OBJETIVOS GENERALES DEL PROYECTO
El objeto de EMB-SAT es el desarrollo de un sistema de información para la mejora de la gestión de presas y embalses basado en técnicas de Teledetección por Satélite. La aplicación permite la emisión automática y permanente de informes que dan a conocer el estado y la evolución de tres parámetros fundamentales en la gestión de los embalses:
El seguimiento permanente de los movimientos en las obras de contención y en los terrenos que las circundan es una actividad fundamental de cualquier órgano responsable de la explotación de embalses.
El control de los movimientos en las presas se hace principalmente en base a la instalación de sistemas instrumentales que realizan, de forma automática, la auscultación de múltiples parámetros que definen el comportamiento de la estructura. Estos sistemas, a su vez, se ven complementados con campañas de medición topográfica que determinan, principalmente, los movimientos que se producen en la coronación de la presa.
Por último, las laderas del embalse, en aquellos casos en los que, previamente, se ha detectado algún movimiento relevante suelen ser monitorizadas de forma periódica a través de campañas topográficas o mediante la instalación de instrumentación específicamente diseñada para la detección de movimientos del terreno.
El método Persistent Scatterer Interferometry o PSI es una técnica InSAR (Interferometría de imágenes SAR) que se ha demostrado como una herramienta muy útil para la medición de desplazamientos en terrenos y estructuras a un coste muy inferior al de la topografía.
El control de los movimientos en las presas se hace principalmente en base a la instalación de sistemas instrumentales que realizan, de forma automática, la auscultación de múltiples parámetros que definen el comportamiento de la estructura. Estos sistemas, a su vez, se ven complementados con campañas de medición topográfica que determinan, principalmente, los movimientos que se producen en la coronación de la presa.
Por último, las laderas del embalse, en aquellos casos en los que, previamente, se ha detectado algún movimiento relevante suelen ser monitorizadas de forma periódica a través de campañas topográficas o mediante la instalación de instrumentación específicamente diseñada para la detección de movimientos del terreno.
El método Persistent Scatterer Interferometry o PSI es una técnica InSAR (Interferometría de imágenes SAR) que se ha demostrado como una herramienta muy útil para la medición de desplazamientos en terrenos y estructuras a un coste muy inferior al de la topografía.
En la determinación del balance hidrológico de una cuenca, la cuantificación de las reservas de agua en forma de nieve es fundamental para determinar la disponibilidad y aportes de agua en la parte alta de las cuencas.
Actualmente, los métodos más extendidos para la determinación del equivalente agua de la masa de nieve acumulada se basan principalmente en la realización de campañas de medición muy costosas ya que requieren el desplazamiento de personal técnico a puntos, en muchos casos, de difícil acceso. Estas campañas pueden ser complementadas con datos aportados por estaciones nivométricas o telenivómetros instalado en emplazamientos concretos.
Finalmente, toda la información debe ser tratada a través de un Modelo de Nieve especialmente calibrado para el área en estudio que es el que finalmente aporta los resultados relativos al volumen de agua almacenado en forma de nieve.
En este sentido, las técnicas de teledetección permiten obtener información de la distribución espacial y características del manto nival donde las mediciones de campo son más costosas en tiempo y recursos económicos. El manto nival se caracteriza por su alto albedo, fácilmente medible con los sensores multiespectrales ópticos, y en el caso de la temperatura, el contraste térmico también puede utilizarse para determinar la presencia de nieve. Su estimación con imágenes de tipo SAR, se basa en la fuerte absorción de la señal de retrodispersión del sistema radar. La información de ambos sistemas, se pueden combinar para analizar la evolución de las reservas de agua en forma de nieve.
Actualmente, los métodos más extendidos para la determinación del equivalente agua de la masa de nieve acumulada se basan principalmente en la realización de campañas de medición muy costosas ya que requieren el desplazamiento de personal técnico a puntos, en muchos casos, de difícil acceso. Estas campañas pueden ser complementadas con datos aportados por estaciones nivométricas o telenivómetros instalado en emplazamientos concretos.
