’água no dado sonográfico e não é um padrão textural da
cobertura do fundo marinho e sim um artefato.
4.4 Sedimentologia
Na área de estudo foram identificadas areias de granulometria muito fina,
areia média, areia fina na base com areia média, areia grossa e areia muito grossa e
areia muito grossa com cascalho.
O resultado final mostrou que próximo ao Morro do Careca, na zona
proximal, há predominância de areia muito fina, o que é explicado pelo ambiente
protegido de baixa energia e quase ausência de correntes. Esse sedimento é
possivelmente proveniente da Formação Barreiras, aflorante na base do Morro do
Careca. Na porção norte da zona proximal, adjacente à praia de barreira D’água,
foram encontrados sedimentos de granulometria grossa. Isso pode ser
correlacionado com o ambiente de alta energia, já que essa região não é abrigada e
sofre ação mais intensa das ondas.
A zona intermediária é marcada pela uniformidade quanto a granulometria
dos sedimentos, sendo encontrado predominantemente sedimentos de
granulometria média.
Na zona distal predomina sedimentos de granulometria grossa,
apresentando variações dessa fração granulométrica. Foram encontrados
sedimentos de granulometria grossa, sedimentos de granulometria muito grossa e
sedimentos de granulometria muito grossa com cascalho.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
57
Figura 4.22 – Mapa de Distribuição Sedimentar
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
58
Figura 4.23 – MDT integrado com os dados de backscatter e dados de
sedimentologia.
4.5 Considerações Gerais
Em relação ao comparativo, a diferença encontrada entre as medidas de
profundidade, pode estar correlacionada com a alta taxa de ruído encontrada nas
extremidades do feixe no dado de interferometria. A alta taxa de ruído está
relacionada com a alta taxa de amostragem do equipamento e com a incapacidade
do compensador de ondas utilizado de corrigir totalmente os movimentos da
embarcação.
Além disso, apesar de imagear a mesma área, os levantamentos ocorreram
em diferentes datas, com intervalo de tempo de 1 mês entre eles, e em uma área
submetida a um processo erosivo intenso. Sendo assim, também podemos associar
a diferença nas medições de profundidade a condições ambientais distintas para
cada levantamento.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
59
Em relação a morfologia da área, tanto os dados hidroacústicos de
batimetria e sonografia, quanto os dados de sedimentologia mostraram que a
subdivisão da área em zona proximal, intermediária e distal não é apenas
geográfica, mas pode ser também morfológica.
A zona proximal apresentou uma maior heterogeneidade tanto batimétrica,
quanto no padrão de intensidade de reflectância, como também da cobertura
sedimentológica. Nessa região foram encontrados os níveis nulo e alto de
reflectância, bem como sedimentos de granulometria de grossa a muito fino. Essa
heterogeneidade também expressa a presença de diferentes padrões
hidrodinâmicos da região. A análise da integração dos dados apresentados mostra
a influência do promontório rochoso que circunda o morro do careca na
hidrodinâmica, na batimetria e na distribuição sedimentar da região proximal.
A zona Intermediária apresentou uma uniformidade quanto a batimetria,
exceto pela presença do aglomerado rochoso R2. Também apresentou uma maior
uniformidade no padrão de intensidade de reflectância como também na cobertura
sedimentar. O aglomerado Rochoso R2, funciona como um modificador da
hidrodinâmica dessa região, ocasionando mudança na direção das correntes
descritas por ribeiro (2014), gerando a uniformidade da região e diminuído a taxa de
aporte sedimentar. A presença de R2 na região pode ser a explicação para a
formação de um canal bem marcada na zona intermediária.
A zona distal é a região mais exposta da área de estudo, estando submetida
ação mais intensa das correntes descritas por Ribeiro (2014). Nessa região foi
encontrado um banco sedimentar de grande escala que é coberto por sedimentos de
granulometria Grossa a muito grossa com presença de cascalhos. Por isso, foi a
região que apresentou maiores valores de níveis de reflectância.
A utilização das classificações automática e supervisionada mostraram
diferentes resultados quanto aos padrões texturais encontrados na área de estudo.
Enquanto a classificação automática reconheceu apenas 4 padrões texturais, a
classificação supervisionada resultou em 6 padrões texturais. Entretanto, na
distribuição dos padrões, tanto a classificação automática quanto a classificação
semi-automática se mostraram semelhantes.
