Species distribution models for conservation-oriented studies in Switzerland : filling data and tools gaps

SUMMARYSpecies distribution models (SDMs) represent nowadays an essential tool in the research fields of ecology and conservation biology. By combining observations of species occurrence or abundance with information on the environmental characteristic of the observation sites, they can provide information on the ecology of species, predict their distributions across the landscape or extrapolate them to other spatial or time frames. The advent of SDMs, supported by geographic information systems (GIS), new developments in statistical models and constantly increasing computational capacities, has revolutionized the way ecologists can comprehend species distributions in their environment. SDMs have brought the tool that allows describing species realized niches across a multivariate environmental space and predict their spatial distribution. Predictions, in the form of probabilistic maps showing the potential distribution of the species, are an irreplaceable mean to inform every single unit of a territory about its biodiversity potential. SDMs and the corresponding spatial predictions can be used to plan conservation actions for particular species, to design field surveys, to assess the risks related to the spread of invasive species, to select reserve locations and design reserve networks, and ultimately, to forecast distributional changes according to scenarios of climate and/or land use change.By assessing the effect of several factors on model performance and on the accuracy of spatial predictions, this thesis aims at improving techniques and data available for distribution modelling and at providing the best possible information to conservation managers to support their decisions and action plans for the conservation of biodiversity in Switzerland and beyond. Several monitoring programs have been put in place from the national to the global scale, and different sources of data now exist and start to be available to researchers who want to model species distribution. However, because of the lack of means, data are often not gathered at an appropriate resolution, are sampled only over limited areas, are not spatially explicit or do not provide a sound biological information. A typical example of this is data on 'habitat' (sensu biota). Even though this is essential information for an effective conservation planning, it often has to be approximated from land use, the closest available information. Moreover, data are often not sampled according to an established sampling design, which can lead to biased samples and consequently to spurious modelling results. Understanding the sources of variability linked to the different phases of the modelling process and their importance is crucial in order to evaluate the final distribution maps that are to be used for conservation purposes.The research presented in this thesis was essentially conducted within the framework of the Landspot Project, a project supported by the Swiss National Science Foundation. The main goal of the project was to assess the possible contribution of pre-modelled 'habitat' units to model the distribution of animal species, in particular butterfly species, across Switzerland. While pursuing this goal, different aspects of data quality, sampling design and modelling process were addressed and improved, and implications for conservation discussed. The main 'habitat' units considered in this thesis are grassland and forest communities of natural and anthropogenic origin as defined in the typology of habitats for Switzerland. These communities are mainly defined at the phytosociological level of the alliance. For the time being, no comprehensive map of such communities is available at the national scale and at fine resolution. As a first step, it was therefore necessary to create distribution models and maps for these communities across Switzerland and thus to gather and collect the necessary data. In order to reach this first objective, several new developments were necessary such as the definition of expert models, the classification of the Swiss territory in environmental domains, the design of an environmentally stratified sampling of the target vegetation units across Switzerland, the development of a database integrating a decision-support system assisting in the classification of the relevés, and the downscaling of the land use/cover data from 100 m to 25 m resolution.The main contributions of this thesis to the discipline of species distribution modelling (SDM) are assembled in four main scientific papers. In the first, published in Journal of Riogeography different issues related to the modelling process itself are investigated. First is assessed the effect of five different stepwise selection methods on model performance, stability and parsimony, using data of the forest inventory of State of Vaud. In the same paper are also assessed: the effect of weighting absences to ensure a prevalence of 0.5 prior to model calibration; the effect of limiting absences beyond the environmental envelope defined by presences; four different methods for incorporating spatial autocorrelation; and finally, the effect of integrating predictor interactions. Results allowed to specifically enhance the GRASP tool (Generalized Regression Analysis and Spatial Predictions) that now incorporates new selection methods and the possibility of dealing with interactions among predictors as well as spatial autocorrelation. The contribution of different