Finalmente, toda la información debe ser tratada a través de un Modelo de Nieve especialmente calibrado para el área en estudio que es el que finalmente aporta los resultados relativos al volumen de agua almacenado en forma de nieve.
En este sentido, las técnicas de teledetección permiten obtener información de la distribución espacial y características del manto nival donde las mediciones de campo son más costosas en tiempo y recursos económicos. El manto nival se caracteriza por su alto albedo, fácilmente medible con los sensores multiespectrales ópticos, y en el caso de la temperatura, el contraste térmico también puede utilizarse para determinar la presencia de nieve. Su estimación con imágenes de tipo SAR, se basa en la fuerte absorción de la señal de retrodispersión del sistema radar. La información de ambos sistemas, se pueden combinar para analizar la evolución de las reservas de agua en forma de nieve.
El control de la calidad de las aguas almacenadas en los embalses es una actividad muy relevante para los organismos encargados de su gestión ya que, su posible contaminación puede implicar importantes afecciones, o revelar la presencia de vertidos que pongan en peligro el medioambiente.
El seguimiento y evaluación de los parámetros de calidad de las masas de aguas superficiales requieren de campañas de campo regulares para el muestreo in situ que suponen un coste elevado, y en muchos casos dificultades de acceso y logística.
Por otro lado, existen numerosos estudios de teledetección aplicados a la calidad de las aguas que ponen de manifiesto la capacidad que poseen los sensores remotos para controlar ciertos parámetros de calidad de las masas de agua, con los que hacer el seguimiento de su estado con una resolución temporal y espacial adecuada (Ritchie y Cooper, 2001, Doña et al. 2011).
El seguimiento y evaluación de los parámetros de calidad de las masas de aguas superficiales requieren de campañas de campo regulares para el muestreo in situ que suponen un coste elevado, y en muchos casos dificultades de acceso y logística.
Por otro lado, existen numerosos estudios de teledetección aplicados a la calidad de las aguas que ponen de manifiesto la capacidad que poseen los sensores remotos para controlar ciertos parámetros de calidad de las masas de agua, con los que hacer el seguimiento de su estado con una resolución temporal y espacial adecuada (Ritchie y Cooper, 2001, Doña et al. 2011).
El proyecto EMB-SAT enfrenta el objetivo tecnológico de conseguir desarrollar una serie de herramientas de procesado de imágenes satelitales (tanto radar como multiespectrales) que, tras diversos ensayos piloto de comprobación, han sido ser validadas para su aplicación en la creación de una plataforma que proporciona de manera automática, permanente, robusta y fiable, información de gran utilidad para la mejora de la explotación de presas y embalses.
Así, la consecución del proyecto EMB-SAT supone un avance en la aplicación de las técnicas de Teledetección dentro del campo de la hidrología y la gestión de recursos e infraestructuras hídricas:
- Para la detección de movimientos en terrenos y estructuras: El tratamiento interferométrico de imágenes SAR (Synthetic Aperture Radar) haciendo uso del método Persistent Scatterer Interferometry (PSI).
- Para la estimación del manto nival: La medida de la absorción de la señal de retrodispersión del sistema radar por parte de la nieve nos permite detectar la existencia de nieve independientemente de la presencia o no de nubes.
- Para la parametrización de la calidad del agua (Clorofila-a, turbidez, Sestón, Temperatura): Se utiliza el cálculo de índices en base a los valores de las diferentes bandas de las imágenes multiespectrales.
Las tareas desarrolladas debian ser complementadas con sucesivas campañas de validación que fueron llevadas a cabo con la colaboración del Departamento de Biología y Geología, Física y Química Inorgánica de la Universidad Rey Juan Carlos.
Así, la consecución del proyecto EMB-SAT supone un avance en la aplicación de las técnicas de Teledetección dentro del campo de la hidrología y la gestión de recursos e infraestructuras hídricas:
- Para la detección de movimientos en terrenos y estructuras: El tratamiento interferométrico de imágenes SAR (Synthetic Aperture Radar) haciendo uso del método Persistent Scatterer Interferometry (PSI).
