Search

This remote sensing project, carried out at CommSensLab, has focused on developing a deep learning algorithm using variational autoencoders with data from ESA's SENTINEL-2 mission. The models trained with and without the MSSIM metric in the loss function have been compared, showing that the presence of MSSIM significantly improves the quality of the reconstructions and interpolations, highlighting its sensitivity to fine details and key structures. The variation of parameters such as beta, epochs and latent dimensions have influenced the results. Time constraints and technical challenges, such as network problems, have increased the time to run the code each time a modification was added to the code. The crucial role of the project managers in the successful development of the project is highlighted. The algorithm shows potential applications in the environmental field, with recommendations for future research, including the exploration of alternative metrics and hyperparameter optimization., Este proyecto dentro del ámbito de la teledetección, llevado a cabo en CommSensLab, se ha centrado en desarrollar un algoritmo de aprendizaje profundo utilizando autoencoders variacionales con datos de la misión SENTINEL-2 de la ESA. Se han comparado modelos entrenados con y sin la métrica MSSIM en la función de pérdida, evidenciando que la presencia de MSSIM mejora significativamente la calidad de las reconstrucciones e interpolaciones, destacando su sensibilidad a detalles finos y estructuras clave. La variación de parámetros como beta, epochs y dimensiones latentes han influido en los resultados. Limitaciones temporales y desafíos técnicos, como problemas de red, han aumentado el tiempo para ejecutar el código cada vez que se añadía alguna modificación a este. Se resalta el papel crucial de los directores del proyecto para que este se desarrollase satisfactoriamente. El algoritmo muestra aplicaciones potenciales en el ámbito medioambiental, con recomendaciones para futuras investigaciones, incluyendo la exploración de métricas alternativas y la optimización de hiperparámetros., Aquest projecte dins de l'àmbit de la teledetecció, dut a terme a CommSensLab, s'ha centrat a desenvolupar un algorisme d'aprenentatge profund utilitzant autoencoders variacionals amb dades de la missió SENTINEL-2 de l'ESA. S'han comparat models entrenats amb i sense la mètrica MSSIM en la funció de pèrdua, evidenciant que la presència de MSSIM millora significativament la qualitat de les reconstruccions i interpolacions, destacant-ne la sensibilitat a detalls fins i estructures clau. La variació de paràmetres com a beta, epochs i dimensions latents han influït en els resultats. Limitacions temporals i desafiaments tècnics, com ara problemes de xarxa, han augmentat el temps per executar el codi cada vegada que s'hi afegia alguna modificació. Es ressalta el paper crucial dels directors del projecte perquè aquest es desenvolupés satisfactòriament. L'algorisme mostra aplicacions potencials en l'àmbit mediambiental, amb recomanacions per a investigacions futures, incloent-hi l'exploració de mètriques alternatives i l'optimització d'hiperparàmetres.

En les últimes dècades, el camp de la construcció ha patit un important avanç tecnològic. Aquests avenços tenen com a objectiu convertir els processos constructius en més eficients mitjançant l'automatització. Per això, s'han introduït dispositius remots, que no estan obligats a estar físicament presents a l'àrea de treball, i també poden fer l'activitat amb més detall i consumir menys temps en comparació amb l'activitat manual. Així, l'any 1961 es va introduir el sistema LIDAR anomenat "Light Detection and Ranging" per realitzar mesures mitjançant llum làser en comptes d'ones de ràdio. Aquests sistemes de teledetecció han anat evolucionant de manera exponencial, aconseguint mesures amb un abast superior als 100 metres i a una velocitat impressionant de punts per segon, a més de tenir un rang de visió de gairebé 360° tant en sentit horitzontal com vertical. No obstant això, l'estudi de mercat mostra que el cost d'aquests aparells és molt elevat, limitant-ne l'ús només en tasques que tenen el pressupost per ser utilitzats o que requereixen un gran detall de mesura en poc temps. Reconeixent aquest problema, aquest treball se centra en la creació d'un sistema LIDAR 3D de baix cost bàsicament amb l'ús d'un sensor LIDAR 1D, servomotors i una placa Arduino, així com altres components, generant un codi que pugui captar les mesures realitzant l'escaneig a través de el moviment del dispositiu horitzontalment de 0° a 180° en sentit horari i verticalment de 0° a 90° de baix a dalt. Addicionalment, proposem el disseny d'un programa interactiu per a la recollida de dades i un entorn gràfic on es representi el núvol de punts en tres dimensions. Aquest treball proposa que l'aparell s'utilitzi per controlar els pendents de pendent i estimar el volum de sòl retirat a l'obra. Finalment, els resultats obtinguts mostren que el sistema LIDAR 3D de baix cost desenvolupat és prometedor, permetent-lo utilitzar per a treballs massius on no cal una alta precisió., El avance de la tecnología en el sector de la construcción se ha evidenciado en las últimas décadas con la finalidad de conseguir procesos constructivos más eficientes a través de la automatización. Es por ello, que se han introducido dispositivos remotos que no requieren estar físicamente presentes sobre el área de estudio y además realicen la actividad con mayor detalle y ahorro de tiempo en comparación al proceso manual. Es así como el sistema LIDAR denominado “Detección y rango de Luz” se introdujo en la época del año 1961 para realizar mediciones por medio de la luz láser en sustitución de las ondas de radio, debido a su mayor precisión en la toma de datos. Sin embargo, el estudio de mercado demuestra que el costo de estos dispositivos resulta ser muy elevado, limitando su empleo solo en tareas que tengan el presupuesto para ser usado o que requieran de un gran detalle de medición en un corto tiempo. Ante esta disyuntiva, el presente trabajo se enfoca en crear un sistema LIDAR 3D de bajo coste básicamente con el empleo de un sensor LIDAR 1D, servomotores y una placa Arduino, además de otros componentes, generando un código que pueda tomar las mediciones al realizar el escaneo a través del movimiento del dispositivo de manera horizontal de 0° a 180° en sentido horario y vertical de 0° a 90° de bajo hacia arriba. Adicionalmente a esto, se plantea el diseño de un programa interactivo para la toma de datos y un entrono gráfico donde se pueda representar la nube de puntos en sus tres dimensiones. Con este trabajo se plantea que el dispositivo sea empleado para monitorizar las pendientes de los taludes y estimar el volumen de tierra removido en obra. Finalmente, los resultados obtenidos muestran que el sistema desarrollado LIDAR 3D de bajo coste es prometedor, por lo que puede ser usado para trabajos masivos donde no se requiera un alto grado de fidelidad., In recent decades, the construction field has suffered an important advance in technology. These advances aim to convert the construction processes in more efficient through automatization. Therefore, remote devices have been introduced, which they are not required to be physically present in the work area, and also they can do the activity with more detail and consume less time in compare with manual activity. Thus, the LIDAR system called "Light Detection and Ranging" was introduced in 1961 to perform measurements by means of laser light instead of radio waves, due to its greater accuracy in acquiring data. These remote sensing systems have been evolving exponentially, reaching measurements with a range greater than 100 meters and at an impressive speed of points per second, in addition to having a range of vision of almost 360° in both the horizontal and vertical directions. However, the market study shows that the cost of these devices is very high, limiting their use only in tasks that have the budget to be used or that require a great detail of measurement in a short time. Recognizing this issue, this work focuses on creating a low-cost 3D LIDAR system basically with the use of a 1D LIDAR sensor, servo motors and an Arduino board, as well as other components, generating a code that can catch measurements conducting the scan through the movement of the device horizontally from 0° to 180° clockwise and vertically from 0° to 90° from bottom to top. Additionally, we propose the design of an interactive program for data collection and a graphic environment where the point cloud is represented in three dimensions. This work proposes that the device be used to monitor slope gradients and estimate the volume of soil removed on site. Finally, the obtained results show that the developed low-cost 3D LIDAR system is promising, allowing it to be used for massive works where a high precision is not necessary.

