Risk assessment of child-victim sex offenders for extended supervision in New Zealand

Recently enacted legislation in New Zealand, the Parole (Extended Supervision) Amendment Act 2004, allows for the imposition of up to 10 years of supervision in the community for child-victim sex offenders following their release from prison. The Act requires reports to be written specifically assessing the risk of sexual re-offending against children. This study examined the application of actuarial measures used by the New Zealand Department of Corrections in these assessments, including a computer-scored instrument based on static factors (the Automated Sexual Recidivism Scale; ASRS) and a clinically-based judgement of dynamic risk factors (the SONAR). It was expected that a conservative approach would be taken in making recommendations for or against extended periods of supervision, such that a high score on either measure would predict a recommendation for extended supervision. It was found, however, that a more individualized approach was often taken, whereby a baseline assessment of risk as predicted by the ASRS was adjusted by clinicians based on SONAR ratings. Implications for the practice of risk assessment in sexual re-offending are discussed.

Seafloor mapping data, Victoria

The collection includes three major data types

- Seafloor structure information: Collation of seafloor structure information (bathymetry and softness hardness) collected using multibeam sonar systems as part of the Victorian Marine Habitat Mapping Project and bathymetric light detection and ranging data (LiDAR) collected as part of the future coats program. The geographic is Victorian State waters (~1400km2 multibeam sonar & ~4000 km2 for LiDAR as of 2012

- Video information: ~800 linear kilometres of precisely georeferenced towed video data from depths of 10-100m in Victorian coastal waters. 300 baited stereo video drops in Hopkins and Discovery Bay site locations. All video has been classified to the lowest taxonomic resolution possible with the video systems employed and converted to spatial data layers in the GIS environment.

- Habitat maps: Predicted habitat models integrating seafloor structure and video information developed using classification algorithms and remote sensing technologies.

Are we predicting the actual or apparent distribution of temperate marine fishes?

Planning for resilience is the focus of many marine conservation programs and initiatives. These efforts aim to inform conservation strategies for marine regions to ensure they have inbuilt capacity to retain biological diversity and ecological function in the face of global environmental change – particularly changes in climate and resource exploitation. In the absence of direct biological and ecological information for many marine species, scientists are increasingly using spatially-explicit, predictive-modeling approaches. Through the improved access to multibeam sonar and underwater video technology these models provide spatial predictions of the most suitable regions for an organism at resolutions previously not possible. However, sensible-looking, well-performing models can provide very different predictions of distribution depending on which occurrence dataset is used. To examine this, we construct species distribution models for nine temperate marine sedentary fishes for a 25.7 km2 study region off the coast of southeastern Australia. We use generalized linear model (GLM), generalized additive model (GAM) and maximum entropy (MAXENT) to build models based on co-located occurrence datasets derived from two underwater video methods (i.e. baited and towed video) and fine-scale multibeam sonar based seafloor habitat variables. Overall, this study found that the choice of modeling approach did not considerably influence the prediction of distributions based on the same occurrence dataset. However, greater dissimilarity between model predictions was observed across the nine fish taxa when the two occurrence datasets were compared (relative to models based on the same dataset). Based on these results it is difficult to draw any general trends in regards to which video method provides more reliable occurrence datasets. Nonetheless, we suggest predictions reflecting the species apparent distribution (i.e. a combination of species distribution and the probability of detecting it). Consequently, we also encourage researchers and marine managers to carefully interpret model predictions.

