MÉTODOS Y SISTEMAS ÓPTICOS PARA ESTUDIOS SÍSMICOS MARINOS Campo de la Invención La presente invención se refiere generalmente al campo de los estudios sísmicos marinos, y más específicamente al uso de la óptica para cuantificar más exactamente los datos sísmicos marinos. Antecedentes de la Invención La exploración sísmica marina investiga y traza la estructura y el carácter de las formaciones geológicas subsuperficiales que se encuentran por debajo de un cuerpo de agua. En un arreglo común, un arrastrador sísmica consiste en uno o más cables del arrastrador que contienen receptores sísmicos acústicos desplegados en el agua detrás de una embarcación del remolque, y una o más fuentes sísmicas acústicas se pueden remolcar por la misma embarcación o uno diferente. El conocimiento menos que perfecto de las posiciones reales de los elementos de la fuente a la hora del disparo y de los receptores a la hora de llegada de las ondas sísmicas reflejadas puede dar lugar a datos sísmicos menos que aceptables. Breve Descripción de la Invención De acuerdo con la presente invención, métodos y sistemas ópticos se describen para determinar la geometría de uno o más componentes arrastrador. Según lo utilizado aquí, un "componente arrastrador" puede significar un cable arrastrador, un dispositivo de manejo del arrastrador, una fuente sísmica, una embarcación, una boya, un deflector, y, en un caso extremo el arrastrador completo.
Un componente arrastrador se puede incluir uno o más elementos del arrastrador. Por ejemplo, una fuente acústica se puede consistir de uno o de una pluralidad de elementos de fuente sísmica acústica, tales como pistolas de aire, vibradores, altavoces ruidosos, y similares. Un cable arrastrador puede tener una pluralidad de elementos o de secciones de cable arrastrador, y una pluralidad de elementos de instrumentos sísmicos en cada sección. Como se usa aquí "geometría" incluye, pero no se limita a, tamaño, forma, y posición (en cualquier sistema de referencia elegido). Los métodos y los sistemas de la invención reducen o superan los problemas con los sistemas y los métodos anteriores, y pueden ser utilizados durante la colección y/o la corrección de datos sísmicos marinos, por ejemplo los datos sísmicos marinos 3-D y 4-D (lapso de tiempo). En una modalidad, por ejemplo, la invención determina las posiciones relativas de los elementos sísmicos de la fuente en una fuente sísmica. Un primer aspecto de la invención son los métodos, un método consiste en: (a) exponer un componente arrastrador sísmico marino subacuático a un dispositivo óptico, y (b) calcular la geometría del componente arrastrador usando por lo menos algunos de los datos obtenidos por el dispositivo óptico. Los métodos de la invención incluyen aquellos métodos en donde exponer consiste en la exploración de un componente
arrastrador sísmico marino subacuático con una señal óptica de un explorador óptico, y calcular la geometría consiste en usar el tiempo de recorrido para que la señal óptica viaje a y vuelva de uno o más elementos del arrastrador en el componente arrastrador. En ciertas modalidades el explorador óptico consiste en uno o más rayos láser para apuntar en los reflectores en los elementos del arrastrador y para medir el tiempo de recorrido de dos vías. Los métodos usando en este método se pueden utilizar para producir una red de rangos ópticos. Una ventaja sobre el método acústico es que solamente es necesario un reflector simple, en el cual puede estar en o sobre el elemento arrastrador, es decir, en el extremo del rango. El reflector se puede seleccionar de entre cinta reflejante, la pintura reflejante, de una prisma, o de un reflector con un funcionamiento similar que se puede fijar directamente en la superficie del elemento del arrastrador, integrarse en la superficie del elemento del arrastrador, o ambos. El rayo láser en estas modalidades sería un nodo en la red de rangos ópticos, pero el rayo láser no necesita ser co-implantado con ningún elemento particular del arrastrador. La señal óptica puede ser continua o discontinua durante la medición; se toleran algunas interrupciones. En ciertas modalidades la exploración puede incluir el envío de pulsos láser, y el cálculo de distancias puede incluir la medición del retraso de tiempo de las señales reflejadas. La exploración puede incluir señalar la señal óptica directamente en el reflector o la superficie reflejante. La modalidad típica de una fuente sísmica marina no
ofrece ninguna plataforma estable de montaje donde la dirección correcta para apuntar podría ser asegurada. Este problema se puede solucionar por la exploración láser. En ciertas modalidades, "exponer un componente arrastrador sísmico marino subacuático a un dispositivo óptico" puede incluir la rotación de un elemento óptico, tal como un espejo o una prisma que difracte los rayos luminosos de un rayo láser para enviar cada pulsación de luz en un diverso ángulo tal que forme un abanico de pulsaciones de luz. Usando un segundo elemento óptico, es posible dirigir las pulsaciones de luz en un sector esférico bastante grande para asegurarse de que haya un pulso que golpea cada uno de los reflectores. Los métodos de la invención incluyen aquellos que tienen uno, dos, o más exploradores ópticos. Los métodos de la invención incluyen aquellos en donde los reflectores están en cada uno de los elementos del arrastrador, por ejemplo las pistolas de aire que requieren la determinación de la posición relativa. La luz reflejada de cada reflector tiene una intensidad perceptiblemente más alta que otras reflexiones. Los métodos de la invención incluyen la identificación del punto de la reflexión que sería un punto objetivo de interés y de tal modo extraer la medida del rango para usarse en el cómputo de la red, de tal modo filtrando los datos menos útiles del rango antes de usar los datos en una red de rangos medidas ópticamente. Los reflectores podían ser tan simples como un pedazo de cinta o pintura reflejante, un reflector simple tal como los utilizados en los coches, y las bicicletas o por los peatones, o un
prisma. En ciertas modalidades, el agua puede contener pequeñas burbujas de aire que dispersarán la luz de modo que los rayos no golpeen los objetivos previstos. Los métodos de la invención incluyen aquellos en donde el tamaño de los haces y/o los medios para la reflexión son ajustables de modo que un rayo de luz que pasa algunos milímetros al lado de la burbuja todavía golpee el objetivo previsto y haga una posible una medición. En ciertas modalidades, se aprovecha del hecho de que los rayos láser pueden presentar ciclos muy rápidos de medición, y las medidas se pueden tomar virtualmente de forma continua, incluso durante el disparo de los elementos de la fuente. En algún momento después de que se accione un elemento de la fuente, las medidas pueden fallar, por ejemplo al usar los pistolas de aire que el agua se llenará de burbujas de aire. Por supuesto, en el caso de fuentes sísmicas, la geometría buscada es aquella representativa en el momento en que los elementos de la fuente disparen. La rápida velocidad de medición láser permite seleccionar el conjunto de datos tomado lo más cerca posible del momento de disparo y hacer una solución de red a partir del mismo. El resto de los datos puede entonces ser desechado. El cálculo puede incluir el cómputo de una red, y ésta puede incluir una o más computadoras para recibir los rangos de medición y para procesar los datos usando un algoritmo apropiado. Si la computadora tiene capacidad y se desea seguir un componente arrastrador entre los disparos sísmicos, obviamente se
