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.

Contributions towards smart cities : exploring block level census data for the characterization of change in Lisbon

The interest in using information to improve the quality of living in large urban areas and its governance efficiency has been around for decades. Nevertheless, the improvements in Information and Communications Technology has sparked a new dynamic in academic research, usually under the umbrella term of Smart Cities. This concept of Smart City can probably be translated, in a simplified version, into cities that are lived, managed and developed in an information-saturated environment. While it makes perfect sense and we can easily foresee the benefits of such a concept, presently there are still several significant challenges that need to be tackled before we can materialize this vision. In this work we aim at providing a small contribution in this direction, which maximizes the relevancy of the available information resources. One of the most detailed and geographically relevant information resource available, for the study of cities, is the census, more specifically the data available at block level (Subsecção Estatística). In this work, we use Self-Organizing Maps (SOM) and the variant Geo-SOM to explore the block level data from the Portuguese census of Lisbon city, for the years of 2001 and 2011. We focus on gauging change, proposing ways that allow the comparison of the two time periods, which have two different underlying geographical bases. We proceed with the analysis of the data using different SOM variants, aiming at producing a two-fold portrait: one, of the evolution of Lisbon during the first decade of the XXI century, another, of how the census dataset and SOM’s can be used to produce an informational framework for the study of cities.

Visions d’État : deux systèmes d'informations géographiques dans la « gouvernance »

L'administration fédérale canadienne et la Commission européenne ont construit, dans le courant des années 2000, deux réseaux de Systèmes d'informations géographiques (SIG) : le Système national d'information forestière au Canada, et l'Infrastructure d'information géographique dans la Communauté européenne. Ces SIG permettent le traitement géographique de données sociales et environnementales ainsi que leur représentation sur des cartes. Nous appréhendons ces deux réseaux de SIG sous l'angle de leur valeur heuristique : leur analyse nous permet d'étudier les configurations institutionnelles dans lesquelles ils ont été développés, c'est-à-dire, dans ces cas précis, ce qu'il est convenu d'appeler la « gouvernance ». Les SIG sont des instruments de mesure et de représentation de certains phénomènes : ils appartiennent à la classe des instruments d'objectivation. En tant qu'instruments d'objectivation, ils nous permettent de discuter deux éléments théoriques de la « gouvernance » : le rapport entre les administrations centrales et les administrations locales ; le rapport entre les administrations étatiques et les organisations non-étatiques. A travers cette discussion, nous montrons d'une part que la réarticulation de paliers de gouvernement différents ne signifie pas, comme cela a pu être écrit, un retrait de l'administration centrale au profit des administrations locales, mais au contraire une manière de contrôler plus étroitement celles-ci. Nous montrons d'autre part que cette renégociation des rapports entre les administrations centrales et locales ne s'accompagne pas, en pratique, d’une renégociation des rapports entre administrations étatiques et organisations non-étatiques. En révélant que les données non-étatiques ne sont pas intégrées dans les réseaux de SIG étatiques, nous relativisons les théories qui voient dans la « gouvernance » un mode de gouvernement ouvert aux organisations non-étatiques. Cela nous conduit à approfondir la piste qui envisage les instruments étatiques d'objectivation comme des moyens d'écarter de l'objectivation des phénomènes sociaux ou naturels les éléments qui contredisent l'action gouvernementale. Cette exégèse politique de deux ensembles de programmes informatiques particuliers – les SIG – nous amène, en conclusion, à proposer de considérer certains programmes informatiques comme des institutions politiques.

Utilisation de systèmes d'information géographique pour l'évaluation des risques liés à la dégradation du pergélisol. Étude de cas : Tasiujaq, Nunavik, Québec

