Building sandstone surface modification by biofilm and iron precipitation: emerging block-scale heterogeneity and system response

Stone surfaces are sensitive to their environment. This means that they will often respond to exposure conditions by manifesting a change in surface characteristics. Such changes can be more than simply aesthetic, creating surface/subsurface heterogeneity in stone at the block scale, promoting stress gradients to be set up as surface response to, for example, temperature fluctuations, can diverge from subsurface response. This paper reports preliminary experiments investigating the potential of biofilms and iron precipitation as surface-modifiers on stone, exploring the idea of block-scale surface-to-depth heterogeneity, and investigating how physical alteration in the surface and near-surface zone can have implications for subsurface response and potentially for long-term decay patterns. Salt weathering simulations on fresh and surface-modified stone suggest that even subtle surface modification can have significant implications for moisture uptake and retention, salt concentration and distribution from surface to depth, over the period of the experimental run. The accumulation of salt may increase the retention of moisture, by modifying vapour pressure differentials and the rate of evaporation.
Temperature fluctuation experiments suggest that the presence of a biofilm can have an impact on energy transfer processes that occur at the stone surface (for example, buffering against temperature fluctuation), affecting surface-to-depth stress gradients. Ultimately, fresh and surface-modified blocks mask different kinds of system, which respond to inputs differently because of different storage mechanisms, encouraging divergent behaviour between fresh and surface modified stone over time.

A Low Radar Cross Section Dipole Antenna Simulation

This paper reports a new method for reducing theRadar Cross-Section (RCS) of a metal backed dipole antenna. Numerical simulations are used to show that when the Perfect Electrical Conductor (PEC) is replaced by a carefully designedFrequency Selective Surface (FSS), the electromagnetic performanceof the antenna is similar in band, but the RCS of the structure is significantly lower out of band. The design of the FSSand the return loss, radiation patterns and RCS are presentedfor an antenna which operates at a center frequency of 4 GHzand the results are compared with a conventional metal backed arrangement

Polarimetry In Radar Backscattering from Soil and Vegetated Surfaces

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2015

The value creation radar applied to the space engineering sector

This case study illustrates the application of the Value Creation Radar (VCR) to SenSyF, an Earth Observation (EO) system which was developed by Deimos Engenharia S.A. (DME), the Portuguese affiliate of Elecnor Deimos. It describes how a team of consultants adopted the VCR in order to find new market applications for SenSyF, selected the one with the highest potential, and defined a path to guarantee a sustainable market launch. This case study highlights the main challenges of bringing a technology-driven company closer to the market in the pursuit of long-term sustainability, while not compromising its technological capabilities

The global radar applied to the precision farming sector

The case describes the development of MyFARM’s internationalization plan, a service of Deimos Engenharia, under the GloCal Radar. This space engineering company hired Lisbon Consulting Company to undertake the project to overcome its lack of market orientation. The consultants’ analysis revealed Stevens County, Kansas, as the market with the highest potential for MyFARM. A suitable entry strategy and adaptation of the service for the local market was proposed. The case culminates with the Board of Directors discussing the viability of implementing the consultants’ recommendations to start diversifying their sources of revenue streams.

Assessment of NDVI, land surface temperature and precipitation anomalies for drought monitoring in Bayankhongor province, Mongolia

During the last decade Mongolia’s region was characterized by a rapid increase of both severity and frequency of drought events, leading to pasture reduction. Drought monitoring and assessment plays an important role in the region’s early warning systems as a way to mitigate the negative impacts in social, economic and environmental sectors. Nowadays it is possible to access information related to the hydrologic cycle through remote sensing, which provides a continuous monitoring of variables over very large areas where the weather stations are sparse. The present thesis aimed to explore the possibility of using NDVI as a potential drought indicator by studying anomaly patterns and correlations with other two climate variables, LST and precipitation. The study covered the growing season (March to September) of a fifteen year period, between 2000 and 2014, for Bayankhongor province in southwest Mongolia. The datasets used were MODIS NDVI, LST and TRMM Precipitation, which processing and analysis was supported by QGIS software and Python programming language. Monthly anomaly correlations between NDVI-LST and NDVI-Precipitation were generated as well as temporal correlations for the growing season for known drought years (2001, 2002 and 2009). The results show that the three variables follow a seasonal pattern expected for a northern hemisphere region, with occurrence of the rainy season in the summer months. The values of both NDVI and precipitation are remarkably low while LST values are high, which is explained by the region’s climate and ecosystems. The NDVI average, generally, reached higher values with high precipitation values and low LST values. The year of 2001 was the driest year of the time-series, while 2003 was the wet year with healthier vegetation. Monthly correlations registered weak results with low significance, with exception of NDVI-LST and NDVI-Precipitation correlations for June, July and August of 2002. The temporal correlations for the growing season also revealed weak results. The overall relationship between the variables anomalies showed weak correlation results with low significance, which suggests that an accurate answer for predicting drought using the relation between NDVI, LST and Precipitation cannot be given. Additional research should take place in order to achieve more conclusive results. However the NDVI anomaly images show that NDVI is a suitable drought index for Bayankhongor province.

