TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS DE SEGUIMIENTO DEL LITORAL

Transcripción

1 V Seminario Técnico CEDEX-IAHR Mejora de la Eficiencia y Calidad de las Medidas Hidráulicas e Hidrológicas y Análisis de Datos Improving Efficiency and Quality of Hydraulic and Hydrological Measurements and Data Analysis TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS DE SEGUIMIENTO DEL LITORAL INNOVACIONES Y MEJORAS José Francisco Sánchez González Madrid, 10 de abril de 2014

2 CONTENIDOS INTRODUCCIÓN TELEDETECCIÓN POR SATÉLITE SEGUIMIENTO DE LA LÍNEA DE ORILLA INDICADORES MEDIOAMBIENTALES BATIMETRÍA AÉREA (Airborne Lidar Bathymetry) VÍDEO-SEGUIMIENTO

3 INTRODUCCIÓN SEGUIMIENTO DEL LITORAL ÓRGANO DE GESTIÓN AGE CC.AA. COMPETENCIAS (NECESIDADES / APLICACIONES) Defensa de costas Calidad aguas Urbanismo Vertidos (Dragados, A.R.U.) ESPECIFICACIONES SEGUIMIENTO Cobertura espacial Profundidad Resolución espacial Resolución temporal TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS Trabajos de campo Seguimiento remoto

4 SEGUIMIENTO DEL LITORAL APLICACIONES (EJEMPLOS) CONTROL DE LA EROSIÓN Detección y cuantificación Medidas de control: - Obras defensa - Regeneración/aportes MORFODINÁMICA DE PLAYAS Seguimiento obras regeneración Transporte litoral Control erosión TURBIDEZ Y SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN Alteración medio Regeneraciones y/o aportes Dragados (zona de dragado/vertido) Unidad Fisiográfica Zona de rotura < 1 m año - década Playa Profundidad de cierre > 1 m (interpolación) estacional - anual Z.vertido (campo lejano) >> Cierre >> 1 m caso por caso

5 SEGUIMIENTO DEL LITORAL TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS TRABAJOS DE CAMPO (IN SITU) Levantamientos topo-batimétricos Muestreos puntuales Fondeos en periodos prolongados (tipo de muestreo) SEGUIMIENTO REMOTO Vídeo-seguimiento Vuelos Fotogramétricos LiDAR Satélites híper- / multi-espectrales

6 SEGUIMIENTO DEL LITORAL TRABAJO DE CAMPO vs. SEGUIMIENTO REMOTO TRABAJO DE CAMPO Superficies muy pequeñas Muestreos puntuales Riesgos de la navegación Poco esfuerzo de calibración Procesamiento ad-hoc Resolución Precisión Tipos: Barco / ROV (novedad) Fondeo (transmisión en tiempo real) SEGUIMIENTO REMOTO Superficies muy amplias Imágenes ráster (GIS) Sin riesgos para la navegación Gran esfuerzo de calibración Post-proceso automatizado Resolución Precisión Tipos: Satélite (resolución alta/media) Vuelos Fotogramétricos/LiDAR Vídeo-seguimiento de playas*

7 TELEDETECCIÓN N POR SATÉLITE APLICACIONES

8 TELEDETECCIÓN POR SATÉLITE Teledetección: Técnica de adquisición de datos de la superficie terrestre desde sensores instalados en plataformas elevadas (satélites/aviones). Sensores pasivos y activos Coberturas y resoluciones espaciales y temporales. Seguimiento del litoral Color oceánico: Espectro visible e infrarrojo cercano

9 TELEDETECCIÓN POR SATÉLITE SEGUIMIENTO DEL COLOR OCEÁNICO 1970s Landsat 1 (NASA) 1990s 2000s Misiones comerciales IKONOS (1999) Quickbird (2001) Geo-Eye 1 (2008) IKONOS-2 (1999)

10 TELEDETECCIÓN POR SATÉLITE PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN Sensores pasivos híper- / multi-espectrales Número de bandas del espectro visible + Infrarrojo próximo Pre-proceso: Georreferenciación Corrección distorsiones geométricas Mosaicos Fusión, composición y realce Post-proceso (Seguimiento del Litoral): Fotointerpretación (Ortofotos) Inversión: La interacción electromagnética entre el terreno y el sensor genera una serie de datos que permiten obtener información de la Tierra (RADIANCIA ESPECTRAL)

11 ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN Image-centered (Fotointerpretación) Personal experto Aplicaciones cartográficas: Identificación de la línea de costa Seguimiento ocupación sistemas dunares Data-centered (Teledetección espectral) Inversión (calibración): Algoritmos de transformación basados en radiancia espectral Aplicaciones ambientales (explotadas/potenciales): SST (temperatura) Eutrofización (clorofilas) Turbidez Batimetría, etc.

