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.

Las superficies ocupadas por los cultivos en demarcaciones diferentes a losmunicipios o agregación de municipios no pueden obtenerse a partir de las estadísticasoficiales españolas. Para la estadística de superficies a nivel regional, la Unión Europeaemplea un muestreo por marco de áreas con posterior aplicación de un estimador porregresión con datos de satélite. El método permite estimar las superficies de los cultivos demanera rápida y fiable en cualquier demarcación. Estas superficies se prestan a sercombinadas con las necesidades hídricas de los cultivos para determinar el volumen de aguade riego utilizada en una determinada demarcación. Conocer este volumen es imprescindibleen la gestión y control del agua, recurso estratégico, escaso y disputado.El objetivo de esta Tesis ha sido analizar la aplicabilidad del método del marcoareolar y estimador por regresión con datos de satélite para la estimación de superficies decultivos en pequeñas demarcaciones de regadío, y su utilidad en la estimación de volúmenesde agua de riego. Para ello, (i) se ha aplicado y adaptado el método del marco areolar yestimador por regresión con datos de satélite para la estimación de superficies de cultivo acuatro demarcaciones aragonesas menores de 350 km2 (la huerta de diez términosmunicipales ribereños del Ebro, el nuevo regadío de Quinto y los términos municipales deAlfamén y de La Almúnia de Doña Godina en la provincia de Zaragoza; y el regadío deFlumen en la provincia de Huesca); (ü) se han ensayado y evaluado diferentes modos declasificación supervisada de imágenes Landsat TM en el regadío de Flumen para 1993 y1994; y (iii) se han estimado los volúmenes de agua de riego anuales (1991, 1993 y 1994) ymensuales en dicho regadío por combinación de las superficies obtenidas para losprincipales cultivos, y de las necesidades hídricas netas de dichos cultivos estimadasmediante la metodología FAO con datos meteorológicos del año medio y del año en curso.Quedan aforadas las superficies de los principales cultivos y ocupaciones en lahuerta de diez términos municipales ribereños del Ebro y en el nuevo regadío de Quintopara 1990; en el regadío de Flumen para 1990, 1991, 1993 y 1994; y en Alfamén-LaAlmúnia de Doña Godina en 1994. Además, se enumeran y discuten los problemasencontrados al aplicar el método, así como las soluciones adoptadas, dando una serie derecomendaciones para futuros trabajos en regadíos u otras demarcaciones similares a lasestudiadas.Se estiman también los volúmenes de agua de riego anuales y mensualescorrespondientes a las necesidades hídricas netas de los cultivos para 1991, 1993 y 1994 enel regadío de Flumen. La metodología utilizada resulta válida, y los volúmenes obtenidos alcombinar las superficies de cultivos estimadas por regresión con datos meteorológicos delaño en curso son los más fiables. Los volúmenes así obtenidos están acordes con losfacturados por la Confederación Hidrográfica del Ebro, con una relación estable entre losfacturados y los estimados que oscila entre 1.08 y 1.21 cuando estos se determinananualmente, y entre 1.05 y 1.35 cuando se calculan mensualmente. Un análisis basado enregistros meteorológicos de 21 años y tres escenarios de cultivos (1991, 1993 y 1994)muestra la escasa influencia de estos escenarios en los volúmenes así estimados, siendo laprecipitación quien gobierna del volumen de agua de riego. / In Spain "municipio" is the smallest area where official statistics are obtained. Thus,crop hectarage at areas that are not "municipios" or aggregation of them cannot be obtainedfrom the official statistics. The method of frame area sampling and regression estimator withsatellite data, applied by the European Union to regional statistics, allows a quick andreliable crop hectarage for any demarcation. Crop hectarage can be coupled to the net cropwater requirements in order to obtain the irrigation water volume used for a specified area.In a semiarid area, like central Ebro valley (Northeastern Spain), water is a strategic, scarceand disputed resource. Determination of irrigation water volume is essential for the controland management of this valuable resource.The aim of this Thesis is to analyse the applicability of the method of frame areasampling and regression estimator with satellite data in crops hectarages estimates and itsutility in irrigation water volume estimates. So that, (i) the method of frame area samplingand regression estimator with satellite data is applied in four areas of Aragon (Spain), all ofthem smaller than 350 km2; (ii) different kinds of supervised classifications of Landsat TMimages from the irrigated district of Flumen (Huesca, Spain) for 1993 and 1994 are testedand evaluated; and (iii) annual and monthly irrigation water volume (1991, 1993, and 1994)are estimated by combining hectarages of each major crop and the net crop waterrequirements which are estimated by FAO methodology using agrometeorological data ofand average and a actual year.Major crops and other occupations hectarages at the four studied areas areestimated since 1990. The method and the problems found in each step are described anddiscussed. Indeed, solutions and recommendations for similar studies are included.Annual and monthly irrigation water volume are estimated for an irrigation district inthe valley in 1991, 1993, and 1994. The most reliable irrigation water estimates wereobtained by combining the crop hectarages by regression estimator, with actual yearmeteorological data. Volumes estimated by the above procedure reasonably agree withthose invoiced by the water Basin Authority to the frames. The relationship between theinvoiced water volumes and our estimates, ranges from 1.05 and 1.35 in annual estimates,and from 1.08 to 1.21 in monthly estimates. The analysis of meteorological data, collectedover 21 years, and three different crop scenarios (1991, 1993, and 1994), shows that thedifferent scenarios had hardly any influence on the estimated volume of irrigation waterapplied, which was dependent on the amount of precipitation.

