Cartografia multimídia: interatividade em projetos cartográficos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Trajetórias tecnológicas e sistemas agrários: qualificação territorial utilizando geoprocessamento em Paragominas e Santarém/PA

A Amazônia tem sido observada principalmente por meio do fenômeno do desmatamento, utilizando recursos tradicionais do sensoriamento remoto como a quantificação de área desflorestada e seu posterior incremento anual, que parece se constituir em uma metodologia eficaz. Ratificando este raciocínio, constatei num levantamento de 16.591 multas aplicadas pelo IBAMA/PA no período de 2000 até 2008, que mais de 85,0% das autuações estavam relacionadas apenas à componente flora;e na jurisdição da Gerência do IBAMA em Santarém, oeste do Pará, em 2008, quase 60% das multas se deu por conta de desflorestamento, identificados via sensoriamento remoto. Ressalta-se que as análises de imagens de satélites por si só não definem elementos da superfície terrestre, contribuindo pouco para o entendimento e posterior intervenção da realidade. Nesse contexto, foram investigados e vetorizados 479 estabelecimentos rurais nas regiões de Paragominas e Santarém, estado do Pará, que possuem históricos de uso e ocupação distintos, qualificando-os segundo suas trajetórias tecnológicas prevalentes, na perspectiva apresentada por Costa, concretizando um importante passo para correção das distorções no desenvolvimento econômico, agregando informação ao dado de sensoriamento remoto. Aplicaram-se recursos geotecnológicos de métricas de paisagem, construíram-se banco de dados celular integrado com estatísticas e algoritmos de otimização probabilística, associando dados de classificação não supervisionada isodata (validadas com kappa= 0,87, classificação considerada“excelente”) com os tipos de produção coletados em campo, gerando uma classificação final "integrada"(kappa= 0,78, classificação “muito boa”). Na região de Paragominas, foram qualificadas 3 tipos de trajetórias tecnológicas, a camponesa T8 (domínio de culturas temporárias), a camponesa T3 e patronal T4 (especializadas em pecuária de corte). Em Santarém, revelaram-se 2 trajetórias, a camponesa T2 (forte presença de culturas permanentes, temporárias e sistemas agro florestais) e a patronal T7 (mutação da T4, aumentando a participação das culturas temporárias). A metodologia aplicada logrou êxito, espacializando as propriedades rurais segundo seus tipos de trajetórias tecnológicas e gerando classes de uso mais representativas, como cultura temporária e pastagem, mas que na classificação via sensoriamento remoto isodata é englobada pela classe “agropecuária”, possibilitando uma visão mais realista das atividades de produção desenvolvidas na área investigada, concretizando a geração de informações espaciais integrando dados de diferentes fontes e o aumento do poder de leitura do pixel.

Espacialização de informações na gestão de sistemas de abastecimento de água utilizando sistema de informação geográfica

Avaliar a espacialização de informações na gestão de Sistema de Abastecimento de Água (SAA). Para isso, foram definidos e adotados os dados da pesquisa (Fase 1), sendo dividido em dados de perdas reais, comerciais e Despesas de exploração. Na Fase 2, a base cartográfica da área de estudo e os dados adotados foram armazenados e organizados em Sistema de Informação Geográfica (SIG), utilizando o software ArcGis 9.3, onde foi construído o modelo de dados para a pesquisa, e definida a topologia a ser utilizada para identificação dos dados espacializados, a construção do banco de dados georreferenciado e a criação dos layers. Na fase 3 foi realizado o cálculo do balanço hídrico nas principais unidades dos SAAs estudados sendo determinadas as perdas na adução de água bruta, no tratamento, na reservação, e na distribuição. Na fase 4 foram calculados indicadores para avaliar o desempenho dos SAAs, como: índice de cobertura, índice total de perda real, índice de perda na arrecadação, índice de perda de faturamento, índice de consumo de energia em SAA, índice de despesas com energia elétrica, entre outros. Na fase 5 foi proposta a espacialização e apresentação em SIG dos resultados obtidos nas fases anteriores. Com isso, considerando os dados adotados, foi possível identificar os valores das perdas reais e dos indicadores de desempenho em cada setor do SAA estudado, sendo, por exemplo, o setor 9, o que apresentou maior índice de perda total, chegando a 59,10%, seguido dos setores 4, 8 e 5. A perda mais significante para o sistema foi a perda na distribuição, com o setor 9 apresentando perda de 57%; a perda no tratamento foi de 3,4%, no setor 3; e os setores com maior índice de perda na adução, foram os setores 6 e 8, com 3,5%. Os percentuais de água não faturada, foram maiores nos setores 1 e 5. Os setores 1, 3, 4 e 6 são os que apresentaram maior consumo de energia elétrica por volume de água produzido. Portanto, a espacialização dos dados em SIG facilitou a visualização e análise dos dados adotados na pesquisa.

