Improving monitoring and management of low-lying coastal areas with Sentinel-2 data: the Ebro Delta showcase [Fitxer informàtic]
/ Jesús Soriano González ; [dirigit per Guido Luzi, Carles Alcaraz Cazorla, Lourdes Reig Puig]
Soriano González, Jesús2023
Dirigida per: Luzi, Guido; Alcaraz Cazorla, Carles; Reig Puig, Lourdes. Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia, 2023
1 recurs electrònic
Les zones costaneres alberguen importants ecosistemes de gran valor ecològic, que donen lloc a innumerables recursos cada cop més explotats per l'ésser humà. Per això, és necessari comprendre els processos que ocorren tant en els ecosistemes terrestres com en els aquàtics, així com les seves interaccions mútues i amb les activitats antròpiques. En aquesta línia, la nova generació de satèl·lits multiespectrals Sentinel d'alta resolució (Sentinel-2; S2) amplia les capacitats per a la monitorització integrada de les zones costaneres gràcies a les seves resolucions temporals i espacials millorades (fins 10 m i 5 dies). Tanmateix, els problemes/limitacions globals de la teledetecció (e.g., triatge de núvols, barreja espectral, correcció atmosfèrica) i les característiques específiques de cada regió (e.g., ecosistemes implicats, teixit econòmic del lloc, interrelacions), composen reptes de diversa naturalesa. En aquest sentit, la base de la investigació presentada en aquesta tesi és explorar el potencial de S2 per a la monitorització de zones costaneres, i les qüestions tècniques i científiques associades. El treball es centra en el processat d'imatges S2 per a la caracterització d'aspectes costaners al Delta de l'Ebre (Espanya) i la seva dinàmica, involucrant l'aqüicultura, l'agricultura, la planificació espacial, el seguiment mediambiental, i la preparació front a riscos naturals. Des de la correcció atmosfèrica i el pre-processat de les imatges (primers passos) fins el modelat i l'anàlisi de les dades (últims passos), s'han abordat diferents reptes tècnics i científics. En aigües costaneres, s'han utilitzat diferents nivells de correcció atmosfèrica, processadors, combinacions espectrals i models estadístics per a cartografiar la qualitat de l'aigua (i.e., clorofil·la-a, profunditat del disc de Secchi) i els macròfits (i.e., praderes marines, macroalgues). Per estimar la clorofil·la-a (indicador de biomassa fitoplanctònica), els millors resultats es van obtenir utilitzant ratis simples entre les bandes visibles i/o del marge vermell aplicats a imatges corregides per Rayleigh o amb correcció atmosfèrica complerta, amb un ajust lineal o polinomial de 2n grau (MAE ~ 0,6 mg/m3), obtenint series temporals que van permetre relacionar la distribució del fitoplàncton amb el forçament ambiental i antròpic. La relació entre la profunditat del disc de Secchi i els productes d'atenuació de la llum (r 0.75) va demostrar la viabilitat de la monitorització de la claredat de l'aigua amb S2. En quan a l'estimació de la cobertura de macròfits, la classificació supervisada per aprenentatge automàtic de composicions de bandes VIS-NIR de S2 va ser útil per avaluar la cobertura espacial de las comunitats de praderes marines i macroalgues en aigües poc profundes, revelant un impacte negatiu de l'escorrentia agrícola en comunitats de macròfits. A l'interior, es va desenvolupar un mètode automàtic basat en la identificació de punts clau en els perfils temporals combinats de tres índex comuns de vegetació i aigua superficial de la terra per a la extracció de mètriques fenològiques de l'arròs, la gestió de la irrigació i l'aproximació al rendiment dels cultius. Els resultats van proporcionar informació significativa sobre les etapes fenològiques de l'arròs i l'estat del camp (e.g., maduresa de l'arròs, hidroperíode), mostrant també que el rendiment del cultiu s'estima millor durant el període de floració de l'arròs (r = - 0.8). Per últim, per avaluar els efectes de les tempestes amb S2, es va definir i implementar un mètode combinat de monitorització de la qualitat de l'aigua i les inundacions, reafirmant les grans capacitats de S2 per a representar els diferents graus de resiliència dels entorns terrestres i aquàtics.
