Evaluation of TerraSAR-X Observations for Wetland InSAR Application

This paper assesses the potential of using spaceborne X-band synthetic aperture radar (SAR) data for monitoring water-level changes over wetlands. Our analysis is based on three sets of TerraSAR-X (TSX) observations acquired over South Florida's Everglades wetlands during an eight-month period in 2008. The first set was acquired in single HH polarization stripmap mode over our northern study area, consisting of managed wetlands and urban environments. The second set was acquired in dual-polarization stripmap mode over the western half of the same area, consisting mostly of managed wetlands. The third set was also acquired with dual-polarization stripmap mode over our southern study area, consisting of natural flow freshand salt-water wetlands in the southern Everglades. The first data set was used for a proof-of-concept study to verify that X-band data can generate coherent interferograms in wetland areas. Interferometric processing of this data set shows a high level of coherence (> 0.35) over both wetland and urban regions, maintaining interferometric phase in all three interferograms spanning 11 days. Surprisingly, phase is maintained over some of the wetlands even for interferograms spanning 33 days. The other two data sets were used to evaluate interferometric coherence of all four polarization modes and to determine dominant scattering mechanism in each wetland environment. Our results show high coherence values (> 0.4) in all polarization modes, with highest values in HH, then VV, and lowest in HV or VH. Interferograms calculated from multipolarization data show very similar fringe patterns regardless of the polarization type, suggesting that the phase information in all polarization data reflects water-level changes in wetlands and that volume scattering may be less important than commonly believed. We also used the two multipolarization data sets to conduct the Pauli decomposition, finding a strong dependence of scattering mechanism on vegetation t- - ype. The high interferometric coherence level of all polarization data suggests that a significant part of the X-band scattered signal interacts with lower sections of the vegetation (trunks and branches), because scattering from wind-affected canopies cannot support such a high coherence level. The high spatial resolution of TSX, combined with its 11-day repeat orbit, makes this X-band sensor surprisingly suitable for wetland interferometric SAR applications.

Host and network optimizations for performance enhancement and energy efficiency in data center networks

Modern data centers host hundreds of thousands of servers to achieve economies of scale. Such a huge number of servers create challenges for the data center network (DCN) to provide proportionally large bandwidth. In addition, the deployment of virtual machines (VMs) in data centers raises the requirements for efficient resource allocation and find-grained resource sharing. Further, the large number of servers and switches in the data center consume significant amounts of energy. Even though servers become more energy efficient with various energy saving techniques, DCN still accounts for 20% to 50% of the energy consumed by the entire data center. The objective of this dissertation is to enhance DCN performance as well as its energy efficiency by conducting optimizations on both host and network sides. First, as the DCN demands huge bisection bandwidth to interconnect all the servers, we propose a parallel packet switch (PPS) architecture that directly processes variable length packets without segmentation-and-reassembly (SAR). The proposed PPS achieves large bandwidth by combining switching capacities of multiple fabrics, and it further improves the switch throughput by avoiding padding bits in SAR. Second, since certain resource demands of the VM are bursty and demonstrate stochastic nature, to satisfy both deterministic and stochastic demands in VM placement, we propose the Max-Min Multidimensional Stochastic Bin Packing (M3SBP) algorithm. M3SBP calculates an equivalent deterministic value for the stochastic demands, and maximizes the minimum resource utilization ratio of each server. Third, to provide necessary traffic isolation for VMs that share the same physical network adapter, we propose the Flow-level Bandwidth Provisioning (FBP) algorithm. By reducing the flow scheduling problem to multiple stages of packet queuing problems, FBP guarantees the provisioned bandwidth and delay performance for each flow. Finally, while DCNs are typically provisioned with full bisection bandwidth, DCN traffic demonstrates fluctuating patterns, we propose a joint host-network optimization scheme to enhance the energy efficiency of DCNs during off-peak traffic hours. The proposed scheme utilizes a unified representation method that converts the VM placement problem to a routing problem and employs depth-first and best-fit search to find efficient paths for flows.

