Analysis of sea surface features by using x-band radar data sets
- Autores: Cristina Lidó de la Muela
- Directores de la Tesis: José Carlos Nieto Borge (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Germán Rodríguez (presid.), Enrique Alexandre Cortizo (secret.), Jochen Horstmann (voc.)
- Materias:
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- Resumen
- español
En este trabajo se recoge el estudio de algunos de los fenómenos que ocurren en el océano debido al oleaje mediante técnicas de teledetección en el rango de las microondas.
Estos fenómenos están relacionados con los diferentes mecanismos de formación de la imagen radar en banda X y en condiciones de incidencia tangente.
Dichos mecanismos permiten detectar fenómenos en dichas imágenes radar (conocidas como clutter marino para propósitos de navegación), como son la relación de dispersión del oleaje, sus armónicos superiores y la contribución espectral conocida en la literatura científica como group line. Para el estudio de estos fenómenos se emplean los espectros de las imágenes proporcionadas por diferentes estaciones que utilizan tecnología basadas en radar de navegación en banda X. Los sistemas radar proporcionan una secuencia de imágenes en el dominio del tiempo que, gracias a la descomposición tridimensional de Fourier, permite obtener dichos espectros correspondientes de la secuencia de imágenes radar para su posterior análisis.
Así, el espectro de la secuencia de imágenes de radar marino proporciona información sobre la distribución de la energía del oleaje, haciendo visible todos los fenómenos relacionados con el oleaje, el viento local, etc.
El estudio del clutter, o del ruido de fondo del espectro, también es importante ya que permite la estimación de la altura significativa de las olas.
En este trabajo se recoge un estudio detallado de la detección del group line y de la relación de dispersión del oleaje en función de la dirección de los diferentes ángulos de azimut que barren la imagen del radar, así como para diferentes alcances a partir de la ubicación del radar, además, de un estudio de la relación señal ruido considerando los fenómenos anteriores, así como de la máscara de iluminación de la superficie del mar, debida al efecto de ensombrecimiento de la antena radar, que también contiene las principales contribuciones del espectro de la imagen. A partir del análisis de las diferentes contribuciones del espectro de la imagen radar, y utilizando diversas técnicas de inteligencia artificial, se desarrollan algoritmos que mejoran la estima de parámetros oceanográficos, como la altura significativa del oleaje y las corrientes superficiales.
- English
In this work some phenomena that happen in the ocean, which are caused by wind-generated waves, are studied by using microwave remote sensing techniques.
These phenomena are related to the processes responsible of the radar imaging effects in X-band at grazing incidence conditions responsible of the formation of the radar images, commonly known for navigation purposes as sea clutter.
Those imaging mechanisms permit to detect phenomena such as the dispersion relation of the waves, its higher harmonics or the so-called group line. The study of all these phenomena it is carried out from the analysis of the spectrum of the X-band marine radar images, provided by measuring stations based on X-band marine radar technology. These radar systems supply temporal sequences of marine images. Hence, after a three-dimensional spatio-temporal Fourier decomposition, the spectra of the time series of radar images is derived and analysed. The spectrum of the X-band marine radar images provides information about the distribution of the wave energy, and it is possible to see all the phenomena related to waves, local wind, etc. The study of the clutter, or the background noise of the spectrum, is important as well because it is very useful to estimate the significant wave height.
A detailed study related to the detection of the group line and the dispersion relation dependent on the different azimuths that sweep the radar image and different ranges from the location of the radar is presented in this work. Besides a Signal to Noise Ratio study is collected considering the phenomena commented before and the illumination mask, due to the shadowing effect of the radar antenna, of the free sea surface because it includes the main contributions of image spectrum energy.
- español
