Atlas digital: uma contribuição para o sistema de informação do município de São João de Meriti-RJ

Um Atlas Digital é um atlas que foi concebido através de técnicas computacionais e que, consequentemente, pode ser acessado através de um computador. Estruturado em um ambiente gráfico, além dos mapas, pode-se contar também com textos, fotografias, dados estatísticos, gráficos e tabelas. Por estar em meio digital existe a possibilidade de utilização de uma expressiva gama de temas, formatos e escalas. Nesta dissertação apresenta-se um protótipo de Atlas Digital como uma colaboração ao Sistema de Informação Municipal SIM, para o município de São João de Meriti, RJ. O referido SIM, que tem como meta os serviços municipais, visa atender ao próprio município, ao cidadão e a outros interessados na cidade, sendo as suas informações fundamentais para a melhoria da gestão das prefeituras. A pesquisa foi direcionada para o tema da habitabilidade, que consiste num conjunto de condições voltadas para a construção de habitat saudável, abrangendo temas físicos, psicológicos, sociais, culturais e ambientais. Dentro do tema habitabilidade, foram trabalhados os subtemas relativos a infraestrutura de abastecimento de água, esgoto, coleta de lixo, saúde e educação, esses subtemas foram confrontados entre si para uma comparação entre os bairros do município. O SIM e a habitabilidade são contemplados no plano diretor da cidade e representa uma grande parte da sustentação teórica da dissertação. A modelagem e implementação do protótipo do Atlas Digital foram feitas com auxílio de softwares gratuitos, sendo possível acessar mapas temáticos e outras informações sobre São João de Meriti

Computational methods to create and analyze a digital gene expression atlas of embryo development from microscopy images

Abstract The creation of atlases, or digital models where information from different subjects can be combined, is a field of increasing interest in biomedical imaging. When a single image does not contain enough information to appropriately describe the organism under study, it is then necessary to acquire images of several individuals, each of them containing complementary data with respect to the rest of the components in the cohort. This approach allows creating digital prototypes, ranging from anatomical atlases of human patients and organs, obtained for instance from Magnetic Resonance Imaging, to gene expression cartographies of embryo development, typically achieved from Light Microscopy. Within such context, in this PhD Thesis we propose, develop and validate new dedicated image processing methodologies that, based on image registration techniques, bring information from multiple individuals into alignment within a single digital atlas model. We also elaborate a dedicated software visualization platform to explore the resulting wealth of multi-dimensional data and novel analysis algo-rithms to automatically mine the generated resource in search of bio¬logical insights. In particular, this work focuses on gene expression data from developing zebrafish embryos imaged at the cellular resolution level with Two-Photon Laser Scanning Microscopy. Disposing of quantitative measurements relating multiple gene expressions to cell position and their evolution in time is a fundamental prerequisite to understand embryogenesis multi-scale processes. However, the number of gene expressions that can be simultaneously stained in one acquisition is limited due to optical and labeling constraints. These limitations motivate the implementation of atlasing strategies that can recreate a virtual gene expression multiplex. The developed computational tools have been tested in two different scenarios. The first one is the early zebrafish embryogenesis where the resulting atlas constitutes a link between the phenotype and the genotype at the cellular level. The second one is the late zebrafish brain where the resulting atlas allows studies relating gene expression to brain regionalization and neurogenesis. The proposed computational frameworks have been adapted to the requirements of both scenarios, such as the integration of partial views of the embryo into a whole embryo model with cellular resolution or the registration of anatom¬ical traits with deformable transformation models non-dependent on any specific labeling. The software implementation of the atlas generation tool (Match-IT) and the visualization platform (Atlas-IT) together with the gene expression atlas resources developed in this Thesis are to be made freely available to the scientific community. Lastly, a novel proof-of-concept experiment integrates for the first time 3D gene expression atlas resources with cell lineages extracted from live embryos, opening up the door to correlate genetic and cellular spatio-temporal dynamics. La creación de atlas, o modelos digitales, donde la información de distintos sujetos puede ser combinada, es un campo de creciente interés en imagen biomédica. Cuando una sola imagen no contiene suficientes datos como para describir apropiadamente el organismo objeto de estudio, se hace necesario adquirir imágenes de varios individuos, cada una de las cuales contiene información complementaria respecto al resto de componentes del grupo. De este modo, es posible crear prototipos digitales, que pueden ir desde atlas anatómicos de órganos y pacientes humanos, adquiridos por ejemplo mediante Resonancia Magnética, hasta cartografías de la expresión genética del desarrollo de embrionario, típicamente adquiridas mediante Microscopía Optica. Dentro de este contexto, en esta Tesis Doctoral se introducen, desarrollan y validan nuevos métodos de procesado de imagen que, basándose en técnicas de registro de imagen, son capaces de alinear imágenes y datos provenientes de múltiples individuos en un solo atlas digital. Además, se ha elaborado una plataforma de visualization específicamente diseñada para explorar la gran cantidad de datos, caracterizados por su multi-dimensionalidad, que resulta de estos métodos. Asimismo, se han propuesto novedosos algoritmos de análisis y minería de datos que permiten inspeccionar automáticamente los atlas generados en busca de conclusiones biológicas significativas. En particular, este trabajo se centra en datos de expresión genética del desarrollo embrionario del pez cebra, adquiridos mediante Microscopía dos fotones con resolución celular. Disponer de medidas cuantitativas que relacionen estas expresiones genéticas con las posiciones celulares y su evolución en el tiempo es un prerrequisito fundamental para comprender los procesos multi-escala característicos de la morfogénesis. Sin embargo, el número de expresiones genéticos que pueden ser simultáneamente etiquetados en una sola adquisición es reducido debido a limitaciones tanto ópticas como del etiquetado. Estas limitaciones requieren la implementación de estrategias de creación de atlas que puedan recrear un multiplexado virtual de expresiones genéticas. Las herramientas computacionales desarrolladas han sido validadas en dos escenarios distintos. El primer escenario es el desarrollo embrionario temprano del pez cebra, donde el atlas resultante permite constituir un vínculo, a nivel celular, entre el fenotipo y el genotipo de este organismo modelo. El segundo escenario corresponde a estadios tardíos del desarrollo del cerebro del pez cebra, donde el atlas resultante permite relacionar expresiones genéticas con la regionalización del cerebro y la formación de neuronas. La plataforma computacional desarrollada ha sido adaptada a los requisitos y retos planteados en ambos escenarios, como la integración, a resolución celular, de vistas parciales dentro de un modelo consistente en un embrión completo, o el alineamiento entre estructuras de referencia anatómica equivalentes, logrado mediante el uso de modelos de transformación deformables que no requieren ningún marcador específico. Está previsto poner a disposición de la comunidad científica tanto la herramienta de generación de atlas (Match-IT), como su plataforma de visualización (Atlas-IT), así como las bases de datos de expresión genética creadas a partir de estas herramientas. Por último, dentro de la presente Tesis Doctoral, se ha incluido una prueba conceptual innovadora que permite integrar los mencionados atlas de expresión genética tridimensionales dentro del linaje celular extraído de una adquisición in vivo de un embrión. Esta prueba conceptual abre la puerta a la posibilidad de correlar, por primera vez, las dinámicas espacio-temporales de genes y células.

