La teledetecció proporciona, probablement, la més enorme font de dades de la qual la humanitat disposa sobre el planeta. I aquesta generació de dades continua creixent a un ritme vertiginós, no només perquè els satèl·lits existents segueixen enviant imatges, sinó també perquè es llancen nous satèl·lits, en molts casos capaços de generar encara més informació. Aquest procés comporta enormes possibilitats d’aplicació, però també una important problemàtica de maneig de tota aquesta informació i una creixent necessitat de formats de compressió que permetin disminuir el volum de dades emmagatzemades sense disminuir significativament la qualitat de les imatges per a aplicacions posteriors. A més a més, el nou paradigma de les Infraestructures de Dades Espacials (IDE), promou l’establiment de serveis de dades web, que habitualment requereix de l’ús d’estratègies de compressió per a transferir imatges de manera repetitiva a entorns d’ample de banda potser restringit. L’objectiu principal d’aquesta Tesi doctoral és estudiar i quantificar els efectes de diferents tècniques de compressió amb pèrdua en la cartografia generada a través d’imatges de teledetecció, considerant diferents tipus d’imatges, escenaris geogràfics, mètodes de generació de cartografia i opcions de compressió (estàndard: JPEG, JPEG 2000 o CCSDS; moment en què es comprimeix: a bord o usuari; diversos nivells de compressió). Entre les principals aportacions s’ha descobert que l’efecte de la compressió depèn de la metodologia emprada per a obtenir la cartografia desitjada, de l’estàndard de compressió emprat, del moment en què la compressió s’ha realitzat i de la fragmentació de la zona a cartografiar. Les zones més fragmentades accepten menys compressió, especialment si s’usen els estàndards menys eficients. JPEG 2000 obté millors resultats que JPEG clàssic quan s’aplica a nivell d’usuari, especialment si s’empra compressió 3D en JPEG 2000. CCSDS obté millors resultats que JPEG 2000 quan s’utilitza a bord a raons de compressió baixes (les desitjades en aquest entorn) i si el rang dinàmic de la imatge és petit baix (fins a 1000). Finalment, l’adaptació de l’estàndard JPEG 2000 per a codificar les zones de NODATA és factible emprant tècniques de codificació que milloren la fidelitat de la compressió evitant codificar la zona definida com a NODATA, i permetent mantenir la seva definició, de gran utilitat per als usuaris de teledetecció. Des d’un punt de vista més quantitatiu, els resultats de la tesi mostren que quan s’utilitzen tècniques de fotointerpretació sobre ortoimatges per a obtenir un mapa categòric d’usos del sòl, una compressió JPEG 2000 del 5:1 pot ser aplicada sense obtenir efectes en la cartografia obtinguda, més enllà dels propis deguts a la subjectivitat del fotointèrpret. Quan s’usen models de regressió per a obtenir variables quantitatives com la temperatura mitjana o mínima anual, a partir de dades de teledetecció (temperatura de superfície terrestre i NDVI) i/o variables geogràfiques (altitud, latitud, continentalitat, etc.), la compressió JPEG 2000 no afecta a la regressió fins a raons de compressió molt elevades (25:1 o 5:1 segons si s’usen només variables climàtiques o també variables de teledetecció). Si l’objectiu és la classificació píxel a píxel multitemporal d’imatges de satèl·lit per a obtenir mapes d’usos del sòl, la compressió aplicada pot ser diferent en funció del tipus de paisatge (zona de boscos o de conreus) i la fragmentació de la zona. El rang de compressions JPEG 2000 admeses varien des del 3.33:1 o 5:1 en el pitjor dels casos (zones de boscos fragmentades) fins l’100:1 (zones de conreus menys fragmentades). Si la classificació s’obté a través de tècniques de segmentació (grups de píxels), les conclusions indiquen que fins a compressions JPEG 2000 de 20:1 (depenent de la fragmentació de la zona), la classificació obtinguda és similar a la classificació original. / Remote sensing is probably the largest source of data about the Earth that humanity has. Data are continually generated, and the amount of information we are acquiring is growing. This is not only because the currently existing satellites keep sending images, but also because new satellites that generally generate more information are being launched. This process clearly provides enormous application potential, but there is also an important handling problem and a growing need for compression formats that allow the volume of stored data to be decreased without significantly reducing the quality of the images used in applications. The new Spatial Data Infrastructures (SDI) paradigm developed over recent years promotes the establishment of web data services, usually in terms of the Open Geospatial Consortium. These services require compression and interactive transmission strategies in order to transfer images (which may be very large) repetitively to environments with restricted bandwidth. The problems related to restricted bandwidth are especially critical