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Model-driven engineering techniques and tools for machine learning-enabled IoT applications: a scoping review
This paper reviews the literature on model-driven engineering (MDE) tools and languages for the internet of things (IoT). Due to the abundance of big data in the IoT, data analytics and machine learning (DAML) techniques play a key role in providing smart IoT applications. In particular, since a significant portion of the IoT data is sequential time series data, such as sensor data, time series analysis techniques are required. Therefore, IoT modeling languages and tools are expected to support DAML methods, including time series analysis techniques, out of the box. In this paper, we study and classify prior work in the literature through the mentioned lens and following the scoping review approach. Hence, the key underlying research questions are what MDE approaches, tools, and languages have been proposed and which ones have supported DAML techniques at the modeling level and in the scope of smart IoT services.
Ano: 2023
Número Páginas:
27p.
Autor(es): Ferreira, J.; Silva, A.; Moin, A.; Korani, Z.
Revista: Sensors
Editor: MDPI
Volume:
Volume 23, Issue 3.
Keywords: scoping review; literature review; time series; data analytics and machine learning; internet of things; model-driven engineering
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Enhancing a coastal territorial vulnerability index: anticipating the impacts of coastal flooding with a local scale approach
The coastal zone of mainland Portugal is characterized by its morpho-sedimentary diversity such as estuaries, lagoons, barrier islands, beaches, dunes and cliffs. The high population density and the multiplicity of land use, occupation and activities, makes it an area of great national strategic value. This transforms the coastal zone into a multi-hazard zone, where the occurrences related to coastal flooding and overtopping stand out. In the present work, a multidi mensional methodology called Coastal Territorial Vulnerability Index (CTVI) was developed and applied in three selected areas with a historical record of coastal impacts, to analyze, evaluate and interpret the local vulnerability. The methodology considers four components of coastal territorial vulnerability: morphology, land value, buildings and public areas characteristics. These four components are combined to calculate the CTVI. The results highlight the differences for the analyzed areas, allowing the differentiation of natural and artificial areas. In the natural areas a moderate CTVI predominates, while in the latter, a high and very high CTVI stands out. The results contribute to the development of a comprehensive coastal flood risk assessment and forecasting the impacts
Ano: 2022
Número Páginas:
442-468pp..
Autor(es): Freire, P.; Santos, P.; Tavares, A.; Barros, J.
Revista: Coastal Management
Editor: Taylor & Francis
Volume:
50:5.
Keywords: multidimensional methodology; Vulnerability Index; Coastal Territorial; Vulnerability; Coastal Flooding; Coastal zone
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Multispectral Optical Remote Sensing for Water-Leak Detection
Water losses from water distribution means have a high environmental impact in terms of natural resource depletion (water, energy, ecosystems). This work aims to develop an optical airborne surveillance service for the detection of water leaks (WADIWater-tightness Airborne Detection Implementation) to provide water utilities with adequate and timely information on leaks in water transportation mains outside urban areas. Firstly, a series of measurement campaigns were performed with two hyperspectral cameras and a thermal infrared camera in order to select the most appropriate wavelengths and combinations thereof for best revealing high moisture areas, which are taken as a proxy for water leakage. The Temperature-Vegetation-Index method (T-VI, also known as Triangle/Trapezoid method) was found to provide the highest contrast- to-noise ratio. This preliminary work helped select the most appropriate onboard instrumentation for two types of aerial platforms, manned (MAV) and unmanned (UAV). Afterwards, a series of measurement campaigns were performed from 2017 to 2019 in an operational environment over two water distribution networks in France and Portugal. Artificial leaks were introduced and both remote sensing platforms successfully detected them when excluding the unfavorable situations of a recent rain event or high vegetation presence. With the most recent equipment configuration, known and unknown real leaks in the overflown part of a water transportation network in Portugal have been detected. A significant number of false alarms were also observed which were due either to natural water flows (groundwater exfiltration, irrigation runoff and ponds) or to vegetation-cover variability nearby water-distribution nodes. Close interaction with the water utilities, and ancillary information like topographic factors (e.g., slope orientation), are expected to reduce the false alarm rates and improve WADIs methodology performance.
Ano: 2022
Número Páginas:
30p.
Autor(es): Krapez, J.-C.; Sanchis Muñoz J; Mazel, C.; Chatelard, C; Déliot, P.; Frédéric, Y.-M.; Barillot,P.; Hélias, F.; Barba Polo J; Olichon,V.; Serra, G.; Brignolles, C.; Carvalho, A.; Carreira, D.; Oliveira
Revista: Sensors
Editor: MPDI
Volume:
22(3), Special Issue Remote Sensing for Forecasting and Monitoring Aquatic Systems.
Keywords: thermal; evaporation; soil moisture; Trapezoid Method;; Triangle Method;; infrared; water leak;; remote sensing
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Forecasting contrasting coastal and estuarine hydrodynamics with OPENCoastS
Robust and accurate coastal forecasts require models to represent the relevant processes, prediction computa-tional tools and reliable computational resources. OPENCoastS is a free, open-source WebGIS platform to develop on-demand hydrodynamic forecast systems that started as a simple 2D engine. OPENCoastS provides a visuali-zation and download interface with in-situ and Sentinel satellite data comparison. 2D tidal, 2D wave & current interaction and 3D baroclinic flows are now included, forced by several atmospheric, oceanic and riverine forcings. Four applications demonstrate OPENCoastS capacity. The prediction of the 2020 typhoon season in Taiwan illustrates the use of the service using only large-scale public data. An application to the Bay of Biscay shows the importance of waves on extreme water levels during storms. A nearshore deployment in Figueira da Foz harbor assesses the impact of bathymetry on coupled wave and current circulation. 3D baroclinic circulation forecasts in Tagus estuary are validated by independent data.
Ano: 2021
Número Páginas:
--.
