Estimating soybean crop areas using spectral-temporal surfaces derived from MODIS images in Mato Grosso, Brazil

The objective of this work was to evaluate the application of the spectral-temporal response surface (STRS) classification method on Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS, 250 m) sensor images in order to estimate soybean areas in Mato Grosso state, Brazil. The classification was carried out using the maximum likelihood algorithm (MLA) adapted to the STRS method. Thirty segments of 30x30 km were chosen along the main agricultural regions of Mato Grosso state, using data from the summer season of 2005/2006 (from October to March), and were mapped based on fieldwork data, TM/Landsat-5 and CCD/CBERS-2 images. Five thematic classes were considered: Soybean, Forest, Cerrado, Pasture and Bare Soil. The classification by the STRS method was done over an area intersected with a subset of 30x30-km segments. In regions with soybean predominance, STRS classification overestimated in 21.31% of the reference values. In regions where soybean fields were less prevalent, the classifier overestimated 132.37% in the acreage of the reference. The overall classification accuracy was 80%. MODIS sensor images and the STRS algorithm showed to be promising for the classification of soybean areas in regions with the predominance of large farms. However, the results for fragmented areas and smaller farms were less efficient, overestimating soybean areas.

Estimating gene flow across hybrid zones: how reliable are microsatellites?

Due to their high polymorphism, microsatellites have become one of the most valued genetic markers in population biology. We review the first two published studies on hybrid zones of the common shrew based on microsatellites. Both reveal surprisingly high interracial gene flow. It can be shown that these are overestimates. Indeed, in classical population genetics models as F-statistics, mutation is neglected. This constitutes an acceptable assumption as long as migration is higher than mutation. However, in hybrid zones where genetic exchanges can be rare, neglecting mutation will lead to strong overestimates of migration when working with microsatellites which display mutation rates up to 10(-3). As there seems to be no straightforward way to correct for this bias, interracial gene flow estimates based on microsatellites should be taken with caution. This problem should however not conceal the enormous potential of microsatellites to unravel the genetics of hybrid zones.

BadiRate: Estimating Family Turnover Rates by Likelihood-Based Methods

Motivation: The comparative analysis of gene gain and loss rates is critical for understanding the role of natural selection and adaptation in shaping gene family sizes. Studying complete genome data from closely related species allows accurate estimation of gene family turnover rates. Current methods and software tools, however, are not well designed for dealing with certain kinds of functional elements, such as microRNAs or transcription factor binding sites. Results: Here, we describe BadiRate, a new software tool to estimate family turnover rates, as well as the number of elements in internal phylogenetic nodes, by likelihood-based methods and parsimony. It implements two stochastic population models, which provide the appropriate statistical framework for testing hypothesis, such as lineage-specific gene family expansions or contractions. We have assessed the accuracy of BadiRate by computer simulations, and have also illustrated its functionality by analyzing a representative empirical dataset.

Estimating dominant upper-limb segments during daily activity.

A new method of evaluation for functional assessment of the shoulder during daily activity is presented. An ambulatory system using inertial sensors attached on the humerus was used to differentiate a dominant from a non-dominant shoulder. The method was tested on 31 healthy volunteers with no shoulder pathology while carrying the system during 8h of their daily life. Shoulder mobility based on the angular velocities and the accelerations of the humerus were calculated and compared every 5s for both sides. Our data showed that the dominant arm of the able bodied participants was more active than the non-dominant arm for standing (+20% for the right handed, +15% for the left handed) and sitting (+24% for the right handed, +32% for the left handed) posture, while for the walking periods the use of the right and left side was almost identical. The proposed method could be used to objectively quantify upper-limb usage during activities of daily living in various shoulder disorders.

Estimating parameters for generalized mass action models using constraint propagation.

As modern molecular biology moves towards the analysis of biological systems as opposed to their individual components, the need for appropriate mathematical and computational techniques for understanding the dynamics and structure of such systems is becoming more pressing. For example, the modeling of biochemical systems using ordinary differential equations (ODEs) based on high-throughput, time-dense profiles is becoming more common-place, which is necessitating the development of improved techniques to estimate model parameters from such data. Due to the high dimensionality of this estimation problem, straight-forward optimization strategies rarely produce correct parameter values, and hence current methods tend to utilize genetic/evolutionary algorithms to perform non-linear parameter fitting. Here, we describe a completely deterministic approach, which is based on interval analysis. This allows us to examine entire sets of parameters, and thus to exhaust the global search within a finite number of steps. In particular, we show how our method may be applied to a generic class of ODEs used for modeling biochemical systems called Generalized Mass Action Models (GMAs). In addition, we show that for GMAs our method is amenable to the technique in interval arithmetic called constraint propagation, which allows great improvement of its efficiency. To illustrate the applicability of our method we apply it to some networks of biochemical reactions appearing in the literature, showing in particular that, in addition to estimating system parameters in the absence of noise, our method may also be used to recover the topology of these networks.