encuentra dentro de la invención el cómputo de las actualizaciones más frecuentemente. En modalidades ejemplares para determinar la geometría de la fuente, la exploración puede incluir el uso de un sistema de alcance del rayo láser que tenga exploradores láser colocados delante de la fuente y de los reflectores por lo tanto en las partes frontales de cada elemento de la fuente. De esta manera el rayo láser se remolca fuera del agua perturbada con aire y las nuevas mediciones llegan a ser posibles después de que cada uno salida de los elementos sale de la fuente el agua perturbada con aire. Una fuente convencional tiene todos sus elementos dispuestos aproximadamente en un plano horizontal. En estas modalidades puede ser una ventaja localizar los exploradores de rayo láser levemente debajo de ese plano de modo que todos los elementos de la fuente sean fácilmente visibles por ellos. Todos los rayos láser y reflectores se convertirán en nodos en una red de colocación de rangos ópticos. Para calcular la geometría de la fuente por lo menos un fragmento de información adicional puede ser necesario. En un sentido genérico esta información es la pieza necesaria para describir únicamente el tamaño y la forma por lo menos de un triángulo formado por cualquier tres nodos que no están en una línea recta. En la mayoría de los casos prácticos esta información adicional no sería determinada por las mediciones ópticas del rango. La línea base se puede también especificar en términos de coordenadas relativas de sus puntos extremos. La profundidad
normalmente se conoce por otros aparatos de medición desplegados. Si la geometría componente arrastrador es tridimensional el problema es similar, pero la información suplementaria necesaria es lo que se requiere para definir únicamente un tetraedro más que un triángulo. En la práctica pueden ser tres líneas de fondo o coordenadas relativas a tres nodos. El explorador óptico puede emitir la luz visible, por ejemplo rojo, azul-verde, o luz invisible, por ejemplo infrarrojo cercano o ultravioleta. Los exploradores ópticos para diversas longitudes de onda pueden ser utilizados si se desea una imagen o un vídeo del componente arrastrador. Si la posición por lo menos de cualesquiera dos puntos en la red de rangos ópticos se determina en un marco de referencia externa, por ejemplo un marco global, las posiciones de cada elemento de arrastrador se pueden calcular en el mismo marco de referencia. Si la red es 3D entonces por lo menos tres puntos necesitan ser determinados externamente o necesita ser agregada una cierta información adicional tal como anteriormente se menciona. La posición externa podía ser resuelta con por ejemplo un sistema de colocación acústico conjuntamente con un sistema de colocación basado en satélites. Otro grupo o sistema de métodos dentro de la invención incluye aquellos en donde el dispositivo óptico consiste en por lo menos una cámara compatible con las condiciones marinas. En
algunas modalidades dos o más cámaras pueden ser utilizadas. Esencialmente, estos métodos consisten en tomar las imágenes estereofotográficas del componente arrastrador de interés. El usar las estereoimágenes es posible por ejemplo determinar la geometría, tal como la forma, de una fuente sísmica, o un arrastrador sísmico. Para determinar el tamaño del componente arrastrador es necesario tener una distancia conocida de la línea de base de la referencia. La distancia de la línea base se puede dar como distancia exacta entre los puntos focales de las dos cámaras, o podría ser dada como la distancia entre dos puntos que aparezcan en las imágenes. Si hay suficiente luz para obtener contrastes en las imágenes nada se necesita nada más para completar la adquisición de datos. El contraste puede ser mejorado aplicando luz artificial en varias formas según se explica aquí. Los métodos de acuerdo con la invención incluyen mediar las coordenadas de la imagen de uno y el mismo punto o las marcas en un elemento del arrastrador en dos imágenes expuestas en dos diversas localizaciones. Esto permite determinar las coordenadas 3D del punto en un modelo estereográfico. La repetición de este proceso para una multiplicidad de puntos permite determinar sus posiciones relativas. A medida que el número de puntos aumenta el modelo estereográfico se vuelve más cercano a una imagen tridimensional del componente arrastrador. Si el componente arrastrador es inmóvil apenas se podría mover la cámara alrededor y tomar las tomas fotográficas a diversas horas. Cuando la posición y
la forma cambia con tiempo puede ser necesario utilizar dos cámaras para tomar las dos imágenes simultáneamente. Otros métodos de la invención incluyen la calibración de las cámaras para reducir o eliminar las distorsiones de las lentes, la desviación de la superficie de proyección de un plano, y otros efectos que afectan las coordenadas de la imagen. Dada esta información los errores pueden ser compensados. Así, otros métodos de la invención consisten en determinar la forma de un componente arrastrador usando cámaras calibradas, y opcionalmente la obtención del tamaño (escala) del componente arrastrador usando una distancia conocida de la linea base, que se puede seleccionar a una distancia entre las dos cámaras, a una distancia conocida entre las dos marcas en el componente arrastrador, o de una distancia medida, por ejemplo la distancia de la cámara a una marca en un elemento arrastrador. Todavía otros métodos de la invención consisten en la automatización del proceso con el uso de cámaras digitales, o cámaras de vídeo digitales. Las rápidas velocidades de la presentación serían permitidas usando cámaras de vídeo digitales. Con el alcance del rayo láser se podría entonces elegir la imagen lo más cercana posible al momento de interés para utilizarla para el proceso para encontrar la geometría deseada, o las imágenes se podrían procesar a la velocidad que la computadora tenga la capacidad. Las variaciones de estos métodos incluyen el procesamiento
de las imágenes en una computadora con uno o más algoritmos para convertir los pixeles a las coordenadas deseadas. La calidad de las imágenes puede ser un problema para un proceso exitoso. En condiciones de luz del día y agua clara puede ser posible tomar las tomas fotográficas sin la adición de ningún tipo de luz. Los métodos de la invención incluyen el aumento del contraste en las imágenes usando luces artificiales para facilitar la identificación de las marcas correctas. Las luces artificiales se podían por ejemplo obtener de un flash ordinario. Un mejor método puede ser el colocar las luces en lugar de las marcas en los elementos del arrastrador. Cuando se emplea un flash, uno o más reflectores de luz pueden ser utilizados. Un tercer grupo o sistema de métodos de la invención consiste en combinar los métodos de la invención del rayo láser y de la cámara descritos aquí. Un método de la invención consiste en la lectura óptica usando un explorador láser co-localizado y una cámara, en donde el explorador y la cámara láser son unidades separadas localizadas muy cerca (en pares). Uno o múltiples pares se pueden utilizar en el paso de la exposición. Otro método de la invención utiliza un explorador láser con formación de imagen, donde más que utilizar una cámara co-localizada y pares del explorador láser, las funciones de la formación de imagen y la exploración láser se combinan en una unidad; uno o múltiples exploradores láser múltiples de formación de imágenes se puede emplear en la etapa de exposición. El rayo láser entonces cumpliría
con una doble finalidad porque ilumina los reflectores en los elementos del arrastrador para crear buen contraste en la imagen y miden los rangos al mismo tiempo. Opcionalmente, los métodos consisten en la colocación de un par formado por cámara/explorador láser, o un explorador láser con formación de imagen, en una posición central delante de la fuente, que puede ser una manera más práctica de desplegar el mecanismo. Este método combinado también sirve para los componentes separados que tienen geometría tridimensional. El principio de colocación usado en este método es esencialmente que las imágenes proporcionarán ángulos, o las direcciones, entre/hacia los reflectores mientras que el explorador láser proporciona las distancias. Dada la dirección de un vector y de su longitud es trivial encontrar las coordenadas del punto final. Para establecer las coordenadas en un marco de referencia externa usando estos métodos, una opción consiste en la colocación de dos o más puntos externos y transformar las coordenadas basadas en esto. Otra opción consiste en la medición de la posición y el estado tridimensional de la unidad cámara/láser usando, por ejemplo, un sistema de colocación acústico y sistema de colocación basado en los satélites, y una plataforma de inercia en la unidad. Todavía otros métodos de la invención consisten en la duplicación del sistema usado para el tercer aspecto, haciendo posible realizar los tres métodos. Esto puede ser otra ventaja en un ambiente difícil, pues daría una soberbia redundancia dentro del
