Application of geographic information system and modelling in health impact assessment for urban road mobility in Vietnam

Transport is an essential sector in modern societies. It connects economic sectors and industries. Next to its contribution to economic development and social interconnection, it also causes adverse impacts on the environment and results in health hazards. Transport is a major source of ground air pollution, especially in urban areas, and therefore contributing to the health problems, such as cardiovascular and respiratory diseases, cancer, and physical injuries. This thesis presents the results of a health risk assessment that quantifies the mortality and the diseases associated with particulate matter pollution resulting from urban road transport in Hai Phong City, Vietnam. The focus is on the integration of modelling and GIS approaches in the exposure analysis to increase the accuracy of the assessment and to produce timely and consistent assessment results. The modelling was done to estimate traffic conditions and concentrations of particulate matters based on geo-references data. A simplified health risk assessment was also done for Ha Noi based on monitoring data that allows a comparison of the results between the two cases. The results of the case studies show that health risk assessment based on modelling data can provide a much more detail results and allows assessing health impacts of different mobility development options at micro level. The use of modeling and GIS as a common platform for the integration of different assessments (environmental, health, socio-economic, etc.) provides various strengths, especially in capitalising on the available data stored in different units and forms and allows handling large amount of data. The use of models and GIS in a health risk assessment, from a decision making point of view, can reduce the processing/waiting time while providing a view at different scales: from micro scale (sections of a city) to a macro scale. It also helps visualising the links between air quality and health outcomes which is useful discussing different development options. However, a number of improvements can be made to further advance the integration. An improved integration programme of the data will facilitate the application of integrated models in policy-making. Data on mobility survey, environmental monitoring and measuring must be standardised and legalised. Various traffic models, together with emission and dispersion models, should be tested and more attention should be given to their uncertainty and sensitivity

Relating the spatial component and users interests to improve applications based on questions, petitions and participatory processes

Nowadays, participatory processes attending the need for real democracy and transparency in governments and collectives are more needed than ever. Immediate participation through channels like social networks enable people to give their opinion and become pro-active citizens, seeking applications to interact with each other. The application described in this dissertation is a hybrid channel of communication of questions, petitions and participatory processes based on Public Participation Geographic Information System (PPGIS), Participation Geographic Information System (PGIS) and ‘soft’ (subjective data) Geographic Information System (SoftGIS) methodologies. To achieve a new approach to an application, its entire design is focused on the spatial component related with user interests. The spatial component is treated as main feature of the system to develop all others depending on it, enabling new features never seen before in social actions (questions, petitions and participatory processes). Results prove that it is possible to develop a working application mainly using open source software, with the possibility of spatial and subject filtering, visualizing and free download of actions within application. The resulting application empowers society by releasing soft data and defines a new breaking approach, unseen so far.

The implementation of an Enterprise Geographical Information System to support Cadastre and Expropriation activities.

The processes of mobilization of land for infrastructures of public and private domain are developed according to proper legal frameworks and systematically confronted with the impoverished national situation as regards the cadastral identification and regularization, which leads to big inefficiencies, sometimes with very negative impact to the overall effectiveness. This project report describes Ferbritas Cadastre Information System (FBSIC) project and tools, which in conjunction with other applications, allow managing the entire life-cycle of Land Acquisition and Cadastre, including support to field activities with the integration of information collected in the field, the development of multi-criteria analysis information, monitoring all information in the exploration stage, and the automated generation of outputs. The benefits are evident at the level of operational efficiency, including tools that enable process integration and standardization of procedures, facilitate analysis and quality control and maximize performance in the acquisition, maintenance and management of registration information and expropriation (expropriation projects). Therefore, the implemented system achieves levels of robustness, comprehensiveness, openness, scalability and reliability suitable for a structural platform. The resultant solution, FBSIC, is a fit-for-purpose cadastre information system rooted in the field of railway infrastructures. FBSIC integrating nature of allows: to accomplish present needs and scale to meet future services; to collect, maintain, manage and share all information in one common platform, and transform it into knowledge; to relate with other platforms; to increase accuracy and productivity of business processes related with land property management.

Determination of the most suitable oil pipeline route using GIS least cost path analysis

The Keystone XL has a big role for transforming Canadian oil to the USA. The function of the pipeline is decreasing the dependency of the American oil industry on other countries and it will help to limit external debt. The proposed pipeline seeks the most suitable route which cannot damage agricultural and natural water recourses such as the Ogallala Aquifer. Using the Geographic Information System (GIS) techniques, the suggested path in this study got extremely high correct results that will help in the future to use the least cost analysis for similar studies. The route analysis contains different weighted overlay surfaces, each, was influenced by various criteria (slope, geology, population and land use). The resulted least cost path routes for each weighted overlay surface were compared with the original proposed pipeline and each displayed surface was more effective than the proposed Keystone XL pipeline.

