Estudi de mètodes de classificació borrosa i la seva aplicació a l'agrupació de zones geogràfiques en base a diverses característiques incertes

Aquesta memòria està estructurada en sis capítols amb l'objectiu final de fonamentar i desenvolupar les eines matemàtiques necessàries per a la classificació de conjunts de subconjunts borrosos. El nucli teòric del treball el formen els capítols 3, 4 i 5; els dos primers són dos capítols de caire més general, i l'últim és una aplicació dels anteriors a la classificació dels països de la Unió Europea en funció de determinades característiques borroses. En el capítol 1 s'analitzen les diferents connectives borroses posant una especial atenció en aquells aspectes que en altres capítols tindran una aplicació específica. És per aquest motiu que s'estudien les ordenacions de famílies de t-normes, donada la seva importància en la transitivitat de les relacions borroses. La verificació del principi del terç exclòs és necessària per assegurar que un conjunt significatiu de mesures borroses generalitzades, introduïdes en el capítol 3, siguin reflexives. Estudiem per a quines t-normes es verifica aquesta propietat i introduïm un nou conjunt de t-normes que verifiquen aquest principi. En el capítol 2 es fa un recorregut general per les relacions borroses centrant-nos en l'estudi de la clausura transitiva per a qualsevol t-norma, el càlcul de la qual és en molts casos fonamental per portar a terme el procés de classificació. Al final del capítol s'exposa un procediment pràctic per al càlcul d'una relació borrosa amb l'ajuda d'experts i de sèries estadístiques. El capítol 3 és un monogràfic sobre mesures borroses. El primer objectiu és relacionar les mesures (o distàncies) usualment utilitzades en les aplicacions borroses amb les mesures conjuntistes crisp. Es tracta d'un enfocament diferent del tradicional enfocament geomètric. El principal resultat és la introducció d'una família parametritzada de mesures que verifiquen unes propietats de caràcter conjuntista prou satisfactòries. L'estudi de la verificació del principi del terç exclòs té aquí la seva aplicació sobre la reflexivitat d'aquestes mesures, que són estudiades amb una certa profunditat en alguns casos particulars. El capítol 4 és, d'entrada, un repàs dels principals resultats i mètodes borrosos per a la classificació dels elements d'un mateix conjunt de subconjunts borrosos. És aquí on s'apliquen els resultats sobre les ordenacions de les famílies de t-normes i t-conormes estudiades en el capítol 1. S'introdueix un nou mètode de clusterització, canviant la matriu de la relació borrosa cada vegada que s'obté un nou clúster. Aquest mètode permet homogeneïtzar la metodologia del càlcul de la relació borrosa amb el mètode de clusterització. El capítol 5 tracta sobre l'agrupació d'objectes de diferent naturalesa; és a dir, subconjunts borrosos que pertanyen a diferents conjunts. Aquesta teoria ja ha estat desenvolupada en el cas binari; aquí, el que es presenta és la seva generalització al cas n-ari. Més endavant s'estudien certs aspectes de les projeccions de la relació sobre un cert espai i el recíproc, l'estudi de cilindres de relacions predeterminades. Una aplicació sobre l'agrupació de les comarques gironines en funció de certes variables borroses es presenta al final del capítol. L'últim capítol és eminentment pràctic, ja que s'aplica allò estudiat principalment en els capítols 3 i 4 a la classificació dels països de la Unió Europea en funció de determinades característiques borroses. Per tal de fer previsions per a anys venidors s'han utilitzat sèries temporals i xarxes neuronals. S'han emprat diverses mesures i mètodes de clusterització per tal de poder comparar els diversos dendogrames que resulten del procés de clusterització. Finalment, als annexos es poden consultar les sèries estadístiques utilitzades, la seva extrapolació, els càlculs per a la construcció de les matrius de les relacions borroses, les matrius de mesura i les seves clausures.

