3D solutions in transmission electron (Cryo) -microscopy in biology

One of the main problems in transmission electron microscopy in thebiological field is the tri-dimensionality. This article explains the technicalprocedures and requirements to prepare biological specimens preserving themclosest to their native state to perform 3D reconstruction of the macromolecularcomplexes and cellular structures in their natural environment.

Geometria i realitat

Aquests instants memorables, que en general formen la part més noble de les monografies i revistes científiques, es produeixen sempre, és clar, al final de la 'línia de producció i sovint ens fan oblidar la primordial importància deis processos intermedis,en els quals les eines per a la generació d'idees i enunciats, i per al seu refinamentprogressiu, són ordinàriament molt més variades. De fet és una opinió força estesa,almenys entre els investigadors, que en aquests processos intermedis 'de gestació' éson realment rau el major atractiu de la recerca, on hi tenen una funció l'especulació,l'analogia, la simulació, la hipòtesi de treball, la conjectura o la predicció (6), tot i quemalauradament sovint no en resta cap reflex, especialment en el cas dels matemàtics,en les conclusions finals dels treballs (1).Els paràgrafs precedents no són res més que una presentació en miniatura deqüestions que resulten ser, per més clares que semblin a primera vista, delicadesi controvertides quan se'n fa un escrutini més reposat. No disposant de l'espai nidel temps que caldria per a una anàlisi detallada, el lector que desitgi aprofundir enaquesta direcció haurà de consultar obres adients sobre aquests temes (8). En tot cas,en la resta d'aquesta secció exposem a1guns exemples per il•lustrar alguns deis puntsmés destacats de les idees anteriors.

Geometria de superficies: una aproximació a la figura de Gausss

Gauss va publicar l’any 1827 Disquisitiones generales circa superficies curvas, obra que ha resultat fonamental en el desenvolupament de la geometria diferencial a partir del segle XIX. La documentació de la qual es disposa sobre la gènesi i el desenvolupament de les idees d’aquesta obra, ens permet, a més de presentar els principals resultats que hi apareixen, fer una aproximació a la figura de Gauss, al seu estil matemàtic

De les dades composicionals a una geometria euclidiana sobre el símplex

La reflexió sobre la naturalesa de les dades composicionals i sobre la metodologia estadística específica per a la seva anàlisi condueix a la construcció de l'espai de les composicions i a la seva estructuració com un espai vectorial euclidià, del qual el símplex n'és l'espai suport. S'il·lustren sobre el diagrama ternari alguns dels elements més característics d'aquesta geometria

Restitución 3D de la topografía de la antigua ciudad de Tarraco en un entorno SIG: propuestas metodológicas y primeros resultados

Durante los últimos años el Institut Català d’Arquelogia Clàssica, el Museu d’Història de Tarragona, contando con la colaboración de la Generalitat de Catalunya, han desarrallado el proyecto Planimetría Arqueológica de Tárraco, destinado a la elaboración de una planta arqueológica global en la cual se recogieran intervenciones y noticias referentes a los hallazgos arqueológicos existentes. Este trabajo fue publicado utilizando como plataforma de trabajo un SIG construido para tal fin (Macias et al. 2007). Sin embargo, un problema de difícil solución arqueológica venía dado por las transformaciones urbanísticas de la ciudad, sufridas en su mayor parte a lo largo de los siglos XIX y XX. Éstas habían provocado la pérdida irremediable de gran parte de la elevación que acogiera la ciudad romana, cambiando substancialmente su aspecto original. Ante esta situación y como proyecto paralelo a la realización de la Planimetría Arqueológica de Tarragona se plantearon formas de cubrir este vacío. Se presenta en esta comunicación una propuesta metodológica para la reconstrucción de los grandes «vacíos topográficos » originados por la evolución urbanística de Tarragona mediante la obtención e integración en un SIG de diversos tipos de información documental. En estas zonas rebajadas no resulta posible la obtención de información estratigráfica y arqueológica, por lo que es imprescindible la definición de vías metodológicas alternativas basadas en la extrapolación de datos extraídos de la cartografía histórica, panorámicas del XVI o fotografías tomadas en los siglos XIX y XX. Esta técnica permite aplicar los resultados obtenidos en los nuevos análisis interpretativos, complementando así la interpretación arqueológica de la topografía urbana de la ciudad romana. A partir de esta información, y aplicando funciones y técnicas de interpolación propias de un GIS, se propone aquí un modelo de relieve de la ciudad de Tarraco.

The Application of 3D Reconstruction Techniques in the Analysis of Ancient Tarraco’s Urban Topography

The widespread implementation of GIS-based 3D topographical models has been a great aid in the development and testing of archaeological hypotheses. In this paper, a topographical reconstruction of the ancient city of Tarraco, the Roman capital of the Tarraconensis province, is presented. This model is based on topographical data obtained through archaeological excavations, old photographic documentation, georeferenced archive maps depicting the pre-modern city topography, modern detailed topographical maps and differential GPS measurements. The addition of the Roman urban architectural features to the model offers the possibility to test hypotheses concerning the ideological background manifested in the city shape. This is accomplished mainly through the use of 3D views from the main city accesses. These techniques ultimately demonstrate the ‘theatre-shaped’ layout of the city (to quote Vitrubius) as well as its southwest oriented architecture, whose monumental character was conceived to present a striking aspect to visitors, particularly those arriving from the sea.

