Cross-layer optimizations for multimedia distribution over Wireless Multimedia Sensor Networks and Flying Ad-Hoc Networks with quality of experience support

The proliferation of multimedia content and the demand for new audio or video services have fostered the development of a new era based on multimedia information, which allowed the evolution of Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs) and also Flying Ad-Hoc Networks (FANETs). In this way, live multimedia services require realtime video transmissions with a low frame loss rate, tolerable end-to-end delay, and jitter to support video dissemination with Quality of Experience (QoE) support. Hence, a key principle in a QoE-aware approach is the transmission of high priority frames (protect them) with a minimum packet loss ratio, as well as network overhead. Moreover, multimedia content must be transmitted from a given source to the destination via intermediate nodes with high reliability in a large scale scenario. The routing service must cope with dynamic topologies caused by node failure or mobility, as well as wireless channel changes, in order to continue to operate despite dynamic topologies during multimedia transmission. Finally, understanding user satisfaction on watching a video sequence is becoming a key requirement for delivery of multimedia content with QoE support. With this goal in mind, solutions involving multimedia transmissions must take into account the video characteristics to improve video quality delivery. The main research contributions of this thesis are driven by the research question how to provide multimedia distribution with high energy-efficiency, reliability, robustness, scalability, and QoE support over wireless ad hoc networks. The thesis addresses several problem domains with contributions on different layers of the communication stack. At the application layer, we introduce a QoE-aware packet redundancy mechanism to reduce the impact of the unreliable and lossy nature of wireless environment to disseminate live multimedia content. At the network layer, we introduce two routing protocols, namely video-aware Multi-hop and multi-path hierarchical routing protocol for Efficient VIdeo transmission for static WMSN scenarios (MEVI), and cross-layer link quality and geographical-aware beaconless OR protocol for multimedia FANET scenarios (XLinGO). Both protocols enable multimedia dissemination with energy-efficiency, reliability and QoE support. This is achieved by combining multiple cross-layer metrics for routing decision in order to establish reliable routes.

Uma abordagem híbrida e semiautomática para estimativa de regiões cobertas por nuvens e sombras em imagens de satélite: análise e avaliação

Os principais objetivos deste trabalho são propor um algoritmo eficiente e o mais automático possível para estimar o que está coberto por regiões de nuvens e sombras em imagens de satélite; e um índice de confiabilidade, que seja aplicado previamente à imagem, visando medir a viabilidade da estimação das regiões cobertas pelos componentes atmosféricos usando tal algoritmo. A motivação vem dos problemas causados por esses elementos, entre eles: dificultam a identificação de objetos de imagem, prejudicam o monitoramento urbano e ambiental, e desfavorecem etapas cruciais do processamento digital de imagens para extrair informações ao usuário, como segmentação e classificação. Através de uma abordagem híbrida, é proposto um método para decompor regiões usando um filtro passa-baixas não-linear de mediana, a fim de mapear as regiões de estrutura (homogêneas), como vegetação, e de textura (heterogêneas), como áreas urbanas, na imagem. Nessas áreas, foram aplicados os métodos de restauração Inpainting por suavização baseado em Transformada Cosseno Discreta (DCT), e Síntese de Textura baseada em modelos, respectivamente. É importante salientar que as técnicas foram modificadas para serem capazes de trabalhar com imagens de características peculiares que são obtidas por meio de sensores de satélite, como por exemplo, as grandes dimensões e a alta variação espectral. Já o índice de confiabilidade, tem como objetivo analisar a imagem que contém as interferências atmosféricas e daí estimar o quão confiável será a redefinição com base no percentual de cobertura de nuvens sobre as regiões de textura e estrutura. Tal índice é composto pela combinação do resultado de algoritmos supervisionados e não-supervisionados envolvendo 3 métricas: Exatidão Global Média (EGM), Medida De Similaridade Estrutural (SSIM) e Confiança Média Dos Pixels (CM). Finalmente, verificou-se a eficácia destas metodologias através de uma avaliação quantitativa (proporcionada pelo índice) e qualitativa (pelas imagens resultantes do processamento), mostrando ser possível a aplicação das técnicas para solucionar os problemas que motivaram a realização deste trabalho.

