Cluster recognition in spatial-temporal sequences: The case of forest fires

Forest fire sequences can be modelled as a stochastic point process where events are characterized by their spatial locations and occurrence in time. Cluster analysis permits the detection of the space/time pattern distribution of forest fires. These analyses are useful to assist fire-managers in identifying risk areas, implementing preventive measures and conducting strategies for an efficient distribution of the firefighting resources. This paper aims to identify hot spots in forest fire sequences by means of the space-time scan statistics permutation model (STSSP) and a geographical information system (GIS) for data and results visualization. The scan statistical methodology uses a scanning window, which moves across space and time, detecting local excesses of events in specific areas over a certain period of time. Finally, the statistical significance of each cluster is evaluated through Monte Carlo hypothesis testing. The case study is the forest fires registered by the Forest Service in Canton Ticino (Switzerland) from 1969 to 2008. This dataset consists of geo-referenced single events including the location of the ignition points and additional information. The data were aggregated into three sub-periods (considering important preventive legal dispositions) and two main ignition-causes (lightning and anthropogenic causes). Results revealed that forest fire events in Ticino are mainly clustered in the southern region where most of the population is settled. Our analysis uncovered local hot spots arising from extemporaneous arson activities. Results regarding the naturally-caused fires (lightning fires) disclosed two clusters detected in the northern mountainous area.

New tools for epidemiology: a space odyssey

Geographical Information Systems (GIS) facilitate access to epidemiological data through visualization and may be consulted for the development of mathematical models and analysis by spatial statistics. Variables such as land-cover, land-use, elevations, surface temperatures, rainfall etc. emanating from earth-observing satellites, complement GIS as this information allows the analysis of disease distribution based on environmental characteristics. The strength of this approach issues from the specific environmental requirements of those causative infectious agents, which depend on intermediate hosts for their transmission. The distribution of these diseases is restricted, both by the environmental requirements of their intermediate hosts/vectors and by the ambient temperature inside these hosts, which effectively govern the speed of maturation of the parasite. This paper discusses the current capabilities with regard to satellite data collection in terms of resolution (spatial, temporal and spectral) of the sensor instruments on board drawing attention to the utility of computer-based models of the Earth for epidemiological research. Virtual globes, available from Google and other commercial firms, are superior to conventional maps as they do not only show geographical and man-made features, but also allow instant import of data-sets of specific interest, e.g. environmental parameters, demographic information etc., from the Internet.

Análisis de plataformas para la publicación de información geográfica en la nube

Análisis de cinco plataformas, vía navegador, para crear mapas y compartirlos.

Biotic factors and occurrence of Lutzomyia longipalpis in endemic area of visceral leishmaniasis, Mato Grosso do Sul, Brazil

The relationships between environmental exposure to risk agents and health conditions have been studied with the aid of remote sensing imagery, a tool particularly useful in the study of vegetation cover. This study aims to evaluate the influence of environmental variables on the spatial distribution of the abundance of Lutzomyia longipalpis and the reported canine and human visceral leishmaniasis (VL) cases at an urban area of Campo Grande, state of Mato Grosso do Sul. The sandfly captures were performed in 13 residences that were selected by raffle considering four residences or collection station for buffer. These buffers were generated from the central house with about 50, 100 and 200 m from it in an endemic area of VL. The abundance of sandflies and human and canine cases were georreferenced using the GIS software PCI Geomatica. The normalized difference vegetation index (NDVI) and percentage of land covered by vegetation were the environmental variables extracted from a remote sensing IKONOS-2 image. The average NDVI was considered as the complexity of habitat and the standard deviation as the heterogeneity of habitat. One thousand three hundred sixty-seven specimens were collected during the catch. We found a significant positive linear correlation between the abundance of sandflies and the percentage of vegetation cover and average NDVI. However, there was no significant association between habitat heterogeneity and the abundance of these flies.

