Mapeamento do uso e cobertura da terra a partir da segmentação e classificação de imagens-fração solo, sombra e vegetação derivadas do modelo linear de mistura aplicado a dados do sensor TM/Landsat5, na região do reservatório de Tucuruí - PA

Técnicas de sensoriamento remoto são fundamentais para o monitoramento das mudanças de uso da terra, principalmente em áreas extensas como a Amazônia. O mapeamento de uso da terra, geralmente é realizado por métodos de classificação manual ou digital pixel a pixel, os quais consomem muito tempo. Este estudo aborda a aplicação do modelo linear de mistura em uma imagem Landsat-TM segmentada para o mapeamento das classes de uso da terra na região do reservatório de Tucuruí-PA para os anos de 1996 e 2001.

Detecção de cicatrizes de áreas queimadas baseada no modelo linear de mistura espectral e imagens índice de vegetação utilizando dados multitemporais do sensor MODIS/TERRA no estado do Mato Grosso, Amazônia brasileira

O objetivo desta pesquisa foi avaliar os dados do sensor MODIS para detectar e monitorar cicatrizes de áreas recém queimadas. Utilizamos imagens da reflectância de superfície do sensor MODIS: produto MOD09 (dia 5 de outubro) e produto MOD13A1 (meses de outubro e novembro). Foi avaliada também uma série temporal de um ano dos índices de vegetação (IV) EVI e NDVI (produto MOD13A1). Uma imagem do sensor ETM+ (dia 5 de outubro) foi utilizada como base para a delimitação dos polígonos amostrais e avaliação dos dados MODIS devido a sua melhor resolução espacial. A metodologia focou na aplicação do modelo linear de mistura espectral nas imagens reflectância para a geração das imagens fração sombra. Análises de regressão foram efetuadas para comparação entre o percentual de sombra derivado da imagem ETM+ e das imagens MODIS. As alterações multitemporais nas imagens IV foram avaliadas com base no teste de Tukey. Os resultados mostraram que a imagem fração sombra gerada a partir do produto MOD09 apresentou um R² = 0,66 (p < 0,01) em relação aos dados ETM+. Para as imagens do produto MOD13A1 não foram identificadas relações significativas. Os IV dentro dos mesmos polígonos apresentaram uma variação sazonal durante o ano. No entanto, não houve uma diminuição significativa dos valores destes índices nos meses onde foram observadas as cicatrizes de áreas recém queimadas. Portanto, o produto MOD09 mostrou-se mais eficiente que o produto MOD13A1 para a detecção de cicatrizes de áreas recém queimadas. A análise multitemporal dos IV sugeriu que não foi possível detectar este mesmo padrão na área de estudo.

Retenção do dimetoato e sua relação com pH e teores de argila e matéria orgânica nos sedimentos da zona não-saturada de uma microbacia no nordeste paraense

Na agricultura familiar na Amazônia oriental, em particular no nordeste do Pará, são comuns os cultivos semi-perenes com pesada aplicação de agrotóxicos. Em virtude da ampla utilização desses produtos, principalmente o dimetoato, na microbacia hidrográfica do igarapé Cumaru, município de Igarapé-Açu (PA), foi avaliada a retenção dessa substância em amostras da zona não-saturada em laboratório, verificando-se também a influência do pH e dos teores de argila e de matéria orgânica nesse processo. Entre os diversos agrotóxicos utilizados na área, o dimetoato foi selecionado por apresentar maior potencial de lixiviação, segundo o índice GUS (Groundwater Ubiquity Score). Para a quantificação da retenção do dimetoato nos sedimentos da zona não-saturada foi realizado um experimento de sorção. Este último mostrou que, em termos percentuais, a sorção do dimetoato variou de 2.5% a 36.2% (concentração inicial 20 mg.-1) e de 6.20% a 31.0 % (concentração inicial 10 mg.-1). Esses dados comprovam o elevado potencial de contaminação da água subterrânea por essa substância, devido, principalmente, à sua mobilidade e baixa retenção. Devido ao caráter hidrofóbico do dimetoato, que aumenta a sua afinidade com a matéria orgânica, a quantidade sorvida dessa substância se mostrou diretamente proporcional à de matéria orgânica presente nos sedimentos. O pH exerce efeito contrário a este, ou seja, quanto mais elevado o seu valor, menor é a quantidade de dimetoato sorvida. Em relação à variação do teor e ao tipo de argila, foi observado que esses fatores não influenciam na retenção do dimetoato, sendo esse resultado atribuído ao comportamento não iônico desse agrotóxico.