La tesi doctoral "DINÀMIQUES DEL PAISATGE AGRARI A L'ALT EMPORDÀ (1977-1997). UNA ANÀLISI A PARTIR DE LA TELEDETECCIÓ I DELS SISTEMES D'INFORMACIÓ GEOGRÀFICA" presenta una innovadora metodologia per analitzar les dinàmiques paisatgístiques de vint-i-un municipis de l'Alt Empordà. Bàsicament, ha implicat els següents processos:- Anàlisi històrica: l'objectiu ha estat copsar com l'acció humana, des de l'Edat Mitjana fins els anys 1970s, ha transformat el paisatge altempordanès. - Ús de la teledetecció i dels sistemes d'informació geogràfica per a l'obtenció dels mapes d'usos i cobertes del sòl. Gràcies a la teledetecció s'ha pogut obtenir unes llegendes força detallades pel que fa als usos agrícoles, diferenciant, per exemple, el blat de moro. A causa dels sensors emprats (Multispectral Scanner (MSS) i Thematic Mapper (TM)) s'ha analitzat dos períodes: entre 1977 i 1993, analitzat a través d'imatges MSS, i entre 1991 i 1997, a través d'imatges TM. La classificació es realitzà a través d'un classificador híbrid que combina dos mòduls del programa MiraMon: ISODATA and CLSMIX. El mètode incorpora una classificació no supervisada i les àrees d'entrenament, digitalitzades seguint el mètode de la classificació supervisada. Els canvis en els usos del sòl s'han obtingut a través de la comparació postclassificació, o sigui, la superposició de dues classificacions independents. Malgrat ser un mètode molt emprat, hem considerat, emprant l'erosió, aquells factors que poden produir distorsions en els resultats; aquests factors són l'exactitud temàtica, la inexactitud espacial, la fragmentació del paisatge i la mida de píxel. - A continuació s'analitzen les forces inductores dels canvis d'usos del sòl a través de l'aplicació de la regressió lineal i de la regressió logística multivariant. La regressió lineal multivariant ha estat aplicada a escala municipal, mentre que la regressió logística multivariant ho ha estat a escala de píxel.- Finalment, en el darrer capítol, s'analitzen les conseqüències socioambientals dels canvis en els usos del sòl a través del càlcul de diversos índexs paisatgístics extrets de l'Ecologia del Paisatge, així com a través de les modificacions en el cicle hidrològic, concretament, es tracten les sequeres, les inundacions i la contaminació. La tesi conclou amb la necessitat d'adoptar mesures de protecció del paisatge agrari altempordanès per evitar l'increment de la urbanització que pot comportar més impactes ambientals negatius. / The PhD thesis "AGRARIAN LANDSCAPE DYNAMICS IN THE ALT EMPORDÀ (1977-1997). AN ANALYSIS FROM REMOTE SENSING AND GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEMS" presents an innovate methodology for analysing the landscape dynamics of twenty-one municipalities from the Alt Empordà (Northeast of Catalonia). Briefly, it has implied the following steps:- Historical analysis: the aim is to grasp how human action has transformed the Alt Empordà landscape from the Middle Ages to the 1970s. - Remote sensing and geographical information systems have been used to obtain land use and land cover maps. With these tools, it has been possible to get agricultural legends more detailed, including, for instance, the maize. Two periods have been differentiated because of the sensors used: 1977-1993, analysed with Multispectral Scanner (MSS) images, and 1991-1997, analysed with Thematic Mapper (TM) images. The classification was performed by means of a hybrid classifier, which combines two modules of the MiraMon software: ISODATA and CLSMIX. The procedure involves an unsupervised classification and the training areas, collected as in the first stage of a conventional supervised classification.Land use changes have been obtained from postclasification comparison, or the overlay of two independent classifications. Although postclasification overlay is a usual method, we have considered, using an erosion procedure, those factors that can distort results; these factors are thematic accuracy, spatial misregistration, landscape fragmentation and pixel size. - After that, driving forces of land use changes have been analysed by means of the multivariate linear regression and logistic regression. The multivariate linear regression has been applied to a local scale (municipality) and the multivariate logistic regression has been applied to a pixel scale. - Finally, in the last chapter, it has been analysed the socioenvironmental consequences of land use changes. First, the landscape evolution has been established through diverse indices extracted from Landscape Ecology, and, next, to handle the modifications of the hydrological cycle, specially, dries, floods and pollution. The PhD thesis concludes with the need of establishing agrarian landscape protection measurements to avoid the increase of urbanisation that can provoke more negative environmental impacts.

Les observacions realitzades amb radar meteorològic estan subjectes a diversos factors que condicionen en gran mesura la seva qualitat. La tesi estudia un d'aquests factors, la variabilitat de les condicions de radio propagació (CRP) de 1'energia de microones del radar. Es van considerar tres aspectes diferents de les CRP rellevants per la meteorologia radar: un estudi local de CRP; els efectes de la variabilitat de les CRP sobre les Estimacions Quantitatives de Precipitació amb radar (EQP); i un estudi de viabilitat de predicció operativa de CRP. L'anàlisi estadística de les CRP fou realitzada considerant cinc anys d'observacions de radiosondatge a Barcelona. Els valors mitjans del gradient vertical de refractivitat (GVR) confirmen el predomini de les condicions estàndard, -40 unitats N/km en el primer quilòmetre de la troposfera. No obstant, la distribució de freqüències del GVR indica una tendència a la superrefracció. A més, es va trobar un marcat cicle estacional amb màxim superrefractiu estival, d'acord amb altres observatoris propers continguts a la base de dades de la US Navy Historical Electromagnetic Propagation Condition Data Base. Aquests resultats són representatius per equips operant en microones a la zona litoral catalana, en particular pels equips de la Xarxa de Radars Meteorològics del Servei Meteorològic de Catalunya. L'anàlisi de variabilitat de les CRP sobre les EQP radar va centrar-se en els procediments de correcció de bloqueig topogràfic. Concretament es va considerar el sistema de correcció operatiu a la xarxa de radars meteorològics dels EUA (NEXRAD). Aquest sistema fou implementat per simular el bloqueig en diversos blancs propers al radar meteorològic de Vallirana. La variabilitat obtinguda en la correcció fou generalment petita, i en situacions de moderada superrefracció, superava 1 dB en comparació a les correccions obtingudes sota propagació normal. No obstant, en casos de superrefracció intensa s'assolien diferencies superiors que podien ser significatives, especialment si persistien per llargs períodes coincidents amb episodis de precipitació. La sortida del model de predicció numèrica del temps MASS fou utilitzada per elaborar pronòstics de CRP (VRG i un índex de conducció o ducting) vàlids a la zona de radiosondatge. Posteriorment es van construir diversos pronòstics modificats elaborats a partir de combinacions lineals entre pronòstics i observacions anteriors i la seva tendència. Això va permetre obtenir millores significatives en els pronòstics, especialment pel GVR, tot i que en alguns casos la persistència de les observacions de radiosondatge van produir millors resultats en els índexs de verificació. La tesi va fer-se amb suport del projecte europeu CARPEDIEM i dins del marc de la Acció Integrada Europea COST 717 dedicada a la Utilització de les Observacions Radar en Models Hidrològics i de Predicció Numèrica.