El propósito de este documento es la evaluación del impacto ambiental debido a acciones antrópicas en el Delta del Llobregat centrándose en el estudio de las aguas subterráneas y la ocupación del terreno. Para evaluar las aguas subterráneas se ha llevado a cabo un estudio iónico de estas que incluye diagramas de Piper y de Schoeller-Berkaloff, índices cloro-alcalinos, índices de saturación, estudio de relaciones iónicas, matriz de correlación de Pearson y el índice de contaminación de las aguas subterráneas. Para el estudio de la ocupación del terreno se utilizan herramientas de teledetección como imágenes multiespectrales, clasificación semiautomática SCP, cálculo del cambio de ocupación entre 2001 y 2022, cálculo de la variación de la línea de costa y el índice de vegetación diferenciada normalizada (NDVI). Se observa que las aguas subterráneas están contaminadas debido a las actividades industriales, agrícolas de la zona y las extracciones excesivas de agua, situación que se mantiene en el tiempo. Por otra parte, se observa un aumento de la ocupación de infraestructura en detrimento de las zonas naturales afectando a su vez la calidad de los acuíferos., The purpose of this document is the assessment of the environmental impact due to anthropic actions in the Llobregat Delta, focusing on the study of groundwater and land occupation. To evaluate the groundwater, an ionic study of the groundwater has been carried out, including Piper and Schoeller-Berkaloff diagrams, chloro-alkalines indices, saturation indices, study of ionic relations, Pearson correlation matrix and the Pollution Index of Groundwater (PIG). Remote sensing tools such as multispectral images, SCP semi-automatic classification, calculation of change in land cover between 2001 and 2022, calculation of shoreline variation and normalized difference vegetation index (NDVI) are used to study the land cover variations. It is observed that groundwater is polluted due to industrial and agricultural activities in the area and excessive water abstractions, a situation that continues over time. On the other hand, there has been an increase in the occupation of infrastructure to the expense of natural areas, which in turn affects the quality of the aquifers.

This work presents an analytical formulation to assess the six-degrees-of-freedom motion-induced error on floating Doppler Wind lidars (FDWL). Error products are the horizontal wind speed bias and apparent turbulence intensity. Departing from a geometrical formulation of the FDWL attitude and of the lidar retrieval algorithm, the rotational and translational motion contributions to the FDWL-measured total error are computed. Central to this process is the interpretation of the velocity-azimuth-display retrieval algorithm in terms of a first-order Fourier series. The obtained 6-DoF formulation is numerically validated by means of a floating-lidar motion simulator and, experimentally, in the framework of the 25-day near off-shore measurement campaign carried out at Pont del Petroli, Barcelona, involving a fixed and a floating ZephIR TM 300 lidar. The proposed formulation proved itself able to estimate the motion-induced FDWL horizontal-wind-speed bias and returned similar percentiles to when comparing the FDWL to the fixed lidar. The estimations of the turbulence intensity increment statistically matched the FDWL measurements under all motional scenarios when clustering the data as a function of the buoy mean tilt and translational velocity., Este trabajo presenta una formulación analítica para evaluar el error inducido por el movimiento de seis grados de libertad en los lidares eólicos Doppler flotantes (FDWL). Los productos del error son el sesgo de la velocidad horizontal del viento y la intensidad de la turbulencia aparente. Partiendo de una formulación geométrica de la actitud del FDWL y del algoritmo de recuperación del lidar, se calculan las contribuciones del movimiento rotacional y traslacional al error total medido por el FDWL. Un aspecto central de este proceso es la interpretación del algoritmo de recuperación de velocidad-azimut-disparo en términos de una serie de Fourier de primer orden. La formulación 6-DoF obtenida se valida numéricamente mediante un simulador de movimiento de un lidar flotante y, experimentalmente, en el marco de la campaña de medición de 25 días cerca de la costa llevada a cabo en Pont del Petroli, Barcelona, con un lidar ZephIR TM 300 fijo y otro flotante. La formulación propuesta demostró ser capaz de estimar el sesgo de la velocidad del viento horizontal inducido por el movimiento del FDWL y devolvió percentiles similares al comparar el FDWL con el lidar fijo. Las estimaciones del incremento de la intensidad de la turbulencia coincidieron estadísticamente con las mediciones del FDWL en todos los escenarios de movimiento al agrupar los datos en función de la inclinación media de la boya y la velocidad de traslación., Aquest treball presenta una formulació analítica per avaluar l'error induït pel moviment de sis graus de llibertat als llidars eòlics Doppler flotants (FDWL). Els productes de l'error són el biaix de la velocitat horitzontal del vent i la intensitat de la turbulència aparent. Partint d'una formulació geomètrica de l'actitud del FDWL i de l'algorisme de recuperació del lidar, es calculen les contribucions del moviment rotacional i translacional a l'error total mesurat pel FDWL. Un aspecte central d'aquest procés és la interpretació de l'algorisme de recuperació de velocitat-azimut-tret en termes d'una sèrie de Fourier de primer ordre. La formulació 6-DoF obtinguda es valida numèricament mitjançant un simulador de moviment d'un lidar flotant i, experimentalment, en el marc de la campanya de mesurament de 25 dies a prop de la costa duta a terme a Pont del Petroli, Barcelona, ??amb un lidar ZephIR TM 300 fix i un altre flotant. La formulació proposada va demostrar ser capaç d'estimar el biaix de la velocitat del vent horitzontal induït pel moviment del FDWL i va tornar percentils similars en comparar el FDWL amb el lidar fix. Les estimacions de l'increment de la intensitat de la turbulència van coincidir estadísticament amb els mesuraments del FDWL a tots els escenaris de moviment en agrupar les dades en funció de la inclinació mitjana de la boia i la velocitat de translació.

The use of Signals of Opportunity for Earth Observation is a hot topic nowadays. It consists of using signals already used for some purposes for other purposes, like remote sensing or navigation. The thesis mixes this concept with signals from P-band, a really interesting band because they can penetrate more than 20 cm in the soil, before being reflected, allowing us to estimate root-zone soil moisture values. The main objective of the project is to design a receiving system for Signals of Opportunity at P-band based on Software Defined Radio. This thesis reviews all the necessary parts of the whole system and the necessary software setup to have a complete receiver. On the other hand it has some results recorded for testing the receiving system and results of the process of finding suitable signals of Opportunity to develop our reflectometry studies with also a curious report on Intermodulation Distortion components being surprisingly well received. Results indicate that the receiving system works, but that the received interferences are a problem for the thesis objective, and further tests on different locations with different setups are needed to start having a first estimation of the root-zone soil moisture., El uso de Señales de Oportunidad para la teledetección es un tema de relevancia actualmente, consiste en usar señales preconcebidas para otras finalidades para tus propies intereses, como teledetección o para usar de señal de navegación. La tesis mezcla ese concepto con señales de banda P, una banda de frecuencias realmente interesante por el hecho de que las frecuencias que pertenecen a la banda son capaces de penetrar unos 20 cm en la tierra antes de reflejarse, permitiéndonos estimar valores de humedad en las raíces de la vegetación. El objetivo principal del proyecto es diseñar un sistema de recepción para señales de oportunidad en la banda P basado en una Radio Definida por Software (SDR). La tesis repasa todas las partes necesarias que componen el sistema entero y el software necesario para tener el setup del sistema de recepción completo. Por otro lado, incluye resultados grabados para probar el funcionamiento del sistema de recepción y el resultado del proceso de encontrar señales de oportunidad adecuadas para desarrollar estudios de reflectometría. La tesis también incluye un reporte curioso sobre Productos de Intermodulación siendo recibidos correctamente. Los resultados indican que el sistema de recepción funciona, pero las interferencias recibidas son un problema para los objetivos del proyecto. También indican que más test en diferentes localizaciones con diferentes configuraciones son necesarios para empezar a tener estimaciones de valores de humedad en las raíces de vegetación., L'ús de Senyals d'Oportunitat per a la teledetecció és un tema de rellevància actualment, consisteix a utilitzar senyals preconcebuts per altres finalitats pels teus propis interessos, com teledetecció o per utilitzar de senyals de navegació. La tesi combina aquest concepte amb senyals de banda P, una banda de freqüències realment interessants pel fet que les freqüències que pertanyen a aquesta banda estan capacitades de penetrar uns 20 cm a la terra abans de reflectir-se, permetent estimar valors d'humitat a les arrels de la vegetació. L'objectiu principal del projecte és dissenyar un sistema de recepció per senyals d'oportunitat a la banda P basat en una Ràdio Definida per Software (SDR). La tesi repassa totes les parts necessàries que componen el sistema sencer i el software necessari per tenir el "setup" del sistema de recepció complet. Per altra banda, inclou resultats gravats per provar el funcionament del sistema de recepció i el resultat del procés de trobar senyals d'oportunitat adequats per desenvolupar estudis de reflectometria. La tesis també aporta un informe curiós sobre Productes d'Intermodulació sent rebuts correctament. Els resultats indiquen que el sistema de recepció funciona, però les interferències rebudes són un problema pels propòsits del projecte. També indiquen que més test a diferents localitzacions amb diferents configuracions són necessaris per començar a tenir estimacions de valors d'humitat en les arrels de la vegetació.