Broad-scale adaptive genetic variation in alpine plants is driven by temperature and precipitation.

Identifying adaptive genetic variation is a challenging task, in particular in non-model species for which genomic information is still limited or absent. Here, we studied distribution patterns of amplified fragment length polymorphisms (AFLPs) in response to environmental variation, in 13 alpine plant species consistently sampled across the entire European Alps. Multiple linear regressions were performed between AFLP allele frequencies per site as dependent variables and two categories of independent variables, namely Moran's eigenvector map MEM variables (to account for spatial and unaccounted environmental variation, and historical demographic processes) and environmental variables. These associations allowed the identification of 153 loci of ecological relevance. Univariate regressions between allele frequency and each environmental factor further showed that loci of ecological relevance were mainly correlated with MEM variables. We found that precipitation and temperature were the best environmental predictors, whereas topographic factors were rarely involved in environmental associations. Climatic factors, subject to rapid variation as a result of the current global warming, are known to strongly influence the fate of alpine plants. Our study shows, for the first time for a large number of species, that the same environmental variables are drivers of plant adaptation at the scale of a whole biome, here the European Alps.

Evaluation of Bond Retainage in Portland Cement Concrete Overlays Using Infrared Thermography and Ground Penetrating Radar, HR-537, Final Report, 1989

When concrete deterioration begins to occur in highway pavement, repairs become necessary to assure the rider safety, extend its useful life and restore its riding qualities. One rehabilitation technique used to restore the pavement to acceptable highway standards is to apply a thin portland cement concrete (PCC) overlay to the existing pavement. First, any necessary repairs are made to the existing pavement, the surface is then prepared, and the PCC overlay is applied. Brice Petrides-Donohue, Inc. (Donohue) was retained by the Iowa Department of Transportation (IDOT) to evaluate the present condition with respect to debonding of the PCC overlay at fifteen sites on Interstate 80 and State Highway 141 throughout the State of Iowa. This was accomplished by conducting an infrared thermographic and ground penetrating radar survey of these sites which were selected by the Iowa Department of Transportation. The fifteen selected sites were all two lanes wide and one-tenth of a mile long, for a total of three lane miles or 190,080 square feet. The selected sites are as follows: On Interstate 80 Eastbound, from milepost 35.25 to 35.35, milepost 36.00 to 36.10, milepost 37.00 to 37.10, milepost 38.00 to 38.10 and milepost 39.00 to 39.10, on State Highway 141 from milepost 134.00 to 134.10, milepost 134.90 to milepost 135.00, milepost 135.90 to 136.00, milepost 137.00 to 137.10 and milepost 138.00 to 138.10, and on Interstate 80 Westbound from milepost 184.00 to 184.10, milepost 185.00 to 185.10, milepost 186.00 to 186.10, milepost 187.00 to 187.10, and from milepost 188.00 to 188.10.

Tecnologías digitales y computacionales en sistemas de radar y radioayudas para control de tránsito aéreo

Tesis (Maestro en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Electrónica) UANL, 2000.

Tecnologías digitales y computacionales en sistemas de radar y radioayudas para control de tránsito aéreo

Tesis (Maestro en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Electrónica) UANL, 2000.