Desenvolupament de mètodes de predicció de soroll i anàlisi de l'impacte acústic produït pel trànsit viari i el ferrocarril en la ciutat de Girona

La feina feta en aquest treball de tesis s'ha desenvolupat a partir de tres objectius vertebradors, que fonamentalment són: ·El primer dels objectius d'aquest treball de tesis és presentar un recull dels factors que intervenen en l'acústica urbanística: soroll produït pels diferents vehicles, fórmules de predicció de soroll, geometria dels edificis... , tot estudiant els seus efectes en la ciutat de Girona. ·Un altre objectiu ha estat desenvolupar uns mètodes numèrics propis, contrastats experimentalment i extrapolables a qualsevol entorn urbanístic, que permetin predir els valors de les pertorbacions acústiques produïdes pels diferents vehicles en diferents situacions, entre els que es destaquen: -Fórmula de predicció del soroll en un entorn urbà i la seva aplicació a Girona. -Càlcul de l'increment de soroll en un carrer provocat per les reflexions de les ones sonores en les façanes dels edificis. -Estudi del nivell de soroll en la boca de la cavitat d'un túnel produït pel pas del ferrocarril. -Determinació del soroll provocat pel pas d'un tren sobre un viaducte. -Mètode de distribució i planificació del trànsit urbà per disminuir l'impacte acústic sobre la zona. ·El darrer objectiu consisteix en fer una descripció analítica de les principals fonts de soroll que afecten a la ciutat: el trànsit viari i el ferrocarril. Per realitzar aquests objectius s'ha disposat d'un banc de dades amb més de 2.000 mesures sonores de Girona (nivells equivalents de 10 minuts de durada). La metodologia seguida i els principis en que es fonamenta es detallen a l'inici de cada apartat. La finalitat de tots aquests estudis, no és altre que millorar el confort acústic, i la qualitat de vida, de les ciutats. Gairebé tots els grans nuclis de població del planeta es veuen afectats per una gravíssima problemàtica mediambiental, doncs a l'anomenada contaminació acústica cal afegir uns alts índexs de pol·lució atmosfèrica (altes concentracions de biòxid de carboni, generació d'illes de calor...). Aquesta situació, generalitzada arreu del planeta, ha propiciat l'aparició de mesures dràstiques consistents fonamentalment en restringir l'accés dels vehicles motoritzats als nuclis i zones centrals de les àrees urbanes. Precisament aquesta opció s'ha proposat per les zones interiors de Girona on l'elevada densitat de les edificacions deixa un escàs marge per plantejar la construcció de noves rutes o vies alternatives. Cal esmentar que tots els càlculs i teories que es desenvolupen en aquest treball de tesis reflecteixen la realitat acústica actual provocada pels diferents mitjans de transport. Molt possiblement, en un futur no massa llunyà, els nivells de soroll (dB) enregistrats en situacions de tràfic similar seran força menors. Són molts els factors que poden contribuir a aquesta disminució de la intensitat de les emissions sonores: reducció del fregament mecànic, augment del coeficient aerodinàmic, nous materials pels pneumàtics i l'asfalt ... Sense cap mena de dubte, però, una millora transcendental, i no només pel que fa al confort acústic sinó per l'ecosistema en general, seria potenciar la construcció de motors elèctrics o d'hidrogen. Aquests últims per exemple, a diferència dels motors de combustió, funcionen mitjançant piles de combustible que converteixen, amb molta netedat, el gas hidrogen en electricitat i possibiliten l'existència de vehicles no contaminants propulsats per motors elèctrics menys sorollosos. Així, al haver-hi menys fregament entre les parts mòbils del motor (no hi ha pistons ni cilindres) el soroll generat es reduiria considerablement.

Disseny d'un sistema d'informació ambiental pel seu ús en els processos de gestió integrada de zones costaneres. Aplicació a la Costa Brava

El present estudi té com a principal objectiu el disseny d'un Sistema d'informació Ambiental (SIA). El principal instrument utilitzat per obtenir la informació amb aquest sistema d'informació són els indicadors. Concretament, el SIA ha estat desenvolupat per ser usat en els processos de gestió integrada de zones costaneres (ICZM), de manera que els indicadors emprats intenten ser representatius dels principals elements econòmics, socials i ambientals que interactuen en les zones costaneres. El procés de disseny d'aquest Sistema d'Informació Ambiental es pot dividir en diferents sub-objectius: - el primer consisteix en la recerca de tota la informació socio-econòmica i ambiental actual que es consideri necessària. A banda d'aquesta informació s'ha de generar aquella informació que es consideri important per a la gestió i per la comprensió de la situació actual dels sistemes naturals que es troben a la zona d'estudi. - el segon objectiu és la creació del sistema d'indicadors, dividits en: sectorials, de gestió i de condició. Cada indicador ha de tenir un protocol pel seu càlcul i la seva futura repetició. Un cop mesurats es representaran gràficament per facil itar la seva interpretació. - el darrer objectiu consisteix en l'anàlisi i en la síntesi dels resultats obtinguts del càlcul dels indicadors. Per la síntesi s'utilitza una anàlisi de components principals que es tradueix en un conjunt d'indicadors estratègics. Per l'anàlisi s'utilitza l'equació I.P.A.T. que ens ha de permetre relacionar els resultats obtinguts mitjançant els indicadors amb la sostenibilitat territorial de l'àrea d'estudi. - Finalment, de les conclusions s'han de despendre una sèrie de recomanacions per als gestors i per l'empresa privada, amb la finalitat d'assolir una gestió més sostenible de la zona costanera. En el disseny del SIA i per tal d'assolir els diferents objectius, s'ha utilitzat el model conceptual D-P.S.I.R. d'anàlisi dels conductors "drivers" (D), les pressions (P), els estats (S),els impactes (I) i les respostes (R). Aquest model està àmpliament reconegut per la OCDE i altres organitzacions internacionals, i és emprat en l'anàlisi de la problemàtica ambiental.