in emergency situations in which mobile devices with low bandwidth are usually the only option. The main aim of this PhD Thesis was to study and quantify the effects of several lossy compression techniques on the cartography resulting from remote sensing images, taking into account several image types, geographical scenarios and compression options (standards: JPEG, JPEG 2000 or CCSDS, using on board compression or user compression). Among the main contributions of the thesis, we found that the effect of compression depends on the methodology used to obtain the cartography, on the compression standard employed and on the fragmentation of the study area. More fragmented areas cannot be compressed as much as less fragmented areas, especially if less efficient standards are used. JPEG 2000 obtains better results than the classic JPEG, especially if 3D JPEG 2000 is used. CCSDS obtains better results than JPEG 2000 when on board compression is used at low compression ratios (which are enough in this environment) and if the dynamic range of the image is low (up to 1000). Finally it is possible to use a JPEG 2000 modification to code NODATA areas with coding techniques that improve compression fidelity, avoid coding NODATA areas and allow them to be defined, which is very useful for remote sensing users. From a quantitative point of view, these results show that when photointerpretation techniques are used on orthoimages to obtain a land cover map, JPEG 2000 compression can be applied at 5:1 with fewer effects on the resulting cartography than those introduced by the subjectivity of the photointerpreter. When regression models are applied to obtain quantitative variables, such as mean or minimum annual temperature, from remote sensing data (land surface temperature and NDVI) and/or geographical variables (altitude, latitude, continentality, etc.), JPEG 2000 compression does not affect regression up to very high compression ratios (25:1 or 5:1 depending on whether only climatic data or remote sensing data are also used). If the aim is a pixel by pixel classification of a multitemporal satellite image series to obtain land cover maps, the compression applied may be different depending on the landscape type (crops or forest areas) and the fragmentation of the area. The JPEG 2000 compression ratios varied from 3.33:1 or 5:1 in the worst case (fragmented forest areas) to 100:1 (less fragmented crop areas). If object-based classification is the objective, our results show that classifications of JPEG 2000 compressions up to 20:1 (depending on the area fragmentation) obtain similar results as classifications of non-compressed images.

1) HIPÒTESIS I OBJECTIUS. Aquesta tesi està basada en dos articles (Quintana S, Martinez Perez J, Alvarez M, Vila JS, Jara F, Nava JM. "Maximum FIO(2) in minimum time depending on the kind of resuscitation bag and oxygen flow". Intensive Care Med. 2004;30(1):155-8. i Quintana S, Sánchez B, Trenado J, Fernández MM, Mestre JV. "The physiological effect on rescuers of doing two minutes of uninterrupted chest compressions". Resuscitation. 2007 Jul;74(1):108-12) que tenen en comú que contemplen aspectes del tractament de l'aturada cardíaca en el Suport Vital Bàsic i Avançat: buscant optimitzar l'aportació d'oxigen durant l'aturada cardiorespiratòria, el primer, avaluant la resposta fisiològica a dos minuts sense interrupcions de compressions toràciques, el segon.1R. ESTUDI:"Màxima FiO2 en el mínim temps en funció del tipus de bossa de ressuscitació i el flux d'O2".Estudi de laboratori per analitzar les FiO2 assolides depenent del tipus de bossa de ressuscitació i els diferents i creixents fluxos d'O2, així com per conèixer el temps que tarda a estabilitzar-se la FiO2.HIPÒTESI:En condicions de laboratori, la FiO2 que podem assolir amb una bossa de ressuscitació depèn de molts factors. Quan deixem fixos la freqüència respiratòria i el volum corrent, podem preveure la FiO2 en funció del tipus de bossa de ressuscitació i del flux d'O2 subministrat.OBJECTIUS:Objectiu primari: Analitzar els valors de FiO2 assolits en funció del tipus de bossa de ressuscitació i del flux d'O2 administrat, amb freqüència respiratòria i volum corrent fixos.Objectiu secundari: Estudiar quant temps transcorre fins que s'estabilitza la FiO2.2N ESTUDI:"Resposta fisiològica del reanimador d'una aturada cardiorespiratòria a dos minuts de compressions toràciques sense interrupcions."Estudi de laboratori en el qual, partint de la base que tenim una víctima en aturada cardiorespiratòria ja intubada i amb la via aèria segellada, s'apliquen dos minuts ininterromputs de compressions toràciques.HIPÒTESI:La resposta fisiològica del reanimador d'una aturada cardíaca a dos minuts de compressions toràciques sense interrupcions queden dintre d'uns límits perfectament tolerables, tant des del punt de vista objectiu com del subjectiu.OBJECTIUS:Objectiu primari: Avaluar la resposta fisiològica del reanimador d'una ACR a dos minuts de