The increasing need for range-resolved aerosol and water-vapour atmospheric observation networks worldwide has given rise to multi-spectral LIDARs (Light Detection and Ranging, a synonym of laser radar) as advanced remote sensing sensors. This Ph.D. presents the design, integration and analysis of the new 6-channel multispectral elastic/Raman LIDAR for aerosol and water-vapour content monitoring developed at the Remote Sensing Lab. (RSLAB) of the Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). It is well known that the combination of at least three elastic and two Raman nitrogen channels are sufficient to enable retrieval of the optical and microphysical properties of aerosols with a key impact on climate change variables. The UPC lidar is part of the EARLINET (European Aerosol Research Lidar Network) -GALION (Global Atmospheric Watch Atmospheric Lidar Observation Network), a ground-based continental network including more than 28 stations. Currently, only 8 of the 28 EARLINET stations are of such advanced type. This Ph.D. specifically focuses on: (1) Concept link-budget instrument design and overlap factor assessment. The former includes opto-atmospheric parameter modelling and assessment of backscattered power and SNR levels, and maximum system range for the different reception channels (3 elastic, and 2 aerosol and 1 water-vapour Raman channels, ultraviolet to near-infrared bands). The latter studies the laser-telescope crossover function (or overlap function) by means of a novel ray-tracing Gaussian model. The problem of overlap function computation and its near-range sensitivity for medium size aperture (f/10, f/11) bi-axial tropospheric lidar systems using both detector and fiber-optics coupling alternatives at the telescope focal-plane is analysed using this new ray-tracing approach, which provides a much simpler solution than analytical-based methods. Sensitivity to laser divergence, field-lens and detector/fiber positions, and fiber¿s numerical aperture is considered. (2) Design and opto-mechanical implementation of the 6-channel polychromator (i.e., the spectrally selective unit in reception). Design trade-offs concerning light collimation, end-to-end transmissivity, net channel responsivity, and homogeneous spatial light distribution onto the detectors¿ active area discussed. (3) System integration and validation. This third part is two fold: On one hand, first-order backscatter-coefficient error bounds (a level-1 data product) for the two-component elastic lidar inversion algorithm are estimated for both random (observation noise) and systematic error sources (user¿s uncertainty in the backscatter-coefficient calibration, and user¿s uncertainty in the aerosol extinction-to-backscatter lidar ratio). On the other hand, the multispectral lidar so far integrated is described at both hardware and control software level. Statistical validation results for the new UPC lidar (today in routine operation) in the framework of SPALI-2010 intercomparison campaign are presented as part of EARLINET quality assurance / optimisation of instruments¿ program. The methodology developed in the first part of this Ph.D. has successfully been applied to the specification case study of the IFAE/UAB lidar system, which will be installed and operated at the Cherenkov Telescope Array (CTA) observatory. Finally, specs for automated unmanned unattended lidar operation with service times close to 365/24 are presented at the end of this Ph.D. in response to the increasing demand for larger observation times and availability periods of lidar stations.

La present investigació suposa una contribució a l'anàlisi de la resposta hidrològica i fluvial de conques de muntanya al Pre-Pirineu, i al desenvolupament de metodologies de caracterització de la precipitació integrada per subconques, així com la granulometria de rius de graves, de manera que es millorin els resultats de models hidrològics e hidràulics. Concretament, s'analitza i modelitza la resposta hidrològica i fluvial de la conca del riu Isàbena (420 km2) durant el període Abril 2000- Abril 2002, escollida com a representativa de les condicions i processos hidrològics del Pre-pirineu. Es plantegen dues escales d'estudi: conca i llera fluvial. A nivell de conca, s'ha determinat la importància del gradient sud-nord (1,84%/km) i s'han derivat polinomis per estimar arealment la precipitació, aspecte essencial per a una correcta caracterització pluviomètrica en el marc de l'anàlisi d'events de crescuda. A continuació, mitjançant dades de camp i modelització s'ha analitzat la resposta hidrològica de la conca a events de crescuda, i la influència dels diferents aportacions de les subconques a l'hora de formar l'ona d'avinguda principal a l'Isàbena, observant-se una contribució predominant de les conques del nord. El coeficient mitjà d'escolament per flux superficial a la conca és de 0,12. A nivell de llera, s'han estudiat dos dos trams trenats de 11 km de longitud. En primer lloc, s'ha analitzat la variabilitat espacial de la granulometria de la llera, a una resolució detallada, mitjançant l'ús combinat de mesures de camp i teledetecció. L'ús de semivariogrames ha permès caracteritzar la textura de la imatge digitals de la llera, que es relaciona amb la granulometria. Els errors mitjans en l'estimació de paràmetres característics (D50 i D84) es situen al volant del 20 al 30%, respectivament. Pel tram inferior en estudi el D50 mig és de 3,2 cm, mentre que pel superior, 25 km aigües amunt, és de 7,5 cm. Aquesta informació de base, juntament amb els hidrogrames generats anteriorment, ha permès la posterior modelització hidràulica bidimensional del trànsit de les avingudes. Finalment, l'anàlisi detallada de les variables hidràuliques de les diferents crescudes ha portat a modelitzar processos d'inici de moviment del material de la llera. Aquests resultats s'han relacionat amb processos d'incissió observats a camp. Aquests processos són especialment intensos al tram inferior