(Un)suitability of the use of pH buffers in biological, biochemical and environmental studies and their interaction with metal ions - a review

The use of buffers to maintain the pH within a desired range is a very common practice in chemical, biochemical and biological studies. Among them, zwitterionic N-substituted aminosulfonic acids, usually known as Good's buffers, although widely used, can complex metals and interact with biological systems. The present work reviews, discusses and updates the metal complexation characteristics of thirty one commercially available buffers. In addition, their impact on biological systems is also presented. The influences of these buffers on the results obtained in biological, biochemical and environmental studies, with special focus on their interaction with metal ions, are highlighted and critically reviewed. Using chemical speciation simulations, based on the current knowledge of the metal-buffer stability constants, a proposal of the most adequate buffer to employ for a given metal ion is presented.

Ag-TiNx electrodes deposited on piezoelectric poly(vinylidene fluoride) for biomedical sensor applications

Electroactive polymers are one of the most interesting class of polymers used as smart materials in various applications, such as the development of sensors and actuators for biomedical applications in areas such as smart prosthesis, implantable biosensors and biomechanical signal monitoring, among others. For acquiring or applying the electrical signal from/to the piezoelectric material, suitable electrodes can be produced from Ti based coatings with tailored multifunctional properties, conductivity and antibacterial characteristics, through Ag inclusions. This work reports on Ag-TiNx electrodes, deposited by d. c. and pulsed magnetron sputtering at room temperature on poly(vinylidene fluoride), PVDF, the all-round best piezoelectric polymer.. Composition of the electrodes was assessed by microanalysis X-ray system (EDS - energy dispersive spectrometer). The XRD results revealed that the deposition conditions preserve the polymer structure and suggested the presence of crystalline fcc-TiN phase and fcc-Ag phase in samples with N2 flow above 3 sccm. According to the results obtained from SEM analysis, the coatings are homogeneous and Ag clusters were found for samples with nitrogen flow above 3 sccm. With increasing nitrogen flow, the sheet resistivity tend to be lower than the samples without nitrogen, leading also to a decrease of the piezoelectric response. It is concluded that the deposition conditions do significantly affect the piezoelectric polymer, which maintain its characteristics for sensor/actuator applications.

Tolerance to temperature, pH, ammonia and nitrite in cardinal tetra, Paracheirodon axelrodi, an amazonian ornamental fish

Poor water quality condition has been pointed out as one of the major causes for the high mortality of ornamental fishes exported from the state of Amazonas, Brazil. The purpose of the current study was to define water quality standards for cardinal tetra (Paracheirodon axelrodi), by establishing the lower and higher for lethal temperature (LT50), lethal concentration (LC50) for total ammonia and nitrite and LC50 for acid and alkaline pH. According to the findings, cardinal tetra is rather tolerant to high temperature (33.3 ºC), to a wide pH range (acid pH=2.9 and alkaline pH=8.8) and to high total ammonia concentration (23.7 mg/L). However, temperatures below 19.6 ºC and nitrite concentrations above 1.1 mg/L NO2- may compromise fish survival especially during long shipment abroad.

A hybrid MAC Scheme to improve the transmission performance in body sensor networks

Wireless body sensor networks (WBSNs) constitute a key technology for closing the loop between patients and healthcare providers, as WBSNs provide sensing ability, as well as mobility and portability, essential characteristics for wide acceptance of wireless healthcare technology. However, one important and difficult aspect of WBSNs is to provide data transmissions with quality of service, among other factors due to the antennas being small size and placed close to the body. Such transmissions cannot be fully provided without the assumption of a MAC protocol that solves the problems of the medium sharing. A vast number of MAC protocols conceived for wireless networks are based on random or scheduled schemes. This paper studies firstly the suitability of two MAC protocols, one using CSMA and the other TDMA, to transmit directly to the base station the signals collected continuously from multiple sensor nodes placed on the human body. Tests in a real scenario show that the beaconed TDMA MAC protocol presents an average packet loss ratio lower than CSMA. However, the average packet loss ratio is above 1.0 %. To improve this performance, which is of vital importance in areas such as e-health and ambient assisted living, a hybrid TDMA/CSMA scheme is proposed and tested in a real scenario with two WBSNs and four sensor nodes per WBSN. An average packet loss ratio lower than 0.2 % was obtained with the hybrid scheme. To achieve this significant improvement, the hybrid scheme uses a lightweight algorithm to control dynamically the start of the superframes. Scalability and traffic rate variation tests show that this strategy allows approximately ten WBSNs operating simultaneously without significant performance degradation.