Caractérisation des occupations du sol en milieu urbain par imagerie radar

Cette étude vise à tester la pertinence des images RSO - de moyenne et de haute résolution - à la caractérisation des types d’occupation du sol en milieu urbain. Elle s’est basée sur des approches texturales à partir des statistiques de deuxième ordre. Plus spécifiquement, on recherche les paramètres de texture les plus pertinents pour discriminer les objets urbains. Il a été utilisé à cet égard des images Radarsat-1 en mode fin en polarisation HH et Radarsat-2 en mode fin en double et quadruple polarisation et en mode ultrafin en polarisation HH. Les occupations du sol recherchées étaient le bâti dense, le bâti de densité moyenne, le bâti de densité faible, le bâti industriel et institutionnel, la végétation de faible densité, la végétation dense et l’eau. Les neuf paramètres de textures analysés ont été regroupés, en familles selon leur définition mathématique. Les paramètres de ressemblance/dissemblance regroupent l’Homogénéité, le Contraste, la Similarité et la Dissimilarité. Les paramètres de désordre sont l’Entropie et le Deuxième Moment Angulaire. L’Écart-Type et la Corrélation sont des paramètres de dispersion et la Moyenne est une famille à part. Il ressort des expériences que certaines combinaisons de paramètres de texture provenant de familles différentes utilisés dans les classifications donnent de très bons résultants alors que d’autres associations de paramètres de texture de définition mathématiques proches génèrent de moins bons résultats. Par ailleurs on constate que si l’utilisation de plusieurs paramètres de texture améliore les classifications, la performance de celle-ci plafonne à partir de trois paramètres. Malgré la bonne performance de cette approche basée sur la complémentarité des paramètres de texture, des erreurs systématiques dues aux effets cardinaux subsistent sur les classifications. Pour pallier à ce problème, il a été développé un modèle de compensation radiométrique basé sur la section efficace radar (SER). Une simulation radar à partir du modèle numérique de surface du milieu a permis d'extraire les zones de rétrodiffusion des bâtis et d'analyser les rétrodiffusions correspondantes. Une règle de compensation des effets cardinaux fondée uniquement sur les réponses des objets en fonction de leur orientation par rapport au plan d'illumination par le faisceau du radar a été mise au point. Des applications de cet algorithme sur des images RADARSAT-1 et RADARSAT-2 en polarisations HH, HV, VH, et VV ont permis de réaliser de considérables gains et d’éliminer l’essentiel des erreurs de classification dues aux effets cardinaux.

L’utilisation de la polarimétrie radar et de la décomposition de Touzi pour la caractérisation et la classification des physionomies végétales des milieux humides : le cas du Lac Saint-Pierre.

