Fluvio-morphological processes of meander bends - Combining conventional field measurements, close-range remote sensing and computational modelling

Meandering rivers have been perceived to evolve rather similarly around the world independently of the location or size of the river. Despite the many consistent processes and characteristics they have also been noted to show complex and unique sets of fluviomorphological processes in which local factors play important role. These complex interactions of flow and morphology affect notably the development of the river. Comprehensive and fundamental field, flume and theoretically based studies of fluviomorphological processes in meandering rivers have been carried out especially during the latter part of the 20th century. However, as these studies have been carried out with traditional field measurements techniques their spatial and temporal resolution is not competitive to the level achievable today. The hypothesis of this study is that, by exploiting e increased spatial and temporal resolution of the data, achieved by combining conventional field measurements with a range of modern technologies, will provide new insights to the spatial patterns of the flow-sediment interaction in meandering streams, which have perceived to show notable variation in space and time. This thesis shows how the modern technologies can be combined to derive very high spatial and temporal resolution data on fluvio-morphological processes over meander bends. The flow structure over the bends is recorded in situ using acoustic Doppler current profiler (ADCP) and the spatial and temporal resolution of the flow data is enhanced using 2D and 3D CFD over various meander bends. The CFD are also exploited to simulate sediment transport. Multi-temporal terrestrial laser scanning (TLS), mobile laser scanning (MLS) and echo sounding data are used to measure the flow-based changes and formations over meander bends and to build the computational models. The spatial patterns of erosion and deposition over meander bends are analysed relative to the measured and modelled flow field and sediment transport. The results are compared with the classic theories of the processes in meander bends. Mainly, the results of this study follow well the existing theories and results of previous studies. However, some new insights regarding to the spatial and temporal patterns of the flow-sediment interaction in a natural sand-bed meander bend are provided. The results of this study show the advantages of the rapid and detailed measurements techniques and the achieved spatial and temporal resolution provided by CFD, unachievable with field measurements. The thesis also discusses the limitations which remain in the measurement and modelling methods and in understanding of fluvial geomorphology of meander bends. Further, the hydro- and morphodynamic models’ sensitivity to user-defined parameters is tested, and the modelling results are assessed against detailed field measurement. The study is implemented in the meandering sub-Arctic Pulmanki River in Finland. The river is unregulated and sand-bed and major morphological changes occur annually on the meander point bars, which are inundated only during the snow-melt-induced spring floods. The outcome of this study applies to sandbed meandering rivers in regions where normally one significant flood event occurs annually, such as Arctic areas with snow-melt induced spring floods, and where the point bars of the meander bends are inundated only during the flood events.

Yrityksen tuoterakenteen määrittäminen olioparadigmalla

Tässä työssä tutkitaan yrityksen tuoterakenteen toteuttamista olioparadigmalla osana vanhenevan tuotannonohjausjärjestelmän uudistamista. Työssä on tunnistettu olioparadigman keskeiset rakenteet sekä tarkasteltu suunnittelumalleja, joita hyödyntämällä voidaan määrittää ja toteuttaa monimutkaisia sekä laajennettavia tuoterakenteita. Työn tavoitteena oli muodostaa tuoterakenteen runko, jota muokkaamalla on mahdollista toteuttaa erityyppisiä tuoterakenteita. Työ on rajattu siten, että todellista tuoterakennetta ei toteuteta. Tutkimuksen tuloksena havaittiin, että oliokeskeisyydellä voidaan toteuttaa tuoterakenteita, joita on mahdollista tulevaisuudessa muokata yrityksen tarpeisiin mukauttaen siten, että tuoterakenteen runkoon ei tarvitse tehdä suuria muutoksia. Olioperusteisella lähestymisellä voidaan mallintaa hyvin erityyppisiä ja ymmärrettäviä käsitteitä. Oliokeskeisellä lähestymistavalla voidaan toteuttaa myös muut vanhenevan tuotannonohjausjärjestelmän osa-alueet.

