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Summary: A Bayesian estimator with informative prior distributions (a multi-normal and an inverted gamma distribution), adequate to displacement estimation at dam monitoring net-works, is presented. The hyper-parameters of the prior distributions are obtained by Bayesian empirical methods with non-informative priors. The performances of the Bayes estimator and the classical generalized lest squares estimator are compared using two measurements of the horizontal monitoring network of a concrete gravity dam: the Penha Garcia dam (Portugal). In order to test the robustness of the two estimators, gross errors are added to one of the measured horizontal directions: the Bayes estimator proves to be significantly more robust than the generalized least squares estimator.

Results from the application of Persistent Scatterers Interferometry in Lisbon Metropolitan Area revealed two previously unknown subsiding urban areas: one (Laranjeiras) is located in the center of Lisbon; another (Vialonga) is to be found toward the North, in an industrial region crossed by Lisbon's main highway and railway lines. The two subsiding sectors are bordered by sharp velocity gradients, and the subsidence pattern appears partially delimited by mapped geologic faults. Surface geology and urbanization alone are unable to explain the phenomena. In the Vialonga area, the historical record of water pore pressure shows a clear decline of the levels (up to 65 m in 27 years), providing evidence of over-exploitation of groundwater resources. Limited information from wells drilled inside and outside the subsidence area points to a spatial correlation between the subsidence and the water pressure levels, and suggests that faults could be acting as hydraulic barriers in the aquifer system. The surface subsidence detected is probably caused by compaction of a clay-rich Oligocene-aged aquitard, led by over-exploitation of adjacent aquifers. The same Oligocene aquitard layer is present in the Laranjeiras area, immediately bellow a multi-layered sand–clay–limestone Miocene aquifer, but further work is needed to diagnose the possibility of over-exploitation of groundwater here. In this work we were able to independently confirm the PSI results, by comparing autonomous PSI results processed for the same geographical areas, and by comparing PSI with leveling and continuous GPS derived subsidence velocities, whose close match provided further ground validation of the space-borne PSI technique.

ABSTRACT: Local engineering precision networks are currently used to monitor the displacements of large dams, with safety control purposes. These one, two or three-dimensional networks are local, be-cause they are tied to local reference frames, and they are precision networks, because they aim at millimetric, or even submillimetric, accuracy. The most important obstacles to such an accuracy are the instrumental and environmental systematic errors. The atmospheric refraction, which cau-ses curvature of the path of the electromagnetic waves and changes its propagation velocity, is the major source of systematic errors. Effective measurement quality control strategies are of utmost importance to guarantee the quality of the results (displacements). The paper presents a quality control strategy supported by random quadratic forms that result from the decomposition of the Mahalanobis squared norm of the residuals vector. The strategy is compared to the well known da-ta-snooping method with regard to the quality control and parameter estimation performances.

Apresentam-se, neste artigo, os conceitos da inferência paramétrica Bayesiana, no contexto da estimação dos parâmetros de amostras aleatórias normais. São abordados temas práticos não triviais, tais como as distribuições anteriores informativas e a sua eliciação paramétrica pelo método empírico. A finalizar o artigo, é apresentado um exemplo de aplicação da metodologia Bayesiana a um problema de estimação paramétrica no âmbito da engenharia de estruturas.

O presente trabalho introduz sumariamente os conceitos básicos da teoria da decisão estatística

A tunnel has been under construction for the Lisbon Metro network on the muddy bed of river Tagus. Anincident during the jet-grouting for the muddy soil treatment led to flooding of a specific sector of thetunnel and to the need for repair works. Consequently, a decision has been made to monitor with a shorttime resolution the movements of that sector before, during and after reparation works. This includesthe period in which the tunnel will be in use for its regular operation, with commuters using the subway.Given these general conditions with severe inter-visibility limitations, as well as the cost restraints, anautomatic monitoring system has been designed and put in place, resorting to four LEICA TC2003motorised total stations and to the available commercial software, LEICA GeoMoS. The computationalprocedure of the mentioned software implies a network configuration, in which every total station set upneeds a cluster of control points associated with that particular setup in order to perform a spaceresection. However, it is often difficult to find stable points inside a tunnel under monitoring let aloneduring repair works. Therefore, to overcome this difficulty, adjustment software - EpochSuite

