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Las ecosondas multihaz (MBES) han revolucionado la forma en que cartografiamos el fondo marino, permitiendo mediciones de profundidad de alta calidad en grandes áreas y a una amplia gama de profundidades. Sin embargo, el rendimiento de las MBES depende en gran medida de la plataforma que las aloja. La elección entre una MBES montada en el casco y una MBES montada en un vehículo submarino autónomo (AUV) o un vehículo operado remotamente (ROV) suele reducirse a una pregunta fundamental: ¿cuál es el requisito de resolución?

Este artículo analiza cómo la resolución de los sistemas MBES varía con la profundidad, por qué las plataformas AUV/ROV pueden lograr un nivel de detalle mucho mayor, las limitaciones de cada plataforma y por qué la "cartografía adaptada a cada propósito" sigue siendo esencial en la cartografía oceánica moderna.

Resolución y profundidad del MBES

Los sistemas MBES montados en el casco, instalados habitualmente en buques y vehículos de superficie no tripulados (USV), siguen siendo fundamentales para la cartografía global del fondo marino. Han permitido cartografiar la mayor parte del 27,3 % de los océanos del mundo según los estándares modernos. Su principal ventaja reside en su resistencia, cobertura y eficiencia en grandes áreas. Sin embargo, la resolución lateral alcanzable (que depende del ancho del haz y la profundidad del agua) disminuye con la profundidad y viene dada por:

MBES montado en AUV/ROV: alto nivel de detalle a través de la proximidad

Los sistemas MBES montados en AUV y ROV evitan esta limitación de aguas profundas porque operan mucho más cerca del lecho marino. Al volar a decenas de metros del fondo en lugar de a miles, pueden lograr una cobertura extremadamente precisa incluso con anchos de haz similares. Dado que el tamaño de la cobertura es proporcional a la altitud, un AUV o ROV puede cartografiar la misma área de aguas profundas con una resolución entre 10 y 20 veces mayor que la de un barco o un USV.

Esto hace que los vehículos submarinos autónomos (AUV) sean ideales para aplicaciones especializadas de alta resolución, como el descubrimiento de fuentes hidrotermales, el mapeo detallado de hábitats bentónicos, el mapeo de terrenos volcánicos, la delimitación de fallas y fisuras, los estudios arqueológicos subacuáticos y las inspecciones de tuberías e infraestructuras. En estos casos, la resolución no es meramente estética, sino que determina directamente si se pueden detectar las características clave.

Limitaciones de los sistemas MBES montados en AUV y ROV

A pesar de sus claras ventajas, los sistemas MBES montados en AUV y ROV presentan importantes limitaciones operativas y técnicas, especialmente en lo que respecta a la precisión del posicionamiento horizontal, la autonomía limitada, la menor velocidad de exploración y la cobertura de mapeo reducida. Por ejemplo, la mayoría de las exploraciones con AUV dependen del buque nodriza o de un buque de superficie autónomo (ASV) para el posicionamiento acústico USBL, o requieren una matriz LBL cuando se necesita mayor precisión. Esto añade tiempo, complejidad logística y coste significativos. Además, un sistema MBES montado en el casco a una profundidad de agua de aproximadamente 200 m puede alcanzar una franja de aproximadamente 700 m con una apertura de franja de ±60°, mientras que un AUV a 20 m de altitud puede alcanzar solo unos 70 m. Aunque la fidelidad de mapeo de los AUV y ROV es superior, la cobertura de área por hora es significativamente menor.

Estas ventajas e inconvenientes hacen que los vehículos submarinos autónomos (AUV) y los vehículos operados remotamente (ROV) sean valiosos, pero no siempre la mejor opción.

 

Ejemplos de diferencias entre plataformas

La Figura 1, cortesía del Instituto Oceanográfico Schmidt, ofrece una demostración clara. El mismo terreno volcánico de aguas profundas se cartografió utilizando el AUV Sentry con un MBES Reson de 400 kHz que volaba a unos 70 m sobre el lecho marino, generando una cuadrícula de 1 m, y utilizando el buque de investigación R/V Falkor con un MBES EM302 de 30 kHz que cartografiaba desde la superficie, generando una cuadrícula de 20 m. El mapa generado por el AUV alcanza una resolución aproximadamente 20 veces mayor, revelando claramente características como chimeneas eruptivas, cráteres volcánicos, flujos de lava, fallas, fisuras y deslizamientos de tierra; detalles que no pueden ser detectados por un sistema montado en el casco.

En la Figura 2 se observa un contraste similar, donde un deslizamiento de tierra a 200 m de profundidad fue cartografiado tanto por un sistema montado en el casco del barco (que volaba a unos 200 m por encima del fondo) como por un sistema montado en un vehículo submarino autónomo (que volaba a unos 20 m por encima). La resolución diez veces superior del vehículo submarino autónomo permite apreciar la sutil huella morfológica del deslizamiento, que apenas es detectable en los datos obtenidos desde el barco.

Estos ejemplos ponen de manifiesto la importancia de los vehículos submarinos autónomos (AUV) cuando se requiere un alto nivel de detalle. El mismo nivel de resolución se puede lograr utilizando sistemas de escaneo láser terrestres (MBES) montados en vehículos operados remotamente (ROV).

Mapeo adaptado a las necesidades: la clave real

Las drásticas diferencias de resolución entre plataformas nos llevan a la pregunta fundamental: ¿qué resolución necesitas realmente?

Los datos de alta resolución obtenidos con vehículos submarinos autónomos (AUV) o vehículos operados remotamente (ROV) pueden ser transformadores, pero no siempre son necesarios. Para muchas aplicaciones, como la seguridad de la navegación, el mapeo de plataformas continentales extensas, la planificación de rutas de cables y la clasificación de hábitats a gran escala, un sistema de monitoreo de superficie basado en microscopía (MBES) montado en el casco o en un vehículo de superficie no tripulado (USV) proporciona detalles más que suficientes, a la vez que ofrece una eficiencia y cobertura inigualables.

Una estrategia práctica y rentable consiste en combinar ambas tecnologías:

1. Utilice el sistema MBES montado en el casco para el mapeo de áreas extensas y la identificación de características u objetivos de interés.
2. Despliegue sistemas MBES montados en AUV/ROV para el mapeo específico y de alta resolución de sitios prioritarios.

Este enfoque híbrido reduce el coste total de la misión, mejora la eficiencia y garantiza que se cumplan tanto los requisitos de cobertura como los de detalle.

En resumen, la mejor plataforma de mapeo depende del uso previsto de los datos. La resolución es importante, pero el éxito depende en última instancia de un diseño de encuesta adecuado a las necesidades específicas.