Trajetórias tecnológicas e sistemas agrários: qualificação territorial utilizando geoprocessamento em Paragominas e Santarém/PA

A Amazônia tem sido observada principalmente por meio do fenômeno do desmatamento, utilizando recursos tradicionais do sensoriamento remoto como a quantificação de área desflorestada e seu posterior incremento anual, que parece se constituir em uma metodologia eficaz. Ratificando este raciocínio, constatei num levantamento de 16.591 multas aplicadas pelo IBAMA/PA no período de 2000 até 2008, que mais de 85,0% das autuações estavam relacionadas apenas à componente flora;e na jurisdição da Gerência do IBAMA em Santarém, oeste do Pará, em 2008, quase 60% das multas se deu por conta de desflorestamento, identificados via sensoriamento remoto. Ressalta-se que as análises de imagens de satélites por si só não definem elementos da superfície terrestre, contribuindo pouco para o entendimento e posterior intervenção da realidade. Nesse contexto, foram investigados e vetorizados 479 estabelecimentos rurais nas regiões de Paragominas e Santarém, estado do Pará, que possuem históricos de uso e ocupação distintos, qualificando-os segundo suas trajetórias tecnológicas prevalentes, na perspectiva apresentada por Costa, concretizando um importante passo para correção das distorções no desenvolvimento econômico, agregando informação ao dado de sensoriamento remoto. Aplicaram-se recursos geotecnológicos de métricas de paisagem, construíram-se banco de dados celular integrado com estatísticas e algoritmos de otimização probabilística, associando dados de classificação não supervisionada isodata (validadas com kappa= 0,87, classificação considerada“excelente”) com os tipos de produção coletados em campo, gerando uma classificação final "integrada"(kappa= 0,78, classificação “muito boa”). Na região de Paragominas, foram qualificadas 3 tipos de trajetórias tecnológicas, a camponesa T8 (domínio de culturas temporárias), a camponesa T3 e patronal T4 (especializadas em pecuária de corte). Em Santarém, revelaram-se 2 trajetórias, a camponesa T2 (forte presença de culturas permanentes, temporárias e sistemas agro florestais) e a patronal T7 (mutação da T4, aumentando a participação das culturas temporárias). A metodologia aplicada logrou êxito, espacializando as propriedades rurais segundo seus tipos de trajetórias tecnológicas e gerando classes de uso mais representativas, como cultura temporária e pastagem, mas que na classificação via sensoriamento remoto isodata é englobada pela classe “agropecuária”, possibilitando uma visão mais realista das atividades de produção desenvolvidas na área investigada, concretizando a geração de informações espaciais integrando dados de diferentes fontes e o aumento do poder de leitura do pixel.

Efeito da alteração do hábitat sobre assembleias de peixes em igarapés afogados da Amazônia oriental

Os ecossistemas aquáticos de água doce constituem sistemas complexos que estão sendo expostos a uma variedade de perturbações. Na região Amazônica, o uso dos recursos e ocupação da terra tem alterado a estrutura física do hábitat desses ambientes, especialmente os de pequeno porte (conhecidos como igarapés), influenciando a estrutura e composição de suas comunidades. Vários estudos e programas de avaliação têm sido desenvolvidos a fim de verificar como essas alterações afetam as comunidades bióticas, através de características do hábitat que se mostram mais sensíveis às perturbações. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi mensurar e descrever atributos do hábitat de igarapés afogados e verificar como as assembleias de peixes respondem aos diferentes níveis de integridade física apresentados por esses igarapés. Para isso, testamos a hipótese de que ambientes estruturalmente mais íntegros suportam uma ictiofauna mais diversa do que ambientes impactados, em virtude destes apresentarem uma diminuição na complexidade ambiental. O estudo foi realizado em 34 igarapés, sendo 17 situados dentro do território da Floresta Nacional de Caxiuanã, e 17 em seu entorno, localizados próximos aos centros urbanos dos municípios de Portel e Melgaço (PA). O processo de urbanização encontra-se em expansão na região, alcançando áreas de florestas e corpos hídricos que ainda permanecem preservados. Também há uma intensa atividade extrativista madeireira, pois a área está inserida no principal pólo madeireiro da zona do estuário no estado do Pará. O hábitat físico dos igarapés foi avaliado seguindo um protocolo padronizado de avaliação. Para a coleta dos peixes foram utilizadas redes de mão em um trecho de 150 metros por igarapé durante seis horas (divididas entre os segmentos e entre os coletores). Apesar de detectarmos um conjunto de métricas que responderam ao gradiente de alteração local, estas não se mostraram suficientes na redução ou aumento do número de espécies ao longo dos níveis de preservação, mantendo praticamente constante a riqueza e abundância para os três grupos (alterado, intermediário e íntegro). Porém, a diferença foi significativa para a composição, com onze espécies exclusivas de ambientes alterados e oito exclusivas de ambientes íntegros. A degradação do ambiente físico, mesmo que em escalas menores favorece a ocorrência e maior abundância de espécies tolerantes e com grande plasticidade fenotípica, além do aumento populacional de espécies oportunistas. Diferentes efeitos podem ser exercidos sobre os grupos de espécies que compõem uma comunidade, pois elas apresentam diferentes atributos biológicos e ecológicos que incluem também suas respostas para as mesmas variáveis ecológicas. Portanto, a possível desconstrução da comunidade em grupos de espécies (sejam taxonômicos, funcionais, etc) pode mostrar respostas diferenciadas frente às alterações do hábitat, sendo uma estratégia promissora para associar características ambientais aos padrões de riqueza apresentado por essas comunidades. A avaliação da integridade biótica também é uma alternativa para identificar efeitos da alteração do hábitat sobre as espécies, principalmente considerando a peculiaridade da região e a falta de informações acerca da ictiofauna local.

