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--- batimetrielagunave:protocolloprocessing [2014/06/04 09:09]
alesarrett
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 corretta istallazione della strumentazione, anche dalla nostra conoscenza della velocità del suono sia in
 prossimità dei trasduttori che lungo tutta la colonna d'acqua.
 La misura della velocità del suono in prossimità dei trasduttori serve per la corretta formazione del fascio
 emesso dal multibeam e per una corretta ricezione del segnale (beam steering), mentre conoscere il profilo
 di velocità è fondamentale per poter ricostruire il reale percorso dell'onda acustica nell'acqua (ray tracing)(
 Beaudoin and Hughes Clarke, 2004).
 Errori nella determinazioni di tali velocità comportano errori sistematici nella profondità. In una situazione
 ideale entrambe le quantità sono misurate con una grande risoluzione spaziale e temporale in modo da
 poter render conto dei cambiamenti durante l'acquisizione dei dati.
-.2 RAY-TRACING
+==== 1.2 Ray-tracing ====
 La velocità del suono dipende dalla temperatura, dalla salinità e dalla profondità (ovvero dalla pressione
 idrostatica) allo stesso tempo. Tuttavia si può in prima approssimazione considerare che la massa d'acqua
 sia stratificata orizzontalmente e che la colonna d'acqua si possa dunque segmentare in tratti a velocità del
 suono costante.
 Il cambio di velocità del suono tra i due strati determina una riflessione speculare dell'onda all'interno del
 primo strato e la rifrazione dell'onda nel secondo strato secondo la legge di Snell-Descartes:
-,
-Figura 1-1. Rifrazione e riflessione di un'onda piana dovuta al cambiamento di velocità del suono all'interfaccia (da
+**fixme**
-Lurton 2002).
-dove
+{{:batimetrielagunave:image-90.png?800|}}
-e
+Figura 1-1. Rifrazione e riflessione di un'onda piana dovuta al cambiamento di velocità del suono all'interfaccia (da Lurton 2002).
-,
+dove **fixme** e **fixme** sono rispettivamente l'angolo di incidenza e di rifrazione, e **fixme** e **fixme** le velocità del suono nei due strati. Tale schematizzazione può essere applicata ad una serie di strati a velocità costante e può essere usata per descrivere il comportamento di un'onda che si propaga in un mezzo a velocità non costante lungo la coordinata z (figura 2-2).
-sono
+{{:batimetrielagunave:image-91.png?800|}}
-rispettivamente
+Figura 1-2. Rifrazione di un'onda acustica con un cambiamento discontinuo (sinistra) e continuo (destra) della velocità del suono con la profondità (da Lurton 2002).
-l'angolo
-di
-incidenza
-e
-di
-rifrazione,
-e
-le velocità del suono nei due strati. Tale schematizzazione può essere applicata ad una serie di strati a
-velocità costante e può essere usata per descrivere il comportamento di un'onda che si propaga in un
-mezzo a velocità non costante lungo la coordinata z (figura 2-2).
-{{:batimetrielagunave:image-46.png?800|}}
-Figura 1-2. Rifrazione di un'onda acustica con un cambiamento discontinuo (sinistra) e continuo (destra) della velocità
-del suono con la profondità. (da Lurton 2002).
 Grazie all'acustica geometrica si può modellare il campo acustico come un insieme di percorsi o raggi (rays)
 che seguono i principi di base seguenti:
-- la rifrazione della direzione di propagazione dovuta ai cambiamenti della velocità acustica in accordo con
+  * la rifrazione della direzione di propagazione dovuta ai cambiamenti della velocità acustica in accordo con
 la legge di Snell-Descartes;
-- si ha riflessione speculare alle interfacce;
+  * si ha riflessione speculare alle interfacce;
-- le perdite di intensità lungo i raggi sono dovute alla divergenza geometrica, all'assorbimento lungo i raggi
+  * le perdite di intensità lungo i raggi sono dovute alla divergenza geometrica, all'assorbimento lungo i raggi e alla riflessione alle interfacce.
-e alla riflessione alle interfacce.
-In generale, grazie ad algoritmi che si basano su questi semplici principi geometrici, è possibile ricostruire i
+In generale, grazie ad algoritmi che si basano su questi semplici principi geometrici, è possibile ricostruire i percorsi acustici anche nel caso di variazioni di velocità molto complesse. Questi algoritmi sono detti anche
-percorsi acustici anche nel caso di variazioni di velocità molto complesse. Questi algoritmi sono detti anche
+algoritmi di //ray-tracing// e servono a calcolare il percorso delle onde acustiche tenendo conto della
-algoritmi di ray-tracing e servono a calcolare il percorso delle onde acustiche tenendo conto della
 stratificazione dell’acqua.
-.3 PROBLEMATICHE SUL DELTA DEL PO
+==== 1.3 Problematiche sul delta del Po ====
 Nel caso dei rilievi eseguiti in mare prossimità del delta del fiume Po a giugno 2013, si è riscontrata
 un'estrema variabilità della velocità del suono dovuta all'apporto di acqua dolce del fiume. Le condizioni
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 secondo) con a una sonda di velocità in prossimità dei trasduttori, e i ripetuti profili di velocità eseguiti i
 dati acquisiti presentano un errore evidente dovuto alla velocità del suono.
-In figura 2-3 sono riportati due profili di velocità acquisiti a distanza di dieci minuti uno dall'altro. Entrambi
-i profili presentano un forte gradiente di velocità nel primo metro e mezzo di profondità evidenziando la
-presenza di uno strato di acqua dolce in superficie. Sebbene i due profili siano stati acquisiti a breve
-distanza spaziale e temporale si nota una grande variabilità e una diversa stratificazione.
