Remote Sensing (LIDAR) for Management of Highway Assets for Safety, 2003

The main objective of this study was to utilize light detection and ranging (LIDAR) technology to obtain highway safety-related information. The safety needs of older drivers in terms of prolonged reaction times were taken into consideration. The tasks undertaken in this study were (1) identification of crashes that older drivers are more likely to be involved in, (2) identification of highway geometric features that are important in such crashes, (3) utilization of LIDAR data for obtaining information on the identified highway geometric features, and (4) assessment of the feasibility of using LIDAR data for such applications. A review of previous research indicated that older drivers have difficulty negotiating intersections, and it was recognized that intersection sight triangles were critical to safe intersection negotiation. LIDAR data were utilized to obtain information on potential sight distance obstructions at six selected intersections located on the Iowa Highway 1 corridor by conducting in-office line-of-sight analysis. Crash frequency, older driver involvement, and data availability were considerations in the selection of the six intersections. Results of the in-office analysis were then validated by visiting the intersections in the field. Sixty-six potential sight distance obstructions were identified by the line-of-sight analysis, out of which 62 (89.8%) were confirmed while four (5.8%) were not confirmed by the video. At least three (4.4%) potential sight distance obstructions were discovered in the video that were not detected by the line-of-sight analysis. The intersection with the highest crash frequency involving older drivers was correctly found to have obstructions located within the intersection sight triangles. Based on research results, it is concluded that LIDAR data can be utilized for identifying potential sight distance obstructions at intersections. The safety of older drivers can be enhanced by locating and rectifying intersections with obstructions in sight triangles.

Remote Sensing Change Analysis Methodology to Support Traffic Monitoring Programs, 2003

The Federal Highway Administration mandates that states collect traffic count information at specified intervals to meet the needs of the Highway Performance Monitoring System (HPMS). A manual land use change detection method was employed to determine the effects of land use change on traffic for Black Hawk County, Iowa, from 1994 to 2002. Results from land use change detection could enable redirecting traffic count activities and related data management resources to areas that are experiencing the greatest changes in land use and related traffic volume. Including a manual land use change detection process in the Iowa Department of Transportation’s traffic count program has the potential to improve efficiency by focusing monitoring activities in areas more likely to experience significant increase in traffic.

Remote Sensing Change Analysis Methodology to Support Traffic Monitoring Programs: Phase 2, 2004

The Center for Transportation Research and Education (CTRE) issued a report in July 2003, based on a sample study of the application of remote sensed image land use change detection to the methodology of traffic monitoring in Blackhawk County, Iowa. In summary, the results indicated a strong correlation and a statistically significant regression coefficient between the identification of built-up land use change areas from remote sensed data and corresponding changes in traffic patterns, expressed as vehicle miles traveled (VMT). Based on these results, the Iowa Department of Transportation (Iowa DOT) requested that CTRE expand the study area to five counties in the southwest quadrant of the state. These counties are scheduled for traffic counts in 2004, and the Iowa DOT desired the data to 1) evaluate the current methodology used to place the devices; 2) potentially influence the placement of traffic counting devices in areas of high built-up land use change; and 3) determine if opportunities exist to reduce the frequency and/or density of monitoring activity in lower trafficked rural areas of the state. This project is focused on the practical application of built-up land use change data for placement of traffic count data recording devices in five southwest Iowa counties.

Remote Continuous Evaluation of a Bridge Constructed Using High-Performance Steel, 2006

Of the approximately 25,000 bridges in Iowa, 28% are classified as structurally deficient, functionally obsolete, or both. The state of Iowa thus follows the national trend of an aging infrastructure in dire need of repair or replacement with a relatively limited funding base. Therefore, there is a need to develop new materials with properties that may lead to longer life spans and reduced life-cycle costs. In addition, new methods for determining the condition of structures are needed to monitor the structures effectively and identify when the useful life of the structure has expired or other maintenance is needed. High-performance steel (HPS) has emerged as a material with enhanced weldability, weathering capabilities, and fracture toughness compared to conventional structural steels. In 2004, the Iowa Department of Transportation opened Iowa's first HPS girder bridge, the East 12th Street Bridge over I-235 in Des Moines, Iowa. The objective of this project was to evaluate HPS as a viable option for use in Iowa bridges with a continuous structural health monitoring (SHM) system. The scope of the project included documenting the construction of the East 12th Street Bridge and concurrently developing a remote, continuous SHM system using fiber-optic sensing technology to evaluate the structural performance of the bridge. The SHM system included bridge evaluation parameters, similar to design parameters used by bridge engineers, for evaluating the structure. Through the successful completion of this project, a baseline of bridge performance was established that can be used for continued long-term monitoring of the structure. In general, the structural performance of the HPS bridge exceeded the design parameters and is performing well. Although some problems were encountered with the SHM system, the system functions well and recommendations for improving the system have been made.