A monitorização de estruturas é uma atividade de grande importância para garantir a segurança de pessoas e bens. A geodesia tem um papel determinante nesta tarefa ao possibilitar a medição de deslocamentos em zonas de interesse com elevada precisão.A interferometria por radar de abertura sintética (InSAR) permite obter deslocamentos numa rede de observação que contempla não só a estrutura, mas também a sua envolvente, de cuja estabilidade também depende. Esta tecnologia permite complementar as redes de observação já existentes ao aumentar o número de pontos observados e ao possibilitar a realização de observações com maior frequência.O objetivo desta comunicação é apresentar alguns exemplos de medição de deslocamentos em estruturas realizados com a tecnologia InSAR e validar esses resultados através da comparação com deslocamentos obtidos por métodos geodésicos. Serão consideradas estruturas localizadas em Lisboa - o pavilhão MEO Arena e alguns edifícios na Baixa da cidade

Os desenvolvimentos ocorridos nos últimos cinco anos em duas áreas distintas - na computação gráfica e na miniaturização de elementos de eletrónica - permitem que sejam criados, com baixo custo, produtos com rigor cartográfico que podem ter grande potencial para aplicações de engenharia civil.Os desenvolvimentos em visão computacional fomentaram o aparecimento de softwares que, utilizando fotografias obtidas por câmaras normais, permitem gerar ortomosaicos e nuvens de pontos que reconstroem, digitalmente, a forma e a cor de um objeto num computador. Estes softwares requerem pouca intervenção do utilizador e não exigem capacidades computacionais elevadas pelo que podem ser instalados em computadores pessoais.Os desenvolvimentos na miniaturização de elementos de eletrónica fizeram nascer uma nova gama de veículos aéreos não tripulados (VANT), para uso civil, bastante robustos, de pequena dimensão e peso, facilmente manobráveis. Para aplicações mais exigentes, geralmente na área da fotogrametria, é possível fazer uma pré-programação da sua trajetória, utilizando software de planeamento de voo, e realizar o voo de forma autónoma.O Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) está a realizar uma aposta na utilização de fotografias obtidas por câmaras fotográficas como uma nova ferramenta para os estudos que desenvolve na área da engenharia civil. As aplicações vão desde as mais óbvias, que são as inspeções visuais, até ao controlo de deslocamentos em estruturas marítimas e deteção de alterações de forma. Na presente comunicação apresentam-se algumas das áreas onde, no LNEC, foi avaliada a utilização destas novas tecnologias como contributo para os estudos que estão a ser desenvolvidos neste Laboratório de investigação do estado.

Generating point clouds or orthomosaics from photographs can be a very affordable and easyway of access to valuable information of an object or a surface. Close range photographs,good acquisition geometry, allows that one can achieve high quality point clouds andothomosaics, sometimes reaching sub-millimetre accuracy. The authors of this paper, thethree working in the National Laboratory for Civil Engineering of Portugal, are identifyingwithin the Laboratory, applications where point clouds and orthomosaics can be useful tostudies performed by their colleagues, being that this paper presents the first results.The

After a large set of GNSS tests carried out on a 325 m baseline, with different length observation sessions, we assessed the quality of GNSS with short-length sessions to monitoring the displacements of a large embankment dam, in south of Portugal. The GNSS campaigns were performed at the same time of classic geodetic observation campaigns, with Leica TCA2003 tacheometer and Leica NA2 optical level, and the results were compared: the standard deviations of the differences of the two methods for horizontal and vertical displacements were 3.6 mm and 5.7mm, respectively. These values are in agreement with those which we obtained on a 325 m baseline with GNSS using sessions of 5 minutes length. The results of this test show that the GNSS with short-length sessions has enough precision to monitoring large embankment dams.

The pathologies of structures that cause changes of surface temperatures can be detected by the analysis of the temperature of walls and other surfaces. The measurement of the surface temperatures can be easily performed with the use of thermal imaging cameras which work like an ordinary digital camera and give, instantly, a colour image where the colours are related with the temperature of the surface. This paper presents a study of the use of this methodology in the monitoring of concrete dams, specifically on the detection of resurgences of water on the downstream face, usually related with the transfer of water.Three concrete arch dams were used to test this methodology: Alto Ceira, Cabril and Alto Ceira II. On the day on which the images were taken (4th of June of 2013), Alto Ceira and Cabril were under normal operation. Both structures presented important cracks. These dams were used to test if, under normal conditions, namely with the thermal camera more than 100 m away from the dam, it was possible to detect colder areas. Alto Ceira II was, at that day, near the end of the construction. As it has several thermometers inside the concrete, the temperatures measured by these were used to validate the information on the thermal images.