Understanding Annual Reports of Hospitality Firms: Part II

This is the second article in a two-part series on understanding annual reports published by publicly-held hospitality firms. Part I in the Spring 1988 issue established the informational content of such reports while this article will focus on the examination and understanding of annual reports, suggested guidelines on how to use them for decision making, and recent developments affecting these reports.

Helicopter-borne sea ice thickness measurements in the Storfjord, Spitsbergen from flight HEM_STJ06_01

Results from electromagnetic induction surveys of sea-ice thickness in Storfjorden, Svalbard, reveal large interannual ice-thickness variations in a region which is typically characterized by a reoccurring polynya. The surveys were performed in March 2003, May 2006 and March 2007 with helicopter- and ship-based sensors. The thickness distributions are influenced by sea-ice and atmospheric boundary conditions 2 months prior to the surveys, which are assessed with synthetic aperture radar (SAR) images, regional QuikSCAT backscatter maps and wind information from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis dataset. Locally formed thin ice from the Storfjorden polynya was frequently observed in 2003 and 2007 (mean thickness 0.55 and 0.37 m, respectively) because these years were characterized by prevailing northeasterly winds. In contrast, the entire fjord was covered with thick external sea ice in 2006 (mean thickness 2.21 m), when ice from the Barents Sea was driven into the fjord by predominantly southerly winds. The modal thickness of this external ice in 2006 increased from 1.2 m in the northern fjord to 2.4 m in the southern fjord, indicating stronger deformation in the southern part. This dynamically thickened ice was even thicker than multi-year ice advected from the central Arctic Ocean in 2003 (mean thickness 1.83 m). The thermodynamic ice thickness of fast ice as boundary condition is investigated with a one-dimensional sea-ice growth model (1DICE) forced with meteorological data from the weather station at the island of Hopen, southeast of Storfjorden. The model results are in good agreement with the modal thicknesses of fast-ice measurements in all years.

Strategie di intervento per la difesa del mare e della costa dagli inquinamenti accidentali di idrocarburi

Il presente lavoro di tesi nasce dall’esigenza di comprendere e studiare come viene affrontata, e gestita, l’emergenza in mare derivante dallo sversamento accidentale, o volontario, di idrocarburi; il sistema di risposta nazionale a questo genere di emergenze si sviluppa su più livelli e per ogni livello sono individuati gli organi responsabili e i relativi compiti. Le azioni da intraprendere sono specificate negli elaborati di pianificazione redatti dall’Agenzia Nazionale di Protezione Civile, dal Ministero dell’Ambiente e della Tutela del territorio e del Mare, dalle Capitanerie di Porto Locali, dalle Province e dai Comuni; i primi 3 si occupano dell’emergenza in mare, mentre le Province e i Comuni si occupano degli interventi da attuare sulla costa in seguito allo spiaggiamento degli idrocarburi. La regione Emilia-Romagna, in particolare, non possiede elaborati di pianificazione per la gestione del rischio di inquinamento costiero; per questo motivo, sulla base delle indicazioni riportate negli elaborati di pianificazione nazionale e consultando elaborati già esistenti di altre regioni adriatiche, è stata redatta una proposta di linee guida per la redazione di un Piano Comunale d’Emergenza che preveda il rischio di inquinamento costiero. Per poter prevedere quale tecnica di bonifica sarà possibile applicare ad uno sversamento di idrocarburi, esistono software che modellano i processi chimico-fisici che la sostanza subisce con il passare del tempo. Ogni tecnica ha dei limiti sia di efficienza che di applicabilità; essi sono principalmente dovuti alle condizioni meteomarine e ai processi che la sostanza subisce nel tempo una volta sversata; la conoscenza di questi limiti permette di effettuare, nella maggior parte delle situazioni, la scelta della tecnica di intervento più appropriata ed efficiente a seconda della situazione. La tesi è strutturata come segue. Nel Capitolo 1 sono descritte le problematiche e le cause relative agli incidenti in mare che comportano il rilascio di idrocarburi in esso e gli effetti che questi hanno sull’ambiente e i cambiamenti che la sostanza subisce una volta sversata in mare. Nel Capitolo 2 sono descritte le strategie di intervento per il recupero degli idrocarburi sversati in mare e le tecniche di bonifica attuabili sulla costa impattata dallo sversamento. Nel Capitolo 3 è illustrato il sistema di risposta nazionale all’emergenza derivante dallo sversamento in mare di idrocarburi; ad ogni livello è dedicato un paragrafo del Capitolo 3. Inoltre sono presentate delle linee guida per la redazione di un Piano Comunale d’Emergenza che preveda il Rischio di Inquinamento Costiero da idrocarburi e altre sostanza nocive. Nel Capitolo 4 è illustrato il software ADIOS 2 che permette di modellare i processi chimico-fisici che la sostanza subisce quando viene sversata in mare e di simulare l’utilizzo di alcune strategie di intervento. Nel Capitolo 5 sono riportate le considerazioni conclusive e i risultati ottenuti.

