Batimetría satelital: cómo funciona y cuándo conviene

La batimetría satelital convierte el color del agua en profundidad. El satélite mide cuánta luz vuelve del fondo; esa luz se atenúa con la profundidad, y con puntos de profundidad conocida se calibra la relación. En un arrecife del Caribe medimos así un sistema completo con 0,40 m de error cuadrático medio sobre puntos que el modelo nunca vio.

Este artículo es para quien necesita profundidades en agua somera y está decidiendo entre una campaña de sondeo, un levantamiento aéreo o una solución satelital.

Cómo se obtiene profundidad a partir de color

El agua absorbe la luz de forma desigual según la longitud de onda: el rojo desaparece en el primer metro, el azul llega mucho más lejos. Por eso, en agua clara, el fondo se ve azulado a más profundidad y el contraste entre bandas contiene información de distancia.

Los dos enfoques clásicos aprovechan esa física. El modelo lineal relaciona el logaritmo de la reflectancia con la profundidad. El cociente de bandas compara dos bandas con distinta absorción, lo que reduce el efecto del tipo de fondo y necesita menos parámetros que ajustar [1].

Con misiones públicas como Sentinel-2, que adquiere en diez bandas útiles sobre agua con píxeles de 10 a 20 m [4], el método es aplicable a casi cualquier costa del mundo sin comprar imagen. Con imagen comercial se gana resolución —hasta 3 m o menos— y con ella el detalle de los bajos pequeños.

Sobre esa base se construyen hoy modelos empíricos más flexibles, incluidos los de aprendizaje automático, que usan todas las bandas disponibles en vez de dos. Lo que no cambia es el requisito de fondo: hacen falta profundidades conocidas para calibrar.

De dónde salen los puntos de calibración

Es la pregunta que decide muchos proyectos, porque sin puntos no hay modelo.

De una ecosonda previa. Lo ideal cuando existe, aunque suele cubrir solo la parte navegable y con poca variedad de profundidades.

De LiDAR batimétrico satelital. El altímetro de ICESat-2 emite en verde y sus fotones penetran el agua; en aguas claras devuelve perfiles de fondo hasta unos 40 m [2]. Son líneas, no superficies, pero cruzan zonas donde ningún barco entra.

De cartografía náutica o levantamientos antiguos. Útiles como apoyo, con cuidado: pueden estar referidos a otro dato vertical o estar desactualizados.

En el arrecife que medimos la ecosonda disponible solo cubría una franja del frente arrecifal, con poca variación de profundidad. Combinándola con perfiles de LiDAR satelital se reunieron 571 puntos repartidos por laguna, cresta y frente.

Qué error se alcanza

La cifra depende del agua, del fondo y de la calidad de los puntos de calibración. En nuestro caso del Caribe, sobre una escena de ocho bandas a 3 m de resolución, el resultado fue este.

Un detalle importante del procedimiento: esos 114 puntos se apartaron antes de calibrar, así que el error no es el del ajuste sino el de una predicción sobre datos nuevos. Cómo se monta esa comprobación lo detallamos en cómo validar una batimetría satelital.

Qué significa ese error en la práctica

Un error de 0,40 m no es una promesa universal: es el resultado de ese sitio, con esa agua, ese fondo y esos puntos de calibración. Dicho eso, ordena expectativas.

Para un estudio ambiental, para dimensionar una obra costera o para actualizar la forma de un bajo, medio metro de incertidumbre suele ser suficiente. Para diseñar un canal de navegación con calados ajustados, no lo es.

La forma correcta de presentar la cifra es por tramos: el error cerca de superficie es menor que cerca del límite de detección, y una cifra global esconde esa diferencia. Un entregable que da un único número para toda la lámina está informando de menos de lo que sabe.

Cuándo conviene y cuándo no

Situación	Encaje
Agua clara y somera, superficie amplia	Muy bueno
Franja costera donde la embarcación no entra	Muy bueno
Zona con carta náutica antigua a actualizar	Bueno, como apoyo
Agua turbia o con materia en suspensión	Malo: la luz no llega al fondo
Profundidades grandes	Fuera de alcance del método
Levantamiento para navegación certificada	No sustituye al sondeo acústico

La última fila merece una precisión. Los estándares hidrográficos internacionales fijan incertidumbres máximas por orden de levantamiento para cartografía náutica [3]; un producto satelital se compara contra esos números, pero su uso habitual es otro: cubrir superficie, actualizar y priorizar, no certificar una carta.