Drone or UAV (unmanned aerial vehicle) are the most common names used to refer light aircrafts without human pilots aboard. This paper presents one application that explores its use as a carrier of digital cameras, allowing the acquisition of images at distances of a few meters of a dam.Dams, and especially large dams, are structures that usually present high risk. For this reason they are subject to surveillance to evaluate its safety. Visual inspections contribute to the knowledge of the structure and are irreplaceable since some problems can only be detected, and their evolution followed, by this method. If to make a photographic reportage inside galleries or in other accessible areas is easy, when one must evaluate the state of the exterior walls or other inaccessible locations on dams, the only method available to inspect the surface was to set the camera/binoculars on the banks of the river.Drones can easily overcome this problem, since they can be guided near the structure, at distances of a few meters This paper presents the results of an experience made at Bouçã dam: it is described the UAV system used, the dam, the flights, the photogrammetric products generated (orthomosaic and point cloud), the problems faced. In Figures 1 and 2 are presented two photographs of Bouçã dam taken during this experiment by a digital camera carried by a drone octocopter.

This paper presents a methodology for aided visual inspections of rock slopes based on change detection techniques usually used in remote sensing. This methodology, that uses photographs taken by an ordinary digital camera, has undergone several field tests during the excavation works of Foz Tua dam. Its main goal is to detect displacements of the visible rock blocks that can lead to rock falls and to mitigate the ensuing risks.

Lisbon Downtown presents unique geomorphologic properties which makes it an area prone to terrain instability. Serious accidents have occurred there, namely, during the 1755 earthquake and a flooding event at the extension of a subway line, demanding a frequent monitorization for safety reasons and expense minimization. In this study, Permanent Scatterers technique is applied. The calculated displacement velocities are compared to those obtained from levelling operations. Possible causes for the discrepancy are presented in the paper. Besides a subsidence trend, a seasonal behaviour is also detected, probably related to aquifer recharge or tides.

A fusão de dados é uma técnica que combina dados obtidos de diferentes sensores com o objectivo de melhorar a precisão desses dados e possibilitar inferências que não seriam possíveis utilizando um único tipo de sensor.Através dum filtro de Kalman é possível fazer a fusão de deslocamentos com acelerações, sendo os primeiros medidos com o GNSS e as segundas medidas com acelerómetros. Esta fusão tira partido da precisão do GNSS em baixas frequências e da grande sensibilidade dos acelerómetros em altas frequências, originando uma série temporal de deslocamentos de longa e de grande resolução, independentemente de os dados terem sido registados com diferentes frequências de amostragem. Realizaram-se ensaios no LNEC para testar a fusão destes dois tipos de sensores num modelo estrutural simples correspondente a um edifício de três pisos, instrumentado com antenas GNSS e acelerómetros. Apresentam-se os resultados obtidos nestes ensaios, discute-se a incerteza dos deslocamentos medidos e a generalização da sua aplicação a grandes estruturas.

The low price and the quality of the products derived from photographs taken by cameras mounted on unmanned aerial vehicles (UAV) turn them very attractive to be used in several situations, namely when the area that needs to be covered hasn

O calendário Gregoriano não é mais do que uma reforma do calendárioJuliano, devido a Júlio César, que adaptou os formalismos romanos a uma antigaestrutura solar de origem egípcia. Este ensaio descreve a história do calendárioGregoriano e dos calendários da bacia do Mediterrâneo e do Oriente Próximo,com ele mais ou menos aparentados.

Interferometric synthetic aperture RADAR is an applied geodesy technique, which enables displacement measurement through satellite images. A literature review of the technique principles and of previous studies regarding its application to structural health monitoring allowed the identification of a few bottlenecks to the operational usage of this cost-effective technology for monitoring purposes.Three research lines were defined. First, a data mining strategy was developed to extract structural behaviour information from displacement time series from thousands of points on the region of interest, with tens of observation epochs each. Second, displacements from this technique were integrated into a previously existing monitoring system and were used to expand it to a larger number of points on the structure and to its surroundings. Third, an experimental infrastructure was deployed in order to perform several tests for displacement validation and uncertainty assessment. The infrastructure included a new model of artificial reflector to the satellite signals, purposefully developed in the scope of this study.The developed methods enabled the successful monitoring of different types of civil and geotechnical structures. Slope behaviour around water reservoirs was assessed during both the reservoir first impoundment and regular operation. Differential displacements were detected on building-blocks at a cultural heritage urban area and concrete arch dam responses to temperature loads were identified. The experimental work showed the achieved displacements agreed with those of other geodetic techniques and uncertainties around 2 mm were obtained for the measurements.In conclusion, interferometric synthetic aperture RADAR is a promising technique, able to provide useful information for structure monitoring, such as aiding in the planning of in situ monitoring activities and in identifying space-time patterns in structural behaviour. Thanks to its spatial coverage, observation period of a few days and achieved displacement uncertainty, it is advantageous to complement existing monitoring systems with data from this technique.

