Vista de la escombrera restaurada de la antigua mina de carbón El Feixolín - CSIC// JUAN LÓPEZ-VINIELLES
MADRID, 25 Sep. (EUROPA PRESS) -
Un equipo liderado por el Laboratorio InSAR del Instituto Geológico y Minero de España del CSIC (IGME-CSIC) ha desarrollado y validado una estrategia para la vigilancia de laderas inestables en minas, combinando tecnología satelital y drones.
Publicada en la revista Engineering Geology, esta investigación abre nuevas posibilidades para detectar y seguir la evolución de movimientos del terreno potencialmente peligrosos y mejorar su vigilancia en zonas donde los satélites pierden precisión.
Los satélites radar permiten medir con gran precisión los desplazamientos del terreno desde el espacio mediante una técnica denominada InSAR, aunque los resultados pueden perder fiabilidad cuando el terreno se mueve de forma muy desigual entre zonas próximas.
En estos casos, el uso de imágenes adquiridas mediante dron y procesadas mediante técnicas avanzadas de fotogrametría y correlación digital de imágenes (SfM-DIC) aporta información complementaria y permite reconstruir los movimientos en tres dimensiones.
El estudio demuestra que la integración de ambas técnicas permite mejorar la caracterización de estos procesos en zonas donde los desplazamientos varían bruscamente en distancias cortas, donde la fiabilidad de las mediciones InSAR puede verse limitada.
La investigación se ha aplicado a la escombrera restaurada de la antigua mina de carbón El Feixolín, en el Valle de Laciana (León), donde el equipo analizó un deslizamiento lento de grandes dimensiones entre octubre de 2018 y septiembre de 2020.
Los resultados muestran desplazamientos tridimensionales acumulados de hasta 3,16 metros en los puntos de validación, un valor muy próximo a los 3,23 metros medidos directamente sobre el terreno mediante un sistema de posicionamiento por satélite de alta precisión (GNSS diferencial) y muy superior a la magnitud máxima de 1,22 metros registrada mediante InSAR en la línea de visión del satélite en esos mismos puntos. Esta comparación respalda la capacidad del enfoque propuesto para caracterizar grandes desplazamientos.
"Nuestra metodología no sustituye a la interferometría radar satelital, sino que aporta información complementaria precisamente donde los grandes gradientes de deformación pueden limitar la fiabilidad de los resultados obtenidos mediante satélite. La combinación de datos de satélite y dron permite analizar los movimientos con mayor detalle, reconstruirlos en tres dimensiones y evaluar la fiabilidad de las mediciones InSAR", explica Juan López-Vinielles, investigador del IGME-CSIC.
LIMITACIONES DE LAS TÉCNICAS DE INSAR
Las técnicas InSAR se han consolidado durante las últimas décadas como una herramienta de referencia para monitorizar movimientos del terreno gracias a su capacidad para cubrir grandes extensiones con elevada frecuencia de observación y precisión milimétrica.
Sin embargo, cuando los desplazamientos varían bruscamente en distancias cortas (es decir, cuando existen gradientes de deformación elevados), la fiabilidad de las mediciones InSAR puede verse limitada por lo que se conoce como aliasing de fase, un fenómeno que dificulta determinar de forma inequívoca cuánto se ha desplazado el terreno.
Además, las observaciones radar satelitales registran únicamente el movimiento proyectado en la línea de visión del satélite, por lo que no permiten reconstruir directamente el desplazamiento tridimensional completo.
Para hacer frente a estas limitaciones, el equipo procesó imágenes multitemporales adquiridas mediante dron utilizando una técnica de fotogrametría digital conocida como estructura a partir del movimiento (Structure from Motion, SfM) y técnicas de correlación digital de imágenes (Digital Image Correlation, DIC).
Esta metodología permitió obtener las dos componentes horizontales del movimiento y combinarlas con los modelos digitales de superficie generados mediante SfM para calcular la componente vertical y reconstruir así el movimiento tridimensional del talud estudiado.
La investigación se basó en el análisis de 237 imágenes radar adquiridas por la constelación de satélites europeos Sentinel-1, cuatro campañas de vuelo con dron y mediciones directas realizadas mediante GNSS diferencial en 22 puntos distribuidos por el área de estudio.
El estudio también evaluó cuatro formas de combinar los desplazamientos obtenidos por satélite y por dron. Para el talud analizado, la integración de los datos InSAR ascendentes con los desplazamientos horizontales obtenidos mediante SfM-DIC proporcionó el mejor equilibrio entre precisión y capacidad para reconstruir grandes desplazamientos.
NUEVAS ESTRATEGIAS DE MONITORIZACIÓN
El principal valor de esta investigación reside en su contribución al desarrollo de estrategias de monitorización capaces de caracterizar movimientos del terreno en zonas con gradientes de deformación elevados (zonas donde los movimientos varían bruscamente en distancias cortas). La disponibilidad de información sobre la magnitud, la dirección y la evolución de estos movimientos puede facilitar su interpretación y servir de apoyo a la toma de decisiones en entornos afectados por inestabilidades.
La metodología propuesta puede aplicarse no solo al análisis de inestabilidades caracterizadas por fuertes gradientes de deformación en zonas mineras, sino también al seguimiento de otros procesos naturales o antrópicos de características similares. En estos contextos, la combinación de medidas obtenidas por satélite y por dron permite disponer de información complementaria sobre los movimientos del terreno.
Esta complementariedad constituye uno de los principales hallazgos del estudio. Mientras que la interferometría radar satelital ofrece una elevada frecuencia de observación, una amplia cobertura espacial y una gran sensibilidad para detectar deformaciones, los datos obtenidos al procesar mediante SfM-DIC imágenes adquiridas con dron permiten reconstruir desplazamientos tridimensionales en sectores donde las mediciones InSAR pueden perder fiabilidad debido a la presencia de gradientes de deformación elevados. El uso combinado de ambas tecnologías puede contribuir, por tanto, a obtener una caracterización más completa de estos movimientos.
Además, futuras mejoras como el aumento de la frecuencia de los vuelos, el empleo de drones con posicionamiento de alta precisión (RTK) y la optimización de los parámetros de correlación podrían mejorar la resolución temporal, la precisión y la sensibilidad de la metodología, ampliando todavía más su ámbito de aplicación.