La descàrrega d'aigua subterrània a la mar té una gran influència en els cicles biogeoquímiques marins i els ecosistemes costaners. Malgrat la seva importància, la seva correcta caracterització a gran escala i / o a un cost reduït segueix sent un repte. En els últims anys s'estan utilitzant diferents mètodes de teledetecció per a la identificació dels plomalls tèrmics que es produeixen durant les descàrrega subterrània a la mar i caracteritzar així aquest tipus de zones. En aquest projecte, fent servir les metodologies dels 'Emissaris Submarins' i el 'Model de Caixes', es pretén analitzar la seva viabilitat per a calcular el flux d'aigua dolça d'aquests plomalls mitjançant la seva aplicació en diferents escenaris costaners., La descarga de agua subterránea al mar tiene una gran influencia en los ciclos biogeoquímicas marinos y los ecosistemas costeros. A pesar de su importancia, su correcta caracterización a gran escala y/o a un coste reducido sigue siendo un reto. En los últimos años se están utilizando diferentes métodos de teledetección para la identificación de los penachos térmicos que se producen durante las descarga subterránea al mar y caracterizar así este tipo de zonas. En este proyecto, usando las metodologías de los 'Emisarios Submarinos' y el 'Modelo de Cajas', se pretende analizar su viabilidad para calcular el flujo de agua dulce de dichos penachos mediante su aplicación en diferentes escenarios costeros., Groundwater discharge to the sea has a great influence on marine biogeochemical cycles and coastal ecosystems. Despite its importance, its correct characterization on a large scale and/or at low cost remains a challenge. In recent years, different remote sensing methods are being used to identify the thermal plumes that occur during subsurface discharges to the sea and to characterize this type of areas. In this project, using the 'Submarine Outfall' and 'Box Model' methodologies, we intend to analyze their feasibility to calculate the freshwater flux of such plumes through their application in different coastal scenarios.

In the last few years, space agencies have deployed a large number of Earth-observing satellites and the key towards their full exploitation is fully automated analysis methods, which call for new tools to extract reliable and expressive information. Taking into account the free availability of not very high-resolution satellite images like those provided by the Sentinel-2, we propose to explore deep learning models to combine semantic segmentation and super-resolution in a multi-task approach. We implement our model by modifying a well-known state-of-the-art architecture, i.e., DeepLabv3+, and train it into the S2GLC 2017 dataset, which belongs to land cover segmentation of satellite imagery. We conduct several experiments to design the model architecture that achieves the best results. Finally, we assess both quantitatively and qualitatively the segmentation and super-resolution attained results, and present the major advantages in working with reduced input images while making use of the whole ground truth information., En los últimos años, las agencias espaciales han desplegado una gran cantidad de satélites de observación de la Tierra y la clave para su plena explotación son los métodos de análisis totalmente automatizados, que requieren nuevas herramientas para extraer información confiable y expresiva. Teniendo en cuenta la disponibilidad gratuita de imágenes satelitales de no muy alta resolución como las proporcionadas por Sentinel-2, proponemos explorar modelos de aprendizaje profundo para combinar la segmentación semántica y la superresolución en un enfoque multitarea. Implementamos nuestro modelo modificando una arquitectura de vanguardia conocida, i.e., DeepLabv3+, y lo entrenamos en el conjunto de datos S2GLC 2017, que corresponde a la segmentación de la cobertura terrestre de imágenes satelitales. Realizamos varios experimentos para diseñar la arquitectura del modelo que logre los mejores resultados. Por último, evaluamos tanto cuantitativa como cualitativamente los resultados de segmentación y superresolución obtenidos, y presentamos las principales ventajas de trabajar con imágenes de entrada reducidas mientras hacemos uso de toda la información de las etiquetas de referencia., En els últims anys, les agències espacials han desplegat una gran quantitat de satèl·lits d'observació de la Terra i la clau per a la seva plena explotació són els mètodes d'anàlisi totalment automatitzats, que requereixen noves eines per extreure informació fiable i expressiva. Tenint en compte la disponibilitat gratuïta d'imatges satel·litals de no molt alta resolució com les proporcionades per Sentinel-2, proposem explorar models d'aprenentatge profund per combinar la segmentació semàntica i la superesolució en un enfocament multitasca. Implementem el nostre model modificant una arquitectura d'avantguarda coneguda, i.e., DeepLabv3+, i l'entrenem en el conjunt de dades S2GLC 2017, que correspon a la segmentació de la cobertura terrestre d'imatges de satèl·lit. Realitzem diversos experiments per dissenyar l'arquitectura del model que aconsegueixi els millors resultats. Finalment, avaluem tant quantitativa com qualitativament els resultats de segmentació i superresolució obtinguts, i presentem les principals avantatges de treballar amb imatges d'entrada reduïdes mentre fem ús de tota la informació de les etiquetes de referència.

In the context of offshore wind energy, LIDAR technology is emerging with the use of floating Doppler Wind Lidars. These offshore devices have arisen as an alternative to traditional meteorological masts in the wind resource assessment phase of offshore wind farm deployments. When placed atop buoys, DWLs can assess the wind resource in a cost-effective way compared to expensive meteorological masts. Measuring wind conditions offshore can provide information that can considerably reduce the costs of offshore wind farms. Moreover, they can be easily moved to new locations to cover large areas, offering high versatility. Nowadays floating DWLs are being commercially accepted in the wind energy industry. However, floating DWLs suffer from translational and rotational motion (6 Degrees of Freedom, DoF) due to the waves movement, which induce errors in the wind vector retrieval. Multiple studies address the floating DWL motion compensation in the state of the art. On the other hand, the study of the 6 DoF motion effect over wind vector retrieval error still needs a thorough study. Floating DWLs measure multiple lines of sights following a conical scanning pattern. These lines of sights are wind vector projections over the LIDAR pointing direction. Then, the wind vector is retrieved from the measured LoSs by means of the vertical azimuth display algorithm. The complexity of vector transformations and the high non-linearity of VAD algorithm compel the development of a floating DWL simulator in order to analyse the effect of 6 DoF motion over the wind vector retrieval. On the other hand, one of the applications of these instruments, the floating DWL, is related with atmosphere stability. With their measurements you can determine how the wind shear behaves in terms of stability and comparing these measurements with the meteorological masts ones, various conclusions can be obtained explaining that in future terms, floating Doppler Wind Lidar will be able to replace these meteo, En el contexto de la energía eólica marina, la tecnología LIDAR está emergiendo con el uso de Lidars eólicos Doppler flotantes. Estos dispositivos marinos han surgido como una alternativa a los mástiles meteorológicos tradicionales en la fase de evaluación de recursos eólicos de los despliegues de parques eólicos marinos. Cuando se colocan sobre boyas, los DWL pueden evaluar el recurso eólico de una manera rentable en comparación con los costosos mástiles meteorológicos. La medición de las condiciones del viento en alta mar puede proporcionar información que puede reducir considerablemente los costes de los parques eólicos marinos. Además, se pueden mover fácilmente a nuevas ubicaciones para cubrir grandes áreas, ofreciendo una gran versatilidad. Hoy en día, los DWL flotantes están siendo aceptados comercialmente en la industria de la energía eólica. Sin embargo, los DWL flotantes sufren un movimiento de traslación y rotación (6 grados de libertad, DoF) debido al movimiento de las olas, que inducen errores en la recuperación del vector del viento. Múltiples estudios abordan la compensación de movimiento DWL flotante en el estado de la técnica. Por otro lado, el estudio del efecto de movimiento de 6 DoF sobre el error de recuperación del vector de viento aún necesita un estudio exhaustivo. Los DWL flotantes miden múltiples líneas de visión siguiendo un patrón de escaneo cónico. Estas líneas de visión son proyecciones de vectores de viento sobre la dirección de apuntado del LIDAR. Luego, el vector de viento se recupera de los LoS medidos por medio del algoritmo de visualización de azimut vertical. La complejidad de las transformaciones vectoriales y la alta no linealidad del algoritmo VAD obligan al desarrollo de un simulador DWL flotante para analizar el efecto del movimiento de 6 DoF sobre la recuperación del vector del viento. Por otro lado, una de las aplicaciones de estos instrumentos, el DWL flotante, está relacionada con la estabilidad atmosférica. Con sus medi, En el context de l'energia eòlica marina, la tecnologia LIDAR està sorgint amb l'ús de lidars eòlics flotants Doppler. Aquests dispositius marins han sorgit com a alternativa als pals meteorològics tradicionals en la fase d'avaluació dels recursos eòlics dels desplegaments de parcs eòlics marins. Quan es col·loquen a sobre de boies, els DWL poden avaluar el recurs eòlic d'una manera rendible en comparació amb els costosos pals meteorològics. Mesurar les condicions eòliques en alta mar pot proporcionar informació que pot reduir considerablement els costos dels parcs eòlics marins. A més, es poden traslladar fàcilment a noves ubicacions per cobrir grans àrees, oferint una gran versatilitat. Avui dia els DWL flotants s'accepten comercialment a la indústria de l'energia eòlica. No obstant això, els DWL flotants pateixen un moviment de translació i rotació (6 graus de llibertat, DoF) a causa del moviment de les ones, que indueixen errors en la recuperació del vector del vent. Diversos estudis tracten la compensació del moviment DWL flotant en l'estat de la tècnica. D'altra banda, l'estudi de l'efecte de moviment de 6 DoF sobre l'error de recuperació de vectors del vent encara necessita un estudi exhaustiu. Els DWL flotants mesuren diverses línies de vistes seguint un patró d'escaneig cònic. Aquestes línies de vistes són projeccions vectorials del vent sobre la direcció apuntant LIDAR. Aleshores, el vector del vent es recupera dels LoS mesurats mitjançant l'algorisme de visualització de l'azimut vertical. La complexitat de les transformacions vectorials i l'alta no linealitat de l'algoritme VAD obliguen al desenvolupament d'un simulador DWL flotant per tal d'analitzar l'efecte del moviment de 6 DoF sobre la recuperació del vector del vent. D'altra banda, una de les aplicacions d'aquests instruments, el DWL flotant, està relacionada amb l'estabilitat de l'atmosfera. Amb les seves mesures es pot determinar com es comporta la cisalla del vent en termes d'estabilitat i compar

