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Comparative analysis of MT-InSAR algorithms supported by GNSS data and corner reflectors: Assessing performance and accuracy
This paper presents a comparative analysis of Multi-Temporal Interferometric Synthetic Aperture Radar (MT-InSAR) algorithms in a corner reflector located in Lisbon, Portugal. The reflector was monitored using daily observations from the Global Navigation Satellite System (GNSS) technique with submillimeter precision. The study focuses on comparing the performance and accuracy of different MT-InSAR approaches i) the Persistent Scatterer Interferometry (PSI) method using the open-source software StaMPS, ii) the PSI method using the commercial software SARPROZ, iii) the Quasi-PS method implemented with the SARPROZ software, as well as iv) a hybrid method Persistent scatterer
Ano: 2024
Número Páginas:
7p..
Autor(es): Diaz, A.; Roque, D.; Solla, M.; Lima, J. N.
Revista: Procedia Computer Science
Editor: Elsevier
Volume:
239.
Keywords: Corner reflector; Accuracy; GNSS; QPS; PSI
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SARClust
Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) has proved its efficiency for displacementmonitoring in urban areas. However, the large volume of data generated by this technology turnsthe retrieval of information useful for structure monitoring into a big data problem. In this study, anew tool (SARClust) to analyze InSAR displacement time series is proposed. The tool performs theclustering of persistent scatterers (PSs) based on dissimilarities between their displacement time seriesevaluated through dynamic time warping. This strategy leads to the formation of clusters containingPSs with similar displacements, which can be analyzed together, reducing data dimensionality, andfacilitating the identification of displacement patterns potentially related to structural damage. Aproof of concept was performed for downtown Lisbon, Portugal, where ten distinct displacementpatterns were identified. A relationship between clusters presenting centimeter-level displacementsand buildings located on steep slopes was observed. The results were validated through visualinspections and comparison with another tool for time series analysis. Agreement was found inboth cases. The innovation in this study is the attention brought to SARClust
Ano: 2023
Número Páginas:
19p..
Autor(es): Roque, D.; Falcão, A. P.; D. Perissin; Amado, C; Lemos, J. V.; Fonseca, A. M.
Revista: Sustainability
Editor: MDPI
Volume:
15.
Keywords: Dynamic time warping; Hierarchical clustering; RADAR interpretation; InSAR; Structure monitoring
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Integrated InSAR and GNSS monitoring subsystem for an arch dam and reservoir banks
Interferometric synthetic aperture radar (InSAR) is a cost-effective method for displacement measurement at dams and reservoir banks, and is especially relevant for structures without embedded equipment or rarely monitored. However, the lack of redundant observations prevents the determination of a posteriori variances for InSAR measurements, which limits the uptake of the InSAR technology for structure monitoring. This paper presents a methodology for the integration of persistent scatterer interferometry (PSI) and Global NavigationSatellite System (GNSS) displacement measurements. Double differences between PSI and GNSS data are used as observations in a redundant network connecting the points of interest, with GNSS data used to constrain PSI measurements. This procedure allows the determination of adjusted displacements and a posteriori variances at all network points. Maximum uncertainty of 3 mm was achieved for displacementsalong the SAR sensor line-of-sight at both the dam and its surrounding slopes. The proposed method is of interest for monitoring purposes, because it allows displacement measurement at both the structure and its surroundings, together with the displacement uncertainty, which aids decision makers in the planning of maintenance operations for the whole area influenced by the dam.
Ano: 2021
Número Páginas:
12p.
Autor(es): Roque, D.; Lima, J. N.; D. Perissin; Falcão, A. P.; Lemos, J. V.; Fonseca, A. M.
Revista: Journal of Surveying Engineering
Editor: American Society of Civil Engineers
Volume:
147(3).
Keywords: Uncertainty assessment; Slope; Dam; GNSS; InSAR; Data integration; Monitoring system
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Analysis of periodicities in long-term displacement time series in concrete dams
The hydrostatic-season-time (HST) model is a widely used method in the safety assessment of dams and for the estimation of reversible and irreversible deformations due to different load scenarios. After implementing an optimal HST-model to observational data, the residual time series can still expose some underlying periodicities. In our contribution, the underlying periodicities and their contribution to residual minimisation are further analysed by the Lomb
Ano: 2019
Autor(es): Gamse, S.; Henriques, M. J.; Oberguggenberger, M.; Mata, J.