Autor(es): Oliveira, A.; Fortunato, A. B.; Rodrigues, M.; Azevedo, A.; Rogeiro, J.; Bernardo, S.; Lauvaud, L.; Bertin, X.; Nahon, A.; Jesus, G.; Rocha, M.; Lopes, P.
Revista: Environmental Modelling and Software
Editor: Elsevier
Volume:
143 (não tem número).
Keywords: Baroclinic modeling; Wave and currents modeling; EOSC; Cross-scale; Unstructured grids; SCHISM; Forecast systems
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Multi-Hazard WebGIS Platform for Coastal Regions
The combined action of waves, surges and tides can cause flooding, erosion and dune and structure overtopping in many coastal regions. Addressing emergency and risk management in these areas require a combination of targeted campaigns and real-time data that measure all phenomena at stake and can be used to develop comprehensive monitoring platforms. These monitoring platforms can support the development of prediction tools that address all hazards in an integrated way. Herein, we present a methodology focused on multi-hazard coastal alert and risk, and its implementation in a tailoredWebGIS platform. The MOSAIC platform offers a one-stop-shop capacity to access in-situ and remote sensing data, and hydrodynamic and morphodynamic predictions, supported by numerical models: SCHISM and XBeach. Information is structured on a local observatory scale, with regional forcings available for the correct interpretation of local hazards effects. This implementation can be further applied and extended to other coastal zones. The MOSAIC platform also provides access to a detailed database of past hazardous events, organized along several risk indicators, for the western coast of Portugal. The combination of features in the platform provides a unique repository of hazard information to support end-users for both emergency and long term risk planning actions.
Ano: 2021
Número Páginas:
16p.
Autor(es): Rocha, M.; Oliveira, A.; Freire, P.; Fortunato, A. B.; Nahon, A.; Barros, J.; Azevedo, A.; Oliveira , F.; Rogeiro, J.; Jesus, G.; Martins, R.; Silva-Santos, P. M.; Tavares, A.; Oliveira, J. N.
Revista: MDPI
Editor: Applied Sciences
Keywords: observatories; GIS; forecast systems; remote sensing; hydro-morphodynamic modeling; flood and erosion risk management; web platform
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Systematic Failure Detection and Correction in Environmental Monitoring Systems
Sensor networks used in environmental monitoring applications are subject to harsh environmental conditions and hence are prone to experience failures in its measurements. Comparing to the common task of outlier detection in sensor data, we review herein the complex problem of detecting systematic failures such as drifts and offsets. Performing this detection in environmental monitoring networks becomes a stringent task especially when we need to distinguish data errors from real data deviations due to natural phenomenon. In this paper, we detail the scope of events and failures in sensor networks and, considering those differences, we introduce a new instantiation of a proven methodology for dependable runtime detection of outliers in environmental monitoring systems to address drifts and offsets. Lastly, we discuss the use of machine learning techniques to estimate the network sensors measurements based on the knowledge of processed past measurements alongside with the current neighbor sensors observations.
Ano: 2021
Número Páginas:
28-34pp.
Autor(es): Jesus, G.; Oliveira, A.; Casimiro, A.
Revista: Sensors&Transducers
Editor: International Frequency Sensor Association Publishing
Volume:
Vol. 251 Número 5.
Keywords: Aquatic monitoring; Sensor networks; Machine learning; Sensor fusion; Failure detection; Data quality
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Using machine learning for dependable outlier detection in environmental monitoring systems
Abstract Sensor platforms used in environmental monitoring applications are often subject to harsh environmental conditions while monitoring complex phenomena. Therefore, designing dependable monitoring systems is challenging given the external disturbances affecting sensor measurements. Even the apparently simple task of outlier detection in sensor data becomes a hard problem, amplified by the difficulty in distinguishing true data errors due to sensor faults from deviations due to natural phenomenon, which look like data errors. Existing solutions for runtime outlier detection typically assume that the physical processes can be accurately modeled, or that outliers consist in large deviations that are easily detected and filtered by appropriate thresholds. Other solutions assume that it is possible to deploy multiple sensors providing redundant data to support voting-based techniques. In this article, we propose a new methodology for dependable runtime detection of outliers in environmental monitoring systems, aiming to increase data quality by treating them. We propose the use of machine learning techniques to model each sensor behavior, exploiting the existence of correlated data provided by other related sensors. Using these models, along with knowledge of processed past measurements, it is possible to obtain accurate estimations of the observed environment parameters and build failure detectors that use these estimations. When a failure is detected, these estimations also allow one to correct the erroneous measurements and hence improve the overall data quality. Our methodology not only allows one to distinguish truly abnormal measurements from deviations due to complex natural phenomena, but also allows the quantification of each measurement quality, which is relevant from a dependability perspective. We apply the methodology to real datasets from a complex aquatic monitoring system, measuring temperature and salinity parameters, through which we illustrate the process for building the machine learning prediction models using a technique based on Artificial Neural Networks, denoted ANNODE (ANN Outlier Detection). From this application, we also observe the effectiveness of our ANNODE approach for accurate outlier detection in harsh environments. Then we validate these positive results by comparing ANNODE with state-of-the-art solutions for outlier detection. The results show that ANNODE improves existing solutions regarding accuracy of outlier detection.
Ano: 2021
Número Páginas:
1-30pp.
Autor(es): Jesus, G.; Casimiro, A.; Oliveira, A.
Revista: ACM - Digital Library
Editor: ACM Transactions on Cyber-Physical Systems
Volume:
Volume 5, Issue 3.
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OpencoastS: an open-access service for the automatic generation of coastal forecast systems
Coastal forecast systems are used for many purposes, including harbor management, search and rescue operations, and response to extreme events. However, the generation and operation of these systems is timeconsuming, requires expertise in both information technologies and modeling of coastal processes, and needs dedicated computational power. The new service OPENCoastS overcomes these difficulties by generating ondemand coastal circulation forecast systems through a web platform with minimal user intervention. Using a web platform, the user is guided through seven simple steps to generate an operational forecast system for any coastal region. The only requirements are an unstructured grid of the study area and information on river flow, if applicable. The platform provides ocean and atmospheric forcings and data for model validation, and includes interfaces for results visualization and forecasts management. Forecasts are generated with the community model SCHISM, and computing resources are provided through the European Open Science Cloud.
