Imágenes de inundaciones plásticas inspiraron la investigación Conjunto de datos de referencia Copernicus Sentinel-2 para la detección de acumulaciones de plástico marino denso. Un enorme evento de contaminación plástica en el generalmente idílico Mar Caribe inspiró a los investigadores a usar los datos de Copernicus Sentinel-2 para rastrear el plástico flotante. Se ha informado que el río Motagua, ubicado en Guatemala, es el río más contaminado en el área del Golfo de Honduras. Dado que aquí se han reportado parches de plástico denso y grandes trayectorias de macroalgas de sargazo, los investigadores se dieron cuenta de que era un lugar ideal para investigar las capacidades del sensor Copernicus Sentinel-2.
En 2017, cuando el río Motagua en Guatemala inundó la bahía de Honduras con una marea de basura plástica, las fotografías de Caroline Power desencadenaron una respuesta viral de los medios. Estas impactantes fotografías inspiraron a los investigadores griegos a probar las capacidades del sensor Copernicus Sentinel-2 para rastrear densos parches de desechos marinos.
Los resultados de esta investigación ya se han publicado, mostrando cómo los datos satelitales multiespectrales se aprovecharon con éxito para automatizar el monitoreo de desechos marinos.
Se estima que entre 4,8 y 12,7 millones de toneladas de plástico ingresan al océano cada año. El plástico amenaza la vida marina, la salud humana y la seguridad marítima. La teledetección de desechos marinos es una forma de rastrear este problema, pero la detección de plástico flotante utilizando imágenes satelitales puede ser un desafío. Es difícil distinguir el plástico de las macroalgas u otras características oceánicas brillantes como olas, espuma o destellos solares. Investigadores del Laboratorio de Teledetección de la Universidad Técnica Nacional de Atenas (NTUA) y la Universidad Nacional y Kapodistriana de Atenas (NKUA), desarrollaron recientemente nuevas soluciones de monitoreo de basura marina utilizando datos multiespectrales de la misión Sentinel-2 del Programa Copernicus de la Unión Europea. Los investigadores participan en la comunidad de Teledetección de Basura Marina, donde se están llevando a cabo una gran cantidad de proyectos financiados por la ESA basados en datos de Copernicus Sentinel-2. El estudio tuvo como objetivo distinguir la densa acumulación de desechos macro marinos de varias características marinas coexistentes y automatizar este método utilizando el aprendizaje automático. Los resultados se han publicado en un conjunto de datos de referencia de acceso abierto, llamado MARID MARIne Debris Archive, que permite la teledetección de muchos materiales flotantes a nivel mundial.
Copernicus Sentinel-2 muestra parches de plástico denso Los estudios previos de basura marina a menudo se basaron en drones o espectrorradiómetros portátiles in situ para medir las firmas espectrales de varios polímeros. También se ha intentado investigar las características de los desechos marinos utilizando datos satelitales multiespectrales. Sin embargo, la discriminación de los plásticos de características como barcos, olas, nubes y material orgánico fue un desafío. A pesar de que esos plásticos flotantes son diversos, tienen diferentes colores, tipos de polímeros y niveles de inmersión en agua. El éxito de este estudio dependió del uso de datos multiespectrales de acceso abierto de los satélites Copernicus Sentinel-2.
Reflectancia
Desechos marinos Material orgánico natural
Bandas
Descripción: Las firmas espectrales de las clases marine debris y Natural Organic Material derivadas de las anotaciones con altos niveles de confianza. Las firmas espectrales medias se presentan con percentiles 25-75 como barras de error. "Sentinel-2 fue elegido ya que tiene potencial para detectar acumulaciones relativamente grandes de escombros flotantes con una resolución espectral adecuada de entre 10 y 20 m, a pesar de las limitaciones potenciales a la disponibilidad espacial.
El tiempo de revisita de 2-5 días también fue lo suficientemente frecuente", dice Katerina Kikaki, investigadora principal de NTUA. La misión apoya el monitoreo de los cambios en la superficie de la Tierra con dos satélites de órbita polar equipados con sensores multiespectrales (MSI) de imágenes de escoba de empuje basados en filtros. La detección de varias clases de material flotante fue posible gracias a las muchas bandas de los sensores a una resolución de 10 m, las bandas son azul (458 a 523 nm), verde (543 a 578 nm), roja (650 a 680 nm) e infrarroja cercana (NIR) (785 a 900 nm). "Si bien no podemos identificar el tipo de polímero específico, al ver solo grandes acumulaciones de macro y micro plásticos mezclados, con las imágenes multiespectrales de Copernicus Sentinel-2 podemos distinguir las densas acumulaciones de desechos plásticos de otros materiales flotantes o características marinas", explica Katerina Kikaki.
El tiempo de revisita de 2-5 días también fue lo suficientemente frecuente", dice Katerina Kikaki, investigadora principal de NTUA. La misión apoya el monitoreo de los cambios en la superficie de la Tierra con dos satélites de órbita polar equipados con sensores multiespectrales (MSI) de imágenes de escoba de empuje basados en filtros. La detección de varias clases de material flotante fue posible gracias a las muchas bandas de los sensores a una resolución de 10 m, las bandas son azul (458 a 523 nm), verde (543 a 578 nm), roja (650 a 680 nm) e infrarroja cercana (NIR) (785 a 900 nm). "Si bien no podemos identificar el tipo de polímero específico, al ver solo grandes acumulaciones de macro y micro plásticos mezclados, con las imágenes multiespectrales de Copernicus Sentinel-2 podemos distinguir las densas acumulaciones de desechos plásticos de otros materiales flotantes o características marinas", explica Katerina Kikaki.
