Aplicación de técnicas estadísticas a imágenes digitales para la obtención de la batimetríay su evolución en la Playa de la Magdalena

Abstract

RESUMEN: La Playa de la Magdalena, ubicada en la Bahía de Santander (Cantabria, España), es una playa con un gran atractivo turístico, debido a su propia localización cercana al núcleo urbano, y sus características de oleaje débil ya que se encuentra protegida en el interior de la bahía. En enero de 2018 se comenzó el proyecto de la estabilización del sistema de playas Magdalena-Peligros, cuyo objetivo era cesar la erosión producida en la Playa de la Magdalena mediante la construcción de dos diques. El IHCantabria decidió implantar un sistema de cámaras para llevar a cabo la monitorización de la playa durante el periodo de estabilización de la misma. Las obras se detuvieron debido a diversas manifestaciones en contra de las mismas, esto fue posterior a la construcción del primer dique en frente al Restaurante Balneario de la Magdalena. En el presente estudio se ha desarrollado una metodología de obtención de la batimetría de una playa mediante videometría costera, aplicando técnicas estadísticas a imágenes. Se dispone de la playa videomonitorizada en el periodo durante el cual se llevaron a cabo las obras y en el periodo posterior a las mismas. La implementación y validación de la metodología, mediante la cual se ha obtenido la batimetría de la Playa de la Magdalena, se ha llevado a cabo el 29 de septiembre de 2019, cuyos resultados se han validado mediante una batimetría medida en una salida de campo el mismo día. Posteriormente, se ha implementado la metodología en distintas fechas para así poder llevar a cabo el análisis de la evolución morfológica de la Playa de la Magdalena a largo plazo, mediante la información obtenida de la estación de videomonitorización sobre la evolución de la línea de costa, la variación del volumen entre batimetrías y las tasas de transporte. La obtención de la batimetría en la playa se ha dividido en dos partes, por un lado, la obtención de la batimetría intermareal utilizando herramientas de detección de líneas de costa basadas en las Funciones Empíricas Ortogonales (EOFs), mediante la cual se han obtenido unos resultados muy buenos, como por ejemplo, un error cuadrático medio de alrededor de 10 centímetros respecto a la batimetría medida. Por otro lado, la obtención de la batimetría submareal (batimetría sumergida bajo el agua), se ha llevado a cabo mediante el desarrollo de un modelo batimétrico, basado en las Funciones Empíricas Ortogonales. En esta nueva línea de investigación se han obtenido avances muy buenos, pudiendo estimar batimetrías hasta profundidades de alrededor de un metro respecto al nivel del mar, con un error cuadrático medio asociado de alrededor de 15 centímetros. Finalmente, se ha podido caracterizar correctamente la evolución morfológica de la Playa de la Magdalena mediante imágenes, ya que se analizan procesos en 3D, concluyendo que la Playa de la Magdalena se encuentra en erosión debido a las obras inconclusas, las cuales protegen la zona frente al Restaurante Balneario de la Magdalena, pero no solucionan el problema de erosión de la playa a largo plazo.

ABSTRACT: Playa de la Magdalena, located in Santander Bay (Cantabria, Spain), is a beach with a great tourist attraction, due to its own location near the town, and its characteristics of weak waves as it is protected inside the bay. In January 2018, the project “Estabilización del sistema de playas Magdalena-Peligros” was started. The objective of this project was to stop the erosion produced in Playa de la Magdalena by means of the construction of two dikes. IHCantabria decided to implement a camera system to monitor the beach during the stabilization period. The work was stopped due to several demonstrations against it after the construction of the first dyke in front of the Balneario de la Magdalena Restaurant. In the present study, a methodology has been developed to obtain the bathymetry of a beach by means of coastal videometry, applying statistical techniques to images. The beach was video monitored during the period of the works and in the period after them. The implementation and validation of the methodology, whereby the bathymetry of the Magdalena Beach has been obtained, has been carried out on September 29th, 2019, whose results have been validated according to a bathymetry measured in a field trip the same day. Subsequently, the methodology has been implemented on different dates in order to carry out the analysis of the morphological evolution of the Magdalena Beach in the long term, according to the information obtained from the video-monitoring station on the evolution of the coastline, the volume variation between bathymetries and the transport rates. The obtaining of the bathymetry on the beach has been divided in two parts, on the one hand, the obtaining of the intertidal bathymetry using tools for the detection of coastlines based on the Empirical Orthogonal Functions (EOFs), through which very good results have been obtained, such as a mean square error of about 10 centimeters with respect to the measured bathymetry. On the other hand, obtaining subtidal bathymetry (submerged bathymetry under water), through the development of a bathymetric model, based on the Empirical Orthogonal Functions. In this new line of research very good advances have been obtained, being able to estimate bathymetries up to depths of about one meter with respect to the sea level, with an associated mean square error of about 15 centimeters. Finally, it has been possible to correctly characterize the morphological evolution of Playa de la Magdalena by means of images, since processes are analyzed in 3D, concluding that the beach is under erosion due to unfinished works, which protect the area in front of the Balneario de la Magdalena Restaurant, but do not solve the problem of beach erosion in the long term.