Detecting patterns of change in benthic habitats by acoustic remote sensing

Changes in benthic habitats occur as a result of natural variation or human-induced processes. It is important to understand natural fine-scale inter-annual patterns of change to separate these signals from patterns of long-term change. Describing change from an acoustic remote sensing standpoint has been facilitated by the recent availability of full coverage swath acoustic datasets, but is limited by cost pressures associated with multiple surveys of the same area. We studied the use of landscape transition analysis as a means to differentiate seemingly random patterns of habitat change from systematic signals of habitat transition at a shallow (10 to 50 m depth) 18 km2 site on the temperate Australian continental shelf in 2006 and 2007. Supervised classifications for each year were accomplished using inde pendently collected highresolution swath acoustic and video reference data. Of the 4 representative biotic clas ses considered, signals of directional systematic changes occurred be tween a kelp-dominated class, a sessile invertebrate-dominated class and a mixed class of kelp and sessile invertebrates. We provide a detailed analysis of the components of the traditional change detection cross tabulation matrix, allowing identification of the strongest signals of systematic habitat transitions. Iden tifying patterns of habitat change is an important first step toward understanding the processes that drive them.

Quantitative experimental comparison of single-beam, sidescan, and multibeam benthic habitat maps

Map comparison is a relatively uncommon practice in acoustic seabed classification to date, contrary to the field of land remote sensing, where it has been developed extensively over recent decades. The aim here is to illustrate the benefits of map comparison in the underwater realm with a case study of three maps independently describing the seabed habitats of the Te Matuku Marine Reserve (Hauraki Gulf, New Zealand). The maps are obtained from a QTC View classification of a single-beam echosounder (SBES) dataset, manual segmentation of a sidescan sonar (SSS) mosaic, and automatic classification of a backscatter dataset from a multibeam echosounder (MBES). The maps are compared using pixel-to-pixel similarity measures derived from the literature in land remote sensing. All measures agree in presenting the MBES and SSS maps as the most similar, and the SBES and SSS maps as the least similar. The results are discussed with reference to the potential of MBES backscatter as an alternative to SSS mosaic for imagery segmentation and to the potential of joint SBES–SSS survey for improved habitat mapping. Other applications of map-similarity measures in acoustic classification of the seabed are suggested.

New approaches to predicting the distribution and dynamics of seafloor habitats

Marine spatial planners and managers need timely and accurate maps describing biological communities at the seafloor. This thesis employs state of the art sonar equipment and seafloor imaging techniques to answer some fundamental questions about how these communities are distributed through space and time.

Integrating multibeam backscatter angular response, mosaic and bathymetry data for benthic habitat mapping

Multibeam echosounders (MBES) are increasingly becoming the tool of choice for marine habitat mapping applications. In turn, the rapid expansion of habitat mapping studies has resulted in a need for automated classification techniques to efficiently map benthic habitats, assess confidence in model outputs, and evaluate the importance of variables driving the patterns observed. The benthic habitat characterisation process often involves the analysis of MBES bathymetry, backscatter mosaic or angular response with observation data providing ground truth. However, studies that make use of the full range of MBES outputs within a single classification process are limited. We present an approach that integrates backscatter angular response with MBES bathymetry, backscatter mosaic and their derivatives in a classification process using a Random Forests (RF) machine-learning algorithm to predict the distribution of benthic biological habitats. This approach includes a method of deriving statistical features from backscatter angular response curves created from MBES data collated within homogeneous regions of a backscatter mosaic. Using the RF algorithm we assess the relative importance of each variable in order to optimise the classification process and simplify models applied. The results showed that the inclusion of the angular response features in the classification process improved the accuracy of the final habitat maps from 88.5% to 93.6%. The RF algorithm identified bathymetry and the angular response mean as the two most important predictors. However, the highest classification rates were only obtained after incorporating additional features derived from bathymetry and the backscatter mosaic. The angular response features were found to be more important to the classification process compared to the backscatter mosaic features. This analysis indicates that integrating angular response information with bathymetry and the backscatter mosaic, along with their derivatives, constitutes an important improvement for studying the distribution of benthic habitats, which is necessary for effective marine spatial planning and resource management.

