1 Τηλεπισκόπηση στο Θαλάσσιο Περιβάλλον Ενότητα 10: Ηχοβολιστης Πλευρικής Σάρωσης-Μέρος Α’ Γιώργος Παπαθεοδώρου Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας

2 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα CC BY-NC-ND 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λπ., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Σύμφωνα με αυτήν την άδεια ο δικαιούχος σας δίνει το δικαίωμα να: Μοιραστείτε — αντιγράψετε και αναδιανέμετε το υλικό Υπό τους ακόλουθους όρους: Αναφορά Δημιουργού — Θα πρέπει να καταχωρίσετε αναφορά στο δημιουργό, με σύνδεσμο της άδειας Μη εμπορική χρήση — Δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το υλικό για εμπορικούς σκοπούς Μη παράγωγα έργα — Μπορείτε να αναδιανείμετε το υλικό ως έχει, χωρίς να προβείτε σε αλλαγές (ανάμιξη, τροποποίηση)

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

4 Σκοποί ενότητας Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του Ηχοβολιστή Πλευρικής Σάρωσης. Παρουσίαση του συστήματος του Η.Π.Σ. και τα μέρη που το αποτελούν. Επεξήγηση των ηχογραφιών που παράγει ο Η.Π.Σ. Πως εξάγονται πληροφορίες για την μορφολογία και την σύσταση του πυθμένα μέσω των ηχογραφιών.

5 Περιεχόμενα ενότητας Τι είναι ο Ηχοβολιστής Πλευρικής Σάρωσης. Βασικές αρχές λειτουργίας του Διακριτική ικανότητα Η.Π.Σ. Ο ρόλος της συχνότητας στην λειτουργία του Η.Π.Σ. Πληροφορίες για την μορφολογία και την σύσταση του πυθμένα μέσω του Η.Π.Σ.

6 Τι είναι ο Ηχοβολιστης Πλευρικής Σάρωσης Πρόκειται για ένα ηχοβολιστικό σύστημα που καταγράφει δισδιάστατες αποτυπώσεις της επιφάνειας του πυθμένα. Δημιουργεί αντίστοιχες καταγραφές με τις αεροφωτογραφίες (α) χρησιμοποιώντας τον ήχο (β) και συγκεκριμένα το φαινόμενο της ανάκλασης αβ

7 Μέρη του συστήματος του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης 1 Ηχοβολιστική τορπίλη Ψηφιακή μονάδα καταγραφής

8 Βασικές αρχές 1.Ύψος Πτήσης 2.Κατακόρυφη γωνία δέσμης 3.Πλάγια απόσταση 4.Εύρος ζώνης σάρωσης 5.Βάθος ηχ. τορπίλης από επιφάνεια 6.Ναδίρ 7.Οριζόντια γωνία δέσμης

9 Αρχιτεκτονική της δέσμης του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης Copyright J.P. Fish 1996

10 Επιμήκης Διακριτική ικανότητα r = απόσταση, Β = γωνία δέσμης Η επιμήκης διακριτική ικανότητα του Η.Π.Σ. ορίζει την ικανότητα του οργάνου να καταγράψει δύο στόχους που βρίσκονται παράλληλα προς την κατεύθυνση στην οποία κινείται αυτό

11 Εγκάρσια Διακριτική ικανότητα όταν θ = 0, τότε C = ταχύτητα ήχου Τ = μήκος παλμού h = ύψος πτήσης τορπίλης Η εγκάρσια διακριτική ικανότητα του Η.Π.Σ. ορίζει την ικανότητα του οργάνου να καταγράψει δύο στόχους που βρίσκονται παράλληλα προς την κατεύθυνση στην οποία κινείται αυτό

12 H σχέση Επιμήκους και Εγκάρσιας διακριτικής ικανότητα Σε μικρές αποστάσεις από την τορπίλη  y>>  x, η εγκάρσια φτωχή και η επιμήκης βέλτιστη Σε μεγάλες αποστάσεις,  y<<  x, η εγκάρσια βέλτιστη και η επιμήκης φτωχή (Lurton, 2002).

13 Συχνότητα f 400 kHz 100 kHz H συχνότητα λειτουργίας του οργάνου ελέγχει το εύρος σάρωσης και την διακριτική ικανότητα όπου μεγάλη συχνότητα επιφέρει μεγάλη διακριτική ικανότητα αλλά μικρό εύρος και αντίστροφα.

