Modeling the Potential Geographic Distribution of Black Pepper (Piper nigrum) in Asia Using GIS Tools

Known as the "king of spices", black pepper (Piper nigrum), a perennial crop of the tropics, is economically the most important and the most widely used spice crop in the world. To understand its suitable bioclimatic distribution, maximum entropy based on ecological niche modeling was used to model the bioclimatic niches of the species in its Asian range. Based on known occurrences, bioclimatic areas with higher probabilities are mainly located in the eastern and western coasts of the Indian Peninsula, the east of Sumatra Island, some areas in the Malay Archipelago, and the southeast coastal areas of China. Some undocumented places were also predicted as suitable areas. According to the jackknife procedure, the minimum temperature of the coldest month, the mean monthly temperature range, and the precipitation of the wettest month were identified as highly effective factors in the distribution of black pepper and could possibly account for the crop's distribution pattern. Such climatic requirements inhibited this species from dispersing and gaining a larger geographical range.

Indices representing landscape as a support for pedological survey in GIS environment

Mapping of soil has been highlighted in the scientific community, because as alertness about the environment increases, it is necessary to understand more and more about the distribution of the soil in the landscape, as well as its potential and its limitations for the use. In that way the main aim of this study was to apply indices representing landscape with the use of geoprocessing to give support in the delimitation of different compartments of landscape. Primary indices used were altitude above channel network (AACN) and secondary channel network base level (CNBL), multiresolution index of valley bottom flatness (MRVBF) and Wetness index (ITW), having as object of study the Canguiri Experimental Farm, located in Pinhais, Curitiba's Metropolitan region. To correlate the chemical attributes and granulometric ones in sampling groups, totalizing 17 points (Sugamosto, 2002), a matrix of a simple linear correlation (Pearson) with the indices of the landscape were generated in the Software Statistica. The conclusion is that the indices representing the landscape used in the analysis of groupings were efficient as support to map soil at the level of suborder of Brazilian Soil Classification System.

Long-term effects of oil pollution in mangrove forests (Baixada Santista, Southeast Brazil) detected using a GIS-based multitemporal analysis of aerial photographs

Oil spills are potential threats to the integrity of highly productive coastal wetlands, such as mangrove forests. In October 1983, a mangrove area of nearly 300 ha located on the southeastern coast of Brazil was impacted by a 3.5 million liter crude oil spill released by a broken pipeline. In order to assess the long-term effects of oil pollution on mangrove vegetation, we carried out a GIS-based multitemporal analysis of aerial photographs of the years 1962, 1994, 2000 and 2003. Photointerpretation, visual classification, class quantification, ground-truth and vegetation structure data were combined to evaluate the oil impact. Before the spill, the mangroves exhibited a homogeneous canopy and well-developed stands. More than ten years after the spill, the mangrove vegetation exhibited three distinct zones reflecting the long-term effects of the oil pollution. The most impacted zone (10.5 ha) presented dead trees, exposed substrate and recovering stands with reduced structural development. We suggest that the distinct impact and recovery zones reflect the spatial variability of oil removal rates in the mangrove forest. This study identifies the multitemporal analysis of aerial photographs as a useful tool for assessing a system's capacity for recovery and monitoring the long-term residual effects of pollutants on vegetation dynamics, thus giving support to mangrove forest management and conservation.

Diseño e implementación de un sistema GIS 3D para plataformas móviles

Máster Universitario en Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en Ingeniería (SIANI)

A GIS based model for solving the planar Huff problem considering different demand distributions and forbidden regions

[EN] In this paper, we have used Geographical Information Systems (GIS) to solve the planar Huff problem considering different demand distributions and forbidden regions. Most of the papers connected with the competitive location problems consider that the demand is aggregated in a finite set of points. In other few cases, the models suppose that the demand is distributed along the feasible region according to a functional form, mainly a uniform distribution. In this case, in addition to the discrete and uniform demand distributions we have considered that the demand is represented by a population surface model, that is, a raster map where each pixel has associated a value corresponding to the population living in the area that it covers...