Planejamento de redes de comunicação sem fio para ambientes indoor considerando aplicações multimídia: abordagem híbrida - simulação e medição

As tecnologias wireless vêm evoluindo de forma rápida nas últimas décadas, pois são uma eficiente alternativa para transmissão de informações, sejam dados, voz, vídeos e demais serviços de rede. O conhecimento do processo de propagação dessas informações em diferentes ambientes é um fator de grande importância para o planejamento e o desenvolvimento de sistemas de comunicações sem fio. Devido ao rápido avanço e popularização dessas redes, os serviços oferecidos tornaram-se mais complexos e com isso, necessitam de requisitos de qualidades para que sejam ofertados ao usuário final de forma satisfatória. Devido a isso, torna-se necessário aos projetistas desses sistemas, uma metodologia que ofereça uma melhor avaliação do ambiente indoor. Essa avaliação é feita através da análise da área de cobertura e do comportamento das métricas de serviços multimídia em qualquer posição do ambiente que está recebendo o serviço. O trabalho desenvolvido nessa dissertação objetiva avaliar uma metodologia para a predição de métricas de qualidade de experiência. Para isso, foram realizadas campanhas de medições de transmissões de vídeo em uma rede sem fio e foram avaliados alguns parâmetros da rede (jitter de pacotes/frames, perda de pacotes/frames) e alguns parâmetros de qualidade de experiência (PSNR, SSIM e VQM). Os resultados apresentaram boa concordância com os modelos da literatura e com as medições.

Green markov - uma abordagem híbrida de política markoviana e simulação discreta para planejamento de alocação de usuários em redes macro-femto

O uso da comunicação de voz e dados através de dispositivos móveis vem aumentando significativamente nos últimos anos. Tal expansão traz algumas dificuldades inerentes, tais como: ampliação constante de capacidade das redes e eficiência energética. Neste contexto, vem se consolidando o conceito de Green networks, que se concentra no esforço para economia de energia e redução de CO2. Neste sentido, este trabalho propõe validar um modelo de uma política baseado em processo markoviano de decisão, visando a otimizar o consumo de energia, QoS e QoE, na alocação de usuários em redes macrocell e femtocell. Para isso o modelo foi inserido no simulador NS-2, aliando a solução analítica markoviana à flexibilidade característica da simulação discreta. A partir dos resultados apresentados na simulação, a política obteve uma economia significativa no consumo energético, melhorando a eficiência energética em até 4%, além de melhorar a qualidade de serviço em relação às redes macrocell e femtocell, demonstrando-se eficaz, de modo a alterar diretamente as métricas de QoS e de QoE.