A partir dos dados sedimentológicos foi possível reconhecer 6 padrões
texturais: Areia muito fina, areia muito fina com areia média, areia média, areia
grossa, areia muito grossa e areia muito grossa com cascalhos.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
60
Diante do exposto, podemos afirmar que, apesar da precisão na distribuição
dos padrões texturais, a classificação automática não reconheceu variações dentro
de um mesmo padrão, como a distinção entre areia muito fina e areia fina com areia
média.
Portanto, apesar da sua maior subjetividade, inerente a escolha antrópica
dos padrões, a classificação supervisionada se mostrou mais eficiente.
Em conformidade com os resultados apresentados nesse trabalho, é
possível constatar a importância dos métodos hidroacústicos no mapeamento
morfológico do fundo marinho, bem como no mapeamento da distribuição da
cobertura sedimentar. Também vale salientar a importância da integração dos dados
indiretos com os dados diretos, só por meio desta integração foi possível afirmar
qual tipo de classificação representa melhor a realidade.
5. CONCLUSÕES
61
A realização do comparativo entre os dados batimétricos permitiu confirmar
que: a utilização de equipamentos que se baseiam na interferometria para a
mediação da profundidade gera dados bem semelhantes aos dados adquiridos com
equipamentos que utilizam o método de propagação direta de medição.
Levando-se em consideração o tempo e custo da aquisição, bem como o
interesse em gerar mapas sonográficos, o interferômetro se mostra mais eficaz que
a sonda multifeixe tradicional em águas rasas. Adicionalmente, geração do mapa
sonográfico conjuntamente com o dado batimétrico permite uma maior acurácia no
posicionamento relativo entre os dois dados.
Especificamente para esta área de estudo, recomenda - se a realização de
novo levantamento batimétrico utilizando o interferômetro, a fim de extrair toda a
capacidade de resolução que o equipamento é capaz. Para isso, será necessário um
planejamento de campo com um espaçamento menor entre as linhas.
A configuração do compensador de ondas utilizada no levantamento, além
da direção das linhas de aquisição, se mostrou limitado para a correção dos
movimentos da embarcação (pitch, roll and heave) devido à dinâmica da ação dos
ventos e das ondas da área de estudo. O movimento que mais afetou a qualidade
dos dados foi o Roll, que apresentou uma angulação máxima de 16°.
O mosaico sonográfico gerado a partir dos dados de interferometria permitiu
conhecer a variabilidade da distribuição da cobertura sedimentar da área de estudo.
Esta distribuição foi confirmada com a integração dos dados de sedimentologia.
Também foi gerado um comparativo entre dois tipos de classificação de
imagens empregadas na classificação do mosaico de backscatter. A classificação
estatística supervisionada e a classificação automática GLCM. Apesar de ser mais
rápida e menos subjetiva, a classificação automática não apresentou o mesmo
resultado da classificação supervisionada. Na classificação supervisionada foi
possível identificar 6 classes, enquanto a classificação automática identificou apenas
4 padrões texturais.
Ressalta-se a importância do uso de diferentes tipos de classificação, a fim
de inferir uma maior confiabilidade nesse processo. O comparativo entre as duas
classificações deixou claro a importância da análise visual e da experiência do
interprete. Apesar de a estatística ser precisa, o software Sonarwiz não foi capaz de
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
62
identificar o número real de classes presente na área de estudo, como demonstrou
os dados de sedimentologia.
Ainda, a partir do dado sonográfico, foi possível inferir a ação de agentes
hidrodinâmicos nessa distribuição e na modelagem do fundo marinho. Foi possível
identificar formas de leito como: marcas onduladas de várias escalas.
Por meio da integração dos dados de sonografia e batimetria
interferométrica foi possível realizar uma melhor classificação morfológica da área de
estudo, sendo identificados bancos sedimentares, bem como afloramentos
rochosos.
REFERÊNCIAS
63
ASHLEY, G.M.,1990, “Classification of Large-Scale Subaqueous Bedforms: A New
Look at an Old Problem,” SEPM Bedforms and Bedding Structures Symposium,
Austin – Texas, 13p.
AYRES NETO, A.,2001, Uso da sísmica de reflexão de alta resolução e da
sonografia na exploração mineral submarina. Revista Brasileira de Geofísica. 2001.
BELUCO, A.,2002, Classificação de imagens de sensoriamento remoto baseada em
textura por redes neurais. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal do Rio
Grande do Sul.
BLONDEL, P. & MURTON, B.J., 1997. Handbook of Seafloor Sonar Imagery. John
Wiley & Sons Ltd. 314 pp.