AUV location detection in an enclosed environment

Normally, experiments are done in a controlled environment so that different systems under test can be isolated. The added benefit is that the sensors used are a lot more accurate under controlled conditions. In the experiments perform on underwater robot localization, this was not the case. The sonar localization equipment use perform flawlessly in open water as it was designed to do, but poorly in an indoor pool. It is believed that the sonar had too much power causing too many reflections in the enclosed space. Unfortunately the experiments are better done in a pool so as to control the elements under test. This paper is the search to improve the equipment's accuracy in an enclosed environment by attempting to reduce the power of the sonar via mechanical means.

Wave exposure as a predictor of benthic habitat distribution on high energy temperate reefs

The new found ability to measure physical attributes of the marine environment at high resolution across broad spatial scales has driven the rapid evolution of benthic habitat mapping as a field in its own right. Improvement of the resolution and ecological validity of seafloor habitat distribution models has, for the most part, paralleled developments in new generations of acoustic survey tools such as multibeam echosounders. While sonar methods have been well demonstrated to provide useful proxies of the relatively static geophysical patterns that reflect distribution of benthic species and assemblages, the spatially and temporally variable influence of hydrodynamic energy on habitat distribution have been less well studied. Here we investigate the role of wave exposure on patterns of distribution of near-shore benthic habitats. A high resolution spectral wave model was developed for a 624 km2 site along Cape Otway, a major coastal feature of western Victoria, Australia. Comparison of habitat classifications implemented using the Random Forests algorithm established that significantly more accurate estimations of habitat distribution were obtained by including a fine-scale numerical wave model, extended to the seabed using linear wave theory, than by using depth and seafloor morphology information alone. Variable importance measures and map interpretation indicated that the spatial variation in wave-induced bottom orbital velocity was most influential in discriminating habitat classes containing the canopy forming kelp Ecklonia radiata, a foundation kelp species that affects biodiversity and ecological functioning on shallow reefs across temperate Australasia. We demonstrate that hydrodynamic models reflecting key environmental drivers on wave-exposed coastlines are important in accurately defining distributions of benthic habitats. This study highlights the suitability of exposure measures for predictive habitat modeling on wave-exposed coastlines and provides a basis for continuing work relating patterns of biological distribution to remotely-sensed patterns of the physical environment.

The drowned apostles: the longevity of sea stacks over eustatic cycles

Cliffed rocky coasts are erosional environments, the remnants of which can be preserved as sea stacks as the shoreline retreats. These sea stacks form spectacular landscapes, such as the iconic Twelve Apostles in Victoria, Australia. However, they are ephemeral features formed on a centennial scale, continually eroding and collapsing, meaning that coasts characterised by sea stacks often have fewer features than when first described. The question arises then as to the longevity of such features and whether they can be preserved over eustatic cycles. The modern Twelve Apostles, of which 8 are still standing, are comprised of the Miocene Port Campbell Limestone and reach 45 m above sea level. Recent multibeam sonar data show five features around 6 km offshore, in 40-50 m water depth that appear to be relict sea stacks. Based on the morphology and geology of both the modern and drowned Apostles, it is inferred that the drowned and modern stacks evolved in a similar manner. While the modern sea stacks have an average height of 45 m, the drowned stacks have an average height of 4 m, suggesting a much greater age and also the possibility of multiple exposures to subaerial processes. The drowned stacks lay 655 m seaward of a drowned cliff averaging 14 m high which likely represents a former interstadial shoreline. This is much greater than the 91 m average distance between stack and cliff for the Modern Apostles, which may imply a more prolonged period of erosion along the drowned coastline.

