Avaliação da precisão na deteção de linha de costa com imagens de satélites disponíveis ao público

Artigo na Communications Earth & Environment

Trabalho de doutoramento em ambiente não académico abre portas para uma maior compreensão dos ambientes costeiros a nível global

Exemplo de linhas de costa derivadas da ferramenta CASSIE

Exemplo de linhas de costa derivadas da ferramenta CASSIE

Daniel Pais
Daniel Pais
No início do seu percurso académico, Daniel Pais interessou-se pela Geologia Costeira e Deteção Remota
Fonte GJ DCI Ciências ULisboa

Daniel Pais iniciou o doutoramento em Geologia, ramo de Geodinâmica Externa, em outubro de 2022, na Ciências ULisboa, em cooperação com o Instituto Dom Luiz e com o CoLAB +ATLANTIC. O seu projeto de doutoramento conta com o apoio da FCT, mediante uma bolsa de doutoramento em ambiente não académico. O seu orientador externo é Luís Pedro Almeida. Os orientadores internos são Cristina Ponte Lira e Rui Taborda.

O objetivo do seu programa de doutoramento é desenvolver uma nova ferramenta que integre a deteção da linha de costa, utilizando imagens de satélite, e soluções de modelação de última geração para prever linhas costeiras futuras. O objetivo passa também por traduzir os resultados em indicadores de evolução das praias, que possam ser aplicados universalmente e de forma automática a diferentes ambientes costeiros, incorporando as últimas previsões de alterações climáticas e auxiliando nas soluções de gestão.

No início do seu percurso académico, Daniel Pais interessou-se pela Geologia Costeira e Deteção Remota. Licenciou-se em Geologia - ramo de Geologia Aplicada e do Ambiente - pela Ciências ULisboa, em 2019, e concluiu o mestrado em Geologia Ambiental, Riscos Geológicos e Gestão do Território na mesma instituição, em 2021. No âmbito do seu trabalho de dissertação analisou a evolução do sistema praia/duna de São João da Caparica após as mais recentes operações de alimentação artificial, o que lhe permitiu desenvolver competências de investigação científica e de gestão durante esse período.

Daniel Pais, estudante de doutoramento em Geologia na Ciências ULisboa, é um dos autores do  artigo - “Benchmarking satellite-derived shoreline mapping algorithms” - publicado na Communications Earth & Environment, em setembro passado e que apresenta uma avaliação inédita da precisão na deteção da linha de costa, através de imagens satélites disponíveis ao público.

A deteção remota por satélite, devido à abundância e acessibilidade dos dados, é frequentemente utilizada para monitorizar o litoral, mas, até este artigo, não existia uma comparação estruturada e independente do desempenho dos diferentes algoritmos que, através das imagens captadas pelos satélites, conseguem automaticamente detetar e mapear a linha de costa, ou seja, o contacto entre a terra e o mar.

No âmbito do seu doutoramento, Daniel Pais foi convidado pelo seu coorientador externo - Luís Pedro Almeida -, investigador no laboratório colaborativo português CoLAB +Atlantic, a participar neste projeto inovador e concebido por Kilian Vos, primeiro autor do artigo e investigador na Universidade de Nova Gales do Sul (Austrália). Este trabalho conta ainda com a participação de vários especialistas das seguintes entidades: Universidade Politécnica de Valência (Espanha), Universidade de Queensland (Austrália), Instituto Deltares (Holanda), Universidade Federal de Santa Catarina (Brasil), Universidade de Bordeaux (França) e Centro de Ciências Marinhas e Costeiras do Pacífico do Serviço Geológico dos Estados Unidos (EUA).

Luís Pedro Almeida, Daniel Pais e António Klein (UFSC) testaram a ferramenta CASSIE (acrónimo de Coastal Analyst System from Space Imagery Engine), lançada online em 2021, numa cooperação luso-brasileira ainda em desenvolvimento, que deteta e analisa automaticamente a linha de costa usando imagens de satélite. Segundo o estudante, “a ferramenta CASSIE apresenta uma interface gráfica intuitiva, com indicadores visuais, tornando-a diferenciadora de outras existentes e mais complexas. Qualquer pessoa que não seja especialista na área pode utilizar a ferramenta e perceber o que está a acontecer em determinada zona costeira.”

O trabalho prático durou aproximadamente seis meses. O primeiro objetivo centrou-se na execução da ferramenta CASSIE nos ambientes costeiros de controlo: quatro praias arenosas com condições geológicas e oceanográficas contrastantes. Devido à natureza dinâmica associada à posição da linha de costa houve a necessidade de corrigir os resultados, incorporando as diferenças relacionadas com as marés e as ondas, de forma a aumentar a precisão da deteção. Este aspeto, revelou ainda que existe uma elevada componente dinâmica do indicador utilizado, principalmente nos ambientes costeiros mais complexos.