compressions toràciques a 100 min-1 sense interrupcions mitjançant l'ànàlisi de la freqüència cardíaca i la SatO2.Objectius secundaris: Estudiar temps de recuperació després de dos minuts de compressions toràciques ininterrompudes i la resposta subjectiva mitjançant una escala visual analògica.CONCLUSIONS:1- Hi ha diferències significatives entre la FiO2 administrada amb els diferents fluxos d'O2 en funció del tipus de bossa de ressuscitació, motiu pel qual s'aconsella:a) Utilitzar sempre que sigui possible la bossa de ressuscitació del tipus C.b) El model B, que és el C sense reservori, es comporta administrant la pitjor FiO2. Intentarem evitar-lo, bé muntant el reservori correctament, bé utilitzant el model A.c) El model A, intermedi continua tenint un paper, ja que és pitjor que el C però millor que aquest quan no està correctament muntat.2- El flux d'O2 adequat per aconseguir la màxima FiO2 és de 12 litres min-1 per al model C i com a mínim de 20 litres min-1per als altres dos sistemes.3- El temps que tarda el sistema C per administrar una FiO2 estable és el més curt, inferior al minut, sensiblement inferior al temps que tarda el model B i significativament més curt que el que tarda el model A.4- El grau de fatiga del reanimador d'una Aturada Cardiorespiratòria com a resultat de dos minuts de compressions toràciques sense interrupcions és perfectament tolerable des del moment que:a) No hi ha una gran taquicàrdia ni durant els dos minuts de compressions toràciques ni al final i, en tot cas, sempre per sota dels límits d'una prova d'esforç convencional.b) No es presenta desaturació ni durant ni després de les compressions toràciques.c) La recuperació després dels dos minuts de compressions toràciques és ràpida i, en tot cas, requereix un interval inferior als dos minuts.d) La fatiga mesurada amb escala subjectiva és perfectament tolerada per part de la mostra escollida. / "CARDIAC ARREST: OPTIMIZATION OF OXYGEN ADMINISTRATION AND THE PHYSIOLOGICAL RESPONSE OF EMERGENCY CARE PROVIDERS TO APPLYING TWO MINUTES OF UNINTERRUPTED THORACIC COMPRESSION"TEXT:Hypothesis and Objectives:This thesis is based on two articles (Quintana S, Martinez Perez J, Alvarez M, Vila JS, Jara F, Nava JM. "Maximum FIO2 in minimum time depending on the kind of resuscitation bag and oxygen flow". Intensive Care Med. 2004;30(1):155-8. and Quintana S, Sánchez B, Trenado J, Fernández MM, Mestre JV. "The physiological effect on rescuers of doing two minutes of uninterrupted chest compressions". Resuscitation. 2007 Jul;74(1):108-12), which address aspects of treatment responses to cardiac arrest in Basic and Advanced Vital Support. The first article addresses optimizing oxygen supply during cardiorespiratory arrest. The second evaluates the physiological response of the caregiver to two minutes of uninterrupted thoracic compressions.Study 1:Maximum FiO2 in the minimum time, as a function of the type of resuscitation bag used and oxygen flow.A laboratory study to analyze FiO2 achieved depending on the type of resuscitation bag used and different and increasing oxygen flows, as well as the amount of time needed to stabilize FiO2.HYPOTHESIS:The FiO2 achieved in a laboratory setting depends on several factors. When respiratory frequency and tidal volume remain fixed, we can predict FiO2 based on the type of resuscitation bag used and oxygen flow administered.OBJECTIVES:Primary objective: Analyze FiO2 values achieved as a function of the type of resuscitation bags used and oxygen flows administered, with fixed respiratory frequency and tidal volume.Secondary objective: Study the amount of time needed to stabilize FiO2.Study 2:The physiological response of a caregiver treating cardiac arrest with two minutes of uninterrupted thoracic compressions.A laboratory study based on the scenario of an intubated patient in cardiorespiratory arrest with a sealed airway, two minutes of uninterrupted thoracic compressions are applied.HYPOTHESIS:The physiological response of the caregiver to providing two minutes of uninterrupted thoracic compressions to a patient in cardiac arrest will be within tolerable limits, both objectively and subjectively.OBJECTIVES:Primary objective: Evaluate the physiological response of a caregiver to two minutes of uninterrupted thoracic compressions at 100 compressions / minute by analyzing pulse rate and SatO2.Secondary objective: Study recovery time after the two uninterrupted minutes of thoracic compressions and the caregiver's subjective responses on a visual analogue scale.CONCLUSIONS1. There are significant differences between FiO2 administrated with different O2 flows, in function of the type of resuscitation bag used, therefore:a) The model C bag should be used whenever possible.b) The model B bag, which is the model C without a reservoir, shows the worst FiO2 results. It should be avoided, either by adding a reservoir correctly, or using the model A bag. c) The model A, an intermediate type, continues to have a role, since it is generally worse than the model C, but better than the C when incorrectly assembled.2. Adequate O2 flow for achieving maximum FiO2 is 12 liters/minute for the model C and at least 20 liters/minute for the other two systems. 