Petrographic and geochemical characterization of a sample taken from the beni bousera peridotite (Morocco)

Il massiccio di Beni Bousera (Marocco) è formato da diverse unità geologiche composte prevalentemente da rocce metamorfiche molto simili a quelle che si trovano nel massiccio di Ronda (Spagna). Queste due catene montuose erano connesse prima dell’estensione (iniziata nel Miocene inferiore) che le ha separate lasciando il posto al mare di Alborán. Questo studio sarà incentrato soltanto sul massiccio marocchino, in particolare sull’unità peridotitica di Beni Bousera. Questa unità è stata suddivisa in quattro domini, ognuno dei quali ha specifiche caratteristiche petrologiche e geochimiche, che sono il risultato di diverse condizioni metamorfiche e di diversi regimi tettonici. L’obiettivo di questo lavoro è di caratterizzare, dal punto di vista petrologico, un campione che è stato prelevato dal massiccio di Beni Bousera, nella zona costiera del mare di Alborán e di determinare a quale dominio esso appartiene.

Definizione e validazione di uno strumento per la misurazione dell'impatto delle variabili redazionali di un item matematico sulla performance degli studenti

Questa tesi descrive la ricerca condotta tra l'autunno e l'inverno di quest'anno da un gruppo di ricercatori in didattica della matematica relativamente all'influenza che le variazioni redazionali di un quesito matematico hanno sulle performance degli studenti. Lo scopo della ricerca è quella di strutturare e validare una metodologia e uno strumento che permettano di individuare e quantificare l'influenza delle variazioni del testo sulle prestazioni dello studente. Si è sentita l'esigenza di condurre uno studio di questo tipo poichè è sempre più evidente il profondo legame tra il linguaggio e l'apprendimento della matematica. La messa a punto di questo strumento aprirebbe le porte a una serie di ricerche più approfondite sulle varie tipologie di variazioni numeriche e/o linguistiche finora individuate. Nel primo capitolo è presentato il quadro teorico di riferimento relativo agli studi condotti fino ad ora nell'ambito della didattica della matematica, dai quali emerge la grossa influenza che la componente linguistica ha sulla comprensione e la trasmissione della matematica. Si farà quindi riferimento alle ricerche passate volte all'individuazione e alla schematizzazione delle variazioni redazionali dei Word Problems. Nel secondo capitolo, invece si passerà alla descrizione teorica relativa allo strumento statistico utilizzato. Si tratta del modello di Rasch appartenente alla famiglia dei modelli statistici dell'Item Response Theory, particolarmente utilizzato nella ricerca in didattica. Il terzo capitolo sarà dedicato alla descrizione dettagliata della sperimentazione svolta. Il quarto capitolo sarà il cuore di questa tesi; in esso infatti verrà descritta e validata la nuova metodologia utilizzata. Nel quinto sarà eseguita un analisi puntuale di come lo strumento ha messo in evidenza le differenze per ogni item variato. Infine verranno tratte le conclusioni complessive dello studio condotto.