Analisi spaziale dei dati entomologici in ambiente GIS: prospettive di utilizzo nell'agricoltura di precisione

Scopo della ricerca è stato definire le dinamiche spazio-temporali degli insetti studiati mediante l’impiego di tecniche geostatistiche. La ricerca è stata condotta su due casi studio, il primo riguardante tre specie di Elateridi di elevata importanza economica su scala aziendale, il secondo inerente al monitoraggio di Diabrotica virgifera virgifera (diabrotica del mais) su scala regionale. Gli scopi specifici dei due casi studio sono stati: Caso studio 1 a) Monitorare l’entità della popolazione di Elateridi su scala aziendale mediante approccio geostatistico. b) Elaborazione di mappe di distribuzione spaziale interfacciabili all’ambiente GIS. c) Individuare i fattori predisponenti l’infestazione. d) Verificare la necessità dell’impiego di mezzi chimici per il controllo delle specie dannose. e) Proporre strategie alternative volte alla riduzione dell’impiego di trattamenti geodisinfestanti. Caso studio 2 a) Studiare la distribuzione spaziale su scala regionale la popolazione del fitofago D. virgifera virgifera. b) Applicare a livello regionale una griglia di monitoraggio efficace per studiarne la diffusione. c) Individuare le aree a rischio e studiare i fattori predisponenti l’infestazione e diffusione. d) Ottimizzare ed economizzare il piano di monitoraggio.

Challenges for an Integrated Water Resource Management in the Merguellil basin (Tunisia)

La risorsa acqua in zone semi-aride è sottoposta a un'estrema variabilità climatica nello spazio e nel tempo. La gestione della risorsa acqua è quindi soggetta a un insieme di sfide quando i vincoli naturali vengono uniti agli effetti indotti da attività umana come per esempio l'aumento dello sfruttamento dell'acqua di sottosuolo, cambiamento dell'uso del suolo e presenza di infrastruttura mista. Si spera che il cambiamento climatico e l'attività risultanti dallo sviluppo economico, a corto termine aumentino la pressione su un sistema ormai sensibile. Se pianificato e gestito correttamente, lo stoccaggio dell'acqua, nelle sue varie forme, funge come un meccanismo di controllo della variabilità climatica e può potenziare la capacità adattiva. Lo uadi Merguellil è un corso d'acqua a carattere non perenne al centro della Tunisia, più specificamente a est della città di Kairouan. Il Merguellil drena la pioggia sulla dorsale Tunisina insieme al uadi Zeroud e Nebhana, ed è tra i principali fiumi che scorre sulla piana di Kairouan. Lo stoccaggio dell'acqua nel bacino assume diverse forme come i laghi collinari, i terrazzi, acqua di sottosuolo e una diga. Alcune delle opzioni per lo stoccaggio dell'acqua sono state costruite per preservare la risorsa acqua, mantenere la popolazione rurale e mantenere l'equità tra le zone a monte ed a valle ma solitamente non è mai stata fatta un'analisi comprensiva dei "trade-offs" coinvolti in tali sviluppi. Anche se la ricerca è sviluppata in questa zona, finora nessuna analisi ha cercato di combinare le dinamiche del sistema idrologico con scenari gestionali. L'analisi di scenari gestionali consente ai decisori di valutare delle alternative di pianificazione e può incrementare positivamente la loro abilità di creare delle politiche che si basino sulle necessità fisiche ma anche sociali di un particolare sistema. Questo lavoro è un primo passo verso un Sistema di Gestione Integrata della Risorsa Idrica (inglese: IWMR) capace di mettere in prospettiva strategie future su diverse scale. L'uso di uno strumento metodologico illustra le sfide associate nell'affrontare questo compito. In questo caso, un modello WEAP (Water Evaluation and Planning System) è stato sviluppato in collaborazione con partners Tunisini in modo da integrare le conoscenze su processi fisici e valutare diverse tendenze come l'aumento dell'irrigazione o il cambio di alcuni aspetti climatici. Lo strumento ora è disponibile ai ricercatori locali dove potrà essere sviluppato ulteriormente a fine di indirizzare domande più specifiche. Questo lavoro focalizza lo stoccaggio dell'acqua per poter evidenziare le interazioni dinamiche tra le diverse opzioni di stoccaggio nella zona di studio e valutare i "trade-offs" tra di esse. I risultati iniziali dimostrati in questo lavoro sono: - Se lo sfruttamento degli acquiferi fosse ristretto ai livelli delle loro ricarica, la domanda d'acqua dei diversi utilizzatori non sarebbe soddisfatta al 25% dei livelli di consumo attuale. - La tendenza di incremento dell'agricoltura di irrigazione crea un impatto più accentuato nelle risorse di sottosuolo di quello creato da un'ipotetica riduzione della piovosità all'85% - L'aumento del numero di laghi collinari riduce la quantità d'acqua che arriva a valle, allo stesso tempo aumenta la quantità d'acqua "persa" per evaporazione.