en estudi, que és on de la modelització s'ha trobat un menor cabal llindar d'inici de moviment, concretament 14 m3/s. La present tesis afronta, per tant, l'anàlisi del comportament del flux en crescudes, des de la seva generació a partir de la precipitació fins a la seva sortida de la conca com a cabal fluvial. Aquest enfocament ha de servir de base per a estudis similars de la dinàmica del sediment, que permetin afrontar de forma integrada la gestió fluvial de rius com l'Isàbena, i aplicar-la a d'altres conques del Pre-Pirineu. / La presente investigación supone una contribución al análisis de la respuesta hidrológica y fluvial de cuencas de montaña en el Pre-Pirineo, y al desarrollo de metodologías de caracterización de la precipitación integrada por subcuencas, así como la granulometría de ríos de gravas, de manera que se mejoren los resultados de modelos hidrológicos e hidráulicos. En concreto, se analiza y modeliza la respuesta hidrológica y fluvial de la cuenca del río Isábena (420 km2) durante el periodo Abril 2000- Abril 2002, escogida como representativa de las condiciones y procesos hidrológicos del Pre-Pirineo. Se plantean dos escalas de estudio: cuenca y cauce. Al nivel de cuenca, se ha determinado la importancia del gradiente sur-norte (1,84%/km) y se han derivado polinomios para una mejor estimación areal de la precipitación, aspecto esenciales para una correcta caracterización pluviométrica en el marco del análisis de eventos de crecida. A continuación, mediante datos de campo y modelización se ha analizado la respuesta hidrológica de la cuenca a eventos de crecida, y la influencia de los diferentes aportes de las subcuencas a la hora de formar la onda de avenida principal en el Isábena, observándose una contribución predominante de la cuencas del norte. El coeficiente medio de escorrentía por flujo rápido en la cuenca es de 0,12. A nivel de cauce, se han estudiado dos tramos trenzados a lo largo de 11 km. En primer lugar, se ha analizado la variabilidad espacial de la granulometría del cauce, con una resolución de detalle, mediante el uso combinado de trabajo de campo y teledetección. El uso de semivariogramas ha permitido caracterizar la textura de las imágenes digitales del cauce, que se relaciona con la granulometría. Los errores medios en la estimación de parámetros característicos (D50 y D84) se sitúan alrededor del 20 al 30% respectivamente. Para el tramo inferior en estudio el D50 medio es de 3,2 cm, mientras que para el superior, situado unos 25 km aguas arriba, el D50 es de 7,5 cm. Esta información de base, junto con los hidrogramas generados anteriormente, ha permitido la posterior modelización hidráulica bidimensional del tránsito de las avenidas. Finalmente, el análisis detallado de las variables hidráulicas de las diferentes crecidas ha llevado a modelizar procesos de inicio de movimiento del material del cauce. Dichos resultados se han relacionado con procesos de incisión observados en campo. El material del tramo inferior en estudio presenta procesos de incisión especialmente intensos, y fue donde la modelización estimó un menor caudal de inicio de movimiento del material del cauce, concretamente 14 m3/s. La presente tesis aborda, por tanto, el análisis del comportamiento del flujo en crecidas, desde su generación en la cuenca a partir de la precipitación hasta su salida de la cuenca como caudal fluvial. Este enfoque ha de servir de base para estudios similares de la dinámica del sedimento, que permitan abordar de forma integrada la gestión fluvial de ríos como el Isábena, y aplicarla a otras cuencas del Pre-Pirineo. / The aim of this research is to analyze fluvial and hydrological response of Pre-Pyrenean mountain basins, and to develop methodologies to estimate rainfall at subbasin scale, and also grain size distribution of gravel-beds at reach scale, in order to improve the results of hydrologic and hydraulic models. In particular, fluvial and hydrological response of the Isabena river basin (420 km2) has been studied and modeled during a 2-year period (April 2000- April 2002), as a representative of conditions and processes of Pre-Pyrenean basins. Two study scales are faced: basin and riverbed. At basin scale, a south north rainfall gradient (1,84%/km) and polynomials to average precipitation spatially have been found, and this aspects are considered as essential to understand rainfall distribution during storm events. Besides, combining field data and modeling, hydrologic response of the basin has been analyzed, together with the effect of partial contribution from subbasins to form the main flood wave. Northern subbasins contributed with 84% of surface runoff, and the average basin runoff coefficient was 0,12. At riverbed level, 11 km of braided riverbed are studied. First, grain size spatial variability is studied, at a 1:1000 scale, through field measurements and airborne remote sensing. The texture of riverbed digital images is studied with semivariograms, and related to grain size distribution. Average error in D50 and D84 estimates were between 20 and 30%. An average D50 of 3.2 cm was found for the lower reach, whereas a 7.5 cm D50 was found for an upstream reach. This basic data, together with hydrographs previously generated, allowed a 2D hydraulic flood modeling of these events. At last, a study of initiation of motion processes was conducted from the hydraulic modeled data, and related to riverbed erosion observed through fieldwork. The minimum threshold discharge to initiate motion (14 m3/s) was found at the lower reach, where erosion processes have been more intense. This PhD thesis is devoted to analyze the behavior of surface water during floods in the Isábena basin, from its input as rainfall to its exit as discharge at the outlet. This approach must be followed by similar ones devoted to sediment, in order to be able to face in integrated way river management problems of river like the Isábena, and extend this approach to other Pre-Pyrenean basins.