sistema. Los métodos entonces serían mucho más tolerantes a las mediciones fallidas o falsas. Los métodos de acuerdo con la invención incluyen aquellos en donde los elementos de la fuente se pueden seleccionar de las pistolas de aire o de otros dispositivos capaces de producir señales acústicas, tales como vibradores, explosivos, los pesos caídos, y similares, los cuales pueden ser suspendidos o conectados a flotadores. Los elementos de la fuente se pueden colgar de o establecer de otra manera debajo de los flotadores a distancias conocidas, por ejemplo mediante cadenas o cuerdas con una distancia conocida, o miembros sólidos con una distancia conocida. De esta manera la posición y la orientación de los flotadores y de los elementos de la fuente se pueden estimar en un marco de referencia fijado al planeta Tierra independiente del nivel del mar o de la acción las olas por ejemplo usando posicionamiento satelital sobre la superficie del mar. El cálculo de la geometría puede ser realizado usando una computadora a bordo localizada en la embarcación o una computadora remota, y puede incluir algoritmos y otro software. Puede proporcionarse un sistema de telemetría adaptado a los datos transmitidos entre los exploradores ópticos, detectores, y similares. La unidad de cálculo puede funcionar con conexiones alámbricas, conexiones de fibra óptica, de radio, comunicación sonora, o cualquier combinación de las mismas. Un segundo aspecto de la invención son sistemas capaces de
realizar los métodos de la invención, según se explica más completamente aquí. Los sistemas de la invención pueden incluir uno o más dispositivos ópticos, y uno o más componentes sísmicos marinos del arrastrador, que pueden ser una embarcación, que puede remolcar un arrastrador sísmico completo (fuente y arrastradores), o solamente una fuente o solamente los arrastradores, un segundo recipiente remolca el equipo complementario. Los sistemas de la invención pueden incluir subsistemas en la embarcación tal como computadoras de navegación, computadoras de posicionamiento, y similares. La embarcación puede incluir uno o más transmisores, por ejemplo para el uso en el posicionamiento acústico, los módulos de comunicaciones permiten la comunicación entre la embarcación y una posición remota u otra embarcación. Los métodos y los sistemas de la invención serán más evidentes al leer la breve descripción de los dibujos, la descripción detallada de la invención, y las reivindicaciones que siguen. Breve Descripción de los Dibujos La manera de la cual los objetivos de la invención y otras características deseables pueden ser obtenidos se explica en la descripción siguiente y los dibujos anexos en los cuales: Las figuras 1-8, inclusive, son ilustraciones esquemáticas de la vista de planta de ocho modalidades no limitantes de la invención. Debe observarse, sin embargo, que los dibujos anexos no son a escala e ilustran solamente modalidades típicas de esta invención, y por
lo tanto no deben ser considerados como limitantes de su alcance, porque la invención puede admitir otras modalidades igualmente eficaces. Descripción Detallada de la Invención En la descripción siguiente, se disponen numerosos detalles para proporcionar una comprensión de la presente invención. Sin¡ embargo, los expertos en la materia entenderán que invención se puede practicar sin estos detalles y que numerosas variaciones o modificaciones de las descritas. Todas las frases, derivaciones, colocaciones y ex
varias palabras usadas aquí, particularmente en las reivindicaciones que siguen, expresamente no se limitan a los sustantivos y a los verbos. Es evidente que los significados no solo son expresados por sustantivos y verbos o las solas palabras. Los idiomas utilizan una variedad de maneras de expresar el contenido. La existencia de losj conceptos inventivos y de las maneras en los cuales se expresan, éstos varía en las culturas y las lenguas. Por ejemplo, muchos' compuestos en idiomas germánicos se expresan frecuentemente j como combinaciones de adjetivo-sustantivo, combinaciones de ¡ sustantivo-preposición-sustantivo o derivaciones en idiomas ; romances. La posibilidad de incluir frases, derivaciones yj colocaciones en las reivindicaciones es esencial para las patentes de alta calidad, permitiendo reducir expresiones a su contenido conceptual, y todas las combinaciones conceptuales posibles de
palabras que sean compatibles con tal contenido (dentro de un idioma o en varios idiomas) se pretende estén incluidas en las frases usadas. Cuando se realiza la formación de imágenes sísmicas marinas de los estratos subsuperficiales uno necesita establecer la posición y la profundidad de la fuente sísmica y de los receptores. Una manera común de caracterizar la firma de una señal de fuente sísmica marina depende del exacto conocimiento de la geometría de la fuente. Eso significa saber con la alta precisión el tiempo de recorrido de cualquier elemento de la fuente, tal como una pistola de aire comprimido, a cada uno de los receptores (sísmicos) acústicos del campo cercano desplegados comúnmente en la fuente para medir la señal. Cuando se conoce la velocidad del sonido en agua ésta se traduce en el conocimiento de las distancias, y ya que las distancias! necesarias para ir en múltiples direcciones desde cada receptor sísmico su solución es equivalente a la determinación de las posiciones relativas de los elementos de la fuente con una suficiente exactitud. Actualmente se usa más frecuentemente el alcance acústico, quizás combinado con un sistema de colocación basado en los satélites, para estimar posiciones de coordenadas 3-D de los elementos sísmicos subacuáticos de la fuente, así como el tamaño y la forma de la fuente subacuática consiste de varios elementos de la fuente. No se han empleado métodos ópticos, probablemente debido al obstáculo principal percibido al usar luz, ya sea visible, infrarrojo
o ultravioleta: en agua, la luz se dispersa muy rápidamente de modo que no penetra muy lejos. Es generalmente verdad que las sustancias arcillosas u otras sustancias en agua pueden aumentar este problema. Sin embargo, una fuente sísmica marina y sus elementos de fuente funcionan normalmente en agua relativamente clara, y las dimensiones de la fuente no exceden normalmente 10-20 metros. Hasta el momento sistemas basados en combinaciones de alcance acústico y sistemas de colocación basados en los satélites, incluso los que pueden emplear redes acústicas masivamente redundantes y receptores basados en múltiples satélites de la señal en los puntos estratégicos en un arrastrador para determinar la posición superficial de una embarcación, o boyas fijadas a los arrastradores y las fuentes, todavía pueden no proporcionar un conocimiento lo suficientemente preciso sobre la posición, el tamaño, y la geometría reales de la fuente. Hoy la forma y la posición de la fuente se estiman lo más frecuentemente posible usando receptores basados en los satélites de la señal unidos a los flotadores de la fuente en la superficie. La posición, posiblemente una posición tridimensional, se ha asumido entonces para los elementos de la fuente por debajo en base en las posiciones del receptor de la señal y los modelos basados en los satélites de la fuente y las dimensiones conocidas del sistema de suspensión debajo de los flotadores. Este método tiene una escasa exactitud para obtener los resultados óptimos. No se conoce ninguna