Revista: Journal Structural Control and Health Monitoring
Editor: John Wiley & Sons, Ltd.
Keywords: multiple linear regression; Lomb
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Points clouds and orthomosaics from photographs
The three authors of this paper work at the Applied Geodetic Division of the National Laboratory for Civil Engineering (LNEC), in Lisbon, Portugal. LNEC is a state owned research and development institution founded in 1946. It works in the various domains of civil engineering (structures, hydraulic, geotechnics, environment, materials, among others), giving it a unique multidisciplinary perspective in this field. The main goals of the LNEC are to carry out innovative research and development and to contribute to the best practices in civil engineering.The Applied Geodetic Division nowadays develops works in two domains: the geodetic surveying of large dams and other engineering structures for monitoring purposes, and the processing of digital images with applications in several domains, which includes the study of the evolution of pathologies in engineering works. Originally the processing of digital images made use mostly of the chromatic information included in the images (from satellite images to close range photographs). But recently it has evolved to extract information of the geometry of the objects by the generation of point clouds. This use of close range photographs (from distances of decimetres to a few meters), which started in the summer of 2014, looks very promising and we, the authors, are identifying possible areas where the use of point clouds and orthomosaics that can be of interest to our colleagues of LNEC, civil engineers mostly. This paper presents the first examples where point clouds and orthomosaics, generated from close range photographs, can help civil engineers on their studies. The photogrammetic products were all generated using the free open-source software Micmac (Multi-Image Correspondances, Méthodes Automatiques de Corrélation) from IGN (Institut National de l
Ano: 2016
Número Páginas:
8p.
Autor(es): Henriques, M. J.; Roque, D.; Braz, N.
Revista: Coordinates Magazine
Editor: Coordinates Media Private Limited
Volume:
vol. 12 - Issue 9.
Keywords: Civil engineering; Structure; Monitoring; Point cloud; Orthomosaic
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Surveillance par drone des digues à talus
Les ports et autres infrastructures construits sur des côtes exposées à de fortes houles ont besoin d
Ano: 2016
Número Páginas:
5p.
Autor(es): Henriques, M. J.
Revista: XYZ
Editor: Association Francaise de Topographie
Volume:
148.
Keywords: Digue; Drone; Oscultation
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Using simplified bathymetry and SAR imagery in the validation of a hydraulic model for the Tagus River floodplain
This work presents several approaches in the validation of the hydrodynamic model Tuflow on the simulation of flood extents and water levels, based on satellite SAR imagery. A methodology that uses a simplified bathymetry in the river main course is employed, which proves to be reliable and accurate for high-flow events. This was made possible as the digital terrain model was acquired in a dry period, accounting for large dry areas in the river bed, avoiding in this way the need of expensive river bathymetry surveys. Also, two methods are applied to the SAR imagery to extract the flood boundaries: visual interpretation followed by manual delimitation and an object-based algorithm approach. The hydraulic model is tested on a reach of the Tagus River, Portugal, where the largest flood inundation areas occur, using a historical flood event to verify its robustness and reliability. The accuracy of model prediction is done through comparisons of water levels at a hydrometric station and the determination of commission and omission errors of flood extent, between the reference SAR image and the predicted inundation. It was concluded that the methodology followed in this work is well suited for the hydraulic model validation.
Ano: 2016
Número Páginas:
5p.
Autor(es): Araújo, M. A. V. C.; R. Pestana; M. Matias; Roque, D.; Teixeira, A.; Heleno, S.
Revista: Journal of Coastal Research
Editor: Coastal Education & Research Foundation
Volume:
75.
