Análise e diagnose da paisagem da região do Algarve (1985-2007): prognose e proposta de uma infra-estrutura verde para o centro-litoral do Algarve

Dissertação de mest., Arquitectura Paisagista, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Catchment influences on the hydrological flows to lake terra alta (Linhares, ES, Brazil) and ecohydrology perspectives

Dissertação de mestrado, Ecohidrologia, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

A Method For Producing Airborne Pollen Source Inventories: An Example of Ambrosia (Ragweed) on the Pannonian Plain

We present here a simple methodology for calculating species inventories for allergenic pollen that can be used by atmospheric transport models. Ragweed (Ambrosia) species distribution or infection level on the Pannonian Plain has been used as an example of how the methodology can be used. The Pannonian Plain is one of the three main regions in Europe recognized as being polluted by Ambrosia. The methodology relies on spatial variations in annual Ambrosia pollen counts, knowledge on ragweed ecology and detailed land cover information. The results of this analysis showed that some of the highest mean annual ragweed pollen concentrations were witnessed around Kecskemét in central Hungary and Novi Sad in northern Serbia. These areas are also the areas with the highest density of Ambrosia habitats. The resulting inventory can be entered into atmospheric transport models in combination with other components such as a phenological model and a model for daily pollen release, in order to simulate the movement of ragweed pollen from the Pannonian Plain. The methodology is likely to be generally applicable for creating inventories of species distribution of allergenic plants. The main requirement is availability of: detailed land cover information; pollen indexes; a list of the most important habitats; and a region of interest that is mainly influenced by local sources.

Population and landscape genetics of the stone marten and red fox in Portugal : implications for conservation management of common carnivores

Tese de doutoramento, Biologia (Biologia da Conservação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Ragweed Pollen Source Inventory for France - the Second Largest Centre of Ambrosia in Europe

France, in particular the Rhône-Alpes region, is one of the three main centres of ragweed (Ambrosia) in Europe. The aim of this study is to develop a gridded ragweed pollen source inventory for all of France that can be used in assessments, eradication plans and by atmospheric models for describing concentrations of airborne ragweed pollen. The inventory combines information about spatial variations in annual Ambrosia pollen counts, knowledge of ragweed ecology, detailed land cover information and a Digital Elevation Model. The ragweed inventory consists of a local infection level on a scale of 0–100% (where 100% is the highest plant abundance per area in the studied region) and a European infection level between 0% and 100% (where 100% relates to the highest identified plant abundance in Europe using the same methodology) that has been distributed onto the EMEP grid with 5 km × 5 km resolution. The results of this analysis showed that some of the highest mean annual ragweed pollen concentrations were recorded at Roussillon in the Rhône-Valley. This is reflected by the inventory, where the European infection level has been estimated to reach 67.70% of the most infected areas in Europe i.e. Kecskemét in central Hungary. The inventory shows that the Rhône Valley is the most heavily infected part of France. Central France is also infected, but northern and western parts of France are much less infected. The inventory can be entered into atmospheric transport models, in combination with other components such as a phenological model and a model for daily pollen release, in order to simulate the dispersion of ragweed pollen within France as well as potential long-distance transport from France to other European countries.

Pollen From Alder (Alnus sp.), Birch (Betula sp.) and Oak (Quercus sp.) in the UK Originate From Small Woodlands

We have analysed the pollen seasons in Worcester for the period 2005–12 for alder (Alnus), birch (Betula) and oak (Quercus) by using back trajectory calculations and produced the first detailed source maps for these three pollen types. The study shows considerable variations in the source–receptor relationship of three of the most important tree pollen types in England with respect to allergy. Long Distance Transport is observed for Quercus and Betula but not for Alnus. The new source maps show a number of high emitting areas for Betula and Quercus, mainly near London, in the Midlands and in Wales. The production of source maps is sensitive to the used type of land cover data and how well they incorporate small woodlands. Two satellite products, Corine Land Cover and Globcover, are compared with the detailed national land cover product Land Cover Map 2007. The broad scale satellite products show either up to 50% less woody coverage or a direct misplacement of woodlands. The Lagrangian back trajectory model, the pollen count observations and the source maps altogether suggest that small woodlands (below 25 ha) play a major role in the overall pollen load in urban areas in England.