Tipologias de paisagem em relação aos padrões de ocupação, uso e cobertura da terra das regiões de integração do Araguaia e Tapajós/Pa, para os anos de 2008 e 2010

A contínua incorporação de áreas florestais ao processo produtivo tem acarretado mudanças significativas na paisagem. Na Amazônia, com o avanço da fronteira agrícola, bem como a consolidação de atividades produtivas em determinadas áreas, essas transformações podem ser percebidas com maior evidência. Tal problemática também é observada nas Regiões de Integração - RI do Araguaia e Tapajós, Sudeste e Sudoeste do estado do Pará, respectivamente. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo utilizar técnicas de mineração de dados e métricas de paisagem para identificar e analisar de forma automatizada os padrões de paisagens associados aos diferentes tipos de padrões de ocupação humana na Amazônia Legal, utilizando como recorte de análise, as Regiões de Integração do Araguaia e Tapajós no Estado do Pará, com dados de Uso e Cobertura da Terra do Projeto Terra Class para os anos de 2008 e 2010. Abordando, também, metodologias que visam identificar possíveis trajetórias de “evolução” da paisagem, no intuito de delinear recomendações visando uma melhor utilização da terra e dos recursos naturais disponíveis e, na tomada de decisão para a gestão territorial e implementação de políticas públicas. Portanto, verificou-se que a RI do Tapajós apresenta forte dinâmica de uso e cobertura da terra entre os anos de 2008 e 2010, principalmente no que tange as classes de uso da terra. No entanto, tanto para o ano de 2008 quanto para o ano de 2010 pode-se verificar que a Região ainda possui significativa parcela de áreas com cobertura vegetal. Já para a RI do Araguaia a dinâmica de uso e cobertura da terra ocorre de forma diferenciada, com significativa alteração entre as classes durante os anos analisados. No entanto, para a RI do Araguaia assim como para a RI do Tapajós a maior intensidade da dinâmica de uso ocorre entre as classes de pastagem, sendo que para a RI do Araguaia houve relativa perda das áreas com pastagem manejada (pasto limpo) para áreas de pasto com a presença de invasoras (pasto sujo) ou em fase de regeneração. O processo de mapeamento automatizado de Tipologias de Paisagem utilizando o Plugin GeoDMA do Terra View demonstrou-se eficaz e preciso, visto que os resultados alcançados apresentam coerência com a realidade de cada Região de Integração analisada.

Analysis of fish assemblages in sectors along a salinity gradient based on species, families and functional groups

Neste trabalho foi testado o efeito do gradiente de salinidade do eixo-leste oeste do sistema subtropical Complexo Estuarino da Baía de Paranaguá na estrutura dos peixes de águas rasas, determinado de acordo com as métricas taxonômica (famílias e espécies) e de composição funcional. Um total de 152 espécies foi registrado. As famílias com maior número de espécies foram Sciaenidae, Carangidae, Haemulidae e Gobiidae. As espécies mais abundantes foram A. brasiliensis, H. clupeola, A. januaria e A. tricolor. Os visitantes marinhos dominaram em número de espécies, seguidos pelos migrantes marinhos e estuarinos. A maioria das espécies são zoobentívoras, seguidas pelas piscívoras e zooplanctívoras. As famílias e espécies mais relacionadas com condições estuarinas dominaram no setor mesohalino e aquelas mais relacionadas com condições marinhas dominaram no setor euhalino. A métrica taxonômica foi mais eficiente na caracterização das assembleias de peixes ao longo do gradiente estuarino de salinidade do que a funcional. Isso ocorreu principalmente porque indivíduos de todos os grupos funcionais estiveram presentes ao longo de todos os setores de salinidade, invalidando o emprego dessa métrica na diferenciação das assembleias nos diversos setores. Nosso resultado foi diferente do encontrado em outros estuários tropicais e subtropicais, que enfatizaram a importância dos grupos funcionais na estruturação das assembleias de peixes ao longo de um gradiente de salinidade.

Contribuição do cadastro ambiental rural na conservação de recursos naturais nos limites de duas bacias hidrográficas amazônicas