Keywords: Tuflow; Commission and omission errors; SAR imagery; Simplified bathymetry
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Port infrastructure control (Madeira Island, Portugal) through a hybrid monitoring system (GNSS and Accelerometers)
This article describes the implementation of a monitoring system on the breakwater at the Funchal Port (Madeira Island, Portugal) for the purpose of understanding its dynamic behavior and the temporal evolution of structural health. The monitoring system focuses on the breakwater superstructure and aims to identify the evolution of damage on the breakwater and analyze the impact of cruise ships docking and undocking. The system includes the measurement of displacements through geodetic techniques using global navigation satellite systems and the measurement of vibrations using accelerometers. Ten observation campaigns were performed over almost 3 years. As the measured displacements during this period were less than 7.5 mm it can be concluded that, despite some visible cracks, the breakwater superstructure did not suffer significant structural changes. It was shown from the measured acceleration records that some of the main modal parameters could be identified, namely the main natural frequencies of the superstructure. Through an analysis of the natural frequencies progression over time, it will be possible to identify deterioration effects on the foundation and/or the superstructure. The comparison of natural frequencies identified could be useful to evaluate the impact of these events on structural health.
Ano: 2015
Número Páginas:
617-629pp.
Autor(es): Pereira, Mário; Teodoro, A.; Lima, J. N.; Oliveira, S.; Gomes, F.V.
Revista: Journal Marine Georesources & Geotechnology
Editor: Taylor & Francis Group
Volume:
Volume 34, 2016 - Issue 7.
Keywords: Port; Docking/undocking; Breakwater; Accelerometers; GNSS
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Fusão de deslocamentos medidos com o GNSS e acelerações
A fusão de dados provenientes de diferentes tipos de instrumentos pode dar uma informação mais completa para a monitorização do comportamento de estruturas de engenharia civil, em particular nas pontes de grande vão. O objectivo da fusão de deslocamentos medidos com o GNSS e de acelerações, é tirar partido da precisão conseguida com o GNSS, em baixas frequências, e da grande sensibilidade dos acelerómetros, em altas frequências, e obter uma única série temporal de deslocamentos, longa e de grande resolução. Através dum filtro de Kalman será possível integrar deslocamentos medidos, com uma frequência de amostragem de, por exemplo, 1 Hz, e acelerações medidas, com uma frequência de amostragem de, por exemplo, 100 Hz, de modo a obter uma série temporal de deslocamentos de longa duração e com uma resolução de 100 Hz. Nesta comunicação apresentam-se os resultados preliminares dum ensaio realizado num modelo estrutural simples correspondente a um edifício de três pisos, instrumentado com antenas GNSS da Topcon e acelerómetros da Kinemetrics, modelo Episensor ES-U2, e da Nanometrics, modelo Titan SMA, tendo em vista a futura aplicação desta metodologia em pontes de grande vão.
Ano: 2013
Número Páginas:
10.
Autor(es): Lima, J. N.; Oliveira, S.; Henriques, M. J.
Revista: 3 ASCP, Actas do 3º Congresso da Associação Portuguesa para a Segurança e Conservação de Pontes
Editor: Associação Portuguesa para a Segurança e Conservação de Pontes
Keywords: Fusão; Acelerómetros; Monitorização; Pontes; Gnss
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SMOOTHING GNSS TIME SERIES WITH ASYMMETRIC MOVING AVERAGES
There is an increasing trend to apply GNSS continuous observation of short baselines to the monitoring of engineering works, such as bridges and dams, for their structural analysis and safety control. In the case of large dams, one important application of the GNSS continuous observation is the establishment of early warning systems that demand accurate, frequently updated information and where the analysis of the baseline time series, in order to separate signal from noise is mandatory. The paper presents a study on the performance of linear filters of the asymmetric moving average (AMA) type to smooth baseline time series. The transfer function of the AMA is adopted as a smoothing criterion to define an adequate order for the AMA, in face of the spectral density function of the baseline time series. One series of measurements of a short test baseline (325 m), materialized in the campus of the National Laboratory for Civil Engineering, is used as an example of the proposed strategy.
Ano: 2012
Número Páginas:
6.
Autor(es): Lima, J. N.; Casaca, J. M.