sources of remotely sensed information to species distribution models was also assessed. The second paper (to be submitted) explores the combined effects of sample size and data post-stratification on the accuracy of models using data on grassland distribution across Switzerland collected within the framework of the Landspot project and supplemented with other important vegetation databases. For the stratification of the data, different spatial frameworks were compared. In particular, environmental stratification by Swiss Environmental Domains was compared to geographical stratification either by biogeographic regions or political states (cantons). The third paper (to be submitted) assesses the contribution of pre- modelled vegetation communities to the modelling of fauna. It is a two-steps approach that combines the disciplines of community ecology and spatial ecology and integrates their corresponding concepts of habitat. First are modelled vegetation communities per se and then these 'habitat' units are used in order to model animal species habitat. A case study is presented with grassland communities and butterfly species. Different ways of integrating vegetation information in the models of butterfly distribution were also evaluated. Finally, a glimpse to climate change is given in the fourth paper, recently published in Ecological Modelling. This paper proposes a conceptual framework for analysing range shifts, namely a catalogue of the possible patterns of change in the distribution of a species along elevational or other environmental gradients and an improved quantitative methodology to identify and objectively describe these patterns. The methodology was developed using data from the Swiss national common breeding bird survey and the article presents results concerning the observed shifts in the elevational distribution of breeding birds in Switzerland.The overall objective of this thesis is to improve species distribution models as potential inputs for different conservation tools (e.g. red lists, ecological networks, risk assessment of the spread of invasive species, vulnerability assessment in the context of climate change). While no conservation issues or tools are directly tested in this thesis, the importance of the proposed improvements made in species distribution modelling is discussed in the context of the selection of reserve networks.RESUMELes modèles de distribution d'espèces (SDMs) représentent aujourd'hui un outil essentiel dans les domaines de recherche de l'écologie et de la biologie de la conservation. En combinant les observations de la présence des espèces ou de leur abondance avec des informations sur les caractéristiques environnementales des sites d'observation, ces modèles peuvent fournir des informations sur l'écologie des espèces, prédire leur distribution à travers le paysage ou l'extrapoler dans l'espace et le temps. Le déploiement des SDMs, soutenu par les systèmes d'information géographique (SIG), les nouveaux développements dans les modèles statistiques, ainsi que la constante augmentation des capacités de calcul, a révolutionné la façon dont les écologistes peuvent comprendre la distribution des espèces dans leur environnement. Les SDMs ont apporté l'outil qui permet de décrire la niche réalisée des espèces dans un espace environnemental multivarié et prédire leur distribution spatiale. Les prédictions, sous forme de carte probabilistes montrant la distribution potentielle de l'espèce, sont un moyen irremplaçable d'informer chaque unité du territoire de sa biodiversité potentielle. Les SDMs et les prédictions spatiales correspondantes peuvent être utilisés pour planifier des mesures de conservation pour des espèces particulières, pour concevoir des plans d'échantillonnage, pour évaluer les risques liés à la propagation d'espèces envahissantes, pour choisir l'emplacement de réserves et les mettre en réseau, et finalement, pour prévoir les changements de répartition en fonction de scénarios de changement climatique et/ou d'utilisation du sol. En évaluant l'effet de plusieurs facteurs sur la performance des modèles et sur la précision des prédictions spatiales, cette thèse vise à améliorer les techniques et les données disponibles pour la modélisation de la distribution des espèces et à fournir la meilleure information possible aux gestionnaires pour appuyer leurs décisions et leurs plans d'action pour la conservation de la biodiversité en Suisse et au-delà. Plusieurs programmes de surveillance ont été mis en place de l'échelle nationale à l'échelle globale, et différentes sources de données sont désormais disponibles pour les chercheurs qui veulent modéliser la distribution des espèces. Toutefois, en raison du manque de moyens, les données sont souvent collectées à une résolution inappropriée, sont échantillonnées sur des zones limitées, ne sont pas spatialement explicites ou ne fournissent pas une information écologique suffisante. Un exemple typique est fourni par les données sur 'l'habitat' (sensu biota). Même s'il s'agit d'une information essentielle pour des mesures de conservation efficaces, elle est souvent approximée par l'utilisation du sol, l'information qui s'en approche le plus. En outre, les données ne sont souvent pas échantillonnées selon un plan d'échantillonnage établi, ce qui biaise les échantillons et par conséquent les résultats de la modélisation. Comprendre les sources de variabilité liées aux différentes phases du processus de modélisation s'avère crucial afin d'évaluer l'utilisation des cartes de distribution prédites à des fins