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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

No final de 2015 foi realizado um levantamento aéreo dos dois quebra mares situados na foz do rio Arade com um pequeno veículo aéreo não tripulado. As fotografias obtidas permitiram gerar uma nuvem de pontos e um ortomosaico de cada uma das estruturas. Utilizando o software QGIS foi possível identificar zonas onde ocorreu remoção do material de proteção das estruturas. Para detetar eventuais deslocamentos de blocos da camada superficial foi realizada uma comparação entre os ortomosaicos gerados em 2015 com ortofotos gerados a partir de um levantamento aéreo fotogramétrico realizado em 2008. Na comunicação será apresentado o resultado das análises efetuadas que serão complementadas com informação sobre a experiência que tem sido obtida no LNEC sobre levantamentos de quebra-mares realizados por pequenos veículos aéreos não tripulados.

A média móvel simples e a média móvel exponencial são dois filtros digitais, do tipo passa-baixo, e são fáceis de implementar em séries temporais GNSS. Tendo em vista a monitorização de deslocamentos em estruturas (como, por exemplo, as barragens de betão), apresentam-se nesta comunicação as definições e as propriedades destes dois filtros e discute-se quais as ordens mais adequadas a aplicar em função da frequência de amostragem e dos deslocamentos.

A produção de ortomosaicos tendo como base ou fotografias aéreas obtidas de câmaras instaladas em veículos aéreos de baixo custo (conhecidos por VANT - Veículo Aéreo Não Tripulado, sigla portuguesa, UAV

Accurate and frequent monitoring of dams and its surroundings is an extremely important task to ensure the safety of settlements located downstream. Time-series InSAR techniques are a cost-effective way for measuring millimeter-level displacements on the Earth surface, at a regional scale, and can be used as an early warning system for the safety of structures and their surroundings. This study presents the application of one of these techniques to the earth dams Álamos I and Álamos II, in Portugal. The results obtained for Álamos I were compared to geodetic measurements and it was verified that the maximum difference of the average displacement rate between the two techniques is 3.2 mm/yr. Preliminary processing was performed for the concrete dam Alqueva.

Os métodos de classificação orientados por objetos apresentam uma eficácia elevada quando aplicados a imagens de satélite. No entanto, os algoritmos desenvolvidos para a classificação de uma determinada imagem apresentam um desempenho mais baixo quando aplicados a uma imagem da mesma área geográfica, adquirida noutra época, ou a uma imagem de outra área geográfica. O principal obstáculo à repetibilidade do algoritmo é a identificação dos valores dos limiares de corte a aplicar às funções de classificação, que é necessário adaptar a cada imagem, o que torna o processo subjetivo e demorado.Foi desenvolvido um método, baseado na análise por componentes principais, que permite o ajuste automático dos limiares adequados para a classificação de imagens da mesma área geográfica adquiridas noutra época. Os dados de entrada do algoritmo são os limiares selecionados visualmente para a classificação de quatro imagens de referência. Através desses limiares e de parâmetros conhecidos que caraterizam as imagens e as condições em que estas foram adquiridas, o algoritmo calcula os limiares adequados para a classificação de um novo conjunto de imagens.O algoritmo foi testado em imagens SAR de amplitude adquiridas pelos satélites Envisat e ERS-2 (aplicado à identificação de áreas inundadas) e em imagens óticas adquiridas pelo sensor do Landsat 8, tendo ficado demonstrada a sua utilidade na automatização do processo de ajustamento dos limiares a novas imagens, de forma objetiva e expedita, promovendo a repetibilidade da metodologia de classificação desenvolvida.