Ragweed (Ambrosia) Pollen Source Inventory for Austria

This study improves the spatial coverage of top-down Ambrosia pollen source inventories for Europe by expanding the methodology to Austria, a country that is challenging in terms of topography and the distribution of ragweed plants. The inventory combines annual ragweed pollen counts from 19 pollen-monitoring stations in Austria (2004–2013), 657 geographical observations of Ambrosia plants, a Digital Elevation Model (DEM), local knowledge of ragweed ecology and CORINE land cover information from the source area. The highest mean annual ragweed pollen concentrations were generally recorded in the East of Austria where the highest densities of possible growth habitats for Ambrosia were situated. Approximately 99% of all observations of Ambrosia populations were below 745 m. The European infection level varies from 0.1% at Freistadt in Northern Austria to 12.8% at Rosalia in Eastern Austria. More top-down Ambrosia pollen source inventories are required for other parts of Europe.

Risk of Exposure to Airborne Ambrosia Pollen from Local and Distant Sources in Europe – an Example from Denmark

Background. Ambrosia artemisiifolia L. is a noxious invasive alien species in Europe. It is an important aeroallergen and millions of people are exposed to its pollen. Objective. The main aim of this study is to show that atmospheric concentrations of Ambrosia pollen recorded in Denmark can be derived from local or more distant sources. Methods. This was achieved by using a combination of pollen measurements, air mass trajectory calculations using the HYPLIT model and mapping all known Ambrosia locations in Denmark and relating them to land cover types. Results. The annual pollen index recorded in Copenhagen during a 15-year period varied from a few pollen grains to more than 100. Since 2005, small quantities of Ambrosia pollen has been observed in the air every year. We have demonstrated, through a combination of Lagrangian back-trajectory calculations and atmospheric pollen measurements, that pollen arrived in Denmark via long-distance transport from centres of Ambrosia infection, such as the Pannonian Plain and Ukraine. Combining observations with results from a local scale dispersion model show that it is possible that Ambrosia pollen could be derived from local sources identified within Denmark. Conclusions. The high allergenic capacity of Ambrosia pollen means that only small amounts of pollen are relevant for allergy sufferers, and just a few plants will be sufficient to produce enough pollen to affect pollen allergy sufferers within a short distance from the source. It is necessary to adopt control measures to restrict Ambrosia numbers. Recommendations for the removal of all Ambrosia plants can effectively reduce the amount of local pollen, as long as the population of Ambrosia plants is small.

Wildfire susceptibility modelling in mainland Portugal

Tese de doutoramento, Geografia (Geografia Física), Universidade de Lisboa, Instituto de Geografia e Ordenamento do Território, 2015

Análise dos impactos das mudanças do uso do solo na futura gestão e conservação da Reserva da Chimanimani - Moçambique

Dissertação de Mestrado, Gestão e Conservação da Natureza, 27 de Outubro de 2015, Universidade dos Açores.

Gas emissions on rice culture and its importance on air quality

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente Perfil Gestão de Sistemas Ambientais

Modelação do risco de incêndio florestal à escala municipal com recurso a dados de detecção remota

Neste projecto é testada uma metodologia para actualização de mapas de ocupação do solo já existentes, derivados de fotografia aérea, usando uma imagem satélite para posterior modelação com vista à obtenção da cartografia do risco de incêndio actualizada. Os diferentes passos metodológicos na fase da actualização dos mapas de ocupação de solo são: Classificação digital das novas ocupações, Produção do mapa de alterações, Integração de informação auxiliar, Actualização da Cartografia Temática. Para a produção do mapa de alterações a detecção de alterações foi efectuada através de expressões de Álgebra de Mapas. A classificação digital foi realizada com um classificador assistido - Classificador da Máxima Verosimilhança. A integração de informação auxiliar serviu para melhorar os resultados da classificação digital, nomeadamente em termos das áreas ardidas permitindo uma resolução temática mais detalhada. A actualização resultou da sobreposição do mapa das áreas alteradas classificadas com o mapa desactualizado. Como produto obteve-se a Carta de Alterações da Ocupação do Solo com Potencial Influência no Risco de Incêndio actualizada para 2008, base para a fase da Modelação do Risco. A metodologia foi testada no concelho de Viseu, Centro de Portugal. A Carta de Uso e Ocupação do Solo de Portugal Continental para 2007 (COS2007) foi utilizada como carta de referência. A nova carta actualizada para 2008, no concelho de Viseu, apresenta 103 classes temáticas, 1ha de unidade mínima e 90% de precisão global. A modelação do risco de incêndio geralmente é feita através de índices que variam, de forma geral, numa escala qualitativa, tendo como fim possibilitar a definição de acções de planeamento e ordenamento florestal no âmbito da defesa da floresta contra incêndios. Desta forma, as cartas de risco são indicadas para acções de prevenção, devendo ser utilizadas em conjunto com a carta da perigosidade que juntas podem ser utilizadas em acções de planeamento, em acções de combate e supressão. A metodologia testada, neste projecto, para elaboração de cartografia de risco foi, a proposta por Verde (2008) e adoptada pela AFN (2012). Os resultados apresentados vão precisamente ao encontro do que diz respeito no Guia Técnico para Plano Municipal de Defesa da Floresta Contra Incêndios, "O mapa de Risco combina as componentes do mapa de perigosidade com as componentes do dano potencial (vulnerabilidade e valor) para indicar qual o potencial de perda face ao incêndio florestal".