O uso da Deteção Remota para a extração de Indicadores Urbanos

Nas últimas décadas o aumento da expansão das áreas urbanas conduziu a rápidas mudanças nos ambientes urbanos. Estas mudanças necessitam de uma observação e compreensão, por forma a permitir a monitorização e avaliação do processo de planeamento urbano. A utilização de dados obtidos por Deteção Remota (DR), aliada aos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), surge como uma fonte de informação válida para modelar, recolher, armazenar, exibir e analisar os sistemas urbanos. Neste contexto, a informação planimétrica e altimétrica recolhida por sensores remotos pode ser explorada por forma a extrair informação acerca do uso e ocupação do solo, e apresenta-la sob a forma de indicadores para apoio à decisão. Um sistema de indicadores urbanos baseados em dados obtidos por DR constitui uma ferramenta para as cidades transmitirem os diferentes riscos urbanos bem como na promoção de medidas e estratégias para um eficiente planeamento urbano. A dissertação de mestrado proposta tem como principal objetivo a criação de um sistema de indicadores urbanos que caracterize a cidade de Lisboa ao nível das áreas verdes e do volume construído. Assim, de forma a atingir o objetivo principal é desenvolvida uma metodologia baseada em informação altimétrica e planimétrica que permite analisar as áreas verdes da cidade de Lisboa bem como o volume construído. A informação altimétrica urbana (3D) é derivada de dados cartográficos oficiais (curvas de nível que originam um Modelo Digital de Terreno) e informação recolhida por LiDAR (Light Detection And Ranging) (que representa o Modelo Digital de Superfície). A informação 2D é extraída de uma imagem do satélite de alta resolução Worldview-2 de 2010, com um pixel de 0,5m, do concelho de Lisboa, através de técnicas de processamento digital de imagem. A informação recolhida permite, por um lado a modelação 3D do edificado, e por outro a quantificação 2D da cobertura vegetal em meio urbano. Posteriormente, num ambiente SIG, a informação extraída é cruzada com dados censitários e dados de uso e ocupação do solo. A análise ocorre tendo por base as Subsecções Estatísticas (SSE) da cidade de Lisboa (INE, 2011) e o sistema proposto inclui assim a extração de indicadores divididos tematicamente em indicadores de área e indicadores de volume. Os resultados obtidos permitem relacionar as áreas verdes, a população e o volume construído.

Produção e facilitação da visualização on-line de uma carta de desporto de natureza

Os Sistemas de Informação Geográfica detêm um papel de crescente importância para a tomada de decisão ao nível do ordenamento do território, conforme o que a própria legislação evidencia. Existe uma carência de uniformização da informação para que possa existir um cruzamento eficiente e uma disponibilização mais facilitada à população e às diversas entidades. As instituições públicas, como é o caso do Instituto de Conservação e Florestas (ICNF I.P.), reconhecem esta necessidade, pelo que se propôs uma série de tarefas, para a concretização deste estágio, no sentido de a colmatar. Este instituto detém um papel de especial relevo na conservação do património natural assim como no ordenamento das áreas protegidas para que se possa usufruir das mesmas, sob um ponto de vista cada vez mais ecológico e promotor de desenvolvimento sustentável. A elaboração de um instrumento de gestão territorial, como se pode classificar a Carta de Desporto de Natureza (CDN), acarreta grande responsabilidade e exige um forte empenho, não apenas no envolvimento da população e das entidades que dele fruirão, mas no cumprimento da legislação existente quer para as atividades quer para o próprio território, no sentido da sua proteção, preservação e promoção de usos adequados. Neste trabalho procurou-se cumprir todas estas disposições sempre com o objetivo de, ao se construir normas de uniformização e ao se elaborar um exemplo de CDN para um território com tanto valor como é a Reserva Natural do Estuário do Tejo, tornar acessível a informação sobre esta área protegida. A intensão é também promover a motivação para a prática de um desporto natureza, saudável e em equilíbrio com o ambiente. O desafio não se ficou por aqui, havendo também a procura de utilização de Free Open Source Software, para que o processo de utilização e disponibilização informação SIG seja cada vez mais acessível e direta.