Ano: 2020
Número Páginas:
14p.
Autor(es): Oliveira, A.; Fortunato, A. B.; Rogeiro, J.; Teixeira, J.; Azevedo, A.; Lauvaud, L.; Bertin, X.; Gomes, J.; David, M.; Pina, J.; Rodrigues, M.; Lopes, P.
Editor: Elsevier
Volume:
Vol.124.
Keywords: Eosc; Web platform; Unstructured grids; Forecast systems; Schism
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Resccue raf app using technology to mitigate climate change urban impacts
Climate Change (CC) is nowadays one of the most important concerns for urban management. Given its scalability, technology can take an important role to help city managers identify and mitigate specific CC-related problems. Herein, an innovative and user-friendly web application is presented to empower city managers with a tool to cope with CC, giving them detailed information, accessible from anywhere. The usage of this app allows city managers to decide on optimized measures to address vulnerabilities to CC in their city. A methodology of city assessment that goes deep into city services processes, their characterization and interdependencies is behind the app, materialized by the Resilience Assessment Framework (RAF), identifying the specific areas and topics that have higher vulnerability to CC z d . T y xp d within the app, at multiple levels, using intuitive and interactive chart and tabular information. Given its generic nature, the RESCCUE RAF App can be applied to other cities and take a major role in the urban resilience improvement to cope with climate change effects. Adaptation for other cities requirements can be developed g dm p f w g RAF classification levels are possible.
Ano: 2020
Autor(es): Lopes, P.; Oliveira, A.; Pereira, C.; Brito, R.; Cardoso, M. A.; Martins, R.; David, M.; Gomes, J.; Pina, J.
Editor: LNEC
Keywords: Urban areas; Resilience assessment; Climate change
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Dependable outlier detection in harsh environments monitoring systems
Environmental monitoring systems are composed by sensor networks deployed in uncertain and harsh conditions, vulnerable to external disturbances, posing challenges to the comprehensive system characterization and modelling. When unexpected sensor measurements are produced, there is a need to detect and identify, in a timely manner, if they stem from a failure behavior or if they indeed represent some environment-related process. Existing solutions for fault detection in environmental sensor networks do not portray the required sensitivity for the differentiation of these processes or they are unable to meet the time constraints of the affected cyber-physical systems. We have been developing a framework for dependable detection of failures in harsh environments monitoring systems, aiming to improve the overall sensor data quality. Herein we present the application of an early framework implementation to an aquatic sensor network dataset, using neural networks to model sensors behaviors, correlated data between neighbor sensors, and a statistical technique to detect the presence of outliers in the datasets.
Ano: 2018
Número Páginas:
224-233pp.
Autor(es): Jesus, G.; Casimiro, A.; Oliveira, A.
Revista: Lecture Notes in Computer Science
Editor: Springer
Volume:
vol 11094.
Keywords: Water monitoring; Neural networks; Machine learning; Outlier detection; Data quality; Dependability
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Comunicações
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As secas na parte Portuguesa da Bacia Hidrográfica do Rio Minho
N/A
Ano: 2000
Número Páginas:
p. 197.
Autor(es): Santos, M. A.; Gamboa, M.
Editor: APRH
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Os Modelos Digitais de Terreno e a sua Utilização em Geografia Física
N/A
Ano: 2000
Autor(es): Silva, A. A.; Trovisco, L.; Gamboa, M.
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Um sistema de aviso e gestão de emergência no caso de ruptura de barragens. Contribuição para o ordenamento de zonas ribeirinhas
N/A
Ano: 1999
Autor(es): Gamboa, M.; Santos, M. A.; Viseu, L; Fernandes, J. P.
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Base de dados para os estuários Europeus
Apresenta-se a estrutura e a interface de uma base de dados para os estuários Europeus, desenvolvida no âmbito de um projecto para a Agência Europeia do Ambiente (AEA). A base de dados foi desenvolvida, numa fase inicial, utilizando o Microsoft Access 97, procurando-se que o programa fosse de utilização amigável e fácil consulta. Dado o volume de informação que se espera vir a conter (cerca de 2700 estuários e formações estuarinas equiparadas), a estrutura e a informação da base de dados transitarão, posteriormente, para uma plataforma mais robusta, o Oracle Server 8.0, mantendo-se, porém, a mesma interface. A informação que a base de dados conterá provirá das instituições tutelares das formações estuarinas europeias (ou do ambiente costeiro em geral), dos Estados Membros e não Membros da União Europeia. Tendo em conta os objectivos da base de dados, no contexto das acções a desenvolver pela AEA, procurou-se que a informação a disponibilizar permitisse uma caracterização adequada do estado ambiental dos estuários Europeus, incluindo a sua evolução histórica (pela inclusão da data a que corresponde um dado particular, p.ex.). Assim, para além da descrição física, que inclui desde a topo-hidrografia, a geomorfologia, os elementos maregráficos relevantes (amplitude, velocidades e prismas de maré), incluiram-se também descritores ambientais e sócio-económicos do estuário e da sua região envolvente próxima.
Ano: 1998
Número Páginas:
12 pp.
Autor(es): Oliveira, E. M.; Fernandes, J. P.