Progettazione ed analisi di algoritmi di mobilità controllata per reti mesh aeree con vincoli di copertura e persistenza

In questo lavoro di tesi verrà presentata l’implementazione di due algoritmi di Deployment e gestione di uno sciame di dispositivi UAV (Unmanned Aerial Vehicles). L’interesse scientifico su cui si fonda quest'analisi ha origine nelle enormi potenzialità degli UAV che garantiscono un'esplorazione aerea di aree pericolose in contesti di emergenze quali ad esempio scenari post catastrofe. La problematica principale affrontata sarà quella della gestione continuativa dell'area disastrata fornendo un algoritmo di schedulazione della cooperazione degli UAV alternando periodi attivi con quelli di ricarica dei dispositivi.

L’equity crowdfunding: i fattori critici di successo

Questa tesi si basa su una raccolta e una successiva elaborazione di dati effettuata su Crowdcube, la piattaforma di crowdfunding di investimento leader a livello mondiale, con lo scopo di analizzare il fenomeno dell’equity-crowdfunding in tutte le sue diverse caratteristiche. Attraverso gli strumenti grafici e computazionali, si studierà un campione di circa 100 progetti, con l’obiettivo finale di individuare e studiare “i fattori critici di successo”, derivanti dalle correlazioni tra caratteristiche dei progetti presentati e successo ottenuto da questi ultimi nell’ottica di finanziamenti ricevuti. L’importanza di questo studio è data dalla necessità dei progettisti che presentano le campagne di crowdfunding di capire come poter rassicurare e convincere gli investitori, in modo da avere una raccolta fondi di successo. L’analisi sarà arricchita da tabelle, istogrammi e grafici, con lo scopo di supportare l’esplicazione dei vari concetti e delineare eventuali trend.

My Personal Trainer: applicazione di e-learning per il fitness su piattaforma Android

L’obiettivo della tesi è quello di mettere in pratica e approfondire le conoscenze acquisite durante il percorso universitario, al fine di avvicinarsi a quello che sarà poi il mondo del lavoro. Questa motivazione e la voglia di realizzare qualcosa di concreto hanno portato alla scelta di sviluppare un’applicazione per sistemi mobile, in questo modo è stato necessario affrontare le varie fasi di sviluppo di un software che comprendono in particolare la progettazione e l’implementazione. All'interno della tesi si darà uno sguardo al contesto in cui l’applicazione MyPersonalTrainer vuole andarsi ad inserire, si procederà con la descrizione della fase di progettazione che comprende l'analisi dei requisiti, poi si analizzerà la fase di implementazione e infine verranno effettuate delle considerazioni sui possibili sviluppi futuri.

Progettazione e sviluppo di un sistema per la verifica dell'integrità hardware e firmware di un sistema

Questa tesi tratta un argomento che si è fatto sempre più interessante, soprattutto in questi ultimi anni, l'integrità firmware e hardware di un sistema. Oggigiorno milioni di persone fanno completamente affidamento al proprio sistema lasciando nelle loro mani moli di dati personali e non, molte delle quali si affidano ai moderni antivirus i quali, però, non sono in grado di rilevare e gestire attacchi che implicano l'alterazione dei firmware. Verranno mostrati diversi attacchi di questo tipo cercando di fare capire come la relativa sicurezza sia importante, inoltre saranno discussi diversi progetti reputati interessanti. Sulla base delle ricerche effettuate, poi, sarà mostrata la progettazione e l'implementazione di un software in grado di rilevare alterazioni hardware e firmware in un sistema.

