Documento técnico de apoio ao uso do módulo MB TPU, dedicado à estimativa a priori da incerteza vertical total e da incerteza horizontal total em levantamentos batimétricos multifeixe, com foco na estrutura funcional da interface, no uso da biblioteca de equipamentos, na lógica dos presets e na interpretação coerente dos resultados.
Esta ajuda técnica descreve a estrutura funcional do módulo, os parâmetros herdados da aba de geometria, a lógica de aplicação dos presets, a criação e a validação de bibliotecas, os critérios de conversão metrológica e a interpretação das saídas numéricas e gráficas.
O MB TPU é um módulo destinado à estimativa a priori da incerteza propagada em levantamentos batimétricos multifeixe. Sua finalidade é integrar, em um mesmo modelo, as principais fontes de incerteza associadas à medição acústica, ao posicionamento, à atitude da plataforma, aos offsets e desalinhamentos entre sensores, às reduções verticais e a fontes adicionais informadas pelo usuário, produzindo curvas de TVU e THU ao longo do swath para apoio ao planejamento e à comparação de cenários.
A aba é organizada em quatro blocos operacionais. O primeiro reúne os parâmetros herdados da aba MB Density and Coverage. O segundo reúne a Biblioteca de Equipamentos TPU, com presets para cinco categorias. O terceiro reúne as abas de parametrização usadas no cálculo. O quarto reúne as saídas numéricas, gráficas e textuais.
A biblioteca atua como camada de preenchimento assistido da interface. Cada preset corresponde a uma rotina específica de aplicação. Os presets simples preenchem campos isolados ou pares diretos. O preset multibeam, além disso, também sobrescreve parâmetros herdados da geometria nominal.
Biblioteca. Permite selecionar um arquivo de biblioteca em formato .py. O arquivo escolhido substitui a biblioteca ativa do módulo e o arquivo anterior é preservado com backup .bak.
Validar biblioteca. Verifica a estrutura da biblioteca ativa, a presença dos campos obrigatórios e a conformidade das métricas declaradas com o conjunto aceito pelo módulo.
Criar ou editar biblioteca. Abre o editor externo destinado à criação, edição, duplicação, exclusão, filtragem e validação de presets.
A biblioteca de equipamentos é um arquivo Python estruturado em três blocos principais, SPEC_TYPES, REQUIRED_PRESET_KEYS e EQUIPMENT_LIBRARY. As categorias operacionais reconhecidas automaticamente pela aba são multibeam, navigation, gyro_heading, roll_pitch e heave.
Nem todo campo existente em um preset produz efeito direto no cálculo. Nos presets simples, o campo efetivamente consumido pela aba para preenchimento automático é sigma. Fabricante, especificação original, condição operacional, métrica original e observações técnicas cumprem função de rastreabilidade documental.
No preset multibeam, os campos com efeito automático incluem modelo, frequência, número de feixes, beamwidth across, beamwidth along, abertura angular, pulse length, incerteza de range e incerteza angular across track. A métrica associada a esses valores deve ser conferida manualmente na interface.
A validação estrutural verifica se cada categoria está organizada como lista, se cada preset é um dicionário, se os campos obrigatórios estão presentes, se os IDs não se repetem dentro da mesma categoria e se as métricas declaradas pertencem ao conjunto aceito em SPEC_TYPES.
O editor externo permite abrir biblioteca existente, salvar, salvar como, criar categoria, renomear categoria, excluir categoria, criar equipamento, duplicar equipamento, excluir equipamento, gerar ID interno, gerar texto exibido no combo, aplicar alterações ao item atual, filtrar presets, validar a biblioteca e inserir campos extras por JSON de uma chave por linha.
O software aceita diferentes métricas de especificação, incluindo 1σ, RMS 1D, RMS legado, DRMS, 95% Confidence, CEP, 95% CEP e 2DRMS. Todas essas formas de entrada são convertidas internamente para incerteza padrão, 1σ, antes da propagação. A métrica selecionada deve, portanto, ser coerente com a forma sob a qual a especificação foi originalmente publicada pelo fabricante, adotada em preset ou estimada pelo usuário.