Applicabilité de la texture couleur à la différentiation des classes d’occupation du territoire sur des images satellitales multispectrales

La texture est un élément clé pour l’interprétation des images de télédétection à fine résolution spatiale. L’intégration de l’information texturale dans un processus de classification automatisée des images se fait habituellement via des images de texture, souvent créées par le calcul de matrices de co-occurrences (MCO) des niveaux de gris. Une MCO est un histogramme des fréquences d’occurrence des paires de valeurs de pixels présentes dans les fenêtres locales, associées à tous les pixels de l’image utilisée; une paire de pixels étant définie selon un pas et une orientation donnés. Les MCO permettent le calcul de plus d’une dizaine de paramètres décrivant, de diverses manières, la distribution des fréquences, créant ainsi autant d’images texturales distinctes. L’approche de mesure des textures par MCO a été appliquée principalement sur des images de télédétection monochromes (ex. images panchromatiques, images radar monofréquence et monopolarisation). En imagerie multispectrale, une unique bande spectrale, parmi celles disponibles, est habituellement choisie pour générer des images de texture. La question que nous avons posée dans cette recherche concerne justement cette utilisation restreinte de l’information texturale dans le cas des images multispectrales. En fait, l’effet visuel d’une texture est créé, non seulement par l’agencement particulier d’objets/pixels de brillance différente, mais aussi de couleur différente. Plusieurs façons sont proposées dans la littérature pour introduire cette idée de la texture à plusieurs dimensions. Parmi celles-ci, deux en particulier nous ont intéressés dans cette recherche. La première façon fait appel aux MCO calculées bande par bande spectrale et la seconde utilise les MCO généralisées impliquant deux bandes spectrales à la fois. Dans ce dernier cas, le procédé consiste en le calcul des fréquences d’occurrence des paires de valeurs dans deux bandes spectrales différentes. Cela permet, en un seul traitement, la prise en compte dans une large mesure de la « couleur » des éléments de texture. Ces deux approches font partie des techniques dites intégratives. Pour les distinguer, nous les avons appelées dans cet ouvrage respectivement « textures grises » et « textures couleurs ». Notre recherche se présente donc comme une analyse comparative des possibilités offertes par l’application de ces deux types de signatures texturales dans le cas spécifique d’une cartographie automatisée des occupations de sol à partir d’une image multispectrale. Une signature texturale d’un objet ou d’une classe d’objets, par analogie aux signatures spectrales, est constituée d’une série de paramètres de texture mesurés sur une bande spectrale à la fois (textures grises) ou une paire de bandes spectrales à la fois (textures couleurs). Cette recherche visait non seulement à comparer les deux approches intégratives, mais aussi à identifier la composition des signatures texturales des classes d’occupation du sol favorisant leur différentiation : type de paramètres de texture / taille de la fenêtre de calcul / bandes spectrales ou combinaisons de bandes spectrales. Pour ce faire, nous avons choisi un site à l’intérieur du territoire de la Communauté Métropolitaine de Montréal (Longueuil) composé d’une mosaïque d’occupations du sol, caractéristique d’une zone semi urbaine (résidentiel, industriel/commercial, boisés, agriculture, plans d’eau…). Une image du satellite SPOT-5 (4 bandes spectrales) de 10 m de résolution spatiale a été utilisée dans cette