Delimitation of kala-azar risk areas in the district of Vaishali in Bihar (India) using a geo-environmental approach

Remote sensing and geographical information technologies were used to discriminate areas of high and low risk for contracting kala-azar or visceral leishmaniasis. Satellite data were digitally processed to generate maps of land cover and spectral indices, such as the normalised difference vegetation index and wetness index. To map estimated vector abundance and indoor climate data, local polynomial interpolations were used based on the weightage values. Attribute layers were prepared based on illiteracy and the unemployed proportion of the population and associated with village boundaries. Pearson's correlation coefficient was used to estimate the relationship between environmental variables and disease incidence across the study area. The cell values for each input raster in the analysis were assigned values from the evaluation scale. Simple weighting/ratings based on the degree of favourable conditions for kala-azar transmission were used for all the variables, leading to geo-environmental risk model. Variables such as, land use/land cover, vegetation conditions, surface dampness, the indoor climate, illiteracy rates and the size of the unemployed population were considered for inclusion in the geo-environmental kala-azar risk model. The risk model was stratified into areas of "risk"and "non-risk"for the disease, based on calculation of risk indices. The described approach constitutes a promising tool for microlevel kala-azar surveillance and aids in directing control efforts.

Aplicació de representació gràfica de grafs de mobilitat

El programa tracta de fer transformacions de linies simples amb informació en grafs més visuals, definint carrils, simbologies de carril i linies de divisió de trams.

Recerca de l'eficiència en aplicacions SIG per Android

A causa de l'increment del nombre de consumidors de dades geogràfiques, sobretot de dispositius mòbils, els sistemes d'informació geogràfica es troben davant el repte de reduir el coll d'ampolla que suposa l'arquitectura client-servidor clàssica. Una de les solucions a aquest problema és la translació de part de la intel·ligència al node client, així com la creació de xarxes descentralitzades (peer to peer),L'objectiu d'aquesta recerca és demostrar la viabilitat d'una infraestructura client mòbil-servidor, on el client no és únicament un consumidor més, si no que es torna un node intel·ligent.Per fer aquest estudi s'ha desenvolupat una aplicació pel sistema operatiu Android que consumeix dades d'OpenStreetMap. Aquesta aplicació utilitza tècniques de tessel·lat, catching i descàrrega de dades en background segons la posició de l'usuari, per facilitar el consum i reduir el flux de dades intercanviades entre el client i el servidor. També s'ha creat un servei web intern al dispositiu mòbil per a la creació de xarxes peer to peer, les quals permetin un intercanvi de dades entre els terminals mòbils. En aquest treball s'ha demostrat la viabilitat de la infraestructura a través del impacte de l'ús de les tècniques comentades anteriorment sobre el dispositiu client. Per mesurar l'impacte s'ha tingut en compte la càrrega de la CPU (la qual repercuteix al consum de la bateria) i el temps de resposta del sistema. Els resultats de les proves realitzades indiquen que aquestes tècniques redueixen el temps de cerca de punts d'interès d'una manera dràstica, però que també tenen un alt impacte a la CPU i en el temps de càrrega, sobretot en dispositius amb menys capacitats.

Forest fires cluster detection with space-time scan statistics

Forest fires are defined as uncontrolled fires often occurring in wildland areas, but that can also affect houses or agricultural resources. Causes are both natural (e.g.,lightning phenomena) and anthropogenic (human negligence or arsons).Major environmental factors influencing the fire ignition and propagation are climate and vegetation. Wildfires are most common and severe during drought period and on windy days. Moreover, under water-stress conditions, which occur after a long hot and dry period, the vegetation is more vulnerable to fire. These conditions are common in the United State and Canada, where forest fires represent a big problem. We focused our analysis on the state of Florida, for which a big dataset on forest fires detection is readily available. USDA Forest Service Remote Sensing Application Center, in collaboration with NASA-Goddard Space Flight Center and the University of Maryland, has compiled daily MODIS Thermal Anomalies (fires and biomass burning images) produced by NASA using a contextual algorithm that exploits the strong emission of mid-infrared radiation from fires. Fire classes were converted in GIS format: daily MODIS fire detections are provided as the centroids of the 1 kilometer pixels and compiled into daily Arc/INFO point coverage.