Aquesta investigació suposa una contribució al desenvolupament de metodologies queamplien l'aplicabilitat dels sistemes d'informació geogràfica (SIG), la teledetecció i lesbases de dades en l'anàlisi del territori. En concret, la investigació es centra en l'anàlisi deles relacions sòl-paisatge, de les propietats dels sòls y dels processos d'erosió hídrica,particularment els processos d'erosió per xaragalls i barrancs. La investigació se porta aterme en les comarques de l'Alt Penedès y l'Anoia (Catalunya), una àrea on la vinya per ala producció de vins d'alta qualitat i caves és el principal cultiu, però on la forma actual del'ús i maneig del sòl, amb escasses mesures de conservació, condiciona la sostenibilitatfutura dels usos agrícolas presents.Un dels resultats principals de la investigació és el sistema d'informació de sòls (SIS),desenvolupat a una escala semidetallada a nivell de tota l'àrea d'estudi. Aquest SIS hapermès analitzar la distribució espacial dels principals tipus de sòl, les seves propietats i elseu comportament davant l'acció dels processos erosius i de les actuacions antròpiques.També constitueix l'estructura sobre la qual es poden desenvolupar bases de dadesespacials de sòls més detallades.Una altra aportació és el conjunt de metodologies basades en l'anàlisi multitemporal defotografies aèries, de models digitals d'elevacions (MDE), i també en la classificaciómultiespectral d'imatges de satèl·lit i en les operacions d'anàlisi espacial mitjançant SIG,que conduexen a l'anàlisi de processos d'erosió per xaragalls i barrancs. L'aplicaciód'aquestes metodologies a l'àrea de l'Alt Penedès - Anoia confirma la important influènciade l'acció antròpica en l'acceleració dels processos d'erosió actual. Aquesta acceleraciódels processos erosius es reflecteix principalment en:a) les propietats dels sòls, amb la posada en superfície de materials d'horitzontssubjacents, rics en carbonat càlcic, calcilutites o arenisques,b) 1' anàlisi morfomètric i morfogràfic de les geoformes, que mostra un modelat delpaisatge amb vessants complexes i barrancs, i una alta densitat de xaragallsincipients,c) l'anàlisi de les taxes d'erosió per xaragalls i barrancs, que han estat particularmentelevades des de la deforestació generalitzada amb roturació de terres per a laplantació de vinya, a partir del segle XVI, sobretot, a partir de la mecanització delscultius.La investigació realitzada confirma la importancia de combinar tècniques de camp ilaboratori amb tècniques de teledetecció per a l'adquisició de dades i coneixement delsprocessos d'erosió, i amb tècniques de SIG amb finalitat de modelització. / La presente investigación supone una contribución al desarrollo de metodologías queamplíen la aplicabilidad de los sistemas de información geográfica (SIG), la teledeteccióny las bases de datos al análisis del territorio. En concreto, la investigación se centra en elanálisis de las relaciones suelo-paisaje, de las propiedades de los suelos y de los procesosde erosión hídrica, particularmente los procesos de erosión por cárcavas y barrancos. Lainvestigación se desarrolla en las comarcas de l'Alt Penedès y l'Anoia (Cataluña), un áreadonde la viña para producción de vinos de alta calidad y cavas es el principal cultivo, perodonde la forma actual de los usos y manejo del suelo, con escasas medidas deconservación, condiciona la sostenibilidad futura de los presentes usos agrícolas.Uno de los resultados principales de la investigación es el sistema de información de suelos(SIS), desarrollado a una escala semidetallada a nivel de toda el área de estudio. Este SISha permitido analizar la distribución espacial de los principales tipos de suelo, suspropiedades y su comportamiento frente a la acción de los procesos erosivos y actuacionesantrópicas. También, constituye la estructura sobre la cual poder desarrollar bases de datosespaciales de suelos más detalladas.Otra de las aportaciones es el conjunto de metodologías, basadas en el análisismultitemporal de fotografías aéreas y de modelos digitales de elevaciones (MDE), en laclasificación multiespectral de imágenes de satélite y en operaciones de análisis espacialmediante SIG, conducentes al análisis de procesos de erosión por cárcavas y barrancos. Laaplicación de estas metodologías al área del Alt Penedès - Anoia ha permitido confirmar laimportante influencia de la acción antrópica en la aceleración de los procesos de erosiónactual, que se ve reflejada principalmente en:a) las propiedades de los suelos, con la puesta en superficie de materiales dehorizontes subyacentes ricos en carbonato calcico, calcilutitas o areniscas,b) el análisis morfométrico y morfográfico de las geoformas, que muestra unmodelado del paisaje con vertientes complejas y barrancos, y una alta densidad decárcavas,c) el análisis de las tasas de erosión por cárcavas y barrancos, que han sidoparticularmente elevadas a partir de la deforestación generalizada con roturación detierras para la plantación de viña a partir del siglo XVI, y sobre todo a partir de lamecanización de los cultivos.La investigación realizada confirma la importancia de combinar técnicas de campo ylaboratorio con las técnicas de teledetección para la adquisición de datos y conocimientode los procesos de erosión, y con las técnicas de SIG con fines de modelización. / This research represents a contribution to the development of methodologies to extend theapplicability of geographical information systems (GIS), remote sensing and spatialdatabases to terrain analysis, particularly soil-landscape relationships, soil properties andhydric erosion processes, and more specifically gully erosion processes. The research iscarried out in the l'Alt Penedès y l'Anoia (Catalonia), an area where vineyards for highquality and "cava" production are the main crop, but where the present manner of soil useand management, with few control measures, determines the future sustainability of thepresent agricultural uses.One of the main results of the present research is the soil information system (SIS), thatcontains semi-detailed scale information about the soils of the study area. It allowed theanalysis of the spatial distribution of the main soil types, their properties and theirbehaviour in front of the actuation of erosion processes and anthropic transformations.Also, it constitutes the basic structure from which more detailed soil spatial databases canbe developed.Another contribution is the set of methodologies, based on the multitemporal analysis ofaerial photographs and digital elevation models (DEM), multispectral classification ofsatellite images and GIS spatial analysis, that is addressed to the analysis of gully erosionprocesses. The application of those methodologies to the Alt Penedès - Anoia arearevealed the important influence of the anthropic factor in the acceleration of the presenterosion processes, that is observed through:a) the soil properties, with the presence on surface of materials that are rich in calciumcarbonate, calcilutites or sandstones from subsurface layers,b) the morphometric and morphographic analysis of the geoforms, which shows ashape of the landscape with complex slopes and large gullies, and a high density ofgullies,c) the analysis of the rates of gully erosion, that have been particularly high since thegeneralised deforestation to plant vineyards in the XVI Century and, above all,since the advent of mechanisation.This research confirms the importance of combining field and laboratory techniques withremote sensing techniques for data acquisition and knowledge concerning the occuringerosion processes, and with GIS techniques for modelling.

L'important increment de la capacitat de càlcul computacional que s'ha donat en els últims anys ha fet que els models numèrics meteorològics hagin pogut assolir resolucions de treball molt fines. Ara bé, aquest increment en la resolució, per si sol, no és suficient per millorar-ne les prestacions. Cal introduir algorismes més sofisticats per afinar en la simulació de la dinàmica atmosfèrica, i també cal millorar la caracterització física de la superfície. En aquest sentit, els valors climàtics globals que es fan servir actualment no siguin prou precisos i calguin valors característics de cada regió. Malgrat que a través de la teledetecció no es pot fer una mesura real dels diferents paràmetres de la superfície terrestre, les imatges de satèl·lit són el millor recurs per estimar-los. La periodicitat en l'adquisició d'imatges d'una mateixa zona fa que es puguin fer estimacions estacionals o mensuals, podent així fer un seguiment de la variació d'aquests paràmetres al llarg del temps.En aquest treball s'ha establert una metodologia operacional per a l'obtenció periòdica de paràmetres de superfície, a partir d'imatges del sensor satel·litari NOAA/AVHRR, per Catalunya i les regions que l'envolten. La revisió bibliogràfica de les diverses metodologies existents ha permès seleccionar les més idònies per aquesta zona. A nivell dels resultats, s'ha obtingut una sèrie mensual de diferents paràmetres, que cobreix els mesos de març a octubre de l'any 2000. Aquests paràmetres de superfície són els següents:· Albedo· Emissivitat· Índex de vegetació NDVI· Temperatura de superfície diürna i nocturna.· Inèrcia tèrmica Els resultats obtinguts amb dades de satèl·lit són espacials, són imatges que ens donen valors quantitatius per a cada cel·la de la superfície estudiada. A l'hora de fer-ne un tractament estadístic, aquestes imatges es sintetitzen a través de mapes d'usos del sòl, obtenint resultats per a les categories dels mapes. Com tota simplificació, aquesta comporta una pèrdua d'informació; i en aquest punt cal ser força crític a l'hora de triar una classificació d'usos del sòl de la regió de treball. Aquest aspecte és un dels punts on s'ha volgut aprofundir en la discussió de resultats. S'ha treballat amb dos mapes d'usos del sòl, el del USGS (Servei Geològic dels EEUU) i el CORINE (Agència Europea del Medi Ambient). El primer és d'abast global, té 24 categories i és el que fa servir el model meteorològic MM5 per la caracterització de la superfície en les simulacions. El segon és més actual i cobreix gran part d'Europa. El major nombre de categories (44), i la metodologia emprada en l'elaboració, pensada per els usos del sòl que dominen el nostre continent, fan que aquest mapa sigui més adequat per tal de caracteritzar els usos del sòl de Catalunya i els seus voltants.Els paràmetres geofísics de superfície obtinguts s'han fet servir per inicialitzar un model meteorològic de mesoescala, amb la finalitat de millorar els pronòstics. Les simulacions s'han fet amb el model de mesoescala MM5 (PSU/NCAR). Els canvis introduïts en els paràmetres de superfície, a través del canvi del mapa d'usos del sòl i de la introducció dels valors calculats amb AVHRR per l'any 2000, han estat prou importants com per afectar els resultats de les simulacions. Cal destacar les diferències en el balanç hídric, que provoquen simulacions diferents de les masses nuvoloses i el patrons de precipitació. Aquestes diferències en la nuvolositat també modifiquen el balanç radiatiu, que alhora afecta l'evolució diària de la temperatura a nivells baixos. A nivell meteorològic, les variacions en el desenvolupament de núvols en situacions de domini mesoescalar és important per a la correcta simulació de desenvolupament de tempestes locals durant èpoques estivals. Finalment, també s'han observat variacions significatives en el camp de vent de superfície, aspecte important quan s'utilitza el model MM5 per a la simulació de la dispersió de contaminants atmosfèrics.Els resultats obtinguts per l'any 2000 no es poden considerar climàticament significatius. En aquest sentit, una de les vies de continuïtat d' aquest treball és l'obtenció de resultats per una sèrie més llarga de dades, que permeti conèixer millor les característiques geofísiques de la superfície estudiada i millorar les simulacions meteorològiques. / Mesoscale models, with grid resolution higher than synoptic models, and with advanced physical parameterizations, have been an important tool for meteorological research over the past twenty years. Important improvements on mesoscale models have occurred in the last decade. The availability of high-performance workstations at affordable prices; the sharing of mesoscale models within the community; and finally the real-time accessibility of forecast data from the operational runs; have allowed using mesoscale models for real-time numerical weather prediction (NWP) at high resolutions (~1 km).As mesoscale models continue to increase in spatial resolution, correctly treating the land surface processes is becoming increasingly important for the model to be able to capture local mesoscale circulations induced by land surface forcing. Mesoscale models are incorporating progressively advanced land surface modules in order to properly initialize the state of the ground.Physical model improvements should be complemented with more accurate surface properties initiation data. The present work is focused in this point. An operational methodology has been developed, in order to calculate, from satellite imagery, the surface properties for Catalonia, in the NE of Spain. Satellite observations constitute the only available means for global or regional repetitive monitoring of the surface properties at homogeneous resolution.Prior to calculations, a bibliographical research has been done, in order to choose the most adequate methodology according to the remote sensing data available and the studied region. Monthly mean surface parameters have been calculated for the working region from an AVHRR data set of year 2000. Besides the resulting images, surface parameters have also been calculated for the land-use categories in the region. Calculated parameters are:· Albedo· Emissivity · Normalized Difference vegetation Index (NDVI)· Surface temperature· Thermal inertiaIn order to test the obtained parameters, two simulations have been done with the MM5 mesoscale model. The Fifth-Generation NCAR / Penn State Mesoscale Model (MM5) is a limited-area, non-hydrostatic, terrain-following sigma-coordinate model designed to simulate or predict mesoscale and regional-scale atmospheric circulation.A first simulation, using MM5 default values, has been compared with a second simulation where the local physical parameters have been introduced. Besides the change of the surface parameters, the default MM5 land-use map has also been changed, using a more recent land-use map of the region. Results have shown that differences in surface parameters basically rely on thermal inertia. Besides, the land-use maps comparison had shown important differences between classifications that also affect the final composition of surface parameters that get into the model. Modifications on the second simulation have been sufficiently significant to produce variations in the performance of the model. The cloud development differs basically in the location and dimensions of the clouds, that drives to a different superficial radiative budget affecting the evolution of air temperature at low levels. The different results in cumulus simulation produced important differences in the surface wind field and the updrafts. The changes introduced are sufficiently significant to obtain also slight variations in the pattern of accumulated precipitation for the simulated period. Comparisons with ground measurements of wind and temperature have been done in the test regions. Similar errors are obtained with the two land-use maps and physical parameters, without a clear improvement in the performance of the meteorological model.The simulations done in this work contributes evidence to the high influence of surface scheme applications of mesoscale models at high spatial resolution. In the context of dialogue between remote sensing scientists and numerical climate modelers, it is expected that more research should be done to investigate the sensibility of the mesoscale models to improvements in the surface properties characterization.

La missió SMOS de l'Agència Europea de l'Espai (ESA) té com a objectiu mesurar la humitat del sòl i la salinitat dels oceans, paràmetres fonamentals per tal d'entendre el canvi climàtic global.MIRAS (Radiòmetre de microones generador d'imatges pel mètode de síntesi d'obertura) és un tipus d'instrument nou per a l'observació de la terra i és l'únic instrument de la missió SMOS. Consisteix en un agrupació aprimada (thinned array) en forma d'i grega amb 21 elements per braç. Amb aquesta tècnica s'aconsegueixen grans obertures sintètiques amb una massa relativament reduida.Aquesta nova tecnologia ha estat triada per a la missió SMOS, per tal d'acomplir els criteris de resolució espacial (30-50km) i de temps de revisita (3 dies). En el camp de la radioastronomia ja es fan servir instruments similars a MIRAS, però en aquest cas les fontsobservades tenen una mida angular reduïda (estrelles i galàxies). En el cas de MIRAS, la terra és una font extensa que cobreix pràcticament tot el camp de visió de MIRAS, de tal manera que les tècniques de calibració desenvolupades per a radioastronomia no sónvàlides per a la missió SMOS.Aquesta tesi es concentra principalment en comprovar experimentalment diferents tècniques de calibració i demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges. La segona part està dedicada al mode polarimètric de MIRAS i a la capacitat d'aquest a millorar el rendiment de MIRAS. Aquest tesi es va iniciar l'any 2000 gràcies a una beca de dos anys (de l'estiu de 2000 a l'estiu de 2002) al centre ESTEC de l'Agència Europea de l'Espai als Països Baixos. Durant aquesta estada es van realitzar les primeres campanyes de mesura per tal de comprovar els mètodes de calibració i les capacitats de generar imatge de MIRAS. En aquests tests de validació d'imatge es va utilitzar un primer prototipus de MIRAS. La realització, planificació, preparació, execució i processament de les dades són part d'aquesta tesi. Aquelles campanyes van demostrar la capacitat dels mètodes de calibració indicant, a més en quina direcció calia continuar treballant per tal de refinar-los. També van demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges,mitjançant la mesura de la seva resposta impulsional. En aquesta tesi se'n presenten els resultats més importants. Durant l'estada a ESTEC també es va realitzar treball teòric i simulacions sobre interferometria polarimètrica, contribuint d'aquesta manera a la formulació de la funció de visibilitat polarimètrica i a la definició del mode de funcionament polarimetric de MIRAS.La tesi es va continuar al Laboratori de Tecnologia Espacial (LST) de la Universitat Tecnològica de Hèlsinki (HUT) durant tres mesos (agost 2002 a octubre 2002) com a investigador convidat. Els coneixements adquirits prèviament van servir per a contribuir al desenvolupament de HUT-2D, el radiòmetre interferomètric aerotransportat de LST pensatcom a demostrador de la tecnologia emprada a MIRAS, confirmant els resultats obtinguts a les campanyes prèvies a ESTEC.El febrer de 2003 es va continuar la tesi a l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) amb un contracte de recerca del ministeri d'Educació i Ciència. Es va estudiar l'efecte dela rotació de Faraday a MIRAS. El resultat és una proposta de solució per a compensar-la fent servir el mode polarimètric de MIRAS. En el tram final de la tesi s'ha fet l'electrònica de control (EGSE) d'un demostrador aerotransportat de MIRAS (SAM), per a l'ESA. Aquest instrument permet fer ús del mètode de calibració per injecció de soroll a dues temperatures, que és un refinament dels anteriors mètodes de calibració dels prototipus de MIRAS. La tesi presenta resultats experimentals preliminars d'aquest mètode de calibració. / The SMOS mission of the European Space Agency (scheduled 2007) is devoted to measure Soil Moisture and Ocean Salinity, which are key parameters on the understanding of global climate change. The single instrument of this mission is the MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis), a new kind of instrument devoted to Earth observation. It is a thinned Y-shaped array with 21 elements per arm. With this technique a large synthetic aperture antenna with relative low weight can be obtained. This novel technique has been selected for the SMOS mission in order to fulfil both criteria ground resolution (35-50km) and revisit time (3 days). Similar instruments to MIRAS have already been used for radio astronomy but in that case only sources with a narrow angular size (stars and galaxies) were observed. In the case of MIRAS, the Earth is an extended source of thermal radiation, which almost fills up the complete field of view of MIRAS. The consequence of it is that the calibration techniques developed for radio astronomy may not be used in the SMOS mission. This thesis is mainly focused to experimentally test several calibration techniques and to prove the imaging properties of MIRAS. A second part is devoted to the polarimetric mode of MIRAS and its capability to improve its performance. This thesis was started thanks to a two year grant (from summer 2000 to summer 2002) at the ESTEC centre of the European Space Agency in the Netherlands. During this time the first experimental campaigns aimed to test calibration methods and imaging capabilities of MIRAS were done. In these so called image validation tests a first MIRAS prototype was used. The planning, preparation, execution and data processing for different tests was done. The capability of the calibration methods was demonstrated, showing also in which direction further research should be undertaken in order to refine them. The imaging properties of MIRAS were also demonstrated with the measurement of its impulsional response. The most important results are presented here. At the ESTEC centre theoretical work and simulations on polarimetric interferometry have also been done. This research contributed to the formulation of the polarimetric visibility function and the definition of the polarimetric operation mode of MIRAS. After the two years stage at ESTEC, the thesis was continued at the Laboratory of Space Technology (LST) of the Helsinki University of Technology (HUT) for three months (August 2002 to October 2002), as an invited researcher. There the HUT-2D interferometric radiometer, an airborne demonstrator instrument for MIRAS, was being constructed. The experience gained in the previous campaigns was shared with the HUT-2D team and the calibration methods were tested in a different instrument, confirming the previous results. In February 2003 this thesis was continued at the Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) under a research contract of the Spanish ministry of research. There the effect of Faraday rotation on MIRAS was studied. A solution for compensating it was proposed, making use of the polarimteric operation mode of MIRAS. The thesis was continued at IEEC, designing and manufacturing the Electrical Ground Support Equipment (EGSE) of an airborne demonstrator of MIRAS, known as SAM (Small Airborne MIRAS). This work was done for ESA. This instrument implements the complete calibration scheme with two-level noise injection, which is arefinement of the calibration schemes used in previous MIRAS prototypes. Preliminary experimental results of this novel calibration technique are also presented in this thesis.

Durant dècades s'ha observat i monitoritzat sistemàticament la Terra i el seu entorn des de l'espai o a partir de plataformes aerotransportades. Paral·lelament, s'ha tractat d'extreure el màxim d'informació qualitativa i quantitativa de les observacions realitzades. Les tècniques de fusió de dades donen un "ventall de procediments que ens permeten aprofitar les dades heterogènies obtingudes per diferents mitjans i instruments i integrar-les de manera que el resultat final sigui qualitativament superior". En aquesta tesi s'han desenvolupat noves tècniques que es poden aplicar a l'anàlisi de dades multiespectrals que provenen de sensors remots, adreçades a aplicacions oceanogràfiques. Bàsicament s'han treballat dos aspectes: les tècniques d'enregistrament o alineament d'imatges; i la interpolació de dades esparses i multiescalars, focalitzant els resultats als camps vectorials bidimensionals.En moltes aplicacions que utilitzen imatges derivades de satèl·lits és necessari mesclar o comparar imatges adquirides per diferents sensors, o bé comparar les dades d'un sòl sensor en diferents instants de temps, per exemple en: reconeixement, seguiment i classificació de patrons o en la monitorització mediambiental. Aquestes aplicacions necessiten una etapa prèvia d'enregistrament geomètric, que alinea els píxels d'una imatge, la imatge de treball, amb els píxels corresponents d'una altra imatge, la imatge de referència, de manera que estiguin referides a uns mateixos punts. En aquest treball es proposa una aproximació automàtica a l'enregistrament geomètric d'imatges amb els contorns de les imatges; a partir d'un mètode robust, vàlid per a imatges mutimodals, que a més poden estar afectades de distorsions, rotacions i de, fins i tot, oclusions severes. En síntesi, s'obté una correspondència punt a punt de la imatge de treball amb el mapa de referència, fent servir tècniques de processament multiresolució. El mètode fa servir les mesures de correlació creuada de les transformades wavelet de les seqüències que codifiquen els contorns de la línia de costa. Un cop s'estableix la correspondència punt a punt, es calculen els coeficients de la transformació global i finalment es poden aplicar a la imatge de treball per a enregistrar-la respecte la referència.A la tesi també es prova de resoldre la interpolació d'un camp vectorial espars mostrejat irregularment. Es proposa un algorisme que permet aproximar els valors intermitjos entre les mostres irregulars si es disposa de valors esparsos a escales de menys resolució. El procediment és òptim si tenim un model que caracteritzi l'esquema multiresolució de descomposició i reconstrucció del conjunt de dades. Es basa en la transformada wavelet discreta diàdica i en la seva inversa, realitzades a partir d'uns bancs de filtres d'anàlisi i síntesi. Encara que el problema està mal condicionat i té infinites solucions, la nostra aproximació, que primer treballarem amb senyals d'una dimensió, dóna una estratègia senzilla per a interpolar els valors d'un camp vectorial bidimensional, utilitzant tota la informació disponible a diferents resolucions. Aquest mètode de reconstrucció es pot utilitzar com a extensió de qualsevol interpolació inicial. També pot ser un mètode adequat si es disposa d'un conjunt de mesures esparses de diferents instruments que prenen dades d'una mateixa escena a diferents resolucions, sense cap restricció en les característiques de la distribució de mesures. Inicialment cal un model dels filtres d'anàlisi que generen les dades multiresolució i els filtres de síntesi corresponents, però aquest requeriment es pot relaxar parcialment, i és suficient tenir una aproximació raonable a la part passa baixes dels filtres. Els resultats de la tesi es podrien implementar fàcilment en el flux de processament d'una estació receptora de satèl·lits, i així es contribuiria a la millora d'aplicacions que utilitzessin tècniques de fusió de dades per a monitoritzar paràmetres mediambientals. / During the last decades a systematic survey of the Earth environment has been set up from many spatial and airborne platforms. At present, there is a continuous effort to extract and combine the maximum of quantitative information from these different data sets, often rather heterogeneous. Data fusion can be defined as "a set of means and tools for the alliance of data originating from different sources with the aims of a greater quality result". In this thesis we have developed new techniques and schemes that can be applied on multispectral data obtained from remote sensors, with particular interest in oceanographic applications. They are based on image and signal processing. We have worked mainly on two topics: image registration techniques or image alignment; and data interpolation of multiscale and sparse data sets, with focus on two dimensional vector fields. In many applications using satellite images, and specifically in those related to oceanographic studies, it is necessary to merge or compare multiple images of the same scene acquired from different captors or from one captor but at different times. Typical applications include pattern classification, recognition and tracking, multisensor data fusion and environmental monitoring. Image registration is the process of aligning the remotely sensed images to the same ground truth and transforming them into a known geographic projection (map coordinates). This step is crucial to correctly merge complementary information from multisensor data. The proposed approach to automatic image registration is a robust method, valid for multimodal images affected by distortions, rotations and, to a reasonably extend, with severe data occlusion. We derived a point to point matching of one image to a georeferenced map applying multiresolution signal processing techniques. The method is based on the contours of images: it uses a maximum cross correlation measure on the biorthogonal undecimated discrete wavelet transforms of the codified coastline contours sequences. Once this point to point correspondence is established, the coefficients of a global transform could be calculated and finally applied on the working image to register it to the georeferenced map. The second topic of this thesis focus on the interpolation of sparse irregularly-sampled vector fields when these sparse data belong to different resolutions. It is proposed a new algorithm to iteratively approximate the intermediate values between irregularly sampled data when a set of sparse values at coarser scales is known. The procedure is optimal if there is a characterized model for the multiresolution decomposition / reconstruction scheme of the dataset. The scheme is based on a fast dyadic wavelet transform and on its inversion using a filter bank analysis/synthesis implementation for the wavelet transform model. Although the problem is ill-posed, and there are infinite solutions, our approach, firstly worked for one dimension signals, gives an easy strategy to interpolate the values of a vector field using all the information available at different scales. This reconstruction method could be used as an extension on any initial interpolation. It can also be suitable in cases where there are sparse measures from different instruments that are sensing the same scene simultaneously at several resolutions, without any restriction to the characteristics of the data distribution. Initially a filter model for the generation of multiresolution data and their synthesis counterpart is the main requisite but; this assumption can be partially relaxed with the only requirement of a reasonable approximation to the low pass counterpart. The thesis results can be easily implemented on the process stream of any satellite receiving station and therefore constitute a first contribution to potential applications on data fusion of environmental monitoring.