Revista: Journal of Civil Engineering and Architecture
Editor: David Publishing Company
Volume:
Volume 6, Number 6.
Keywords: Spectral density; Signal; Noise; Moving average; Gnss
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Comunicações
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Validação com nivelamento geométrico da subsidência detectada na cidade de Lisboa com PSINSAR
Integrado no Projecto SUBSIn (PTDC/CTE-GEX/6521/2006), pretende-se monitorizar, na componente altimétrica, a região de Lisboa com GNSS e com nivelamento geométrico. Tendo sido detectada, através da análise dos resultados PSINSAR, uma área na cidade de Lisboa com elevados valores de subsidência, pretendeu-se validar estes resultados por comparação com resultados obtidos por métodos independentes.
Ano: 2009
Número Páginas:
6.
Autor(es): Henriques, M. J.; Lima, J. N.; Falcão, A. P.; Heleno, S. I.
Editor: LNEC
Keywords: Subsidência; Gnss; Nivelamento; Psinsar; Insar
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Contribution of the Applied Geodesy to the prevention of accidents and to the rehabilitation of fill structures
The wide range of materials used in the construction of embankments leads to highly differentiated structural behaviours and sometimes to accidents. Therefore, namely in higher hazard works, such as dams, it is necessary to periodically assess their safety.That assessment is done by site visits, to perform visual inspections, and the reading of certain quantities. Those variables are not to exceed certain values, which are related with the behaviour models predicted in the design.Applied Geodesy plays a significant part in the measurement of surface displacements. The visual inspections are a complement to the data obtained in those measurements, as zones of differential settlements, deviation, fissures, cracks, etc.This paper presents the contribution of the Applied Geodesy to detect the causes of accident in two embankment structures, as well as to the decisions adopted for their rehabilitation.
Ano: 2008
Número Páginas:
10.
Autor(es): Veiga Pinto, A.; Henriques, M. J.
Editor: LNEC
Keywords: Reabilitação; Acidente; Deslocamento; Barragem; Geodesia
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Modelling the behaviour of a large span glulam arch of Atlântico pavillion
Atlântico Pavilion, designed for the world fair Expo
Ano: 2008
Número Páginas:
11.
Autor(es): Henriques, M. J.; Mateus, P. B.; Palma, P.; Cruz, H.
Editor: LNEC
Keywords: Modelação; Glulam; Deslocamento; Geodesia; Monitorização
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O efeito da orientação de alvos retro-reflectores
A incerteza de medição das grandezas obtidas com um taqueómetro motorizado com sistema de pontaria automática, resulta do efeito de três factores independentes, os quais são dependentes do taqueómetro, do alvo retro-reflector e do meio de propagação da radiação electromagnética emiti-da pelo instrumento. Na comunicação apresenta-se o resultado de um estudo em que se analisa as incertezas de medição, associadas às grandezas medidas por um taqueómetro motorizado, em função da orientação do alvo retro-reflector.
Ano: 2007
Número Páginas:
9.
Autor(es): Henriques, M. J.; Costa, M. I.; Mateus, P. B.
Editor: Lidel
Keywords: Prisma; Taqueómetro
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O efeito da vibração atmosférica em grandezas medidas com um taqueómetro motorizado
O sistema de pontaria automático que integra alguns taqueómetros topo de gama apresenta uma elevada sensibilidade a perturbações da atmosfera. Na comunicação apresentam-se os resultados de algumas experiências onde foi possível comprovar o efeito de perturbações atmosféricas criadas artificialmente.
Ano: 2007
Número Páginas:
11.
Autor(es): Henriques, M. J.; Mateus, P. B.; Costa, M. I.
Editor: Lidel
Keywords: Refracção; Taqueómetro
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Testing: uma aplicação para taqueómetros motorizados
Muito frequentemente, as aplicações disponíveis para taqueómetros motorizados não se mostram adequadas a ser utilizadas em certos trabalhos específicos. No caso dos teodolitos e taqueómetros da série Leica TPS1000, é possível o utilizador desenvolver software aplicativo para melhorar e facili-tar a utilização destes instrumentos.Nesta comunicação, apresenta-se uma aplicação, denominada Testing, desenvolvida para o taqueó-metro Leica TCA2003. Tendo algumas semelhanças com a aplicação da Leica denominada Monito-ring, apresenta como principal mais valia a realização de testes, em tempo real, sobre as grandezas medidas, permitindo a detecção de erros e, se necessário, a repetição imediata de medições.
