Estimación del espectro direccional del oleaje a partir de imágenes de la superficie del mar
En los últimos años se ha reconocido el importante papel que el oleaje desempeña en el intercambio de propiedades entre el océano y la atmósfera, por lo que investigadores de todo el mundo se han enfocado en el desarrollo de nuevas tecnologías para la medición del oleaje. Generalmente, las medicione...
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| Format: | master thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2019 |
| Country: | México |
| Institution: | Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada |
| Repository: | Repositorio Institucional CICESE |
| Language: | Spanish |
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Estimación del espectro direccional del oleaje a partir de imágenes de la superficie del mar JESSICA KRISTELL SIMENTAL GALAVIZ info:eu-repo/classification/Autor/Oleaje, estereo visión, sensores remotos info:eu-repo/classification/Autor/Surface waves, stereo vision, remote sensor info:eu-repo/classification/cti/1 info:eu-repo/classification/cti/25 info:eu-repo/classification/cti/2510 info:eu-repo/classification/cti/251007 info:eu-repo/classification/cti/251007 |
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En los últimos años se ha reconocido el importante papel que el oleaje desempeña en el intercambio de propiedades entre el océano y la atmósfera, por lo que investigadores de todo el mundo se han enfocado en el desarrollo de nuevas tecnologías para la medición del oleaje. Generalmente, las mediciones del oleaje se realizan por medio de sensores puntuales o remotos. Sin embargo, los sensores puntuales no permiten el estudio de la variabilidad espacial del oleaje. A su vez, los sensores remotos, como altímetros y radares de apertura sintética, generalmente son incapaces de medir el oleaje en desarrollo y de generar muestras de una región con alta resolución temporal. El hecho de no poder estudiar al oleaje en todas las escalas en las que este se desenvuelve, dificulta tanto su entendimiento como su correcta predicción. En este trabajo se utiliza un sistema de muestreo remoto por medio de la estéreo fotografía, misma que permite obtener información de la evolución espacio-temporal del oleaje. Durante la campaña de mediciones se realizaron 4 experimentos, en los cuales se detectó la presencia de oleaje remoto generado por tormentas lejanas (con periodo típico~20 s), así como oleaje generado localmente por viento con velocidades de hasta ~13 ms -1. En cada experimento se estimó el espectro tridimensional del oleaje, del cual se estimaron espectros en función de la frecuencia, del número de onda y el espectro de saturación de los mismos. Con los espectros en función de la frecuencia se demuestra que el oleaje remoto presenta niveles de energía de hasta ~102 m2/Hz, mientras que en el oleaje local se presenta energía del orden de ~101 m2/Hz. Los análisis de la saturación de los espectros en frecuencia mostraron que la densidad de energía espectral es proporcional a f-3 y f-4 en el intervalo de frecuencias que comprende entre 3x10-1 Hz y 6x10-1 Hz. Por otro lado, se estimaron los espectro direccionales del oleaje en función del número de onda. El espectro direccional muestra la presencia de dos sistemas de oleaje. El primer sistema proviene del noroeste (~325o) y es generado localmente. El segundo sistema es asociado a oleaje que ha presentado un proceso de asomeramiento, por lo que este se encuentra alineado de forma perpendicular a la costa (~235o). Así mismo, se presentan un máximo de energía de ~1x100 en 0.63 rad/m, con una razón de decaimiento proporcional a k-2:5 y k-3 para el intervalo con números de onda de entre 1x101 y 1x102 rad/m. Finalmente, se ... |
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Estimación del espectro direccional del oleaje a partir de imágenes de la superficie del marEstimation of the directional wave spectrum from images of the sea surfaceJESSICA KRISTELL SIMENTAL GALAVIZinfo:eu-repo/classification/Autor/Oleaje, estereo visión, sensores remotosinfo:eu-repo/classification/Autor/Surface waves, stereo vision, remote sensorinfo:eu-repo/classification/cti/1info:eu-repo/classification/cti/25info:eu-repo/classification/cti/2510info:eu-repo/classification/cti/251007info:eu-repo/classification/cti/251007En los últimos años se ha reconocido el importante papel que el oleaje desempeña en el intercambio de propiedades entre el océano y la atmósfera, por lo que investigadores de todo el mundo se han enfocado en el desarrollo de nuevas tecnologías para la medición del oleaje. Generalmente, las mediciones del oleaje se realizan por medio de sensores puntuales o remotos. Sin embargo, los sensores puntuales no permiten el estudio de la variabilidad espacial del oleaje. A su vez, los sensores remotos, como altímetros y radares de apertura sintética, generalmente son incapaces de medir el oleaje en desarrollo y de generar muestras de una región con alta resolución temporal. El hecho