Identificació de paisatges funcionals mitjançant anàlisi cluster

El terme paisatge i les seves aplicacions són cada dia més utilitzats per les administracions i altres entitats com a eina de gestió del territori. Aprofitant la gran quantitat de dades en bases compatibles amb SIG (Sistemes d’Informació Geogràfica) existents a Catalunya s’ha desenvolupat una síntesi cartogràfica on s’identifiquen els Paisatges Funcionals (PF) de Catalunya, concepte que fa referència al comportament fisico-ecològic del terreny a partir de variables topogràfiques i climàtiques convenientment transformades i agregades. S’ha utilitzat un mètode semiautomàtic i iteratiu de classificació no supervisada (clustering) que permet la creació d’una llegenda jeràrquica o nivells de generalització. S’ha obtingut com a resultat el Mapa de Paisatges Funcionals de Catalunya (MPFC) amb una llegenda de 26 categories de paisatges i 5 nivells de generalització amb una resolució espacial de 180 m. Paral·lelament, s’han realitzat validacions indirectes sobre el mapa obtingut a partir dels coneixements naturalistes i la cartografia existent, així com també d’un mapa d’incertesa (aplicant lògica difusa) que aporten informació de la fiabilitat de la classificació realitzada. Els Paisatges Funcionals obtinguts permeten relacionar zones de condicions topo-climàtiques homogènies i dividir el territori en zones caracteritzades ambientalment i no políticament amb la intenció que sigui d’utilitat a l’hora de millorar la gestió dels recursos naturals i la planificació d’actuacions humanes.

Influència del clima en la fenologia de la floració de Globularia alypum: anàlisi a partir de mostres d'herbari

Globularia alypum és un arbust termòfil típic de la regió oest del Mediterrani. Aquest nanofaneròfit té un patró de floració molt ampli. Les poblacions primerenques floreixen des del Juliol fins al Desembre i les poblacions tardanes des del Gener fins a l’Abril. L’objectiu del projecte és esbrinar quins factors climàtics determinen la fenologia de la floració de l’espècie a partir de mostres d’herbari i conèixer l’abast geogràfic d’ambdós patrons de floració a la península Ibèrica i França. També l’estudi d’altres característiques fenològiques en relació amb el clima: els braquiblasts i les espigues de capítols. Els plecs d’herbari han estat georeferenciats per ser utilitzats en un entorn SIG junt amb les dades del clima i s’ha realitzat una anàlisi estadística. El resultats mostren que les poblacions primerenques creixen majoritàriament en zones costaneres mentre que les tardanes ho fan en zones continentals. Les poblacions primerenques creixen en àrees on les temperatures (mitjana, mínima, màxima i mínima del mes més fred) són més altes que les tardanes per l’efecte temperador del mar. Al analitzar totes les poblacions, el nombre de mesos des de la transició floral es correlaciona negativament amb la temperatura mínima mensual i la temperatura mitjana mensual en tots els mesos, mentre que amb la temperatura màxima mensual entre Octubre i Abril. Al estudiar sols les poblacions tardanes les correlacions són similars, però no en les primerenques on no se’n troba cap. Les correlacions entre el nombre de mesos des de la transició floral i les variables climàtiques anuals són iguals, a més de trobar-se una correlació negativa amb la temperatura mínima del mes més fred i l’índex tèrmic, i positiva amb l’índex de continentalitat. No s’ha trobat cap diferència en presència de braquiblasts segons la població, però sí en les espigues de capítols, essent més freqüents en les poblacions primerenques. Es suggereix que la temperatura és un factor més determinant per a les poblacions tardanes, mentre que es desconeix si és la precipitació en les primerenques. Tampoc es té coneixement sobre si les diferències entre els dos patrons són genètiques o fenotípiques i quin mecanisme possibilita el desenvolupament de braquiblasts i espigues de capítols.

Estudi preliminar per la creació d'una nova categoria d'impacte ambiental dins el marc de l'ACV: la dimensió natural del paisatge

L’Anàlisi de Cicle de Vida (ACV) és una eina emprada per gestionar els impactes ambientals i els recursos usats al llarg del cicle de vida d’un bé o servei. Existeixen reptes de futur en el desenvolupament de l’ACV, tals com la introducció de noves categories d’impacte ambiental, que permetin una anàlisi més específica dels impactes sobre determinats elements del medi, com ara el paisatge. En el present estudi s’analitza la dimensió natural del paisatge per tal de proposar la creació d’un índex de paisatge. Així doncs, s’han revisat les noves propostes de categories d’impacte en ACV que inclouen directament o indirecta el paisatge i s’ha analitzat una mostra de 33 estudis d’indicadors de paisatge. Aquesta cerca deriva en l’elecció de 6 indicadors: els usos del sòl, la diversitat paisatgística, la fragmentació, la connectivitat, la riquesa d’espècies i la densitat de carreteres. En la determinació dels seus respectius mètodes de càlcul s’ha detectat la importància de l’ús dels SIG, l’elecció d’una base de dades d’usos del sòl comuna (CORINE) i les interrelacions que existeixen entre indicadors. La proposta de l’índex hauria de poder ésser un punt de partida per a futurs estudis en aquest àmbit i derivar en una nova categoria d’impacte de paisatge, donat que caldrà estudiar alguns elements, com la interrelació entre indicadors.