Les régions nordiques à pergélisol seront largement affectées par l'augmentation prévue des températures. Un nombre croissant d’infrastructures qui étaient autrefois construites avec confiance sur des sols gelés en permanence commencent déjà à montrer des signes de détérioration. Les processus engendrés par la dégradation du pergélisol peuvent causer des dommages importants aux infrastructures et entrainer des coûts élevés de réparation. En conséquence, le contexte climatique actuel commande que la planification des projets dans les régions nordiques s’effectue en tenant compte des impacts potentiels de la dégradation du pergélisol. Ce mémoire porte sur l’utilisation de systèmes d’information géographique (SIG) appliqués à l’évaluation du potentiel d’aménagement des territoires situés en milieu de pergélisol. En utilisant une approche SIG, l’objectif est d’élaborer une méthodologie permettant de produire des cartes d'évaluation des risques afin d’aider les collectivités nordiques à mieux planifier leur environnement bâti. Une analyse multi-échelle du paysage est nécessaire et doit inclure l'étude des dépôts de surface, la topographie, ainsi que les conditions du pergélisol, la végétation et les conditions de drainage. La complexité de l'ensemble des interactions qui façonnent le paysage est telle qu'il est pratiquement impossible de rendre compte de chacun d'eux ou de prévoir avec certitude la réponse du système suite à des perturbations. Ce mémoire présente aussi certaines limites liées à l’utilisation des SIG dans ce contexte spécifique et explore une méthode innovatrice permettant de quantifier l'incertitude dans les cartes d'évaluation des risques.

Räumliche Modellierung der Dynamik von Landnutzung in Hessen und ihrer Wirkung auf die biologische Kohlenstoffspeicherung - Entwicklung eines GIS-basierten Modellsystems

Die gegenwärtige Entwicklung der internationalen Klimapolitik verlangt von Deutschland eine Reduktion seiner Treibhausgasemissionen. Wichtigstes Treibhausgas ist Kohlendioxid, das durch die Verbrennung fossiler Energieträger in die Atmosphäre freigesetzt wird. Die Reduktionsziele können prinzipiell durch eine Verminderung der Emissionen sowie durch die Schaffung von Kohlenstoffsenken erreicht werden. Senken beschreiben dabei die biologische Speicherung von Kohlenstoff in Böden und Wäldern. Eine wichtige Einflussgröße auf diese Prozesse stellt die räumliche Dynamik der Landnutzung einer Region dar. In dieser Arbeit wird das Modellsystem HILLS entwickelt und zur Simulation dieser komplexen Wirkbeziehungen im Bundesland Hessen genutzt. Ziel ist es, mit HILLS über eine Analyse des aktuellen Zustands hinaus auch Szenarien über Wege der zukünftigen regionalen Entwicklung von Landnutzung und ihrer Wirkung auf den Kohlenstoffhaushalt bis 2020 zu untersuchen. Für die Abbildung der räumlichen und zeitlichen Dynamik von Landnutzung in Hessen wird das Modell LUCHesse entwickelt. Seine Aufgabe ist die Simulation der relevanten Prozesse auf einem 1 km2 Raster, wobei die Raten der Änderung exogen als Flächentrends auf Ebene der hessischen Landkreise vorgegeben werden. LUCHesse besteht aus Teilmodellen für die Prozesse: (A) Ausbreitung von Siedlungs- und Gewerbefläche, (B) Strukturwandel im Agrarsektor sowie (C) Neuanlage von Waldflächen (Aufforstung). Jedes Teilmodell umfasst Methoden zur Bewertung der Standorteignung der Rasterzellen für unterschiedliche Landnutzungsklassen und zur Zuordnung der Trendvorgaben zu solchen Rasterzellen, die jeweils am besten für eine Landnutzungsklasse geeignet sind. Eine Validierung der Teilmodelle erfolgt anhand von statistischen Daten für den Zeitraum von 1990 bis 2000. Als Ergebnis eines Simulationslaufs werden für diskrete Zeitschritte digitale Karten der Landnutzugsverteilung in Hessen erzeugt. Zur Simulation der Kohlenstoffspeicherung wird eine modifizierte Version des Ökosystemmodells Century entwickelt (GIS-Century). Sie erlaubt einen gesteuerten Simulationslauf in Jahresschritten und unterstützt die Integration des Modells als Komponente in das HILLS Modellsystem. Es werden verschiedene Anwendungsschemata für GIS-Century entwickelt, mit denen die Wirkung der Stilllegung von Ackerflächen, der Aufforstung sowie der Bewirtschaftung bereits bestehender Wälder auf die Kohlenstoffspeicherung untersucht werden kann. Eine Validierung des Modells und der Anwendungsschemata erfolgt anhand von Feld- und Literaturdaten. HILLS implementiert eine sequentielle Kopplung von LUCHesse mit GIS-Century. Die räumliche Kopplung geschieht dabei auf dem 1 km2 Raster, die zeitliche Kopplung über die Einführung eines Landnutzungsvektors, der die Beschreibung der Landnutzungsänderung einer Rasterzelle während des Simulationszeitraums enthält. Außerdem integriert HILLS beide Modelle über ein dienste- und datenbankorientiertes Konzept in ein Geografisches Informationssystem (GIS). Auf diesem Wege können die GIS-Funktionen zur räumlichen Datenhaltung und Datenverarbeitung genutzt werden. Als Anwendung des Modellsystems wird ein Referenzszenario für Hessen mit dem Zeithorizont 2020 berechnet. Das Szenario setzt im Agrarsektor eine Umsetzung der AGENDA 2000 Politik voraus, die in großem Maße zu Stilllegung von Ackerflächen führt, während für den Bereich Siedlung und Gewerbe sowie Aufforstung die aktuellen Trends der Flächenausdehnung fortgeschrieben werden. Mit HILLS ist es nun möglich, die Wirkung dieser Landnutzungsänderungen auf die biologische Kohlenstoffspeicherung zu quantifizieren. Während die Ausdehnung von Siedlungsflächen als Kohlenstoffquelle identifiziert werden kann (37 kt C/a), findet sich die wichtigste Senke in der Bewirtschaftung bestehender Waldflächen (794 kt C/a). Weiterhin führen die Stilllegung von Ackerfläche (26 kt C/a) sowie Aufforstung (29 kt C/a) zu einer zusätzlichen Speicherung von Kohlenstoff. Für die Kohlenstoffspeicherung in Böden zeigen die Simulationsexperimente sehr klar, dass diese Senke nur von beschränkter Dauer ist.