Gamification e Machine Learning per migliorare l’esperienza di guida e diminuire i consumi in un veicolo elettrico

Questo progetto di tesi è parte di un programma più ampio chiamato TIME (Tecnologia Integrata per Mobilità Elettrica) sviluppato tra diversi gruppi di ricerca afferenti al settore meccanico, termofluidodinamico e informatico. TIME si pone l'obiettivo di migliorare la qualità dei componenti di un sistema powertrain presenti oggi sul mercato progettando un sistema general purpose adatto ad essere installato su veicoli di prima fornitura ma soprattutto su retrofit, quindi permettendo il ricondizionamento di veicoli con motore a combustione esistenti ma troppo datati. Lo studio svolto si pone l'obiettivo di identificare tutti gli aspetti di innovazione tecnologica che possono essere installati all'interno del sistema di interazione uomo-macchina. All'interno di questo progetto sarà effettuata una pianificazione di tutto il lavoro del gruppo di ricerca CIRI-ICT, partendo dallo studio normativo ed ergonomico delle interfacce dei veicoli analizzando tutti gli elementi di innovazione che potranno far parte del sistema TIME e quindi programmare tutte le attività previste al fine di raggiungere gli obiettivi prefissati, documentando opportunamente tutto il processo. Nello specifico saranno analizzate e definite le tecniche da utilizzare per poi procedere alla progettazione e implementazione di un primo sistema sperimentale di Machine Learning e Gamification con lo scopo di predire lo stato della batteria in base allo stile di guida dell'utente e incentivare quest'ultimo tramite sistemi di Gamification installati sul cruscotto ad una guida più consapevole dei consumi. Questo sistema sarà testato su dati simulati con l'obiettivo di avere un prodotto configurabile da installare sul veicolo.

Analisi sperimentale delle prestazioni di un sistema micro-ORC

Con l’aumento del consumo mondiale di risorse energetiche del pianeta, è diventato sempre più necessario utilizzare sistemi energetici che sfruttino al meglio la fonte di energia che li alimenta. Una delle soluzioni in questo ambito è quella proposta dagli Organic Rankine Cycle (ORC). Questi sistemi recuperano energia termica altrimenti non utilizzabile per le temperature troppo basse e sfruttano sorgenti termiche con ampi range di temperatura. L’elaborato volge all’analisi sperimentale delle prestazioni di un sistema Micro-ORC di piccola taglia, con rendimento termodinamico massimo dichiarato dal costruttore del 10 %. Inizialmente vengono descritti i fluidi organici e i sistemi che ne fanno uso, descrivendo anche esempi bibliografici di banchi prova per interpretare al meglio i risultati ottenuti con quello disponibile, che viene poi descritto, comprendendo i circuiti di asservimento dell’acqua calda e fredda, i punti di misura e il programma di acquisizione dati. Ci si concentra poi sulla descrizione e l’utilizzo dei codici implementati per l’elaborazione dei dati acquisiti. Questi hanno permesso di osservare gli andamenti temporali delle grandezze fondamentali per il sistema e valutarne la ripetibilità del comportamento nel corso di differenti prove. Vengono proposte infine le mappe di funzionamento per l’intero impianto e per i vari sotto-sistemi, offrendone un’interpretazione e inquadrandone i punti di lavoro ottimali. Attraverso la loro osservazione si sono dedotte le condizioni necessarie per avere un funzionamento ritenuto stabile del sistema ed è stato possibile ottimizzare le procedure svolte durante le fasi di test e di acquisizione dati. Sarà oggetto di studi futuri l’ottimizzazione dell’impianto, prolungando i tempi di esercizio a parità di carico elettrico e frequenza imposta alla pompa, con il fine di ottenere delle curve di prestazioni confrontabili con quelle presenti in bibliografia per altri sistemi ORC.