“Em locais onde a amplitude da maré é maior, os algoritmos tendem a dar piores resultados porque não conseguem detetar corretamente a linha de costa. Uma das conclusões deste artigo é que nestas condições é preciso desenvolver novas técnicas específicas e até, talvez, utilizar um indicador distinto como a fronteira areia seca/areia molhada. Nas zonas com amplitudes de marés menores, os resultados são bastante positivos”, esclarece Daniel Pais.

imagem do site da CASSI
A página de Internet da ferramenta CASSIE é https://cassiengine.org/

Uma outra parte importante do trabalho consistiu na validação dos produtos resultantes dos algoritmos de deteção automática da linha de costa com dados in situ recolhidos nos ambientes costeiros em análise. “Isto só foi possível devido ao facto de estes quatro sítios serem monitorizados há largas décadas, com bastante frequência, e destes dados estarem disponíveis publicamente, o que é relativamente raro no mundo. A recolha de dados in situ, no campo, será sempre necessária e é imprescindível para a validação de qualquer modelo”, explica Daniel Pais.

No seu projeto de doutoramento, numa fase mais avançada, Daniel Pais pretende explorar a previsão de linhas de costa, juntando às linhas detetadas por satélite outros fatores como ondas, marés ou o fornecimento sedimentar para elaborar cenários que representem a sua evolução no futuro e torná-los úteis para a comunidade, disponibilizando os resultados às entidades públicas interessadas.

Este projeto abre portas ao desenvolvimento de novos algoritmos, novas técnicas e uma maior compreensão dos ambientes costeiros a nível global, havendo também espaço para melhorar as próprias ferramentas testadas, como a CASSIE.

“A metodologia seguida, totalmente transparente e colaborativa, permite a replicação do trabalho por outros investigadores. Isto é algo importante em ciência e que quisemos passar com este projeto”, conclui Daniel Pais. O próximo passo é melhorar a deteção por meio da Inteligência Artificial, integrando redes neurais na análise de imagens de satélite, e testar este método com satélites de muito alta resolução (3 m) e noutros ambientes litorais.

Tânia Monteiro, Creative Minds com Gabinete de Jornalismo Ciências ULisboa
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt

A Ciências ULisboa foi palco do mais recente workshop da International Atomic Energy Agency (IAEA). O “Regional Workshop on Nuclear and Radiation Education - Strategies and Approaches to Enhance Capacity Building in Nuclear Education and Training” realizou-se entre os dias 4 e 7 de dezembro e contou com a presença de 37 representantes de 25 países europeus e asiáticos, assim como de especialistas internacionais e delegados da IAEA.

Ricardo Trigo e membros da ULisboa e CGD

Ricardo Trigo é professor no Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia e investigador no Instituto Dom Luiz, no RG1 – Climate change, atmosphere-land-ocean processes and extremes. Este ano foi distinguido, pela segunda vez, pela ULisboa e Caixa Geral da Depósitos (CGD) com um prémio científico, na área das Ciências da Terra e Geofísica. O primeiro prémio científico atribuído pela ULisboa e pela CGD ao cientista ocorreu em 2017. Leia a entrevista com o cientista e saiba o que pensa sobre esta distinção e em que consiste a sua investigação.

salão nobre da Reitoria da ULisboa

Na edição de 2023 dos Prémios Científicos ULisboa / Caixa Geral de Depósitos (CGD) foram atribuídos 20 prémios e 20 menções honrosas a professores e investigadores da Universidade. Os cientistas da Ciências ULisboa alvo desta distinção foram Alysson Bessani, Ricardo Trigo e Vladimir Konotop, com prémios no valor de 6.500€; e Carla Silva, Jaime Coelho, José P. Granadeiro e Rita Margarida Tavares, com menções honrosas.

Alysson Bessani e membros da ULisboa e CGD

Alysson Bessani é professor no Departamento de Informática e investigador no LASIGE Computer Science and Engineering Research Centre da Ciências ULisboa. Este ano foi distinguido pela ULisboa e pela Caixa Geral da Depósitos (CGD) com um prémio científico, na área das Ciências da Computação e Engenharia Informática. Leia a entrevista com o cientista e saiba o que pensa sobre esta distinção e em que consiste a sua investigação.

Luís Carriço e memebros da ULisboa e CGD

José P. Granadeiro é professor no Departamento de Biologia Animal e investigador no grupo de investigação Biologia da Adaptação e Processos Ecológicos do Centro de Estudos do Ambiente e do Mar (CESAM). Este ano foi distinguido pela ULisboa e pela Caixa Geral da Depósitos (CGD) com uma menção honrosa, na área de Biologia, Engenharia Biológica, Bioquímica e Biotecnologia. Leia a entrevista com o cientista e saiba o que pensa sobre esta distinção e em que consiste a sua investigação.