Use of Remote Sensing for Collection of Data Elements for Linear Referencing Systems, 2001

This report evaluates the use of remotely sensed images in implementing the Iowa DOT LRS that is currently in the stages of system architecture. The Iowa Department of Transportation is investing a significant amount of time and resources into creation of a linear referencing system (LRS). A significant portion of the effort in implementing the system will be creation of a datum, which includes geographically locating anchor points and then measuring anchor section distances between those anchor points. Currently, system architecture and evaluation of different data collection methods to establish the LRS datum is being performed for the DOT by an outside consulting team.

Applying geostatistics for investigations of forest ecosystems using remote sensing imagery

Abstract

A novel semi-fragile forensic watermarking scheme for remote sensing images

Peer-reviewed

Multispectral remote sensing for site-specific nitrogen fertilizer management

The objective of this work was to evaluate the use of multispectral remote sensing for site-specific nitrogen fertilizer management. Satellite imagery from the advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer (Aster) was acquired in a 23 ha corn-planted area in Iran. For the collection of field samples, a total of 53 pixels were selected by systematic randomized sampling. The total nitrogen content in corn leaf tissues in these pixels was evaluated. To predict corn canopy nitrogen content, different vegetation indices, such as normalized difference vegetation index (NDVI), soil-adjusted vegetation index (Savi), optimized soil-adjusted vegetation index (Osavi), modified chlorophyll absorption ratio index 2 (MCARI2), and modified triangle vegetation index 2 (MTVI2), were investigated. The supervised classification technique using the spectral angle mapper classifier (SAM) was performed to generate a nitrogen fertilization map. The MTVI2 presented the highest correlation (R²=0.87) and is a good predictor of corn canopy nitrogen content in the V13 stage, at 60 days after cultivating. Aster imagery can be used to predict nitrogen status in corn canopy. Classification results indicate three levels of required nitrogen per pixel: low (0-2.5 kg), medium (2.5-3 kg), and high (3-3.3 kg).

Embedded Monitoring Server

This study investigates, designs, and implements an inexpensive application that allows local and remote monitoring of a home. The application consists of an array of sensors for monitoring different conditions in a home environment and also for accessing the devices that might be connected to the system. Only a few sensors are initially involved in this study and information about the temperature level, forced entry detection, smoke and water leakage detection can be obtained at any time from any location with an Internet connection. The application software (coded in C language) runs on an embedded system which is basically a wireless Linksys router running on a GNU/Linux based firmware for embedded systems. Interaction between the sensors and the application software is achieved through an implemented sensor interfacing circuit. The communication with the sensor interfacing unit is done through the serial port, and accessibility of the connected sensors is achieved through a telnet client. The sensors can be accessed from local and remote locations with the sensors giving reliable information. The resulting application shows that it is possible to use the router for other applications other than what it is intended for.

Hallintasovellus M2M-tiedonsiirtoon GPRS-verkossa

Pääosa matkapuhelinjärjestelmien liikenteestä on toistaiseksi puhetta. Dataliikenteen osuus on kuitenkin jatkuvasti kasvamassa uusien tekniikoiden myötävaikutuksella. Langattoman dataliikenteen kehittämiselle tuo myös lisäpainetta internetin nopeasti yleistynyt käyttö. Eräs lupaavimmista sovellusalueista on konekommunikaatio, M2M, minkä läpilyöntiä on ennustettu jo vuosia. Viime vuosina markkinoille tulleet M2M-laitteet tarjoavat aiemmista laitteista poiketen myös mahdollisuuden sovellusten suorittamiseen itse laitteessa ja niiden päivittämisen langattomasti. Työssä vertaillaan kolmea markkinoilla olevaa konekommunikaatioon soveltuvaa laitetta ja tarkastellaan niiden ominaisuuksia ja sovellusten päivitettävyyttä GPRS-verkkoa käyttäen. Tarkastelussa havaitaan, että teleoperaattoreiden asettamat rajoitukset ja käytössä olevat päivitysmenetelmät aiheuttavat tiettyjä ongelmia päivitysten käytettävyydelle. Työn tuloksena kehitettiin hallintasovellusohjelmisto, mikä mahdollisti etäällä sijaitsevien M2M-laitteiden sovellusten päivittämisen helppokäyttöisen käyttöliittymän avulla. Hallintasovellusta käyttäen useita, maantieteellisesti hajallaan olevia laitteita oli mahdollista päivittää samanaikaisesti automatisoidusti. Hallintasovellus osoittautui käyttökelpoiseksi työkaluksi M2Mlaitteiden sovellusten hallintaan jo, kun laitemäärä kasvoi muutamista kappaleista muutamaan kymmeneen.

