Detección de rasgos de las dunas: Coast Guard Beach, Massachusetts

Las dunas costeras que son altas y contiguas pueden mitigar grandemente las marejadas ciclónicas y las inundaciones cerca de nuestras costas. Comprender la posición y altura de las dunas, al igual que la forma en que estos rasgos cambian a través del tiempo, es esencial para la misión del USGS de predecir el impacto de las tormentas y huracanes a la infraestructura costera y los hábitats. Para este fin, el USGS opera un sinnúmero de aviones pequeños y sistemas aéreos no tripulados para cartografiar nuestra línea de costa usando lidar (un sistema avanzado de láser para la localización de rangos) o imágenes aéreas. Por ejemplo, cuando las imágenes están recopiladas de cierto modo, pueden ser procesadas con una técnica de fotogrametría llamada estructura de movimiento, la cual genera modelos tridimensionales altamente detallados de las áreas fotografiadas. Después, usando una serie de transectos posicionados digitalmente sobre el modelo de elevación creado, un analista puede determinar con cuidado la localización de la cresta y punta de la duna o dirigir un algoritmo para delinear automáticamente los rasgos. En última instancia, estos datos son combinados con información casi en tiempo real acerca de los niveles de agua y la altura de las olas entrantes para predecir cómo una tormenta en particular puede afectar a las comunidades costeras.

La cartografía aérea es una parte esencial de la misión científica del USGS – la recopilación de datos desde una nave aérea es una manera eficiente de cartografiar topografía, batimetría y hábitats. En los Centros de Ciencias Marinas y Costeras del USGS, los productos de datos derivados de misiones aéreas son usados para delinear el alcance de los arrecifes de coral cambiantes, medir volúmenes de sedimento que se acumulan y que erosionan desde nuestras playas y delinean los rasgos de las dunas que protegen nuestra infraestructura de las tormentas. Tradicionalmente, el USGS ha utilizado aeronaves equipadas con lidar o matrices de imágenes digitales para cartografiar elevación. Para derivar distancias (y, por extensión, la elevación terrestre), lidar funciona dirigiendo pulsos de láser muy rápidos al suelo, midiendo el tiempo que tarda cada pulso por separado en reflejarse de las superficies y regresar al emisor. Los sistemas de imágenes digitales son sencillas, consistiendo de una o más cámaras digitales que toman fotos superpuestas del paisaje. Las fotografías de estas misiones son procesadas con una recién popularizada técnica llamada estructura de movimiento (SfM, por sus siglas en inglés), que detecta automáticamente los mismos rasgos en las imágenes superpuestas, al final usándolas para determinar la profundidad tridimensional de una manera análoga a como utilizamos nuestros dos ojos. Los datos procedentes tanto del lidar como de la SfM suelen procesarse en una superficie digital o modelos digitales de elevación, donde cada píxel representa la elevación terrestre o de superficie subyacente a cada píxel. A menudo, estos modelos digitales de elevación o superficie, como el que se muestra en el video, se convierten en la base de análisis para manejadores de costas o científicos. Cuando la SfM es usada, como en este video, el modelo de elevación puede ir acompañado de un mapa a color de alta resolución del área de estudio.