Adsorção de cromo (VI) por carvão ativado granular de soluções diluídas utilizando um sistema batelada sob pH controlado

Na Amazônia o cromo é empregado principalmente na indústria de couro e de madeira, sendo responsável por vários problemas de saúde porque é tóxico para os seres vivos. A remoção de cromo de efluentes industriais é feita por meio de diversos processos como a adsorção. Este trabalho mostra os resultados da adsorção de Cr(VI) por carvão ativado granular comercial (CAG) como adsorvente de soluções diluídas empregando um sistema de adsorção batelada com controle de pH. Os grupos funcionais da superfície do CAG foram determinados pelo método de Boehm. Além disso, o efeito do pH na adsorção de Cr(VI), o equilíbrio e a cinética de adsorção foram estudados nas condições experimentais (pH = 6, MA = 6g, tempo de adsorção 90min.). Na superfície do CAG, os grupos carboxílicos foram determinados em maior concentração (MAS=0,43 mmol/gCAG), estes, presentes em concentrações elevadas aumentam a adsorção do metal, principalmente em valores de pH ácidos. A capacidade de adsorção é dependente do pH da solução, devido a sua influência nas propriedades de superfície do CAG e nas diferentes formas iônicas das soluções de Cr(VI). Os dados de equilíbrio da adsorção foram ajustados satisfatoriamente pela isoterma de Langmuir (R²=0,988), tipo favorável. A partir da cinética de adsorção a 5mg/L e 20mg/L, os resultados obtidos foram compatíveis com o valor limite preconizado na legislação nacional (Res. nº 357/05). Portanto, para o sistema experimental utilizando CAG foi eficiente na remoção de Cr(VI) a partir de correntes líquidas contendo baixas concentrações do metal.

Influência do pH e temperatura sobre a atividade amilolítica de rizóbios isolados de solos da Amazônia

Poucas são as informações referentes ao perfil enzimático de bactérias rizobiais. Em meio de cultura solidificado, foi conduzido um experimento em fatorial 7 x 3 x 3 para avaliar o efeito do pH (5,0; 6,5 e 8,0) e da temperatura (25, 35 e 42 ºC) sobre a atividade amilolítica de sete isolados de rizóbio. As maiores atividades amilolíticas foram observadas em ambientes ácidos, com algumas bactérias também produzindo níveis significativos em pH 8,0. Entre as interações significativas (P<0,01), os isolados INPA R-110 e R-822 apresentaram máximas atividades em pH 5,0 e 25 ºC, com o R-822 também sendo um bom produtor de amilase nas temperaturas de 35 e 42 ºC. Em termos gerais, os isolados INPA R-110 e R-822 foram os melhores produtores de amilases, com atividades enzimáticas maiores do que 2,0.

Mapeamento da antiga cobertura vegetal de várzea do Baixo Amazonas a partir de imagens históricas (1975-1981) do Sensor MSS-Landsat

Este estudo apresenta um mapa da cobertura vegetal da planície de inundação do Rio Amazonas entre as cidades de Parintins (AM) e Almeirim (PA), com base em imagens Landsat-MSS adquiridas entre 1975 e 1981. O processamento digital dessas imagens envolveu a transformação para imagens-fração de vegetação, solo e água escura (sombra), seguido da aplicação de técnicas de segmentação e classificação por região. O mapa resultante da classificação foi organizado em quatro classes de cobertura do solo: floresta de várzea, vegetação não-florestal de várzea, solo exposto e água aberta. A precisão do mapa foi estimada a partir de dois tipos de informações coletadas em campo: 1) pontos de descrição: para validação das classes de cobertura não sujeitas a grandes alterações, como é o caso dos corpos d'água permanentes, e identificação de indicadores dos tipos de cobertura original presentes na paisagem na ocasião da obtenção das imagens (72 pontos); 2) entrevistas com moradores antigos para a recuperação da memória sobre a cobertura vegetal existente há 30 anos (44 questionários). Ao todo foram coletadas informações em 116 pontos distribuídos ao longo da área de estudo. Esses pontos foram utilizados para calcular o Índice Kappa de concordância entre os dados de campo e o mapa resultante da classificação automática, cujo valor (0,78) indica a boa qualidade do mapa de cobertura vegetal da várzea. Os resultados mostram que a região possuía uma cobertura florestal de várzea de aproximadamente 8.650 km2 no período de aquisição das imagens.