Ano: 2007
Número Páginas:
8.
Autor(es): Mateus, P. B.; Henriques, M. J.
Editor: Lidel
Keywords: Software; Taqueómetro
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Uncertainty in tacheometric measurement of convergences in tunnels
The variations, along time, of the distances between object points on tunnel cross-sections(convergences) may be used in real time continuous tunnel monitoring systems, asdecision tools, to activate signals of alert or alarm. Electronic tacheometers, especially themotorized ones, are frequently used to measure convergences. To quantify the levels of alertand alarm one should take into account the convergence measurement uncertainty. The paperdeals with modelling the uncertainty of the convergence as a function of the instrumentaluncertainty parameters, using the general formula for the propagation of variances. The modelis applied to a simulated tunnel, where the special case of motorized tacheometers withautomatic target recognition (ATR) systems is analysed.
Ano: 2006
Número Páginas:
7.
Autor(es): Henriques, M. J.; Casaca, J. M.
Editor: FIG
Keywords: Incerteza; Taqueómetro; Monitorização; Túnel
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A ambientação de equipamento de observação geodésica
Em Geodesia aplicada à monitorização de deslocamentos em grandes barragens de betão e alvenaria, onde é necessário atingir precisões submilimétricas, há que ter em conta as mais variadas fontes de erros sistemáticos, quer os de origem instrumental, quer os de origem ambiental. Entre estes últimos, devem ser considerados os erros originados pela mudança brusca da temperatura envolvente do equipamento convencional de medição (teodolitos, taqueómetros e níveis ópticos), que se verifica, por exemplo, quando o equipamento não se encontra armazenado à mesma temperatura a que ocorre a observação. Durante o intervalo de tempo em que o equipamento se adapta à temperatura ambiente, decorrem fenómenos de ajustamento mecânico e electrónico que perturbam as leituras efectuadas. Nestas condições, torna-se necessário realizar uma adaptação do equipamento à temperatura ambiente de observação que é designada por ambientação térmica. A comunicação apresenta o resultado de um estudo efectuado em ambiente termicamente controlado, que teve como objectivo quantificar o impacto da ambientação térmica num teodolito e num taqueómetro electrónicos e num nível óptico, utilizados pelo Núcleo de Geodesia Aplicada do LNEC na observação geodésica de barragens de betão.
Ano: 2005
Número Páginas:
10.
Autor(es): Henriques, M. J.; Ramalhais R.; Antunes, A. L.
Editor: Lidel
Keywords: Taqueómetro; Ambientação
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A importância do quadro de referência nos sistemas de observação geodésica de grandes barragens
Os sistemas de observação geodésica usados na monitorização de deslocamentos nas grandes barragens de betão e alvenaria são constituídos por redes de triangulação horizontais e redes de nivelamento geométrico independentes. Os sistemas devem ser cuidadosamente planeados e materializados no terreno, não só como resposta à necessidade de uma exactidão sub milimétrica, como também tendo em atenção o grande período de vida útil das obras. Este cuidado especial deve estender-se à escolha dos instrumentos de medição e dos procedimentos operativos, ao modelo matemático usado no ajustamento e no controlo da qualidade das medições e à definição dos quadros de referência horizontais e verticais. Os quadros de referência horizontais e verticais são constituídos por conjuntos de pontos afastados da zona de influência da barragem, adequadamente materializados e bem fundados, de preferência em afloramentos rochosos. A instabilidade dos pontos do quadro de referência, juntamente com a deficiente calibragem dos instrumentos de medição, a não correcção das condições atmosféricas, os procedimentos operativos inadequados, os erros aleatórios e grosseiros, etc., constituem as mais importantes fontes dos erros que afectam a qualidade dos resultados (deslocamentos). Esta comunicação aborda uma situação real, verificada numa grande barragem de betão portuguesa, onde as variações das grandezas observáveis (ângulos azimutais) da rede de triangulação apontavam para deslocamentos inesperados dos pontos objecto localizados na barragem. Os testes estatísticos usados no controlo da qualidade das medições denunciaram, no entanto, um comportamento anormal do quadro de referência da rede. A comunicação descreve o sistema de observação geodésico da referida barragem, as medições levadas a cabo ao longo do tempo, os testes estatísticos usados no controlo da qualidade das medições e apresenta como explicação para o comportamento inesperado da barragem, a instabilidade do quadro de referência da rede de triangulação.
