¿Cuál es el estado de la automatización en mapeos batimétricos con USV?

El mapeo batimétrico, que tradicionalmente ha requerido embarcaciones tripuladas y equipos especializados, ha dado un salto significativo en automatización gracias a la tecnología de los USV (Unmanned Surface Vehicles). En este artículo vamos a tratar el tema enfocando a los USV de dimensiones reducidas. Estos vehículos, de entre 0 y 1,5-2 metros aproximadamente, han revolucionado la recopilación de datos en entornos acuáticos relativamente pequeños. Operan en una variedad de lugares, como:

• Puertos deportivos
• Puertos comerciales
• Playas
• Franjas costeras
• Ríos
• Embalses
• Balsas de riego
• Canales
• Lagos

– A nivel de este artículo, se han determinado los siguientes cinco apartados para explorar el alcance de la automatización en batimetrías y exploración del fondo marino con USV:

1. Automatización en la planificación de la ruta
2. Recolección de datos automática
3. Evitación automática de obstáculos y seguridad
4. Postprocesamiento de datos automatizado
5. Inteligencia artificial y machine learning

1. Automatización en la planificación de la ruta

Una de las primeras áreas donde los USV pequeños destacan es en la planificación automática de rutas. Mediante el uso de software especializado, los operadores pueden trazar trayectorias de navegación basándose en mapas satelitales o imágenes previas. Los USV modernos son capaces de seguir estas rutas de manera autónoma, ajustando automáticamente su posición en tiempo real gracias a sistemas GNSS (Sistema de Navegación Global por Satélite) de alta precisión. Además, pueden adaptarse a cambios inesperados en el entorno, optimizando la eficiencia y reduciendo errores humanos.

Gran parte de los trabajos pueden realziarse de forma autónoma, sin embargo, se requiere del modo manual para ir al detalle de los bordes de las zonas a trabajar o la evitación de obstaculos que los sistemas de seguridad no puedan detectar.

2. Recolección de datos automática

Una vez en movimiento, los USV pequeños están equipados con ecosondas y sistemas de sonar integrados que funcionan de manera autónoma. Las ecosondas, ya sean monohaz o multihaz, se encargan de enviar y recibir señales acústicas para medir la profundidad y crear un perfil detallado del fondo marino. El software a bordo procesa y almacena estos datos sin intervención humana, garantizando la recopilación precisa de información batimétrica.

Además, los USV pequeños pueden integrar sensores adicionales para monitorear la calidad del agua, como la turbidez, la temperatura o el pH, y cámaras para captura de imágenes subacuáticas. Esto permite obtener un paquete de datos completo en una sola operación, facilitando estudios ambientales y geológicos.

Solamente se requiere intervencion humana en la puesta en marcha de los equipos, software y calibraciones. A partir de ahí el USV puede moverse y la sonda adquirir datos de forma automática, con supervisión para verificar la integridad y la calidad de los datos.

3. Evitación automática de obstáculos y seguridad

La tecnología de evitación de obstáculos es otra área clave en la automatización. Los USV pequeños están equipados con sensores de proximidad que detectan objetos en su camino. Cuando un obstáculo se encuentra en la ruta, el sistema ajusta la velocidad o realiza maniobras evasivas automáticamente, minimizando el riesgo de accidentes. Esto es especialmente útil en entornos complejos como puertos o cuerpos de agua con vegetación densa. Además, los sistemas de comunicación permiten la supervisión remota en tiempo real, aumentando la seguridad operativa.

4. Postprocesamiento de datos automatizado

La automatización no se detiene en la recopilación de datos. Gracias al software avanzado, los datos brutos recopilados por los USV se pueden procesar automáticamente para generar mapas batimétricos en formatos listos para su análisis. Softwares hidrográficos especializados como Hypack, BeamworX, EIVA, entre otros, permiten la interpolación automática de datos, la corrección de errores y la exportación en formatos GIS, acelerando el flujo de trabajo para los profesionales de geociencia. SIN EMBARGO, no son herramientas AÚN sustitutivas del procesado manual de los datos en la gran mayoría de las operaciones.

Por el momento, solo el ojo experto es capaz de procesar los datos con menos error, ya que las herramientas automáticas pueden eliminar información a falta de la experiencia que tiene un técnico especializado. El uso de filtros automáticos pueden, por un lado, ayudar a procesar grandes volúmenes de datos y permitir aumentar la velocidad del postprocesado. Por otro lado, el uso de estos filtros pueden obviar información vital que solo un experto puede identificar e interpretar con su experiencia. Además, existen otros campos como la geodesia, formato de los datos, proyecciones y demás que es necesario modificar a cada operación, impidiendo establecer un patrón común para todos los casos, con lo que aumenta la complejidad y la dificultad en la automatización.

Es la combinación de estos dos actores lo que, por el momento, da mejores resultados y entrega unos datos de calidad al finalizar el postprocesado.