Canopy characterisation are the key to determinate the right amount of pesticide that has to be applied in a crop. Since the last decades new systems have been developed in terms of reducing the environmental impact of those products. ‘Specialty crops’ such as vineyard hasn’t experimented the improvements of this new trend in the same way as the field crops. This study has the will to find a mathematical formula, based on the correlations between vegetation indexes and vegetation measurements, that can be used in the ‘specialty crops’. With this formula we pretend to adjust the dose of pesticides in those type of crops too. The vegetation indexes are obtained from the multispectral cameras equipped in drons (UAV) and satellites. Meanwhile, the vegetation measurements are done by hand, which is a very big withdrawn. Using specific software and a statistic analysis we are capable of taking the images from the cameras and determine the normalised differential vegetation index (NDVI) and the normalized difference red edge (NDRE). The manual characterisation will allow us to calculate the tree row volume (TRV) and the leaf wall area (LWA), which are the main variables used in the correlations. Five different vineyards are involved in this project, containing four different varieties of grapes., Caracterizar el dosel vegetal es clave para determinar la cantidad adecuada de producto fitosanitario que se debe aplicar en un cultivo. Desde hace unas décadas se llevan desarrollando nuevos sistemas que permiten reducir el impacto ambiental de estos productos. ‘Cultivos especiales’ así como el viñedo no han llegado a experimentar las mejoras de esta tendencia de la misma forma que los cultivos extensivos. En el presente estudio se pretende encontrar una fórmula matemática, basada en la correlación entre índices de vegetación y medidas de vegetación, que se puedan usar en los ‘cultivos especiales’. Con la formula se busca ajustar la dosis de producto fitosanitario también en estos cultivos. Los índices de vegetación de obtienen en base a cámaras multiespectrales equipadas en drones (UAV) y satélites. Por otro lado, las medidas de vegetación aún se realizan a mano, lo cual supone un inconveniente. Con el empleo de software especializado se ha conseguido obtener imágenes de las cámaras i determinar el normalised differential vegetation index (NDVI) y el normalized difference red edge (NDRE). La caracterización manual nos permitirá calcular el tree row volume (TRV) y el leaf wall area (LWA), que son las principales variables usadas en las correlaciones. Cinco viñedos fueron objeto de estudio, resultando en un total de cuatro variedades de uva diferentes., Caracteritzar la canòpia vegetal és clau per determinar la quantitat correcte de producte fitosanitari que s’ha d’aplicar en un cultiu. Des de fa unes dècades s’han desenvolupat nous sistemes que permeten reduir l’impacte ambiental d’aquests productes. ‘Cultius especials’ tals com la vinya no han experimentats les millores d’aquesta tendència de la mateixa manera que els cultius extensius. El present estudi pretén trobar una fórmula matemàtica, basada en la correlació entre índexs de vegetació i mesures de vegetació, que pugui fer-se servir en els ‘cultius especials’. Amb la fórmula es busca ajustar la dosi de producte fitosanitari també en aquests tipus de cultius. Els índexs de vegetació s’obtenen a partir de càmeres multiespectrals equipades en drons (UAV) i satèl·lits. Per altra banda, les mesures de vegetació encara es prenen a mà, fet que suposa un clar inconvenient. Amb l’ús de software especialitzat s’ha aconseguit prendre imatges amb les càmeres i determinar el normalised differential vegetation index (NDVI) i el normalized difference red edge (NDRE). La caracterització manual ens permetrà calcular el tree row volume (TRV) i el leaf wall area (LWA), els quals són les principals variables fetes servir en les correlacions. Cinc parcel·les de vinya van ser objecte d’estudi, resultant en un total de quatre varietats de raïm diferent., Objectius de Desenvolupament Sostenible::8 - Treball Decent i Creixement Econòmic, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura

At this present time, thousands of satellites orbiting our planet are constantly gathering information. Key towards the automated processing and analysis of this remotely sensed data, deep learning techniques are starting to settle as the main methodology of choice to tackle this task. The present study attempts to provide an end-to-end deep learning algorithm that solves the remote sensing task of land cover land use classification, which is used in numerous applications like monitoring of environmental changes or urban planning. Specifically, we propose to use DeeplabV3+ architecture to semantically segment images captured by the satellite Sentinel-2 producing meaningful land cover land use mappings., Hoy en día miles de satélites orbitan nuestro planeta y capturan información de forma constate. Uno de los factores clave para procesar y analizar este enorme volumen de datos es la tecnología del aprendizaje profundo, que cada vez se posiciona con más fuerza en el campo de la teledetección. Este estudio quiere proporcionar un algoritmo basado en aprendizaje profundo para producir clasificaciones de la cobertura y utilización de la superficie terrestre a partir de imágenes tele detectadas. Este proceso se utiliza en aplicaciones como el monitoraje del medio terrestre o la planificación urbana. Concretamente, proponemos utilizar el modelo DeeplabV3+ para segmentar semánticamente imágenes capturadas por el satélite Sentinel-2 y producir mapas de cobertura y utilización del suelo terrestre., Avui en dia, milers de satèl·lits orbiten el nostre planeta i capturen informació de manera constant. Un dels factors clau per tal de processar i analitzar tot aquest volum de dades és la tecnologia de l'aprenentatge profund, que cada vegada està agafant un pes més important en el camp de la teledetecció. Aquest estudi vol proporcionar un algorisme basat en aprenentatge profund que produeixi classificacions sobre la cobertura i utilització del sol terrestre a partir d'imatges de teledetecció. Aquesta tasca s'utilitza en aplicacions com el monitoratge del medi terrestre o la planificació urbana. Concretament, plantegem la utilització del model DeeplabV3+ per segmentar semànticament les imatges capturades pel satèl·lit Sentinel-2 i produir mapes de cobertura i utilització de la superfície terrestre.

Earth climate and environments have undergone changes in the past decades and continue to change even faster, needing continuous and more advanced studies to understand and predict its consequences. Arctic environment, more specific, Arctic sea-ice, plays a great role when understanding how climate change is affecting the Earth. L-band radiometry is a remote sensing technique that has mainly been used for scientific data retrieval for the past decades. It is known that L-band radiometry can retrieve sea-ice parameters and contribute to the Arctic environment study. In this degree thesis, data from Ariel, a light L-band radiometer from Balamis, will be processed and analysed after its performance in the MOSAiC measurement campaign, a campaign that was conducted from October 2019 to October 2020, with the objective of studying the Arctic environment with in situ measurements for over a year., El planeta Tierra ha sufrido cambios en sus ecosistemas durante las últimas décadas, y sigue experimentándolos cada vez más severos y a mayor velocidad, requiriendo un estudio continuado y exhaustivo para comprender y predecir sus posibles consecuencias. El clima polar ártico, en especial la banquisa o hielo marino, juegan un papel importante para entender realmente como el cambio climático afecta nuestro planeta. La radiometría en banda-L es una técnica de teledetección usada principalmente para estudios científicos durante las últimas décadas. La radiometría en banda-L puede estimar parámetros propios del hielo marino y así contribuir al estudio del clima polar ártico. En este trabajo final de grado, datos de Ariel, un radiómetro ligero de la empresa Balamis, tomados durante la campaña de medidas MOSAiC, serán procesados y analizados. MOSAiC fue realizada durante octubre de 2019 y octubre de 2020, con el objetivo de estudiar el clima polar ártico con medidas in situ durante un año entero., El planeta Terra ha patit canvis en els seus ecosistemes durant les últimes dècades, i continua experimentant canvis, cada cop més ràpids i severs, requerint un estudi continuat i profund per entendre i predir les seves conseqüències. El clima polar àrtic, en especial la banquisa o gel marí, juguen un paper important per entendre realment com el canvi climàtic afecta el nostre planeta. La radiometria en banda-L és una tècnica de teledetecciò utilitzada principalment per estudis científics durant les últimes dècades. La radiometria en banda-L pot estimar paràmetres propis de la banquisa i contribuir a l'estudi del clima polar àrtic. En aquest Treball Final de Grau (TFG), dades de l'Ariel, un radiòmetre lleuger de l'empresa Balamis, presses durant la campanya de mesures MOSAiC, seran processades i analitzades. MOSAiC va ser realitzada durant l'octubre de 2019 i octubre de 2020 amb l'objectiu d'estudiar el clima polar àrtic amb dades in situ durant un any sencer.