Extração de conhecimento em bases de dados espaciais: algoritmo CHSMST+

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Geoestatística multivariada na delimitação de zonas de manejo na cultura de cana-de-açúcar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Concepção e Implementação de um Sistema de Controle de Arborização Urbana através da Integração de Softwares Livres e de Código Aberto

Suitable computacional tools allow to build applications that can link information to its physical location, and represent them into visual and interactive schemes, e ectively reaching the power of visual comunication. This leads the user to synthesize information in a simple and e cient way. These applications are linked to the de nition of Geographic Information System (GIS). GIS are comprised by many concepts and tools, which have the main purpose of collecting, storing, viewing and processing spatial data, obtaining the information needed for decision making. Within this context, this paper presents the Conception and Implementation of a Control System for Urban Forestry through Integration of Free and Open Source Software. This conception arose from the need of an Environmental Project developed by the Agriculture's House of the city of Regente Feij o, which has as main objectives cataloging and management of urban a orestation of the municipality. Due to this diversity of concepts, the challenge in building this system is the integration of platforms that are involved in all stages: collecting and storage of data, including maps and other spatial information, operations on the stored information, obtaining results and graphical visualization of the same. After implementation, it was possible to provide for the system users an improvement in the capacity of perception in the information analysis and facilitate the process of decision making

Detecção de outliers espaciais: refinamento de similaridade e desempenho

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Preferência por marcos em mapas 3D de sistema de navegação e guia de rota em automóvel

Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT

Caminhamento fotogramétrico com arranjo triangular de câmaras fotográficas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A graph-theoretical approach in brain functional networks. Possible implications in EEG studies

Abstract Background Recently, it was realized that the functional connectivity networks estimated from actual brain-imaging technologies (MEG, fMRI and EEG) can be analyzed by means of the graph theory, that is a mathematical representation of a network, which is essentially reduced to nodes and connections between them. Methods We used high-resolution EEG technology to enhance the poor spatial information of the EEG activity on the scalp and it gives a measure of the electrical activity on the cortical surface. Afterwards, we used the Directed Transfer Function (DTF) that is a multivariate spectral measure for the estimation of the directional influences between any given pair of channels in a multivariate dataset. Finally, a graph theoretical approach was used to model the brain networks as graphs. These methods were used to analyze the structure of cortical connectivity during the attempt to move a paralyzed limb in a group (N=5) of spinal cord injured patients and during the movement execution in a group (N=5) of healthy subjects. Results Analysis performed on the cortical networks estimated from the group of normal and SCI patients revealed that both groups present few nodes with a high out-degree value (i.e. outgoing links). This property is valid in the networks estimated for all the frequency bands investigated. In particular, cingulate motor areas (CMAs) ROIs act as ‘‘hubs’’ for the outflow of information in both groups, SCI and healthy. Results also suggest that spinal cord injuries affect the functional architecture of the cortical network sub-serving the volition of motor acts mainly in its local feature property. In particular, a higher local efficiency El can be observed in the SCI patients for three frequency bands, theta (3-6 Hz), alpha (7-12 Hz) and beta (13-29 Hz). By taking into account all the possible pathways between different ROI couples, we were able to separate clearly the network properties of the SCI group from the CTRL group. In particular, we report a sort of compensatory mechanism in the SCI patients for the Theta (3-6 Hz) frequency band, indicating a higher level of “activation” Ω within the cortical network during the motor task. The activation index is directly related to diffusion, a type of dynamics that underlies several biological systems including possible spreading of neuronal activation across several cortical regions. Conclusions The present study aims at demonstrating the possible applications of graph theoretical approaches in the analyses of brain functional connectivity from EEG signals. In particular, the methodological aspects of the i) cortical activity from scalp EEG signals, ii) functional connectivity estimations iii) graph theoretical indexes are emphasized in the present paper to show their impact in a real application.

