3D geoelectrical monitoring to follow hydric soil behaviour during rainfall

RESUME Durant les dernières années, les méthodes électriques ont souvent été utilisées pour l'investigation des structures de subsurface. L'imagerie électrique (Electrical Resistivity Tomography, ERT) est une technique de prospection non-invasive et spatialement intégrée. La méthode ERT a subi des améliorations significatives avec le développement de nouveaux algorithmes d'inversion et le perfectionnement des techniques d'acquisition. La technologie multicanale et les ordinateurs de dernière génération permettent la collecte et le traitement de données en quelques heures. Les domaines d'application sont nombreux et divers: géologie et hydrogéologie, génie civil et géotechnique, archéologie et études environnementales. En particulier, les méthodes électriques sont souvent employées dans l'étude hydrologique de la zone vadose. Le but de ce travail est le développement d'un système de monitorage 3D automatique, non- invasif, fiable, peu coûteux, basé sur une technique multicanale et approprié pour suivre les variations de résistivité électrique dans le sous-sol lors d'événements pluvieux. En raison des limitations techniques et afin d'éviter toute perturbation physique dans la subsurface, ce dispositif de mesure emploie une installation non-conventionnelle, où toutes les électrodes de courant sont placées au bord de la zone d'étude. Le dispositif le plus approprié pour suivre les variations verticales et latérales de la résistivité électrique à partir d'une installation permanente a été choisi à l'aide de modélisations numériques. Les résultats démontrent que le dispositif pôle-dipôle offre une meilleure résolution que le dispositif pôle-pôle et plus apte à détecter les variations latérales et verticales de la résistivité électrique, et cela malgré la configuration non-conventionnelle des électrodes. Pour tester l'efficacité du système proposé, des données de terrain ont été collectées sur un site d'étude expérimental. La technique de monitorage utilisée permet de suivre le processus d'infiltration 3D pendant des événements pluvieux. Une bonne corrélation est observée entre les résultats de modélisation numérique et les données de terrain, confirmant par ailleurs que le dispositif pôle-dipôle offre une meilleure résolution que le dispositif pôle-pôle. La nouvelle technique de monitorage 3D de résistivité électrique permet de caractériser les zones d'écoulement préférentiel et de caractériser le rôle de la lithologie et de la pédologie de manière quantitative dans les processus hydrologiques responsables d'écoulement de crue. ABSTRACT During the last years, electrical methods were often used for the investigation of subsurface structures. Electrical resistivity tomography (ERT) has been reported to be a useful non-invasive and spatially integrative prospecting technique. The ERT method provides significant improvements, with the developments of new inversion algorithms, and the increasing efficiency of data collection techniques. Multichannel technology and powerful computers allow collecting and processing resistivity data within few hours. Application domains are numerous and varied: geology and hydrogeology, civil engineering and geotechnics, archaeology and environmental studies. In particular, electrical methods are commonly used in hydrological studies of the vadose zone. The aim of this study was to develop a multichannel, automatic, non-invasive, reliable and inexpensive 3D monitoring system designed to follow electrical resistivity variations in soil during rainfall. Because of technical limitations and in order to not disturb the subsurface, the proposed measurement device uses a non-conventional electrode set-up, where all the current electrodes are located near the edges of the survey grid. Using numerical modelling, the most appropriate arrays were selected to detect vertical and lateral variations of the electrical resistivity in the framework of a permanent surveying installation system. The results show that a pole-dipole array has a better resolution than a pole-pole array and can successfully follow vertical and lateral resistivity variations despite the non-conventional electrode configuration used. Field data are then collected at a test site to assess the efficiency of the proposed monitoring technique. The system allows following the 3D infiltration processes during a rainfall event. A good correlation between the results of numerical modelling and field data results can be observed since the field pole-dipole data give a better resolution image than the pole-pole data. The new device and technique makes it possible to better characterize the zones of preferential flow and to quantify the role of lithology and pedology in flood- generating hydrological processes.

Ammonium accumulation and cell death in a rat 3D brain cell model of glutaric aciduria type I.

Glutaric aciduria type I (glutaryl-CoA dehydrogenase deficiency) is an inborn error of metabolism that usually manifests in infancy by an acute encephalopathic crisis and often results in permanent motor handicap. Biochemical hallmarks of this disease are elevated levels of glutarate and 3-hydroxyglutarate in blood and urine. The neuropathology of this disease is still poorly understood, as low lysine diet and carnitine supplementation do not always prevent brain damage, even in early-treated patients. We used a 3D in vitro model of rat organotypic brain cell cultures in aggregates to mimic glutaric aciduria type I by repeated administration of 1 mM glutarate or 3-hydroxyglutarate at two time points representing different developmental stages. Both metabolites were deleterious for the developing brain cells, with 3-hydroxyglutarate being the most toxic metabolite in our model. Astrocytes were the cells most strongly affected by metabolite exposure. In culture medium, we observed an up to 11-fold increase of ammonium in the culture medium with a concomitant decrease of glutamine. We further observed an increase in lactate and a concomitant decrease in glucose. Exposure to 3-hydroxyglutarate led to a significantly increased cell death rate. Thus, we propose a three step model for brain damage in glutaric aciduria type I: (i) 3-OHGA causes the death of astrocytes, (ii) deficiency of the astrocytic enzyme glutamine synthetase leads to intracerebral ammonium accumulation, and (iii) high ammonium triggers secondary death of other brain cells. These unexpected findings need to be further investigated and verified in vivo. They suggest that intracerebral ammonium accumulation might be an important target for the development of more effective treatment strategies to prevent brain damage in patients with glutaric aciduria type I.

