Improving the TanDEM-X Digital Elevation Model for flood modelling using flood extents from Synthetic Aperture Radar images

The topography of many floodplains in the developed world has now been surveyed with high resolution sensors such as airborne LiDAR (Light Detection and Ranging), giving accurate Digital Elevation Models (DEMs) that facilitate accurate flood inundation modelling. This is not always the case for remote rivers in developing countries. However, the accuracy of DEMs produced for modelling studies on such rivers should be enhanced in the near future by the high resolution TanDEM-X WorldDEM. In a parallel development, increasing use is now being made of flood extents derived from high resolution Synthetic Aperture Radar (SAR) images for calibrating, validating and assimilating observations into flood inundation models in order to improve these. This paper discusses an additional use of SAR flood extents, namely to improve the accuracy of the TanDEM-X DEM in the floodplain covered by the flood extents, thereby permanently improving this DEM for future flood modelling and other studies. The method is based on the fact that for larger rivers the water elevation generally changes only slowly along a reach, so that the boundary of the flood extent (the waterline) can be regarded locally as a quasi-contour. As a result, heights of adjacent pixels along a small section of waterline can be regarded as samples with a common population mean. The height of the central pixel in the section can be replaced with the average of these heights, leading to a more accurate estimate. While this will result in a reduction in the height errors along a waterline, the waterline is a linear feature in a two-dimensional space. However, improvements to the DEM heights between adjacent pairs of waterlines can also be made, because DEM heights enclosed by the higher waterline of a pair must be at least no higher than the corrected heights along the higher waterline, whereas DEM heights not enclosed by the lower waterline must in general be no lower than the corrected heights along the lower waterline. In addition, DEM heights between the higher and lower waterlines can also be assigned smaller errors because of the reduced errors on the corrected waterline heights. The method was tested on a section of the TanDEM-X Intermediate DEM (IDEM) covering an 11km reach of the Warwickshire Avon, England. Flood extents from four COSMO-SKyMed images were available at various stages of a flood in November 2012, and a LiDAR DEM was available for validation. In the area covered by the flood extents, the original IDEM heights had a mean difference from the corresponding LiDAR heights of 0.5 m with a standard deviation of 2.0 m, while the corrected heights had a mean difference of 0.3 m with standard deviation 1.2 m. These figures show that significant reductions in IDEM height bias and error can be made using the method, with the corrected error being only 60% of the original. Even if only a single SAR image obtained near the peak of the flood was used, the corrected error was only 66% of the original. The method should also be capable of improving the final TanDEM-X DEM and other DEMs, and may also be of use with data from the SWOT (Surface Water and Ocean Topography) satellite.

Collocating satellite-based radar and radiometer measurements — methodology and usage examples

Collocations between two satellite sensors are occasions where both sensors observe the same place at roughly the same time. We study collocations between the Microwave Humidity Sounder (MHS) on-board NOAA-18 and the Cloud Profiling Radar (CPR) on-board CloudSat. First, a simple method is presented to obtain those collocations and this method is compared with a more complicated approach found in literature. We present the statistical properties of the collocations, with particular attention to the effects of the differences in footprint size. For 2007, we find approximately two and a half million MHS measurements with CPR pixels close to their centrepoints. Most of those collocations contain at least ten CloudSat pixels and image relatively homogeneous scenes. In the second part, we present three possible applications for the collocations. Firstly, we use the collocations to validate an operational Ice Water Path (IWP) product from MHS measurements, produced by the National Environment Satellite, Data and Information System (NESDIS) in the Microwave Surface and Precipitation Products System (MSPPS). IWP values from the CloudSat CPR are found to be significantly larger than those from the MSPPS. Secondly, we compare the relation between IWP and MHS channel 5 (190.311 GHz) brightness temperature for two datasets: the collocated dataset, and an artificial dataset. We find a larger variability in the collocated dataset. Finally, we use the collocations to train an Artificial Neural Network and describe how we can use it to develop a new MHS-based IWP product. We also study the effect of adding measurements from the High Resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS), channels 8 (11.11 μm) and 11 (8.33 μm). This shows a small improvement in the retrieval quality. The collocations described in the article are available for public use.