O envolvimento da atenção na codificação da informação visuoespacial integrada

O objetivo deste estudo foi investigar o envolvimento de recursos da atenção na codificação e manutenção da informação visual e espacial na memória de trabalho. Utilizou-se um paradigma de tarefas duplas em que uma tarefa primária de localização espacial foi realizada simultaneamente a uma tarefa atentiva secundária de discriminação de tons. O desempenho dos participantes (n = 20) na tarefa primária foi afetado pela presença e pela similaridade entre os tons da tarefa secundária, e também, pela instrução de priorizar uma ou outra tarefa. Os resultados indicam que recursos atentivos (do executivo central) estão envolvidos na codificação e na manutenção ativa da informação integrada na memória visuoespacial, assim como na manutenção dos objetivos das tarefas a serem realizadas simultaneamente.

Wildfire prevention and management in a 3D virtual environment

[EN] This paper describes a wildfire forecasting application based on a 3D virtual environment and a fire simulation engine. A new open source framework is presented for the development of 3D graphics applications over large geographic areas offering high performance 3D visualization and powerful interaction tools for the Geographic Information Systems community. The application includes a remote module that allows simultaneous connection of several users for monitoring a real wildfire event. The user is enabled to simulate and visualize a wildfire spreading on the terrain under conditions of spatial information on topography and fuels along with weather and wind files.

