Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1715165 bytes, checksum: ba96ef5c3249cefde8551b95cd57d667 (MD5) Previous issue date: 2014-11-25 / With developments in recent years, methods for bathymetric surveys using acoustic sensors (echo sounders) and signals transmitted by satellite navigation receivers, it becomes possible to describe the submerged same level of detail which is embossed with the surface relief describes terrestrial. A graphical representation of the underwater relief occurs from Digital Elevation Models (DEMs) generated by interpolating seeking, from measurements, predict the depth at unsampled locations. The geometrical information taken from bathymetric surveys, the volume of liquid water or mud present, for example in a reservoir, is the most relevant. This study sought to determine the products generated by single beam bathymetric survey, as well as the methods of kriging interpolation and Topo to Raster. The study areas were a box of decanting of the water treatment plant and a dam lake of Furnas, where surveys were conducted, with total station and bathymetric surveys, with a single beam echo sounder which operates at frequencies 33 kHz and 210 kHz . In the settling box, first bathymetric survey was conducted (Lbat 1). Then be emptied and cleaned the box and before filling it again, surveying, (Ltop) was performed with total station. Immediately after filling, without water and mud decanted, another bathymetric survey (Lbat 2) was performed. To survey the dam lake of Furnas, held automated bathymetric survey, ie, using the GNSS technology for positioning. First, the data from the survey, we evaluated the methods of kriging interpolation and Topo to Raster in the DEM generation of the settling box. The conclusion was that the interpolator Top to Raster conditioning showed remarkable deformations at the edges and in the center of the study area and should be discarded. The next stage of this work was to evaluate the accuracy of DEMs generated by applying kriging on data from single beam bathymetric survey, Lbat 2, using the frequencies of 33 kHz and 210 kHz. Possession of DEMs were calculated discrepancies between information from them and points of surveying. The results showed an accuracy of about 5 cm in mean depths of 3.21 m, and that as the surveys were conducted after cleaning the box, with clean water, there was no significant difference in the accuracy of DEMs generated with depths raised to the frequencies 33 kHz and 210 kHz. Then the DEMs were generated by kriging for the first bathymetric survey, Lbat 1, when solid waste resulting from the settling process still existed. Volumes were calculated and compared to evaluate the frequency of 33 kHz echo sounder to determine the volume of mud in the box. After analyzing the results, it was found that using only the first bathymetric survey, with the frequencies 33 kHz and 210 kHz, there was detected 186 m3 of sludge, in a total volume of 799 m3 of water and mud which, with the clean water the volume is determined by accurate bathymetry, showing discrepancy of 0.63% for the frequency of 210 kHz and 0.12% for the frequency of 33 kHz. To survey the lake of Furnas DEMs were generated by kriging interpolation method and the Top to Raster, varying the spacing between the regular survey lines using horizontal scan lines to the regular survey lines. Through statistical analysis of the discrepancies between estimated by interpolating depths and depths observed in the scan lines of the bathymetric survey, the kriging showed better results for spacings of 40 and 80 meters. Considering the isobatimétricas between different DEMs created, it is observed that for larger spacings the interpolator to Top Raster presented smoother features when compared to the DEMs generated by kriging. / Com a evolução, nos últimos anos, dos métodos de levantamentos batimétricos utilizando sensores acústicos (ecobatímetros) e receptores de sinais transmitidos por satélites de navegação, torna-se possível descrever o relevo submerso com mesmo nível de detalhe com que se descreve o relevo da superfície terrestre. A representação gráfica do relevo submerso se dá a partir de Modelos Digitais de Elevação (MDEs) gerados por interpoladores que buscam, a partir das medidas realizadas, predizer a profundidade em locais não amostrados. Das informações geométricas extraídas de levantamentos batimétricos, o volume de água ou lama líquida presente, por exemplo em um reservatório, é a mais relevante. Este trabalho busca avaliar produtos gerados pelo levantamento batimétrico monofeixe, assim como os métodos de interpolação krigagem e Topo to Raster. As áreas de estudo foram uma caixa de decantação de estação de tratamento de água e um lago da represa de furnas, onde foram realizados levantamentos topográficos, com estação total e levantamentos batimétricos, com ecobatímetro monofeixe que opera nas frequências 33 kHz e 210 kHz. Na caixa de decantação, primeiramente foi realizado levantamento batimétrico (Lbat 1). Em seguida, esvaziou-se e limpou-se a caixa e, antes de enchê-la novamente, foi realizado um levantamento topográfico, (Ltop), com estação total. Logo após o enchimento, com água e sem lama decantada, foi realizado outro levantamento batimétrico (Lbat 2). Para o levantamento no lago da represa de furnas, realizou-se levantamento batimétrico automatizado, ou seja, empregando a tecnologia GNSS para o posicionamento. Primeiramente, com os dados do levantamento topográfico, se avaliou os métodos de interpolação krigagem e Topo to Raster na geração do MDE da caixa de decantação. A conclusão foi que o interpolador Topo to Raster condicionado apresentou notáveis deformações nas bordas e no centro da área de estudo, devendo ser descartado. A próxima etapa do trabalho foi avaliar a acurácia dos MDEs gerados aplicando krigagem nos dados do levantamento batimétrico monofeixe, Lbat 2, utilizando as frequências de 33 kHz e 210 kHz. De posse dos MDEs foram calculadas as discrepâncias entre informações extraídas deles e os pontos do levantamento topográfico. Os resultados apresentaram uma acurácia em torno de 5 cm, em profundidades médias de 3,21 m, e que, como os levantamentos foram realizados após a limpeza da caixa, com água limpa, não se verificou diferença significativa na acurácia dos MDEs gerados com as profundidades levantadas com as frequências 33 kHz e 210 kHz. Em seguida foram gerados os MDEs pela krigagem para o primeiro levantamento batimétrico, Lbat 