Il ruolo della matematica nella meccanica quantistica in un approccio interdisciplinare per la scuola secondaria

Questo lavoro di tesi nasce all’interno del nucleo di ricerca in didattica della fisica dell’Università di Bologna, coordinato dalla professoressa Olivia Levrini e che coinvolge docenti di matematica e fisica dei Licei, assegnisti di ricerca e laureandi. Negli ultimi anni il lavoro del gruppo si è concentrato sullo studio di una possibile risposta all'evidente e pressante difficoltà di certi docenti nell'affrontare gli argomenti di meccanica quantistica che sono stati introdotti nelle indicazioni Nazionali per il Liceo Scientifico, dovuta a cause di vario genere, fra cui l'intrinseca complessità degli argomenti e l'inefficacia di molti libri di testo nel presentarli in modo adeguato. In questo contesto, la presente tesi si pone l’obiettivo di affrontare due problemi specifici di formalizzazione matematica in relazione a due temi previsti dalle Indicazioni Nazionali: il tema della radiazione di corpo nero, che ha portato Max Planck alla prima ipotesi di quantizzazione, e l’indeterminazione di Heisenberg, con il cambiamento di paradigma che ha costituito per l’interpretazione del mondo fisico. Attraverso un confronto diretto con le fonti, si cercherà quindi di proporre un percorso in cui il ruolo del protagonista sarà giocato dagli aspetti matematici delle teorie analizzate e dal modo in cui gli strumenti della matematica hanno contribuito alla loro formazione, mantenendo un costante legame con le componenti didattiche. Proprio in quest'ottica, ci si accorgerà della forte connessione fra i lavori di Planck e Heisenberg e due aspetti fondamentali della didattica della matematica: l'interdisciplinarietà con la fisica e il concetto di modellizzazione. Il lavoro finale sarà quindi quello di andare ad analizzare, attraverso un confronto con le Indicazioni Nazionali per il Liceo Scientifico e con alcune esigenze emerse dagli insegnanti, le parti e i modi in cui la tesi risponde a queste richieste.

Simulazione della bradicinesia in soggetti parkinsoniani attraverso modello neurale

I Gangli della Base svolgono un ruolo molto importante nel movimento volontario, ovvero nel meccanismo di azione-selezione, e la loro influenza è evidente soprattutto in alcune patologie che ancora ad oggi sono in fase di studio: una di queste è il Morbo di Parkinson. I Gangli della Base comprendono quattro formazioni nervose: lo striato, il globus pallidus, la substantia nigra e il nucleo subtalamico: essi ricevono le principali afferenze dalla corteccia cerebrale ed inviano le principali efferenze al tronco dell’encefalo, e, per mezzo del talamo, alle corteccia prefrontale, premotoria e motrice. A differenza della maggior parte delle altre componenti dei sistemi motori, i Gangli della Base non stabiliscono direttamente né connessioni afferenti, né efferenti con il midollo spinale. Il compito principale svolto dai Gangli dDella Base è la selezione di un’azione: esso permette ad un’azione di essere selezionata rispetto ad un’altra, che in questo modo viene inibita. La descrizione dell’anatomia, dei meccanismi fisiologici e del Morbo di Parkinson è trattata nel Capitolo 1. In questo elaborato è utilizzato il modello computazionale di Mauro Ursino e Chiara Baston, che sarà illustrato dettagliatamente nel Capitolo 2, riguardante il meccanismo di azione-selezione svolto dai Gangli della Base. E’ descritto un sistema di valutazione di un paziente parkinsoniano, il tapping test: esso consiste in un movimento alternato del dito e ad oggi risulta essere uno dei metodi più semplici per ottenere informazioni sulla gravità della bradicinesia. L’obiettivo di questo lavoro è quello di comprendere, tramite l’analisi di simulazioni effettuate per mezzo del modello computazionale di Mauro Ursino e Chiara Baston, come la frequenza di tapping dipenda dal variare di alcuni parametri delle equazioni del modello: gli effetti dovuti alla variazione di un singolo parametro o più di uno, saranno mostrati nel Capitolo 3.