Detección de la línea de costa gaditana mediante datos de imágenes satélite SAR y LiDAR

Abstract

Este proyecto parte de la necesidad de buscar un método de delineación automática de la línea de costa que pudiera contribuir en el control de la actual vulnerabilidad de la costa de la provincia de Cádiz. Para ello, se recurrirá a imágenes en banda radar obtenidas desde satélite Sentinel 1 (SAR) o datos LIDAR, en este caso aportados por el Instituto Geográfico Nacional (IGN). En tratamiento de las imágenes de satélite se ha realizado en diferentes fechas, buscando la sensibilidad del método, en concreto datadas en invierno y en verano de 2015 y 2019, para así tener una referencia de la variación de marea provocada por el cambio estacional en la línea. Para la extracción de la línea de costa a partir de imágenes de satélite, se utiliza la metodología aportada en el artículo publicado en la revista “Marine Geodesy” y denominado “Coastline Extraction from SAR Images Using Robust Ridge Tracing” de Dailiang Wang & Xiaoyan Liu. En dicho artículo, empleando Matlab, se crea un nuevo filtro que se aplica a estas imágenes. El filtro depende de la media y de la varianza de los datos de cada píxel, implicando a sus vecinos colindantes. Por otro lado, a partir de datos LIDAR, en este caso empleando un vuelo ya existente, se extrae la línea de costa emplendo también filtrados que suevicen los datos y puedan determinar una cota 0 por vectorización automática. Los resultados de la primera metodología no fueron satisfactorios, probando diversas alternativas, incluso dudando de la metodología testeándola con los datos del artículo. Los resultados de las imágenes empleadas por los autores si son válidos, llegando a la conclusión de que el problema está en la topografía de los lugares de estudio, pues el radar es también muy sensible a la rugosidad del terreno. Esta metodología no pudo por tanto mostrar la sensibilidad entre la línea de verano e invierno. En la metodología LIDAR, la digitalización automática obtuvo unos resultados aceptables pero que requieren de tratamiento manual posterior, por lo que se deben de buscar más herramientas que ayuden a que esta linea pueda ser automatizada sin tratamiento posterior. Estos resultados han sido comparados con la línea de costa aportada por organismos oficiales estales tales como el Instituto Geográfico Nacional (IGN) y el Instituto Hidrográfico de la Marina (IHM) para evaluar las lineas resultantes.

This project starts from the need to find a method of automatic delineation of the coastline that could contribute to the control of the current vulnerability of the coast of the province of Cádiz. To do this, it will use radar band images obtained from the Sentinel 1 (SAR) satellite or LIDAR data, in this case provided by the National Geographic Institute (IGN). The satellite images have been processed on different dates, seeking the sensitivity of the method, specifically dated in winter and summer of 2015 and 2019, in order to have a reference of the tidal variation caused by the seasonal change in the line. For the extraction of the coastline from satellite images, the methodology provided in the article published in the magazine “Marine Geodesy” and called “Coastline Extraction from SAR Images Using Robust Ridge Tracing” by Dailiang Wang & Xiaoyan Liu. In this article, using Matlab, a new filter is created that is applied to these images. The filter depends on the mean and variance of the data for each pixel, involving its neighboring neighbors. On the other hand, from LIDAR data, in this case using an existing flight, the coastline is extracted, also using filters that make the data smoother and can determine a level 0 by automatic vectorization. The results of the first methodology were not satisfactory, testing various alternatives, including doubting the methodology, testing it with the data from the article. The results of the images used by the authors are valid, concluding that the problem lies in the topography of the study sites, since the radar is also very sensitive to the roughness of the terrain. This methodology could therefore not show the sensitivity between the summer and winter line. In the LIDAR methodology, the automatic digitization obtained acceptable results that require subsequent manual treatment, so more tools should be sought to help this line be automated without further treatment. These results have been compared with the coastline provided by official state organisms such as the National Geographic Institute (IGN) and the Marine Hydrographic Institute (IHM) to evaluate the resulting lines.