Digital image processing (DIP) is a technique to extract information from images with application on several areas of engineering and architecture, which can be used as a tool to map pathologies on tile panels. This paper presents the processing tasks that must be performed on a tile panel image, to perform corrections on the image, to delineate the pathologies and to classify it´s typology, in order to produce the graphical registration of anomalies or monitor multitemporal changes. Several types of anomalies could be identified like, tile rotation, glaze lack, glaze pores, craquelé, open joints, repaired joints, etc.. The images for these applications are digital photographs and the acquisition must follow some specifications to obtain accurate results. Depending of the characteristics of the tile panels (like repetitive patterned or historical) different strategies must be implemented for automatic pattern delineation and classification. Object oriented image analysis (OBIA) methodologies and a picture element (pixel) based system, named GeMAPA, developed at LNEC

The city of Lisbon is the most important governmental, business and historical place in Portugal. The geological properties of its location turn it into a city prone to ground instability, where serious problems have occurred in the past, namely the destruction of a large part of the city in 1755 after an Mw 8.7 earthquake and the flooding of a tunnel during the expansion of a subway line in 2000. Besides, groundwater extraction has been proved to be a concerning problem, as more than one location in the city presents ground subsidence related to the decrease of the underground water level.This communication will present an analysis of displacements for Lisbon using a combination of SAR interferometry with GNSS data, for the time interval between March 2008 and November 2009. A dataset of Envisat ASAR images is used, together with GNSS data from national networks of permanent stations. Phase delays caused by atmosphere are estimated from Zenith Total Delay measurements, obtained from the GNSS data, for each permanent station. These values are converted to the direction of the ASAR line-of-sight, interpolated for all the study area and used to obtain the radar Atmospheric Phase Screen for the time of each ASAR image acquisition. This information is then utilized in the joint processing of InSAR and GNSS phase data in order to obtain displacement maps.The approach enables the construction of displacement maps with the spatial resolution of ASAR images and the high temporal resolution of GNSS, providing a new insight on the displacements occurred in the city of Lisbon during the study period.

A comunicação apresenta um estudo de aplicação de técnicas de Processamento Digital de Imagens (PDI) à inspeção visual de obras de engenharia, neste caso particular, o paramento da barragem do Covão do Meio na Serra da Estrela.A Inspeção Visual Assistida consiste no levantamento fotográfico e na monitorização da evolução de patologias através da aplicação de algoritmos de Processamento Digital de Imagem. O estudo consistiu no processamento e classificação de várias imagens do paramento da barragem. A identificação e classificação dos diferentes objetos presentes nas imagens permitem uma caracterização mais objetiva das patologias do que a classificação convencional pixel a pixel. Para tal, foi utilizado o software eCognition que realiza uma análise e classificação orientada por objetos de imagens numéricas. Os resultados obtidos provaram que, desta forma, é possível encontrar várias variáveis que permitem identificar e caracterizar as patologias para que posteriormente seja analisada a sua evolução. Os resultados obtidos numa 2ª campanha foram comparados com os de uma campanha de referência, de forma a poder identificar alterações entre as duas épocas.As técnicas de PDI utilizadas para este estudo contribuíram para efetuar uma avaliação da evolução de patologias entre as duas campanhas e desenvolver uma solução automática para a sua deteção, identificação e quantificação, assim como um método para a sua monitorização ao longo do tempo.

The city of Lisbon is the capital of Portugal and has been devastated by catastrophic events in the past, such as earthquakes and tsunamis. This study provides a regional analysis of displacements for the city and its neighbourhoods, between 2008 and 2010, through the application of mutitemporal InSAR techniques on Envisat ASAR images. Smaller areas with identified problems were subjected to a more refined processing. Besides, the behaviour of some key infrastructures, such as important buildings or railways, was carefully analysed in order to evaluate their safety. Subsidence was detected at the regional and small areas, in which the highest subsidence rates were verified on industrial parks or on landfills close to the river. Seasonal trends were found for the small areas, mainly related with structure thermal expansion or variations in underground water.

Estudos levados a cabo numa base de 325 m permitiram caracterizar a incerteza na medição de deslocamentos com o GNSS, em função da duração da sessão de observação. Os resultados obtidos sugerem que sessões de observação GNSS com a duração de 5 minutos, por ponto objecto, permitem medir os deslocamentos em barragens de aterro com uma incerteza de 3 mm e 5 mm nas componentes horizontais e verticais, respectivamente.Nesta comunicação apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos.

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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