de no poder estudiar al oleaje en todas las escalas en las que este se desenvuelve, dificulta tanto su entendimiento como su correcta predicción. En este trabajo se utiliza un sistema de muestreo remoto por medio de la estéreo fotografía, misma que permite obtener información de la evolución espacio-temporal del oleaje. Durante la campaña de mediciones se realizaron 4 experimentos, en los cuales se detectó la presencia de oleaje remoto generado por tormentas lejanas (con periodo típico~20 s), así como oleaje generado localmente por viento con velocidades de hasta ~13 ms -1. En cada experimento se estimó el espectro tridimensional del oleaje, del cual se estimaron espectros en función de la frecuencia, del número de onda y el espectro de saturación de los mismos. Con los espectros en función de la frecuencia se demuestra que el oleaje remoto presenta niveles de energía de hasta ~102 m2/Hz, mientras que en el oleaje local se presenta energía del orden de ~101 m2/Hz. Los análisis de la saturación de los espectros en frecuencia mostraron que la densidad de energía espectral es proporcional a f-3 y f-4 en el intervalo de frecuencias que comprende entre 3x10-1 Hz y 6x10-1 Hz. Por otro lado, se estimaron los espectro direccionales del oleaje en función del número de onda. El espectro direccional muestra la presencia de dos sistemas de oleaje. El primer sistema proviene del noroeste (~325o) y es generado localmente. El segundo sistema es asociado a oleaje que ha presentado un proceso de asomeramiento, por lo que este se encuentra alineado de forma perpendicular a la costa (~235o). Así mismo, se presentan un máximo de energía de ~1x100 en 0.63 rad/m, con una razón de decaimiento proporcional a k-2:5 y k-3 para el intervalo con números de onda de entre 1x101 y 1x102 rad/m. Finalmente, se ...In recent years, the important role that waves play in the exchange of properties between the ocean and the atmosphere has been recognized, so the researchers around the world have focused on the development of new technologies for measuring waves. Wave measurements are usually made by 1D or remote sensors. However, 1D sensors do not allow the study of spatial variability of surface waves. In turn, remote sensors, such as altimeters and synthetic aperture radars, are generally unable to measure the developing waves and generate samples from a region with high temporal resolution. The fact of not being able to study the waves in all the scales in which it is developed makes it dificult both their understanding and prediction. In this work, a remote sampling system is used employing stereo photography, which allows obtaining information on the spatial-temporal evolution of the surface waves. During the measurement campaign, 4 experiments were carried out, in which the presence of waves generated by distant storms (~20 s) was detected, as well as waves generated locally by the wind with speeds of up to ~13 ms -1. For each experiment, the three-dimensional wave spectrum was estimated, of which spectra were estimated as a function of frequency, wavenumber, and energy decay ratio. Spectra as a function of frequency showed that the remote waves presented energy levels of up to ~102 m2/Hz, while the local waves presented energy of the order of ~101 m2/Hz. Analysis of the saturation of the frequency spectra showed that the energy was proportional to f-3 and f-4 in the frequency range between 3x10-1 Hz and 6x10-1 Hz. On the other hand, the wave directional spectrum was estimated as a function of the wavenumber. The directional spectrum shows the presence of two wave systems. The first system comes from the northwest (~325o) and is generated locally. The second system is associated with waves that have presented a process of assimilation, so this is aligned perpendicular to the coast (~235o). Likewise, there is a maximum energy of ~1x100 in 0.63 rad/m, with a decay rate proportional to k-2:5 and k-3 for the interval with wavenumbers between 1x101 and 1x102 rad/m. Finally, a configuration of the stereo photography system is proposed for its implementation in an oceanographic buoy. Through an analysis of the movement of the buoy, a configuration was determined that allows to obtain a series of space-time that fulfills the requirements to obtain three-dimensional ...CICESEFRANCISCO JAVIER OCAMPO TORRES2019info:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttp://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2823reponame:Repositorio Institucional CICESEinstname:Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenadainstacron:CICESEspacitation:Simental Galaviz. J.C. 2019 Estimación del espectro direccional del oleaje a partir de imágenes de la superficie del mar. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Cientifíca y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 70 pp.info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0oai:cicese.repositorioinstitucional.mx:1007/28232024-08-28T03:50:03Z |
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