Los radares de apertura sintética (SAR) disponibles actualmente para órbitas LEO tienen un tiempo de revisita muy extenso del orden de semanas, lo que limita las aplicaciones científicas y comerciales, ya que los fenómenos rápidos no pueden monitorearse. Un concepto innovador que aborda este problema es un GeoSynchronous SAR (GEOSAR), utilizando una órbita casi geoestacionaria que permite una observación permanente a escala continental. La investigación sobre este tema requiere la simulación de la adquisición de datos de radar y el posterior procesamiento para evaluar el rendimiento de GEOSAR. Dado que aún no se dispone de satélites GEOSAR, es posible realizar la validación experimental del concepto GEOSAR, utilizando transmisiones de satélites de telecomunicaciones DVB-S1 / S2 como emisores de oportunidad y adquiriendo los ecos producidos con una estación receptora terrestre. Así pues, en este proyecto el objetivo será el estudio de un sistema GEOSAR terrestre formado por un satélite GEO y una estación terrestre que recibe los ecos de una escena urbana. La actividad prevista incluye la generación de datos (señal de eco) y el procesamiento SAR de los ecos para evaluar y mejorar la calidad de la imagen. El objetivo final será utilizar los datos de eco obtenidos por una estación receptora de satélite en el techo del D3 para obtener imágenes reales de SAR., The currently available synthetic aperture radars (SAR) for LEO orbits have a long revisit time in the order of weeks, limiting the scientific and commercial applications of remote sensing since fast phenomena cannot be monitored. An innovative concept addressing this gap is a GeoSynchronous SAR (GEOSAR), which uses an almost GEOstationary orbit allowing a permanent observation at continental scale. The research on this topic requires the simulation of radar data acquisition and subsequent SAR processing to assess GEOSAR performance. Since no GEOSAR satellites are yet available, it is still possible to carry out experimental validation of the GEOSAR concept, using telecommunication satellites DVB-S1/S2 transmissions as emitters of opportunity and acquiring the echoes produced with a ground based receiving station. Thus, in this project the objective will be the study of a ground based GEOSAR system formed by a GEO telecom. satellite and a ground station receiving the echoes from an urban scene. The foreseen activity includes raw data (echo signal) generation and SAR processing of the simulated echoes to evaluate and improve image quality. The final goal will be to use echo data obtained by a satellite receiver station on the D3 roof to obtain real SAR images."

This thesis consists in the development of predictive algorithms of the dengue epidemiological risk based on Machine Learning, using the climatological and socioeconomic variables that affect the spread of the disease throughout Brazil. Dengue is a virus that can be transmitted by the Aedes Aegypti mosquito and is common in subtropical areas. This document details the process in which the aforementioned data has been collected, sorted and analysed. Also describing all the autonomous learning tools used for this purpose, and how the risk of dengue outbreaks can be predicted beforehand with certain conditions. Finally, the first results from the developed models are presented., Este proyecto consiste en el desarrollo de algoritmos predictivos del riesgo epidemiológico del dengue basados en Machine Learning a partir de las variables climatológicas y socioeconómicas que afectan su propagación por todo el Brasil. El dengue es un virus que es transmitido por el mosquito Aedes Aegypti, común en las regiones subtropicales. En este documento se detalla el proceso en el que estos datos se han recolectado, ordenado y analizado. También se describen todas las herramientas de aprendizaje autónomo que se han usado para este propósito, y como el riesgo de brotes de dengue puede predecirse bajo unas determinadas condiciones. Finalmente se presentan los primeros resultados de los modelos desarrollados., Aquest projecte consisteix en el desenvolupament d'algoritmes predictius del risc epidemiològic del dengue basats en Machine Learning a partir de les variables climatològiques i socioeconòmiques que afecten la seva propagació per tot el Brasil. El dengue és un virus que és transmès pel mosquit Aedes Aegypti, comú en regions subtropicals. En aquest document es detalla el procés en el qual aquestes s'han recollit, ordenat i analitzat. També es descriuen totes les eines d'aprenentatge autònom que s'han fet servir per aquest propòsit, i com el risc de brots de dengue es pot predir amb unes determinades condicions. Finalment es presenten els primers resultats dels models desenvolupats.

El Dengue es un virus que se transmite por la picadura de mosquitos hembra de algunas especies como, por ejemplo, el Aedes Aegypti en Brasil, y se propaga por climas tropicales y subtropicales. En este proyecto, se analizan las variables ambientales, climatológicas y sociales que afectan a la propagación del virus en Brasil, mediante técnicas de teledetección. A partir de ellas, se desarrollarán varios modelos para predecir el riesgo de dengue con herramientas de aprendizaje automático. Se ha dividido Brasil en diferentes zonas para estudiarlas por separado, y ver si el diferente comportamiento de las variables afecta en la búsqueda de un modelo de predicción de riesgo. Finalmente, se han analizado los resultados e identificado los mejores algoritmos.

Dengue is a viral infection transmitted by the bite of females mosquitoes infected of the genus Aedes aegypti that occurs in areas with tropical and subtropical climates. The growth of the disease and its onset in some countries for the first time has led to certain precautionary measures and the establishment of early warning systems. This project will study in Brazil the impact of ecological and climatic indicators that play a vital role in the life cycle of transmitting mosquitoes using data from satellites as input variables. In addition, a predictive model will be developed in order to strengthen the control of the virus and impact on the population behaviour., El dengue es una infección vírica transmitida por la picadura de las hembras infectadas de mosquitos del género Aedes aegypti que se presenta en zonas con climas tropicales y subtropicales. El crecimiento de la enfermedad y su aparición en ciertos países por primera vez ha hecho que es tomen ciertas medidas preventivas y que se establezcan sistemas de alerta precoz. En este proyecto se estudiará en Brasil, la incidencia de los indicadores ecológicos y climáticos que juegan un papel vital en el ciclo de vida de los mosquitos transmisores utilizando datos de satélites como variables de entrada. Además, se desarrollará un modelo predictivo para reforzar el control del virus y para impactar en la conducta de la población., El dengue és una infecció vírica transmesa per la picada de les femelles infectades de mosquits del gènere Aedes aegypti que es presenta a zones amb climes tropicals i subtropicals. El creixement de l'enfermetat i la seva aparició en certs països per primera vegada ha fet que es prenguin certes mesures de prevenció i que s'estableixin sistemes d'alerta precoç. En aquest projecte s'estudiarà a Brasil, la incidència dels indicadors ecològics i climàtics que juguen un paper vital en el cicle de vida dels mosquits transmissors utilitzant dades de satèl·lits com a variables d'entrada. A més a més, es desenvoluparà un model predictiu per tal de reforçar el control del virus i d'impactar en la conducta de la població.

Sub-surface scattering has previously been detected in ASCAT soil moisture (SM) data. However, it is not clear which conditions influence its appearance. It is believed that it takes place in very dry areas where, instead of surface scattering, volume scattering happens because the radiation is capable to penetrate deeper into the earth. In order to identify sub-surface scattering over the Iberian Peninsula, ASCAT SM data has been analyzed for the period 2007-2017. It has been proved that this phenomenon is more likely to happen during the summer, when the combination of high temperatures and the absence of rainfall lead to very low SM values. Nevertheless, in ASCAT SM data, these areas appear to have high values of SM. It has been found that sub-surface scattering occurs predominantly in regions with herbaceous land cover and high elevation but flat topography. However, unclear results have been obtained regarding soil types., La dispersión sub-superficie es un fenómeno que ha sido detectado previamente en datos de humedad del suelo ASCAT. Aun así, no está claro cuáles son las condiciones que influyen en su aparición. Se cree que ocurre en áreas muy áridas dónde, en vez de dispersión por superficie, la dispersión por volumen aparece porque la radiación es capaz de penetrar más profundamente en la tierra. Con el objetivo de identificar la dispersión sub-superficie en la Península Ibérica, los datos de humedad del suelo ASCAT se han analizado para el periodo 2007-2017. Se ha comprobado que la dispersión sub-superficie es más probable que suceda durante el verano, cuando la combinación de altas temperaturas i la ausencia de lluvias, hacen que haya valores muy bajos de humedad del suelo. Sin embargo, en los datos de ASCAT, estas áreas secas aparecen con valores elevados de humedad del suelo. Se ha encontrado que la dispersión sub-superficie ocurre mayoritariamente en áreas con cubierta herbácea y topografía elevada pero plana. Aun así, los resultados obtenidos sobre tipo de suelo son poco claros., La dispersió sub-superfície és un fenomen que ha estat detectat prèviament en dades d'humitat del sòl d'ASCAT. Tot i així, no està clar quines són les condicions que influeixen en la seva aparició. Es creu que té lloc en àrees molt àrides on, enlloc de dispersió per superfície, la dispersió per volum succeeix perquè la radiació és capaç de penetrar més profundament en el sòl. Per tal d'identificar la dispersió sub-superfície en la Península Ibèrica, les dades d'humitat del sòl d'ASCAT s'han analitzat per al període 2007-2017. S'ha comprovat que aquest fenomen és més probable que succeeixi durant l'estiu, quan la combinació d'altes temperatures i l'absència de pluges fan que hi hagi valors molt baixos d'humitat del sòl. Tot i així, en les dades d'ASCAT, aquestes àrees seques apareixen amb valors molt elevats d'humitat del sòl. S'ha trobat que la dispersió sub-superfície succeeix majoritàriament en àrees amb coberta d'herba i topografia elevada però plana. Malgrat tot, els resultats obtinguts quant al tipus de sòl són poc clars.