Keywords: Indicadores ambientais costeiros e estuarinos; Estuários; Base de dados
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Metodologia de optimização de redes de monitorização
Esta comunicação tem por objectivo demonstrar em que medida uma análise em componentes principais pode ser utilizada para identificar grupos de estações de precipitação homogéneas, numa dada bacia hidrográfica, identificando dentro de cada grupo quais as estações redundantes. O estudo, aplicado a 19 estações pertencentes à Bacia Hidrográfica do Rio Minho, iniciou-se pela análise à homogeneidade e aleatoriedade dos dados de precipitação anuais. Foi, no entanto, necessário proceder-se a outra análise aos dados mensais. O resultado de ambas mostrou que apenas 11 estações estavam em condições de ser utilizadas. Da aplicação da análise em componentes principais obtiveram-se 3 grupos distintos de estações de precipitação homogéneas, tendo sido possível, para cada um deles, reduzir-se o número das respectivas estações, seleccionando-se apenas as estações mais significativas. A metodologia apresentada neste artigo faz parte integrante de um estágio em curso no Departamento de Hidráulica do LNEC. Apresentam-se os resultados e conclusões obtidas, salientando-se o facto de que o estudo continuará e será aprofundado no decorrer do estágio.
Ano: 1998
Número Páginas:
15 pp.
Autor(es): Gonçalves, A. S.; Santos, M. A.
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O sistema de informação para os planos de bacia hidrográfica
N/A
Ano: 1998
Número Páginas:
11 pp.
Autor(es): Gamboa, M.; Neto, M.
Editor: APRH
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Uma aplicação de base de dados para o Cadastro Nacional de Infra-estruturas Hidráulicas
A pedido do Instituto da Água (INAG) foi desenvolvida uma aplicação informática constituída por duas componentes: uma base de dados e uma interface gráfica. De acordo com o solicitado pelo cliente, e dado o pouco tempo disponível, esta primeira versão da aplicação destina-se exclusivamente à introdução dos dados, não estando previstas quaisquer ferramentas de consulta ou interrogação. No entanto, a fim de facilitar a correcção de eventuais erros de introdução de dados prepararam-se alguns relatórios que permitem visualizar no monitor ou imprimir em papel, de uma forma concisa, todos ou parte dos dados recolhidos. Neste relatório descreve-se a estrutura dos dados e apresenta-se, de forma sucinta, a interface construída para facilitar a introdução e visualização dos dados.
Ano: 1998
Número Páginas:
12 pp.
Autor(es): Viseu, L; Pinto, R.; Santos, M. A.
Editor: APRH
Keywords: Infra-estruturas hidráulicas; Relatórios; Formulários; Tabelas; Bases de dados
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Management tools supporting flood emergency response
The flood emergency management at downstream valley demands the knowledge of several characteristics about dams, watershed, downstream valley and much more information. In order to make available this knowledge to water resources managers and civil protection authorities an integrated tool is being developed to help them in management and safety operations, either under normal exploitation or in an emergency situation. An auxiliary tool named Dam Map Generator and an integrated tool named DamInfo belonging to a larger information system are being developed in the framework of the NATO project - Dam Break Flood Risk Management in Portugal. These tools are using the Arade River in Southern Portugal as a case study. Dam Map Generator is a GIS application that helps users to generate new maps from the available base maps as well as to run dam break models and to visualize their results, namely the flooded areas for different scenarios of rupture. DamInfo is a database front-end and a GIS application. As a database front-end the users can consult and update the information concerning the dam and its safety structures, the emergency plans, and the other relevant information related to watersheds, reservoirs and the downstream valley. As a GIS application the user can visualize, inquire and combine the land use maps, demographic maps, topographic maps and flooded areas for different scenarios of rupture obtained from the dam break models. The database component of DamInfo is based on the client/server architecture and uses the relational model. The GIS component of DamInfo is currently based on a file server architecture and in the near future will be based on a client/server architecture. DamInfo runs under Windows 95 or Windows NT and follows Microsoft guidelines for creating well designed, visually and functionally consistent user interfaces. 1 Geographer
Ano: 1997
Autor(es): Gamboa, M.; Fernandes, J. P.; Viseu, L
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Um sistema de informação para o aviso de emergência no caso de ruptura de barragens
N/A
Ano: 1997
Autor(es): Gamboa, M.; Fernandes, J. P.
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A Database for Dam Safety Management
Dam safety management demands the knowledge of several characteristics about dams, reservoirs, downstream valleys and much more information. The present text presents a client-server database that is one of the components of an information system. This database is aimed at managing data related to dams, watersheds, reservoirs and the downstream valley. System analysis, as well as different implementation stages such as conceptual, logical, and physical design are discussed. Corresponding solutions are also presented.
Ano: 1996
Autor(es): Fernandes, J. P.; Andrade, M. J.
Editor: Downstream Valleys
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Livros
Risco e gestão de crises em vales a jusante de barragens
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Advances in Water Resources Technology and Management
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Tsakiris, G.; Santos, M. A.
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Capítulos de Livros
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Blue economy (sustainability)
Although no specific definition is designated for this term, this concept has been previously defined based on the field of application and utilization. The blue economy refers to the sustainable utilization of ocean and coastal resources for economic growth, improved livelihoods, and job creation while preserving the health of marine ecosystems. It is also regarded as an economic concept encompassing various economic activities in the ocean and coastal area, including traditional activities such as fishing, shipping, and shipbuilding, as well as newer activities such as offshorewind and wave energy, ocean-based aquaculture,and marine biotechnology. It is defined as the range of economic activities in the coastal zone and on the ocean, including shipping, fishing, oil and gas extraction, tourism, and renewable energy production. Generally, the blue economy mainly focuses on the responsible extraction and utilization of marine resources required to enhance ocean-based economies while adopting more balanced conservation measures to ensure resource sustainability.
Ano: 2023
Número Páginas:
9p.
Autor(es): Oloko, A.; Afolabi, S.; Moruf, R.; Ramalho, D.; Oladosu, A.; Oliveira, A.; Godfrey, S.; Jolaoho, T; Jimoh, A.; Akintola, S.; Elegbede, I.