Diagnosing observation error correlations for Doppler radar radial winds in the Met Office UKV model using observation-minus-background and observation-minus-analysis statistics

With the development of convection-permitting numerical weather prediction the efficient use of high resolution observations in data assimilation is becoming increasingly important. The operational assimilation of these observations, such as Dopplerradar radial winds, is now common, though to avoid violating the assumption of un- correlated observation errors the observation density is severely reduced. To improve the quantity of observations used and the impact that they have on the forecast will require the introduction of the full, potentially correlated, error statistics. In this work, observation error statistics are calculated for the Doppler radar radial winds that are assimilated into the Met Office high resolution UK model using a diagnostic that makes use of statistical averages of observation-minus-background and observation-minus-analysis residuals. This is the first in-depth study using the diagnostic to estimate both horizontal and along-beam correlated observation errors. By considering the new results obtained it is found that the Doppler radar radial wind error standard deviations are similar to those used operationally and increase as the observation height increases. Surprisingly the estimated observation error correlation length scales are longer than the operational thinning distance. They are dependent on both the height of the observation and on the distance of the observation away from the radar. Further tests show that the long correlations cannot be attributed to the use of superobservations or the background error covariance matrix used in the assimilation. The large horizontal correlation length scales are, however, in part, a result of using a simplified observation operator.

On mathematical and physical principles of transformations of the coherent radar backscatter matrix

The congruential rule advanced by Graves for polarization basis transformation of the radar backscatter matrix is now often misinterpreted as an example of consimilarity transformation. However, consimilarity transformations imply a physically unrealistic antilinear time-reversal operation. This is just one of the approaches found in literature to the description of transformations where the role of conjugation has been misunderstood. In this paper, the different approaches are examined in particular in respect to the role of conjugation. In order to justify and correctly derive the congruential rule for polarization basis transformation and properly place the role of conjugation, the origin of the problem is traced back to the derivation of the antenna height from the transmitted field. In fact, careful consideration of the role played by the Green’s dyadic operator relating the antenna height to the transmitted field shows that, under general unitary basis transformation, it is not justified to assume a scalar relationship between them. Invariance of the voltage equation shows that antenna states and wave states must in fact lie in dual spaces, a distinction not captured in conventional Jones vector formalism. Introducing spinor formalism, and with the use of an alternate spin frame for the transmitted field a mathematically consistent implementation of the directional wave formalism is obtained. Examples are given comparing the wider generality of the congruential rule in both active and passive transformations with the consimilarity rule.

Data based Calibration System for Radar used by Vehicle Activated Signs

The accurate measurement of a vehicle’s velocity is an essential feature in adaptive vehicle activated sign systems. Since the velocities of the vehicles are acquired from a continuous wave Doppler radar, the data collection becomes challenging. Data accuracy is sensitive to the calibration of the radar on the road. However, clear methodologies for in-field calibration have not been carefully established. The signs are often installed by subjective judgment which results in measurement errors. This paper develops a calibration method based on mining the data collected and matching individual vehicles travelling between two radars. The data was cleaned and prepared in two ways: cleaning and reconstructing. The results showed that the proposed correction factor derived from the cleaned data corresponded well with the experimental factor done on site. In addition, this proposed factor showed superior performance to the one derived from the reconstructed data.

