Topografia em zonas intermarés a partir de imagens de satélite multiespectrais processadas na nuvem : avanços no método de linha de água automatizado

Abstract

O mapeamento de zonas intermareais é essencial para compreender a dinâmica costeira, preservar habitats e gerenciar riscos em áreas costeiras vulneráveis, adicionalmente, contribui para a construção de condições de contorno confiáveis para modelagem numérica e projeções futuras. Este estudo apresenta avanços no mapeamento da topografia intermareal a partir de imagens de satélite de acesso público, de aprimoramentos no Método da Linha de Água e da integração com os algoritmos do módulo Linha de Costa da plataforma CASSIE. Como resultado, propõe-se uma nova abordagem, denominada neste estudo de Método de Linha de Água Acoplado. O método foi aplicado a imagens de satélite Sentinel processadas na plataforma Google Earth Engine, integrando dados de maré de medidores in situ, do modelo global de maré TPXO- 9 e de simulações hidrodinâmicas no Delft3D. A abordagem emprega detecção automatizada de linha de água, atribui níveis de água a cada linha identificada e interpola as linhas de elevações por meio da Krigagem Bayesiana Empírica para gerar os Modelos Digitais de Elevação da zona intermareal. A exatidão dos modelos gerados foi validada com dados in situ, alcançando um RMSE de 0,14 metros e correlações lineares de até 0,93, demonstrando forte consistência com os dados observados. O método se mostrou flexível para aplicação em diferentes regiões do mundo, com métricas consistentes que reforçam seu potencial para monitorar mudanças morfológicas de zonas intermareais em escala global. Além de abordar os desafios relacionados aos regimes de maré, a variabilidade de sedimentos e a transparência da água para o monitoramento de zonas intermareais, este estudo também buscou desenvolver uma ferramenta intuitiva com interface web amigável e processamento em nuvem para pesquisadores e gestores costeiros com conhecimentos heterogêneos. A ferramenta desenvolvida está disponível na plataforma web CASSIE, oferecendo uma solução prática para análises topográficas digitais em ambientes costeiros dinâmicos.

Mapping intertidal zones is essential to understand coastal dynamics, preserve habitats and manage risks in vulnerable coastal areas. It also contributes to the construction of reliable boundary conditions for numerical modeling and future projections. This study presents advances in mapping intertidal topography from publicly available satellite images, improvements in the Waterline Method and integration with the algorithms of the Shoreline module of the CASSIE platform. As a result, a new approach is proposed, called Coupled Waterline Method. The method was applied to Sentinel satellite images processed in the Google Earth Engine platform, integrating tide data from tide gauges, the TPXO-9 global tidal model and hydrodynamic simulations in Delft3D. The approach employs automated waterline detection, assigns water levels to each identified line and interpolates the elevation lines through Empirical Bayesian Kriging to generate Digital Elevation Models of the intertidal zone. The accuracy of the generated models was validated with field surveys data, achieving an RMSE of 0.14 meters and linear correlations of up to 0.93, demonstrating strong consistency with the observed data. The method proved to be flexible for application in different regions of the world, with consistent metrics that reinforce its potential to monitor morphological changes in intertidal zones on a global scale. In addition to addressing the challenges related to tidal regimes, sediment variability and water transparency in intertidal zone mapping, this study also sought to develop an intuitive tool with a user-friendly web interface and cloud processing for researchers and coastal managers with heterogeneous knowledge. The developed tool is available on the CASSIE web platform, offering a practical solution for digital topographic analysis in dynamic coastal environments.