Transparent and secure remote network storage system using an untrusted server

Työssä kehitettin läpinäkyvä Internet Small Computer Systems Interface-verkkolevyä (iSCSI) käyttävä varmistusjärjestelmä. Verkkolevyn sisältö suojattiin asiakaspään salauskerroksella (dm-crypt). Järjestely mahdollisti sen, että verkkolevylle tallennetut varmuuskopiot pysyivät luottamuksellisina, vaikka levypalvelinta tarjoava taho oli joko epäluotettava tai suorastaan vihamielinen. Järjestelmän hyötykäyttöä varten kehitettiin helppokäyttöinen prototyyppisovellus. Järjestelmän riskit ja haavoittuvuudet käytiin läpi ja analysoitiin. Järjestelmälle tehtiin myös karkea kryptoanalyysi sen teknistenominaisuuksien pohjalta. Suorituskykymittaukset tehtiin sekä salatulle että salaamattomalle iSCSI-liikenteelle. Näistä todettiin, että salauksen vaikutus suorituskykyyn oli häviävän pieni jopa 100 megabittiä sekunnissa siirtävillä verkkonopeuksilla. Lisäksi pohdittiin teknologian muita sovelluskohteita ja tulevia tutkimusalueita.

Testing and Monitoring Mill Connection Messages

Tarve tälle työlle on noussut sanomapalvelinsoveluksissa (servers) esiintyvistä ongelmista. Sanomapalvelinsovelluksia käytetään lähettämään ja vastaanottamaan sanomia paperiteollisuuden myynnin ja jakelun järjestelmässä maantieteellisesti erillään olevista paperiteollisuuden tehtaista. Sanomapalvelinsovelusten kunnollinen toimivuus on tärkeää koko järjestelmän toimivuuden kannalta, koska nämä palvelimet käsittelevät päivittäin tuhansia sanomia, jotka sisältävät merkityksellistä järjestelmätietoa. Tässä työssä on tutkittu mahdollisia toteutustekniikoita ja näihin tutkimuksiin pohjautuen toteutettu työkalut sanomapalvelinsovellusten testaukseen ja valvontaan. Sovellus-arkkituuritekniikoita tutkittaessa tutkimus rajattiin 3-tasoarkkitehtuuritekniikkaan, erityisesti TUXEDOTM -järjestelmätekniikkaan, koska toteutettavaa sovellusta käytetään hajautetussa sovellusympäristössä. Sovellusasiakkaan (client) toteutusta varten tutkittiin ja vertailtiin XML-tekniikkaa ja Microsoft Visual C++ -tekniikkaa käytettynä Tieto-Enatorin Phobos Interaktiivisen C++ -luokkakirjaston kanssa. XML-tekniikoita sekä Visual C++ ja Phobos-luokkakirjasto –tekniikkaa tutkittiin niiltä osin, mitä tarvittiin sanomamerkkijonojen katseluun. XML-tietokantatekniikoita tutkittiin mahdollisena vaihtoehtona tietokanta ja sovelluspalvelintekniikalle. Työn ensimmäisenä tavoitteena oli toteuttaa työkalu sanomapalvelinsovellusten testaamiseen. Toisena tavoitteena oli toteuttaa työkalu sanomien sisällön oikeellisuuden valvontaan. Kolmantena tavoitteena oli analysoida olemassaolevaa sanomavirheiden valvontasovellusta ja kehittää sitä eteenpäin. Diplomityön tuloksena toteutettiin sovellus sanomapalvelinsovellusten testaamiseen ja valvontaan. Tutkituista asiakassovelustekniikoista valittiin toteutus-tekniikaksi MS Visual C++ käytettynä Phobos Interaktiivisen C++ luokkakirjaston kanssa tekniikan tunnettavuuden vuoksi. 3-taso TUXEDOTM-tekniikka valittiin sovelluksen arkkitehtuuriksi. Lisäksi löydettiin parannuksia olemassa oleviin sanoma-virheiden valvontatoimintoihin. Tutkitut toteutustekniikat ovat yleisiä ja niitä voidaan käyttää, kun toteutetaan samanlaisia sovelluksia samanlaisiin sovellusympäristöihin.