recherche. Puisqu’une infinité d’images de texture peuvent être créées en faisant varier les paramètres de calcul des MCO et afin de mieux circonscrire notre problème nous avons décidé, en tenant compte des études publiées dans ce domaine : a) de faire varier la fenêtre de calcul de 3*3 pixels à 21*21 pixels tout en fixant le pas et l’orientation pour former les paires de pixels à (1,1), c'est-à-dire à un pas d’un pixel et une orientation de 135°; b) de limiter les analyses des MCO à huit paramètres de texture (contraste, corrélation, écart-type, énergie, entropie, homogénéité, moyenne, probabilité maximale), qui sont tous calculables par la méthode rapide de Unser, une approximation des matrices de co-occurrences, c) de former les deux signatures texturales par le même nombre d’éléments choisis d’après une analyse de la séparabilité (distance de Bhattacharya) des classes d’occupation du sol; et d) d’analyser les résultats de classification (matrices de confusion, exactitudes, coefficients Kappa) par maximum de vraisemblance pour conclure sur le potentiel des deux approches intégratives; les classes d’occupation du sol à reconnaître étaient : résidentielle basse et haute densité, commerciale/industrielle, agricole, boisés, surfaces gazonnées (incluant les golfs) et plans d’eau. Nos principales conclusions sont les suivantes a) à l’exception de la probabilité maximale, tous les autres paramètres de texture sont utiles dans la formation des signatures texturales; moyenne et écart type sont les plus utiles dans la formation des textures grises tandis que contraste et corrélation, dans le cas des textures couleurs, b) l’exactitude globale de la classification atteint un score acceptable (85%) seulement dans le cas des signatures texturales couleurs; c’est une amélioration importante par rapport aux classifications basées uniquement sur les signatures spectrales des classes d’occupation du sol dont le score est souvent situé aux alentours de 75%; ce score est atteint avec des fenêtres de calcul aux alentours de11*11 à 15*15 pixels; c) Les signatures texturales couleurs offrant des scores supérieurs à ceux obtenus avec les signatures grises de 5% à 10%; et ce avec des petites fenêtres de calcul (5*5, 7*7 et occasionnellement 9*9) d) Pour plusieurs classes d’occupation du sol prises individuellement, l’exactitude dépasse les 90% pour les deux types de signatures texturales; e) une seule classe est mieux séparable du reste par les textures grises, celle de l’agricole; f) les classes créant beaucoup de confusions, ce qui explique en grande partie le score global de la classification de 85%, sont les deux classes du résidentiel (haute et basse densité). En conclusion, nous pouvons dire que l’approche intégrative par textures couleurs d’une image multispectrale de 10 m de résolution spatiale offre un plus grand potentiel pour la cartographie des occupations du sol que l’approche intégrative par textures grises. Pour plusieurs classes d’occupations du sol un gain appréciable en temps de calcul des paramètres de texture peut être obtenu par l’utilisation des petites fenêtres de traitement. Des améliorations importantes sont escomptées pour atteindre des exactitudes de classification de 90% et plus par l’utilisation des fenêtres de calcul de taille variable adaptées à chaque type d’occupation du sol. Une méthode de classification hiérarchique pourrait être alors utilisée afin de séparer les classes recherchées une à la fois par rapport au reste au lieu d’une classification globale où l’intégration des paramètres calculés avec des fenêtres de taille variable conduirait inévitablement à des confusions entre classes.