5. Inteligencia artificial y machine learning

La integración de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (Machine Learning) en los USV pequeños está llevando la automatización a un nuevo nivel. Estos sistemas pueden analizar patrones en los datos recopilados y hacer predicciones sobre características del fondo marino. También pueden optimizar las rutas de navegación basándose en datos históricos y condiciones actuales, mejorando la eficiencia y la precisión de las misiones.

De todas formas y siguiendo con lo comentado anteriormente, queda campo por recorrer y la presencia humana constante es más que habitual.

Desafíos, limitaciones y factores humanos

A pesar de los impresionantes avances en automatización, la intervención humana sigue siendo esencial en varios aspectos del mapeo batimétrico con USV pequeños. Los desafíos que requieren supervisión humana pueden clasificarse en varias categorías clave:

– Condiciones climáticas implacables

Los USV, aunque avanzados, no son inmunes a las inclemencias del tiempo. Las condiciones climáticas adversas, como fuertes vientos, oleaje alto y tormentas, pueden desestabilizar los vehículos y comprometer la recolección de datos. En tales situaciones, la supervisión humana es crucial para tomar decisiones rápidas y efectivas sobre la suspensión de operaciones o el ajuste de rutas para garantizar la seguridad y la integridad de los datos recopilados.

– Fallos técnicos y mantenimiento

Como cualquier otro equipo tecnológico, los USV pueden enfrentar fallos técnicos. Problemas con los sistemas de navegación, fallos en los sensores o problemas de comunicación pueden surgir, requiriendo la intervención de técnicos capacitados para resolverlos. Además, el mantenimiento preventivo regular y la calibración de los sensores son tareas que aún requieren la pericia humana para asegurar un rendimiento óptimo.

– Interpretación de datos complejos

Aunque los USV están equipados con tecnología avanzada para la recolección y procesamiento de datos, la interpretación de estos resultados a menudo requiere un ojo experto. Profesionales en el campo deben analizar los datos brutos, identificar patrones significativos y tomar decisiones estratégicas basadas en estos análisis. La experiencia humana es invaluable para contextualizar los datos y aplicarlos en la toma de decisiones de proyectos y estudios geocientíficos.

– Adaptación a entornos dinámicos/cambiantes

Los entornos acuáticos son inherentemente dinámicos, con variables como corrientes, mareas y tráfico marítimo que pueden cambiar rápidamente. Los sistemas autónomos de los USV deben ser supervisados para adaptarse a estos cambios y garantizar la seguridad de las operaciones. La capacidad de los operadores humanos para intervenir y ajustar los parámetros de navegación en tiempo real es esencial para enfrentar estos desafíos.

– Gestión de riesgos y seguridad

La supervisión humana es crucial para la gestión de riesgos y la seguridad operacional. Aunque los USV están equipados con sistemas de evitación de obstáculos, los operadores humanos deben estar preparados para intervenir en situaciones complejas donde los sistemas automáticos pueden no ser suficientes. La toma de decisiones rápida y precisa por parte de los profesionales es vital para prevenir accidentes y asegurar el éxito de las misiones.

Conclusión: ¿Hacia un futuro completamente autónomo?

El uso de USV pequeños ha impulsado significativamente la eficiencia del mapeo batimétrico en diversos entornos acuáticos. Estos vehículos autónomos han mejorado la precisión y eficiencia en la planificación de rutas, la recolección de datos y el procesamiento de la información, integrando tecnologías avanzadas como ecosondas y sistemas de sonar.

La implementación de inteligencia artificial y machine learning ha llevado la automatización a nuevas alturas, aunque sigue siendo esencial la supervisión humana para enfrentar desafíos climáticos y resolver fallos técnicos. Los expertos también juegan un papel crucial en la interpretación y análisis de los datos recopilados, garantizando decisiones estratégicas informadas.

A pesar de los avances, la intervención humana continúa siendo vital para ajustar operaciones en tiempo real y gestionar riesgos en entornos complejos. La combinación de tecnología avanzada y experiencia humana asegura operaciones seguras y eficientes, preparando el camino hacia una mayor autonomía en el futuro.

En definitiva, la sinergia entre la automatización tecnológica y la pericia humana promete transformar la exploración batimétrica, optimizando recursos y mejorando la calidad de los datos obtenidos.

Entonces, y respondiendo a la pregunta y según nuestra opinión:

• La automatización en el mateo batimétrico en una escala del 0-10 es de 6,5* actualmente a nivel general.
• Creemos que a través del progreso tecnológico se puede llegar hasta prácticamente la totalidad del trabajo autónomo. SIN EMBARGO, el detalle y el ojo crítico creemos que siempre va a pertenecer al experto con experiencia.

*¡en un ambiente acuático y marino, es increíble! Y hablamos de USV PEQUEÑOS, dimensiones muy muy muy reducidas, en las que el espacio disponible para equipos, herramientas, baterias, ordenadores, procesadores, etc, es increiblemente reducido!