Forecasting coal resources and reserves in heterogeneous coal zones using 3D facies models (As Pontes Basin, NW Spain)

Forecasting coal resources and reserves is critical for coal mine development. Thickness maps are commonly used for assessing coal resources and reserves; however they are limited for capturing coal splitting effects in thick and heterogeneous coal zones. As an alternative, three-dimensional geostatistical methods are used to populate facies distributionwithin a densely drilled heterogeneous coal zone in the As Pontes Basin (NWSpain). Coal distribution in this zone is mainly characterized by coal-dominated areas in the central parts of the basin interfingering with terrigenous-dominated alluvial fan zones at the margins. The three-dimensional models obtained are applied to forecast coal resources and reserves. Predictions using subsets of the entire dataset are also generated to understand the performance of methods under limited data constraints. Three-dimensional facies interpolation methods tend to overestimate coal resources and reserves due to interpolation smoothing. Facies simulation methods yield similar resource predictions than conventional thickness map approximations. Reserves predicted by facies simulation methods are mainly influenced by: a) the specific coal proportion threshold used to determine if a block can be recovered or not, and b) the capability of the modelling strategy to reproduce areal trends in coal proportions and splitting between coal-dominated and terrigenousdominated areas of the basin. Reserves predictions differ between the simulation methods, even with dense conditioning datasets. Simulation methods can be ranked according to the correlation of their outputs with predictions from the directly interpolated coal proportion maps: a) with low-density datasets sequential indicator simulation with trends yields the best correlation, b) with high-density datasets sequential indicator simulation with post-processing yields the best correlation, because the areal trends are provided implicitly by the dense conditioning data.

Integration of a 3D rendering engine with a physics simulator

The goal of this project is the integration of a set of technologies (graphics, physical simulation, input), with the azm of assembling an application framework in phyton. In this research, a set of key introductory concepts are presented in adoption of a deep study of the state of the art of 3D applications. Phyton is selected an justified as the programing language due to the features and advantages that it offers in front of other languages. Finally the design and implementation of the framework is presented in the last chapter with some client application examples.

La gestión de las cooperativas agrarias: tipificación de las cooperativas del sector oleícola de Catalunya

Las cooperativas constituyen el eje básico de la Economía Social en el sector agrario, tanto por su importancia empresarial como por las características propias de su organización. El presente trabajo de investigación pretende mostrar la situación de la gestión en el sector de las cooperativas del aceite en Catalunya. Para ello se busca establecer una tipología concreta de las cooperativas en función de su actitud frente al sector y realizar un mapa de posicionamiento de los diferentes tipos de cooperativas en función de sus características más relevantes. En las conclusiones se citan aspectos en los que el gestor de una cooperativa debe incidir para mejorar la calidad de su gestión.

Characterisation of the LMS200 laser beam under the influence of blockage surfaces. Influence on 3D scanning of tree orchards

The geometric characterisation of tree orchards is a high-precision activity comprising the accurate measurement and knowledge of the geometry and structure of the trees. Different types of sensors can be used to perform this characterisation. In this work a terrestrial LIDAR sensor (SICK LMS200) whose emission source was a 905-nm pulsed laser diode was used. Given the known dimensions of the laser beam cross-section (with diameters ranging from 12 mm at the point of emission to 47.2 mm at a distance of 8 m), and the known dimensions of the elements that make up the crops under study (flowers, leaves, fruits, branches, trunks), it was anticipated that, for much of the time, the laser beam would only partially hit a foreground target/object, with the consequent problem of mixed pixels or edge effects. Understanding what happens in such situations was the principal objective of this work. With this in mind, a series of tests were set up to determine the geometry of the emitted beam and to determine the response of the sensor to different beam blockage scenarios. The main conclusions that were drawn from the results obtained were: (i) in a partial beam blockage scenario, the distance value given by the sensor depends more on the blocked radiant power than on the blocked surface area; (ii) there is an area that influences the measurements obtained that is dependent on the percentage of blockage and which ranges from 1.5 to 2.5 m with respect to the foreground target/object. If the laser beam impacts on a second target/object located within this range, this will affect the measurement given by the sensor. To interpret the information obtained from the point clouds provided by the LIDAR sensors, such as the volume occupied and the enclosing area, it is necessary to know the resolution and the process for obtaining this mesh of points and also to be aware of the problem associated with mixed pixels.