3. The time it takes to achieve a stable FiO2 with the model C is the shortest, less than a minute, significantly less than the time needed using the model B and less than the time needed with the model A. 4. The grade of fatigue reached by a rescue worker during a cardio-respiratory resuscitation attempt after two minutes of uninterrupted thoracic compressions is perfectly tolerable (and less than that of a conventional stress test). The following observations apply:a) There is no important tachycardia during the two minutes of thoracic compressions or afterward.b) There are no desaturation events during or after the thoracic compressions.c) Recovery after the two minutes of thoracic compressions is rapid and requires less than two minutes.d) Rescuer fatigue shown on a subjective scale was perfectly tolerated by test subjects.

Gaia, la nova missió astromètrica de la ESA amb un llançament previst pel 2011, observarà més de mil milions d'estels i altres objectes amb una exactitud sense precedents. Els seus ambiciosos objectius desbanquen completament les missions rivals d'altres agències. Al final de la seva vida útil es generarà el major i més complert mapa tridimensional de la nostra Galàxia.Una missió com aquesta suposa grans esforços tecnològics i de disseny ja que caldrà detectar, seleccionar i mesurar centenars d'estels cada segon, per enviar-ne posteriorment les dades cap a la Terra -a més d'un milió i mig de quilòmetres. Hem centrat el treball d'aquesta tesi en aquesta vessant de la missió, proposant dissenys pels sistemes de gestió de dades, de telemetria científica, i de compressió de dades. El nostre objectiu final és fer possible la transmissió a l'estació terrestre d'aquesta immensa quantitat de dades generades pels instruments, tenint en compte la limitada capacitat del canal de comunicacions. Això requereix el disseny d'un sistema de compressió de dades sense pèrdues que ofereixi les millors relacions de compressió i garanteixi la integritat de les dades transmeses. Tot plegat suposa un gran repte pels mètodes de la teoria de la informació i pel disseny de sistemes de compressió de dades.Aquests aspectes tecnològics encara estaven per estudiar o bé només es disposava d'esborranys preliminars -ja que la missió mateixa estava en una etapa preliminar en quan varem començar aquesta tesi. Per tant, el nostre treball ha estat rebut amb entusiasme per part de científics i enginyers del projecte.En primer lloc hem revisat l'entorn operacional del nostre estudi, descrit a la primera part de la tesi. Això inclou els diversos sistemes de referència i les convencions que hem proposat per tal d'unificar les mesures, referències a dades i dissenys. Aquesta proposta s'ha utilitzat com a referència inicial en la missió i actualment altres científics l'estan ampliant i millorant. També hem recopilat les principals característiques de l'instrument astromètric (en el qual hem centrat el nostre estudi) i revisat les seves directrius operacionals, la qual cosa també s'ha tingut en compte en altres equips.A la segona part de la tesi descrivim la nostra proposta pel sistema de gestió de dades de la càrrega útil de Gaia, la qual ha estat utilitzada per presentar els requeriments científics als equips industrials i representa en sí mateixa una opció d'implementació viable (tot i que simplificada). En la següent part estudiem la telemetria científica, recopilant els camps de dades a generar pels instruments i proposant un esquema optimitzat de codificació i transmissió, el qual redueix la ocupació del canal de comunicacions i està preparat per incloure un sistema optimitzat de compressió de dades. Aquest darrer serà descrit a la quarta i última part de la tesi, on veurem com la nostra proposta compleix gairebé totalment els requeriments de compressió, arribant a duplicar les relacions de compressió ofertes pels millors sistemes estàndard. El nostre disseny representa la millor solució actualment disponible per Gaia i el seu rendiment ha estat assumit com a disseny base per altres equips.Cal dir que els resultats del nostre treball van més enllà de la publicació d'una memòria de tesi, complementant-la amb aplicacions de software que hem desenvolupat per ajudar-nos a dissenyar, optimitzar i verificar la operació dels sistemes aquí proposats. També cal indicar que la complexitat del nostre treball ha estat augmentada degut a la necessitat d'actualitzar-lo contínuament als canvis que la missió ha sofert en el seu disseny durant els cinc anys del doctorat. Per acabar, podem dir que estem satisfets amb els resultats del nostre treball, ja que la majoria han estat (o estan essent) tinguts en compte per molts equips involucrats en la missió i per la mateixa Agència Espacial Europea en el disseny final.

