Deteção da Batimetria em Canal de Ondas Usando Imagens de Vídeo

Abstract

Nesta dissertação pretende-se averiguar a fiabilidade de uma metodologia utilizada para a determinação da batimetria junto a portos marítimos através da captação de imagens da superfície do mar, com recurso a câmara de vídeo, aquando aplicada a um canal em laboratório onde decorrem ensaios à escala reduzida. Esta tecnologia é importante para a análise da bati-metria em campo, na medida em que, em dias de temporal, é difícil analisar as mudanças da batimetria nas embocaduras dos portos com recurso a metodologias tradicionais, que depen-dem do acesso por via marítima e que estão impossibilitados de efetuar levantamentos nessas condições. No caso de ensaios em modelo físico, esta ferramenta é igualmente uma forma barata e rápida de obter informação de alterações de batimetria durante um ensaio. No en-tanto, a sua fiabilidade não foi verificada, sendo este o objetivo desta dissertação. Assim, neste trabalho, captam-se imagens sequenciais da propagação de ondas regula-res geradas num canal de laboratório a escala reduzida com fundo fixo e móvel, sendo poste-riormente tratadas por um processo de ortorretificação, e utiliza-se um programa em lingua-gem MATLAB, que através do padrão exibido pelas ondas à superfície, deteta os comprimentos e os períodos das ondas. Com o conhecimento dessas características, estimam-se as profun-didades ao longo do canal, através da relação de dispersão. Realizaram-se ensaios com agitação regular com características de onda (alturas e perí-odos de onda) distintas e foram efetuados em configurações de fundo fixo e de fundo móvel composto por baquelite. Para os ensaios com fundo fixo verificou-se que os melhores resulta-dos obtidos nos ensaios foram para os menores períodos e maiores alturas de onda ensaiados. Dadas as pequenas dimensões do canal, para períodos maiores o número de cristas observa-das numa imagem era reduzido, levando à redução da qualidade dos resultados. As pequenas alturas de onda tinham fraca distinção entre os pixels nas várias fases da onda. Para os ensaios com fundo móvel, a análise de imagens baseou-se na determinação da celeridade instantânea reproduzida pelas coordenadas das cristas das ondas nas timestacks, para determinar a batimetria ao longo do canal. Os resultados obtidos não conseguiram, de uma forma geral, reproduzir eficazmente a geometria do fundo real, mas permitiram qualita-tivamente seguir a evolução das barras entre os instantes finais e iniciais na grande maioria dos ensaios.

In this dissertation it is proposed to verify the reliability of a methodology used for the determination of bathymetry near seaports, by capturing images, used to determine the ba-thymetry near maritime ports through the capture of images of the sea surface using a video camera, to be applied to a channel in a laboratory where small-scale experiments are carried out. This technology is important in stormy conditions when is difficult to analyze bathymetric changes at ports entrance channels, using traditional methodologies that depend on access by sea, which are unable to carry out surveys on stormy days. This technology, providing bath-ymetric estimates in a cheaper and faster way, However, its reliability has not been verified, which is the purpose of this dissertation. In this work, sequential images of regular wave propagation generated in a laboratory channel are captured at a reduced scale, with fixed and changed bottom, and subsequently treated by an orthorectification process. A MATLAB language program is used which, through the surface wave pattern, detects the wavelengths and wave periods. With the knowledge of these characteristics, the depths along the channel are estimated through the dispersion rela-tion. Tests were carried out with different wave characteristics (wave heights and periods) and were accommodated in configurations with a fixed and changed bottom. For tests with a fixed bottom, it was found that the best results obtained in the tests were for the shortest periods and highest wave heights tested. Given the small dimensions of the channel, for longer periods the number of crests observed in an image was reduced, leading to a reduction in the quality of the results. Small wave heights had poor distinction between pixels in the various wave phases. For tests with a changed bottom, the analysis of images was based on the determination of the instantaneous celerity reproduced by the coordinates of the wave crests in the time-stacks, to determine the bathymetry along the channel. The obtained results, in general, did not effectively reproduce the geometry of the real bottom, but allowed to qualitatively follow the evolution of the bars between the final and initial instants in the vast majority of tests.