técnica anterior para medir la geometría en el agua ya sea internamente en la fuente sísmica o de los flotadores en la superficie, pero la técnica más probable que pudo haber sido intentada es por medio del alcance acústico. Una dificultad con este método es que los aparatos de medición, los transmisores y los receptores, necesitan ser desplegado en una cantidad suficiente para medir lis rangos que forman una red con una fuerza geométrica satisfactoria para ser capaz de resolver las distancias del interés. La red formada resolverá solamente las distancias entre los transmisores y los receptores, y si no pueden ser puestas en los propios elementos sísmicos hay que tomar en cuenta un desplazamiento entre ellos que agregará incertidumbre a la determinación. Una fuente sísmica, por ejemplo una pistola de aire comprimido, puede experimentar vibraciones con las fuerzas de la aceleración hasta varios los centenares la aceleración de la gravedad cuando se coloca. Es así un reto el hacer los dispositivos que contienen elementos o sistemas electrónicos sensores para sobrevivir en este ambiente. Otra dificultad es el ambiente acústico alrededor de una fuente sísmica. El ruido acústico y las burbujas de aire en el agua crean problemas cuando se quiere medir el retraso de tiempo de una señal acústica que viaja la trayectoria directa, es decir una línea recta, del transmisor al receptor cuando la mayor parte de la señal se separa. El alcance acústico está también sujeto a los errores debido a la refracción y a la reflexión límite. La fotogrametría subacuática usando esteroimágenes se conoce
conjuntamente con construcción subacuática, pero hasta la fecha no se conoce por haber sido utilizada en la exploración sísmica. Los métodos y los sistemas de la presente invención utilizan los dispositivos ópticos para determinar el tamaño, la forma y la posición de un componente sísmico subacuático arrastrador. Un obstáculo importante al usar la luz, visible, infrarroja o ultravioleta, en agua es que es dispersada muy rápidamente de modo que no penetra muy lejos. Las sustancias arcillosas u otras sustancias en el agua pueden empeorar este problema. El equipo sísmico marino remolcado funciona normalmente en agua relativamente clara y las dimensiones de la mayoría los componentes separados, a excepción de los cables del arrastrador, no exceden normalmente 10-20 metros. Esto abre la posibilidad de usar la luz para medir la geometría de los componentes sísmicos marinos del arrastrador, incluyendo fuentes sísmicas marinas y secciones de arrastradores. Hay por lo menos dos maneras en las que la luz que se pueden utilizar en métodos y sistemas de la invención para medir la geometría de los componentes sísmicos marinos. Un grupo de métodos y sistemas utilizan uno o más láser para apuntar a un reflector y para medir el tiempo de recorrido de dos vías. Este método puede semejarse a los métodos de alcance acústico en que puede calcularse una red de rangos ópticos. Una ventaja sobre el método acústico es que solamente es necesario un reflector simple en el extremo de los rangos. Se podría utilizar cinta reflejante, pintura reflejante, prismas, o dispositivos de funcionamiento similare
que se fijan directamente en la superficie del elemento del arrastrador, se integran en la superficie, o la propia superficie del elemento arrastrador podría ser reflejante. El rayo láser no necesitaría ser co-localizado forzosamente con un elemento arrastrador cuya geometría se esté calculando. Otro grupo de métodos y sistemas utilizan imágenes fotográficas. Usando estereoimágenes es posible determinar la forma de un componente arrastrador o elemento arrastrador, pero para determinar tamaño es necesario tener una distancia de la línea base de referencia. La línea base puede ser la distancia exacta entre los puntos focales de dos cámaras, o podría ser la distancia entre dos puntos que aparecían en las imágenes. Si hay suficiente luz para obtener contraste en las imágenes nada más se necesita para terminar la adquisición de datos. El contraste puede ser mejorado aplicando luz artificial en varias formas según se explica aquí. Los métodos y el sistema de la invención se describen más completamente en referencia a la siguiente descripción de las figuras del dibujo. Refiriéndose ahora a las figuras, las figuras 1-8, inclusive, son ilustraciones altamente esquemáticas de la vista de planta, no a escala, de ocho modalidades no-limitantes de la invención. Los mismos números de referencia se utilizan a través de las varias figuras para precisar características similares o iguales, y cada figura incluye una flecha de dirección "F" indicando la dirección del flujo o del recorrido del componente arrastrador particular o de los elementos de arrastrador ilustrados. Las figuras 1-4 ilustran cuatro
modalidades de la invención usando el alcance de rayo láser. La manera más exacta actualmente disponible de la medición de la distancia usando luz es el método usado en dispositivos electrónicos de medición de la distancia (EDM). Este método depende hasta cierto punto de una señal continua mientras se mide aunque se toleran algunas interrupciones. Una manera común de medir distancias usando un rayo láser es enviar pulsos y medir el retraso de tiempo de la señal reflejada. En cualquier caso depende de un haz que apunta directamente en el reflector o la superficie reflejante. La modalidad 100 ilustrada en la figura 1 representa esquemáticamente un grupo de elementos sísmicos marinos subacuáticos de la fuente 2, que pueden ser el iguales o diferentes, y se pueden seleccionar de las pistolas de aire, vibradores, y similares. Los elementos de la fuente 2 forman colectivamente una fuente sísmica marina. Según lo indicado antes, sería posible alcanzar datos sísmicos marinos de más alta calidad si las distancias tales como distancias entre cada elemento de la fuente 2 fueran conocidas con un alto nivel de exactitud. Las distancias di y d2 son ejemplos de estas distancias. Un dispositivo óptico 4, tales como un rayo láser en esta modalidad, dirige un haz de luz enfocado (indicado por las líneas discontinuas) directamente a tres de los elementos de la fuente 2 en tiempos sucesivos. El rayo láser 4 estaría fuera de plano, probablemente debajo del plano de los elementos de la fuente 2, aunque en esta modalidad esto no sea necesario.
La modalidad típica de una fuente sísmica marina puede no ofrecer una plataforma estable de montaje en la cual pudiera asegurarse la dirección correcta en la que se apunta de un dispositivo óptico tal como rayo láser 4. Este problema se puede solucionar usando un explorador óptico, en algunas modalidades un explorador láser. Una forma de hacer un explorador láser es proveer un espejo rotatorio o un prisma que refracte el rayo de luz para enviar cada pulsación de luz con un ángulo diferente que forme un abanico de pulsaciones de luz. Usando un segundo espejo o prisma es posible ordenar las pulsaciones de luz en un sector esférico bastante grande para asegurarse de que hay un pulso que golpea cada uno de los elemento arrastrador 2. Tal modalidad 200 se ilustra esquemáticamente en la figura 2, donde el rayo láser 4 se convierte en un explorador láser por medio de tales técnicas ópticas. Según se ilustra en la figura 2 con líneas discontinuas, el explorador láser 4 puede explorar todos los elementos de la fuente 2 y calcular las distancias indicadas por las líneas discontinuas, permitiendo una estimación más exacta de la posición de todos los elementos de la fuente 2. El explorador óptico 4 en esta modalidad se puede colocar cerca del centro de la fuente sísmica y en un plano levemente sobre o debajo del plano de los elementos de la fuente 2, en todos los casos bajo el agua. En ciertas modalidades sería deseable calcular una red de rangos de mediciones. Por lo menos dos exploradores ópticos 4a y 4b se pueden utilizar, por ejemplo tal como se representa
esquemáticamente en las modalidades 300 y 400 de figura 3 y de figura 4, respectivamente, en donde los exploradores ópticos 4a y 4b se colocan delante (o detrás) y en un plano levemente arriba o levemente debajo del plano de los elementos de arrastrador 2. Una distancia conocida de la línea base en las modalidades 300 y 400 puede ser una distancia d3 entre los exploradores ópticos 4a y 4b, que se pueden separar una distancia conocida en una plataforma, o conectar mediante un miembro rígido de longitud conocida (no ilustrado). La plataforma o el miembro rígido puede permitir que la distancia d3 sea ajustada manual o automáticamente, según se desee. En uno o más, o cada elemento de la fuente 2 que requiere la determinación de la posición relativa seria deseable en la mayoría de las modalidades tener medios especiales reflejante la señal óptica de nuevo a uno o más exploradores ópticos 4. Esto puede lograrse proporcionando medios para la reflexión 6 en, integrados a o como parte de uno o más elementos arrastradores, de modo que la luz reflejada de los medios para la reflexión tenga una intensidad significantemente mayor que otras reflexiones de los elementos del arrastrador. Esta técnica identificaría los medios de reflexión en cada elemento de arrastrador como punto de interés y de tal modo extraería solamente esas mediciones del rango para el uso en el cómputo de la red. En caso contrarío, una cantidad enorme de datos del rango sería colectada, incluyendo muchos datos de rango menos útiles que tienen que ser filtrados antes de que el resto pueda ser