Imagem gráfica da rubrica com fotografia de André Rodrigues

A crónica da autoria da Comissão de Imagem do Departamento de Informática da Ciências ULisboa visa realçar a investigação feita pelos docentes e investigadores deste departamento. A primeira dá a conhecer André Rodrigues.

Carla Silva com membros da ULisboa e da CGD

Carla Silva é professora no Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia e investigadora no Instituto Dom Luiz, no RG5 – Energy Transition. Este ano foi distinguida pela ULisboa e pela Caixa Geral da Depósitos com uma menção honrosa, na área de Engenharia do Ambiente e Energia. Leia a entrevista com a cientista e saiba o que pensa sobre esta distinção e em que consiste a sua investigação.

Rita Margarida Cardoso e membros da ULisboa e CGD

Rita Margarida Cardoso é investigadora no Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia e investigadora no Instituto Dom Luiz (IDL), no RG1 – Climate change, atmosphere-land-ocean processes and extremes. Este ano foi distinguido pela ULisboa e pela Caixa Geral da Depósitos (CGD) com uma menção honrosa, na área das Ciências da Terra e Geofísica. Leia a entrevista com a cientista e saiba o que pensa sobre esta distinção e em que consiste a sua investigação.

Vladimir Konotop e membros da ULisboa e da CGD

Vladimir Konotop é professor no Departamento de Física e investigador no Centro de Física Teórica e computacional da Ciências ULisboa. Este ano foi distinguido pela segunda vez, pela ULisboa e pela Caixa Geral da Depósitos (CGD) com um prémio científico, na área de Física e Materiais. O primeiro prémio científico atribuído pela ULisboa e pela CGD ao cientista ocorreu em 2017. Leia a entrevista com o cientista e saiba o que pensa sobre esta distinção e em que consiste a sua investigação.

José Ricardo Paula

José Ricardo Paula, investigador auxiliar júnior no Departamento de Biologia Animal da Ciências ULisboa e no Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE), é o vencedor da 4.ª edição do FLAD Science Award Atlantic, atribuído pela Fundação Luso-Americana para o Desenvolvimento (FLAD). De acordo com o comunicado de imprensa emitido pela FLAD, “José Ricardo Paula irá receber 300 mil euros de financiamento, em três anos, para desenvolver uma ideia inovadora, nomeadamente, o projeto ‘ATLANTICDIVERSA’, que pretende contribuir para compreender o papel dos mutualismos de limpeza na conservação da Biodiversidade do Atlântico, com recurso a tecnologias emergentes, como a Inteligência Artificial”.

Movimento de partículas ativas em meios desordenados

Sabia que quando um conjunto de robots ou bactérias se move num espaço onde há vários objetos livres, esses robots ou bactérias desviam esses objetos para poderem passar? Um grupo de investigadores da Ciências ULisboa e das universidades de College of London (Reino Unido) e de Gothenburg (Suécia) conseguiu mostrar que o rasto deixado por esse movimento contribui para a formação de grupos, funcionando como um mecanismo efetivo de comunicação entre eles.

Fotografia de Catarina Frazão Santos

Catarina Frazão Santos, investigadora no DBA Ciências ULisboa e no MARE, em entrevista ao canal YouTube da Faculdade, a propósito da distinção do ERC, com uma bolsa de arranque, no valor de quase 1,5 milhões de euros, dá a conhecer a sua pessoa, os objetivos e expetativas do projeto PLAnT, refletindo também sobre o contributo da Faculdade para o seu percurso profissional e a importância da sua área de investigação.

Identidade gráfica do café ciências da exposição cem medidas

“Cem Meias Medidas: desenhos e gravuras de Inez Wijnhorst” está patente ao público na Galeria Ciências até fevereiro de 2024. O curador da exposição - Pedro  Freitas - escreve uma crónica sobre esta mostra inaugurada a 21 de novembro. A 12 de dezembro, pelas 17h00, na Galeria Ciências, o curador e a autora participam numa mesa-redonda, que conta ainda com a participação do cientista Henrique Leitão. Os três pretendem explorar a exposição através dos seguintes pontos de vista: o da criação e da intenção dos desenhos, o do seu conteúdo matemático e físico, e o das suas eventuais interações com a história da ciência.

Conceção artística de um buraco negro

Num artigo publicado na revista científica Astronomy & Astrophysics, uma equipa internacional liderada por Rodrigo Carvajal, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e da Ciências ULisboa, e que inclui dez investigadores do IA, apresenta um método de aprendizagem automática (machine learning) que reconhece galáxias superluminosas no início do Universo.