SBR technology for wastewater treatment: suitable operational conditions for a nutrient removal

Actualment, la legislació ambiental ha esdevingut més restrictiva pel que fa a la descàrrega d'aigües residuals amb nutrients, especialment en les anomenades àrees sensibles o zones vulnerables. Arran d'aquest fet, s'ha estimulat el coneixement, desenvolupament i millora dels processos d'eliminació de nutrients. El Reactor Discontinu Seqüencial (RDS) o Sequencing Batch Reactor (SBR) en anglès, és un sistema de tractament de fangs actius que opera mitjançant un procediment d'omplerta-buidat. En aquest tipus de reactors, l'aigua residual és addicionada en un sol reactor que treballa per càrregues repetint un cicle (seqüència) al llarg del temps. Una de les característiques dels SBR és que totes les diferents operacions (omplerta, reacció, sedimentació i buidat) es donen en un mateix reactor. La tecnologia SBR no és nova d'ara. El fet, és que va aparèixer abans que els sistema de tractament continu de fangs actius. El precursor dels SBR va ser un sistema d'omplerta-buidat que operava en discontinu. Entre els anys 1914 i 1920, varen sorgir certes dificultats moltes d'elles a nivell d'operació (vàlvules, canvis el cabal d'un reactor a un altre, elevat temps d'atenció per l'operari...) per aquests reactors. Però no va ser fins a finals de la dècada dels '50 principis del '60, amb el desenvolupament de nous equipaments i noves tecnologies, quan va tornar a ressorgir l'interès pels SBRs. Importants millores en el camp del subministrament d'aire (vàlvules motoritzades o d'acció pneumàtica) i en el de control (sondes de nivell, mesuradors de cabal, temporitzadors automàtics, microprocessadors) han permès que avui en dia els SBRs competeixin amb els sistemes convencional de fangs actius. L'objectiu de la present tesi és la identificació de les condicions d'operació adequades per un cicle segons el tipus d'aigua residual a l'entrada, les necessitats del tractament i la qualitat desitjada de la sortida utilitzant la tecnologia SBR. Aquestes tres característiques, l'aigua a tractar, les necessitats del tractament i la qualitat final desitjada determinen en gran mesura el tractament a realitzar. Així doncs, per tal d'adequar el tractament a cada tipus d'aigua residual i les seves necessitats, han estat estudiats diferents estratègies d'alimentació. El seguiment del procés es realitza mitjançant mesures on-line de pH, OD i RedOx, els canvis de les quals donen informació sobre l'estat del procés. Alhora un altre paràmetre que es pot calcular a partir de l'oxigen dissolt és la OUR que és una dada complementària als paràmetres esmentats. S'han avaluat les condicions d'operació per eliminar nitrogen d'una aigua residual sintètica utilitzant una estratègia d'alimentació esglaonada, a través de l'estudi de l'efecte del nombre d'alimentacions, la definició de la llargada i el número de fases per cicle, i la identificació dels punts crítics seguint les sondes de pH, OD i RedOx. S'ha aplicat l'estratègia d'alimentació esglaonada a dues aigües residuals diferents: una procedent d'una indústria tèxtil i l'altra, dels lixiviats d'un abocador. En ambdues aigües residuals es va estudiar l'eficiència del procés a partir de les condicions d'operació i de la velocitat del consum d'oxigen. Mentre que en l'aigua residual tèxtil el principal objectiu era eliminar matèria orgànica, en l'aigua procedent dels lixiviats d'abocador era eliminar matèria orgànica i nitrogen. S'han avaluat les condicions d'operació per eliminar nitrogen i fòsfor d'una aigua residual urbana utilitzant una estratègia d'alimentació esglaonada, a través de la definició del número i la llargada de les fases per cicle, i la identificació dels punts crítics seguint les sondes de pH, OD i RedOx. S'ha analitzat la influència del pH i la font de carboni per tal d'eliminar fòsfor d'una aigua sintètica a partir de l'estudi de l'increment de pH a dos reactors amb diferents fonts de carboni i l'estudi de l'efecte de canviar la font de carboni. Tal i com es pot veure al llarg de la tesi, on s'han tractat diferents aigües residuals per a diferents necessitats, un dels avantatges més importants d'un SBR és la seva flexibilitat.