Este relatório apresenta uma metodologia para controlo dos erros instrumentais e avaliação da incerteza de medição dos distanciómetros eletromagnéticos (DEM) usados na observação geodésica de barragens de betão. A metodologia, que é baseada numa base de teste existente no campus do LNEC, é ilustrada com a análise de seis medições da base, entre 2010 e 2014, com os dois DEM utilizados pelo Núcleo de Geodesia Aplicada.

The monitoring systems have two main objectives: (i) to evaluate the safety conditions and durability of the infrastructures and to develop a better understanding about their day-to-day behaviour; (ii) to detect the occurrence of special events that might jeopardize the safety of the structure. To reach the first objective it is mandatory to create a database as most extensive as possible to support an analysis of the structural behaviour. Regarding the second objective near real-time automatic systems must be created in order to analyse the recorded data and establish limits of alert with alarm warnings when those limits are exceeded. This R&D project aims to develop a measurement system, based on GNSS (Global Navigation Satellite Systems), suitable to monitor large scale civil engineering structures and infrastructures, particularly bridges and dams. This monitoring system final objective is to measure the displacements of some selected points of the structures. These points should be the most important ones to characterize the general behaviour of the monitored structure. The advantages of using a GNSS system are undeniable: this equipment is robust, operates under all weather conditions, does not require intervisibility between the monitored points and the reference points, uses an external tridimensional reference systems, and provides an extremely accurate time-reference frame. The GNSS positioning is affected by a numerous set of errors due to natural and artificial phenomena. These errors should be reduced as much as possible, in order to obtain good estimated distances between the observed satellites and the antenna of the receivers. There are well known observation and observation combination techniques (phase differences measurements, relative positioning and Precise Point Positioning - PPP) that allow to strongly reduce, or sometimes even eliminate, most of the errors. Using carefully selected observation and processing techniques it is possible to obtain high-precision GNSS positioning. The RTK (Real Time Kinematics) is the more recent high-precision positioning GNSS technique. It allows us to obtain high quality coordinates in almost real-time. When used in conjunction with top grade receivers (able to do observations at high frequencies) the RTK seems to be able to monitor high frequencies displacements of structures. Unfortunately the positioning precision is only at the centimetre level. To reduce this uncertainty it will be used short baselines and processing techniques based on the use of various filters and methodologies for multi-sensor observations fusion. It is precisely in the development of these techniques that the actual research project is focused. After the monitoring system specification, several techniques will be developed and tested in order to be included in a reliable measurement system that will meet the specified requirements. To define the monitoring system demands the following items have been addressed: - Requirements of the monitoring system in view of the behaviour of the selected structures; - Acquisition of know-how on data acquisition systems and in-site monitoring equipment; - Identification, characterization and analysis of software available for data processing.

A inspeção visual assistida pode ser utilizada para a monitorização de ensaios de flexão atéà rotura de vigas de madeira, tendo sido usado um sistema de observação com fotografia evídeo. Foi desenvolvido um programa para identificação automática das imagens da viga,que registaram alterações significativas, tendo a fratura sido delineada através de técnicasde análise de imagem orientada por objetos.

A extração de informação a partir de imagens digitais tem-se tornado numa prática comum em váriasáreas do conhecimento. Foi desenvolvido um programa em MATLAB para permitir a um utilizador nãoespecializado a realização de tarefas simples de processamento digital sobre imagens adquiridas porvários géneros de sensores.

O relatório apresenta os princípios gerais da termografia e a sua aplicação prática no levantamentotérmico de paramentos de barragens de betão para apoio ao acompanhamento da evolução depatologias. Apresentam-se aplicações relativas ao levantamento térmico dos paramentos de jusantedas barragens do Alto Ceira II, Alto Ceira e Cabril. O levantamento realizado na primeira barragem,que se encontrava na fase final de construção e ainda vazia, permitiu a avaliação da qualidade dosresultados obtidos (temperaturas superficiais do paramento) por comparação com valores medidospor termómetros embebidos no betão. Nas outras duas barragens, ambas apresentando problemasde infiltrações, permitiu avaliar a aplicabilidade das imagens térmicas na deteção de ressurgimentosde água na superfície do betão, geralmente indicativas da existência de repasses de água.