Ignacio Schoendorff, diretor geral da Gilead, Perpétua Gomes, da Comissão de Avaliação dos Projetos de Investigação em Virologia, Margarida Gama Carvalho e a sua equipa

O projeto de investigação miThic-eSwitch na área da Virologia – Infeção pelo Vírus da Imunodeficiência Adquirida/ Síndrome da Imunodeficiência Adquirida, coordenado por Margarida Gama Carvalho, professora do DQB e líder de um dos grupos do BioISI, foi um dos vencedores da 9.ª edição do Programa Gilead GÉNESE, com um prémio no valor de 34 mil euros.

Fotografia de António M. Vallêra

“Neste ensaio analiso a descarbonização simultânea dos transportes terrestres e do sistema elétrico, tomando Portugal como um caso de estudo, e comparo os resultados de vários modelos possíveis para esta transição”, diz António M. Vallêra, autor do livro “The Transition”.

Carlos Marques da Silva à frente do globo do C6

O estudo coordenado por Carlos Marques da Silva, professor do Departamento de Geologia da Ciências ULisboa e investigador do Instituto Dom Luiz (IDL), venceu a 2.ª edição do Prémio Paleontologia e Estratigrafia de Portugal, atribuído pela Sociedade Portuguesa de Paleontologia (SPdP) e pela empresa Chronosurveys.

Exemplo de linhas de costa derivadas da ferramenta CASSIE

Daniel Pais, estudante de doutoramento em Geologia na Ciências ULisboa, é um dos autores do  artigo - “Benchmarking satellite-derived shoreline mapping algorithms” - publicado na Communications Earth & Environment, e que apresenta uma avaliação inédita da precisão na deteção da linha de costa, através de imagens satélites disponíveis ao público.

Representantes do Tec Labs e das suas startups e spin-offs posam para fotografia

O Tec Labs esteve no LISPOLIS a celebrar os resultados da call INNOV-ID, promovida pela Agência Nacional de Inovação e pela Portugal Ventures e que financiou nos últimos três anos, com mais de 5,5 milhões de euros, mais de 55 projetos inovadores e startups nascidos no ecossistema científico e tecnológico português. Nesta terceira call, como ignition partner da Portugal Ventures, o Tec Labs conseguiu ajudar duas startups do seu ecossistema  - a Generosa e a KeepIT - garantindo um investimento de 100 mil euros cada.

várias pessoas sentadas em volta de uma mesa

No dia 6 de novembro, o MARE ULisboa recebeu nas suas instalações Tibor Králik, embaixador da Eslováquia em Portugal, numa reunião preparatória da visita de estado a Portugal da presidente daquele país, Zuzana Čaputová, agendada para os dias 5 e 6 de dezembro.

Zita numa sala com livros

"Portugal é mais mar que terra”, diz a professora cientista - Maria José Costa – bióloga marinha, nesta curta entrevista a propósito do Grande Prémio Ciência Viva 2023, que lhe é atribuído, pela sua colaboração na disseminação da cultura científica nas áreas da biodiversidade marinha, ambiente e literacia do oceano.

Alan Phillips, investigador no Departamento de Biologia Vegetal da Ciências ULisboa e no Laboratório de Genómica e Microbiologia Translacional, no Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas (BioISI), foi novamente distinguido na lista de investigadores altamente citados de 2023 da Clarivate Analytics, na categoria de Ciência Vegetal e Animal. O investigador Alan Philips desenvolve trabalho na área da Microbiologia e foi, este ano, reconhecido pela 6ª vez consecutiva pela Clarivate como um dos investigadores mais citados a nível mundial.

Atribuição dos prémios BfK

"Em Ciências ULisboa decidimos candidatar à edição deste ano do BfK o projeto “Block-Based Accessible Tangible System” desenvolvido por Filipa Rocha, estudante de doutoramento em Informática no LASIGE Ciências ULisboa e participante no Impact Program do nosso ScienceIN2Business. A ideia do projeto é tornar a aprendizagem digital mais acessível às crianças com dificuldades visuais". Leia a crónica do Tec Labs sobre o assunto.

Einstein com estudantes da Lincoln University

"Ao longo destas décadas, a presença da Filosofia da Ciência tem sido enriquecedora no trajeto de muitos nesta Faculdade e um elemento diferenciador relativamente a outras escolas", escreve João L. Cordovil, coordenador científico do Centro de Filosofia das Ciências da Universidade de Lisboa.

Foto de grupo com delegação chinesa e representantes da Ciências ULisboa

A 10 de novembro a ULisboa recebeu a visita de uma delegação chinesa de altos dignitários, professores, investigadores e estudantes de doutoramento, durante a qual foi renovado o protocolo entre a ULisboa e a Universidade de Xangai. Após uma sessão de abertura na reitoria da Universidade, a delegação visitou Ciências ULisboa e o Instituto Superior Técnico.

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