Suivi des changements des utilisations/occupations du sol en milieu urbain par imagerie satellitale de résolution spatiale moyenne : le cas de la région métropolitaine de Montréal

De nos jours les cartes d’utilisation/occupation du sol (USOS) à une échelle régionale sont habituellement générées à partir d’images satellitales de résolution modérée (entre 10 m et 30 m). Le National Land Cover Database aux États-Unis et le programme CORINE (Coordination of information on the environment) Land Cover en Europe, tous deux fondés sur les images LANDSAT, en sont des exemples représentatifs. Cependant ces cartes deviennent rapidement obsolètes, spécialement en environnement dynamique comme les megacités et les territoires métropolitains. Pour nombre d’applications, une mise à jour de ces cartes sur une base annuelle est requise. Depuis 2007, le USGS donne accès gratuitement à des images LANDSAT ortho-rectifiées. Des images archivées (depuis 1984) et des images acquises récemment sont disponibles. Sans aucun doute, une telle disponibilité d’images stimulera la recherche sur des méthodes et techniques rapides et efficaces pour un monitoring continue des changements des USOS à partir d’images à résolution moyenne. Cette recherche visait à évaluer le potentiel de telles images satellitales de résolution moyenne pour obtenir de l’information sur les changements des USOS à une échelle régionale dans le cas de la Communauté Métropolitaine de Montréal (CMM), une métropole nord-américaine typique. Les études précédentes ont démontré que les résultats de détection automatique des changements dépendent de plusieurs facteurs tels : 1) les caractéristiques des images (résolution spatiale, bandes spectrales, etc.); 2) la méthode même utilisée pour la détection automatique des changements; et 3) la complexité du milieu étudié. Dans le cas du milieu étudié, à l’exception du centre-ville et des artères commerciales, les utilisations du sol (industriel, commercial, résidentiel, etc.) sont bien délimitées. Ainsi cette étude s’est concentrée aux autres facteurs pouvant affecter les résultats, nommément, les caractéristiques des images et les méthodes de détection des changements. Nous avons utilisé des images TM/ETM+ de LANDSAT à 30 m de résolution spatiale et avec six bandes spectrales ainsi que des images VNIR-ASTER à 15 m de résolution spatiale et avec trois bandes spectrales afin d’évaluer l’impact des caractéristiques des images sur les résultats de détection des changements. En ce qui a trait à la méthode de détection des changements, nous avons décidé de comparer deux types de techniques automatiques : (1) techniques fournissant des informations principalement sur la localisation des changements et (2)techniques fournissant des informations à la fois sur la localisation des changements et sur les types de changement (classes « de-à »). Les principales conclusions de cette recherche sont les suivantes : Les techniques de détection de changement telles les différences d’image ou l’analyse des vecteurs de changements appliqués aux images multi-temporelles LANDSAT fournissent une image exacte des lieux où un changement est survenu d’une façon rapide et efficace. Elles peuvent donc être intégrées dans un système de monitoring continu à des fins d’évaluation rapide du volume des changements. Les cartes des changements peuvent aussi servir de guide pour l’acquisition d’images de haute résolution spatiale si l’identification détaillée du type de changement est nécessaire. Les techniques de détection de changement telles l’analyse en composantes principales et la comparaison post-classification appliquées aux images multi-temporelles LANDSAT fournissent une image relativement exacte de classes “de-à” mais à un niveau thématique très général (par exemple, bâti à espace vert et vice-versa, boisés à sol nu et vice-versa, etc.). Les images ASTER-VNIR avec une meilleure résolution spatiale mais avec moins de bandes spectrales que LANDSAT n’offrent pas un niveau thématique plus détaillé (par exemple, boisés à espace commercial ou industriel). Les résultats indiquent que la recherche future sur la détection des changements en milieu urbain devrait se concentrer aux changements du couvert végétal puisque les images à résolution moyenne sont très sensibles aux changements de ce type de couvert. Les cartes indiquant la localisation et le type des changements du couvert végétal sont en soi très utiles pour des applications comme le monitoring environnemental ou l’hydrologie urbaine. Elles peuvent aussi servir comme des indicateurs des changements de l’utilisation du sol. De techniques telles l’analyse des vecteurs de changement ou les indices de végétation son employées à cette fin.

Régionalisation et synthèse des patrons de la végétation du Québec : utilisation d'indices de patrons à l'échelle provinciale.

Le Québec est une immense province à l’intérieur de laquelle existe une grande diversité de conditions bioclimatiques et où les perturbations anthropiques et naturelles du couvert végétal sont nombreuses. À l’échelle provinciale, ces multiples facteurs interagissent pour sculpter la composition et la distribution des paysages. Les objectifs généraux de cette recherche visaient à explorer et comprendre la distribution spatiale des patrons des paysages du Québec, de même qu’à caractériser les patrons observés à partir d’images satellitaires. Pour ce faire, les patrons des paysages ont été quantifiés avec un ensemble complet d’indices calculés à partir d’une cartographie de la couverture végétale. Plusieurs approches ont été développées et appliquées pour interpréter les valeurs d’indices sur de vastes étendues et pour cartographier la distribution des patrons des paysages québécois. Les résultats ont révélé que les patrons de la végétation prédits par le Ministère des Ressources naturelles du Québec divergent des patrons de la couverture végétale observée. Ce mémoire dresse un portrait des paysages québécois et les synthétise de manière innovatrice, en plus de démontrer le potentiel d’utilisation des indices comme attributs biogéographiques à l’échelle nationale.