O presente relatório apresenta uma experiência de aquisição de fotografias aéreasutilizando um veículo aéreo não tripulado (VANT) para recolha de informação geográfica doquebra-mar da Ericeira, com o objetivo de testar a capacidade destes dados para produçãode ortofotomapas e modelos numéricos de superfície para monitorização de infraestruturasao longo do tempo. A experiência foi realizada numa colaboração entre o LNEC e aempresa SINFIC, SA

Neste relatório faz-se a síntese dos métodos disponíveis para realizar a Inspecção Visual Assistida(IVISA) de paramentos de barragens de betão, no que diz respeito às várias fases envolvidas: aquisiçãode imagens, processamento, monitorização temporal e arquivo. Apresentam-se os recursos existentesno LNEC e a adquirir, assim como os custos associados.

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Este relatório apresenta um procedimento para a avaliação da incerteza de medição de equipamento de nivelamento geométrico de precisão e ainda regras para o teste estatístico de hipóteses sobre essa incerteza de medição, preconizadas na segunda parte da norma ISO 17123, exemplificados com um ensaio comparativo de um nível automático numérico Wild NA 3003 e de um nível automático Wild NA2, com um micrómetro óptico acoplado.

O trabalho aborda simultaneamente a distribuição do desvio padrão da amostra aleatória normal e a distribuição do desvio padrão do modelo de Gauss-Markov, designados genericamente por desvio padrão empírico. Após mostrar que o desvio padrão empírico é um estimador excêntrico que subestima o desvio padrão da amostra ou do modelo, conforme o caso, são apresentadas correções de excentricidade. É também tratada a estimação do desvio padrão da amostra e do modelo em cenário Bayesiano, com diferentes distribuições anteriores. O trabalho é rematado por casos de estudo baseados na simulação de amostras normais e por um exemplo concreto relacionado com o controlo da precisão de um distanciómetro eletromagnético.

O presente trabalho apresenta uma metodologia genérica para a regularizaçãode problemas inversos lineares mal colocados e a sua aplicação às redes altimétricas eplanimétricas usadas na monitorização de deslocamentos de pontos notáveis de grandesbarragens por métodos da Geodesia Aplicada. A metodologia é ilustrada por intermédiode três casos de estudo.

This paper deals with the beta-binomial model, which is an important stochasticmodel within the scope of the Bayesian statistical inference. After a short review of the binomialand beta distributions, the paper presents the closed formulae for the posterior probabilitydensity function of the binomial trial parameter and for the prior predictive and forthe posterior predictive probabilities of the successes in binomial experiments. A descriptionof the Bayesian methodology to test different hyper-parameters for the conjugate priorprobability density functions of the beta family is also presented. Finally, the beta-binomialmodel is illustrated with a study case related to the quality control of the geodetic observationof large dams.

O presente trabalho, além de uma revisão sintética da abordagem frequencista,trata da abordagem Bayesiana da análise de regressão linear multivariada. É apresentadauma compilação de procedimentos e fórmulas para a estimação dos coeficientes da regressão,sob três cenários de informação anterior. Finalmente, o trabalho ocupa-se dosproblemas da predição de respostas e da comparação de modelos de regressão.

The work presents the theoretical definitions of the gamma, multi-gamma, digammaand trigamma functions as well as operational approximations to compute their values.A more precise alternative, due to Robert Windschitl, to the traditional approximationof the gamma function by the Stirling

O trabalho descreve os princípios da análise Bayesiana, usando como caso deestudo a amostra aleatória normal identicamente distribuída. Após um curto preâmbulohistórico, são resumidos, na Secção 2, os conceitos mais importantes da análise frequencista.Nas secções seguintes, são abordados os temas Bayesianos mais importantes, taiscomo a estimação, pontual e regional (Secção 5), e o teste de hipóteses sobre osparâmetros da distribuição da amostra (Secção 6). As distribuições anteriores de Laplace,Jeffreys e conjugada normal-gama invertida são apresentadas na Secção 4. O problemada eliciação paramétrica das distribuições anteriores conjugadas é tratado na Secção 7.Palavras Chave: distribuições anteriores e posteriores, divergência de Kullback-Leibler,eliciação paramétrica, factor de Bayes, fórmula de Bayes, verosimilhança.

Este trabalho define uma estratégia, apoiada o mais possível nas disponibilidades do LNEC, para a calibragem dos distanciómetros electromagnéticos (DEM) usados pelo Núcleo de Geodesia Aplicada na observação geodésica de barragens.

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