de conservation.La recherche présentée dans cette thèse a été essentiellement menée dans le cadre du projet Landspot, un projet soutenu par le Fond National Suisse pour la Recherche. L'objectif principal de ce projet était d'évaluer la contribution d'unités 'd'habitat' pré-modélisées pour modéliser la répartition des espèces animales, notamment de papillons, à travers la Suisse. Tout en poursuivant cet objectif, différents aspects touchant à la qualité des données, au plan d'échantillonnage et au processus de modélisation sont abordés et améliorés, et leurs implications pour la conservation des espèces discutées. Les principaux 'habitats' considérés dans cette thèse sont des communautés de prairie et de forêt d'origine naturelle et anthropique telles que définies dans la typologie des habitats de Suisse. Ces communautés sont principalement définies au niveau phytosociologique de l'alliance. Pour l'instant aucune carte de la distribution de ces communautés n'est disponible à l'échelle nationale et à résolution fine. Dans un premier temps, il a donc été nécessaire de créer des modèles de distribution de ces communautés à travers la Suisse et par conséquent de recueillir les données nécessaires. Afin d'atteindre ce premier objectif, plusieurs nouveaux développements ont été nécessaires, tels que la définition de modèles experts, la classification du territoire suisse en domaines environnementaux, la conception d'un échantillonnage environnementalement stratifié des unités de végétation cibles dans toute la Suisse, la création d'une base de données intégrant un système d'aide à la décision pour la classification des relevés, et le « downscaling » des données de couverture du sol de 100 m à 25 m de résolution. Les principales contributions de cette thèse à la discipline de la modélisation de la distribution d'espèces (SDM) sont rassemblées dans quatre articles scientifiques. Dans le premier article, publié dans le Journal of Biogeography, différentes questions liées au processus de modélisation sont étudiées en utilisant les données de l'inventaire forestier de l'Etat de Vaud. Tout d'abord sont évalués les effets de cinq méthodes de sélection pas-à-pas sur la performance, la stabilité et la parcimonie des modèles. Dans le même article sont également évalués: l'effet de la pondération des absences afin d'assurer une prévalence de 0.5 lors de la calibration du modèle; l'effet de limiter les absences au-delà de l'enveloppe définie par les présences; quatre méthodes différentes pour l'intégration de l'autocorrélation spatiale; et enfin, l'effet de l'intégration d'interactions entre facteurs. Les résultats présentés dans cet article ont permis d'améliorer l'outil GRASP qui intègre désonnais de nouvelles méthodes de sélection et la possibilité de traiter les interactions entre variables explicatives, ainsi que l'autocorrélation spatiale. La contribution de différentes sources de données issues de la télédétection a également été évaluée. Le deuxième article (en voie de soumission) explore les effets combinés de la taille de l'échantillon et de la post-stratification sur le la précision des modèles. Les données utilisées ici sont celles concernant la répartition des prairies de Suisse recueillies dans le cadre du projet Landspot et complétées par d'autres sources. Pour la stratification des données, différents cadres spatiaux ont été comparés. En particulier, la stratification environnementale par les domaines environnementaux de Suisse a été comparée à la stratification géographique par les régions biogéographiques ou par les cantons. Le troisième article (en voie de soumission) évalue la contribution de communautés végétales pré-modélisées à la modélisation de la faune. C'est une approche en deux étapes qui combine les disciplines de l'écologie des communautés et de l'écologie spatiale en intégrant leurs concepts de 'habitat' respectifs. Les communautés végétales sont modélisées d'abord, puis ces unités de 'habitat' sont utilisées pour modéliser les espèces animales. Une étude de cas est présentée avec des communautés prairiales et des espèces de papillons. Différentes façons d'intégrer l'information sur la végétation dans les modèles de répartition des papillons sont évaluées. Enfin, un clin d'oeil aux changements climatiques dans le dernier article, publié dans Ecological Modelling. Cet article propose un cadre conceptuel pour l'analyse des changements dans la distribution des espèces qui comprend notamment un catalogue des différentes formes possibles de changement le long d'un gradient d'élévation ou autre gradient environnemental, et une méthode quantitative améliorée pour identifier et décrire ces déplacements. Cette méthodologie a été développée en utilisant des données issues du monitoring des oiseaux nicheurs répandus et l'article présente les résultats concernant les déplacements observés dans la distribution altitudinale des oiseaux nicheurs en Suisse.L'objectif général de cette thèse est d'améliorer les modèles de distribution des espèces en tant que source d'information possible pour les différents outils de conservation (par exemple, listes rouges, réseaux écologiques, évaluation des risques de propagation d'espèces envahissantes, évaluation de la vulnérabilité des espèces dans le contexte de changement climatique). Bien que ces questions de conservation ne soient pas directement testées dans cette thèse, l'importance des améliorations proposées pour la modélisation de la distribution des espèces est discutée à la fin de ce travail dans le contexte de la sélection de réseaux de réserves.