Estudo e análise da acústica de ambientes submetidos a sistemas de áudio

O crescente aprimoramento tecnológico ocorrido nos últimos anos principalmente nas áreas de eletrônica analógica e digital, proporcionou um grande desenvolvimento dos equipamentos destinados à captação, registro e reprodução sonora - componentes dos sistemas de áudio – tornando-os muito mais sofisticados e complexos. Por sua vez, estes sistemas de áudio encontram-se cada vez mais presentes em diversos tipos de ambientes tais como teatros, casa de shows e auditórios, cumprindo um papel fundamental na programação do recinto. Entretanto, o projeto acústico destes ambientes, em sua grande maioria, não tem levado em consideração as características do sistema de áudio a ser instalado, resultando em prejuízo do desempenho acústico do ambiente e conseqüente insatisfação dos usuários. Somado a este fato, tem-se dado pouca atenção aos parâmetros de qualidade acústica de ambientes destinados à reprodução musical, inicialmente desenvolvidas por Beraneck, 1962, abrindo-se mão, portanto, de ótimas ferramentas de análise que poderiam servir para melhorar o desempenho acústico destes ambientes. Como conseqüência destes resultados, vem crescendo a idéia entre os profissionais da área de acústica e de áudio que o ideal é otimizar o sistema de som com o ambiente para que os melhores resultados sejam alcançados É neste cenário que o presente trabalho se propõe a discutir as questões acústicas juntamente com as questões de áudio com o objetivo de apresentar os principais conce itos, técnicas e procedimentos referentes ao projeto e análise da acústica de ambientes e de sistemas de áudio. Para tanto, foi realizada uma revisão bibliográfica que apresenta os parâmetros objetivos de qualidade acústica ambiental juntamente com um método de avaliação da qualidade acústica de salas, proposta por Arau, 1999. Também apresenta os principais conceitos que norteiam o projeto de sistemas de áudio, mostrando os principais equipamentos envolvidos e suas características técnicas. Ainda foi realizado um estudo sobre as diversas técnicas de medição de resposta impulsiva com as quais os sistemas, tanto acústico quanto de áudio, podem ser caracterizados chegando a conclusão que a técnica de varredura logarítmica de seno é aquela que mais se adapta às medições acústicas por apresentar melhor relação sinal/ruído e imunidade à distorções inerentes aos transdutores eletromecânicos utilizados nestes tipo de medição Para concretizar os conceitos apresentados no trabalho é realizada uma análise do sistema som-ambiente do Salão de Atos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Como resultado desta análise conclui-se que a amplificação eletrônica, apesar de ser adequada para atender às necessidades da aplicação, tem sua capacidade limitada pelas caixas acústicas. Estas por sua vez, em conjunto com as características do ambiente, são capazes de proporcionar boa inteligibilidade de voz na área de cobertura.Também conclui-se que o ambiente de Salão de Atos possui absorção excessiva em médias-altas freqüências e baixa audibilidade nas posições mais distantes do palco. Ainda, é mostrado que, devido ao posicionamento das caixas acústicas no palco, existem regiões na área da platéia que são atingidas pelo efeito de eco.