Multi-agent collaboration for decision support in shared zones of intelligent buildings

In domain of intelligent buildings, saving energy in buildings and increasing preferences of occupants are two important factors. These factors are the important keys for evaluating the performance of work environment. In recent years, many researchers combine these areas to create the system that can change from original to the modern work environment called intelligent work environment. Due to advance of agent technology, it has received increasing attention in the area of intelligent pervasive environments. In this paper, we review several issues in intelligent buildings, with respect to the implementation of control system for intelligent buildings via multi-agent systems. Furthermore, we present the MASBO (Multi-Agent System for Building cOntrol) that has been implemented for controlling the building facilities to reach the balancing between energy efficiency and occupant’s comfort. In addition to enhance the MASBO system, the collaboration through negotiation among agents is presented.

Identifying management zones in agricultural fields using spatially constrained classification of soil and ancillary data

Site-specific management requires accurate knowledge of the spatial variation in a range of soil properties within fields. This involves considerable sampling effort, which is costly. Ancillary data, such as crop yield, elevation and apparent electrical conductivity (ECa) of the soil, can provide insight into the spatial variation of some soil properties. A multivariate classification with spatial constraint imposed by the variogram was used to classify data from two arable crop fields. The yield data comprised 5 years of crop yield, and the ancillary data 3 years of yield data, elevation and ECa. Information on soil chemical and physical properties was provided by intensive surveys of the soil. Multivariate variograms computed from these data were used to constrain sites spatially within classes to increase their contiguity. The constrained classifications resulted in coherent classes, and those based on the ancillary data were similar to those from the soil properties. The ancillary data seemed to identify areas in the field where the soil is reasonably homogeneous. The results of targeted sampling showed that these classes could be used as a basis for management and to guide future sampling of the soil.

Quantifying the effect of buffer zones, crop areas and spatial aggregation on the externalities of genetically modified crops at landscape level

The development of genetically modified (GM) crops has led the European Union (EU) to put forward the concept of 'coexistence' to give fanners the freedom to plant both conventional and GM varieties. Should a premium for non-GM varieties emerge in the market, 'contamination' by GM pollen would generate a negative externality to conventional growers. It is therefore important to assess the effect of different 'policy variables'on the magnitude of the externality to identify suitable policies to manage coexistence. In this paper, taking GM herbicide tolerant oilseed rape as a model crop, we start from the model developed in Ceddia et al. [Ceddia, M.G., Bartlett, M., Perrings, C., 2007. Landscape gene flow, coexistence and threshold effect: the case of genetically modified herbicide tolerant oilseed rape (Brassica napus). Ecol. Modell. 205, pp. 169-180] use a Monte Carlo experiment to generate data and then estimate the effect of the number of GM and conventional fields, width of buffer areas and the degree of spatial aggregation (i.e. the 'policy variables') on the magnitude of the externality at the landscape level. To represent realistic conditions in agricultural production, we assume that detection of GM material in conventional produce might occur at the field level (no grain mixing occurs) or at the silos level (where grain mixing from different fields in the landscape occurs). In the former case, the magnitude of the externality will depend on the number of conventional fields with average transgenic presence above a certain threshold. In the latter case, the magnitude of the externality will depend on whether the average transgenic presence across all conventional fields exceeds the threshold. In order to quantify the effect of the relevant' policy variables', we compute the marginal effects and the elasticities. Our results show that when relying on marginal effects to assess the impact of the different 'policy variables', spatial aggregation is far more important when transgenic material is detected at field level, corroborating previous research. However, when elasticity is used, the effectiveness of spatial aggregation in reducing the externality is almost identical whether detection occurs at field level or at silos level. Our results show also that the area planted with GM is the most important 'policy variable' in affecting the externality to conventional growers and that buffer areas on conventional fields are more effective than those on GM fields. The implications of the results for the coexistence policies in the EU are discussed. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Chemical composition and fermentation characteristics of grain and different parts of the stover from maize land races harvested at different growing periods in two zones of central Mexico