A conversão de floresta primária para outros usos alternativos do solo vem ocorrendo aceleradamente na região amazônica. Esse processo tem ocorrido em grande parte por conta do desenvolvimento da atividade pecuarista, agricultura em larga escala e de subsistência, exploração madeireira comercial e mineração. Nesse contexto, a fim de promover a conservação dos recursos naturais, o Governo brasileiro adotou o sistema de unidades de conservação, terras indígenas e quilombolas. Além disso, foram criados instrumentos como o Cadastro Ambiental Rural – CAR objetivando mapear e monitorar as propriedades rurais quanto ao atendimento do disposto no Código Florestal brasileiro, considerando principalmente as áreas com restrição legal ao uso do solo. Assim, esta pesquisa procurou avaliar a capacidade das áreas de reserva legal em garantir a conservação dos recursos naturais em propriedades rurais, utilizando-se para tanto dados do CAR e produtos temáticos de uso e cobertura da terra oriundos de projetos institucionais federais. Para isto, foram avaliadas duas bacias amazônicas, considerando os princípios de ecologia de paisagem e com o uso de métricas de paisagem. Os resultados apontam duas áreas com características diferenciadas, sendo uma de maior capacidade de conservação de recursos e outra mais fragmentada, sendo também observadas propriedades rurais de diferentes características e importâncias na conservação de recursos dentro de cada bacia estudada.

Adaptação do índice de assembléia de peixes em reservatórios (IAPR) às áreas das PCH's - Usinas Batista e Jorda Flor, rio Turvo (SP)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação da utilização de sistemas de alagados construídos como sistema de tratamento terciário de efluentes e para geração de biomassa da cultura de taboa (Typha sp)

Pós-graduação em Ciência Florestal - FCA

Por que cantam os pastores? Uma interpretação do gênero bucólico latino, sob a perspectiva da prosódia e da métrica

A quantidade vocálica é traço fundamental da prosódia em língua latina e, embora não seja usualmente aproveitada na leitura de poemas, é o dado mais relevante de sua natureza e constituição, visto que, sem ela, não há versos na antiguidade clássica. A quantidade é, assim, fundamental para o canto poético dos pastores, praticado na poesia bucólica, cujo paradigma, instaurado por Teócrito nos Idílios, tem em Virgílio um digno continuador. Nos poemas bucólicos virgilianos, é comum o poeta retratar pastores alternando cantos entre si, forma poética conhecida como amebeu. O objetivo deste artigo é, pois, o de fazer uma leitura de tal topos literário, tendo como ponto de partida a relação intertextual que se funda na derivação genérica, de Teócrito a Virgílio, mas também e principalmente a que se obtém pela leitura integrada da prosódia e da métrica latinas ao texto poético, tendo em vista não apenas os códigos específi cos do gênero bucólico, mas sobretudo os dados que, inferidos da realidade moderna, como os que nos apresenta o lingüista e romancista Gavino Ledda, podem ser aproximados da realidade dos antigos guardadores de rebanho da Sicília – cenário comum aos dramas do universo pastoril virgiliano – ao mesmo tempo que se estuda como quantidade vocálica e ritmo verbal atuam para consubstanciá-lo e dar-lhe expressão poética característica.

Comunidades de fungos em jardins de formigas cortadeiras com diferentes hábitos de forrageamento

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Decay of interspecific avian flock networks along a disturbance gradient in Amazonia

Our understanding of how anthropogenic habitat change shapes species interactions is in its infancy. This is in large part because analytical approaches such as network theory have only recently been applied to characterize complex community dynamics. Network models are a powerful tool for quantifying how ecological interactions are affected by habitat modification because they provide metrics that quantify community structure and function. Here, we examine how large-scale habitat alteration has affected ecological interactions among mixed-species flocking birds in Amazonian rainforest. These flocks provide a model system for investigating how habitat heterogeneity influences non-trophic interactions and the subsequent social structure of forest-dependent mixed-species bird flocks. We analyse 21 flock interaction networks throughout a mosaic of primary forest, fragments of varying sizes and secondary forest (SF) at the Biological Dynamics of Forest Fragments Project in central Amazonian Brazil. Habitat type had a strong effect on network structure at the levels of both species and flock. Frequency of associations among species, as summarized by weighted degree, declined with increasing levels of forest fragmentation and SF. At the flock level, clustering coefficients and overall attendance positively correlated with mean vegetation height, indicating a strong effect of habitat structure on flock cohesion and stability. Prior research has shown that trophic interactions are often resilient to large-scale changes in habitat structure because species are ecologically redundant. By contrast, our results suggest that behavioural interactions and the structure of non-trophic networks are highly sensitive to environmental change. Thus, a more nuanced, system-by-system approach may be needed when thinking about the resiliency of ecological networks.

Defining a fish bio-assessment tool to monitoring the biological condition of a cascade reservoirs system in tropical area

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)