Unlocking Geographical Information from Academia: an Open Source WebGIS Solution

Los Centros de Investigación de Geografía son por lo general productores de un gran volumen de Información Geográfica (IG), los cuales generan tanto proyectos financiados como iniciativas de investigación individuales. El Centro de Estudos de Geografia e Planeamento Regional (e-GEO) ha estado involucrado en varios proyectos a escala local, regional, nacional e internacional. Recientemente, dos cuestiones fueron objeto de debate. Una de ellas fue el hecho de que la información espacial obtenida a partir del desarrollo de tales proyectos de investigación no ha tenido la visibilidad que se esperaba. En la mayoría de las veces, la IG de estos proyectos no estaba en el formato adecuado para que los investigadores -o incluso el público en general o grupos de interés- pudieran pesquisar fácilmente. La segunda cuestión era sobre cómo hacer que estos resultados pudieran ser accesibles al alcance de todos, en todos los lugares, fácilmente y con los mínimos costes para el Centro, teniendo en cuenta el actual contexto económico portugués y los intereses de e-GEO. Estas dos cuestiones se resuelven con una sola respuesta: la puesta en marcha de un WebGIS en una plataforma Open Source. En este trabajo se ilustra la producción de un instrumento para la difusión de las indicaciones geográficas en el World Wide Web, utilizando únicamente software libre y freeware. Esta herramienta permite a todos los investigadores del Centro publicar su IG, la cual aparece como plenamente accesible a cualquier usuario final. Potencialmente, el hecho de permitir que este tipo de información sea plenamente accesible debería generar un gran impacto, acortando las distancias entre el trabajo realizado por los académicos y el usuario final. Creemos que es una óptima manera para que el público pueda acceder e interpretar la información espacial. En conclusión, esta plataforma debería servir para cerrar la brecha entre productores y usuarios de la información geográfica, permitiendo la interacción entre todas las partes así como la carga de nuevos datos dado un conjunto de normas destinadas a control de calidad

Database Engines for Geographical Information Systems

Our ability to identify, acquire, store, enquire on and analyse data is increasing as never before, especially in the GIS field. Technologies are becoming available to manage a wider variety of data and to make intelligent inferences on that data. The mainstream arrival of large-scale database engines is not far away. The experience of using the first such products tells us that they will radically change data management in the GIS field.