Einfluss der Landnutzungsänderung auf die Variabilität von Grundwasserneubildungs- und Sickerwasserrate - Qualitative Grundwassergefährdungsabschätzung mit einem GIS -

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines allgemeingültigen, im mittleren Maßstabsbereich durchgeführten, GIS-Bewertungsverfahrens zur Ermittlung der Grundwasserneubildungsrate unter Berücksichtigung einer langzeitlichen Landnutzungsänderung sowie die Darstellung eines Szenarios zur Grundwassergefährdungsabschätzung für ausgewählte rüstungsspezifi-sche organische Verbindungen. Das Untersuchungsgebiet befindet sich in einem während der beiden Weltkriege stark militär- und rüstungstechnisch genutzten Raum. Die Beurtei-lungsszenarien der Grundwassergefährdung erfolgen rein qualitativ.Die Abhängigkeit der Grundwasserneubildungsrate von der Landnutzungsänderung ist deut-lich zu erkennen. Mit zunehmender Flächenversiegelung, einher gehend mit veränderten Sickerwasserraten und des oberflächennahen Abflusses, reduziert sich die Grundwasser-neubildungsrate deutlich. Die Abschätzung der Grundwassergefährdung für die sprengstofftypischen Verbindungen erfolgt im ersten Schritt emissionsbezogen für die ungesättigte Zone unter Berücksichtigung der Standort- und Bodeneigenschaften und der physikalisch-chemischen Stoffeigenschaften. Im zweiten Schritt erfolgt eine immissionsbezogene Betrachtung der potenziellen Belastun-gen von Trinkwasserbrunnen.Trotz starker Generalisierungseffekte bietet dieser stoffspezifische Bewertungsansatz in Verbindung mit physikalischen Methoden für organische Verbindungen einen guten ersten Überblick über eine potenzielle Gefährdungen des Grundwassers. Die Datenbestände der entwickelten GIS-Anwendung sind leicht erweiterbar, so dass eine Abschätzung der potenzi-ellen Gefährdung auch für andere organische Stoffgruppen sowie auch eine Übertragung auf andere Untersuchungsgebiete möglich ist.

Fonti cartografiche di Toscana e Catalogna di Età Moderna e Contemporanea. Ricostruire con il GIS, comunicare con WebGIS

The aim of this study is the creation of a Historical GIS that spatially reference data retrieved from Italian and Catalan historical sources and records. The generation of locates these metasource was achieved through the integral acquisition of source-oriented records and the insertion of mark-up fields, yet maintaining, where possible, the original encoding of the source documents. In order to standardize the set of information contained in the original documents and thus allow queries to the database, additional fields were introduced. Once the initial phase of data research and analysis was concluded the new virtual source was published online within an open WebGIS source. As a conclusion we have created a dynamic and spatially referenced database of geo-historical information. The configuration of this new source is such to guarantee the best possible accessibility.

LCA-GIS Integrated approach for a Sustainable Land Use Under Energy Crops

In genere, negli studi di vocazionalità delle colture, vengono presi in considerazione solo variabili ambientali pedo-climatiche. La coltivazione di una coltura comporta anche un impatto ambientale derivante dalle pratiche agronomiche ed il territorio può essere più o meno sensibile a questi impatti in base alla sua vulnerabilità. In questo studio si vuole sviluppare una metodologia per relazionare spazialmente l’impatto delle colture con le caratteristiche sito specifiche del territorio in modo da considerare anche questo aspetto nell’allocazione negli studi di vocazionalità. LCA è stato utilizzato per quantificare diversi impatti di alcune colture erbacee alimentari e da energia, relazionati a mappe di vulnerabilità costruite con l’utilizzo di GIS, attraverso il calcolo di coefficienti di rischio di allocazione per ogni combinazione coltura-area vulnerabile. Le colture energetiche sono state considerate come un uso alternativo del suolo per diminuire l’impatto ambientale. Il caso studio ha mostrato che l’allocazione delle colture può essere diversa in base al tipo e al numero di impatti considerati. Il risultato sono delle mappe in cui sono riportate le distribuzioni ottimali delle colture al fine di minimizzare gli impatti, rispetto a mais e grano, due colture alimentari importanti nell’area di studio. Le colture con l’impatto più alto dovrebbero essere coltivate nelle aree a vulnerabilità bassa, e viceversa. Se il rischio ambientale è la priorità, mais, colza, grano, girasole, e sorgo da fibra dovrebbero essere coltivate solo nelle aree a vulnerabilità bassa o moderata, mentre, le colture energetiche erbacee perenni, come il panico, potrebbero essere coltivate anche nelle aree a vulnerabilità alta, rappresentando cosi una opportunità per aumentare la sostenibilità di uso del suolo rurale. Lo strumento LCA-GIS inoltre, integrato con mappe di uso attuale del suolo, può aiutare a valutarne il suo grado di sostenibilità ambientale.