14 Πως στοιχειοθετείται (σχηματίζεται) μια ηχογραφία ;

15 1 ος ηχοβολισμός 1 η λωρίδα καταγραφής

16 2 ος ηχοβολισμός 2 η λωρίδα καταγραφής

17 3 ος ηχοβολισμός 3 η λωρίδα καταγραφής

18 4 ος ηχοβολισμός 4 η λωρίδα καταγραφής

19 5 ος ηχοβολισμός 5 η λωρίδα καταγραφής

20 6 ος ηχοβολισμός 2 η λωρίδα καταγραφής

21 7 ος ηχοβολισμός 7 η λωρίδα καταγραφής

22 8 ος ηχοβολισμός 8 η λωρίδα καταγραφής

23 9 ος ηχοβολισμός 9 η λωρίδα καταγραφής

24 10 ος ηχοβολισμός 10 η λωρίδα καταγραφής

25 11 ος ηχοβολισμός 11 η λωρίδα καταγραφής

26 12 ος ηχοβολισμός 12 η λωρίδα καταγραφής

27 Ηχογραφία

28 Tι πληροφορίες δίνει ; Η Ηχογραφίες του Η.Π.Σ. δίνουν πληροφορίες για : 1.Την μορφολογία του πυθμένα στηριζόμενοι στην ακουστική σκιά που δημιουργούν οι διάφοροι στόχοι στον πυθμένα είτε είναι φυσικής προέλευσης ( έξαρση υποβάθρου, κρατήρες) είτε τεχνητοί (ναυάγια, ναύδετα) 2.Την σύσταση του πυθμένα με βάση την ένταση της ανακλώμενης δέσης (οπισθοσκέδαση) 3. Πληροφορίες για πιθανούς στόχους στην υδάτινη στήλη (ψάρια, διαφυγές αερίων)

29 Κριτήριο ακουστική σκιάς ΎβωμαΚοίλωμα Για την αναγνώριση ενός κοιλώματος ή ενός υβώματος στην επιφάνεια του βυθού θα πρέπει να δηλώνετε τι χρωματικός τόνος αντιστοιχεί στην σκιά και τι στην έντονη ανάκλαση. Στην περίπτωση που εμφανίζεται πρώτα η έντονη ανάκλαση και μετά ακουστική σκιά τότε υπάρχει ένα ύβωμα Αντίθετα όταν εμφανίζεται πρώτα η ακουστική σκιά και μετά η έντονη ανάκλαση τότε υπάρχει ένα κοίλωμα

30 Εκτίμηση ύψους υβώματος Hf Ht Ls R Ht = (Ls x Hf)/R R Ls

31 Εκτίμηση βάθους κοιλώματος περιοχή ακουστικής σκιάς περιοχή έντονης ανάκλαση Το βάθος ενός κοιλώματος δεν είναι δυνατόν να υπολογισθεί γιατί οι περιοχές ακουστικής σκιάς εξαρτώνται από το εύρος (Χ) του κοιλώματος και όχι από το βάθος (Ζ) στο οποίο αυτό εκτίνεται. Χ1Χ1 Χ2Χ2 Ζ2Ζ2 Ζ1Ζ1 Χ 1 = Χ 2 αλλά Ζ 1 = Ζ 2 /2

32 Σύσταση πυθμένα Υψηλή ανακλαστικότητα/οσ. Χαμηλή ανακλαστικότητα/οσ. Σκληρό υπόστρωμα Μαλακό υπόστρωμα

33 Σύνθεση πληροφοριών Με βάση τις πληροφορίες που παρέχει ο Η.Π.Σ. μέσω των ηχογραφίων μπορεί να γίνει ο διαχωρισμός του πυθμένα με βάση τα κριτήρια της σκιάς και της ανακλαστικότητας - οπισθοσκέδασης σε επιμέρους περιοχές.

34 Λίμνη Ιωαννίνων

35 Υψηλή ανακλαστικότητα/οσ. Ανοιχτόχρωμοι τόνοι Χαμηλά ανακλαστικότητα/οσ. Σκοτεινόχρωμοι τόνοι

36

37 Σημείωμα Αναφοράς Copyright, Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Γεωλογίας, Γιώργος Παπαθεοδώρου. «Τηλεπισκόπηση στο Θαλάσσιο Περιβάλλον». Έκδοση: 1.0. Πάτρα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

38 Φωτογραφία α στην διαφάνεια 4 Πηγή: Τα υπόλοιπα σχήματα (χωρίς αναφορά) και οι πίνακες έχουν δημιουργηθεί από τους διδάσκοντες του μαθήματος, την ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας, Τμ. Γεωλογίας, Παν. Πατρών και την Τμηματική Ομάδα Εργασίας και διατίθενται με την άδεια CC BYNC-ΝD 4.0. Οι φωτογραφίες χωρίς αναφορά προέρχονται από προσωπικό αρχείο του διδάσκοντα και του Εργαστηρίου Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας, Τμ. Γεωλογίας, Παν. Πατρών και διατίθενται με την άδεια CC BY-NC-ΝD 4.0. Αναφορές

39 Αναφορές Fish, J. P. and H. A. Carr Sound Underwater Images- A guide to the generation and interpretation of side scan sonar data. Lower Cape Publishing, Orleans, MA. Lurton, X., 2002, An Introduction to Underwater Acoustics: Principles and Applications (Springer Praxis Publishing, London, UK).