Complex landslide behaviour and structural controlled by the structures: A 3D conceptual model example of Åknes rockslide, Norway

Åknes is an active complex large rockslide of approximately 30?40 Mm3 located within the Proterozoic gneisses of western Norway. The observed surface displacements indicate that this rockslide is divided into several blocks moving in different directions at velocities of between 3 and 10 cm year?1. Because of regional safety issues and economic interests this rockslide has been extensively monitored since 2004. The understanding of the deformation mechanism is crucial for the implementation of a viable monitoring system. Detailed field investigations and the analysis of a digital elevation model (DEM) indicate that the movements and the block geometry are controlled by the main schistosity (S1) in gneisses, folds, joints and regional faults. Such complex slope deformations use pre-existing structures, but also result in new failure surfaces and deformation zones, like preferential rupture in fold-hinge zones. Our interpretation provides a consistent conceptual three-dimensional (3D) model for the movements measured by various methods that is crucial for numerical stability modelling. In addition, this reinterpretation of the morphology confirms that in the past several rockslides occurred from the Åknes slope. They may be related to scars propagating along the vertical foliation in folds hinges. Finally, a model of the evolution of the Åknes slope is presented.

Creació d'un media center amb software lliure

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. L’objectiu d’aquest treball de recerca és la creació d’un dispositiu encarregat de centralitzar totes les necessitats multimèdia de casa nostra i distribuir aquest contingut a tots els terminals de la xarxa local d’una manera senzilla i automatitzada. Aquest dispositiu s’ha dissenyat per estar connectat a una televisió d’alta definició, que permetrà la reproducció i l’organització de tot el nostre multimèdia d’una manera còmoda i fàcil. El media center s’encarrega de gestionar la nostra filmoteca, fototeca, biblioteca musical i sèries de TV de manera transparent i automàtica. A més a més, l’usuari pot accedir a tot el multimèdia emmagatzemat al media center des de qualsevol dispositiu de la xarxa local a través de protocols com CIFS o UPnP, en un intent de replicar el cloud computing a escala local. El dispositiu ha estat dissenyat per a suportar tot tipus de formats i subtítols, assegurant la compatibilitat total amb arxius lliures de DRM. El seu disseny minimalista i silenciós el fa perfecte per a substituir el reproductor de DVD de la sala. Tot això sense oblidar el seu baix consum, de l’ordre d’un 75% inferior al d’un PC convencional.

Juguem amb la Wii!: telemesura d'acceleracions en 3D : desenvolupament d'un projecte informàtic de codi lliure

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Aquest treball de recerca és un projecte sobre el disseny i la creació d’un programa informàtic de codi obert amb l’objectiu de mesurar acceleracions en tres dimensions utilitzant el comandament de la wii, també conegut com a wiimote. Per tant, s'ha creat un programa que es connecta amb el wiimote, en rep les dades, les guarda i les representa per analitzar posteriorment diversos tipus de moviments i les seves acceleracions. Per tal de fer això es va aprofitar una biblioteca de funcions de codi obert ja existent que aporta les funcions principals per a la comunicació i control del comandament. El codi obert és un concepte que s’utilitza per als projectes informàtics, el codi dels quals està a la disposició de qui el necessiti. La biblioteca utilitzada està escrita en llenguatge C i per a plataforma Linux, i per tal d’aprofitar-la es va haver d’aprendre a utilitzar tant el llenguatge com la plataforma ja que no s'hi havia treballat mai abans. Gràcies a aquest projecte s'ha tingut la possibilitat de veure el funcionament d’algunes tecnologies alternatives i veure’n els avantatges sobre les convencionals o propietàries. Així doncs, des del punt de vista de l'autor, ha estat útil i enriquidor el fet de realitzar-lo.

Disseny d'un Battle Chess 3D (2)

Aquesta memòria descriu el projecte de final de carrera anomenat "Disseny d’un Battle Chess 3D (2)", que tracta de la creació, modelat i animació de peces per a un joc d’escacs en 3 dimensions amb certes temàtiques, i que posteriorment s’integren amb el projecte "Disseny d’un Battle Chess 3D (1)" per a formar un joc interactiu d’escacs en un applet de Java. Es descriuen les eines utilitzades, les fases de creació, tècniques simbòliques, mètodes més emprats, proves sotmeses, limitacions, i finalment s’arriba una conclusió de treball aconseguit.

