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

Ports 4.0 es una iniciativa emblemática de financiación a la innovación lanzada por la autoridad portuaria nacional española Puertos del Estado y las autoridades portuarias regionales. Su objetivo principal es atraer, apoyar y acelerar el talento emprendedor (startups, spin-offs, intraemprendedores) en el ecosistema logístico y portuario español para impulsar la transformación digital, la sostenibilidad, la competitividad, la seguridad y la eficiencia en línea con los principios de la Industria 4.0.

La línea IDEAS apoya conceptos tecnológicos en fase inicial en los Niveles de Preparación Tecnológica (TRL) 1–2, ayudando a convertirlos en pruebas iniciales de concepto (TRL 3). Spascat ha sido seleccionada con el proyecto I-4.75 “GAROTES”, en el cual se ha explorado la viabilidad teórica de una red de boyas IoT para combinarse con datos de Observación de la Tierra con el fin de obtener de forma continua la batimetría de las zonas circundantes del Puerto de Barcelona. El objetivo ha sido validar la viabilidad técnica y demostrar la preparación para las siguientes etapas de innovación durante un período de seis meses.

El concepto propuesto es un sistema multidominio que combina datos satelitales con medidas locales de profundidad proporcionadas por boyas equipadas con sensores de profundidad, posicionamiento GNSS Galileo y comunicaciones IoT. Esta combinación permitiría calibrar modelos de batimetría derivada de satélite (Satellite Derived Bathymetry, SDB) y generar mapas de profundidad con una resolución espacial y temporal superior a la de las campañas batimétricas tradicionales.

Para demostrar la viabilidad científica del concepto dentro de las características del programa IDEAS, los trabajos se estructuraron en tres fases principales. En primer lugar, se recopilaron y prepararon los datos necesarios, incluyendo batimetrías históricas del Puerto de Barcelona, así como datos adicionales de zonas costeras del Área Metropolitana de Barcelona (AMB).

En una segunda fase se procesaron imágenes satelitales Sentinel-2 del programa europeo Copernicus, coincidentes con las fechas de las campañas batimétricas. A partir de estas imágenes se extrajeron las principales bandas espectrales y diversos índices derivados utilizados habitualmente en estimaciones de profundidad. Este conjunto de información se utilizó para desarrollar y comparar distintos modelos de batimetría derivada de satélite, incluyendo tanto modelos empíricos basados en relaciones espectrales como modelos de machine learning (ML) capaces de capturar relaciones no lineales entre la reflectancia y la profundidad.

Finalmente, en la fase de validación se simularon diferentes escenarios de despliegue de boyas para determinar el número mínimo de puntos de calibración necesarios para mantener una estimación fiable de la batimetría. Esta simulación se realizó utilizando las batimetrías reales como “verdad de campo”, seleccionando subconjuntos de puntos que representarían las futuras boyas y evaluando hasta qué punto permitían reconstruir el mapa de profundidades original.

Los resultados de la prueba de concepto indican que los modelos desarrollados ofrecen un buen rendimiento en profundidades de hasta aproximadamente −15 m, que es el rango en el que la batimetría derivada de satélite suele ser fiable. En zonas más profundas o con pendientes muy pronunciadas (como algunas áreas del puerto) la precisión disminuye, principalmente debido a la resolución de las imágenes satelitales disponibles. También se observó que el rendimiento de los modelos mejora significativamente cuando se dispone de un número suficiente de puntos de calibración distribuidos a lo largo del rango de profundidades de interés.

El estudio ha permitido estimar que, con boyas con un radio operativo aproximado de 20 - 25 m, sería posible obtener una cobertura de calibración de aproximadamente un 1,5% del área de interés, con una densidad aproximada de entre 8 y 12 boyas por km², siempre que estas se distribuyan de manera homogénea. Estos resultados indican que el concepto GAROTES es técnicamente viable y que puede proporcionar una base sólida para la generación continua de mapas batimétricos mediante la fusión de datos satelitales y sensores in situ.

Con esta prueba de concepto se ha alcanzado un nivel de madurez tecnológica TRL 3, correspondiente a la validación analítica y experimental de las funciones clave del sistema. Los siguientes pasos consistirán en el desarrollo y despliegue de prototipos reales de boyas IoT en entornos marítimos controlados, con el objetivo de validar experimentalmente el comportamiento del sistema y avanzar hacia fases posteriores de desarrollo tecnológico.