Ano: 2005
Número Páginas:
9.
Autor(es): Henriques, M. J.; Casaca, J. M.
Editor: Lidel
Keywords: Geodesia aplicada; Barragem; Monitorização; Quadro de referência
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Observação geodésica do pavilhão Atlântico: um exemplo de apoio à decisão
Em 2000 foi projectado, pelo Núcleo de Geodesia Aplicada (NGA) do LNEC, um sistema para a observação geodésica dos pórticos da estrutura de cobertura de madeira lamelada-colada da nave principal do Pavilhão Atlântico. Este sistema foi concebido para ser observado de forma completamente automática, recorrendo a um taqueómetro electrónico motorizado. Em 21 pontos da estrutura foram colocados alvos retroreflectores planos, compatíveis com o taqueómetro, colados em suportes fixados aos pórticos, alvos estes que podem também ser visados da forma tradicional, por um operador utilizando um teodolito. A sala Atlântico foi o primeiro local onde o NGA realizou medições recorrendo a um equipamento com capacidade para efectuar pontarias de forma automática. Por motivos decorrentes da falta de experiência na utilização daquele equipamento e pelo desconhecimento da qualidade dos resultados obtidos com o novo equipamento, foram sempre efectuadas, em cada campanha de observação, medições com o taqueómetro e com um teodolito. Existindo, até ao Verão de 2002, três campanhas de observação conjuntas, será possível analisar, comparativamente, a qualidade dos resultados e avaliar a possibilidade de utilizar, unicamente, o taqueómetro motorizado. Na presente comunicação serão apresentados os resultados que permitirão fundamentar a decisão sobre o equipamento a utilizar nas futuras campanhas de observação geodésica das vigas do Pavilhão.
Ano: 2004
Número Páginas:
10.
Autor(es): Henriques, M. J.; Coelho, J. I.; Leal, João C. P. M.
Editor: Lidel
Keywords: Controlo de qualidade; Estrutura; Monitorização
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Livros
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História Breve do Calendário
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.
Ano: 2009
Número Páginas:
61pp.
Autor(es): Casaca, J. M.
Editor: LNEC
Keywords: Calendários
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Teses de Doutoramento
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Displacement measurement through InSAR geodesy for structural health monitoring
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.
Ano: 2020
Autor(es): Roque, D.
Keywords: Uncertainty analysis; Data mining; Interferometric synthetic aperture RADAR; Geodesy; Structure monitoring systems
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Relatórios
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A incerteza de medição dos distanciómetros eletromagnéticos usados na observação geodésica de barragens de betão
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.
Ano: 2015
Autor(es): Casaca, J. M.; Henriques, M. J.; Conde, V.; Candeias, H.
Keywords: Teste de hipóteses; Desvio padrão; Dem; Constante aditiva
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GNSS and accelerometers data fusion in large structures monitoring
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.
Ano: 2015
Autor(es): Lima, J. N.; Oliveira, S.; Henriques, M.
Keywords: Data fusion; Large structure monitoring; Accelerometers; GNSS
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Aplicação das técnicas de inspeção visual assistida na monitorização de ensaios de flexão até à rotura de vigas de madeira
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.
Ano: 2013
Número Páginas:
31pp.
Autor(es): Roque, D.; Fonseca, A. M.