Experimentació amb un receptor software GPS-Galileo d'alta sensibilitat per a entorns interiors

Este proyecto se centra en el análisis de señales GPS, utilizando un receptor software desarrollado con Matlab en un proyecto de investigación para la Agencia Espacial Europea (ESA), llevado a cabo por parte del departamento de Telecomunicaciones e Ingeniería de Sistemas de la ETSE. Este software utiliza técnicas de procesado de señal de alta sensibilidad (HS-GNSS) que permite al usuario determinar su posición en entornos de difícil propagación como puede ser el caso de los escenarios interiores. Los datos experimentales se analizan en función del nivel de multipath que afecta a la señal de cada uno de los satélites, y la degradación que los escenarios interiores provocan en las señales, a causa del mobiliario, paredes, personas, etc. Para analizar los datos experimentales, se ha utilizado una métrica presentada en el congreso internacional EuCAP 2009, con la que es posible caracterizar las señales en función del nivel de multipath.

Análisis de prestaciones de sistemas de comunicaciones inalámbricas en aplicaciones de robótica: sistema software

Una característica importante de la robótica es la comunicación entre sistema base y robot que puede establecerse de forma remota. Ello representa la base del proyecto que se describe a continuación, el cual se descompone de dos partes, una por cada miembro del proyecto: sistema software y sistema hardware. En el sistema software analizaremos las diferentes tecnologías inalámbricas (características, funcionamiento, seguridad, etc.), se realizará una comparativa de los diferentes módulos de comunicación y finalmente decidiremos aquellos que nos interesa para la implementación en Radiofrecuencia (RF) y Bluetooth. En este sistema también estudiaremos la interfaz gráfica que se utilizará, así como los programas creados en este entorno para realizar las implementaciones. En el sistema hardware trataremos de realizar el control de dos periféricos de forma independiente, un servomotor y un sonar, que nos servirán como ejemplo para analizar una posible comunicación entre varios robots y un PC. Por lo tanto, en este apartado analizaremos a fondo los diferentes componentes que harán posible tanto la comunicación, vía RF y Bluetooth, como el control de los diferentes dispositivos.

MSight: an image analysis software for liquid chromatography-mass spectrometry.

Images obtained from high-throughput mass spectrometry (MS) contain information that remains hidden when looking at a single spectrum at a time. Image processing of liquid chromatography-MS datasets can be extremely useful for quality control, experimental monitoring and knowledge extraction. The importance of imaging in differential analysis of proteomic experiments has already been established through two-dimensional gels and can now be foreseen with MS images. We present MSight, a new software designed to construct and manipulate MS images, as well as to facilitate their analysis and comparison.

Creación de una aplicación web basada en software libre para la visualización y consulta de información catastral del Ajuntament de Cerdanyola del Vallès

La aplicación web creada tiene como objetivo convertirse en un instrumento útil para la consulta de información catastral del municipio de Cerdanyola del Vallès, ampliando el alcance de la información al personal del Ajuntament. Entre esta información, se incluye cartografía catastral urbana y rústica de diferentes años y la posibilidad de efectuar una serie de consultas alfanuméricas sencillas sobre la misma.

DETERMINATION OF CELL-SPECIFIC NEUROTOXICITY OF MALONATE, METHYLMALONATE AND PROPIONATE IN A 3D RAT BRAIN CELL AGGREGATE SYSTEM

Malonate, methylmalonate and propionate are potentially neurotoxic metabolites in branched-chain organic acidurias. Their effects were tested on cultured 3D rat brain cell aggregates, using dosages of 0.1, 1.0 and 10.0 mM with a short but intense (twice a day over 3 days) and a longer but less intense treatment (every 3 rdday over 9 days). CNS cell-specific immunohistochemical stainings allowed the follow-up of neurons (axons, phosphorylated medium-weight neurofilament), astrocytes (glial fibrillary acidic protein) and oligodendrocytes (myelin basic protein). Methylmalonate and malonate were quantified by tandem mass spectrometry. Tandem mass spectrometry analysis of harvested brain cell aggregates revealed clear intracellular accumulation of methylmalonate and malonate. In immunohistochemical stainings oligodendrocytes appeared the most affected brain cells. The MBP signal disappeared already at 0.1 mM treatment with each metabolite. Mature astrocytes were not affected by propionate, while immature astrocytes on intense treatment with propionate developed cell swelling. 1 mM methylmalonate induced cell swelling of both immature and mature astrocytes , while 1 mM malonate only affected mature astrocytes. Neurons were not affected by methylmalonate, but 10.0 mM malonate on less intense treatment and 0.1, 1.0 and 10.0 mM propionate on intense treatment affected axonal growth. Our study shows significant uptake and deleterious effects of these metabolites on brain cells, principally on astrocytes and oligodendrocytes. This may be explained by the absence of the pathway in glial cells, which thus are not able to degrade these metabolites. Further studies are ongoing to elucidate the underlying mechanisms of the observed neurotoxic effects.