La superficie de la Tierra está sujeta a cambios continuos que modelan dinámicamente los paisajes naturales. Los fenómenos globales como el cambio climático juegan un papel, al igual que a corto plazo, eventos locales de origen natural o humano. El grupo de investigación de procesamiento de datos geoespaciales 3-D (3DGeo) de la Universidad de Heidelberg ha desarrollado un nuevo método de análisis para ayudar a mejorar nuestra comprensión de los procesos que dan forma a la superficie de la Tierra, como los observados en paisajes costeros o de alta montaña. A diferencia de los métodos convencionales que suelen comparar dos instantáneas de la topografía, El enfoque de Heidelberg puede determinar, de forma totalmente automática y durante largos períodos, cuándo y dónde se producen las alteraciones de la superficie y qué tipo de cambios asociados representan.

El método, conocida como segmentación espacio-temporal, fue desarrollado bajo la dirección del Prof.Dr. Bernhard Hoefle, cuyo grupo 3DGeo tiene su sede en el Instituto de Geografía y el Centro Interdisciplinario de Computación Científica (IWR) de la Universidad de Heidelberg. "Al observar historias de superficie completas, nuestro nuevo método basado en computadora permite enfoques más flexibles. A diferencia de los métodos anteriores, ya no tenemos que especificar qué procesos de cambio individuales queremos detectar o los puntos en el tiempo que el análisis debe incluir, "afirma el científico de la geoinformación". Las áreas y períodos de tiempo completos durante los cuales ocurren cambios similares se identifican de forma totalmente automática. Los enormes conjuntos de datos tridimensionales de las mediciones láser automáticas en el paisaje revelan varios tipos de cambios que la comparación directa de solo dos puntos de medición no revela ".

Entre otras técnicas, El equipo del Prof. Hoefle utiliza escaneo láser terrestre (TLS) para medir paisajes montañosos y costeros. Genera modelos tridimensionales de un paisaje representado como miles de millones de puntos de medición en las llamadas nubes de puntos 3-D. "Los sistemas de medición se instalan en el sitio y capturan el terreno en resumen, intervalos regulares durante varios meses, generando así series de tiempo tridimensionales, "explica Katharina Anders, un doctorado estudiante del grupo de investigación de Bernhard Hoefle y del IWR de la Universidad de Heidelberg. Estas series de tiempo en 3-D son especiales porque contienen las propiedades temporales y espaciales (ergo 4-D) de los cambios de superficie, que luego se puede revisar como en un video de lapso de tiempo.

"La segmentación espacio-temporal nos permite diferenciar en detalle entre varios fenómenos que los métodos convencionales detectan como un solo evento o, a veces, no lo detectan en absoluto, "afirma Katharina Anders. Los científicos de geoinformación de Heidelberg aplicaron su método a una serie de tiempo en 3-D de un tramo de costa en los Países Bajos, que fue adquirido cada hora durante cinco meses por científicos de la Universidad Tecnológica de Delft. El análisis de datos de todo el período de observación reveló más de 2, 000 cambios que representan la acumulación o erosión temporal de arena que se produjo en diferentes lugares en diferentes magnitudes y durante varios períodos de tiempo. En este caso, el transporte dinámico de arena registrado por el sistema de medición fue causado por complejas interacciones del viento, ondas, e influencia humana. Como resultado, varios camiones cargados de arena se transportaron en promedio en un área de 100 metros cuadrados durante un período de cuatro semanas, sin influencia de tormentas importantes.

Los hallazgos de tales análisis proporcionan la base para estudios adicionales de fenómenos específicos o procesos subyacentes. Al mismo tiempo, la información obtenida sobre la evolución dinámica de las superficies abre nuevas posibilidades de parametrización y, por tanto, de adaptación de modelos medioambientales informáticos. "El método que desarrollamos, por lo tanto, hace una contribución general para mejorar nuestra comprensión geográfica de la dinámica del paisaje natural, "agrega Katharina Anders.