Diseño centrado en el usuario y usabilidad en entorno táctil

En este trabajo se realiza un prototipo siguiendo un diseño centrado en el usuario, además se estudiaran los distintos tipos de pantallas táctiles que existen actualmente en el mercado y la forma de cómo conseguir una aplicación fácil y manejable.

DCU per a la configurabilitat d'una estació de treball clínic

Gairebé un 50% dels metges de la sanitat catalana realitzen actualment les seves tasques assistencials en entorns SAP. Donada la naturalesa de la seva feina, és fàcil afirmar que les aplicacions que utilitzen habitualment haurien d'haver estat desenvolupades centrant l'atenció en l'usuari i el context en què aquest realitza la seva feina. Però degut a diversos motius organitzatius, això no ha estat així. Aquest projecte pretén demostrar el valor afegit que pot aportar el Disseny Centrat en l'Usuari en el desenvolupament d'aplicacions assistencials en l'àmbit SAP Sanitat. S'ha realitzat una investigació prèvia de les necessitats reals dels usuaris, un anàlisi del context d'ús i dels diferents perfils de usuari, s'ha desenvolupat un prototip amb la nova tecnologia que aporta SAP per al desenvolupament de interfícies tipus web integrades en el sistema (SAP Webdynpro for ABAP), i finalment s'ha realitzat la corresponent avaluació heurística i el test de usuaris. S'ha arribat principalment a tres conclusions: en primer lloc, ha sorprès la bona disposició dels usuaris metges per a participar en aquesta mena de projectes; en segon lloc, ha quedat demostrada la importància de l'anàlisi del context, així com la rellevància que el dissenyador estigui quan més a prop millor de l'usuari final; i finalment, cal destacar que la tecnologia emprada ha limitat qualitativament diverses opcions de disseny.

Análisis de usabilidad y diseño de un supermercado online

En este trabajo se realiza un estudio de usabilidad para la elaboración óptima de una Web de un supermercado de alimentación online. Para tal fin, se sigue la filosofía del Diseño Centrado en el Usuario. En primer lugar, se presenta un análisis del problema de cara a identificar los requisitos básicos de usabilidad que necesita una Web de esta tipología: se estudia la literatura previa sobre el tema, se consulta a los usuarios y se realiza un análisis comparativo de las principales Webs de supermercados online de ámbito nacional. En segundo lugar, se procede a la elaboración de un prototipo basado en la información recogida en la fase de análisis, y teniendo en cuenta la estructura mental de los usuarios en cuanto a la organización de los productos, obtenida mediante la técnica del card sorting. Finalmente, se procede a evaluar la calidad del prototipo elaborado con una evaluación heurística llevada a cabo por expertos. De todo ello se obtienen una serie de recomendaciones que todo sitio Web de comercio electrónico (en especial supermercados de alimentación) debería cumplir si quiere ofrecer una Web adaptada a las necesidades del usuario.