Monitorização da edificação no Parque Natural da Arrábida com base em Sistemas de Informação Geográfica e Detecção Remota

Ao longo das últimas décadas o Parque Natural da Arrábida (PNArr) tem vindo a ser alvo de um elevado número de pressões antrópicas. Tal situação fica-se a dever à atractividade paisagística e ambiental e à localização geográfica desta Área Protegida, que se encontra próximo de áreas urbanas com uma elevada densidade populacional. Uma dessas pressões antrópicas é a área construída, na sua grande maioria residências secundárias, que se verificam em algumas áreas no interior do PNArr, sobretudo a partir da segunda metade da década de 80 do século passado. Este fenómeno origina uma série de efeitos negativos, como por exemplo a fragmentação de habitats. Com base nesta premissa propõe-se uma metodologia que permita proceder à monitorização de áreas edificadas na área do parque. A presente dissertação pretendeu avaliar o contributo da Detecção Remota (DR) e dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG) como instrumentos para monitorizar a taxa de edificação, que é restringida pelos planos de ordenamento. Para tal foram selecionadas três áreas: Portinho da Arrábida, Vale de Picheleiros e Serra da Azóia, que foram analisadas num espaço temporal de 45 anos, entre 1967 e 2012. Para proceder à caracterização, quantificação e espacialização da evolução de áreas construídas foram utilizados SIG e DR. A análise efectuada teve como informação geográfica de base Fotografias Aéreas (1967, 1977 e 1978) e Ortofotomapas (1995, 1999, 2007 e 2012), informação vectorial referente aos limites do PNArr e aos Planos de Ordenamento e, como informação complementar, a Base Geográfica de Referenciação da Informação dos anos de 1991, 2001 e 2011. Os resultados obtidos demonstram a existência de dinâmicas evolutivas da área construída diferenciadas em cada uma das três áreas de estudo. No Portinho da Arrábida as demolições ocorridas em 1986 reduziram a área edificada e desde então o aumento da área construída é pouco significativo. No Vale de Picheleiros registou-se um aumento de dez vezes a área construída inicial e é mais notório o impacto das medidas de restrição à edificação estabelecidas no plano de ordenamento de 2005, comparativamente ao plano preliminar de ordenamento de 1980. Na Serra da Azóia, o reduzido aumento de áreas construídas, entre 2007 e 2012, no zonamento Protecção Complementar II, traduz o efeito das restrições à edificação estabelecidas no plano de ordenamento de 2005. No outro zonamento, Perímetro Urbano, não é possível verificar os efeitos das restrições, uma vez que esta área está fora da gestão do Parque. As informações geográficas produzidas com base na utilização de Tecnologias de Informação Geográfica revelam ser essenciais para a gestão e monitorização da taxa de edificação. Os resultados produzidos ajudam à caracterização do território, bem como à identificação de tendências de evolução da área edificada.

The use of analytical hierarchy process in spatial decision support system for land use management

Geographic information systems give us the possibility to analyze, produce, and edit geographic information. Furthermore, these systems fall short on the analysis and support of complex spatial problems. Therefore, when a spatial problem, like land use management, requires a multi-criteria perspective, multi-criteria decision analysis is placed into spatial decision support systems. The analytic hierarchy process is one of many multi-criteria decision analysis methods that can be used to support these complex problems. Using its capabilities we try to develop a spatial decision support system, to help land use management. Land use management can undertake a broad spectrum of spatial decision problems. The developed decision support system had to accept as input, various formats and types of data, raster or vector format, and the vector could be polygon line or point type. The support system was designed to perform its analysis for the Zambezi river Valley in Mozambique, the study area. The possible solutions for the emerging problems had to cover the entire region. This required the system to process large sets of data, and constantly adjust to new problems’ needs. The developed decision support system, is able to process thousands of alternatives using the analytical hierarchy process, and produce an output suitability map for the problems faced.

Analysis of panoramio photo tags in order to extract land use information

In the recent past, hardly anyone could predict this course of GIS development. GIS is moving from desktop to cloud. Web 2.0 enabled people to input data into web. These data are becoming increasingly geolocated. Big amounts of data formed something that is called "Big Data". Scientists still don't know how to deal with it completely. Different Data Mining tools are used for trying to extract some useful information from this Big Data. In our study, we also deal with one part of these data - User Generated Geographic Content (UGGC). The Panoramio initiative allows people to upload photos and describe them with tags. These photos are geolocated, which means that they have exact location on the Earth's surface according to a certain spatial reference system. By using Data Mining tools, we are trying to answer if it is possible to extract land use information from Panoramio photo tags. Also, we tried to answer to what extent this information could be accurate. At the end, we compared different Data Mining methods in order to distinguish which one has the most suited performances for this kind of data, which is text. Our answers are quite encouraging. With more than 70% of accuracy, we proved that extracting land use information is possible to some extent. Also, we found Memory Based Reasoning (MBR) method the most suitable method for this kind of data in all cases.