Avaliação de mercado para o produto : "prospecção de mercado interno em nível coletivo", do SEBRAE/RS

Este estudo tem por objetivo analisar o mercado para o desenvolvimento de um novo serviço do SEBRAE/RS, chamado “Prospecção de Mercado Interno em Nível Coletivo” para grupos de empresas do tipo MPEs (Micro e Pequenas Empresas), das Doceiras de Pelotas. Procurou-se por meio de pesquisa qualitativa exploratória identificar o interesse dos empresários quanto à participação em um programa de acesso a mercados em nível coletivo, bem como se estes empresários investiriam parte de seu orçamento neste novo serviço e se as características de comportamento do empreendedor estão presentes nestes empresários de pequenas empresas. Os resultados indicam uma boa aceitação deste serviço junto ao grupo de MPEs investigado, e que o instrumento de pesquisa pode ser utilizado para futuros estudos com grupos de MPEs de outros setores.

Integração de dados geológicos, de sensoriamento remoto, espectrorradiométricos e geofísica aplicada à prospecção de depósitos filoneanos de fluorita hidrotermal no sudeste de Santa Catarina

Os processamentos de imagens orbitais efetuados através de técnicas de sensoriamento remoto geraram informações qualitativas de natureza textural (morfo-estruturas). Estas permitiram (1) o reconhecimento de áreas com diferentes padrões estruturais tendo diferentes potencialidades para a prospecção de fluorita, (2) a identificação de novos lineamentos estruturais potencialmente favoráveis à mineralização e (3) evidenciaram prolongamentos extensos para as principais estruturas mineralizadas, (4) às quais se associam um grande número de estruturas, antes desconhecidas, com grande potencial prospectivo. O aprimoramento de técnicas de classificação digital sobre produtos de razões de bandas e análise por componentes principais permitiu identificar a alteração hidrotermal associada às estruturas, incorporando novos critérios para a prospecção de fluorita. Buscando-se quantificar os dados de alteração hidrotermal, foi efetuada a análise espectrorradiométrica das rochas do distrito fluorítico. Integrando estas informações com dados TM LANDSAT 5, em nível de reflectância, obteve-se a classificação espectral das imagens orbitais, o que permitiu a identificação de estruturas menores com um detalhe nunca antes obtido. Os processamentos de dados aerogeofísicos forneceram resultados sobre estruturas (magnetometria) e corpos graníticos afetados por alteração hidrotermal (aerogamaespectrometria). Estes produtos foram integrados com dados TM LANDSAT 5 associando o atributo textural da imagem orbital ao comportamento radiométrico das rochas. Diagnosticou-se o lineamento Grão-Pará como o principal prospecto do distrito. E levantaram-se uma série de dados sobre a compartimentação tectônica da região, a zonação de fácies das rochas graníticas (rocha fonte do flúor) e as alterações hidrotermais associadas ao magmatismo granítico. Isto permitiu a compreensão da distribuição regional dos depósitos de fluorita, adicionando-se um novo critério à prospecção de fluorita, a relação espacial entre a mineralização e a rocha fonte de F. Esta última corresponde à fácies granítica da borda do Maciço Pedras Grandes.

Modelagem estrutural e tridimensional para a prospecção e avaliação dos depósitos de ágata do distrito mineiro de Salto do Jacuí (RS)

