System-on-chip field-programmable gate array design for onboard real-time hyperspectral unmixing

Hyperspectral instruments have been incorporated in satellite missions, providing large amounts of data of high spectral resolution of the Earth surface. This data can be used in remote sensing applications that often require a real-time or near-real-time response. To avoid delays between hyperspectral image acquisition and its interpretation, the last usually done on a ground station, onboard systems have emerged to process data, reducing the volume of information to transfer from the satellite to the ground station. For this purpose, compact reconfigurable hardware modules, such as field-programmable gate arrays (FPGAs), are widely used. This paper proposes an FPGA-based architecture for hyperspectral unmixing. This method based on the vertex component analysis (VCA) and it works without a dimensionality reduction preprocessing step. The architecture has been designed for a low-cost Xilinx Zynq board with a Zynq-7020 system-on-chip FPGA-based on the Artix-7 FPGA programmable logic and tested using real hyperspectral data. Experimental results indicate that the proposed implementation can achieve real-time processing, while maintaining the methods accuracy, which indicate the potential of the proposed platform to implement high-performance, low-cost embedded systems, opening perspectives for onboard hyperspectral image processing.

Modelação do risco de incêndio florestal à escala municipal com recurso a dados de detecção remota

Neste projecto é testada uma metodologia para actualização de mapas de ocupação do solo já existentes, derivados de fotografia aérea, usando uma imagem satélite para posterior modelação com vista à obtenção da cartografia do risco de incêndio actualizada. Os diferentes passos metodológicos na fase da actualização dos mapas de ocupação de solo são: Classificação digital das novas ocupações, Produção do mapa de alterações, Integração de informação auxiliar, Actualização da Cartografia Temática. Para a produção do mapa de alterações a detecção de alterações foi efectuada através de expressões de Álgebra de Mapas. A classificação digital foi realizada com um classificador assistido - Classificador da Máxima Verosimilhança. A integração de informação auxiliar serviu para melhorar os resultados da classificação digital, nomeadamente em termos das áreas ardidas permitindo uma resolução temática mais detalhada. A actualização resultou da sobreposição do mapa das áreas alteradas classificadas com o mapa desactualizado. Como produto obteve-se a Carta de Alterações da Ocupação do Solo com Potencial Influência no Risco de Incêndio actualizada para 2008, base para a fase da Modelação do Risco. A metodologia foi testada no concelho de Viseu, Centro de Portugal. A Carta de Uso e Ocupação do Solo de Portugal Continental para 2007 (COS2007) foi utilizada como carta de referência. A nova carta actualizada para 2008, no concelho de Viseu, apresenta 103 classes temáticas, 1ha de unidade mínima e 90% de precisão global. A modelação do risco de incêndio geralmente é feita através de índices que variam, de forma geral, numa escala qualitativa, tendo como fim possibilitar a definição de acções de planeamento e ordenamento florestal no âmbito da defesa da floresta contra incêndios. Desta forma, as cartas de risco são indicadas para acções de prevenção, devendo ser utilizadas em conjunto com a carta da perigosidade que juntas podem ser utilizadas em acções de planeamento, em acções de combate e supressão. A metodologia testada, neste projecto, para elaboração de cartografia de risco foi, a proposta por Verde (2008) e adoptada pela AFN (2012). Os resultados apresentados vão precisamente ao encontro do que diz respeito no Guia Técnico para Plano Municipal de Defesa da Floresta Contra Incêndios, "O mapa de Risco combina as componentes do mapa de perigosidade com as componentes do dano potencial (vulnerabilidade e valor) para indicar qual o potencial de perda face ao incêndio florestal".

O uso da Deteção Remota para a extração de Indicadores Urbanos

Nas últimas décadas o aumento da expansão das áreas urbanas conduziu a rápidas mudanças nos ambientes urbanos. Estas mudanças necessitam de uma observação e compreensão, por forma a permitir a monitorização e avaliação do processo de planeamento urbano. A utilização de dados obtidos por Deteção Remota (DR), aliada aos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), surge como uma fonte de informação válida para modelar, recolher, armazenar, exibir e analisar os sistemas urbanos. Neste contexto, a informação planimétrica e altimétrica recolhida por sensores remotos pode ser explorada por forma a extrair informação acerca do uso e ocupação do solo, e apresenta-la sob a forma de indicadores para apoio à decisão. Um sistema de indicadores urbanos baseados em dados obtidos por DR constitui uma ferramenta para as cidades transmitirem os diferentes riscos urbanos bem como na promoção de medidas e estratégias para um eficiente planeamento urbano. A dissertação de mestrado proposta tem como principal objetivo a criação de um sistema de indicadores urbanos que caracterize a cidade de Lisboa ao nível das áreas verdes e do volume construído. Assim, de forma a atingir o objetivo principal é desenvolvida uma metodologia baseada em informação altimétrica e planimétrica que permite analisar as áreas verdes da cidade de Lisboa bem como o volume construído. A informação altimétrica urbana (3D) é derivada de dados cartográficos oficiais (curvas de nível que originam um Modelo Digital de Terreno) e informação recolhida por LiDAR (Light Detection And Ranging) (que representa o Modelo Digital de Superfície). A informação 2D é extraída de uma imagem do satélite de alta resolução Worldview-2 de 2010, com um pixel de 0,5m, do concelho de Lisboa, através de técnicas de processamento digital de imagem. A informação recolhida permite, por um lado a modelação 3D do edificado, e por outro a quantificação 2D da cobertura vegetal em meio urbano. Posteriormente, num ambiente SIG, a informação extraída é cruzada com dados censitários e dados de uso e ocupação do solo. A análise ocorre tendo por base as Subsecções Estatísticas (SSE) da cidade de Lisboa (INE, 2011) e o sistema proposto inclui assim a extração de indicadores divididos tematicamente em indicadores de área e indicadores de volume. Os resultados obtidos permitem relacionar as áreas verdes, a população e o volume construído.

Os Sistemas de Informação Geográfica e Detecção Remota na Determinação das Regiões de Risco por Malária na Guiné-Bissau

A malária é uma doença infecciosa complexa, que resulta do “vírus” plasmodium, e manifesta-se sob cinco tipos distintos de espécies protozoários (plasmodium vivax, plasmodium ovale, plasmodium falciparum, plasmodium malariae e plasmodium Knowlesi), atacando sobretudo os glóbulos vermelhos. Considerada a quinta maior causa de morte por doenças infecciosas em todo o mundo após doenças respiratórias, VIH/SIDA, doenças diarreicas e tuberculose, no continente africano, a malária é considerada a segunda causa do aumento da mortalidade, após VIH/SIDA. No caso particular da Guiné-Bissau, esta constitui a principal causa do incremento da morbilidade e da mortalidade naquele país, onde, em 2012 foram notificados 129.684 casos de paludismo, dos quais 370 resultaram em óbitos. Partindo da realidade acima constatada, em particular, da complexidade e o impacto global da doença associada a uma forte mortalidade e morbilidade, concluiu-se ser necessário abordar esta temática, utilizando os SIG e a DR no sentido de determinar as regiões de elevado risco. Entendeu-se serem necessárias novas abordagens e novas ferramentas de análise dos dados epidemiológicos e consequentemente novas metodologias que possibilitem a determinação de áreas de risco por malária. O presente estudo, pretende demonstrar o papel dos SIG e DR na determinação das regiões de risco por malária. A metodologia utilizada centrou-se numa abordagem quantitativa baseada na hierarquização das variáveis. Pretende-se, assim abordar os impactos da malária e simultaneamente demonstrar as potencialidades dos SIG e das ferramentas de Análise Espacial no estudo da disseminação da mesma na Guiné-Bissau.

Monitorização da edificação no Parque Natural da Arrábida com base em Sistemas de Informação Geográfica e Detecção Remota

Ao longo das últimas décadas o Parque Natural da Arrábida (PNArr) tem vindo a ser alvo de um elevado número de pressões antrópicas. Tal situação fica-se a dever à atractividade paisagística e ambiental e à localização geográfica desta Área Protegida, que se encontra próximo de áreas urbanas com uma elevada densidade populacional. Uma dessas pressões antrópicas é a área construída, na sua grande maioria residências secundárias, que se verificam em algumas áreas no interior do PNArr, sobretudo a partir da segunda metade da década de 80 do século passado. Este fenómeno origina uma série de efeitos negativos, como por exemplo a fragmentação de habitats. Com base nesta premissa propõe-se uma metodologia que permita proceder à monitorização de áreas edificadas na área do parque. A presente dissertação pretendeu avaliar o contributo da Detecção Remota (DR) e dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG) como instrumentos para monitorizar a taxa de edificação, que é restringida pelos planos de ordenamento. Para tal foram selecionadas três áreas: Portinho da Arrábida, Vale de Picheleiros e Serra da Azóia, que foram analisadas num espaço temporal de 45 anos, entre 1967 e 2012. Para proceder à caracterização, quantificação e espacialização da evolução de áreas construídas foram utilizados SIG e DR. A análise efectuada teve como informação geográfica de base Fotografias Aéreas (1967, 1977 e 1978) e Ortofotomapas (1995, 1999, 2007 e 2012), informação vectorial referente aos limites do PNArr e aos Planos de Ordenamento e, como informação complementar, a Base Geográfica de Referenciação da Informação dos anos de 1991, 2001 e 2011. Os resultados obtidos demonstram a existência de dinâmicas evolutivas da área construída diferenciadas em cada uma das três áreas de estudo. No Portinho da Arrábida as demolições ocorridas em 1986 reduziram a área edificada e desde então o aumento da área construída é pouco significativo. No Vale de Picheleiros registou-se um aumento de dez vezes a área construída inicial e é mais notório o impacto das medidas de restrição à edificação estabelecidas no plano de ordenamento de 2005, comparativamente ao plano preliminar de ordenamento de 1980. Na Serra da Azóia, o reduzido aumento de áreas construídas, entre 2007 e 2012, no zonamento Protecção Complementar II, traduz o efeito das restrições à edificação estabelecidas no plano de ordenamento de 2005. No outro zonamento, Perímetro Urbano, não é possível verificar os efeitos das restrições, uma vez que esta área está fora da gestão do Parque. As informações geográficas produzidas com base na utilização de Tecnologias de Informação Geográfica revelam ser essenciais para a gestão e monitorização da taxa de edificação. Os resultados produzidos ajudam à caracterização do território, bem como à identificação de tendências de evolução da área edificada.