- Para la estimación del manto nival: La medida de la absorción de la señal de retrodispersión del sistema radar por parte de la nieve nos permite detectar la existencia de nieve independientemente de la presencia o no de nubes.
- Para la parametrización de la calidad del agua (Clorofila-a, turbidez, Sestón, Temperatura): Se utiliza el cálculo de índices en base a los valores de las diferentes bandas de las imágenes multiespectrales.
Las tareas desarrolladas debian ser complementadas con sucesivas campañas de validación que fueron llevadas a cabo con la colaboración del Departamento de Biología y Geología, Física y Química Inorgánica de la Universidad Rey Juan Carlos.
En este punto podemos afirmar que, el desarrollo de las herramientas que permiten obtener resultados precisos y fiables en relación al movimiento de terrenos y estructuras, manto nival y calidad de las aguas en base a técnicas de teledetección radar o multiespectral, supone reducir costes de operación y resolver importantes necesidades tecnológicas que son de gran utilidad para cualquier responsable de la seguridad y explotación de presas y embalses.
Cabe destacar que la realización de este proyecto se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ONU, Agenda 2030, suscritos por España) n.º 6 Agua limpia y saneamiento (garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible) y n.º 13 Acción por el clima (adopción de medidas para combatir el cambio climático y sus efectos), así como con el Pacto Verde Europeo (European Green Deal), hoja de ruta para dotar a la UE de una economía sostenible y que llegue a ser climáticamente neutra en 2050.
El proyecto EMB-SAT contribuye a la consecución de estos objetivos mediante la mejora de la gestión de los recursos hidráulicos (fundamental para aumentar la resiliencia de las sociedades a los efectos del cambio climático), la digitalización e innovación en dicha gestión, reduciendo las necesidades de la realización de controles in situ en presas y embalses por personal especializado, lo cual puede resultar especialmente interesante en países en desarrollo, donde estas infraestructuras son a menudo difícilmente accesibles por diferentes motivos, y donde escasea la disponibilidad de ese personal especializado.
Por otro lado, en circunstancias sobrevenidas como la que se han vivido con la pandemia del COVID-19, se ha visto la necesidad de disponer de métodos y herramientas que permitan la gestión no presencial, o que reduzcan los requerimientos de actuación presencial del personal de gestión de todo tipo de servicios, siendo especialmente relevante el caso de servicios e infraestructuras críticas como la gestión de los recursos hidráulicos y el control del comportamiento estructural de las presas de embalse. El proyecto EMB-SAT contribuye de forma directa a la gestión remota de los recursos hidráulicos y de la infraestructura hidráulicas.
Cabe destacar que la realización de este proyecto se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ONU, Agenda 2030, suscritos por España) n.º 6 Agua limpia y saneamiento (garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible) y n.º 13 Acción por el clima (adopción de medidas para combatir el cambio climático y sus efectos), así como con el Pacto Verde Europeo (European Green Deal), hoja de ruta para dotar a la UE de una economía sostenible y que llegue a ser climáticamente neutra en 2050.
El proyecto EMB-SAT contribuye a la consecución de estos objetivos mediante la mejora de la gestión de los recursos hidráulicos (fundamental para aumentar la resiliencia de las sociedades a los efectos del cambio climático), la digitalización e innovación en dicha gestión, reduciendo las necesidades de la realización de controles in situ en presas y embalses por personal especializado, lo cual puede resultar especialmente interesante en países en desarrollo, donde estas infraestructuras son a menudo difícilmente accesibles por diferentes motivos, y donde escasea la disponibilidad de ese personal especializado.
Por otro lado, en circunstancias sobrevenidas como la que se han vivido con la pandemia del COVID-19, se ha visto la necesidad de disponer de métodos y herramientas que permitan la gestión no presencial, o que reduzcan los requerimientos de actuación presencial del personal de gestión de todo tipo de servicios, siendo especialmente relevante el caso de servicios e infraestructuras críticas como la gestión de los recursos hidráulicos y el control del comportamiento estructural de las presas de embalse. El proyecto EMB-SAT contribuye de forma directa a la gestión remota de los recursos hidráulicos y de la infraestructura hidráulicas.