Construction safety and digital design: a review

As digital technologies become widely used in designing buildings and infrastructure, questions arise about their impacts on construction safety. This review explores relationships between construction safety and digital design practices with the aim of fostering and directing further research. It surveys state-of-the-art research on databases, virtual reality, geographic information systems, 4D CAD, building information modeling and sensing technologies, finding various digital tools for addressing safety issues in the construction phase, but few tools to support design for construction safety. It also considers a literature on safety critical, digital and design practices that raises a general concern about ‘mindlessness’ in the use of technologies, and has implications for the emerging research agenda around construction safety and digital design. Bringing these strands of literature together suggests new kinds of interventions, such as the development of tools and processes for using digital models to promote mindfulness through multi-party collaboration on safety

A Web Map Service implementation for the visualization of multidimensional gridded environmental data

We describe ncWMS, an implementation of the Open Geospatial Consortium’s Web Map Service (WMS) specification for multidimensional gridded environmental data. ncWMS can read data in a large number of common scientific data formats – notably the NetCDF format with the Climate and Forecast conventions – then efficiently generate map imagery in thousands of different coordinate reference systems. It is designed to require minimal configuration from the system administrator and, when used in conjunction with a suitable client tool, provides end users with an interactive means for visualizing data without the need to download large files or interpret complex metadata. It is also used as a “bridging” tool providing interoperability between the environmental science community and users of geographic information systems. ncWMS implements a number of extensions to the WMS standard in order to fulfil some common scientific requirements, including the ability to generate plots representing timeseries and vertical sections. We discuss these extensions and their impact upon present and future interoperability. We discuss the conceptual mapping between the WMS data model and the data models used by gridded data formats, highlighting areas in which the mapping is incomplete or ambiguous. We discuss the architecture of the system and particular technical innovations of note, including the algorithms used for fast data reading and image generation. ncWMS has been widely adopted within the environmental data community and we discuss some of the ways in which the software is integrated within data infrastructures and portals.

Ecological niche similarities of Peponapis bees and non-domesticated Cucurbita species

Peponapis bees are considered specialized pollinators of Cucurbita flowers, a genus that presents several species of economic value (squashes and pumpkins). Both genera originated in the Americas, and their diversity dispersion center is in Mexico. Ten species of Peponapis and ten species of Cucurbita (only non-domesticated species) were analyzed considering the similarity of their ecological niche characteristics with respect to climatic conditions of their occurrence areas (abiotic variables) and interactions between species (biotic variables). The similarity of climatic conditions (temperature and precipitation) was estimated through cluster analyses. The areas of potential occurrence of the most similar species were obtained through ecological niche modeling and summed with geographic information system tools. Three main clusters were obtained: one with species that shared potential occurrence areas mainly in deserts (P. pruinosa, P. timberlakei, C. digitata, C. palmata, C. foetidissima), another in moist forests (P. limitaris, P. atrata, C. lundelliana, C. o. martinezii) and a third mainly in dry forests (C. a. sororia, C. radicans, C. pedatifolia, P. azteca, P. smithi, P. crassidentata, P. utahensis). Some species with similar ecological niche presented potential shared areas that are also similar to their geographical distribution, like those occurring predominantly on deserts. However, some clustered species presented larger geographical areas, such as P. pruinosa and C. foetidissima suggesting other drivers than climatic conditions to shape their distributions. The domestication of Cucurbita and also the natural history of both genera were considered also as important factors. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Groundwater favorability map using GIS multicriteria data analysis on crystalline terrain, Sao Paulo State, Brazil

This paper presents the groundwater favorability mapping on a fractured terrain in the eastern portion of Sao Paulo State, Brazil. Remote sensing, airborne geophysical data, photogeologic interpretation, geologic and geomorphologic maps and geographic information system (GIS) techniques have been used. The results of cross-tabulation between these maps and well yield data allowed groundwater prospective parameters in a fractured-bedrock aquifer. These prospective parameters are the base for the favorability analysis whose principle is based on the knowledge-driven method. The mutticriteria analysis (weighted linear combination) was carried out to give a groundwater favorabitity map, because the prospective parameters have different weights of importance and different classes of each parameter. The groundwater favorability map was tested by cross-tabulation with new well yield data and spring occurrence. The wells with the highest values of productivity, as well as all the springs occurrence are situated in the excellent and good favorabitity mapped areas. It shows good coherence between the prospective parameters and the well yield and the importance of GIS techniques for definition of target areas for detail study and wells location. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Using Spatiotemporal Methods to Fill Gaps In Energy Usage Interval Data

Researchers analyzing spatiotemporal or panel data, which varies both in location and over time, often find that their data has holes or gaps. This thesis explores alternative methods for filling those gaps and also suggests a set of techniques for evaluating those gap-filling methods to determine which works best.