Sistema de visão robótico baseado no sensor kinect para orientação no espaço e contorno de obstáculos

Dissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores (área de especialização em Robótica)

Land cover classification of Lago Grande de Curuai floodplain (Amazon, Brazil) using multi-sensor and image fusion techniques

Given the limitations of different types of remote sensing images, automated land-cover classifications of the Amazon várzea may yield poor accuracy indexes. One way to improve accuracy is through the combination of images from different sensors, by either image fusion or multi-sensor classifications. Therefore, the objective of this study was to determine which classification method is more efficient in improving land cover classification accuracies for the Amazon várzea and similar wetland environments - (a) synthetically fused optical and SAR images or (b) multi-sensor classification of paired SAR and optical images. Land cover classifications based on images from a single sensor (Landsat TM or Radarsat-2) are compared with multi-sensor and image fusion classifications. Object-based image analyses (OBIA) and the J.48 data-mining algorithm were used for automated classification, and classification accuracies were assessed using the kappa index of agreement and the recently proposed allocation and quantity disagreement measures. Overall, optical-based classifications had better accuracy than SAR-based classifications. Once both datasets were combined using the multi-sensor approach, there was a 2% decrease in allocation disagreement, as the method was able to overcome part of the limitations present in both images. Accuracy decreased when image fusion methods were used, however. We therefore concluded that the multi-sensor classification method is more appropriate for classifying land cover in the Amazon várzea.

Optimization of magnetoelectric composites based on electroactive polymers for energy harvesting and sensor application

Tese de Doutoramento em Engenharia de Materiais.

Development of a novel aptamer-based multi-sensor device for the detection of osteopontin

Doctoral Dissertation for PhD degree in Chemical and Biological Engineering

Marcapasso com sensor de contratilidade regulado pelas variações do sistema nervoso autônomo na miocardiopatia chagásica crônica

OBJETIVO: Analisar o desempenho da estimulação cardíaca artificial com marcapasso do tipo VVIR cujo sensor é regulado pelas variações do sistema nervoso autônomo em pacientes chagásicos com distúrbio no sistema de condução. MÉTODOS: Estudados 47 chagásicos, 28 do sexo masculino, com idades entre 24 e 68 anos, 36 tinham bloqueio atrioventricular (AV) total; 8, bloqueio AV de 2º grau 2; e 3 doença do nódulo sinusal, e encontravam-se, de acordo com a NYHA, em classe I (4), II (15), III (16) e IV (12). Após o implante de marcapasso do tipo VVIR os pacientes foram acompanhados durante 12 meses. A resposta de freqüência foi registrada em gravações de Holter de 24h e divididos em dois grupos de acordo com a FC em repouso - grupo 1: >65bpm e grupo 2: <=65bpm, para estudo comparativo, considerando: 1) FC em exercício no período de pós-implante; 2) PA em repouso após o implante e 3) avaliação dos grupos de eletrodos identificados como TIR-60-UP e outros eletrodos. RESULTADOS: O grupo 1 teve em exercício menor variação entre seus valores, do que o grupo 2, indicando que esse tipo de sistema de estimulação permite controlar individualmente cada paciente. Os valores de PA em repouso e em exercício não foram diferentes entre os grupos. O eletrodo do tipo TIR-60-UP, comportou-se como os demais eletrodos. CONCLUSÃO: O marcapasso do tipo VVIR cujo sensor é regulado pelas variações do SNA propicia o restabelecimento dos mecanismos fisiológicos em chagásicos, sendo que 74% deles tiveram melhora de uma ou duas classes funcionais da NYHA.