utilizado en el cálculo de una red de rangos ópticos. Las modalidades 300 y 400 se pueden modificar según lo discutido en referencia a la modalidad 200 de la figura 2 para incluir los elementos ópticos capaces de cambiar la dirección de los haces luminosos de los dispositivos ópticos 4a y/o 4b de modo que sea posible ordenar las pulsaciones de luz en los sectores esféricos bastante grandes para asegurarse de que hay pulsaciones de luz que golpean cada elemento arrastrador 2. Los medios de reflexión pueden ser cualquier medio conocido para la reflexión, por ejemplo un pedazo de la cinta reflejante, pintura reflejante, d un reflector simple tal como el utilizado en los coches y las bicicletas o por los peatones, o un prisma. Los medios para la reflexión pueden ser retrorreflectores (llamados algunas veces reflejo-reflejante), o abarca los elementos retrorreflectores unidos a un forro no reflector. Se conocen artículos retrorreflectores pero su uso en estudios sísmicos marinos no se ha sugerido. Los artículos retrorreflectores se pueden basar en la cubierta retrorreflectora base seleccionada de recubrimiento incluido en la lente, la cubierta encapsulada en la lente, la cubierta de la esquina cúbica, y sus combinaciones. Las patentes norteamericanas Nos. 3.922.065; 3.417.959; 4.332.437; 4.182.548; 3.585.415; y 3.935.365, que son incorporados como referencia, todas describen artículos retrorreflectores de cubierta de esquina cúbica, sobre todo las cintas para los marcadores del camino y las muestras de camino verticales, que pueden ser útiles en la práctica de la presente invención. Por
ejemplo, la patente 437 describe un retrorreflector en forma de lamina con un diseño relativamente simple que tiene eficiente retroreflejoactividad y que se describe que es particularmente bien adaptado para el uso como cinta retrorreflectora, como cinta para caminos o como indicación vertical. Las unidades reflectoras de luz son blindadas por la cinta más que expuestas por ella, de modo que las unidades sean protegidas contra el desgaste y la destrucción por los elementos tales como lluvia (aunque esto no es un problema en la presente invención). En una forma, el material de marcado retrorreflector marca se puede fabricar de una resina polimérica orgánica bajo la forma de laminado que tiene por lo menos algunas porciones que transmiten luz, una superficie que refracta la luz en un lado, y una pluralidad de unidades reflectoras de luz triédricas que tienen tres facetas mutuamente perpendiculares en el otro lado, tal que el otro lado es adaptado a la adhesión a una superficie de un elemento arrastrador. Como modificación, los receptores de luz se pueden levantar sobre un lado del laminado y espaciarse a lo largo de una dirección del laminado, o las unidades reflectoras de luz del triédricas pueden ser blindadas por la colocación en el otro lado del laminado o en el interfaz entre el laminado y los receptores de luz. Las unidades reflectoras de luz se pueden cubrir con metal para ayudar a su función reflectora y se pueden arreglar para ser bidireccionales con respecto a luz retro-reflectora. Como se indica previamente, los artículos retro-reflejantes son previamente conocidos, pero su uso en estudios sísmicos marinos no
se ha sugerido. Una posibilidad puede ser la característica discutida en la patente norteamericana No. 5.054.272, incorporada como referencia, que observa que la cubierta retrorreflectora antes tenía una construcción de lente expuesta, pero su luz reflejorreflectora fue eliminada cuando la superficie lenticular de las lentes expuestas fue cubierta con agua. Este problema fue resuelto por cubiertas retroreflectoras de lente incluida según lo indicado antes en la patente norteamericana No. 2.407.680, en donde las lentes fueron introducidas dentro de la cubierta teniendo una película de cubierta plana, transparente. Esto permitió que los rayos de luz fueran enfocados sobre la capa especular reflejante con independientemente de la parte frontal de la cubierta estaba mojada o seca. Otra patente, la patente norteamericana No. 3.190.178, incorporada como referencia aquí, soluciono el mismo problema en una manera diferente, a saber, modificando las cubiertas retroreflectoras del tipo de lente expuesta en donde las lentes se introducen parcialmente en una capa aglutinante. En la patente 178, las lentes expuestas son protegidas por una película de la cubierta a la cual se había sellado una capa aglutinante se selle a lo largo de una red de líneas interconectadas, formando así una pluralidad de células selladas herméticamente dentro de las cuales las lentes se encapsulan y tienen un interfaz de aire. Tal cubierta de lente expuesta se llama "cubierta retrorreflector de lente encapsulado". Las cubiertas retroreflectoras de lente incluida consiste generalmente en la cubierta reflejante teniendo una matriz de
polímero sobre ella, con granos de cristal encajados en la matriz. Un espejo o una superficie reflejante, formada generalmente por una capa de vapor metálico o similares, se forma en un lado posterior del compuesto polímero/grano. En la operación típica, la luz pasa a través de los granos, que actúan individualmente mientras que las lentes que enfocan la luz y que la dirigen contra la superficie del espejo. La luz entonces se refleja a través de los granos, y hacia la fuente. Típicamente, la superficie del espejo es separada de los granos de cristal por una capa o un espacio libre, que proporcionan una longitud focal preferida entre los granos y la superficie reflejante. Se observa en la patente que una razón por la que son útiles tales arreglos de lente introducida, es que los rayos de luz incidente están enfocados sobre la capa reflejante con independencia de si el frente de cubierta está mojada o seca. Los elementos de cubiertas retroreflectoras con lestes incluidas o insertadas típicas son: arreglo de la lente (granos encajados en polímero), separación de la capa (spacecoat), y la superficie del reflector (capa de vapor). La cubierta puede incluir otros elementos tales como una capa protectora externa, y/o una capa adhesiva para el montaje. El producto final será referido como cubierta retroreflectora de la lente incluida (o insertada), sin importar el proceso de su formación. En un uso típico, la superficie reflejante se forma como capa que tiene una pluralidad de porciones ahuecadas o concéntricas revestidas o de porciones cóncavas, una de las cuales está en asociación con cada grano o lente encajada. Las porciones
concéntricas revestidas facilitan una reflexión de la luz deseada que ha pasado a través de las lentes, sin importar la dirección en la cual la luz incide inicialmente sobre cubierta. En parte, la construcción ahuecada de la superficie reflejante se asegura de que mucha de la luz reflejada por la superficie retrorreflectora está dirigida de regreso hacia la fuente. Las cubiertas retroreflectoras de la lente incluida y el uso de los granos de cristal para proporcionar reflectores de luz reflejada se describen en las patentes norteamericanas No. 2.407.680; 4.626.127; 4.367.857; 4.511.210; y 4.569.920; estas referencias se incorporadas aquí como referencia. Las patentes que describen cubiertas retroreflectoras de la lente encapsulada incluyen la patente norteamericana antedicha No. 3.190.178 asi como la patente norteamericana No. 5.066.098; 5.064.272; 4.897.136; 4.896.943; y 4.075.049, que son incorporadas como referencia. En ciertas modalidades tales como las representadas en las figuras 1-8, el agua puede contener las pequeñas burbujas de aire que dispersarán la luz de modo que los rayos no incidan sobre los objetivos previstas, que pueden ser los medios ya mencionados para la reflexión. Los métodos de la invención incluyen aquellos en donde el tamaño de los haces luminosos y/o los medios para la reflexión son ajustables de modo que un rayo de luz que pasa algunos milímetros al lado de la burbuja todavía golpee el objetivo previsto y haga posible una medición. Los rayos láser tienen la capacidad de realizar ciclos muy