-{{:batimetrielagunave:image-47.png?800|}}
+In figura 1-3 sono riportati due profili di velocità acquisiti a distanza di dieci minuti uno dall'altro. Entrambi i profili presentano un forte gradiente di velocità nel primo metro e mezzo di profondità evidenziando la presenza di uno strato di acqua dolce in superficie. Sebbene i due profili siano stati acquisiti a breve distanza spaziale e temporale si nota una grande variabilità e una diversa stratificazione.
-Figura 1-3. Variabilità del profilo di velocità del suono i prossimità del canale principale (svp acquisiti a distanza di 13
+{{:batimetrielagunave:image-92-93.png?800|}}
-minuti)
+Figura 1-3. Variabilità del profilo di velocità del suono i prossimità del canale principale (svp acquisiti a distanza di 13 minuti)
 Dal momento che gli errori dovuti alla rifrazione sono più grandi nelle parti esterne dello swath (beam
 laterali), si ha che lo swath ha una forma curva, o “smile”, (concava o convessa) dovuta alla errata velocità
 del suono.
 In figura 1-4 è riportata il grid batimetrico in prossimità dell'uscita principale del Po di Pila che abbiamo
 visto negli esempi precedenti.
-Figura 1-4. Grid batimetrico acquisito con il sistema multibeam Kongsberg EM2040D-C il 21 giugno 2013 in prosimità
+{{:batimetrielagunave:image-94.png?800|}}
-del Po di Pila.
-Nella figura successiva si vede un dettaglio di tale grid e una visualizzazione 2D di alcuni tracciati batimetrici
+Figura 1-4. Grid batimetrico acquisito con il sistema multibeam Kongsberg EM2040D-C il 21 giugno 2013 in prosimità del Po di Pila.
-consecutivi.
-{{:batimetrielagunave:image-48.png?800|}}
+Nella figura successiva si vede un dettaglio di tale grid e una visualizzazione 2D di alcuni tracciati batimetrici consecutivi.
-Figura 1-5. Visualizzazione 2D di sei survey lines consecutive acquisite il 21 giugno con il multibeam EM2040D-C in
+{{:batimetrielagunave:image-96.png?800|}}
-prossimità del Po di Pila.
+Figura 1-5. Visualizzazione 2D di sei survey lines consecutive acquisite il 21 giugno con il multibeam EM2040D-C in prossimità del Po di Pila.
 Si vede chiaramente che i profili batimetrici presentano un errore sulla velocità del suono dato che hanno
 una forma concova.
-.4 CORREZIONE DELLA VELOCITA' DEL SUONO IN CARIS HIPS & SIPS
+==== 1.4 Correzione della velocità del suono in Caris Hips & Sips ====
 Per correggere il problema del profilo della velocità del suono si può cercare di correggere i coefficienti di
 rifrazione applicandoli durante il processing e quindi procedere al re-ray-tracing, cioè al calcolo delle
 traiettorie delle onde acustiche tenendo conto dei nuovi valori di velocità del suono inseriti.
 ) Refraction Editor
 In Caris, dopo aver selezionato una linea si può aprire il Tools> Swath Editor> Refraction Editor (figura 1-6).
 Il Refraction Editor permette di applicare una correzione della velocità del suono ad una linea ad una certa
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 possono modificare i valori fino a che non si raggiunge la correzione desiderata. Tali coefficienti sono poi
 salvati.
 In figura 1-7a e 1-7b si può vedere la forma dello swath di una delle linee considerate in figura 1-5 senza
 prima e dopo la correzione della velocità del suono.
 Successivamente alle linee modificate si deve applicare nuovamente Merge (e quindi ricalcolare la BASE
 surface) avendo cura di applicare i nuovi coefficienti di rifrazione.
-{{:batimetrielagunave:image-49.png?800|}}
+In figura 1-8, infine, si può vedere il risultato della parziale correzione dei coefficienti di rifrazione nel caso dell’area del Delta del Po che avevamo considerato in precedenza: le prime tre linee a destra sono state
-In figura 1-8, infine, si può vedere il risultato della parziale correzione dei coefficienti di rifrazione nel caso
-dell’area del Delta del Po che avevamo considerato in precedenza: le prime tre linee a destra sono state
 corrette manualmente, mentre le altre linee non sono corrette.
+{{:batimetrielagunave:image-97.png?800|}}
 Figura 1-6. Apertura del refraction editor.
+{{:batimetrielagunave:image-98.png?800|}}
 Figura 1-7a. Refraction Editor – Aspetto dello swath prima della correzione dei coefficienti di rifrazione.
-{{:batimetrielagunave:image-50.png?800|}}
+{{:batimetrielagunave:image-99.png?800|}}
 Figura 1-7b. Refraction Editor – Aspetto dello swath dopo la correzione dei coefficienti di rifrazione.
-Figura 1-8. Risultato della parziale correzione della velocità del suono: le tre linee a sinistra sono corrette, mentre le
+{{:batimetrielagunave:image-100.png?800|}}
-altre a destra non lo sono.
-{{:batimetrielagunave:image-51.png?800|}}
+Figura 1-8. Risultato della parziale correzione della velocità del suono: le tre linee a sinistra sono corrette, mentre le altre a destra non lo sono.
-Questa procedura di correzione richiede tempi molto lunghi dal momento che ogni linea va corretta, remergiata senza che il risultato del processing sia visibile prima di aver ricalcolato la BASE Surface.
-{{:batimetrielagunave:image-
+Questa procedura di correzione richiede tempi molto lunghi dal momento che ogni linea va corretta, remergiata senza che il risultato del processing sia visibile prima di aver ricalcolato la BASE Surface.

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