BLONDEL, P.; PARSON, L.M; ROBIGOU, V., 1998. “TexAn: Textural Analysis of
side-scan Sonar imagery and generic seafloor characterisation”. Proceedings of
Oceans ’98 vol. 2: 419 - 423.
BLONDEL, P., 2009. The Handbook of Sidescan Sonar. Spring-Praxis Book in
Geophysical Sciences. 326p
BRISSON, L, N; WOLFE, D, 2014, interferometric swath bathymetry for large scale
shallow water hydrographic surveys, proceedings of canadian hydrographic
conference
CABRAL NETO, I. VALÉRIA, C.C. VITAL, H. 2010. Petrografia de beachrock em
zona costa afora adjacente ao litoral norte do Rio Grande do Norte, Brasil.
Quaternary and Environmental Geosciences. Universidade Federal do Rio Grande
do Norte, UFRN.
CALLIARI, L.J.; MUEHE, D.; HOEFEL, F.G.; TOLDO JR, E.E. 2003. Morfodinâmica
praial: uma breve revisão. Revista Brasileira de Oceanografia 51 (único): 63 -78.
CHIN, L. J.; OTA, A. 2001. Disposal of Dredged Material and other waste on the
continental shelf and slope. IN: USGS - Beyond the Golden Gate - Oceanography,
Geology, Biology, and Environmental Issues in the Gulf of the Farallones (Eds.)
Herman A. Karl, John L. Chin, Edward Ueber, Peter H. Stauffer, and James W.
Hendley II. Circular 1198. pp. 193 – 206.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
64
COCHRANE, G.R; LAFFERTY, K.D., 2002. “Use of acoustic classification of side-
scan sonar data for mapping benthic habitat in the Northern Channel Islands,
California.” Continental Shelf Research 22: 683 - 690
COLLIER, J. S. & BROWN, C. J. Correlation of side scan backscatter with grain
size distribution of surficial seabed sediments. Marine Geology, 214. 431-449.
2005.
COUTINHO, P.N. 1976. Geologia marinha da plataforma continental Alagoas-
Sergipe. Recife, 112p. 1976. Tese (Livre docência) - Centro de Tecnologia,
Universidade Federal de Pernambuco.
CRÓSTA, A., 1992, Processamento Digital de Imagens de Sensoriamento Remoto.
Campinas: IG/UNICAMP,
DAVIES, J.L. 1972. Geographical variations in coastal development. New York:
Longman Group. 204p.
DINIZ, R.F.A. 2002. Erosão costeira ao longo do litoral oriental do Rio Grande do
Norte: causas, conseqüências e influência nos processos de uso e ocupação da
região costeira. Tese de Doutorado. Universidade Federal da Bahia, Salvador.
FREIRE, G. S. S.; CAVALCANTI, V. M. M.; MAIA, L. P.; LIMA, S. F. 1997.
Classificação dos sedimentos da plataforma continental do Estado do Ceará. In:
Simpósio de Geologia do Nordeste, nº VI. Fortaleza. p. 290-211.
GOMES, M.P. VITAL, H. 2010. Revisão da compartimentação geomorfológica da
plataforma continental norte do Rio Grande do Norte. Revista Brasileira de
Geociências.
HASAN. R.C, LERODIACOUNOU. D, LAURENSON.L , SCHIMEL.A 2014.
Integrating multibeam backscatter angular response, mosaic and bathymetry data for
benthic habitat mapping. Plos One, volume 9, issue 5.
HARALICK. R., 1979 Statistical and structural approaches to texture. Proceeedings
of the IEEE. v.67, n. 5, p. 786-804, ISSN 0018-9219.
HUGHES CLARKE, J., 2000. “Interactive Bathymetry Data Cleaning” Lecture X-4
from Coastal Multibeam Hydrographic Surveys. United States / Canada Hydrographic
Commission Multibeam Working Group, St. ). States / Canada Hydrographic
Commission Multibeam Working Group, St. Andrews, New Brunswick, Canada.
JACK, I.K. 2006. Detalhamento geomofológico da região sul do platô de São Paulo e
norte da bacia de Pelotas a partir de dados batimétricos multifeixe.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
65
Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geofísica
Marinha, Universidade Federal Fluminense.
LURTON.X, 2002, An introduction to underwater acoustics; ed: Springer Science &
Business Media.
MANUAL DE HIDROGRAFIA, 2005, Organização Hidrográfica Internacional,
disponível em: http://www.iho.int/iho_pubs/CB/C13_Index.htm
OLIVEIRA. A.V.C.,2011, Codificação de textura e profundidade de imagens 3D
utilizando recorrência de padrões multiescalas. Dissertação de Mestrado. Instituto
Alberto Luiz Coimbra de pós-graduação e Pesquisa (COPPE) da Universidade
Federal do Rio de Janeiro.
