Intro

Unha “batea” é un tipo de balsa ou estrutura flotante formada por un entramado de trabes de madeira combinadas con flotadores dos que colgan cordas, perpendiculares á propia balsa, que se mergullan na auga permitindo o crecemento do marisco, principalmente mexillóns.

Detectar estas en imaxes visibles de Observación da Terra (EO) é relativamente sinxelo (dada a resolución adecuada), agás polo feito de que Galicia está sempre notablemente nubrada. Polo tanto, tratar de monitorizalas con, por exemplo, Sentinel 2, significaría estar todo o inverno mirando para unha teito branco de nubes. Para construír un sistema de observación que funcione todo o ano, hai que soltar a cámara e coller un microondas (só parcialmente metafórico). A ferramenta ideal para o traballo sería un Radar de Apertura Sintética (SAR) como o do Sentinel 1. Ao radar non lle importan as nubes, de feito atravesaas. O que si lle importa, e moito, é a xeometría.

En circunstancias normais, con auga en calma, entra en xogo un fenómeno chamado reflexión especular. Os instrumentos SAR lanzan microondas desde a órbita cara á terra e logo tentan recoller o que o terreo reflectiu. A superficie lisa do océano desvía o pulso do radar lonxe do satélite, facendo que a auga en calma apareza escura. Isto contrasta facilmente coas bateas que son, esencialmente nesta configuración, reflectores de esquina (corner reflectors). O pulso golpea a auga plana xunto á balsa, rebota cara arriba na cara vertical dunha trabe e logo sae disparado directamente de volta ao satélite. Este dobre rebote crea un sinal forte que, a pesar do tamaño das propias bateas e da baixa resolución do Sentinel 1, debería ser facilmente visible nas imaxes.

Os datos

Para probar isto, descarguei algúns datos RTC de Sentinel 1 de [Planetary Computer](https://planetarycomputer.microsoft.com/dataset/sentinel-1-rtc) e creei unha especie de composto de falsa cor. Neste composto, a banda vermella corresponde aos datos VV, a canle verde ao VH e a canle azul á diferenza de ambos (VV-VH). En particular, os datos foron transformados a decibelios e normalizados, seguindo un enfoque un pouco ad-hoc (é dicir, fíxeno a ollo):

    def normalize_band(data, vmin, vmax):
        clipped = np.clip(data, vmin, vmax)
        return ((clipped - vmin) / (vmax - vmin) * 255.0).astype(np.uint8)

    vv_db = 10 * np.log10(vv_raw)
    vh_db = 10 * np.log10(vh_raw)
    diff_db = vv_db - vh_db

    R_channel = normalize_band(vv_db, -25, 0)
    G_channel = normalize_band(vh_db, -30, -5)
    B_channel = normalize_band(diff_db, 0, 15)

A saída

Ao visualizar as imaxes queda claro que as bateas son visibles a pesar do seu tamaño (fíxate nos pequenos puntos sobre o mar negro nas imaxes de abaixo).

Composición RGB de falsa cor con mar calma

Polarización VV co mar en calma

Polarización VH co mar en calma

Porén, co mar picado, a identificación é un pouco máis complexa. En primeiro lugar, as pequenas manchas convertéronse en liñas e, en segundo lugar, vense menos definidas, cunha clara interacción entre VV e VH que se reflicte na imaxe como unha cor violeta. En particular, comparando as imaxes de polarización VV do mar picado e en calma, podemos ver unha diferenza notable. Co mar tranquilo a polarización VV é máis clara, ofrecendo bateas máis nítidas, mentres que co mar picado a VV apenas permite diferenciar algunhas bateas, mentres que na VH pódense ver claramente todas (aínda que se asemellen máis a liñas que a puntos).

Composicción de falsa cor RGB co mar picado

Polarización VV co mar picado

Polarización VH co mar picado

O mar picado devolve o sinal ao satélite debido ás ondas. Isto fai que os valores base do mar suba ata igualarse co das bateas, eliminando o contraste. A canle VH segue amosando contraste grazas á diferente polarización. Para que un pulso de radar volva ao satélite na canle de polarización cruzada (VH), precisa _cambiar a súa polarización orixinal_ (pasar da vertical da fonte á horizontal) antes de rebotar e ser recollido de volta. A superficie do océano, mesmo con ondas, adoita simplemente redireccionar o sinal, pero non pode alterar facilmente a súa polarización. Unha batea, pola contra, é unha combinación de trabes de madeira, cordas, frotadores e outros elementos. O sinal do radar entra nesa estrutura, rebota repetidamente contra superficies duras con diferentes ángulos e sae coa súa polarización alterada. Deste xeito, o mar permanece relativamente escuro en VH mentres que as bateas seguen brillando, mantendo o contraste incluso en condicións de tormenta.