rápidos de medición y una ventaja es que las mediciones se pueden tomar casi continuamente. Cuando los elementos del arrastrador son elementos sísmicos, esto significa que las mediciones se pueden tomar casi continuamente con el disparo de los elementos de la fuente. En algún momento después de que se accione el elemento de la fuente, las mediciones pueden no ser útiles, por ejemplo al usar las pistolas de aire comprimido el agua se llenará de burbujas de aire. Sin embargo, la geometría buscada es exactamente la geometría representante en el momento de los disparos de la pistola de aire comprimido. Los ciclos rápidos de medición permiten seleccionar el conjunto de datos tomados lo más cerca posible del momento de disparo y calcular una solución de red con ese conjunto de datos. El resto de los datos puede entonces ser desechado. El cálculo puede incluir el cómputo de una red, y éste puede incluir una o más computadoras para recibir los rangos medidos y para procesar los datos usando un algoritmo apropiado. Si la computadora tiene capacidad y se desea de seguir un componente arrastrador entre los disparos sísmicos que está por supuesto dentro de la invención también para computar las actualizaciones con mayor frecuencia Al calcular la geometría para cualquier componente arrastrador, sea unidimensional, bidimensional, o tridimensional, todos los dispositivos ópticos (por ejemplo rayos láser) y los reflectores, si se utilizan, se convertirán en nodos en una red de colocación. La información adicional puede requerirse para determinar tamaño y la geometría del componente arrastrador. Por
ejemplo, las modalidades unidimensionales pueden no requerir la información adicional si todo lo necesario es una medición a lo largo del cuerpo del componente arrastrador (por ejemplo un arrastrador). En algunas modalidades de dos dimensiones donde se desea determinar la forma horizontal de una arrastrador, se puede medir del lado. Si se conocen los intervalos del receptor, entonces bastante información está disponible para determinar los triángulos. Sin embargo, esto es un caso especial. Si se utilizan dos rayos láser es suficiente conocer solamente uno de los intervalos para determinar todos los receptores, y ésta es la modalidad de dos dimensiones general. Si se emplean tres rayos láser en modalidades 3-D es suficiente suministrar un triángulo para completar un tetraedro con las mediciones. Sin embargo, una modalidad tridimensional usando menos de tres rayos láser requeriría saber todos los triángulos entre los receptores, lo que puede no ser práctico. Así, se pueden requerir información o mediciones adicionales en un sistema de dos exploradores o de tres exploradores, tal como sensores de la presión (profundidad), las cadenas de la superficie que controla profundidad, mediciones acústicas de la profundidad, y similares. Los exploradores ópticos útiles en la invención pueden emitir la luz visible, por ejemplo rojo, azul-verde, o luz invisible, por ejemplo del infrarrojo cercano o ultravioleta. Pueden utilizarse exploradores ópticos para diversas longitudes de onda si se desea una imagen o un vídeo del componente arrastrador. Los rayos láser capaces de
funcionar bajo el agua se describen, por ejemplo, en la patente norteamericana No. 6.946.618, incorporada aquí como referencia, que describe un un aparato de procesamiento láser subacuático, que incluye una unidad óptica que irradia un rayo láser condensado generado por un oscilador láser hasta un cierto punto de un objeto subacuático para soldar el objeto. Un láser descrito como útil es un oscilador del láser YAG, una longitud de onda de 1.06 pm, una potencia de salida entre de 0.5 y 4.0 kilovatios. Los rayos láser no necesitan ser suficientemente potentes para la soldadura láser para usarse en los métodos y los sistemas de la presente invención. Otro láser útil incluye un láser acoplado Nd:YAG que produce pulsaciones de luz (un haz) con una anchura de pulso (duración) de aproximadamente 32 picosegundos y con una longitud de onda de centro de 1.064 micrones según lo descrito en la patente norteamericana No. 6.252.222 de la solicitante, incorporada como referencia. Otros rayos láser útiles incluyen los rayos láser excímero.
Si la posición de cuando menos uno de los dos puntos en la red óptica se determina en un marco de referencia externa, por ejemplo un marco global, las posiciones de cada elemento de arrastrador se puede calcular en el mismo marco de referencia que se necesite. Si la red es 3D entonces por lo menos tres puntos necesitan ser determinados externamente o una cierta información adicional como se mencionan anteriormente puede ser agregada. La posición externa podía ser determinada con por ejemplo un sistema de colocación acústico conjuntamente con un sistema de colocación
basado en los satélites. Otro grupo o sistema de métodos dentro de la invención incluye aquellos en donde el dispositivo óptico consiste de por lo menos una cámara compatible con condiciones marinas, según se ilustra en las figuras 5-8. Una primera modalidad 500 se ilustra esquemáticamente en la figura 5. En algunas modalidades, tales como las ilustradas en las figuras 6 y 8, pueden utilizarse dos o más cámaras. Esencialmente, estos métodos consisten en tomar las imágenes estereofotográficas del componente arrastrador de interés. Usando estereoimágenes es posible por ejemplo determinar la geometría, tal como forma, de una fuente sísmica, o un arrastrador sísmico. Para obtener una imagen "pseudoestéreo" usando una cámara, una cámara 8t0 se representa en la figura 5 en fantasma en un primer momento de la formación de imagen "t0" y otra vez en un momento ligeramente posterior "t" en 8t. Las líneas discontinuas indican algunas de las vistas de la cámara 8 a los elementos de arrastrador 2 de las fotografías tomadas, aunque se apreciará que cualesquiera objetos que estén en la visa de la lente de cámara será registrado fotográficamente por la cámara 8 en los dos tiempos t0 y t. Si la relación |t - t0| es suficientemente pequeña en comparación con la exactitud del método y la variación temporal de la geometría del componente arrastrador de modo que no degrade perceptiblemente el funcionamiento del método, las dos fotografías se pueden considerar que han sido tomadas simultáneamente, y cualquier diferencia probablemente podría corregirse mediante un algoritmo
conveniente. Otra modalidad 600 que usa dos cámaras 8a y 8b se ilustra esquemáticamente en la figura 6, en donde dos cámaras 8a y 8b son conectadas por una plataforma, o un miembro rígido ajustable, representado por la línea 10, y colocado levemente debajo o sobre de un plano definido levemente por tres o más elementos arrastradores 2. Pueden utilizarse cámaras adicionales si se desea, por ejemplo colocadas en la parte posterior del componente arrastrador. Por ejemplo, las cámaras 8a y 8b pudieron estar en un plano levemente por debajo del plano de los elementos del arrastrador, y otro sistema de dos cámaras colocadas detrás de los elementos del arrastrador y en un plano levemente por encima de los elementos arrastradores 2. Las cámaras 8a y 8b pueden estar temporizadas para exponer simultáneamente el componente arrastrador formado por la pluralidad de los elementos de arrastrador 2. Para determinar el tamaño del componente arrastrador que es necesario para tener una distancia conocida de la línea base de referencia. La distancia de la línea base se puede dar como la distancia exacta entre los puntos focales de las cámaras 8, o podría ser dada como la distancia entre dos puntos que aparecían en las imágenes, o por dos puntos en la plataforma o el miembro rígido ajustable 10. La calidad de las imágenes puede ser un problema para un proceso exitoso. En condiciones de luz del día y agua clara puede ser posible obtener tomas fotográficas sin la adición de ninguna luz.
