Estudio de la respuesta acústica de la dorada con señales de banda ancha

Abstract

[ES] Este Trabajo Final de Máster (TFM) se centra en la estimación de la biomasa de la dorada (Sparus aurata) mediante técnicas acústicas avanzadas, implementadas en el puerto de Gandía. La acuicultura es una fuente vital de proteína animal, y la dorada es una especie de gran valor económico en el Mediterráneo, lo que hace esencial optimizar los métodos de monitorización para asegurar una producción sostenible y eficiente. El estudio se basa en mediciones acústicas realizadas en 2013, utilizando ecosondas científicas para obtener datos precisos sobre la biomasa de las doradas en jaulas marinas. Las técnicas empleadas incluyen la utilización de señales de banda ancha (broadband), en comparación con los resultados anteriores obtenidos mediante señales de banda estrecha (narrowband). La compresión de pulsos y la correlación cruzada se utilizan para mejorar la resolución temporal y la Relación Señal-Ruido (SNR), permitiendo una identificación más precisa de los ecos reflejados por las estructuras internas de los peces, como la vejiga natatoria. Estos ecos se analizan para extraer parámetros biométricos, incluyendo el tamaño y el peso de los peces. El procesamiento de datos se realiza utilizando Matlab, donde se aplica la transformada de Hilbert para identificar los picos principales en los ecos y calcular las alturas acústicas. Los resultados obtenidos se comparan con datos biométricos reales para validar la precisión de las estimaciones acústicas. Se desarrollan y ajustan modelos biométricos que relacionan las medidas acústicas con la biomasa de los peces, mostrando una fuerte correlación y proporcionando ecuaciones de ajuste para la altura y el peso. Los resultados del estudio indican que las señales de banda ancha proporcionan estimaciones más detalladas y fiables en comparación con las obtenidas previamente con señales de banda estrecha. Este enfoque no invasivo y preciso es valioso para la monitorización continua de la biomasa en acuicultura, contribuyendo significativamente a la gestión sostenible de la producción de doradas y siendo potencialmente aplicable a otras especies. Las conclusiones del estudio subrayan la importancia de técnicas avanzadas de procesamiento de señales acústicas para mejorar la eficiencia y sostenibilidad en la industria acuícola.

[EN] This TFM focuses on the estimation of biomass of the gilthead seabream (Sparus aurata) using advanced acoustic techniques, implemented in the port of Gandía. Aquaculture is a vital source of animal protein, and the gilthead seabream is a species of great economic value in the Mediterranean, making it essential to optimize monitoring methods to ensure sustainable and efficient production. The study is based on acoustic measurements conducted in 2013, using scientific echosounders to obtain precise data on the biomass of gilthead seabreams in marine cages. The techniques employed include the use of broadband signals, compared to previous results obtained with narrowband signals. Pulse compression and cross-correlation are used to improve temporal resolution and SNR, allowing for more accurate identification of echoes reflected by the fish’s internal structures, such as the swim bladder. These echoes are analyzed to extract biometric parameters, including the size and weight of the fish. Data processing is carried out using Matlab, applying the Hilbert transform to identify the main peaks in the echoes and calculate acoustic heights. The obtained results are compared with real biometric data to validate the accuracy of acoustic estimates. Biometric models are developed and adjusted to relate acoustic measurements to the fish biomass, showing a strong correlation and providing fitting equations for height and weight. The study’s results indicate that broadband signals provide more detailed and reliable estimates compared to those previously obtained with narrowband signals. This non-invasive and precise approach is valuable for the continuous monitoring of biomass in aquaculture, significantly contributing to the sustainable management of gilthead seabream production and potentially applicable to other species. The study’s conclusions highlight the importance of advanced acoustic signal processing techniques to improve efficiency and sustainability in the aquaculture industry.