This work is the result of 6 months of work devoted to the analysis of GNSS scattered signals over coastal Sea. It starts introducing different ways of monitoring Sea surface level focusing on the use of GNSS reflected signals (GNSS-R) with a GNSS antenna looking to the zenith. This method had been partially studied in other universities such as CU in Boulder and in Chalmers University in Sweden, but not covered before in Spain. Apart from that, as a novelty, the already installed European GNSS reference Network (EUREF) is used instead of proprietary hardware. This thesis is a continuation of the research done by Dr. Nereida Rodriguez and Dr. Alberto Alonso Arroyo at UPC, although their analysis was focused on linear polarized antennas looking to the horizon and custom-made hardware. The benefit of using zenith looking antennas is that no specific equipment is needed, since GNSS stations already available can be used for this purpose. The main method analyzed in this thesis, which is based on spectral analysis, is explained theoretically and demonstrated practically using data from two different GNSS reference stations located in Mallorca and Tarifa. The methodologies analyzed use the Lomb Scargle Periodogram and the Lomb Scargle Spectrogram to infer the Sea Surface Height from the interaction between the direct and reflected signals acquired at each GNSS Station. A geophysical retrieval algorithm allows to measure the distance between the Sea Surface and the antenna receiver phase center from the oscillation frequency observed in the interference pattern. Apart from that, a state of the art method is also presented and tested, called Inverse modeling using B-Splines. This method consists of the use of B-Splines and non-linear least squares methods to obtain the Sea Surface Height information using the same data. The results obtained encourage the use of GNSS-R technology to monitor Sea Surface Height as an alternative to current methods (altimeters, tide gauges and, Aquest Treball de Fi de Grau és el resultat de 6 mesos fent recerca en l’estudi de la senyal reflectida de sistemes GNSS a la costa. El treball comença introduint els principals mètodes per a monitoritzar el nivell del mar, prestant especial atenció al us de les senyals reflectides de sistemes GNSS (GNSS-R) captades per una antena GNSS mirant cap al zenit. Aquest mètode ha estat parcialment estudiat en altres universitats com la CU en Boulder o la Universitat Chalmers en Suècia, però no pas en cap institució espanyola. A més a més, com a novetat, es farà us de les instal·lacions proporcionades per la Xarxa de GNSS de Referencia Europea (EUREF) i, d’aquesta manera, s’evita la necessitat de desenvolupar hardware específic per aquesta tasca. Aquesta Tesi és una continuació natural del treball desenvolupat pels Drs. Nereida Rodriguez i Alberto Alonso en la UPC, tot i que el seu anàlisis va anar focalitzat en antenes polaritzades linealment i mirant cap a l’horitzó, dissenyades específicament per a rebre senyals GNSS. El benefici d’utilitzar antenes mirant cap al zenit és que no requereix del desenvolupament de hardware específic, ja que les estacions de GNSS porten incorporades una antena GNSS mirant cap al zenit per a proveir posicionament i localització en qualsevol indret del mon. El principal mètode utilitzat per a determinar el nivell del mar és aplicant anàlisi espectral. El desenvolupament analític del mètode, així com també l’avaluació de resultats, són analitzats en dos estacions GNSS situades en Mallorca i Tarifa respectivament. El mètode desenvolupat fa us del Periodograma Lomb Scargle i del Espectograma Lomb Scargle per a determinar l’alçada del nivell del mar a partir de la interacció entre dos tipus de senyals rebudes en la estació de GNSS, la senyal directa i la reflectida en el mar. Mitjançant fórmules de la física, es pot determinar la distancia entre la superfície del mar i el centre de fase de la antena receptora simplement observant la freqüència de, Este Trabajo de Fin de Grado es el resultado de 6 meses haciendo investigación en el estudio de las señales reflejadas de sistemas de GNSS en la costa. La Tesis empieza introduciendo los principales métodos de monitorización del nivel del mar, prestando especial atención al uso de las señales reflejadas de sistemas GNSS (GNSS-R) captadas por una antena GNSS mirando al zenit. Este método ha sido parcialmente estudiado en otras universidades como la CU en Boulder o la Universidad de Chalmers en Suecia, pero aún no en ninguna institución española. Además, como novedad, se hace uso de las instalaciones proporcionadas por la Red de GNSS de Referencia (EUREF) y, de esta manera, se evita la necesidad de desarrollar hardware específico. Esta Tesis es una continuación natural del trabajo desarrollado por los Drs. Nereida Rodriguez y Alberto Alonso en la UPC, aunque su análisis se focalizaba en el uso de antenas polarizadas linealmente y orientadas hacia el horizonte, diseñadas específicamente para recibir la señal reflejada de GNSS. El beneficio de utilizar antenas orientadas hacia el zenit es que no se requiere del desarrollo específico de hardware, ya que las estaciones de GNSS llevan incorporadas antenas de GNSS orientadas hacia el zenit para proveer de posicionamiento y localización en cualquier parte del mundo. El principal método utilizado para determinar el nivel del mar es aplicando análisis espectral. El desarrollo teórico, así como la evaluación de los resultados, serán analizados para dos estaciones GNSS situadas en Mallorca y Tarifa respectivamente. El método desarrollado hace uso del Periodograma Lomb Scargle y del Espectrograma Lomb Scargle para determinar la altura del nivel del mar a partir de la interacción entre dos tipos de señales recibidas en la estación GNSS, la señal directa y la reflejada en el mar. Mediante fórmulas de la física, se puede determinar la distancia entre la superficie del mar y el centro de fase de la antena receptora simplemente observ

Use of deep learning techniques to study deforestation through remote sensing images, Deforestation around the world, especially on the tropics, is a current very important problem that is not being monitored appropriately, leading to belated reactions by environmental organizations and governments and more deforestation fronts every year. A project called Terra-I was created a few years ago with the aim of changing this by carrying out a temporal analysis of satellite images, from NASA MODIS satellite, to monitor near-real time information and accelerate the reactions to new deforestation fronts. This was performed at first only for the Amazonian forest and the whole South America but it is willing to be expanded to the whole tropics. Due to the launching of landsat8 satellite, with improved information about satellite images, this project proposes the idea of adding to that analysis a spatial one to improve the results of the deforestation detection carried out by Terra-I with the aid of machine learning algorithms., La desforestación mundial, especialmente en los trópicos, es un problema actual muy importante que no está siendo controlado de manera apropiada, dando lugar a que organizaciones ambientales y gobiernos reaccionen tarde a controlar la desforestación y, por tanto, a aumentarla año tras año. Hace unos años, el proyecto Terra-I fue creado con el objetivo de cambiarlo llevando a cabo un análisis temporal de imágenes del satélite NASA MODIS para procesar información en tiempo casi real y acelerar así la reacción respecto a nuevos frentes de desforestación. En un principio se llevó a cabo en zonas de selva amazónica y para toda América del Sur, pero se está trabajando en la ampliación sobre todos los trópicos. Gracias al lanzamiento del satélite landsat8, con información mejorada sobre las imágenes obtenidas, este proyecto propone la idea de añadir un análisis espacial para mejorar los resultados de la detección de desforestación que lleva a cabo Terra-I con la ayuda de algoritmos de machine learning., La desforestació mundial, especialment en els tròpics, es un problema actual molt important que no està sent controlat de manera apropiada, portant a que organitzacions ambientals i governs reaccionin tard a controlar la desforestació i, per tant, a augmentarla any rere any. Fa uns anys, el projecte Terra-I fou creat amb l’objectiu de canviar-ho duent a terme un anàlisi temporal d’imatges del satèl·lit NASA MODIS per processar informació en temps quasi real i accelerar així la reacció envers a nous fronts de desforestació. En un principi es va dur a terme en zones de selva amazònica i per a tota Amèrica del Sud, però s’està treballant en l’ampliació sobre tots els tròpics. Gràcies al llançament del satèl·lit landsat8, amb informació millorada sobre les imatges obtingudes, aquest projecte proposa la idea d’afegir un anàlisi espaial per millorar els resultats de la detecció de desforestació que duu a terme Terra-I amb l’ajuda d’algoritmes de machine learning.