12 SEGUIMIENTO DE LA LÍNEA DE ORILLA TECNOLOGÍAS DE ALTA RESOLUCIÓN SENSORES DEL SATÉLITE QUICKBIRD Detección orilla: Fotointerpretación (experta) Automática (clasificada) Procesado de la imagen (para fotointerpretación): Ortorrectificación Fusión (pan-sharpening) Composición y realce del color FUSIÓN

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16 COMPARACIÓN LÍNEA MANUAL vs. AUTOMÁTICA

17 TELEDETECCIÓN SEGUIMIENTO DE LA LÍNEA DE ORILLA

18 TELEDETECCIÓN ESPECTRAL SEGUIMIENTO DE INDICADORES AMBIENTALES Firmas espectrales Suelo Pigmentos de la hoja Estructura de la hoja Contenido de agua en la hoja Vegetación Agua Clorofila Suelo desnudo Vegetación sana Agua clara Balance de radiación Emitida Reflectividad (%) Absorción del agua Transmitida Dispersada Absorbida Bandas TM Longitud de onda (μm) Fuente NASA Reflejada

19 BALANCE DE RADIACIÓN

20 INDICADORES MEDIOAMBIENTALES Indicadores medioambientales Eutrofización (clorofilas) Turbidez y Calidad aguas Estado de la vegetación litoral Costa desnaturalizada / urbanizada Grado de ocupación del litoral Evolución Inconvenientes TD Espectral: Algoritmos de inversión Resolución vs. Cobertura Sólo tendencias largo plazo

21 RESULTADOS 3

22 RESULTADOS

23 BATIMETRÍAS AS LiDAR (AIRBORNE LiDAR BATHYMETRY)

24 AIRBORNE LiDAR BATHYMETRY Empleo en Hidrografía: Cálculo de la profundidad: Profundidad = Luz verde Luz roja Aplicaciones costeras: no necesaria luz roja Historia: 1980s: Primeros láseres en hidrografía Tamaño/ peso Personal operación - postproceso sistemas ALB 2012 >15 sistemas ALB Características principales Altitud vuelo 400 m Barrido 100 m Resolución 2 m x 2 m Tasa de adquisición 1-50 km 2 /h Alcance 2 x prof. disco Secchi HawkEye III (AHAB, Leyca Geosystems)

25 BATIMETRÍAS LiDAR FACTORES QUE AFECTAN AL RENDIMIENTO Factores ambientales (afectan energía reflejada) Atmosféricos (poca influencia con cielo despejado) Superficie (interfaz atmósfera océano) Columna de agua (water clarity) Materia orgánica disuelta Partículas en suspensión Bentónicos (Fondo) Factores meteorológicos (afectan al vuelo) Nubes Viento Lluvia

26 BATIMETRÍAS LiDAR Ventajas Evita zonas de riesgo para la navegación Elevada resolución y precisión Elevado ritmo de trabajo Inconvenientes Escaso mercado (gobiernos/defensa) Coste muy elevado Eficiente sólo para grandes superficies

27 VÍDEO SEGUIMIENTO DE PLAYAS

28 MORFODINÁMICA DE PLAYAS VÍDEO-SEGUIMIENTO Tecnología: Técnica Argus de seguimiento de playas Fotogrametría - Ortorrectificación Imágenes Time-exposure (TIMEX) Fotointerpretación Automática (orilla perfil intermareal) Experta (dinámica rompientes) snap timex

29 VÍDEO-SEGUIMIENTO DE PLAYAS Historia: ARGUS (1990s) ESPAÑA (2000s 2010s) Aplicaciones al seguimiento del litoral: Seguimiento de la línea de orilla a largo plazo Cambios morfológicos en playas Zona de rotura Barras Alcance del oleaje Densidad de usuarios Ventajas Seguimiento continuo Coste en estudios detallados de playas Inconvenientes Baja resolución para grandes distancias entre cámaras y playa Ineficiente en zonas muy amplias

30 CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA ELEMENTOS Cámaras: 1,3 MPx Uds.Control: Calibración Adquisición Procesado imágenes Transmisión:

31 CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DISEÑO Y EXPLOTACIÓN Diseño: Enfoque Distancia focal Resolución transversal Resolución longitudinal Calibración: Intrínseca Extrínseca Ortorrectificación y fundido GPCs Explotación: TIMEX 600 s / 1 s Ortorrectificación y fundido

32 Línea de orilla: RESULTADOS PONIENTES 15 LEVANTES 10 5 Jan-13 Feb-13 Mar-13 Jun-11 Jul-11 Aug-11 Sep-11 Oct-11 Nov-11 Dec-11 Jan-12 Feb-12 Mar-12 Apr-12 May-12 Jun-12 Jul-12 Aug-12 Sep-12 Oct-12 Nov-12 Dec-12 Flujo mensual (10-3 W/m) Zona de rotura: 0 Zonas de rotura en la playa el 03/07/2011 a las 10:40 GMT. Poniente, H S 2,0 m. Zonas de rotura en la playa el 24/01/2013 a las 10:40 GMT. Poniente, HS 2,0 m Dirección (º) Flujo Medio Energía Direccion Media Abr Dic

33 MUCHAS GRACIAS! Jose Francisco Sánchez