Revista: Encyclopedia of Sustainable Management
Editor: Springer
Keywords: Ocean sustainability; Ocean economy; Blue growth; Bioeconomy
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An Innovative and reliable water leak detection service supported by data-intensive remote sensing processing
The WADI project (Water-tightness Airborne Detection Implementation), integrated within the H2020 initiative, is developing an airborne water leak detection surveillance service, based on manned and unmanned aerial vehicles. This service aims to provide water utilities with adequate information on leaks in large water distribution infrastructures outside urban areas. Given the high cost associated with water infrastructure networks repairs, a reliability layer is necessary to improve the trustworthiness of the WADI leak identification procedure, based on complementary technologies for leak detection. Herein, a methodology based on the combined use of Sentinel remote sensing data and a water leak pathways model is presented, based on data-intensive computing. The resulting water leak detection reliability service, provided to the users through a web interface, targets prompt and cost-effective infrastructure repairs with the required degree of confidence on the detected leaks. The web platform allows for both data analysis and visualization of Sentinel images and relevant leak indicators at the sites selected by the user. The user can also provide aerial imagery inputs, to be processed together with Sentinel remote sensing data at the satellite acquisition dates identified by the user. The platform provides information about the detected leaks location and time evolution, and will be linked in the future with the outputs from water pathway models
Ano: 2019
Número Páginas:
96-108pp.
Autor(es): Martins, R.; Azevedo, A.; Fortunato, A. B.; Alves, E.; Oliveira, A.; Carvalho, A.
Revista: Lecture Notes in Computer Science- ICCS 2019
Editor: Springer link
Volume:
VOL. 11539.
Keywords: HPC; Data-intensive computing; Water leak service; Remote sensing
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Opencoasts: an open-access app for sharing coastal prediction information for management and recreation
Coastal forecast systems provide coastal managers with accurate and timely hydrodynamic predictions, supporting multiple uses such as navigation, water monitoring, port operations and dredging activities. They are also useful to support recreational activities. Still, the widespread use of coastal forecasts is limited by the unavailability of open forecasts for consultation, the expertise needed to build operational forecast systems and the human and computational resources required to maintain them in operation every day. A new service for the generic deployment of forecast systems at user-specified locations was developed to address these limitations. Denoted OPENCoastS, this service builds circulation forecast systems for user-selected coastal areas and maintains them in operation using the European Open Science Cloud (EOSC) computational resources. OPENCoastS can be applied to any coastal region and has been in operation since 2018, forced by several regional and global forecasts of the atmospheric and ocean dynamics. It has attracted over 150 users from around 45 institutions across the globe. However, most users come from research institutions. The only requirement needed to use this service a computational grid of the domain of interest has proven difficult to obtain by most coastal managers. Herein, a new way to bring coastal managers and the general public to the OPENCoastS community is proposed. By creating an open, scalable and organized repository of computational grids, shared by expert coastal modelers across the globe, the benefits from the use of OPENCoastS can now be extended to all coastal actors
Ano: 2019
Número Páginas:
794-807pp.
Autor(es): Oliveira, A.; Rodrigues, M.; Rogeiro, J.; Fortunato, A. B.; Teixeira, J.; Azevedo, A.; Lopes, P.
Revista: Computational Science-Lecture Notes-ICCS2019
Editor: Springer link
Volume:
volume 11540.
Keywords: Unstructured grids; Coastal forecasts; Open data repositories
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High Performance Computing applied in Project UBEST
UBEST aims at improving the global understanding of present and
future biogeochemical buffering capacity of estuaries through the development
of Observatories, computational web-portals that integrate field observation and
real-time MPI (Message Passing Interface) numerical simulations. HPC (High-
Performance Computing) is applied in Observatories to serve both on-the-fly
frontend user requests for multiple spatial analyses and to speed up backend’s
forecast hydrodynamic and ecological simulations based on unstructured grids.
Backend simulations are performed using the open-source SCHISM (Semi-
implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model). Python pro-
gramming language will be used in this project to automate the MPI simulations
and the web-portal in Django.
Ano: 2018
Autor(es): Martins, R.
Rogeiro, J.
Rodrigues, M.
Fortunato, A. B.
Oliveira, A.
Azevedo, A.
Revista: Lecture Notes in Business Information Processing
Editor: Springer Nature Switzerland
Volume:
339
Número:
207-519pp
Keywords: HPC;Estuaries;Numerical models;Parallel computing;Forecasts;Schism;ubest
Info
High-performance computing applied in project ubest
UBEST aims at improving the global understanding of present and future biogeochemical buffering capacity of estuaries through the development of Observatories, computational web-portals that integrate field observation and real-time MPI (Message Passing Interface) numerical simulations. HPC (High- Performance Computing) is applied in Observatories to serve both on-the-fly frontend user requests for multiple spatial analyses and to speed up backends forecast hydrodynamic and ecological simulations based on unstructured grids. Backend simulations are performed using the open-source SCHISM (Semi- implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model). Python pro- gramming language will be used in this project to automate the MPI simulations and the web-portal in Django.
Ano: 2018
Número Páginas:
207-519pp.
Autor(es): Martins, R.; Rogeiro, J.; Rodrigues, M.; Fortunato, A. B.; Oliveira, A.; Azevedo, A.
Revista: Lecture Notes in Business Information Processing
Editor: Springer Nature Switzerland
Volume:
339.
Keywords: ubest; Schism; Forecasts; Parallel computing; Numerical models; Estuaries; HPC
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Sistema de Apoio à Gestão de Cheias in "Santos, M. A.; Silva, D. S. (eds.) - Risco e gestão de crises em vales a jusante de barragens"
N/A
Ano: 1998
Número Páginas:
pp 137-151.
Autor(es): Santos, M. A.; Fernandes, J. P.; Viseu, L.; Gamboa, M.