The objective of this work was to determine the rumen fermentation characteristics of maize land races used as forage in central Mexico. In vitro gas production (ml per 200 mg dry matter (DM)) incubations were carried out, and cumulative gas volumes were fitted to the Krishnamoorthy et al. (1991) model. The trial used a split-plot design with cultivation practices associated with maize colour (COL) as the main plot with three levels: white, yellow and black maize; growing periods (PER) were the split plots where PER1, PER2 and PER3 represented the first, second and third periods, respectively and two contrasting zones (Z1 = valley and Z2 = mountain) were used as blocking factors. The principal effects observed were associated with the maturity of the plants and potential gas production increased (P < 0.05) in stems (PER 1 = 51.8, PER2 = 56.3, PER3 = 58.4 ml per 200 mg DM) and in whole plant (PER 1 = 60.9, PER2 = 60.8, PER3= 70.9 ml per 200 mg DM). An inverse effect was observed with fermentation rates in leaves (P < 0.01) with 0.061, 0.053 and 0.0509 (per h) and in whole plant (P < 0.05) with 0.068, 0.057, 0.050 (per h) in PER1, PER2 and PER3 respectively. The digestibility of the neutral-detergent fibre (NDF) decreased with maturity especially in leaves (P < 0.05) with values of 0.71, 0.67 and 0.66 g/kg; in rachis (P < 0.01) 0.75, 0.72, and 0.65 in PER1, PER2 and PER3 respectively. The NDF content in leaves in leaves (668, 705 and 713 g/kg DM for PER1, PER2 and PER3, respectively), stems (580, 594 and 644 g/kg DM) and, husk (663, 774 and, 808 g/kg DM) increased (P < 0.05) with increasing plant maturity, rachis were significantly different between periods (P < 0.01). The structure with-the best nutritive characteristics was the husk, because it had the lowest fibre contents, especially in acid-detergent lignin, with values of 22.6, 28.6 and 37.6 g/kg DM in PER1, PER2 and PER3, respectively.

Assessing the natural ventilation cooling potential of office buildings in different climate zones in China

This paper presents an investigation of the natural ventilation cooling potential (NVCP) of office buildings in the five generally recognised climate zones in China using the Thermal Resistance Ventilation (TRV) model, which is a simplified, coupled, thermal and airflow model. The acceptable operative temperature for naturally conditioned space supplied by the ASHARE Standard 55-2004 has been used for the comfort temperature setting. Dynamic simulations for a typical office room in the five representative cities, which are Harbin, Beijing, Shanghai, Kunming and Guangzhou, have been carried out. The study demonstrates that the NVCP depends on the multiple impacts of climate, the building's thermal characteristics, internal gains, ventilation profiles and regimes. The work shows how the simplified method can be used to generate detailed, indoor, operative temperature data based on the various building conditions and control profiles which are used to investigate the NVCP at the strategic design stage. The simulation results presented in this paper can be used as a reference guideline for natural ventilation design in China.

A nutrient increment method for reducing bias in global biogeochemical models

Assimilation of physical variables into coupled physical/biogeochemical models poses considerable difficulties. One problem is that data assimilation can break relationships between physical and biological variables. As a consequence, biological tracers, especially nutrients, are incorrectly displaced in the vertical, resulting in unrealistic biogeochemical fields. To prevent this, we present the idea of applying an increment to the nutrient field within a data assimilating model to ensure that nutrient-potential density relationships are maintained within a water column during assimilation. After correcting the nutrients, it is assumed that other biological variables rapidly adjust to the corrected nutrient fields. We applied this method to a 17 year run of the 2° NEMO ocean-ice model coupled to the PlankTOM5 ecosystem model. Results were compared with a control with no assimilation, and with a model with physical assimilation but no nutrient increment. In the nutrient incrementing experiment, phosphate distributions were improved both at high latitudes and at the equator. At midlatitudes, assimilation generated unrealistic advective upwelling of nutrients within the boundary currents, which spread into the subtropical gyres resulting in more biased nutrient fields. This result was largely unaffected by the nutrient increment and is probably due to boundary currents being poorly resolved in a 2° model. Changes to nutrient distributions fed through into other biological parameters altering primary production, air-sea CO2 flux, and chlorophyll distributions. These secondary changes were most pronounced in the subtropical gyres and at the equator, which are more nutrient limited than high latitudes.