WCAG, els repositoris de documents i la UOC

L'objectiu del present document de Treball de Final de Carrera consisteix en l'anàlisi automàtic de cinc pàgines del repositori de documents de la UOC, i l'anàlisi dels diferents repositoris de documents existents al mercat, tot comparant-los amb el Dspace, que és el repositori que actualment utilitza la UOC. Per realitzar l'anàlisi primer s'ha fet una cerca per trobar les eines de revisió automàtica existents al mercat. Desprès d'analitzar-les, s'han escollit les cinc millors i s'han utilitzat per analitzar el compliment de les pautes d'accessibilitat de les normes WCAG 1.0 i 2.0 Posteriorment s'ha fet una cerca per trobar els diferents repositoris de documents que actualment existeixen, per escollir els tres millors, i després, utilitzant l'eina TAW de revisió automàtica de la normativa WCAG 1.0 i 2.0, s'ha fet una comparativa de com implementen aquest repositoris l'accessibilitat web. Com a conclusió, és pot afirmar que la UOC està utilitzant el millor repositori de documents que existeix a l'actualitat, Dspace, aquest repositori és també el més utilitzat a nivell mundial. La implementació que ha realitzat la UOC del Dspace, tenint en compte l'accessibilitat, és correcte, encara que és pot millorar. Com també és poden millorar les eines de validació automàtiques, ja que els resultats que obtenen analitzant les mateixes pàgines són molt diferents.

Estudi dels portals web de consulta bibliogràfica mèdica i disseny d'un prototip

L'estudi tracta d'establir les bases per al disseny d'un lloc web de consulta bibliogràfica mèdica des del punt de vista de la Interacció Humana amb l'Ordinador (IHO) tenint en compte els principis del Disseny Centrat en l'Usuari (DCU). En una primera part, l'estudi analitza un conjunt de portals ja existents d'aquesta temàtica i d'ús freqüent entre els professionals sanitaris. En una segona part, es proposa un prototip de portal web amb idees noves que millorin i proporcionin un valor afegit a les ja existents.

L'usabilitat de llocs web per a persones amb discapacitat

Aquest treball mira de donar una visió global de la problemàtica de la facilitat d'accés web. El producte que provoca o pot provocar la problemàtica és una pàgina web i els afectats són les persones amb alguna discapacitat. Per això, en aquest treball s'estudia la facilitat d'ús d'una pàgina web orientada a uns usuaris especials i, per tant, es revisa la facilitat d'accés d'una pàgina.

Redefinición del interfaz del Centro de Tráfico Centralizado (CTC) de una explotación ferroviaria

En aquest projecte, es mira de reflectir la necessitat d'utilitzar l'enginyeria i la facilitat d'ús per millorar els sistemes de control en temps real que es fan servir avui dia per a controlar processos crítics.

Usabilitat d'un web d'un centre de secundària

L'objectiu del TFC és que quedi definit un mètode per a aconseguir el desenvolupament d'un web (per a un centre de secundària) fàcil d'usar, de tal manera que seguint aquest mètode es puguin portar a terme les fases que es considerin necessàries per a arribar al disseny d'algunes de les interfícies del web i que aquestes interfícies siguin fàcils d'usar.

Projecte de usabilitat : Menú gestió acadèmica telemàtica de la Universitat Oberta de Catalunya

La finalitat general d'aquest projecte és dissenyar i avaluar la facilitat d'ús del menú de l'aplicació GAT. Els objectius principals són ordenar, agrupar i classificar les opcions del menú, agrupar-les per processos i subprocessos de la UOC, disminuir l'adaptació a l'aplicació, facilitar-ne l'aprenentatge i distingir amb claredat si és una opció de tipus formulari o de tipus web.

Interfície de control de una línia industrial automatitzada

Estudi seriós sobre les interfícies gràfiques destinades al sector industrial. En aquest sentit, s'analitza el perfil d'usuari o usuaris més freqüent en aquest sector (les seves característiques i les seves necessitats), es presenten i es descriuen diverses pautes de disseny i diversos elements gràfics que compleixen una sèrie de requisits predefinits, es procedeix a fer un muntatge d'exemple presentant una sèrie de pantalles (se n'explica i justifica el funcionament) i, per acabar, es proposa un mètode per a fer la validació del disseny, mètode que pot comportar modificacions sobre el disseny inicial.

