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Avances recientes en teledetección costera y aplicaciones en las playas de Castelldefels y Barcelona

Daniel Calvete y Francesca Ribas, del grupo en Dinámica no lineal de fluidos, trabajan desde hace unos años en el desarrollo de técnicas de análisis de imagen para extraer información a partir de unas cámaras de vídeo instaladas en las playas de Castelldefels y Barcelona, y así poder cuantificar su evolución
Avances recientes en teledetección costera y aplicaciones en las playas de Castelldefels y Barcelona
istema de video-cámaras instalado por el grupo para monitorizar la playa de Castelldefels, en colaboración con investigadores del ICM. Líneas de costa extraídas de las imagenes en planta manualmente (A) y automáticamente (B, C)

Obtener datos de la evolución de las playas con alta resolución espacio-temporal es crucial para poder gestionarlas, sobretodo en el contexto actual de cambio climático. Los investigadores del grupo de investigación de Dinámica no lineal de fluidos (DF) del departamento de Física han publicado tres artículos los últimos seis meses con resultados nuevos en la revista Remote Sensing, donde abordan dos importantes problemas abiertos en video-monitoritzación costera. Aplican los algoritmos desarrollados a las imágenes que obtienen de las cámaras de Castelldefels (ver fotografía que acompaña el texto) y Barcelona, pero se podrían usar directamente en los miles de estaciones de video-monitorización que hay en todo el mundo. Los trabajos se han realizado en colaboración con investigadores del Instituto de Ciencias del Mar (ICM, CSIC, Barcelona).

 

Un primer problema es el de la calibración automática de las imágenes. Para poder extraer información cuantitativa de las cámaras de vídeo es imprescindible transferir la posición de cada pixel de la imagen en el mundo real. Una vez se tienen medidos con GPS diferencial algunos puntos de control en la zona a estudiar, hay que localizarlos en la imagen y aplicar una relación lineal. El proceso de localizar los puntos en la imagen habitualmente se hace a mano y es muy costoso. En los artículos, se está avanzando en una metodología para poder hacer la calibración de manera automática. Esto permitirá, en un futuro, corregir los cambios horarios de las imágenes debidos al movimiento de la torre donde están instaladas y la dilatación de las lentes, y así disminuir los errores de detección.

Camera Calibration for Coastal Monitoring Using Available Snapshot Images  Gonzalo Simarro, Daniel Calvete, Paola Souto and Jorge Guillén Remote Sens. 2020, 12(11), 1840;

The Influence of Camera Calibration on Nearshore Bathymetry Estimation from UAV Videos  Gonzalo Simarro, Daniel Calvete, Theocharis A. Plomaritis, Francesc Moreno-Noguer, Ifigeneia Giannoukakou-Leontsini, Juan Montes and Ruth Durán,  Remote Sens. 2021, 13(1), 150; 

El segundo problema que se ha abordado es el de la extracción automática de la línea de costa a partir de las imágenes de vídeo. Medir la evolución temporal de la línea de costa con alta resolución es crucial para la gestión costera y todavía no existe ningún algoritmo que sea plenamente satisfactorio para extraerlas de las imágenes. En el artículo se ha desarrollado una metodología para combinar resultados de diferentes algoritmos existentes de detección y así obtener un resultado preciso comparado con las líneas de costa digitalizadas manualmente. En la figura que acompaña el texto hay ejemplos de (A) líneas de costa digitalizadas por tres expertos (en diferentes colores), (B) líneas de costa iniciales obtenidas automáticamente con cuatro métodos estándar (rojo, verde, azul y amarillo) y resultado de la combinación (blanco y negro) y (C) línea de costa filtrada (blanco y negro) de la playa de Castelldefels el 27 de November de 2017 at 12 h. Las líneas de costa se han detectado a partir de la imagen en planta de abajo, la que se ha obtenido previamente a partir de 10 min de imágenes oblicuas de las video-cámaras, después de hacer un promedio temporal y aplicar el proceso de calibración. Cuando el nuevo algoritmo se aplica a las playas de la región de Barcelona, las líneas de costa finales calculadas tienen un error del orden de 2 m o menos.


Automatic Shoreline Detection from Video Images by Combining Information from Different Methods
  Francesca Ribas, Gonzalo Simarro, Jaime Arriaga and Pau Luque Remote Sens. 2020, 12(22), 3717; 

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