Construction d'un Atlas 3D numérique de la cornée humaine par recalage d'images

Nous proposons de construire un atlas numérique 3D contenant les caractéristiques moyennes et les variabilités de la morphologie d’un organe. Nos travaux seront appliqués particulièrement à la construction d'un atlas numérique 3D de la totalité de la cornée humaine incluant la surface antérieure et postérieure à partir des cartes topographiques fournies par le topographe Orbscan II. Nous procédons tout d'abord par normalisation de toute une population de cornées. Dans cette étape, nous nous sommes basés sur l'algorithme de recalage ICP (iterative closest point) pour aligner simultanément les surfaces antérieures et postérieures d'une population de cornée vers les surfaces antérieure et postérieure d'une cornée de référence. En effet, nous avons élaboré une variante de l'algorithme ICP adapté aux images (cartes) de cornées qui tient compte de changement d'échelle pendant le recalage et qui se base sur la recherche par voisinage via la distance euclidienne pour établir la correspondance entre les points. Après, nous avons procédé pour la construction de l'atlas cornéen par le calcul des moyennes des élévations de surfaces antérieures et postérieures recalées et leurs écarts-types associés. Une population de 100 cornées saines a été utilisée pour construire l'atlas cornéen normal. Pour visualiser l’atlas, on a eu recours à des cartes topographiques couleurs similairement à ce qu’offrent déjà les systèmes topographiques actuels. Enfin, des observations ont été réalisées sur l'atlas cornéen reflétant sa précision et permettant de développer une meilleure connaissance de l’anatomie cornéenne.

The Namib Sand Sea digital database of aeolian dunes and key forcing variables

A new digital atlas of the geomorphology of the Namib Sand Sea in southern Africa has been developed. This atlas incorporates a number of databases including a digital elevation model (ASTER and SRTM) and other remote sensing databases that cover climate (ERA-40) and vegetation (PAL and GIMMS). A map of dune types in the Namib Sand Sea has been derived from Landsat and CNES/SPOT imagery. The atlas also includes a collation of geochronometric dates, largely derived from luminescence techniques, and a bibliographic survey of the research literature on the geomorphology of the Namib dune system. Together these databases provide valuable information that can be used as a starting point for tackling important questions about the development of the Namib and other sand seas in the past, present and future.

