Estudio de las variaciones altimétricas en la costa gaditana desde 1956 a partir del empleo de SfM, LiDAR y DinSAR

Abstract

La fotogrametría y la teledetección han revolucionado la concepción de la cartografía y las formas de trabajo que se apoyan en ella. Permiten observar grandes áreas, así como magnitudes afectadas por longitudes de onda que el ojo humano no puede ver y, además, en el caso de la teledetección monitorizar cualquier parte del planeta. Entre ellas, las costas, zonas vulnerables a la erosión marina como son los acantilados de la costa de la provincia de Cádiz, dónde la presencia de playas y plataformas rocosas que ayudan a disipan la energía del oleaje, no evitan su deterioro continuado. En este trabajo se realiza un estudio temporal, desde 1956 a la actualidad, en el litoral comprendido entre Sanlúcar de Barrameda y Rota, con el fin de evaluar los cambios altimétricos producidos durante más de 50 años y empleando nuevas tecnologías. Entre ellas, el Structure for Motion, la cual permite a partir de fotogramas con poco solape, elaborar ortofotos y Modelos digitales del terreno (MDT); DinSAR, tecnología basada en interferometría radar para la detección de cambios altimétricos en el rango del milímetro y, por último, LiDAR, la tecnología con la que se están realizando los modelos digitales del terreno en la actualidad. El estudio se apoyará en software SIG para realizar las comparativas tras la obtención de los datos de cada metodología. En concreto, se han derivado MDT desde fotogramas de 1956, se han conseguido los modelos derivados de la realización de cartografía en algunos años sucesivos (1977, 1984, 2001, 2004, 2006, 2008, 2010 y 2013), un vuelo LiDAR de 2015 y un estudio de cambios con DinSAR entre 2015 y 2019. Los resultados han puesto de manifiesto que: • El contraste temporal con ortofotos permite conocer si la costa se encuentra en avance, retroceso o en equilibrio. • La tecnología SfM a partir de fotogramas antiguos en blanco y negro no obtiene la precisión necesaria para su comparación con los datos de MDT ya disponibles, pero si para realizar ortofotos de menor resolución. • Las comparativas altimétricas entre MDT de datos existentes muestran cambios altimétricos en la costa, pero difíciles de verificar debido a distintas variables actuantes, como la marea o el transporte de sedimentos. • Los resultados obtenidos a partir de la técnica DinSAR exponen cambios altimétricos en los núcleos urbanos de la zona de estudio a los que no se les ha encontrado una causa directa y que deben ser analizados en mayor profundidad.

Photogrammetry and remote sensing have revolutionized the conception of cartography and the ways of working related to it. They allow observing large areas, as well as magnitudes affected by wavelengths which the human eye cannot see and, in addition, in the case of remote sensing, to monitor any part of the planet. Among them, coasts which are vulnerable areas to marine erosion such as the cliffs of the Cadiz coast, where the presence of beaches and rocky platforms, which help dissipate the waves energy, do not prevent its continued deterioration. In this work a temporary study is carried out, from 1956 to the present, on the coast between Sanlúcar de Barrameda and Rota, in order to evaluate the altimetric changes produced for more than 50 years and using new technologies. Among them, the Structure for Motion, which allows creating orthophotos and digital terrain models (MDT) from frames with little overlap; DinSAR, technology based on radar interferometry for the detection of altimetric changes in the range of the millimetre and, finally, LiDAR, the technology with which the digital terrain models are currently being made. The study will rely on GIS software to make comparisons after obtaining the data of each methodology. Specifically, MDT have been derived from 1956 frames, models derived from the realization of cartography have been achieved in some successive years (1977, 1984, 2001, 2004, 2006, 2008, 2010 and 2013), a 2015 LiDAR flight and a study of changes with DinSAR between 2015 and 2019. The results have shown that: • The temporary contrast with orthophotos allows knowing if the coast is in advance, retreat or in balance. • SfM technology from old black-and-white frames does not obtain the necessary precision in comparison with the MDT data already available, but for lower resolution orthophotos. • The altimetric comparisons between MDT of existing data show altimetric changes in the coast, but are difficult to verify due to different acting variables, such as tide or sediment transport. • The results obtained from the DinSAR technique expose altimetric changes in the urban centers of the study area, whose direct cause has not been found yet and should be analysed in greater depth.