Una herramienta potente mide la profundidad del agua en aguas poco profundas desde el espacio
Comprender la batimetría y la morfología de nuestros mares poco profundos es crucial para la gestión marina y costera. Estos conocimientos son esenciales para las actividades como la elaboración de informes para la Directiva marítima de la CE, la ingeniería costera y las actividades de planificación, todas ellas partes integrantes de la economía azul. Los datos digitales sobre las características del fondo marino son de gran ayuda en operaciones como el dragado de aguas poco profundas, la recuperación de arenas y la navegación. Además, la zona eufótica de estas aguas poco profundas, que alberga hábitats críticos, desempeña un papel importante en la biodiversidad, el almacenamiento de carbono y la protección de las costas. La cartografía y la observación de estas zonas de aguas poco profundas se basan actualmente en levantamientos costosos realizados desde embarcaciones o desde el aire, transectos de buceo o cámaras desplegables. Sin embargo, estos métodos están limitados por restricciones presupuestarias y no pueden proporcionar un seguimiento continuo y objetivo.
Una nueva era en la recogida de datos acuáticos
«Confiamos en que las capacidades modernas de los satélites y los análisis de observación de la Tierra (EO, por sus siglas en inglés) acuática podrían mejorar significativamente nuestro método actual de recogida de datos sobre la morfología y los hábitats de las aguas poco profundas», señala Kim Knauer, coordinador del proyecto 4S, financiado con fondos europeos. Colaboraron socios de siete países, entre ellos EOMAP, Fugro, el Consejo Nacional de Investigación de Italia, Poseidon System, la junta del condado de Västerbotten, la Oficina Hidrográfica de Portugal, Maritime Software Solutions y Smith Warner International. «Los datos de la misión SENTINEL-2 de Copernicus, los recientes avances en la modelización basada en la física de la EO acuática, el aprendizaje automático y los nuevos centros de archivo y procesamiento de EO constituyen el núcleo de nuestra tecnología de nuevo desarrollo», añade Knauer. «Nuestro equipo en EOMAP ya ha cartografiado partes de los hábitats del fondo marino del Báltico alemán y la Gran Barrera de Coral en Australia. Sin embargo, necesitamos mejorar aún más la precisión de los algoritmos, reducir la interpretación manual, generar soluciones de "software" operacional e integrar los datos masivos de las actuales misiones de EO».
Tecnologías que permiten cartografiar con precisión los hábitats del fondo marino
El equipo del proyecto 4S pretendía transformar la cartografía de los hábitats del fondo marino aportando un mayor nivel de automatización y normalización. «La tecnología de 4S es un "software" basado en la nube fácil de usar que permite a los usuarios cartografiar y vigilar las aguas costeras poco profundas desde sus oficinas. Y lo que es más importante, puede integrarse perfectamente en los flujos de trabajo existentes», destaca Knauer. Un paso inicial crucial fue el método de selección de imágenes, en el que un procesador de IA predice automáticamente la utilidad de los datos de las imágenes satelitales en función de la nubosidad, el reflejo del sol y la turbidez. La inversión de la ecuación de transferencia radiativa, que es el concepto analítico para calcular la información de profundidad, se acopla directamente a las imágenes satelitales seleccionadas y se instala en un entorno de nube. De este modo, la tecnología es escalable y pueden realizarse varios cientos de procesos simultáneamente. Los algoritmos también reducen al mínimo las distorsiones de la señal procedentes del agua y la atmósfera, con lo que se obtiene un producto de reflectancia normalizado que representa con precisión el fondo marino. Además, los datos batimétricos del datos batimétricos en el ICESat-2 Atlas se fusionaron con los datos multiespectrales de Copernicus. Esta integración proporcionó mapas más precisos y redujo significativamente las incertidumbres del producto. En última instancia, el equipo combinó imágenes de alta resolución obtenidas por drones con datos satelitales, compaginando la precisión a escala centimétrica de los drones y la información de bandas multiespectrales de los satélites. El resultado fueron mapas muy detallados y precisos.
Impacto del proyecto
«Hemos desarrollado con éxito rutinas automáticas para generar datos batimétricos puntuales a partir del LIDAR verde activo a bordo del satélite ICESat-2. Nuestra aplicación web SDB-Online genera densas cuadrículas batimétricas de aguas poco profundas utilizando batimetría derivada de satélites basada en la física», subraya Knauer. «Esta aplicación web se integra perfectamente con las aplicaciones de nuestros socios del proyecto y otros usuarios a través de interfaces de programación de aplicaciones. En el transcurso del proyecto, se relanzó SDB-Online para incluir nuevas funciones, como una opción de calibración/validación con datos de campo de origen propio». Los resultados detallados del análisis de validación se han publicado en la revista con revisión por pares «International Hydrographic Review». Cada socio de los casos de uso realizó análisis adicionales utilizando sus propios datos y los resultados de SDB-Online. En general, los comentarios han sido positivos. Sin embargo, surgieron algunos problemas en zonas muy turbias, donde la selección manual de las escenas es crucial para obtener una batimetría correcta. Los resultados del proyecto se difundieron en varios talleres y presentaciones, entre ellos los SDB Days organizados por EOMAP en 2021 y 2022.
Palabras clave
4S, satélite, fondo marino, hábitat, acuático, aguas poco profundas, dron, observación de la Tierra
