PORTS4.0-2023 "IDEAS" - I-4.75

Ports 4.0 és una iniciativa insígnia de finançament a la innovació llançada per l’autoritat portuària nacional espanyola Puertos del Estado i les autoritats portuàries regionals. El seu objectiu principal és atreure, donar suport i accelerar el talent emprenedor (startups, spin-offs, intraemprenedors) en l’ecosistema logístic i portuari espanyol per impulsar la transformació digital, la sostenibilitat, la competitivitat, la seguretat i l’eficiència en línia amb els principis de la Indústria 4.0.

La línia IDEES dona suport a conceptes tecnològics en fase inicial als Nivells de Preparació Tecnològica (TRL) 1–2, ajudant a convertir-los en proves inicials de concepte (TRL 3). Spascat ha estat seleccionada amb el projecte I-4.75 “GAROTES”, en el qual s’ha explorat la viabilitat teòrica d’una xarxa de boies IoT per combinar-se amb dades d’Observació de la Terra per tal d’obtenir contínuament la batimetria de les zones circumdants del Port de Barcelona. L’objectiu ha estat validar la viabilitat tècnica i demostrar la preparació per a les següents etapes d’innovació durant un període de sis mesos.

El concepte proposat és un sistema multidomini que combina dades satel·litals amb mesures locals de profunditat proporcionades per boies equipades amb sensors de profunditat, posicionament GNSS Galileo i comunicacions IoT. Aquesta combinació permetria calibrar models de batimetria derivada de satèl·lit (Satellite Derived Bathymetry, SDB) i generar mapes de profunditat amb una resolució espacial i temporal superior a la de les campanyes batimètriques tradicionals.

Per tal de demostrar la viabilitat científica del concepte dins les característiques del programa IDEAS, els treballs es van estructurar en tres fases principals. En primer lloc, es van recopilar i preparar les dades necessàries, incloent-hi batimetries històriques del Port de Barcelona, així com dades addicionals de zones costaneres de l’Àrea Metropolitana de Barcelona (AMB).

En una segona fase es van processar imatges satel·litàries Sentinel-2 del programa europeu Copernicus, coincidents amb les dates de les campanyes batimètriques. A partir d’aquestes imatges es van extreure les bandes espectrals principals i diversos índexs derivats utilitzats habitualment en estimacions de profunditat. Aquest conjunt d’informació es va utilitzar per desenvolupar i comparar diferents models de batimetria derivada de satèl·lit, incloent-hi tant models empírics basats en relacions espectrals com models de machine learning (ML) capaços de capturar relacions no lineals entre la reflectància i la profunditat.

Finalment, en la fase de validació es van simular diferents escenaris de desplegament de boies per determinar el nombre mínim de punts de calibratge necessaris per mantenir una estimació fiable de la batimetria. Aquesta simulació es va realitzar utilitzant les batimetries reals com a “veritat de camp”, seleccionant subconjunts de punts que representarien les futures boies i avaluant fins a quin punt permetien reconstruir el mapa de profunditats original.

Els resultats de la prova de concepte indiquen que els models desenvolupats ofereixen un bon rendiment en profunditats de fins a aproximadament −15 m, que és el rang en què la batimetria derivada de satèl·lit acostuma a ser fiable. En zones més profundes o amb pendents molt pronunciades (com algunes àrees del port) la precisió disminueix, principalment a causa de la resolució de les imatges satel·litals disponibles. També es va observar que el rendiment dels models millora significativament quan es disposa d’un nombre suficient de punts de calibratge distribuïts sobre el rang de profunditats d’interès.

L’estudi ha permès estimar que, amb boies amb un radi operatiu aproximat de 20–25 m, seria possible obtenir una cobertura de calibratge d’un 1,5 % de l’àrea d’interès, amb una densitat aproximada d’entre 8 i 12 boies per km², sempre que aquestes es distribueixin de manera homogènia. Aquests resultats indiquen que el concepte GAROTES és tècnicament viable i que pot proporcionar una base sòlida per a la generació contínua de mapes batimètrics mitjançant la fusió de dades satel·litals i sensors in situ.

Amb aquesta prova de concepte s’ha assolit un nivell de maduresa tecnològica TRL 3, corresponent a la validació analítica i experimental de les funcions clau del sistema. Els passos següents consistiran en el desenvolupament i desplegament de prototips reals de boies IoT en entorns marítims controlats, amb l’objectiu de validar experimentalment el comportament del sistema i avançar cap a fases posteriors de desenvolupament tecnològic.