Digitale Einstrahl-Holographie atmosphärischer Eiskristalle

Es wurde ein für bodengebundene Feldmessungen geeignetes System zur digital-holographischen Abbildung luftgetragener Objekte entwickelt und konstruiert. Es ist, abhängig von der Tiefenposition, geeignet zur direkten Bestimmung der Größe luftgetragener Objekte oberhalb von ca. 20 µm, sowie ihrer Form bei Größen oberhalb von ca. 100µm bis in den Millimeterbereich. Die Entwicklung umfaßte zusätzlich einen Algorithmus zur automatisierten Verbesserung der Hologrammqualität und zur semiautomatischen Entfernungsbestimmung großer Objekte entwickelt. Eine Möglichkeit zur intrinsischen Effizienzsteigerung der Bestimmung der Tiefenposition durch die Berechnung winkelgemittelter Profile wurde vorgestellt. Es wurde weiterhin ein Verfahren entwickelt, das mithilfe eines iterativen Ansatzes für isolierte Objekte die Rückgewinnung der Phaseninformation und damit die Beseitigung des Zwillingsbildes erlaubt. Weiterhin wurden mithilfe von Simulationen die Auswirkungen verschiedener Beschränkungen der digitalen Holographie wie der endlichen Pixelgröße untersucht und diskutiert. Die geeignete Darstellung der dreidimensionalen Ortsinformation stellt in der digitalen Holographie ein besonderes Problem dar, da das dreidimensionale Lichtfeld nicht physikalisch rekonstruiert wird. Es wurde ein Verfahren entwickelt und implementiert, das durch Konstruktion einer stereoskopischen Repräsentation des numerisch rekonstruierten Meßvolumens eine quasi-dreidimensionale, vergrößerte Betrachtung erlaubt. Es wurden ausgewählte, während Feldversuchen auf dem Jungfraujoch aufgenommene digitale Hologramme rekonstruiert. Dabei ergab sich teilweise ein sehr hoher Anteil an irregulären Kristallformen, insbesondere infolge massiver Bereifung. Es wurden auch in Zeiträumen mit formal eisuntersättigten Bedingungen Objekte bis hinunter in den Bereich ≤20µm beobachtet. Weiterhin konnte in Anwendung der hier entwickelten Theorie des ”Phasenrandeffektes“ ein Objekt von nur ca. 40µm Größe als Eisplättchen identifiziert werden. Größter Nachteil digitaler Holographie gegenüber herkömmlichen photographisch abbildenden Verfahren ist die Notwendigkeit der aufwendigen numerischen Rekonstruktion. Es ergibt sich ein hoher rechnerischer Aufwand zum Erreichen eines einer Photographie vergleichbaren Ergebnisses. Andererseits weist die digitale Holographie Alleinstellungsmerkmale auf. Der Zugang zur dreidimensionalen Ortsinformation kann der lokalen Untersuchung der relativen Objektabstände dienen. Allerdings zeigte sich, dass die Gegebenheiten der digitalen Holographie die Beobachtung hinreichend großer Mengen von Objekten auf der Grundlage einzelner Hologramm gegenwärtig erschweren. Es wurde demonstriert, dass vollständige Objektgrenzen auch dann rekonstruiert werden konnten, wenn ein Objekt sich teilweise oder ganz außerhalb des geometrischen Meßvolumens befand. Weiterhin wurde die zunächst in Simulationen demonstrierte Sub-Bildelementrekonstruktion auf reale Hologramme angewandt. Dabei konnte gezeigt werden, dass z.T. quasi-punktförmige Objekte mit Sub-Pixelgenauigkeit lokalisiert, aber auch bei ausgedehnten Objekten zusätzliche Informationen gewonnen werden konnten. Schließlich wurden auf rekonstruierten Eiskristallen Interferenzmuster beobachtet und teilweise zeitlich verfolgt. Gegenwärtig erscheinen sowohl kristallinterne Reflexion als auch die Existenz einer (quasi-)flüssigen Schicht als Erklärung möglich, wobei teilweise in Richtung der letztgenannten Möglichkeit argumentiert werden konnte. Als Ergebnis der Arbeit steht jetzt ein System zur Verfügung, das ein neues Meßinstrument und umfangreiche Algorithmen umfaßt. S. M. F. Raupach, H.-J. Vössing, J. Curtius und S. Borrmann: Digital crossed-beam holography for in-situ imaging of atmospheric particles, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 8, 796-806 (2006) S. M. F. Raupach: A cascaded adaptive mask algorithm for twin image removal and its application to digital holograms of ice crystals, Appl. Opt. 48, 287-301 (2009) S. M. F. Raupach: Stereoscopic 3D visualization of particle fields reconstructed from digital inline holograms, (zur Veröffentlichung angenommen, Optik - Int. J. Light El. Optics, 2009)

Content characterization of 3D Videos

Il principale scopo di questa tesi è focalizzato alla ricerca di una caratterizzazione dei contenuti in video 3D. In una prima analisi, le complessità spaziale e temporale di contenuti 3D sono state studiate seguendo le convenzionali tecniche applicate a video 2D. In particolare, Spatial Information (SI) e Temporal Information (TI) sono i due indicatori utilizzati nella caratterizzazione 3D di contenuti spaziali e temporali. Per presentare una descrizione completa di video 3D, deve essere considerata anche la caratterizzazione in termini di profondità. A questo riguardo, nuovi indicatori di profondità sono stati proposti sulla base di valutazioni statistiche degli istogrammi di mappe di profondità. Il primo depth indicator è basato infatti sullo studio della media e deviazione standard della distribuzione dei dati nella depth map. Un'altra metrica proposta in questo lavoro stima la profondità basandosi sul calcolo dell’entropia della depth map. Infine, il quarto algoritmo implementato applica congiuntamente una tecnica di sogliatura (thresholding technique) e analizza i valori residui dell’istogramma calcolando l’indice di Kurtosis. Gli algoritmi proposti sono stati testati con un confronto tra le metriche proposte in questo lavoro e quelle precedenti, ma anche con risultati di test soggettivi. I risultati sperimentali mostrano l’efficacia delle soluzioni proposte nel valutare la profondità in video 3D. Infine, uno dei nuovi indicatori è stato applicato ad un database di video 3D per completare la caratterizzazione di contenuti 3D.