Tragedian tarina. Nuoren itsemurhaan päättynyt elämä vanhemman kertomana

Tutkimuksessa tarkastellaan suomalaisnuorten itsemurhia teon inhimillisen ja sosiaalisen ulottuvuuden näkökulmasta. Tutkimustehtävänä on itsemurhan tehneen lapsen vanhempien subjektiivisten kokemusten tavoittaminen. Tarkoituksena on selvittää (1) millaisia sisältöjä ja merkityksiä nuoren elämä ja itsemurha saavat vanhempien kertomuksissa, (2) millä tavoin vanhemmat ovat ennakoineet nuoren tulevaa itsemurhaa ja millaisiksi varjelevat tekijät muodostuvat vanhempien ennakointien pohjalta sekä (3) miten auttamistyö merkityksellistyy osana ennusmerkkeihin ja varjeleviin tekijöihin liittyviä kertomuksia. Tutkimus on suunnattu edistämään itsemurhien ehkäisyä. Tutkimustyyppinä on narratiivinen laadullinen tutkimus. Pääaineistona on 14 lapsen itsemurhakuoleman kokeneen vanhemman kerronnallista haastattelua. Nuorten kuoliniän vaihteluväli on 15–31 vuotta. Täydentävä aineisto koostuu vanhempien kanssa käydyistä sähköpostikeskusteluista sekä heidän antamasta kirjallisesta lisämateriaalista, johon lukeutuu vanhempien omia muistelmia, heidän itsemurhan tehneiden lasten päiväkirjamerkintöjä ja jäähyväiskirjeitä. Analysointi on väljästi ymmärrettynä aineistolähtöinen. Analyysi perustuu narratiivisuuden ja sisällönanalyysin suomiin mahdollisuuksiin tukeutuen myös elämäkerralliseen näkökulmaan. Elämä ja kuolema ovat toistensa vastakohtia ja tiloja, jotka ovat jatkuvassa vuorovaikutuksessa keskenään. Itsensä surmaamisessa merkityksellistyy tavoitteellinen toiminta, jolla on korostuneesti yhteys nuoren sosiaaliseen ympäristöön suhteineen ja tapahtumineen. Ennusmerkit, eli vanhempien jälkikäteen näkemät vihjeet ennen lapsen itsemurhaa, liittyvät useisiin samanaikaisesti tapahtuneisiin prosesseihin, joissa elämään yleisesti liittyvät osa-alueet ovat yhdistyneet toisiinsa ja sekoittuneet keskenään. Varjelevat tekijät rakentuvat ennusmerkkien kääntöpuolina eli sisältöinä, joita vanhemman näkökulmasta nuoren eläessä olisi pitänyt tapahtua. Kyse voi olla myös seikoista, joista vanhempi on jälkeenpäin pohtinut, että tämä jonkun olisi pitänyt ymmärtää tai tehdä toisin. Vanhemmat kritisoivat laajasti auttamistyötä. Kritiikki kohdistui palvelujärjestelmään ja auttamistyötä toteuttaneiden tahojen toimintaan. Vanhempien kriittinen toimijuus tekee näkyväksi yksilön ja yhteiskunnan välisen kompleksisen suhteen. Palvelujärjestelmää on kehitettävä kokemusperäisen tiedon näkökulmasta. Ammattikäytännöissä korostuu psykososiaalisen työn merkitys. Tutkimus osoittaa, että sensitiivisten aiheiden tutkiminen on tärkeää ja laadullisen kulttuurisen kontekstin huomioivain itsemurhatutkimuksen tarve on suuri.

Load balancing in P2P smartphone based distributed IoT systems

With the new age of Internet of Things (IoT), object of everyday such as mobile smart devices start to be equipped with cheap sensors and low energy wireless communication capability. Nowadays mobile smart devices (phones, tablets) have become an ubiquitous device with everyone having access to at least one device. There is an opportunity to build innovative applications and services by exploiting these devices’ untapped rechargeable energy, sensing and processing capabilities. In this thesis, we propose, develop, implement and evaluate LoadIoT a peer-to-peer load balancing scheme that can distribute tasks among plethora of mobile smart devices in the IoT world. We develop and demonstrate an android-based proof of concept load-balancing application. We also present a model of the system which is used to validate the efficiency of the load balancing approach under varying application scenarios. Load balancing concepts can be apply to IoT scenario linked to smart devices. It is able to reduce the traffic send to the Cloud and the energy consumption of the devices. The data acquired from the experimental outcomes enable us to determine the feasibility and cost-effectiveness of a load balanced P2P smart phone-based applications.

Forest inventory information needs in Northwest Russia

This research report applies the customer value hierarchy model to forestry in order to determine strategic options to enhance the value of LiDAR technology in Russian forestry. The study is conducted as a qualitative case study with semi-structured interviews as a main source of the primary data. The customer value hierarchy model constitutes a theoretical base for the research. Secondary data incorporates information on forest resource management, LiDAR technology and Russian forestry. The model is operationalised using forestry literature and forms a basis for analyses of primary data. Analyses of primary data coupled with comprehension of Russian forest inventory system and knowledge on global forest inventory have led to conclusions on the forest inventory methods selection criteria and the organizations that would benefit the most from LiDAR technology use. The report recommends strategic options for LiDAR technology’s value enhancement in Russian forestry. This work has been conducted as a part of the project ‘Finnish-Russian Forest Academy 2 - Exploiting and Piloting’, which has been supported financially by the South-East Finland- Russia ENPI CBC 2007-2014 Programme.