Info
Sistema de apoio à gestão de emergências
Um sistema de apoio à gestão de riscos constitui uma importante ferramenta de ajuda aos serviços responsáveis pela gestão dos recursos hídricos e pela protecção civil, que pode minimizar os prejuízos causados por catástrofes, tanto em termos meramente económicos como em vidas humanas. Para ser útil, tal sistema deve conjugar de forma eficaz o acesso a equipamento de medição e observação (precipitação, níveis em rios e albufeiras, descargas de barragens, .), e a outra informação genérica de caracterização fisiográfica e sócio-económica da bacia hidrográfica, sobretudo do vale e da área envolvente das barragens, com modelos de previsão climatológica, hidrológica e hidráulica capazes de prever, com alguma antecedência, a velocidade e energia da onda de cheia bem como as áreas inundáveis. No caso de vales com barragens, o sistema deve conter informação relevante sobre a barragem e órgãos de segurança, bem como sobre o sistema de observação da barragem. Finalmente, o sistema deve ainda fornecer indicações úteis que ajudem a pôr em prática o Plano de Emergência. O sistema que se propõe decorre da actividade desenvolvida no âmbito do projecto PO-FLOODRISK co-financiado pela NATO, INAG, EDP e SNPC, e baseia-se em desenvolvimentos recentes na área das tecnologias de informação e de comunicação de dados
Ano: 1998
Autor(es): Santos, M. A.; Fernandes, J. P.; Viseu, L.; Gamboa, M.
Info
Visualization of scientific data over the Internet in Babovic, V.; Larsen, L. C. (eds.) - Hydroinformatics 98
N/A
Ano: 1998
Autor(es): Fernandes, J. B.; Santos, M. A.; Fortunato, A. B.
Info
Water resources information policy
N/A
Ano: 1998
Autor(es): Santos, M. A.; RODRIGUES, R. R.
Info
A GIS for dam safety management
N/A
Ano: 1997
Autor(es): Gamboa, M.; Santos, M. A.
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Teses de Doutoramento
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A dependability framework for WSN-based aquatic monitoring systems
Wireless Sensor Networks (WSN) are being progressively used in several application areas, particularly to collect data and monitor physical processes. Moreover, sensor nodes used in environmental monitoring applications, such as the aquatic sensor networks, are often subject to harsh environmental conditions while monitoring complex phenomena. Non-functional requirements, like reliability, security or availability, are increasingly important and must be accounted for in the application development. For that purpose, there is a large body of knowledge on dependability techniques for distributed systems, which provides a good basis to understand how to satisfy these non-functional requirements of WSN-based monitoring applications. Given the data-centric nature of monitoring applications, it is of particular importance to ensure that data is reliable or, more generically, that it has the necessary quality. The problem of ensuring the desired quality of data for dependable monitoring using WSNs is studied herein. With a dependability-oriented perspective, it is reviewed the possible impairments to dependability and the prominent existing solutions to solve or mitigate these impairments. Despite the variety of components that may form a WSN-based monitoring system, it is given particular attention to understanding which faults can affect sensors, how they can affect the quality of the information, and how this quality can be improved and quantified. Open research issues for the specific case of aquatic monitoring applications are also discussed. One of the challenges in achieving a dependable system behavior is to overcome the external disturbances affecting sensor measurements and detect the failure patterns in sensor data. This is a particular problem in environmental monitoring, due to the difficulty in distinguishing a faulty behavior from the representation of a natural phenomenon. Existing solutions for failure detection assume that physical processes can be accurately modeled, or that there are large deviations that may be detected using coarse techniques, or more commonly that it is a high-density sensor network with value redundant sensors. This thesis aims at defining a new methodology for dependable data quality in environmental monitoring systems, aiming to detect faulty measurements and increase the sensors data quality. The framework of the methodology is overviewed through a generically applicable design, which can be employed to any environment sensor network dataset. The methodology is evaluated in various datasets of different WSNs, where it is used machine learning to model each sensor behavior, exploiting the existence of correlated data provided by neighbor sensors. It is intended to explore the data fusion strategies in order to effectively detect potential failures for each sensor and, simultaneously, distinguish truly abnormal measurements from deviations due to natural phenomena. This is accomplished with the successful application of the methodology to detect and correct outliers, offset and drifting failures in real monitoring networks datasets. In the future, the methodology can be applied to optimize the data quality control processes of new and already operating monitoring networks, and assist in the networks maintenance operations.
Ano: 2019
Autor(es): Jesus, G.
Keywords: Aquatic monitoring; Machine learning; Fault detection; Data quality; Dependability
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Proposta de Sistema de Aviso Multicanal para Emergências
As autoridades de proteção civil precisam de avisar as populações em situações de perigo, de forma rápida, previsível e atempada. Esta necessidade é particularmente notada, em situações de emergência, como os desastres naturais ou tecnológicos, quando se pretende informar a população numa determinada área, das ações que devem executar para limitar os danos potenciais. O envio do aviso à população é habitualmente feito através de contactos porta a porta, altifalantes, sirenes, telefones, rádio, televisão e muitos outros canais de comunicação. Todavia, o envio do aviso através de um único destes canais possui limitações, não conseguindo satisfazer todos os requisitos desejáveis. Para a resolução deste problema é proposta e especificada uma arquitetura modular para sistemas de aviso que permite integrar redes de aviso baseadas em distintos canais de comunicação, permitindo o envio do aviso, de forma integrada através de diversos canais. A adoção desta arquitetura permite construir um sistema de aviso baseado em múltiplos canais de comunicação, um sistema de aviso multicanal. Para mostrar as possibilidades da arquitetura foram especificadas redes de aviso baseadas em dois canais de comunicação distintos: SMS e televisão digital. Para cada rede de aviso foram identificadas limitações e propostas soluções, nomeadamente para o aumento da rapidez no envio do aviso, melhoria na seletividade do envio, utilização da língua preferida do destinatário, aumento do volume de mensagens que é possível enviar em tempo útil e introdução de mecanismos de autenticação do aviso. Em particular, foi feita a caraterização analítica de uma rede móvel celular em dois cenários de desastre para tentar compreender o comportamento de uma rede de aviso suportada em SMS. Os resultados mostram que o SMS pode ser utilizado nalgumas situações, dependendo do número de pessoas na zona de risco.
