Se ha desarrollado una aplicación web que utiliza en tiempo cuasi-real imágenes de satélite de la constelación Sentinel 2 -programa Copernicus- para detectar la calidad del agua en embalses de abastecimiento de agua potable. La información espectral se ha contrastado con muestreos coincidentes en fecha con las órbitas, generando algoritmos calibrados para la estimación de distintos parámetros de contaminación. La aplicación registra y estima parámetros cada 5 días (tiempo de revisita de la constelación Sentinel 2), y tras un procesamiento intensivo muestra la distribución espacial de los contaminantes a estudio, presenta su tendencia en series temporales. Además, dispone de un sistema de alarmas parametrizado, para su explotación por las entidades gestoras de los abastecimientos de la cuenca, útil en el seguimiento de floraciones de algas nocivas.
Teledetección operativa de la calidad del agua y floraciones de algas nocivas en embalses mediante satélite
Antecedentes
La eutrofización de masas de agua es un proceso complejo y a menudo inexorable que afecta a masas de agua a nivel global. El aumento de episodios de efectos relacionados con la eutrofización, entre los que destacan las floraciones de algas tóxicas, se vincula por la comunidad científica principalmente a factores antrópicos, como las fuentes de contaminación difusa y al cambio climático.
Las floraciones pueden generar neurotoxinas y hepatotoxinas, sustancias que deben ser eliminadas en el proceso de depuración del agua previo al suministro de agua potable. Un grupo de embalses de la demarcación hidrográfica se encuentran expuestos a este fenómeno.
Retos
Disponer de una aplicación operativa para procesar las imágenes satelitales que incorpore algoritmia específica para la estimación de dichos parámetros representativos de dichas floraciones.
Se pretende estimar la calidad del agua de forma alternativa a la realización de muestreos y ensayos. La aplicación descarga automáticamente las imágenes Sentinel 2 tan sólo horas después de su captura, efectúa una corrección para reducir el efecto atmosférico sobre la radiancia emitida desde la superficie del agua, debido a la presencia de gases y aerosoles; otro de los retos fue testear la idoneidad de las imágenes de alta resolución de la constelación Planet Labs y su comparación con la imágenes Sentinel 2 para dicha finalidad
Fases
Se han empleado las imágenes disponibles del servicio Copérnicus y de la corporación Planet Labs. Para la corrección atmosférica, se han incorporado al proyecto las redes neuronales ofrecidas por la Agencia Espacial Europea.
Además, se han realizados vuelos de dron coincidentes para verificar el efecto atmósferico incorporando cámaras multiespectrales e hiperespectrales. Se han realizado muestreos de agua coincidentes, para su análisis por laboratorios acreditados, recogiendo muestras de agua mediante embarcaciones.
Además de la corrección atmosférica, el sistema filtra y elimina los pixeles afectados por nubosidad, sombra de nubes o reflexión especular. En los píxeles resultantes válidos se aplican algoritmos multibanda y de distinta formulación, obteniendo una correlación elevada con los resultados de contraste obtenidos de los ensayos de laboratorio
Nuevos Servicios
El seguimiento convencional mediante muestreos y análisis de la calidad del agua carece de la frecuencia temporal y el alcance espacial que serían deseables para detectar la presencia de proliferaciones de algas en fases tempranas y evaluar su incidencia y evolución. Para dicha finalidad las técnicas basadas en teledetección aportan información de gran utilidad a bajo coste, recogiendo información incluso en areas remotas de las masas de agua.
Esta aplicación se pondrá a disposición de la empresas gestoras del ciclo del agua que efectúan el tratamiento de potabilización, para seguimiento de posibles anomalías de la calidad del agua en fase temprana. La aplicación dispone de un sistema de gestión de usuarios y alarmas para dicha finalidad, así como un sistema de generación de informes predefinidos
Conclusiones
El proyecto, de dos años de duración, finaliza el primer semestre de 2026. Dada la gran utilidad y expectación generada en el sector del agua, se pretende continuidad trabajando en los próximos años para aplicar nuevos algoritmos, extender el rango de parámetros a estimar, y utilizar aprovechar las mejoras tecnológicas de los sensores de los satélites que se pondrán en órbita próximamente.
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