Photon Upconverting Nanophosphors: Unique Reporters for Optical Biosensing

Upconversion photoluminescence is a unique property of mostly certain inorganic materials, which are capable of converting low-energy infrared radiation into a higher-energy emission at visible wavelengths. This anti-Stokes shift enables luminescence detection without autofluorescence, which makes the upconverting materials a highly suitable reporter technology for optical biosensing applications. Furthermore, they exhibit long luminescence lifetime with narrow bandwidths also at the optical window of biomaterials enabling luminescence measurements in challenging sample matrices, such as whole blood. The aim of this thesis was to study the unique properties and the applicability of nano-sized upconverting phosphors (UCNPs) as reporters in biosensing applications. To render the inorganic nanophosphors water-dispersible and biocompatible, they were subjected to a series of surface modifications starting with silica-encapsulation and ending with a bioconjugation step with an analyte-recognizing biomolecule. The paramagnetism of the lanthanide dopants in the nanophosphors was exploited to develop a highly selective separation method for the UCNP-bioconjugates based on the magnetic selectivity of the high gradient magnetic separation (HGMS) system. The applicability of the nano-sized UCNPs as reporters in challenging sample matrices was demonstrated in two homogeneous sensing applications based on upconversion resonance energy transfer (UC-RET). A chemosensor for intracellular pH was developed exploiting UC-RET between the UCNP and a fluorogenic pH-sensitive dye with strongly increasing fluorescence intensity in decreasing pH. The pH-independent emission of the UCNPs at 550 nm was used for referencing. The applicability of the pH-nanosensor for intracellular pH measurement was tested in HeLa cells, and the acidic pH of endosomes could be detected with a confocal fluorescence microscope. Furthermore, a competitive UC-RET-based assay for red blood cell folic acid was developed for the measurement of folate directly from a whole blood sample. The optically transparent window of biomaterials was used in both the excitation and the measurement of the UC-RET sensitized emission of a near-infrared acceptor dye to minimize sample absorption, and the anti-Stokes detection completely eliminated the Stokes-shifted autofluorescence. The upconversion photoluminescence efficiency is known to be dependent on crystallite size, because the increasing surface-to-volume ratio of nano-sized UCNPs renders them more susceptible to quenching effects of the environment than their bulk counterpart. Water is known to efficiently quench the luminescence of lanthanide dopants. In this thesis, the quenching mechanism of water was studied using luminescence decay measurements. Water was found to quench the luminescence of UCNPs by increasing the non-radiative relaxation of the excited state of Yb3+ sensitizer ion, which had a very strong quenching effect on upconversion luminescence intensity.

Pituusleikkureiden 3D-suunnittelun kehittäminen

Tämä diplomityö tehtiin Valmet Technologies Oy:n Järvenpään toimipisteelle. Työn tavoitteena oli tutkia miten pituusleikkureiden 3D-suunnittelua voidaan tehostaa hyödyntämällä uuden 3D-CAD -järjestelmän ominaisuuksia optimaalisesti. Työ koostuu teoriaosuudesta, haastattelututkimuksesta sekä käytännön osuudesta. Teoriaosuudessa perehdytään pituusleikkurin toimintaan ja rakenteeseen, 3D-suunnittelun teoriaan sekä CATIA-järjestelmään. Teoriaosuudessa etsitään myös uusia näkökulmia 3D-suunnitteluun. Haastattelututkimuksessa kartoitetaan nykyinen suunnitteluprosessi, suunnittelun kehitettäviä kohteita, sekä käytössä olevia suunnittelumenetelmiä, jotka ovat todettu toimiviksi. Haastattelututkimuksessa haastatellaan Valmet Technologies Oy:n Järvenpään toimipisteessä työskenteleviä pituusleikkureiden pääsuunnittelijoita sekä heidän esimiehiään. Lisäksi erillisten haastattelujen avulla kerätään kokemuksia CATIA V6 -ohjelmiston käytöstä sekä suunnitteluohjelmiston vaihtumisesta. Käytännön osuuden tavoitteena on arvioida pituusleikkurin parametroitujen mallirakenteiden siirtämiseen sekä korjauksiin kuluvia aikamääriä kyseisiin toimenpiteisiin tarvittavien resurssien määrittämiseksi. Käytännön osuudessa siirretään kaksi Valmet OptiWin Drum Compact -pituusleikkurin parametroitua osakokonaisuutta uuteen CAD-järjestelmään ja niille suoritetaan tarvittavat korjaustoimenpiteet Tutkimuksen tulosten perusteella yhteisen mallinnusmetodologian puuttuminen on merkittävin kehityskohde suunnittelun kehittämisessä. Lopuksi luotiin kehitysehdotukset sekä implementointisuunnitelma, joiden avulla pituusleikkureiden 3D-suunnittelua voidaan kehittää ja CATIA V6 -ohjelmisto voidaan ottaa käyttöön tehokkaasti.