An automatic correction tool for relational database schemas

A Web-based tool developed to automatically correct relational database schemas is presented. This tool has been integrated into a more general e-learning platform and is used to reinforce teaching and learning on database courses. This platform assigns to each student a set of database problems selected from a common repository. The student has to design a relational database schema and enter it into the system through a user friendly interface specifically designed for it. The correction tool corrects the design and shows detected errors. The student has the chance to correct them and send a new solution. These steps can be repeated as many times as required until a correct solution is obtained. Currently, this system is being used in different introductory database courses at the University of Girona with very promising results

Innovation typology in tourism

Innovation is a research topic with a broad tradition. However, learning processes,from which innovations emerge, and the dynamics of change and development havetraditionally been studied in relation with the manufacturing sector. Moreover, theobjects of study have been usually process and tangible product innovations. Althoughrecently researchers have focused their attention in other sectors, more research onservice innovation should be carried out. Furthermore, regarding innovation intourism, there is a need to adapt generic theories to the tourism sector and tocontribute with new ideas.In order to find out, which are the origins of innovation processes, it is necessary tolook into two fundamental subjects that are inherent to innovation, which are learningand interaction. Both are closely related. The first appears to be an intrinsic conditionof individuals. Moreover, it can also be identified in organizations. Thus, learning allowsindividuals as well as organizations to develop. However, learning and development isnot possible without taking the environment into account. Hence, it is necessary thatinteractions take place between individuals, groups of individuals, organizations, etc.Furthermore, the concept of interaction implies the transfer of knowledge, which isthe basis for innovations.The purposes of this master thesis are to study in detail several of these topics and to develop a conceptual framework for the research on innovation in tourism

Prescripción enfermera en el entorno de las urgencias y emergencias. Marco conceptual vs entorno legislado en España

The prescription, widely discussed and defined conceptually in recent years in an environment of widening the spectrum of responsibilities nurse, has capacity for integration and definition in the area of accident and emergency care and carried out over the patient urgently, about emergencies and life-long commitment. Be necessary to frame throughout the legal framework, following the amendment of the Twelfth Additional Provision of Law 29/2006 of guarantees and rational use of drugs and medical devices, can be waived and implementation required, provided under model and through the nursing process and method and as an exponent and endorsementn of science and advanced clinical practice, to join the idea of interdisciplinary professional consensus that the law posed by the preparation and implementation of standardized protocols, algorithms and / or clinical practice guidelines in the context of what has come to be called "collaborative standard prescription": Prescription to the nurse in certain clinical situations in terms of a performance protocol, agreed with multidisciplinary team care health of the population (Group Protocols), which can be considered an intermediate step in the evolution towards independent nurse prescribing, providing nurses experience of a prescription under these protocols and demonstrating their capabilities.

Advance care planning for institutionalised older people: an integrative review of the literature.

BACKGROUND: This integrative review of the literature describes the evolution in knowledge and the paradigm shift that is necessary to switch from advance directives to advance care planning. AIMS AND OBJECTIVES: It presents an analysis of concepts, trends, models and experiments that enables identification of the best treatment strategies, particularly for older people living in nursing homes. DESIGN: Based on 23 articles published between 1999 and 2012, this review distinguishes theoretical from empirical research and presents a classification of studies based on their methodological robustness (descriptive, qualitative, associative or experimental). RESULTS: It thus provides nursing professionals with evidence-based information in the form of a synthetic vision and conceptual framework to support the development of innovative care practices in the end-of-life context. While theoretical work places particular emphasis on the impact of changes in practice on the quality of care received by residents, empirical research highlights the importance of communication between the different persons involved about care preferences at the end of life and the need for agreement between them. CONCLUSIONS: The concept of quality of life and the dimensions and factors that compose it form the basis of Advance care planning (ACP) and enable the identification of the similarities and differences between various actors. They inform professionals of the need to ease off the biomedical approach to consider the attributes prioritised by those concerned, whether patients or families, so as to improve the quality of care at the end of life. IMPLICATIONS FOR PRACTICE: It is particularly recommended that all professionals involved take into account key stakeholders' expectations concerning what is essential at the end of life, to enable enhanced communication and decision-making when faced with this difficult subject.