Uso da Detecção Remota na Caracterização da Paisagem do Município de Humpata, Angola

O desenvolvimento da tecnologia em Sistemas de Informação Geográfica (SIG) bem como da Detecção Remota como ciências técnicas apresentam grande valor aplicacional no Ordenamento do Território e, de forma particular, o uso de certas ferramentas analíticas permitem analisar as alterações ou mudanças que ocorrem na paisagem. A presente dissertação tem como objectivo principal caracterizar e avaliar a Paisagem no município de Humpata, Angola. A análise da paisagem desenvolveu-se a partir de uma abordagem metodológica, centrada em duas componentes fundamentais: a estrutura e as funções da paisagem. Para a referida análise, recorreu-se a quantificação de alguns índices referente a métricas de área, forma, agregação e diversidade ao nível da «mancha», «classe» e da «paisagem» em quatro quadrantes (Noroeste, Nordeste, Sudeste e Sudoeste) referentes à área de estudo. Da análise dos resultados, e tendo em conta os objectivos propostos, podemos compreender como as manchas variam nas distintas classes discriminadas na carta de ocupação do solo entre os quadrantes acima referenciados, ao nível da «mancha», «classe» e da «paisagem». A abordagem aplicacional suportou a análise comparada do padrão espacial paisagem considerando as diferenças existentes entre a área da paisagem, forma da paisagem, número de manchas, distâncias entre manchas, de entre outras. Os resultados permitiram avaliar a diversidade e heterogeneidade da paisagem tendo em conta a dominância de classes de ocupação do solo no município de Humpata (2013)

A indústria de defesa na cooperação Brasil-Portugal

The global dynamics of alliances are strongly determined by the level of cooperation among states. This cooperation can be embodied in various aspects, but the level of defense and security cooperation becomes usually more doctrinal and lasting. By the nature of sovereignty that instills in the bilateral relationship, cooperation at defense and security level can leverages other forms of cooperation. The circumstances and relational balance between Brazil and Portugal seem to evolve towards distancing opportunities, despite they are culturally and institutionally untainted. The economic dynamics, the strategic projection in global sustainability terms, the scale and ambition of Brazilian regional leadership, contrasts with the actual context of Portugal, distancing himself both on the stage where they operate. On the other hand, the historical and cultural roots, the language, the affinity of the peoples of CPLP and some opportunities for economic niches, trend to attract both countries. The condition of Portugal in NATO and Europe, coupled with the ability to export technical and human resources to value-added for Brazil, seems also to become approaching factors. On the balance of these dynamics, there is a set of exogenous factors (economic, external global relations matrix, regional stability, among others), which are not always controlled by any of both countries. These factors call for strong capacity for foresight analysis and decision making, with the inherent risk. There is cooperation vectors that are not apparently penalized by geographic distance, or by the difference of realities. Among these vectors we shall highlight synergies in technological niches, highly tradable goods and, mostly, using the domain of dual technologies. The thirteen niches herein identified are: Monitoring, Navigation, Command and Control, Electronics, Optoelectronics, Communication and remote sensing, Information Technologies, Flight Simulation, Specialized Training, Fiber Optic Sensors, Materials Engineering, Nanotechnology and Communications. Cumulating with identified opportunities in traditional relational framework, both countries are growing (in geography and economic terms) into the Atlantic, making it a central element in the bilateral approach. By being at the same time a growing stage of disputes and which stability tends to be threatened, it will be done an analysis of these synergistic vectors, superimposed on the impact on Atlantic securitization process.