1, quando ainda existiam resíduos sólidos resultantes do processo de decantação. Os volumes foram calculados e comparados a fim de avaliar a frequência de 33 kHz do ecobatímetro para determinar o volume de lama na caixa. Após analisar os resultados verificou-se que usando somente o primeiro levantamento batimétrico, com as frequências 33 kHz e 210 kHz, não se detectou 186 m3 de lama, num volume total de 799 m3 de água e lama, e que, com a água limpa, o volume determinado pela batimetria é acurado, apresentando discrepância de 0,63% para a frequência de 210 khz e 0,12% para a frequência de 33 khz. Para o levantamento do lago de furnas foram gerados MDEs pelo método de krigagem e pelo Topo to Raster, variando o espaçamento entre as linhas regulares de sondagem, utilizando linhas de verificação transversais às linhas regulares de sondagem. Através da análise estatística das discrepâncias entre as profundidades estimadas pelos interpoladores e as profundidades observadas nas linhas de verificação do levantamento batimétrico, a krigagem apresentou melhores resultados para espaçamentos de 20 a 80 metros. A diferença entre os volumes determinados para os espaçamentos de 20 a 40 metros foi menor que 2%,. Considerando as isobatimétricas entre os diversos MDEs criados, observa-se que para espaçamentos maiores o interpolador Topo to Raster apresentou feições mais suavizadas quando comparado com os MDEs gerados pela krigagem.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-07-09T14:48:05Z No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 4690363 bytes, checksum: b632e5c9c6b2e8dc83bbe74085927bcc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-09T14:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 4690363 bytes, checksum: b632e5c9c6b2e8dc83bbe74085927bcc (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / As indústrias petrolíferas possuem a necessidade e obrigação de inspecionar as instalações submarinas associadas ao transporte de óleo e gás periodicamente para evitar acidentes ambientais. Os veículos autônomos subaquáticos (AUV) têm-se tornado uma opção viável em Levantamento Hidrográfico (LH) devido à excelente estabilidade da plataforma e aos sensores de alta resolução acoplados no veículo e utilizados no mapeamento submarino. Esses sensores geram grandes quantidades de dados para serem analisados, assim torna-se necessário automatizar os processos no intuito de otimizar o tempo de processamento com a melhor exatidão posicional. Dessa forma essa pesquisa tem o objetivo de determinar a qualidade posicional de levantamento com AUV, avaliar quantitativamente e qualitativamente a redução do ruído speckle em imagem do SAS, desenvolver metodologia semi-automática para mapeamentos de dutos submarinos e detecção de condição de vão livre. A qualidade posicional foi verificada pela aplicação da propagação das incertezas no modelo matemático de determinação das coordenadas no LH com AUV. Na imagem do SAS foram utilizados filtros morfológicos, filtros adaptativos e Stretchlim para reduzir os efeitos do ruído. Os dutos submarinos foram mapeados de forma semi-automática pela metodologia de pré-processamento, redução de ruídos e realce dos alvos, extração de feições e pós-processamento. A classificação de condição de vão livre foi realizada por rede neural e random forest a partir da imagem SAS e dos perfis gerados do modelo digital de superfície obtido pelo ecobatímetro. Os resultados mostraram que a incerteza posicional do LH com o AUV é compatível com as especificações de todas as ordens da IHO (2010), porém o ponto crítico está no método de posicionamento acústico realizado com o Ultra-Short Baseline. A utilização de técnicas de processamento digital de imagem é uma poderosa ferramenta na redução dos ruídos speckle e na imagem do SAS, assim permitindo mapeamento com mais de mais de 80% dos dutos submarinos de forma semi-automatizado. Os métodos de rede neural e random forest tiveram resultados similares e satisfatórias para a classificação de condição de vão livre com exatidões globais de 86,8% e 89,9% respectivamente. / The oil industries have the necessity and obligation to inspect the submarine installations associated with the transport of oil and gas periodically to avoid environmental accidents. Underwater autonomous vehicles (AUV) have become a viable hydrographic survey option due to the excellent stability of the platform and the high-resolution (Synthetic Aperture Sonar - SAS, echo sounder multibeam, high definition cameras) submarine mapping. These hydrographic survey sensors generate large amounts of data to be analyzed, so it becomes necessary to automate the processes in order to optimize the processing time with the best positional accuracy. Thus, the goal of this research is to determine the positional quality of the AUV survey, to evaluate quantitatively and qualitatively the reduction of speckle noise in SAS image, to develop semi-automatic methodology for underwater pipeline mapping and free-span detection. The positional quality was verified by the application of the propagation of the uncertainties in the mathematical model of determination of the coordinates in the hydrographic survey with AUV. Morphological filters, adaptive filters and histogram contrast were used to reduce the effects of speckle noise on the SAS image. The submarine pipelines were semi- automatically mapped by the methodology of pre-processing, noise reduction and target enhancement, feature extraction and post-processing. The classification of free span condition was performed by neural network and random forest from the SAS image and the profiles generated from the digital surface model obtained by the echo sounder multibeam. The results showed that the positional uncertainty of the hydrographic survey with the AUV is compatible with the specifications of all orders of the IHO (2010) and critical point is the acoustic positioning performed with the Ultra-Short Baseline. The use of digital image processing techniques is a powerful tool in reducing speckle noise and restoring spatial resolution in the SAS image, thus enabling more efficient and faster automated processing. More than 80% of the subsea pipelines were mapped semi- automated. The methods of neural network and random forest had similar and satisfactory results for the classification of free-span condition with global accuracy of 86,8% and 89,9%, respectively. / o autor nao possui curriculo lattes, bem como agencia de fomento