Si hay suficiente luz para obtener buen contraste en las imágenes no se necesita nada más para completar la adquisición de datos. El contraste puede ser mejorado aplicando luz artificial en varias formas, tales como fijar las luces 12 a los lugares apropiados en uno o más elementos arrastradores. Los métodos de la invención incluyen el aumento de contraste en las imágenes usando luces artificiales para facilitar la identificación de las marcas correctas. Las luces artificiales se pueden obtener por ejemplo de un flash ordinario. Un mejor método puede ser colocar las luces en lugar de las marcas en los elementos del arrastrador. Métodos opcionales incluyen el ajuste de la intensidad para maximizar el contraste bajo condiciones dadas, y usar fuentes de luz monocromáticas de diferente color o longitud de onda para ayudar a identificar las marcas en las imágenes y a distinguirlas. Otra opción es la de instalar un explorador láser 4 cerca de una cámara 8 y utilizar los medios reflejante 6 en los elementos del arrastrador según se ilustra esquemáticamente en la figura 7 para la modalidad 700. Si se utilizan fuentes de luz que proporcionan la luz infrarroja o ultravioleta, y las cámaras sensibles a estas longitudes de onda, es también posible utilizar fuentes de luz invisibles. Combinaciones de métodos de exploración y cámara ópticos, tales como co-localización de un explorador láser 4 y de una cámara 8 según se ilustra en la figura 7, ofrecen las ventajas de ambos métodos. El explorador láser 4 tiene en estas modalidades una función dual ya que ilumina los reflectores 6 en los elementos de arrastrador 2 para crear buen
contraste en la imagen y al mismo tiempo mide los rangos. Opcionalmente, los métodos consisten en la colocación de la cámara 8 y del explorador láser 4 en una posición central delante de la fuente sísmica, que puede ser una manera más práctica de desplegar el mecanismo. Este método combinado también servirá para los componentes separados que tienen geometría tridimensional. El principio de colocación usado en estos métodos es esencialmente que las imágenes proporcionarán ángulos, o por así decirlo, las direcciones, entre/hacia los reflectores mientras que el explorador láser proporciona las distancias. Dada la dirección de un vector y de su longitud es trivial encontrar las coordenadas del punto final. Para establecer coordenadas en un marco de referencia externa usando estos métodos, una opción consiste en posicionar dos o más puntos externamente y transformar las coordenadas en base a esto. Otra opción consiste en la medición de la posición y la actitud tridimensional de cualquier parte o elemento del componente arrastrador usando, por ejemplo, un sistema de colocación acústico y un sistema de colocación basado en los satélites, y una plataforma de inercia en la unidad. Los métodos de acuerdo con la invención incluyen las coordenadas de medición de la imagen de uno y el mismo punto o marcar en un elemento arrastrador en dos imágenes expuestas en dos diversas localizaciones. Esto permite determinar las coordenadas 3D del punto en un modelo estereográfico. La repetición de este proceso para una multiplicidad de puntos permite
determinar sus posiciones relativas. Mientras que el número de puntos aumenta el modelo estereográfico se vuelve más cercano a una imagen tridimensional del componente arrastrador. Las cámaras se pueden calibrar para reducir o para eliminar las distorsiones de las lentes, la desviación de la superficie de proyección de un plano, y otros efectos que afectan a las coordenadas de la imagen. Dada esta información los errores pueden ser compensado. Así, otros métodos de la invención consisten en la determinación de forma de un componente arrastrador usando cámaras calibradas, y opcionalmente la obtención del tamaño (escala) del componente arrastrador usando una distancia conocida de la línea base, que se puede seleccionar de una distancia entre dos cámaras, una distancia conocida entre dos marcas en un componente arrastrador o elemento arrastrador, o una distancia medida, por ejemplo la distancia de una cámara a una marca en un elemento del arrastrador. La figura 8 combina todas las características descritas previamente, ilustrando en la modalidad 800, incluyendo los exploradores ópticos duales 4a, 4b, cámaras duales 8a, 8b, medios reflejante 6 y luz 12 en alguno o todos los elementos de arrastrador 2. Los métodos y sistemas de acuerdo con la modalidad 800 pueden ser otra ventaja en los ambientes difíciles, proporcionando redundancia soberbia dentro del sistema. Los métodos entonces serían mucho más tolerantes a las mediciones erróneas o falsas. Como se menciona en el resumen, otro método de la invención utiliza un "explorador láser de la formación de imagen",
donde más que usar una cámara co-localizada y pares del exploradores láser, las funciones de la formación de imagen y la exploración del láser se combinan en una unidad; uno o múltiples exploradores láser de la formación de imagen se puede emplear en el paso de la exposición. Los exploradores láser de formación de imagen son conocidos y se utilizan en situaciones no-marinas para trazar construcciones grandes (ver por ejemplo http://www.trimble.com/trimbleqx.shtml) o trazar el terreno usando un avión, tal como un helicóptero (véase por ejemplo http://gis.leica-geosystems.com/LGTSublx3xO.aspx). Miden distancias por medio de cada uno de una pluralidad de pulsos del láser, y sigue el ángulo de los haces pulsados, de modo que cada medición quepa en un pixel conocido de una imagen. Combinado con la intensidad de la señal reflejada esto forma otro tipo de imagen que pueda ser utilizado. La diferencia de usar una cámara es sobretodo que una exposición simultánea de la imagen entera no es obtenida usando un explorador láser de formación de imágenes como se obtendría si la exposición ocurre a través de una lente de cámara. También, el tiempo significativo de la exploración puede causar una cierta distorsión de la imagen (y de distancias) si el explorador láser de la formación de imagen no es inmóvil (o si los movimientos son compensados). Los métodos fotográficos de la invención (exploración incluyendo el láser de la formación de imagen) pueden ser automatizados. Una técnica de automatización sería utilizar las cámaras digitales, los exploradores láser de formación de imagen
digital, o las cámaras de vídeo digitales, cualquiera de los cuales permita rápidas velocidades de actualización de los datos. Como con el alcance láser podría entonces elegir la imagen lo más cercana posible al momento de interés para utilizarla para que el proceso encuentre la geometría deseada, o las imágenes se podrían procesar a la velocidad que una computadora tenga la capacidad. Las cámaras convenientes para el uso en actividades subacuáticas se describen en la patente norteamericana No. 6.987.527, incorporada aquí como referencia, que describe las cámaras digitales a prueba de mal tiempo y herméticas que se diseñan para funcionar en tierra y bajo el agua a grandes profundidades. La cámara puede ser sellada herméticamente, y es así ser impermeable a la contaminación tanto de la atmósfera - tal como la que puede presentarse por la arena soplada por el aire y el humo - y del agua y fluidos similares, incluyendo durante la inmersión completa a grandes profundidades y presiones. La cámara se puede encapsular totalmente al ser moldeada en plástico, sin sellos o pernos penetrantes, alambres u otros objetos, pero puede ser recuperada de su empaque si se requiere o se desea. Se pueden producir cámaras digitales encapsuladas que no tengan ningún espacio para aire adentro, que se pueden por lo tanto utilizar a profundidades extremas, y las cámaras digitales encapsuladas pueden incluir ópticas ajustables que se sumergen en agua cuando las cámaras digitales se colocan en agua. La óptica es así ajustable sin la necesidad de la colocación en un recinto hermético.