Vigilancia ambiental de casos esporádicos de legionelosis en el municipio de Córdoba (España), 2005-2010

We examined the information of legionellosis surveillance system in the municipality of Cordoba (Spain) as a preventive resource for environmental health management and describes the public health implications of sporadic cases investigations. A multidisciplinary team analyzed information on surveillance of water sites potentially contaminated by Legionella and clinical data of the patients classified like community case; mapping patient's home address using geographic information systems (GIS). Legionella pneumophila serogroup 1 was identified in 31 sporadic cases. 53 suspected sources, mainly cooling towers have been investigated. In no event is managed to locate infection source even if poorly maintained systems, structural deficiencies and operational failures were apparent. The use of GIS allowed us to identify two geographic areas where cases are concentrated within one radius of less than 500 meters. The finding of two suspected urban advised to reorient the preventive strategy in public health

Model d'adequació de l'hàbitat del llop a Catalunya

Des de l’any 2000 es té constància de la presencia del llop a Catalunya. Des de llavors, com a mínim 14 llops diferents han entrat i sortit del territori català, encara que cap d’ells s’ha assentat de manera permanent. L’estudi analitza l’entorn català utilitzant GIS, creant un model d’adequació de l’hàbitat tenint en compte les següents variables: la distància a la carretera més propera, la biomassa disponible a la zona, l’altitud i el tipus i tant per cent de recobriment. El model es basa en la informació obtinguda mitjançant la consulta a experts tant del llop com del territori català, així com en una recerca bibliogràfica sobre l’adequació de l’hàbitat del llop. L’enquesta que es dirigí als experts té en compte els valors que cada variable pot prendre dins l’àrea d’estudi, estableix rangs dels valors de cada variable i pregunta als experts com cada rang pot afectar a l’adequació de l’hàbitat pel llop. Els resultats mostren com bona part de la zona Nord de Catalunya té unes condicions adequades perquè el llop pugui arribar a reproduir-s’hi. Es desenvolupa també una anàlisi dels possibles punts de conflicte humà-llop i una superposició dels espais protegits amb les zones més adequades per l’establiment del llop.

Post-collisional Neogene magmatism of the Mediterranean Maghreb margin: a consequence of slab breakoff

A 1 200 km-long linear magmatic belt extends along the Mediterranean coast the Maghreb from Eastern Tunisia to Morocco. This belt is mainly composed of Langan calc-alkaline metaluminous to peraluminous granitoids and associated andesites/cites Central and Eastern Algeria. In Tunisia and Oranie/Western Morocco, calc alkaline activity started later (during the Serravallian) and was followed by the placement of alkali basalts and basanites since the Tortonian to the Pliocene and, in me places, the Pleistocene. Available data on the tectonic setting, petrology, age and biochemistry of this belt show that most of its striking features, e.g. (1) very low magma production rate, subduction-related geochemical imprint, extensive crustal contamination the calc-alkaline magmatism and (2) progressive magmatic change from calc-alkaline alkaline, are consistent with magma generation during a slab breakoff process as proposed Carminati et al, in 1998. The magmatism associated with this breakoff started in Central Eastern Algeria at 16 Ma, then propagated eastwards and westwards, The upward of asthenospheric enriched plume-type mantle through the tear in the downgoing first triggered melting of the overlying lithospheric mantle which had been metasomatised during a previous subduction period. Heat supply from this uprising asthenosphere may have warmed up the continental crust and made its involvement in assimilation processes easier. As the asthenosphere ascended through the `window' in the slab, partial melting occurred at the uprising boundary between asthenosphere and lithosphere, generating basalts with transitional characteristics between those of calc-alkaline and alkaline basalts. As the asthhenospheric upwelling proceeded partial:melting then occurred in the sole asthenospheric mantle, producing alkali basalts. (C) 2000 Academie des sciences Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS.