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
11 estudantes

Este ano 11 estudantes da Ciências ULisboa foram premiados com Bolsas Gulbenkian Novos Talentos, nas áreas da Biologia, Física, Matemática e Ciências Sociais.

Representação de cinco estrelas e de braço humano

Os rankings “Times Higher Education (THE) World University Rankings 2024 by Subject”, “QS World University Rankings by Subject 2023” e “ShangaiRanking’s Global Ranking of Academic Subjects 2023” atribuem à ULisboa posições de destaque nas áreas de ensino e investigação da Faculdade.

Bombeiro e participante a apagar um fogo com extintor no campus

Em outubro, Ciências ULisboa organizou um conjunto de ações de sensibilização dedicadas à segurança no campus da Faculdade. A iniciativa “Ciências em Segurança”, promovida pela Associação de Estudantes, contou com a ajuda do Gabinete de Segurança, Saúde e Sustentabilidade  e do Regimento de Sapadores Bombeiros de Lisboa. 

Catarina Frazão Santos

O Conselho Europeu de Investigação atribui bolsa de arranque, no valor de 1,499,819.00 euros, a Catarina Frazão Santos, investigadora e docente no Departamento de Biologia Animal da Ciências ULisboa e investigadora integrada no Centro de Ciências do Mar e do Ambiente, pelo seu projeto “Planeamento do Uso Sustentável do Oceano na Antártida num contexto de Alterações Ambientais Globais (PLAnT)”.

imagem ilustrativa de inteligencia artificial

"Conceitos que no passado eram aplicados exclusivamente à mente e ao cérebro humano estão agora a ser aplicados aos sistemas computacionais", escreve Klaus Gärtner, investigador do Centro de Filosofia das Ciências da Universidade de Lisboa.

"Este acontecimento é uma oportunidade para divulgar e celebrar a qualidade da investigação e da inovação desenvolvidas na Ciências ULisboa”, diz Margarida Santos-Reis, subdiretora da Faculdade para a área da investigação, a propósito da 5.ª edição do Dia da Investigação e Inovação.

imagem gerada por IA

"A realização de determinadas funções biológicas é explicada como efeito de uma “computação natural” executada pelo organismo. O objetivo destes programas é, como bem exemplificado por este recente artigo de Joshua Bongard e Michel Levin, promover uma confluência entre biologia e engenharia", escreve Lorenzo Baravalle, investigador do Centro de Filosofia das Ciências da Universidade de Lisboa.

pessoas a escavar na terra

Pegadas de dinossauros com 195 milhões de anos foram descobertas em Alvaiázere, no distrito de Leiria, sendo as mais antigas da Península Ibérica, segundo estudo publicado na revista científica Historical Biology. Carlos Neto de Carvalho, investigador do Instituto Dom Luiz, é um dos autores do trabalho.

Anfiteatro com pessoas

A 4.ª edição do acontecimento organizado pela Associação Portuguesa de Estudantes de Física (Physis), em colaboração com IA Ciências ULisboa e o Núcleo de Física e de Engenharia Física (NFEF) da Ciências ULisboa começou esta sexta-feira, dia 13 de outubro, no campus da Faculdade e termina este domingo, dia 15. Um dos pontos altos do programa é o debate “Há futuro na exploração espacial?”.

anffiteatro com cientistas

A Ciências ULisboa conta com 26 investigadores colocados nos rankings “World’s Top 2% Scientists”, de acordo com o mais recente estudo publicado pela Elsevier, comprovando a relevância da sua produção científica.

Laureados com o Nobel da Química

O Nobel da Química de 2023 foi atribuído conjuntamente a Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus e Alexei I. Ekimov, pelo trabalho que levou à descoberta e ao desenvolvimento de pontos quânticos, nanopartículas tão minúsculas que o seu tamanho determina as suas propriedades, segundo comunicado oficial da Real Academia das Ciências da Suécia.

rato

O estudo “Resistência a rodenticidas anticoagulantes desafia esforços do controlo de pragas em Portugal” - realizado por uma equipa de investigadores do Centro de Estudos do Ambiente e do Mar – visa recolher informações que tornem a gestão do ratinho doméstico mais eficiente, minimizando os seus impactos.

Katalin Karikó e Drew Weissman

A 2 de outubro de 2023 o Prémio Nobel da Fisiologia e Medicina foi atribuido a Katalin Karikó e Drew Weissman por descobertas biotecnológicas subjacentes à formulação das vacinas de mRNA (RNA mensageiro) para COVID-19. Em todo o mundo, mais de três mil milhões de pessoas receberam pelo menos duas doses destas vacinas (vacinas Comirnaty da Pfizer e Spikevax da Moderna). Em Portugal, cerca de sete milhões de pessoas receberam pelo menos três doses.

Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L'Huillier

O Nobel da Física de 2023 foi atribuído a três físicos europeus - Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L'Huillier -, a trabalhar nos EUA, Suécia e Alemanha. Reconhece os trabalhos pioneiros relativos à produção de luz decorrentes da interacção entre electrões e atómos foto-ionizados por laser, através da geração de um número elevado de harmónicas de ordem elevada que, em conjunto, e em condições de fase relativas adequadas (phase matching) podem dar origem a trens de impulsos luminosos com durações de ato-segundo (1 as = 10-18 s).

Centro de Congressos de Lisboa com vários participantes do EUPVSEC 2023

A 40th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition - EUPVSEC 2023 realizou-se de 18 a 22 de setembro de 2023, no Centro de Congressos de Lisboa. João Serra, professor do Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia da Ciências ULisboa, foi novamente convidado a ser o chairman da maior e mais importante conferência europeia dedicada à energia fotovoltaica.

obra de Wassily Kandinsky

"Descobertas recentes na neurociência cognitiva - por António Damásio, Vittorio Gallese e Frans de Waal, entre outros - posicionam a empatia como um facto neurobiológico", escreve Graça P. Corrêa, investigadora do Centro de Filosofia das Ciências da Universidade de Lisboa.

pessoas numa escavação numa jazida de fósseis

Novo estudo publicado na revista Zoological Journal of the Linnean Society descreve um novo dinossáurio saurópode que viveu na Península Ibérica há 122 milhões de anos. Esta nova espécie de dinossáurio, apelidada de Garumbatitan morellensis, foi descrita a partir de restos descobertos em Morella (Castelló, Espanha) por uma equipa de paleontólogos portugueses e espanhóis e permitiu ampliar a diversidade de dinossáurios conhecida num dos melhores registos fósseis do Cretácico Inferior da Europa.

sensor de radiação no topo de um veículo

Um novo estudo desenvolvido por investigadores da Ciências ULisboa e do Instituto Dom Luiz com a colaboração de parceiros em França (Mines Paris - PSL) e Luxemburgo (LIST), publicado na revista Progress in Photovoltaics: Research and Applications, explora o potencial em ambiente urbano de veículos solares em 100 cidades em cinco continentes.

auditório lotado

18 de setembro foi o primeiro dia de aulas para mais de 800 novos alunos matriculados nas licenciaturas da Ciências ULisboa na 1.ª fase do Concurso Nacional de Acesso. A sessão de boas-vindas aos novos alunos decorreu às 11h30, no auditório 3.2.14.

Luís Fernando Marques Mendes foi um biólogo inteiramente dedicado à Entomologia, desde que se licenciou em 1971 pela Ciências ULisboa. Faleceu na passada quinta-feira, 14 de setembro, após prolongada doença. A Faculdade lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos seus familiares, amigos e colegas.

Laje rochosa - primeiras evidências de vertebrados do fundo do mar

A descoberta de fósseis extremamente raros, que representam as primeiras evidências de peixes de águas profundas, atrasa a invasão da planície abissal em 80 milhões de anos. Estas descobertas foram publicadas este mês num novo estudo na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Grupo de pessoas

A 13ª Conferência Internacional SedNet - Continuum Sedimentar: aplicando uma abordagem de gestão integrada realizou-se na Ciências ULisboa, entre 5 a 9 de setembro. O programa intensivo de cinco dias começou com workshops sobre a gestão dos sedimentos a diferentes níveis, incluiu apresentações e uma visita de campo ao Porto de Lisboa e às dunas e praias de Cascais.

O Departamento de Matemática da Ciências ULisboa e o Museu Nacional de História da Ciência juntam-se numa homenagem que marca o centenário do nascimento do professor João Santos Guerreiro, a realizar no próximo dia 23 de setembro, entre as 14h00 e as 18h00, no Anfiteatro Manuel Valadares, no MUHNAC.

peixes

Os organismos estão a tornar-se mais pequenos através de uma combinação de substituição de espécies e mudanças dentro das espécies: trata-se da conclusão de um novo estudo publicado na revista Science, que analisou dados de todo o mundo dos últimos 60 anos e de diversas espécies de animais e plantas.

Filipe Rosas

​Filipe Rosas é o novo coordenador do Instituto Dom Luiz (IDL).

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