Deteção e caracterização molecular das estirpes de Wolbachia nos afídeos

A Wolbachiapertence a um grupo de bactérias intracelulares, transmitidas maternalmente, que se encontram amplamente distribuídas nos artrópodes. Estes endossimbiontes encontram-se normalmente nos tecidos do sistema reprodutor dos artrópodes e têm a capacidade manipular a sua reproduçãode modo a garantir a sua transmissão à descendência e rápida dispersão na população.A capacidade de manipulação reprodutiva da Wolbachia tornou-a o alvo de diversos estudos para uma maior e melhor perceção da sua implicação em processos biológicos e evolutivos e por acreditar-se que esta bactéria é uma promissora ferramenta no controlo de populações de insetos que são pragas agrícolas. Os afídeos são um grupo de insetos associados às plantas que podem ter um efeito devastador nas culturas agrícolas e hortícolas pois não só retiram nutrientes às plantas como podem ser vetores de doenças. Embora durante muito tempo se pensasse que estes insetos não albergavam a Wolbachia estudos recentes mostram que são várias as espécies de afídeos infetados com esta bactéria. O principal objetivo deste trabalho é estudar a prevalência de infeção por Wolbachia assim como a caracterização das suas estirpes em amostras de afídeos dos Arquipélagos da Madeira e dos Açores. Neste estudo foram analisadas 545 amostras de afídeos, 361 provenientes do Arquipélago da Madeira e 184 dos Açores. Utilizando a técnica da “Polymerase Chain Reaction” (reação em cadeia da polimerase) amplificou-se o gene 16S rRNA (RNA ribossomal) e verificou-se que 32 destas amostras encontravam-se infetadas com Wolbachia sendo a maior parte das amostras infetadas provenientes dos Açores. Para determinar a estirpe que infeta estes afídeos utilizou-se a tipagem sequencial multilocus (MLST) com os genesglutamil-tRNA amidotransferase, subunidade B (gatB), citocromo c oxidase, subunidade I (coxA), proteína hipotética conservativa (hcpA) e proteína da divisão celular (ftsZ). A análise filogenética realizada para os diferentes genes mostrou que grande parte das amostras analisadas estão incluídas em dois dos novos supergrupos descobertos para Wolbachia, supergrupo M e N.Foi detetada a presença da mesma estirpe de Wolbachia, supergrupo N, em duas espécies diferentes de afídeos, Neophyllaphis podocarpi e Aphis spiraecola da mesma planta hospedeira, Podocarpus macrophyllus. Esta infeção reforça a ideia de que a Wolbachia não recorre só a transmissão vertical para se difundir na população mas utiliza também a transmissão horizontal. A deteção e caracterização das estirpes de Wolbachia é essencial para um maior entendimento sobre a sua origem e forma de disseminação. Esta informação é importante para desenvolvimento de estratégias de controlo de pestes recorrendo a estes endossimbiontes.

Estabelecimento do perfil metabolómico volátil da urina e saliva, como estratégia não-invasiva, para a deteção de potenciais biomarcadores de diferentes tipos de cancro

Com este trabalho pretendeu-se estabelecer o perfil metabolómico volátil de amostras de fluidos biológicos, nomeadamente saliva e urina, de pacientes com cancro da mama e do pulmão e de indivíduos saudáveis (grupo controlo), utilizando a Microextração em Fase Sólida em modo headspace (HS-SPME) seguida de Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massa (GC-MS). Efetuou-se a comparação entre os perfis voláteis dos grupos estudados com o objetivo de identificar metabolitos que possam ser considerados como potenciais biomarcadores dos tipos de cancro em estudo. De modo a otimizar a metodologia extrativa, HS-SPME, foram avaliados os diferentes parâmetros experimentais com influência no processo extrativo. Os melhores resultados foram obtidos com a fibra CAR/PDMS, usando um volume de 2 mL de saliva acidificada, 10% NaCl (m/v) e 45 minutos de extração a uma temperatura de 37±1°C. Para a urina foi utilizada a mesma fibra, 4 mL de urina acidificada, 20% NaCl (m/v) e 60 minutos de extração a 50±1°C. Nas amostras de saliva e urina, foram identificados 243 e 500 metabolitos voláteis respetivamente, sendo estes pertencentes a diferentes famílias químicas. Posteriormente, utilizou-se a análise discriminante por mínimos quadrados parciais (PLS-DA) que permitiu observar uma boa separação entre os grupos controlo e oncológicos. Nas amostras salivares o grupo de pacientes com cancro da mama foi maioritariamente caracterizado pelo metabolito ácido benzeno carboxílico e o grupo de pacientes com cancro do pulmão pelo ácido hexanóico. Na urina o grupo de pacientes com cancro da mama foi maioritariamente caracterizado pelo metabolito 1-[2-(Isobutiriloxi)-1-metiletil]-2,2-dimetilpropil 2-metilpropanoato e o grupo de pacientes com cancro do pulmão pelo o-cimeno. Além da metodologia PLS-DA foi realizada a validação cruzada de monte carlo (MCCV) tendo-se obtido uma elevada taxa de classificação, sensibilidade e especificidade o que demonstra a robustez dos dados obtidos.

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.