O Distrito Mineiro de Salto do Jacuí (DMSJ) abrange uma área aproximada de 250 km2 localizada no Município de Salto do Jacuí na região central do estado do Rio Grande do Sul (Brasil). A região é caracterizada pela ocorrência de derrames basálticos a dacíticos pertencentes a Fm. Serra Geral, uma das unidades de topo da Bacia do Paraná. O DMSJ é um dos maiores produtores mundiais de geodos de ágata que ocorrem em derrames basálticos. Em escala de mina, os depósitos de geodos de ágata do DMSJ ocorrem em uma seqüência vulcânica constituída por 3 unidades líticas principais: 1) o dacito semi-vítreo vesículoamigdaloidal inferior (DSVI), 2) o basalto vesículo-amigdaloidal mineralizado (BM, “tabatinga”), e 3) o dacito vesicular (DV, “cupim”). Essas unidades vulcânicas constituem a denominada Estrutura Jacuí. Essa tese propõe um modelo estrutural para o controle da distribuição dos geodos de ágata no DMSJ e um novo conjunto de procedimentos aplicados para a exploração dos geodos de ágata. A modelagem estrutural 3D e a distribuição espacial dos depósitos e dos tipos de geodos de ágata são avaliados para permitir futuras investigações detalhadas a respeito da estimativa de reservas remanescentes do DMSJ. Mapeamento geológico em escala de mina, análise estrutural e investigação da distribuição espacial dos geodos de ágata foram realizados para desenvolver um modelo 3D do controle estrutural dos geodos de ágata e definir parâmetros de prospecção de geodos de ágata. A modelagem 3D e o controle estrutural da distribuição dos geodos de ágata permitiram definir alguns critérios para investigações quanto à estimativa de recursos/reservas no DMSJ. Nessa linha de investigação, devem-se considerar principalmente os seguintes parâmetros: i) os novos procedimentos para exploração de geodos de ágata, ii) a diluição introduzida pela presença de diques de arenito Botucatu que cortam o Basalto Mineralizado, e iii) o controle estrutural proposto parta os depósitos de ágata do DMSJ. Esses parâmetros são úteis nas atividades de exploração e na avaliação de novas áreas de geodos de ágata. O controle estrutural e a modelagem 3D da distribuição dos geodos de ágata também permitem definir os limites das unidades vulcânicas mineralizadas e a extensão do corpo mineralizado.

Os corpos de bombeiros militares emancipados das polícias militares : prospecção e análise dos parâmetros norteadores do seu "desenho" organizacional

A partir da promulgação da Constituição Federal de 1988, iniciou-se no Brasil a emancipação dos corpos de bombeiros das polícias militares. Este estudo, tomando como referência o surgimento dessas "novas" organizações, procurou analisar o comportamento dos parâmetros norteadores do seu "desenho" organizacional e, ao mesmo tempo, despertar nos seus dirigentes o estudo do tema "mudança organizacional". Do total de dezenove corpos de bombeiros militares emancipados a pesquisa contemplou diretamente cinco deles para pôr em foco a questão central do estudo. Concomitantemente à abordagem da questão central, o estudo levantou dados de todas as corporações com a finalidade de retratá-las em aspectos mais gerais de sua organização. A investigação foi do tipo exploratória e explicativa, sendo realizada por meio de pesquisa de campo, bibliográfica e documental. Os dados foram obtidos por meio de entrevistas realizadas com os oficiais superiores (coronéis, tenentes-coronéis e majores) das corporações, e mediante consulta a dispositivos legais. Os resultados obtidos revelaram, de uma maneira geraL que os parâmetros norteadores do "desenho" organizacional apresentam alguns problemas. As retlexões sobre os problemas levaram à conclusão de que eles podem ser ajustados mediante ações gerenciais e mudança da cultura organizacional.

Radar Rio+20: por dentro da conferência das Nações Unidas sobre o desenvolvimento sustentável

Dois temas centrais foram selecionados para discussão na Rio+20, e serão abordados nesta publicação: a transição para uma Economia Verde no contexto da preservação do meio ambiente e biodiversidade e com a perspectiva de erradicação da pobreza e de desigualdades e oquadro institucional (instrumentos de governança) para o Desenvolvimento Sustentável.

Radar Rio+20: marcos das negociações da Rio+20

Trecho de conversa com jornalistas realizada como parte do projeto Radar Rio +20, uma parceria GVces, ISA e Vitae Civilis

Radar Rio+20: a postura do Brasil na Rio+20

Trecho de conversa com jornalistas realizada como parte do projeto Radar Rio +20, uma parceria GVces, ISA e Vitae Civilis

Radar Rio+20: draft zero e a participação da sociedade

Trecho de conversa com jornalistas realizada como parte do projeto Radar Rio +20, uma parceria GVces, ISA e Vitae Civilis

Radar Rio+20: temas e objetivos da Rio+20: introdução

Trecho de conversa com jornalistas realizada como parte do projeto Radar Rio+20, uma parceria GVces, ISA e Vitae Civilis