PEREIRA, T.R.B, 2013, Aplicação da Batimetria Multifeixe para análise da
morfologia do fundo marinho adjacente à praia de Ponta Negra – RN. Monografia,
Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
PORPILHO, D.; KLEIN, A.H.F.; DE CAMARGO, R.S.V.; PRADO,M.F.V.;
SHORT, A.D.; VIEIRA DA SILVA, G., AND TOLDO JR., E.E.,2015, Bedform
Classification in Front of Santinho Headland, Santinho Beach - Santa Catarina
Island, Brazil. Proceedings of CoastalSediments'15 (San Diego - CA, USA), 10p.
RIBEIRO, 2014, Caracterização das correntes da plataforma continental interna da
praia de Ponta Negra, Monografia – Universidade Federal de Santa Catarina.
SANTOS, J. R. 2010. Caracterização Morfodinâmica e Sedimentologia da
Plataforma Continental Rasa na APA Estadual dos Recifes de Corais – RN.
Dissertação de Mestrado, Programa de Pós Graduação em Geodinâmica e
Geofísica, UFRN.
SAVANI.A 2011. Side-Scan Sonar as a tool for seafloor imagery: examples from the
mediterranean continental margin, Sonar Systems, Prof. Nikolay Kolev (Ed), ISBN:
978-953-307-345-3, In Tech, Available from:
http://www.intechopen.com/books/sonar-system/side-scan-sonar-as-a-tool-for-
seafloor-imagery-exemples-from-the-mediterranean-continetal-margin.
SEABEM INSTRUMENSTS, I. 2001. Multbeam sonar – Theory of
operation.Technology for advanced seafloor mapping applications. MA, USA, L3
Communications SeaBeam Instruments: 102 p.
SIMONS D.G, SNELLEN M. 2008. A bayesian appoach to seafloor classification
using multi-beam echo-sounder backscatter data. Applied Acoustics 70 (2009) 1258-
1268.
Dissertação de Mestrado T.R.B. Pereira
66
SOUZA L.A.P, 2006, Revisão crítica da aplicabilidade dos métodos geofísicos na
investigação de áreas submersas rasas. Tese de doutorado. Instituto Oceanográfico,
Universidade de São Paulo. 311p
SOUZA, L.A.P, SILVA, M, DEMARCO, L.F.W. 2015, Batimetria de alta resolução
aplicada a estudos de reservatórios de água. Instituto de pesquisas tecnológicas do
Estado de São Paulo – IPT.
STALEY, D.M; WASKLEWICZ, T.A; KEAN, J.W 2014 – Characterizing the primary
material sources and dominant erosional processes for post-fire debris-flow initiation
in a headwater basin using multi-temporal terrestrial laser scanning data.
Geomorphology 214, 324 – 338.
TUCERYAN, M; JAIN, A.K. 1998. Texture analysis. The handbook of pattern
recognition and computer vision.
VITAL, H.; STATTEGGER, K., AMARO, V. E., SCHWARZER, K., FRAZÃO, E. P.,
TABOSA, W. F. A. (2008). Modern high-energy siliciclastic-carbonate platform:
Continental shelf adjacent to Northern Rio Grande do Norte State, NE Brazil. In:
Hampson, G., Steel, R., Burguess, & P. Dalrymple, R. (Ed.). Recent advances in
models of siliciclastic shallow-marine Stratigraphy. SEPM Special Issue, v. 90,
p.177-190.
VITAL, H., GOMES, M. P., TABOSA, W. F., FRAZÃO, E. P., SANTOS, C. L. A.,
JÚNIOR, P., SARAIVA, J. 2010. Characterization of the Brazilian continental shelf
adjacent to Rio Grande do Norte state, NE Brazil. Brazilian Journal of
Oceanography, 58(SPE1), 43-54.
VITAL, H. 2014. The north and northeast Brazilian tropical shelves. In: Chiocci, F.L.;
Chivas, A.R. (Ed.). Continental Shelves of the World: Their Evolution During the Last
Glacio-Eustatic Cycle. Geological Society, London, Memoirs, 41, p. 35-46.
WILBY, R.L.,1999, The weather generation game: a review of stochastic weather
models – Progress in physical geography. Volume 3, 329p – 257p
WRIGHT L.D., SHORT A.D., 1984. Morphodynamic variability of surf zones and
beaches: a synthesis. Marine Geology, 56: 93-118