Ano: 2013
Número Páginas:
p222.
Autor(es): Fernandes, J. P.
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Modelação de dados geográficos aplicada ao planeamento e gestão de recursos hídricos
A aprovação e implementação da directiva-quadro da água (DQA) e de outras directivas europeias associadas impuseram alterações significativas aos métodos de planeamento e gestão de recursos hídricos e também aos critérios de uso, gestão e partilha de informação geográfica, nomeadamente os que pautam o relato ao sistema europeu de informação sobre águas (WISE) e a contribuição para a infra-estrutura europeia de informação geográfica (INSPIRE). Neste trabalho apresenta-se o processo de desenvolvimento e implementação de um modelo de dados geográficos (MDG) de suporte ao planeamento e gestão de águas superficiais que considerou requisitos técnicos, funcionais e legais. Os requisitos técnicos e funcionais aplicados à informação geográfica foram determinados com base nas normas internacionais aplicadas à especificação de informação geográfica, nomeadamente as da organização internacional de normalização (ISO) e as da infra-estrutura europeia de informação geográfica (INSPIRE). Os requisitos legais foram determinados por diplomas legais europeus e portugueses que estabelecem as metodologias de planeamento e gestão, conjuntos de dados geográficos, métodos de classificação, fluxos de análise, simbologia de apresentação de dados, entre outros. Destacam-se quatro casos de utilização do MDG: i) produção cartográfica; ii) análise espacial e modelação hidrológica e hidráulica; iii) relato ao WISE; e iv) suporte aos produtos resultantes da elaboração dos planos de gestão de região hidrográfica (PGRH). A metodologia utilizada no desenvolvimento do MDG baseou-se nas normas ISO 19103 e 19109, que preconizam quatro fases de desenvolvimento: i) declaração do universo de discurso; ii) modelo conceptual; iii) modelo lógico e iv) modelo físico de dados. Após a implementação do MDG num sistema de gestão de bases de dados geográficos procedeu-se ao seu carregamento com dados, tendo sido testadas e descritas as funcionalidades oferecidas pelo desenho do MDG no âmbito da aplicação ao planeamento e gestão de recursos superficiais.
Ano: 2012
Número Páginas:
p268.
Autor(es): Charneca, N.
Keywords: Águas superficiais; Modelação de dados geograficos
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On the stochastic characterization of regional droughts
N/A
Ano: 1981
Autor(es): Santos, M. A.
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Dissertações de Mestrado
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PAC:MAN - SISTEMA DE GESTÃO AO RISCO DE ACIDENTES DE POLUIÇÃO EM ZONAS COSTEIRAS
O efeito da poluição por derrames acidentais nos ecossistemas costeiros motivou a procura e o desenvolvimento de abordagens para planeamento e resposta atempados à emergência com o intuito de proteger os recursos aquáticos. Os sistemas de monitorização da poluição e de modelação existentes são utilizados de forma independente durante acidentes deste âmbito sem a eficácia pretendida. A prevenção do risco de derrame é, habitualmente, feita via planos de contingência com base em estudos simplistas não refletindo o dinamismo da informação nem permitindo o alerta atempado dos gestores costeiros devido ao uso de tecnologia desatualizada. Os sistemas de gestão de risco, testados com sucesso em desastres ambientais e humanitários, demonstram ser soluções promissoras. A sua adequação permite criar sistemas de gestão de risco mais específicos, como riscos de poluição e gestão da resposta á emergência em zonas costeiras. Esta inovação permite conjugar a modelação costeira de vanguarda para análise de risco, a riqueza de informação ambiental existente para a definição de indicadores de condições propícias á ocorrência de derrames e as tecnologias de comunicação. Obtém-se como resultado um conjunto de meios de alerta precoce e resposta mais eficiente e benéfica do ponto de vista da segurança das populações, da capacidade de atuação dos gestores costeiros e da manutenção dos recursos naturais costeiros. A adaptação dos módulos do sistema de gestão de risco de acidentes por rotura de barragens SAGE-B permitiu conceber um novo sistema de gestão de risco de poluição em zonas costeiras que incluiu um sistema de alerta precoce resultante da aplicação dos modelos, um sistema de aviso associado e uma base de dados com os recursos em risco e os meios de resposta à emergência para a análise da vulnerabilidade na Ria de Aveiro, obtendo-se uma nova metodologia genérica de planeamento e resposta para riscos de poluição costeira.
Ano: 2012
Número Páginas:
p91.
Autor(es): Sousa, C.
Keywords: Sistemas tempo-real; Sistemas de informação; Sistema de alerta e aviso; Sistema de gestão de risco
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Relatórios
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Base de dados - Processos.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Santos, M. A.
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Base de Dados Processos
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Santos, M. A.
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Guidelines for documenting the validity of computational modeling software.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): DEE, D.; CUNGE, J.; LABADIE, G.; MATEO, A.; MATHIESEN, M.; Price, R.; Santos, M. A.
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O papel do coberto vegetal no planeamento ambiental mediterrânico. Bacias experimentais
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Gamboa, M.; Santos, M. A.
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O papel do coberto vegetal no planeamento ambiental mediterrânico. Bacias experimentais.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Gamboa, M.; Santos, M. A.
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O papel do coberto vegetal no planeamento ambiental mediterrânico. Exploração de bacias experimentais
N/A
Ano: 1994
Número Páginas:
33.
Autor(es): Gamboa, M.
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O papel do coberto vegetal no planeamento ambiental mediterrânico. Exploração de bacias experimentais.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Gamboa, M.
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Relato da segunda Conferência Europeia sobre Advances in water resources technology and management.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Santos, M. A.; Gamboa, M.
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Uma interface gráfica para um modelo de simulação de ruptura de barragens.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): LEAL, J.