Las variaciones de estos métodos incluyen el procesamiento de las imágenes en una computadora con uno o más algoritmos para convertir los pixeles a las coordenadas deseadas, y tales métodos pueden incluir medios de reconocimiento de la imagen, de la filtración y/o otro para la identificación de los puntos de nodo en las imágenes. Este proceso puede incluir los pasos de: A. para cada punto de interés, es decir los reflectores, y en ambas imágenes, a. identificar los pixeles que representan la marca en la imagen usando una cierta forma de una técnica de reconocimiento de patrón); b. opcionalmente, traduciendo las coordenadas de imagen a las coordenadas en otro sistema de coordenados; c. corregir las coordenadas de imagen de los pixeles identificados (o de las fracciones de pixeles) para la distorsión de la cámara; B. usando las coordenadas de imagen corregidas como entrada junto con el conocimiento de una o más longitudes de la línea base en un ajuste del haz del rayo aumentado (o ampliado) con mediciones del rango (el ajuste del haz de rayos es una técnica bien conocida dentro de la técnica de la formación de imagen fotogramétrica; la información de la línea base puede ser dada como distancia o en términos de coordenadas conocidas (o elegidas); C. opcionalmente mostrar los resultados de las posiciones de ajuste del haz de rayos en las coordenadas locales, o en un marco
de referencia externa directamente si las coordenadas de una o más marcas o cámaras fueron dadas en ese marco de referencia; y D. repetir opcionalmente estos pasos siempre que las imágenes estén disponibles y se desee una actualización. En algunas modalidades puede ser necesario o deseable calcular la profundidad de un componente arrastrador o elemento arrastrador. Con este fin pueden utilizarse las enseñanzas de la solicitante de la solicitud copendiente número de serie 11/083.669 de la solicitud de patente presentada el 18 de marzo de 2005, (14.0282) incorporado aquí como referencia. La solicitud copendiente describe métodos y sistemas para determinar la posición vertical de los componentes sísmicos marinos, particularmente elementos sísmicos de la fuente, en referencia a una superficie matemáticamente descrita más que la superficie del mar. Los datos sísmicos se organizan normalmente en líneas, y en datos sísmicos 3D así como 4D de líneas adyacentes necesitan recibir una referencia común para producir una mejor precisión. Dos líneas adyacentes se pueden adquirir a diversas horas y en diversos días, y la superficie del mar está entonces lo más certeramente posible en diverso nivel en dos épocas. El nivel del mar es afectado por las fuerzas externas, tales como las mareas astronómicas y meteorológicas, la presión de aire, las corrientes, el viento, por nombrar algunos. A un cierto grado de exactitud puede ser posible compensar el efecto de las mareas astronómicas basándose en datos de las tablas de la marea. Aunque la marea astronómica se puede
predecir muy exactamente por períodos de varios años, la precisión frecuentemente se reduce dramáticamente ya que los datos necesitan ser extrapolados de la tabla del puerto más cercano posible al área del examen usando modelos inexactos para estimar el cambio del tiempo y la amplitud de la marea. Los otros efectos son difícilmente predecibles. Aunque las maneras convencionales de determinar la profundidad de las fuentes sísmicas marinas usando cadenas de longitudes conocidas que las conectan con un dispositivo de flotación, se puedan utilizar para los elementos de la fuente, y los calibradores de presión para determinar la columna de agua sobre un receptor sísmico y cables arrastradores, ambas fallan en que apenas proporcionan una profundidad relativa a la superficie real del mar. No hay medios por los cuales la referencia vertical se puede restablecer con cualquier grado de precisión de meses y años más adelante como se requiere en por ejemplo los estudios sísmicos de lapso de tiempo (sísmicos 4D). Dado que puede medirse la distancia vertical de la fuente y los receptores de una superficie de referencia horizontal fija (o fecha), es posible refinar la exactitud de la corrección vertical de las señales sísmicas. La solicitud copendiente del solicitante ofrece métodos, aparatos, y sistemas para determinar estos valores en un marco de referencia fijado a la tierra y que es independiente del nivel real de la superficie del mar. Los métodos descritos aquí consisten en proceso las señales de la medición de la posición recibidas por una primera antena en un primer componente
sísmico marino del arrastrador para determinar una posición de coordenada 3D de la primera antena; recibir las señales de medición de la posición mediante una segunda antena; combinar las señales de medición recibidas por las antenas primeras y segundas y procesar un conjunto de datos combinado para estimar un vector espacial entre las primeras y segundas antenas; adición del vector espacial a la posición de la coordenada 3D de la primera antena para proporcionar una posición de la coordenada 3D de la segunda antena; usar la posición de la coordenada 3D de la segunda antena para calcular una posición de la coordenada 3D de una unidad o de un receptor sísmico de la fuente; y calcular una corrección vertical para las señales sísmicas reflejadas recibidas por el receptor. Los métodos descritos incluyen aquellos en donde la posición de la coordenada 3D de la segunda antena se utiliza para calcular la posición y/o la orientación de un componente arrastrador, tal como un flotador, las unidades de fuente tales como pistolas de aire, los arrastradores, y los receptores o los grupos individuales de receptores en los arrastradores. Los métodos pueden también incluir la recepción de suficientes señales por los transmisores del sistema de colocación múltiple, que pueden ser transmisores basados en los satélites múltiples del sistema de colocación. El sistema de colocación basado en los satélites, si se utiliza, se puede seleccionar de cualquier sistema de funcionamiento, o el sistema de funcionamiento futuro, o alianza de sistemas. Un uso típico de los métodos y de los sistemas de la invención
esta en la formación de imagen geofísica 4-D, donde un examen sísmico tridimensional se repite sobre una rejilla que se ha examinado previamente. Esta serie de exámenes tomados a diversas horas puede demostrar cambios en la imagen geofísica causada en un cierto plazo, por ejemplo, por la extracción del petróleo y del gas de un depósito. Cuando la adquisición de datos sísmicos durante semanas y meses como es típico para un examen sísmico 3D es importante que el conjunto de datos entero se puede referir al mismo nivel con una precisión y una certeza. La 4D sísmica requiere que los conjuntos de datos adquiridos en los intervalos durante los años sean comparados buscando los cambios sutiles en la sub-superficie mientras que un campo petrolífero es explotado. Usando los métodos y los sistemas de la invención, pueden determinarse la geometría (forma, tamaño, y posiciones relativas) y la profundidad de varios componentes y de los elementos del arrastrador. La profundidad puede ser determinada con respecto a una referencia que se pueda reconstruir con un alto nivel de precisión en cualquier época del tiempo del futuro o del pasado. Esto contrasta con los datos referidos de la superficie del mar que se pueden aproximar solamente en un momento diferente con la condición de que esté disponible la información ambiental precisa. En la sísmica 4-D es importante que los elementos de la fuente que son utilizados para generar los pulsos acústicos estén establecidos tan de cerca como sea posible a la misma localización que en los exámenes anteriores sobre la misma rejilla. Esto había sido previamente difícil de lograr
en un examen marino porque los miembros de fuente acústicos típicamente son remolcados detrás de la embarcación de remolque en arreglos de fuente, que están sujetos a los movimientos de las olas y de la corriente. Aunque solamente se hayan descrito detalladamente arriba algunas modalidades ejemplares de esta invención, los expertos en la materia apreciarán fácilmente que muchas modificaciones son posibles a las modalidades ejemplares sin salirse materialmente de las enseñanzas y de las ventajas nuevas de esta invención. Por consiguiente, todas esas modificaciones se pretenden estén incluidas en el ámbito de esta invención según lo definido en las reivindicaciones siguientes. En las reivindicaciones, no se cree que ninguna de las cláusulas este en el formato medios más función permitido por el § 112, párrafo 6 del 35 U.S.C. a menos que se indique explícitamente "medios para" junto con una función asociada. Las reivindicaciones de medios para se pretende cubran las estructuras descritas que realizan la función descrita y no solo sus equivalentes estructurales, sino también las estructuras equivalentes.