Qué condiciona el resultado

Tres factores, por orden de importancia.

La transparencia del agua. Es la variable dominante: fija hasta qué profundidad vuelve señal del fondo. En agua muy turbia no hay batimetría satelital posible, por buena que sea la imagen.

El tipo de fondo. La arena clara devuelve mucha luz; el lodo oscuro, la pradera de fanerógamas o la roca con algas, mucha menos. Dos zonas a la misma profundidad pueden dar estimaciones muy distintas si el sustrato cambia, y por eso la calibración debe cubrir los tipos de fondo presentes.

La superficie del agua. El oleaje, el brillo especular del sol y la espuma rompen la señal. La escena se elige con mar en calma y con el sol en una posición que no produzca reflejo directo hacia el sensor.

Ninguno de los tres se arregla en el procesado: se resuelven eligiendo bien la escena, y por eso la revisión del archivo es el primer paso del trabajo.

Qué se entrega

Un trabajo de batimetría satelital razonable entrega cuatro cosas.

El modelo de profundidad en malla regular, georreferenciado, con la resolución de la imagen usada.

La máscara de lo que no se pudo estimar: zonas profundas, turbias, con oleaje blanco o cubiertas de nube.

El error por rango de profundidad, no una cifra única: el método es más preciso cerca de la superficie y se degrada hacia el límite.

La referencia vertical usada, que en costa depende de la marea en el momento de la escena y en embalse de la cota de explotación del día.

Ese último punto es el que más problemas causa cuando se ignora: un modelo excelente referido a un nivel equivocado produce un sesgo constante que ningún ajuste posterior corrige.

Cuánto tarda y qué hace falta para empezar

La parte lenta no es el cálculo, es reunir los puntos de profundidad y elegir la escena.

Con sondeos previos disponibles y agua clara, un trabajo de este tipo se resuelve en semanas. Sin puntos propios, hay que recurrir a perfiles de LiDAR satelital o a cartografía existente, y eso alarga la preparación, aunque evita una campaña de campo completa.

La revisión previa —qué escenas hay, qué transparencia tiene el agua y qué puntos existen— es rápida y se hace antes de comprometer presupuesto. Es también donde aparecen la mayoría de los «no»: sitios donde el método no va a dar lo que el cliente espera.

Preguntas frecuentes

¿Hasta qué profundidad llega?

Depende de la transparencia del agua. Lo tratamos en detalle en qué profundidad puede medir la batimetría satelital.

¿Sirve en agua turbia?

No. Si la luz no llega al fondo y vuelve, no hay señal que interpretar, y ningún procesado lo arregla.

¿Hace falta ir a campo?

No para medir, pero sí hacen falta profundidades conocidas de alguna fuente para calibrar y para comprobar.

¿Se puede usar en embalses?

Sí, con dos cuidados: la transparencia suele variar mucho a lo largo del año y la cota del agua cambia, así que la referencia vertical hay que fijarla bien.

¿Sustituye a una campaña de ecosonda?

En la franja somera puede evitarla; en el vaso profundo no. La comparación completa está en batimetría satelital frente a ecosonda.

La batimetría satelital no mide profundidad: la deduce de la luz, y por eso vive o muere según la transparencia del agua y los puntos de control disponibles. Si su zona cumple esas dos condiciones se comprueba antes de cotizar, en el servicio de batimetría satelital.

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Fuentes

1. Stumpf, R. P., Holderied, K. y Sinclair, M. (2003). Determination of water depth with high-resolution satellite imagery over variable bottom types. Limnology and Oceanography, 48(1, parte 2), 547–556.
2. NASA Earthdata. New global ICESat-2 bathymetric data fills near-shore data voids.
3. International Hydrographic Organization. S-44: Standards for Hydrographic Surveys, edición 6.1.0.
4. ESA. Sentinel-2 MSI User Guide.

Imagen de portada: dronepicr, Aerial of the island of Holbox, Mexico (CC BY 2.0), recortada y tratada.