Les milieux humides remplissent plusieurs fonctions écologiques d’importance et contribuent à la biodiversité de la faune et de la flore. Même s’il existe une reconnaissance croissante sur l’importante de protéger ces milieux, il n’en demeure pas moins que leur intégrité est encore menacée par la pression des activités humaines. L’inventaire et le suivi systématique des milieux humides constituent une nécessité et la télédétection est le seul moyen réaliste d’atteindre ce but. L’objectif de cette thèse consiste à contribuer et à améliorer la caractérisation des milieux humides en utilisant des données satellites acquises par des radars polarimétriques en bande L (ALOS-PALSAR) et C (RADARSAT-2). Cette thèse se fonde sur deux hypothèses (chap. 1). La première hypothèse stipule que les classes de physionomies végétales, basées sur la structure des végétaux, sont plus appropriées que les classes d’espèces végétales car mieux adaptées au contenu informationnel des images radar polarimétriques. La seconde hypothèse stipule que les algorithmes de décompositions polarimétriques permettent une extraction optimale de l’information polarimétrique comparativement à une approche multipolarisée basée sur les canaux de polarisation HH, HV et VV (chap. 3). En particulier, l’apport de la décomposition incohérente de Touzi pour l’inventaire et le suivi de milieux humides est examiné en détail. Cette décomposition permet de caractériser le type de diffusion, la phase, l’orientation, la symétrie, le degré de polarisation et la puissance rétrodiffusée d’une cible à l’aide d’une série de paramètres extraits d’une analyse des vecteurs et des valeurs propres de la matrice de cohérence. La région du lac Saint-Pierre a été sélectionnée comme site d’étude étant donné la grande diversité de ses milieux humides qui y couvrent plus de 20 000 ha. L’un des défis posés par cette thèse consiste au fait qu’il n’existe pas de système standard énumérant l’ensemble possible des classes physionomiques ni d’indications précises quant à leurs caractéristiques et dimensions. Une grande attention a donc été portée à la création de ces classes par recoupement de sources de données diverses et plus de 50 espèces végétales ont été regroupées en 9 classes physionomiques (chap. 7, 8 et 9). Plusieurs analyses sont proposées pour valider les hypothèses de cette thèse (chap. 9). Des analyses de sensibilité par diffusiogramme sont utilisées pour étudier les caractéristiques et la dispersion des physionomies végétales dans différents espaces constitués de paramètres polarimétriques ou canaux de polarisation (chap. 10 et 12). Des séries temporelles d’images RADARSAT-2 sont utilisées pour approfondir la compréhension de l’évolution saisonnière des physionomies végétales (chap. 12). L’algorithme de la divergence transformée est utilisé pour quantifier la séparabilité entre les classes physionomiques et pour identifier le ou les paramètres ayant le plus contribué(s) à leur séparabilité (chap. 11 et 13). Des classifications sont aussi proposées et les résultats comparés à une carte existante des milieux humide du lac Saint-Pierre (14). Finalement, une analyse du potentiel des paramètres polarimétrique en bande C et L est proposé pour le suivi de l’hydrologie des tourbières (chap. 15 et 16). Les analyses de sensibilité montrent que les paramètres de la 1re composante, relatifs à la portion dominante (polarisée) du signal, sont suffisants pour une caractérisation générale des physionomies végétales. Les paramètres des 2e et 3e composantes sont cependant nécessaires pour obtenir de meilleures séparabilités entre les classes (chap. 11 et 13) et une meilleure discrimination entre milieux humides et milieux secs (chap. 14). Cette thèse montre qu’il est préférable de considérer individuellement les paramètres des 1re, 2e et 3e composantes plutôt que leur somme pondérée par leurs valeurs propres respectives (chap. 10 et 12). Cette thèse examine également la complémentarité entre les paramètres de structure et ceux relatifs à la puissance rétrodiffusée, souvent ignorée et normalisée par la plupart des décompositions polarimétriques. La dimension temporelle (saisonnière) est essentielle pour la caractérisation et la classification des physionomies végétales (chap. 12, 13 et 14). Des images acquises au printemps (avril et mai) sont nécessaires pour discriminer les milieux secs des milieux humides alors que des images acquises en été (juillet et août) sont nécessaires pour raffiner la classification des physionomies végétales. Un arbre hiérarchique de classification développé dans cette thèse constitue une synthèse des connaissances acquises (chap. 14). À l’aide d’un nombre relativement réduit de paramètres polarimétriques et de règles de décisions simples, il est possible d’identifier, entre autres, trois classes de bas marais et de discriminer avec succès les hauts marais herbacés des autres classes physionomiques sans avoir recours à des sources de données auxiliaires. Les résultats obtenus sont comparables à ceux provenant d’une classification supervisée utilisant deux images Landsat-5 avec une exactitude globale de 77.3% et 79.0% respectivement. Diverses classifications utilisant la machine à vecteurs de support (SVM) permettent de reproduire les résultats obtenus avec l’arbre hiérarchique de classification. L’exploitation d’une plus forte dimensionalitée par le SVM, avec une précision globale maximale de 79.1%, ne permet cependant pas d’obtenir des résultats significativement meilleurs. Finalement, la phase de la décomposition de Touzi apparaît être le seul paramètre (en bande L) sensible aux variations du niveau d’eau sous la surface des tourbières ouvertes (chap. 16). Ce paramètre offre donc un grand potentiel pour le suivi de l’hydrologie des tourbières comparativement à la différence de phase entre les canaux HH et VV. Cette thèse démontre que les paramètres de la décomposition de Touzi permettent une meilleure caractérisation, de meilleures séparabilités et de meilleures classifications des physionomies végétales des milieux humides que les canaux de polarisation HH, HV et VV. Le regroupement des espèces végétales en classes physionomiques est un concept valable. Mais certaines espèces végétales partageant une physionomie similaire, mais occupant un milieu différent (haut vs bas marais), ont cependant présenté des différences significatives quant aux propriétés de leur rétrodiffusion.

Aircraft down-range profiles formed from simulated and compact-range radar backscatter

Compact-range radar backscatter measurements are taken of aircraft scale models. In addition, computer software is used to predict the RCS of the aircraft. Synthetic down-range profiles formed from the two sources of backscatter data are compared and visualized in an innovative manner. Similar discrimination rates between the two aircraft are obtained on data from both source

A Novel Radar-Absorbing-Material Based on EBG Structure

A navel ultra-thin radar-absorbing material (RAM) using metanwterials is presented and the absorption performance is examined. Due to the high-impedance property of the metamalerials. the thickness of the RAM is about several tenths of the center wavelength of the absorption band, which is considerably thinner than conventional absorbers. The absorption bandwidth of the RAM is about several hundred megahertz