Editor: LNEC
Keywords: Vigas de madeira; Análise de imagem orientada por objetos; Processamento digital de imagem; Inspeção visual assistida
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Desenvolvimento de aplicações informáticas para o processamento digital de imagens em linguagem MATLAB
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.
Ano: 2013
Número Páginas:
19pp.
Autor(es): Roque, D.; Fonseca, A. M.
Editor: LNEC
Keywords: Análise multitemporal; Análise multiespectral; Operações de realce; Processamento digital de imagem
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Levantamento térmico de paramentos de barragens de betão para apoio ao acompanhamento da evolução de patologias
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.
Ano: 2013
Número Páginas:
53pp.
Autor(es): Henriques, M. J.
Editor: LNEC
Keywords: Infiltração; Paramento; Temperatura; Levantamento térmico; Barragem de betão
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Utilização de veículos aéreos não tripulados para a monitorização de infraestruturas - Aplicação ao quebra-mar da Ericeira
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
Ano: 2013
Número Páginas:
39pp.
Autor(es): Fonseca, A. M.; Roque, D.; Lima, J. N.; Henriques, M. J.; Marnoto, J.
Editor: LNEC
Keywords: Avaliação da qualidade; Modelos numéricos de superfície; Ortofotos; Vant; Monitorização de infraestruturas
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Memorando sobre a inspecção visual assistida de paramentos de barragens de betão
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.
Ano: 2011
Número Páginas:
20pp.
Autor(es): Fonseca, A. M.; Roque, D.; Baptista, B.; Afonso, N.
Editor: LNEC
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O ruído da medição relativa GNSS com elevada frequência de amostragem
N/A
Ano: 2009
Número Páginas:
35pp.
Autor(es): Lima, J. N.; Casaca, J. M.; Henriques, M. J.
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O teste de equipamento de nivelamento geométrico de precisão segundo a Norma ISO 17123-2:2001 (E)
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.
Ano: 2008
Número Páginas:
24pp.
Autor(es): Casaca, J. M.; Henriques, M. J.; Coelho, J. I.
Keywords: Iso 17123-2:2001 (e); Nivelamento geométrico de precisão; Teste de equipamento
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Informações Científicas e Técnicas
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A distribuição do desvio padrão empírico
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.
Ano: 2015
Autor(es): Casaca, J. M.
Keywords: Desvio padrão
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A resolução de problemas mal colocados na observação geodésica de barragens
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.
Ano: 2013
Número Páginas:
39pp.
Autor(es): Casaca, J. M.
Editor: LNEC
Keywords: Observação geodésica; Observação de barragem
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The Beta-Binomial Model
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.
Ano: 2013
Número Páginas:
24pp.
Autor(es): Casaca, J. M.
Editor: LNEC
Keywords: Binomial distribution; Beta distribution; Bernoulli trial parameter; Bayes factor
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Análise de regressão multivariada - Uma perspetiva Bayesiana
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.
Ano: 2012
Número Páginas:
47pp.
Autor(es): Casaca, J. M.
Editor: LNEC
Keywords: Estatística bayesiana; Análise de regressão; Análise multivariada
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The Gamma, Multi-gamma, Digamma and Trigamma Functions
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
Ano: 2012
Número Páginas:
20pp.
Autor(es): Casaca, J. M.
Editor: LNEC
Keywords: Trigamma-function; Digamma-function; Multi-gamma function; Gamma functions; Windschitl approximation; Stirling
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Introdução à análise Bayesiana
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.
Ano: 2011
Número Páginas:
78pp.
Autor(es): Casaca, J. M.
Editor: LNEC
Keywords: Análise bayesiana
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Estratégia para a Calibragem dos Distanciómetros Electromagnéticos Utilizados na Observação Geodésica de Barragens
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.
Ano: 2002
Número Páginas:
38.
Autor(es): Henriques, M. J.
Editor: LNEC
Keywords: Base de teste; Dem; Distanciómetros; Calibragem
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Outros
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Integration of image processing tools for monitoring breakwaters models
N/A
Ano: 2016
Autor(es): Soares, F.; Henriques, M. J.; Braz, N.
Editor: ESA
Keywords: Quebra-mar; Monitorizaçao
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