BadiRate: estimating family turnover rates by likelihood-based methods

Motivation: The comparative analysis of gene gain and loss rates is critical for understanding the role of natural selection and adaptation in shaping gene family sizes. Studying complete genome data from closely related species allows accurate estimation of gene family turnover rates. Current methods and software tools, however, are not well designed for dealing with certain kinds of functional elements, such as microRNAs or transcription factor binding sites. Results: Here, we describe BadiRate, a new software tool to estimate family turnover rates, as well as the number of elements in internal phylogenetic nodes, by likelihood-based methods and parsimony. It implements two stochastic population models, which provide the appropriate statistical framework for testing hypothesis, such as lineage-specific gene family expansions or contractions. We have assessed the accuracy of BadiRate by computer simulations, and have also illustrated its functionality by analyzing a representative empirical dataset.

Semivariogram models for estimating fig fly population density throughout the year

The objective of this work was to select semivariogram models to estimate the population density of fig fly (Zaprionus indianus; Diptera: Drosophilidae) throughout the year, using ordinary kriging. Nineteen monitoring sites were demarcated in an area of 8,200 m2, cropped with six fruit tree species: persimmon, citrus, fig, guava, apple, and peach. During a 24 month period, 106 weekly evaluations were done in these sites. The average number of adult fig flies captured weekly per trap, during each month, was subjected to the circular, spherical, pentaspherical, exponential, Gaussian, rational quadratic, hole effect, K-Bessel, J-Bessel, and stable semivariogram models, using ordinary kriging interpolation. The models with the best fit were selected by cross-validation. Each data set (months) has a particular spatial dependence structure, which makes it necessary to define specific models of semivariograms in order to enhance the adjustment to the experimental semivariogram. Therefore, it was not possible to determine a standard semivariogram model; instead, six theoretical models were selected: circular, Gaussian, hole effect, K-Bessel, J-Bessel, and stable.

Using tools to help cost estimating and pricing: examination of costing model's and cost breakdown's workability and their capability to cooperative work

Tämä diplomityö käsittelee työkaluja, jotka on suunniteltu kustannusten ennakointiin ja hinnan asetantaan. Aluksi on käyty läpi perinteisen ja toimintoperusteisen kustannuslaskennan perusteita. Näiden menetelmien välisiä eroja on tarkasteltu ja toimintoperusteisen kustannuslaskennan paremmin sopivuus nykypäivän yrityksille on perusteltu. Toisena käsitellään hinnoittelu. Hinnan merkitys, hinnoittelumenetelmät ja päätös lopullisesta hinnasta on käyty läpi. Hinnoittelun jälkeen esitellään kustannusjärjestelmät ja kustannusten arviointi. Nämä asiat todistavat, että tarkat kustannusarviot ovat elintärkeitä yritykselle. Tuotteen kustannusarviointi, hinnan asetanta ja tarjoaminen ovat erittäin merkityksellisiä asioita ottaen huomioon koko projektin elinkaaren ja tulevat tuotot. Nykyään on yleistä käyttää työkaluja kustannusarvioinnissa ja joskus myös hinnoittelussa. Työkalujen luotettavuus on tiedettävä, ennenkuin työkalut otetaan käyttöön. Myös työkalujen käyttäjät täytyy perehdyttää hyvin. Muuten yritys todennäköisesti kohtaa odottamattomia ja epämiellyttäviä yllätyksiä.

Estimating the contribution of occupational solar ultraviolet exposure to skin cancer

BACKGROUND: Exposure to solar ultraviolet (UV) light is the main causative factor for skin cancer. Outdoor workers are at particular risk because they spend long working hours outside, may have little shade available and be bound to take their lunch at their workplace. Despite epidemiological evidence of a doubling in risk of squamous cell carcinoma in outdoor workers, the recognition of skin cancer as an occupational disease remains scarce. OBJECTIVE: To assess occupational solar UV doses and its contribution to skin cancer risk. METHODS: A numerical model (SimUVEx) was used to assess occupational and lunch break exposures, characterize exposure patterns and anatomical distribution. Risk of squamous cell carcinoma (SCC) was estimated from an existing epidemiological model. RESULTS: Horizontal body locations received 2.0-2.5 times more UV than vertical locations. Dose associated to lunch outdoor every day was similar to outdoor work one day per week but only half of a seasonal worker. Outdoor workers are associated with an increased risk of SCC but also of frequent acute episodes. CONCLUSION: Occupational solar exposure contributes largely to the overall lifetime UV dose, resulting in an excess risk of SCC. The magnitude of the estimated excess in risk supports the recognition of SCC as an occupational disease.