O uso das tecnologias da informação e comunicação no ensino de geografia: aplicação da página protótipo Desenvolvimento Urbano do atlas municipal escolar de Ourinhos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A Three-Dimensional Stereotaxic MRI Brain Atlas of the Cichlid Fish Oreochromis mossambicus

The African cichlid Oreochromis mossambicus (Mozambique tilapia) has been used as a model system in a wide range of behavioural and neurobiological studies. The increasing number of genetic tools available for this species, together with the emerging interest in its use for neurobiological studies, increased the need for an accurate hodological mapping of the tilapia brain to supplement the available histological data. The goal of our study was to elaborate a three-dimensional, high-resolution digital atlas using magnetic resonance imaging, supported by Nissl staining. Resulting images were viewed and analysed in all orientations (transverse, sagittal, and horizontal) and manually labelled to reveal structures in the olfactory bulb, telencephalon, diencephalon, optic tectum, and cerebellum. This high resolution tilapia brain atlas is expected to become a very useful tool for neuroscientists using this fish model and will certainly expand their use in future studies regarding the central nervous system.

CultureMap

CultureMap is the mobile app for the Cultural Atlas of Australia, a digital atlas that maps the locations of more than 200 films, novels, and plays that feature Australian spaces and places. You can use the CultureMap app to find narrative and filming locations near you, you can search for your favourite Australian stories to find out where they are set, or you can search by location to discover what stories have been set there. The app also features our Mapping Ecological Themes showcase, which focuses on films and novels that foreground ecological themes or are set in environmentally sensitive areas. CultureMap is co-funded through an Australian Research Council Discovery Grant and an Inspiring Australia: Unlocking Australia’s Potential grant.

Imagined Landscapes: Geovisualizing Australian Spatial Narratives

Imagined Landscapes teams geocritical analysis with digital visualization techniques to map and interrogate films, novels, and plays in which space and place figure prominently. Drawing upon A Cultural Atlas of Australia, a database-driven interactive digital map that can be used to identify patterns of representation in Australia’s cultural landscape, the book presents an integrated perspective on the translation of space across narrative forms and pioneers new ways of seeing and understanding landscape. It offers fresh insights on cultural topography and spatial history by examining the technical and conceptual challenges of georeferencing fictional and fictionalized places in narratives. Among the items discussed are Wake in Fright, a novel by Kenneth Cook, adapted iconically to the screen and recently onto the stage; the Australian North as a mythic space; spatial and temporal narrative shifts in retellings of the story of Alexander Pearce, a convict who gained notoriety for resorting to cannibalism after escaping from a remote Tasmanian penal colony; travel narratives and road movies set in Western Australia; and the challenges and spatial politics of mapping spaces for which there are no coordinates.

Analyse de maillages surfaciques par construction et comparaison de modèles moyens et par décomposition par graphes s’appuyant sur les courbures discrètes : application à l’étude de la cornée humaine

Réalisé en cotutelle avec Aix Marseille Université.

AWI Bathymetric Chart of the Weddell Sea, Antarctica (BCWS)

From data collected by RV Polarstern, and additional echosoundings provided by national hydrographic offices, research institutions and the International Hydrographic Organization (IHO) Digital Bathymetric Data Center, the 1:1,000,000 Bathymetric Chart of the Weddell Sea (AWl BCWS) series has been developed. The heterogeneity of bathymetric data and the lack of observations within ice-covered areas required the incorporation of supplementary geophysical and geographical information. A semi-automatic procedure was developed for terrain modeling and contouring. In coastal regions, adjacent sub-glacial information was included in order to model the bathymetry of the transition zone along the Antarctic ice edge. Six sheets of the AWl BCWS series in the scale of 1:1,000,000 covering the southern Weddell Sea from 66°S to 78°S and from 68°W to 0°E were recently completed and included in the 1997 GEneral Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO) Digital Atlas CD-ROM (http://www.gebco.net). On the basis of these six 1:1,000,000 AWl BCWS sheets, a generalized 1:3,000,000-scale bathymetric chart was compiled for the entire southern Weddell Sea.

Criação de um atlas pedagógico do Município do Rio de Janeiro, dentro da arquitetura do sistema brasileiro de televisão digital terrestre.

Esta dissertação visa levantar as possibilidades de uso da Geomática no ambiente de interatividade do Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD), definido pelo Decreto Presidencial 5.820, de 29 de Junho de 2006. O produto desta dissertação compreende a implementação de um Atlas, que terá como seu maior objetivo, o auxílio ao processo pedagógico e de Educação à distância (EAD), democratizando o conhecimento da Cartografia. A metodologia de desenvolvimento terá como base o estudo do município do Rio de Janeiro e como público alvo, professores e jovens de 8 a 12 anos de idade. Entretanto, poderá ser facilmente adaptado para outras regiões e diferentes níveis educacionais. No estudo foram utilizados os fundamentos da Geomática, com suas origens estruturais baseadas em uma natureza multidisciplinar, que é ponto de convergência da Informática, de Geografia, do Planejamento Urbano, das Engenharias, das Estatísticas e das Ciências do Ambiente, focadas em fases de produção definidas e divididas em: Coleta, Análise, Distribuição e Uso. Nesse contexto estudaremos como a Cartografia e o SBTVD terrestre vão se incorporar tecnologicamente na distribuição desses dados.