Innovative LIDAR 3D dynamic measurement system to estimate fruit-tree leaf area

In this work, a LIDAR-based 3D Dynamic Measurement System is presented and evaluated for the geometric characterization of tree crops. Using this measurement system, trees were scanned from two opposing sides to obtain two three-dimensional point clouds. After registration of the point clouds, a simple and easily obtainable parameter is the number of impacts received by the scanned vegetation. The work in this study is based on the hypothesis of the existence of a linear relationship between the number of impacts of the LIDAR sensor laser beam on the vegetation and the tree leaf area. Tests performed under laboratory conditions using an ornamental tree and, subsequently, in a pear tree orchard demonstrate the correct operation of the measurement system presented in this paper. The results from both the laboratory and field tests confirm the initial hypothesis and the 3D Dynamic Measurement System is validated in field operation. This opens the door to new lines of research centred on the geometric characterization of tree crops in the field of agriculture and, more specifically, in precision fruit growing.

An embedded real-time red peach detection system based on an OV7670 camera, ARM Cortex-M4 processor and 3D Look-Up Tables

This work proposes the development of an embedded real-time fruit detection system for future automatic fruit harvesting. The proposed embedded system is based on an ARM Cortex-M4 (STM32F407VGT6) processor and an Omnivision OV7670 color camera. The future goal of this embedded vision system will be to control a robotized arm to automatically select and pick some fruit directly from the tree. The complete embedded system has been designed to be placed directly in the gripper tool of the future robotized harvesting arm. The embedded system will be able to perform real-time fruit detection and tracking by using a three-dimensional look-up-table (LUT) defined in the RGB color space and optimized for fruit picking. Additionally, two different methodologies for creating optimized 3D LUTs based on existing linear color models and fruit histograms were implemented in this work and compared for the case of red peaches. The resulting system is able to acquire general and zoomed orchard images and to update the relative tracking information of a red peach in the tree ten times per second.

Estructura y relleno sedimentario de la semifosa neógena de Vilanova (Garraf, Barcelona)

En el presente trabajo se aborda el estudio de una cuenca sedimentaria mediante la utilización conjunta de técnicas de cartografía geológica y datos de subsuelo, provenientes del análisis de sondeos mecánicos y de la determinación de las anomalías de la gravedad. La cuenca presenta una geometría asimétrica en forma de semigraben orientado segun la dirección regional ENE-OSO, controlado por fallas normales en dicha dirección en su límite NO, mientras que por el SE está delimitado por una discordancia. La existencia de un sistema asociado de fracturas, ortogonalmente dispuestas, complica el dispositivo anterior, resultando un basamento estructurado en bloques que configuran pequeñas subcuencas. La modelización gravimétrica de la cuenca en 3D ha permitido obtener un modelo de gran resolución para la geometria del basamento. El modelo geofísico obtenido ha sido contrastado con los datos provenientes de los sondeos...

Estructura y relleno sedimentario de la semifosa neógena de Vilanova (Garraf, Barcelona)

En el presente trabajo se aborda el estudio de una cuenca sedimentaria mediante la utilización conjunta de técnicas de cartografía geológica y datos de subsuelo, provenientes del análisis de sondeos mecánicos y de la determinación de las anomalías de la gravedad. La cuenca presenta una geometría asimétrica en forma de semigraben orientado segun la dirección regional ENE-OSO, controlado por fallas normales en dicha dirección en su límite NO, mientras que por el SE está delimitado por una discordancia. La existencia de un sistema asociado de fracturas, ortogonalmente dispuestas, complica el dispositivo anterior, resultando un basamento estructurado en bloques que configuran pequeñas subcuencas. La modelización gravimétrica de la cuenca en 3D ha permitido obtener un modelo de gran resolución para la geometria del basamento. El modelo geofísico obtenido ha sido contrastado con los datos provenientes de los sondeos...

Geometria y depositos de las cubetas glaciolacustres del Pirineo

Mediante la combinación de métodos geomorfológicos y sondeos eléctricos, se han estudiado 6 cubetas lacustres cuaternarias de origen glacial en el Pirineo. Esterri d'Aneu, Benasque y Bono son unos claros ejemplos de cubetas de sobreexcavación glacial. El Seminari de Vilaller constituye un ambiente lacustre proglacial debido a un cierre morrénico. El lago de Taüll como ejemplo de un ambiente lacustre yuxtaglacial debido también a una obturación morrénica y la laguna de Les Basses d'Ules, en el valle de Arán, formada a partir de procesos de fracturación del substrato rocoso después de la retirada del glaciar del Garona. Debido al elevado contraste entre la resistividad de los diferentes materiales cuaternarios de recubrimiento y el substrato rocoso, se ha podido determinar mediante sondeos eléctricos el espesor del cuaternario y diferenciar las diversas formaciones que lo constituyen. En general, aparecen 3 formaciones cuaternarias sobre el substrato rocoso paleowico: una unidad glaciolacustre que es relativamente conductora, una unidad fluviodeltaica de resistividad variable pero con valores más elevados que la anterior, y una unidad superior de resistividades muy variables según la cubeta y que, en general, es más resistente. La potencia del relleno cuaternario es muy variable según la cubeta. Así encontramos espesores de más de 300 metros de media en la cubeta de Esterri d'Aneu y de tan solo unos pocos metros en Les Basses d'Ules.