Service product structure supported by remote diagnostics

Työn tavoitteena oli määrittää etähuoltokonseptin yleinen rakenne sekä selvittää asiakkaille tarjottavia modulaarisia palvelutuotteita. Aluksi selvitettiin huoltokonseptin rakennetta kirjallisuuden ja asiantuntijoiden haastattelujen avulla. Asiantuntijoiden haastattelut toteutettiin vapaamuotoisesti kysymyslistaa apuna käyttäen. Tämän lisäksi työssä pohditaan KM, CRM ja PDM rooleja etähuoltokonseptin kannalta sekä tutkaillaan etähuollon tulevaisuuden näkymiä.Diplomityössä käsitellään modulaarisuutta yleisellä tasolla. Moduularisuus on moniulotteinen termi. Usein sillä tarkoitetaan yrityksen sisäistä tuotekehityksen hallintaa. Toisaalta se voidaan nähdä myös asiakkaalle tarjottavina tuotteina ja tässä diplomityössä on keskitytty tähän puoleen. Loppuosa diplomityöstä käsittelee palvelutuotteiden tuotteistamisprosessia.Diplomityön tuloksena hahmoteltiin etähuolto konseptia ja tutkittiin mahdollisia palvelutuotteita, joita voidaan sisällyttää etähuoltokonseptiin. Tämän lisäksi toteutettiin osa tuotteistamisprosessista. Etähuollon kehittäminen on haasteellista. Haasteeksi jää tuotekehitystoiminnan ja palvelupuolen toiminnan tehostaminen, jotta tuotteita voitaisiin jo suunnittelupuolella kehittää etähuollon tarpeisiin. Kehittäminen vaatii molempien puolien aktiivista osallistumista.

Remote File Access with Wireless Symbian Devices

Erilaisten langattomien päätelaitteiden kuten älypuhelimien ja kommunikaattoreiden määrän lisääntyessä myös kiinnostus liikkuville käyttäjille lisäarvoa tuottavia verkkopalveluita ja -sovelluksia kohtaan kasvaa. Työn tarkoituksena oli tutkia kuinka langattomat Symbianin käyttöjärjestelmää käyttävät laitteet voivat hyödyntää verkkotiedostoja. Työssä arvioitiin eri tiedostojenjakoprotokollien käytettävyyttä langattomissa verkoissa, määriteltiin etätiedostoyhteyden Symbian-alustalle tarjoavan ohjelmiston vaatimukset ja tehtiin alustava suunnitelma ohjelmiston toteuttamiseksi. Läpinäkyvä tiedostojen etäkäyttö vaatii tiedostojenjakoprotokollan toteuttamista sovelluksille yhteisen tiedostosaantimekanismin alle. Tiedostojen etäkäyttö voi perustua eri tiedostojenjakoprotokolliin kuten IP:n päällä toimiviin NFS:ään tai CIFS:ään. Langattomuuden aiheuttamat rajoitukset laitteissa ja tiedonsiirrossa saattavat vähentää sovellutuksen käytettävyyttä ja on huomioitava ohjelmistoa toteutettaessa. Symbian-alusta perustuu asiakas-palvelin arkkitehtuuriin, jossa asiakassovellukset käyttävät tiedostopalveluita yhteisen tiedostopalvelimen kautta. Etätiedostoyhteys on mahdollista toteuttaa liittämällä uusi kirjastomoduuli tiedostopalvelimeen. Protokollan toteuttavan moduulin on muunnettava protokollan viestit tiedostopalvelimelle sopiviksi huolehtien samalla muista samanaikaisista tiedostotapahtumista. Suunniteltu moduulin arkkitehtuuri mahdollistaa eri protokollavaihtoehtojen käyttämisen etätiedostoyhteyden toteuttamiseen.