Attività di Acustica Subacquea nella Laguna di Venezia

1. Attività di Acustica Subacquea nella Laguna di Venezia Silvano Buogo CNR – Centro di Responsabilità di Attività Scientifica di Primo Livello (ex Istituto di Acustica “O. M. Corbino”) IDAC-ICES / LARA-IIA

2. Presentazione dell’attività in corso • Progetto “ECHOS” • Committente: Consorzio Venezia Nuova • Contraenti: CNR-IA, CNR-ISMAR, Pharos s.a.s., Soprintendenza Archeologica per il Veneto • Obiettivo: realizzazione di carte di ricostruzione dell’ambiente lagunare nel passato e delle strutture sepolte nel sottofondo lagunare • Durata: 2 anni • Finanziamento complessivo: 0,7 M€ IDAC-ICES / LARA-IIA

3. Unità operative • CNR-ISMAR Venezia: progettazione ed esecuzione campagne, analisi sui campioni, cartografia • Responsabile: S. Donnici • F. Madricardo • F. De Carli • CNR-IA Roma: sviluppo software, allestimento strumentazione • Responsabile: G. B. Cannelli • S. Buogo • P. Calicchia • Pharos s.a.s.: indagini meccaniche, incrocio dati, redazione carte tematiche • Responsabile: A. Lezziero • Incarichi di collaborazione esterna: • Assistenza strumentazione: G. Sissot • Georeferenziazione: L. Rossi IDAC-ICES / LARA-IIA

4. Fasi esecutive • Geofisica-geoacustica • Sviluppo software di acquisizione, elaborazione e presentazione dei dati del rilievo acustico • Progettazione delle campagne di rilievo • Esecuzione dei rilievi acustici • Elaborazione ed interpretazione dei dati acustici • Geologia-geoarcheologia • Interpretazione geologica/geoarcheologica dei rilievi acustici • Individuazione dei siti per le indagini meccaniche (carotaggi) • Logistica ed assistenza ai carotaggi • Analisi micropaleontologiche su campioni preparati • Analisi petrologiche, micromorfologiche, archeobotaniche, palinologiche su campioni preparati • Interpretazione delle sequenze sedimentarie • Cartografia • Trasferimento su cartografia georeferenziata delle anomalie identificate • Redazione di carte interpretative tematiche • Incrocio dei dati geoarcheologici, archivistici ed archeologici IDAC-ICES / LARA-IIA

5. Rilievi acustici – apparato sperimentale • Ecosonda ELAC LAZ 72 • Frequenza: 30 kHz • Max 20 impulsi/s (portati a 50) • Durata min impulso: 0,3 ms (ridotta a 0,1 ms) • Tracciatura su carta • Interfaccia analogica per acquisizione dati con scheda A/D • DGPS Trimble • Due unità rover separate per navigazione e georeferenziazione del dato di rilievo • Correzioni differenziali da stazione remota fissa via radio • Hardware • Due PC portatili per navigazione ed acquisizione • Scheda A/D NI 6024E (PCMCIA) • Software • Procedure LabView 7 Full Dev. con opzioni runtime engine e IMAQ Vision IDAC-ICES / LARA-IIA

6. Rilievi acustici – apparato sperimentale IDAC-ICES / LARA-IIA

7. Aree dei rilievi 2004 Zona geoarcheologica Interlinea 2,5 m 500 km lineari – 1,15 km2 Zona geologica Interlinea 50 m 500 km lineari – 25,2 km2 IDAC-ICES / LARA-IIA

8. Aree dei rilievi 2005 Zona geoarcheologica Interlinea 2,5 m 580 km lineari – 2 km2 Zona geologica Interlinea 50 m 400 km lineari – 21 km2 IDAC-ICES / LARA-IIA

9. Rilievi acustici – esempi di profili verticali Rilievo archeologico dimensioni: 40 m x 9 m Rilievo geologico dimensioni: 150 m x 7,5 m IDAC-ICES / LARA-IIA

10. Rilievi acustici – software di acquisizione IDAC-ICES / LARA-IIA

11. Rilievi acustici – elaborazione • LabView IMAQ Vision • Libreria di funzioni orientate all’imageprocessing • Dati bidimensionali (nell’approccio classico l’elaborazione nel dominio t è unidimensionale) • Algoritmi utilizzati • Equalizzazione dell’istogramma dei livelli • Filtraggio non lineare • Filtraggio asimmetrico • Amplificazione con legge a potenza • Dilatazione ed erosione • Ulteriori funzioni • Morfologia binaria: • Riconoscimento di forme • Calcolo dimensionale IDAC-ICES / LARA-IIA

12. Rilievi acustici – elaborazione 0. Originale 1. Filtro non lin. 2. Equal. istogr. 3. Power law a=3 4. Filtro asimm. 5. Erosione 6. Power law a=0,3 7. Dilatazione 8. Erosione 9. Power law a=1,5 10. Power law a=2 (liv. 70-255) IDAC-ICES / LARA-IIA

13. Rilievi acustici – software di presentazione IDAC-ICES / LARA-IIA

14. Assorbimento anomalo Tracciato acquisito in luglio Stesso tracciato acquisito in settembre Possibile causa: gas libero nel sedimento da decomposizione batterica di materia organica (Floodgate et al., 1992) IDAC-ICES / LARA-IIA

15. Georeferenziazione • Interpolazione punti GPS • Dati GPS: 1 punto al s • Dati acustici: da 20 a 50 tracce al s • Trasformazione di coordinate • Coordinate GPS nel piano: WGS 84 • Cartografia: Gauss-Boaga (Est)/Roma 40 • Trasformazione mediante interpolazione fra punti noti • Errore massimo introdotto inferiore a 0,5 m • Dato di marea • Modello idrodinamico 2D (Umgiesser, CNR-ISMAR) • Correzione in base a posizione ed ora IDAC-ICES / LARA-IIA

16. Sondaggi 2005 • 15 carotaggi effettuati • Metodo a rotazione con circolazione d’acqua e tubo rivestito • Diametro carotiere 101 mm • 10 sondaggi in area geoarcheologica • 5 sondaggi in area geologica • Esame dei sedimenti • Profondità: da 6,5 m 10 m dal fondale • 72 campioni per analisi micropaleontologiche • 20 campioni per analisi radiologiche IDAC-ICES / LARA-IIA

17. Confronto dati acustici – dati stratigrafici Frammenti di laterizi Errore sulla profondità: da 0,1 a 0,15 m Esempio: area geoarcheologica IDAC-ICES / LARA-IIA

18. Confronto ecosonda – sonar parametrico paleosuperficie metanodotto IDAC-ICES / LARA-IIA

19. Conclusioni • Attività tuttora in corso – termine contratto: ottobre 2006 • Rilievo acustico completato al 90% • Elaborazione dati 2005 in corso • Sondaggi in via di definizione • Sviluppi futuri • Perfezionamento degli algoritmi di elaborazione dati • Rappresentazione 3D dei dati • Verifica sperimentale in situ della velocità di propagazione dell’onda acustica nel sedimento • Proposta di estensione delle aree di rilievo per realizzare carte di ricostruzione dell’intera Laguna • Ulteriori proposte per indagini acustiche con strumentazione aggiornata (sonar parametrico) IDAC-ICES / LARA-IIA