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Validation document of MOBFLOW - Mobile boundary flow model with sediment sorting
This document concerns the validation of MOBFLOW, Version 1.1. FolIowing a brief overview, alI the information pertaining to the validation of the computational core of the model is summarized. This includes the assumptions and approximations that were introduced during the design and implementation of the model. It further includes claims about the applicability and/or accuracy of the model, as welI as some statements about the substantiation of those claims and validation studies. The technical description and the mathematical formulation of all MOBFLOW components can be found in a separa te documento
Ano: 1994
Autor(es): Belo, J.
Keywords: MOBFLOW
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Informações Científicas e Técnicas
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Base de dados de qualidade de água Badaqua
N/A
Ano: 1984
Autor(es): Clímaco, M.; Santos, M. A.
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Utilização da Água na Indústria. Inquérito na Bacia Hidrográfica do Rio Ave (Water Use by Industry. A Survey in the Ave River Drainage Basin)
N/A
Ano: 1984
Autor(es): Santos, M. A.
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Memórias
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Risk Analysis and Regional Characterization of Droughts
N/A
Ano: 1988
Número Páginas:
22.
Autor(es): Correia, F. N.; Santos, M. A.; Rodrigues, R.
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Drought characterization and drought impacts in Portugal
N/A
Ano: 1983
Autor(es): Correia, F. N.; Santos, M. A.; Cunha, L. V.
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Outros
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PAC:MAN - Pollution accidents in coastal areas: a risk management system (ref. PTDC/AAC-AMB/113469/2009)
Os impactos dos derrames acidentais das últimas décadas têm impulsionado o desenvolvimento e a implementação de diversas abordagens para planeamento e resposta à emergência de poluição dos meios aquáticos, incluindo sistemas de monotorização da poluição e sistemas de modelação. Os sistemas de gestão d risco, que foram aplicados com sucesso para tsunamis e inundações de rotura de barragens, podem ser usados para providenciar um enquadramento para riscos de poluição que permita a proteção eficaz dos recursos costeiros.Os objetivos do projeto PAC:MAN são investigar: 1) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames; 2)a capacidade e eficiência de sistemas de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação do óleo na zona costeira; 3) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; 4) a capacidade dos sistemas de tecnologias de informação para integrar e disponibilizar informação ambiental relevante sobre os elementos ecológicos em risco; e 5) o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorr~encia de um derrame nas zonas costeiras.
Ano: 2014
Número Páginas:
6pp.
Autor(es): Boer, S.
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PAC:MAN - Pollution accidents in coastal areas: A risk management system (ref. PTDC/AAC-AMB/113469/2009)
Os impactos dos derrames acidentais das últimas décadas têm impulsionado o desenvolvimento e a implementação de diversas abordagens para planeamento e resposta à emergência de poluição e sistemas de modelação.Os sistemas de gestão de risco, que foram aplicados com sucesso para tsunamis e inundações de rotura de barragens, podem ser usados para providenciar um enquadramento para riscos de poluição que permita a proteção eficaz dos recursos costeiros. Os objetivos do projeto PAC:MAN são investigar:1) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames;2) a capacidade e eficiência de sistema de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação do óleo na zona costeira; 3) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; 4) a capacidade dos sistemas de tecnologias de informação para integrar e disponibilizar informação ambiental relevante sobre os elementos ecológicos em risco; 5)o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorrência de um derrame nas zonas costeiras.
Ano: 2014
Número Páginas:
6pp.
Autor(es): Rogeiro, J.
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PAC:MAN Sistemas de gestão do risco de acidentes de poluição em zonas costeiras
O projecto PAC:MAN é coordenado pela Doutora Anabela Oliveira (LNEC) e inclui uma equipa de investigadores do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (Instituição proponente), Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental e Universidade de Aveiro. Este projecto tem como objectivos investigar: (i) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames; (ii) a capacidade e eficiência do sistema de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação de óleo na zona costeira; (iii) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; e (iv) o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorrência de derrames nas zonas costeiras. Na fase inicial do projecto foi feita a análise de dados in situ e de deteção remota para acidentes de poluição na plataforma continental Ibérica e zona costeira, para apoiar o desenvolvimento de indicadores de condições propícias à ocorrência de acidentes com embarcações que ultimamente poderão conduzir ao derrame de hidrocarbonetos. Estes indicadores foram validados para a Ria de Aveiro, a qual foi escolhida pela sua enorme importância ambiental e económica. Foi definido um conjunto de cenários, aos quais estão associados os resultados duma análise de vulnerabilidade local. Os cenários foram utilizados para avaliar a capacidade dos modelos detalhados de serem aplicados na análise de risco, e para desenvolver uma nova metodologia de prevenção deste tipo de riscos. Este sistema de modelação de derrames simula os processos relevantes em escalas adequadas e está acoplado com um sistema de modelação da circulação forçada conjuntamente por ondas, correntes e vento. A metodologia proposta será a base para um sistema inovador de alerta precoce que combina de modo eficiente as condições ambientais propícias à ocorrência de acidentes com previsões detalhadas do percurso e da transformação das plumas de poluentes. Este sistema de alerta irá alimentar um sistema de aviso, o qual será analisado em termos de eficiência e escalabilidade para números crescentes de utilizadores. Os dois sistemas serão ligados através de um sistema de gestão do risco, adaptado para derrames a partir de um sistema proposto na literatura. Esta infra-estrutura incluirá uma base de dados dos elementos físicos em risco e dos recursos de resposta à emergência, e será customizado para a análise de vulnerabilidade da Ria de Aveiro. O resultado final do projecto será uma nova metodologia de planeamento e resposta para riscos de poluição costeira genérica, baseada nas várias ferramentas e análises propostas.
Ano: 2014
Número Páginas:
24pp.
Autor(es): Epifânio, B.
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Risco e gestão de crises em vales a jusante de barragens
N/A
Ano: 1998
Autor(es): Quintela, A.; Pinheiro, A.; West, C.; Gamboa, M.
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