The numerical simulation model presented is based on the integration of the fluid conservation equations (continuity, momentum and energy) in the whole compressor domain (compression chamber, valves, manifolds, mufflers, connecting tubes, parallel paths, etc.) using instantaneous local mean values for the different variables. It is interesting to remark how momentum equation has been taken into account in all compressor parts and the possibility to solve parallel paths, resonators, etc. Effective flow areas are evaluated considering multidimensional models based on modal analysis of fluid interaction in the valve. Then, second and third order vibration models of valve are also considered. The possibility to use compound bound has been also implemented.The force balances in the crankshaft connecting rod mechanical system are simultaneously solved at each time-step considered in the thermal and fluid dynamic compressor model. It allows to evaluate the instantaneous compression chamber volume and the different forces in the crankshaft connecting rod mechanical system. Mechanical system forces allows to know important information to predict possibleover-stresses in piston, piston pin, crankshaft, connecting rod, etc.The thermal analysis of the solid elements is based on global energy balances at each macro volume considered (shell, muffler, tubes, cylinder head, crankcase, motor, etc.). Some improvements can be implemented (shell conduction, heat transfer coefficient evaluation, etc.).The resulting governing equations (fluid flow, valve dynamics, conduction heat transfer in solids, etc.) are discretized by means of a fully implicit control volume formulation. The complete set of algebraic equations are coupled using the segregated he complete set of algebraic equations are coupled using the segregated pressure based algorithm Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations(SIMPLEC) extended to compressible flow. Second and third time order schemes have been implemented for the transient terms.An extensive hermetic reciprocating compressor experimental validation has been presented and the experimental know-how acquired has been highlighted. Furthermore, two commercial hermetic reciprocating compressor have been instrumented in detail to obtain the thermal temperatures map and the pressure fluid evolutions along compressor for different working conditions. It is interesting to remark as a novelty, the use of very small absolute pressure transducers, instead of the standard relative transducers. They allow to know instantaneous absolute pressure inside compressor chamber, without the necessity of measurement an absolute pressure outside the compression chamber (as is usual in this kind of experimental works). The global comparative results have allowed to check the possibilities of the numerical simulation presented above and its accuracy compared with experimental data. After that, this work show the capabilities offered by the simulation presented and its final objective, a better understanding of the thermal and fluid dynamic compressor behaviour to improve the design of these equipments.Then, the objective has been to review and present different physically meaningful parameters that characterize the reciprocating compressor behaviour (volumetric efficiency, isentropic efficiency, heat transfer efficiency, mechanical, electrical and heat losses, Coefficient of Performance, etc.), their influence detachment and evolution under different working conditions, with the idea to predict the performance of hermetic reciprocating compressors under different working conditions using the above mentioned non-dimensional parameters.Finally, a parametric study of hermetic reciprocating compressors behaviour has been carried out. Results presented show the influence of different aspects (geometry, valves, motor, working conditions, etc.) in the compressor behaviour. The parametric studies and compressor characterization detachment allows also a better implementation of simplest models of the compressors in the thermal and fluid dynamic numerical simulation of vapour compressor cycles together with the rest of elements.