High resolution radars have stringent requirements on both signal analogue to digital conversion rates (> 20 Ms/s) and memory depth (> 500 Ms). Commercially available units are bulky and expensive and incompatible with the constraints of small UAV flying platforms used in remote sensing applications., Current analog data acquisition systems are complex systems based on high speed FPGA and microprocessors. Digital technologies are growing faster; microcontrollers are implementing more powerful peripherals, like Analog-to-Digital Converters (ADC). This is the case of LPC4370, which is a microcontroller based on ARM cortex architecture that includes an 80 Mega-Samples per second ADC. Nowadays, in radar applications, expensive digitizer boards are used for data acquisition. While an external ADC is sampling the received analog signal, an FPGA dumps the information from ADC to a fully equipped computer. The price for the whole solution is over thousand US Dollars. This thesis includes the research carried out in order to design, test and analyze a low cost acquisition device. As LPC4370 is a very powerful microcontroller with respect to the market price, designing a system with these objectives is a very good choice. LPC link2 is a development board based on LPC4370 microcontroller for a price of 20 USD approximately. It also includes two different application approaches; the first one oriented to ground radar systems, and the second to radar systems mounted on unmanned aerial vehicles (UAV)., Los sistemas de adquisición de datos analógicos actuales, son sistemas complejos, basados en FPGA y microprocesadores. La tecnología electrónica avanza a pasos agigantados, los nuevos diseños de microcontroladores están implementando cada vez periféricos más potentes, como conversores analógico a digital (ADC). Este es el caso del LPC4370, un microcontrolador basado en arquitectura ARM cortex que implementa un ADC de alta velocidad (80MSps). Hoy en día se utilizan placas digitalizadoras muy caras para realizar la adquisición de datos en sistemas radar. Estas están basadas en una FPGA que transporta la información que un ADC genera a partir de la conversión de una señal analógica al dominio digital, hasta un ordenador, donde se almacenan los datos. Estas soluciones cuestan del orden de miles de dólares, dependiendo de las características. Esta tesis recoge las investigaciones realizadas para diseñar, testear y analizar un sistema de adquisición de datos de bajo coste basado en el microcontrolador LPC4370. Este microcontrolador es el más potente del mercado en cuanto a las capacidades y resolución del ADC que integra. Se va a utilizar una placa de desarrollo que integra este microcontrolador (LPC Link2), el precio de esta placa es aproximadamente 20 dólares. La tesis también incluye una aproximación de diseño para aplicaciones radar de tierra, y para radares a bordo de vehículos aéreos no tripulados (UAV)., Els sistemes d'adquisició de senyals analògiques emprats en sistemes radars actuals, son sistemes complexes basats en FPGA i microprocessadors. La tecnologia electrònica avança a una gran velocitat, els nous dissenys de microcontroladors estan implementant cada vegada dissenys mes potents, implementant perifèrics com conversos analògic a digital (ADC) de altes prestacions. Aquest es el cas de LPC4370, un microcontrolador basat en l'arquitectura ARM còrtex que implementa un ADC de alta velocitat (80MSps). Avui en dia s'utilitzen plaques digitalitzadores molt cares per a realitzar l'adquisició de dades en sistemes radar. Aquestes plaques estan basades en una FPGA que transporta les dades que rep de la conversió d'un ADC, a un ordinador que les recull i les emmagatzema. Aquestes solucions tenen un preu de l'orde de milers de dòlars. Aquesta tesis recull les investigacions realitzades per a el disseny, testeig i anàlisis d'un sistema de adquisició de dades de baix cost basat en el microcontrolador LPC4370. Aquest es el microcontrolador més potent del mercat en quant a velocitat i resolució del ADC que integra. S'utilitzarà una placa de desenvolupament que integra aquest microcontrolador (LPC Link2), el preu d'aquesta placa es d'aproximadament 20 dòlars. La tesis recull una aproximació de disseny per aplicacions de radar de terra i per a radars a bord de vehicles aeris no tripulats (UAV).

1. Revisió i correcció de la documentació associada a les missions ERS-1 i ERS-2 2. Disseny de diferents algoritmes de processament de la resposta impulsional pels satel-lits ERS-1 i ERS-2 i els mètodes corresponents de comparació de resultats. 3. Implementació dels mètodes dissenyats i dels pertinents tests unitaris funcionals, de sistema i de validació 4. Implementació d'un mòdul que inclogui l'aplicació de la màscara del filtre de freqüència intermitja en els resultats anteriors, This study aims to find the best method to calibrate the internal delay of the point target response of the altimeters of ERS-1 and ERS-2 missions. Once it is selected, it will be used to reprocess the 12 year of altimetric data from these missions, improving the precision and quality of the sea level estimation., Este estudio pretende establecer el mejor método para calibrar el retardo de la respuesta impulsional de los altímetros de las misiones ERS-1 y ERS-2. Una vez seleccionado, se utilizará para reprocesar los 12 años de datos altimétricos de estas misiones, mejorando la precisión y la calidad de la estimación del nivel del mar., Aquest estudi pretén establir el millor mètode per calibrar el retard de la resposta impulsional dels altímetres de les missions ERS-1 i ERS-2. Un cop seleccionat, s'utilitzarà per reprocessar els 12 anys de dades altimètriques d'aquestes missions, millorant-ne la precisió i la qualitat de l'estimació del nivell del mar.

Development of an Ultralightweight L-band radiometer for UAV platforms from a previouly developed sensors, What has been achieved in this study is the improvement of the previous version of the L-band microwave radiometer ARIEL for its location in a drone., Lo que se ha logrado en este trabajo es mejorar la versión anterior del radiometro de microondas en banda L ARIEL para su emplazamiento en un drone., El que s'ha aconseguit en aquest treball és millorar la versió anterior del radiòmetre de microones en banda L ARIEL pel seu embarcament en un drone.

El trabajo consiste en investigar, desarrollar y validar un procesador de datos radar de apertura sintética operando en plataformas terrestres (Ground Based SAR) para la obtención de imágenes radar de alta resolución y precisión. Para una mayor aplicabilidad del procesador en cualquier tipo de trayectoria se propone la utilización de las técnicas de retroproyección (backprojection), [ANGLÈS] Satellite, aircraft, drone or rail based on synthetic aperture radars (SAR) offer the opportunity to study landslides and changes occurred to the Earth through the processing of the signal received by the system. The signal processing is performed by algorithms designed for the type of information captured. In particular, in this thesis, the algorithm Back-Propagation is deeply analyzed to perform a good implementation and obtain high resolution images from GB-SAR laboratory system. We generate the images in order to display the results, allowing to visualize the amplitude and phase of targets. The high resolution results allows to apply the information extracted for interferometry ap- plications where high resolution is needed to compare the phases between different shots of the same scene. Therefore someone can know landslides or small ground movements and predict situations such as a falling building., [CASTELLÀ] El radar de apertura sintética (SAR) en plataformas como satélites, aviones, drones o raíles ofrecen la oportunidad de estudiar deformaciones y cambios que suceden en la Tierra a través del procesado de la señal recibida por el sistema. El procesado de señal se realiza mediante algoritmos diseñados para el tipo de información capturada. En concreto, este Proyecto Final de Carrera analiza el algoritmo Back-Propagation en pro- fundidad para poder realizar una buena implementación y obtener imágenes de alta resolución a partir de las capturas realizadas, principalmente, con el sistema GB-SAR del laboratorio. Para visualizar el resultado se obtienen imágenes de las escenas observadas, permitiendo visualizar la amplitud y la fase de los blancos. La alta resolución de las imágenes resultantes permite utilizar la información extraída para aplicaciones como la interferometría la cual requiere una alta resolución ya que consiste en com- parar las fases entre diferentes capturas de la misma escena, de manera que se pueden conocer deslizamientos o movimientos del terreno de pequeñas dimensiones y permite predecir situaciones de riesgo., [CATALÀ] El radar d’obertura sintètica (SAR) en plataformes com satèl·lits, avions, drons o rails ofereixen la oportunitat d’estudiar les deformacions i canvis que succeeixen a la Terra a través del processat de la senyal rebuda pel sistema. El processat de la senyal es realitza mitjançant algorismes dissenyats per el tipus de informació capturada. En concret, en aquest Projecte Final de Carrera s’analitza l’algorisme Back-Propagation en profunditat per poder realitzar una bona implementació i obtenir imatges d’alta resolució de les captures realitzades, principalment, amb el sistema GB-SAR del laboratori. Per visualitzar el resultat obtenim imatges de les escenes observades, permetent visualitzar l’amplitud i la fase dels blancs capturats. L’alta resolució de les imatges resultants permet utilitzar la informació extreta per aplicacions com la interferometria en que es necessita una alta resolució ja que consisteix en comparar les fases entre diferents captures de la mateixa escena, de manera que es poden conèixer lliscaments o moviments del terreny de petites dimensions i permet predir situacions de risc.