Altas cargas de sedimentos
Sargazo
Barco y estela
Desechos plásticos
Título: Ejemplo de imágenes sentinel-2 y características anotadas en MARIDA Descripción: El conjunto de datos MARIDA proporciona múltiples clases para distinguir el plástico de otros materiales flotantes o características marinas brillantes. El agua cargada de sedimentos, los barcos y las estelas u otra materia orgánica se pueden diferenciar de los desechos plásticos en el conjunto de datos. A diferencia de los conjuntos de datos de cobertura terrestre existentes, que proporcionan una clasificación extensa de varios tipos de tierras, los conjuntos de datos de materiales flotantes marinos a menudo se centran en clases particulares. Un conjunto de datos podría apuntar a material orgánico específico, como el sargazo de macroalgas, clasificando solo el sargazo denso, el sargazo escaso o el agua. Otros conjuntos de datos están diseñados simplemente para la clasificación binaria (plástico / sin plástico). Aquí es donde el conjunto de datos MARIDA es un valor atípico, proporcionando en total 15 clases coexistentes con plástico basado en datos multiespectrales anotados de Copernicus Sentinel-2. Las clases en MARIDA van desde desechos plásticos y orgánicos, hasta nubes, estelas, espuma en olas rompientes o varios tipos de agua, como agua clara y turbia. Después de un estudio inicial en el Golfo de Honduras, los investigadores eligieron 17 copernicus Sentinel-2 Tiles en lugares conocidos por la contaminación plástica oceánica. Los datos de Copernicus Sentinel-2 fueron elegidos ya que son de acceso abierto y están disponibles para todas las zonas costeras del mundo. Durante un período de siete años (2015-2021), los investigadores recopilaron informes in situ de científicos ciudadanos, redes sociales y actividades de limpieza de océanos, para corroborar los llamados eventos de desechos marinos en estos lugares distribuidos globalmente. El conjunto de datos MARIDA se desarrolló posteriormente a través de una anotación cuidadosa de imágenes multiespectrales para los eventos de desechos marinos a nivel de píxeles. También se utilizaron datos meteorológicos, índices espectrales bien establecidos y verificación adicional utilizando datos de muy alta resolución (VHS) de PlanetScope. La estructura del conjunto de datos se basa en 63 fechas únicas de Copernicus Sentinel-2
Eventos globales sobre desechos marinos Descripción: Se adquirieron y procesaron los sitios (puntos rojos en el mapa) donde se reportaron los eventos de Desechos Marinos, y las correspondientes imágenes satelitales de Copernicus Sentinel-2. Los desechos marinos y otras características que coexistían se anotaron en datos satelitales considerados. "Dado que el plástico denso tiene una firma espectral diferente a la del sargazo denso, por ejemplo, se pueden distinguir. Sin embargo, el desafío surgió cuando el agua era dominante mientras que el material flotante era escaso. Por lo tanto, junto con la anotación, también proporcionamos niveles de confianza para cada píxel", afirma Katerina Kikaki. Los anotadores expertos registraron la clase temática y su nivel de confianza para cada polígono digitalizado. Los polígonos anotados se etiquetaron con tres niveles de confianza, alto, moderado o bajo. Después del paso de anotación, se estableció un protocolo de acuerdo entre anotadores. También se obtuvieron importantes conocimientos sobre el comportamiento espectral de varias clases de características oceánicas, utilizando el análisis de firmas espectrales y el análisis estadístico con el algoritmo t-SNE. "El conjunto de datos se basa en casos realistas, por ejemplo, cuando existen nubes. Por lo tanto, el usuario puede examinar cómo las firmas espectrales de las características en la superficie de nuestro océano cambian en diferentes condiciones", concluye Katerin. El aprendizaje automático es una herramienta poderosa, que en los últimos años ha sido aprovechada por la comunidad de teledetección. Para que el conjunto de datos MARIDA sea útil con algoritmos de aprendizaje automático y proporcione soluciones automatizadas, el paso final en el estudio fue proporcionar puntos de referencia de aprendizaje automático. Mirando hacia el futuro, los investigadores esperan que el conjunto de datos se amplíe con otras clases de materiales flotantes como especies de macroalgas o con eventos de desechos marinos aún más verificados. Acerca de los Centinelas de Copérnico Los Copernicus Sentinels son una flota de satélites dedicados de propiedad de la UE, diseñados para ofrecer la gran cantidad de datos e imágenes que son fundamentales para el programa medioambiental Copernicus de la Unión Europea. La Comisión Europea lidera y coordina este programa, para mejorar la gestión del medio ambiente, salvaguardando vidas cada día. La ESA está a cargo del componente espacial, responsable de desarrollar la familia de satélites Copernicus Sentinel en nombre de la Unión Europea y garantizar el flujo de datos para los servicios de Copernicus, mientras que las operaciones de los Copernicus Sentinels se han confiado a la ESA y EUMETSAT.
Los datos de observación de la Tierra de los satélites Copernicus Sentinel se introducen en los Servicios Copernicus. Lanzados por primera vez en 2012 con los servicios de Monitoreo de Tierras y Manejo de Emergencias, estos servicios brindan apoyo gratuito y abierto, en seis áreas temáticas diferentes. El Servicio de Vigilancia del Medio Marino de Copernicus (CMEMS) proporciona información de referencia periódica y sistemática sobre el estado físico y biogeoquímico, la variabilidad y la dinámica de los ecosistemas oceánicos y marinos para el océano mundial y los mares regionales europeos. Martin Eduardo Lucione https://facebook.com/Ecoalfabetizacion https://issuu.com/martinlucione Extraído Sentinel.esa.int C. Powers European Space Agency