1σ, antes da formação da matriz de covariância e do cálculo final de TVU e THU. Em consequência, o valor informado na interface ou carregado por preset não é utilizado diretamente em sua forma original de catálogo. Ele é primeiro reinterpretado segundo a métrica selecionada e convertido para a forma estatística adotada internamente pelo modelo.1σ, RMS 1D e RMS legado são tratados diretamente como desvio padrão escalar. DRMS é interpretado como distância RMS bidimensional sob hipótese isotrópica e convertido para 1σ por divisão por √2. 95% Confidence é convertido por divisão por 1,96 para grandezas lineares e angulares e por divisão por 2,4477468307 para grandezas planimétricas radiais. CEP, 95% CEP e 2DRMS são convertidos, respectivamente, pelos fatores 1,1774100225, 2,4477468307 e 2,8284271247.1σ, RMS 1D, DRMS, 95% Confidence, CEP, 95% CEP ou 2DRMS. Nessa situação, o valor mostrado ainda não corresponde ao parâmetro efetivamente propagado, mas à forma sob a qual a especificação foi fornecida ao software. O parâmetro efetivamente utilizado surge apenas após sua conversão para 1σ.normal, rectangular e triangular. Para a distribuição normal, o valor informado é interpretado segundo a convenção interna adotada para esse grupo e convertido para 1σ por divisão por 1,96. Para a distribuição rectangular, a conversão é feita por divisão por √3. Para a distribuição triangular, a conversão é feita por divisão por √6.nominal, determinístico ou formulação equivalente. Nesses casos, o valor mostrado não representa uma métrica probabilística de catálogo nem uma distribuição estatística independente, mas um parâmetro de referência utilizado pelo modelo geométrico do sounding.O modelo adota uma representação geométrica do sounding e propaga as incertezas por derivadas numéricas centrais sobre a posição final do ponto no espaço. Em forma resumida,
O TVU a 95 por cento é calculado com fator 1.96. O THU a 95 por cento é calculado com fator 2.45. Essa diferença precisa ser respeitada na interpretação das curvas e nos textos técnicos derivados do módulo.
O motor prevê correlações opcionais entre pares específicos de componentes, como roll com patch roll, pitch com patch pitch, heading com patch yaw, heave com redução vertical e pares horizontais de posição, movimento e montagem. Na operação usual da aba, essas correlações tendem a permanecer nulas, porque a interface padrão não expõe um painel dedicado para edição desses coeficientes.
Fontes customizadas podem ser adicionadas com nome, valor, distribuição e eixo. O motor converte a distribuição escolhida para incerteza padrão antes de agregá-la ao orçamento horizontal, ao orçamento vertical ou a ambos, conforme o eixo selecionado.
1σ segundo a convenção normal interna adotada para esse grupo.1σ por divisão por √3, hipótese apropriada quando só se conhece um intervalo finito de variação com plausibilidade uniforme.1σ por divisão por √6, hipótese apropriada quando os valores centrais são considerados mais plausíveis do que os extremos dentro de um intervalo finito.A aba apresenta métricas sintéticas de TVU e THU, um navegador textual de limites, uma tabela detalhada de incertezas e quatro blocos gráficos principais. As curvas principais mostram TVU e THU ao longo do swath. O gráfico de contribuição resume a participação percentual das componentes verticais e horizontais mais relevantes para os máximos calculados. O gráfico de sensibilidade mostra a variação dos máximos de TVU e THU quando determinados componentes são perturbados positivamente em dez por cento.
A interface permite informar a incerteza observacional de heave, a amplitude operacional máxima de heave e um percentual associado a essa amplitude. No modelo de cálculo do motor, o termo operacional equivalente é derivado a partir desse percentual e da amplitude operacional máxima, sendo então combinado geometricamente com o heave observacional no orçamento vertical. Em consequência, o campo percentual não é apenas documental e interfere efetivamente no resultado quando diferente de zero.
O módulo implementa curvas limite para quatro ordens dependentes da profundidade média. Esses limites são usados como referência comparativa direta para os máximos calculados de TVU e THU.
As referências a seguir sustentam os conceitos metrológicos, estatísticos e normativos utilizados na interpretação do módulo e de suas saídas.
Desenvolvido por Prof. Ítalo Ferreira.
Em caso de dúvidas, contatar italo.ferreira@ufv.br.