El proyecto se centra en desarrollar un modo rápido de operación radar que permite adquirir las señales de apertura sintética sin interrumpir el desplazamiento de la plataforma móvil que transporta el radar. El proyecto incluye también una rigurosa validación experimental del sistema lo que ha permitido el estudio de varias aplicaciones de esta tecnología., Design of a continuous acquisition mode for a 94 GHz radar, execution of the modifications needed for the correct operation and validation of the system through experimental measures., Diseño de un modo de adquisición continua para un sistema radar a 94 GHz,se realización de los cambios necesarios para su correcto funcionamiento y validación de todo el sistema mediante campañas de medidas., Disseny d'un mode d'adquisició continua per a un sistema radar a 94 GHz, realització dels canvis necessaris per el seu correcte funcionament i validació del funcionament de tot el sistema mitjançant campanyes de mesures.

El projecte es basa en engegar una plataforma UAV que té l?esquelet muntat. Com a primera part, s?haurà de escollir una nova controladora de la plataforma, familiaritzar-se amb ella i programar tots el tipus de vols fins a arribar als vols automàtics. Això implicarà alguns canvis en l?esquelet de la plataforma així com la interconnexió de diversos sensors que permetran el vol totalment automàtic. Com a segona part s?haurà de dissenyar una placa receptora amb un sensor tèrmic per tal de obtenir un mapa tèrmic utilitzant la plataforma. Per a realitzar això, l?alumne es docum, Unmanned aerial vehicles have emerged as a new tool capable of performing difficult tasks in a cheap, fast and efficient way. Remote sensing --or just sensing for that matter-- is not different. Measuring --for instance-- the soil moisture of a $1km^2$ terrain would require several hours of placing sensors and capturing data. With UAVs, on the other hand, it can easily be done in a few minutes. The goal of the project can be divided in three different objectives, developed in three different parts. First, it is important to learn how to fully merge UAVs and remote sensing into one package. This is done by studying the different types and variants of multicopters, their characteristics and how they work. Then, a custom copter is built, specially designed for simple remote sensing. Secondly, with the use of infrared thermography and using an optical sensor, build a remote infrared sensing system. This independent system can be attached to the copter, allowing it to measure the temperature of a terrain. This data is processed and analyzed, and then used to build temperature maps of the scanned zones. Finally, analyzing the results, establish the foundations both in hardware and software that a more complex system require, as well as determining possible and potential future lines of research. To conclude, this project confirms how can UAVs help in remote sensing, as well as establishing a base to work from, based on the experience acquired during the development of the project., Los vehículos aéreos no tripulados han emergido como una nueva herramienta de trabajo, capaz de llevar a cabo tareas difíciles de manera rápida y eficaz. La teledetección no es diferente, y por ejemplo medir la humedad de un terreno de $1km^2$, tarea que requeriría de varias horas de trabajo colocando sensores y acumulando datos, puede llevarse a cabo en cuestión de minutos mediante UAVs. El objetivo del proyecto puede dividirse en tres sub objetivos, desarrollados en tres partes diferenciadas. En primer lugar, aprender a fusionar por completo los UAV y la teledetección, mediante el estudio de los diferentes tipos y variantes de multicopters, sus características y como funcionan. Después, diseñar un copter personalizado especialmente diseñado para la teledetección. En segundo lugar, mediante termografía infrarroja con el uso de un sensor óptico, diseñar un sistema independiente que se pueda acoplar al copter para obtener datos. Estos datos son procesados y analizados para construir un mapa de temperaturas de las zonas escaneadas. Finalmente, analizar los resultados, sentar de las bases tanto de hardware como de software que sistemas más complejos puedan requerir y establecer posibles y potenciales futuras líneas de investigación. Para concluir, el proyecto confirma que los UAV pueden ayudar en teledetección, así como establecer una base con la que trabajar, basada en la experiencia adquirida durante el desarrollo del proyecto., Els vehicles aeris no tripulats han emergit com a nova eina de treball, capaç de dur a terme tasques difícils de manera ràpida i eficaç. La teledetecció no és diferent, i per exemple mesurar la humitat d'un terreny de $1km^2$, tasca que necessitaria vàries hores de feina col·locant sensors i acumulant dades, pot fer-se en pocs minuts mitjançant UAVs. L'objectiu del projecte pot dividir-se en tres sub objectius diferents, desenvolupats en tres parts diferenciades. En primer lloc, aprendre a fusionar per complet els UAV i la teledetecció, mitjançant l'estudi dels diferent tipus i variants de multicopters, així com les seves característiques i com funcionen. Després, dissenyar un copter personalitzat especialment dissenyat per a la teledetecció. En segon lloc, mitjançant termografia infrarroja, amb un sensor òptic, dissenyar un sistema independent que es pugui collar al copter per a obtenir dades. Aquestes dades són processades i analitzades per a construir mapes de temperatura de les zones escanejades. Finalment, analitzar els resultats, establir les bases tant pel que fa a hardware com software que un sistema més complex necessita, i com establir possibles i potencials futures línies d'investigació. Per concloure. el projecte confirma com els UAV poden ajudar en la teledetecció, així com establir una base amb la qual treballar, basada en l'experiència adquirida durant el desenvolupament del projecte.

Este proyecto es un trabajo de investigación exploratorio sobre el uso de representación max-tree para imágenes radar (SAR). El potencial de este enfoque se va a estudiar en el contexto de la detección y el seguimiento de barcos con imágenes adquiridas desde satélites SAR., Nowadays, object detection is a recurrent and important field of study in Image Processing and particularly in Remote Sensing. In fact, it has evolved into a necessary application for our society as many technologies are based on it. Thus, the purpose of this project is to detect a specific type of objects: ships in SAR (Synthetic Aperture Radar) imagery. To do so, the max-tree representation together with image processing and classification techniques are employed. More precisely, search techniques are applied to the max-trees in order to obtain the node (i.e. unitary element of such structure) that best fits the ship(s). Geometrical and Statistical descriptors are defined as well as their evolution along the various branches of the tree so that an efficient and robust detection can be done. Moreover, it has been observed that the performance of the whole system has led to satisfactory results (in terms of Precision and Recall)., Actualmente, la detección de objetos es un campo de estudio recurrente i importante dentro del procesamiento de imagen y particularmente en teledetección. De hecho, ha evolucionado hacia una aplicación necesaria para nuestra sociedad ya que muchas tecnologías se basan en ella. Por lo tanto, el propósito de este proyecto es detectar un tipo específico de objetos: barcos en imaginería SAR (Synthetic Aperture Radar). Para lograrlo, se utiliza la representación max-tree juntamente con procesamiento de imagen y técnicas de clasificación. Además, se aplican técnicas de búsqueda a los max-trees para obtener el nodo (elemento unitario de dicha estructura) que mejor aproxima los barcos. Se definen descriptores geométricos y estadísticos así como su evolución a lo largo de las numerosas ramas del árbol de manera que se pueda realizar una detección eficiente y robusta. Asimismo, se ha observado la funcionalidad del sistema ha conducido a resultados satisfactorios (en términos de Precision and Recall)., Actualment, la detecció d’objectes és un camp d’estudi recurrent i important dins del processament d’imatge i particularment en teledetecció. De fet, ha evolucionat cap a una aplicació necessària per a la nostra societat ja que moltes tecnologies es basen en ella. Per tant, el propòsit d’aquest projecte és detectar un tipus específic d’objectes: vaixells en imatgeria SAR (Synthetic Aperture Radar). Per aconseguir-ho, s’empra la representació max-tree juntament amb processament d’imatge i tècniques de classificació. A més, s’apliquen tècniques de recerca als max-trees per tal d’obtenir el node (element unitari d’aquesta estructura) que millor aproxima els vaixells. Es defineixen descriptors geomètrics i estadístics així com la seva evolució al llarg de les nombroses branques de l’arbre de manera que es puguin realitzar una detecció eficient i robusta. També, s’ha observat que la funcionalitat de tot el sistema ha conduït a resultats satisfactoris (en termes de Precision and Recall).