Development of a PC Tool for Estimating Pressure Drops in Forced-convection Boiler Tubes

Kaksifaasivirtauksen kuvaamiseen käytettävät mallit, ja menetelmät kaksifaasivirtauksen painehäviön määrittämiseksi kehittyvät yhä monimutkaisimmiksi. Höyrystinputkissa tapahtuvien painehäviöiden arvioinnin vaatiman laskennan suorittamiseksi tietokoneohjelman kehittäminen on välttämätöntä. Tässä työssä on kehitetty itsenäinen PC-ohjelma painehäviöiden arvioimiseksi pakotetulle konvektiovirtaukselle pystysuorissa höyrykattilan höyrystinputkissa. Veden ja vesihöyryn aineominaisuuksien laskentaan käytetään IAPWS-IF97 –yhtälökokoelmaa sekä muita tarvittavia IAPWS:n suosittelemia yhtälöitä. Höyrystinputkessa kulloinkin vallitsevan virtausmuodon määrittämiseen käytetään sovelluskelpoisia virtausmuotojen välisiä rajoja kuvaavia yhtälöitä. Ohjelmassa käytetään painehäviön määritykseen kirjallisuudessa julkaistuja yhtälöitä, virtausmuodosta riippuen, alijäähtyneelle virtaukselle, kupla-, tulppa- ja rengasvirtaukselle sekä tulistetun höyryn virtaukselle. Ohjelman laskemia painehäviöarvioita verrattiin kirjallisuudesta valittuihin mittaustuloksiin. Laskettujen painehäviöiden virhe vaihteli välillä –19.5 ja +23.9 %. Virheiden itseisarvojen keskiarvo oli 12.8 %.

The development of an information infrastructure for cost estimating in the automotive industry

Työn tavoitteena on luoda yleinen informaatioinfrastruktuuri autoteollisuuden valmistuskustannusten arviointiin. Nykyään tämä kustannusarviointi on laajassa käytössä oleva menetelmä. Se mahdollistaa tuotekustannusten hallitsemisen, mikä lisää autovalmistajien kilpailukykyä. Kustannusarvioinnissa tarvitaan laadukasta tietoa, mutta suoritetussa tutkimuksessa paljastui, että useat seikat haittaavat tätä arviointia. Erityisesti resurssien vähyys, tiedonhankinta ja tiedon luotettavuuden varmentaminen aiheuttavat ongelmia. Nämä seikat ovat johtaneet kokemusperäisen asiantuntemuksen laajaan käyttöön, minkä johdosta erityisesti kokemattomilla kustannusarvioijilla on vaikeuksia ymmärtää kustannusarvioiden tietovaatimuksia. Tämän johdosta tutkimus tuo esiin kokeneiden kustannusarvioijien käyttämiä tietoja ja tietolähteitä päämääränä lisätä kustannusarvioiden ymmärtämistä. Informaatioinfrastruktuuri, joka sisältää tarvittavan tiedon järkevien ja luotettavien kustannusarvioiden luontiin, perustuu tutkimuksen tuloksiin. Infrastruktuuri määrittelee tarvittavan kustannustiedon ja niiden mahdolliset tietolähteet. Lisäksi se selvittää miksi tieto on tarpeellista ja miten tiedon oikeellisuus pitäisi varmentaa. Infrastruktuuria käytetään yhdessä yleisen kustannusarvioprosessimallin kanssa. Tämä integrointi johtaa tarkempiin ja selkeämpiin kustannusarvioihin autoteollisuudessa.

Estimating the Price and Demand Development of Some Paperboard Grades

Työn tavoitteena oli luoda malli, jonka avulla voitaisiin ennustaa kartonkituotteiden hinnan ja kysynnän kehitystä. Työssä kerättiin aluksi tietoa kartonkimarkkinoista haastattelujen ja tilastotietojen avulla. Näiden perusteella luotiin malli, joka kuvaa kartonkimarkkinoiden ja -teollisuuden rakennetta. Erityisesti kiinnitettiin huomiota asiakkaiden tilauskäyttäytymiseen, tuotannonohjaukseen sekä hinnan muodostumiseen. Työssä käytettiin ennustemenetelmänä systeemidynamiikkaa. Oleellista oli löytää systeemissä esiintyvät tärkeimmät takaisinkytkennät ja systeemin avainmuuttujat. Kun kaikille mallin muuttujille oli määritetty yhtälöt ja vakioille annettu arvot, voitiin mallia simuloida, ja saada ennusteet halutuille muuttujille. Työssä esitettiin ennusteet kartonkimarkkinoiden tärkeimmille parametreille kahden vuoden päähän. Työssä tarkasteltiin myös, miten muutokset mallin käyttäytymistä säätelevissä muuttujissa vaikuttavat tuloksiin. Jotta pystyttäisiin paremmin selvittämään koko kartonkiteollisuuden dynamiikka, lisätutkimusta tarvittaisiin vielä eri kartonkilajien substituutiomahdollisuuksista ja hintojen riippuvuuksista. Mielenkiintoista olisi myös tietää, miten tuotannon käyttöasteiden muutokset ja hinnan vaihtelut vaikuttavat liiketoiminnan kannattavuuteen valmistajien näkökulmasta.