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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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Assessing the quality of an UAV-based orthomosaic and surface model of a breakwater
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
Ano: 2014
Número Páginas:
16p.
Autor(es): Henriques, M. J.; Fonseca, A. M.; Roque, D.; Lima, J. N.; Marnoto, J.
Keywords: Breakwater; Monitoring; Quality control; Coordinates; Mapping; UAV
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Avaliação da qualidade posicional. Aplicação a um levantamento realizado em Coimbra utilizando VANT
A utilização de VANT (Veículos Aéreos Não Tripulados) como plataformas para a obtenção de fotografias destinadas à aquisição de informação geográfica tem despertado um interesse crescente por poder ser, em certos domínios, uma alternativa interessante aos métodos aéreos tradicionais. Na comunicação é apresentado o controlo da qualidade de um ortomosaico e de um modelo digital de superfície de uma zona central de Coimbra seguindo duas metodologias de análise: a habitual, baseada na análise da estatística
Ano: 2014
Número Páginas:
20p.
Autor(es): Henriques, M. J.; Manta, V.; Marnoto, J.
Editor: Universidade de Coimbra
Keywords: Controlo de qualidade; Vant
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Calibração de modelos de inundação com imagens de radar de abertura sintética (SAR) no baixo Tejo
As cheias constituem 40% de todos os desastres naturais mundiais e, na última década do século XX, foram responsáveis pela perda de 100 mil vidas humanas, afetando mais de 1400 milhões de pessoas. Nos últimos cem anos têm sido o fenómeno natural mais mortífero em Portugal, sendo o Baixo Tejo o local onde ocorrem as maiores cheias em termos de área inundada, com intervalo médio de 2,5 anos. A elevada frequência de cheias torna o Baixo Tejo adequado como região piloto para um trabalho sistemático de calibração de modelos de inundação. Este artigo centra-se na calibração de modelos 2D de simulação de cheias para eventos de 2001 e 2006, no troço de 70 km do Rio Tejo entre Tramagal e Ómnias, recorrendo ao modelo numérico Tuflow, que resolve as equações bidimensionais de superfície livre em águas pouco profundas.Os modelos de inundação foram baseados num modelo digital de terreno (MDT) adquirido em 2008 por técnicas de radar (resolução espacial de 5 m), em medições in situ de nível de água em Ómnias (condição-fronteira a jusante) e no caudal em Tramagal e Zêzere (condições-fronteira a montante). Cinco diques foram introduzidos nos modelos. Todos os modelos têm as mesmas condições-fronteira e resolução da malha de 30 m. Um estado estacionário inicial foi garantido. Utilizaram-se classes de ocupação do solo CORINE Land Cover 2006, combinadas com coeficientes de rugosidade obtidos na literatura.Mapas de inundação obtidos a partir da segmentação de imagens de radar de abertura sintética (SAR) nas classes água/terra permitiram a calibração dos modelos para as cheias de 2001 e 2006. Estes mapas foram comparados com os mapas de inundação simulados e os coeficientes de Manning (rugosidade) foram alterados em conformidade. Os modelos foram também calibrados pelo nível de água medido na estação hidrométrica de Almourol, a 12 km a jusante de Tramagal. Obtiveram-se, assim, mapas de coeficientes de rugosidade. E foi efetuada uma simulação para a maior cheia do século XX (fevereiro de 1979), para a qual não existe imagem de radar de abertura sintética; neste caso, a validação do modelo foi feita usando os valores de nível de água na estação de Almourol e as marcas de cheia distribuídas pela planície de inundação.As imagens de radar de abertura sintética foram fornecidas pela Agência Espacial Europeia ao abrigo do projeto CAT
Ano: 2014
Número Páginas:
7p.
Autor(es): R. Pestana; M. Matias; R. Canelas; Roque, D.; A. Araújo; E. Van Zeller; Teixeira, A.; Falcão, A. P.; A. Gonçalves; Ferreira, R. L.; Heleno, S.
Keywords: Rio Tejo; Imagens SAR; Calibração de modelos hidrodinâmicos; Inundações fluviais
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Fusão de deslocamentos medidos com o GNSS e de dados de acelerómetros medidos com elevada frequência de amostragem utilizando um filtro de Kalman
The data fusion is a successful technology applied to military areas such as automated target recognition, battlefield surveillance, and guidance and control of autonomous vehicles, and to civilian applications such as monitoring long bridges, medical diagnosis, and buildings automation systems. Data fusion techniques combine data from multiple sensors, and related information from data associated databases, to achieve improved accuracies and more specific inferences than could be achieved by the use of a single sensor alone. For example, the data combination from different instruments can provide more complete information for real-time monitoring of ground deformations. In particular, the data fusion of displacements measured with GNSS and accelerations takes the advantage of the precision achieved with GNSS, at low frequencies, and the high sensitivity of the accelerometers, at high frequencies, and to obtain a unified time series of displacements, with long duration and high resolution in time. This paper presents the results of a test performed in a simple structural model corresponding to a three-storey building, instrumented with a choke ring Topcon GNSS antenna and the accelerometers from Kinemetrics, the Episensor model ES- U2, and from Nanometrics, the Titan SMA model. A Kalman filtering approach is used to combine displacement measurements with a sampling frequency of 10 Hz and acceleration measurements with a sampling frequency of 50 Hz. In addition, a smoothing step is introduced to improve the accuracy of the displacements estimation.
Ano: 2014
Número Páginas:
5p.
Autor(es): Lima, J. N.; Oliveira, S.; Henriques, M. J.
Editor: 8ª Assembleia Luso-espanhola de Geodesia e Geofísica
Keywords: Filtros de Kalman; Fusão; Acelerómetros; GNSS
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Levantamento térmico de paramentos de barragens de betão para apoio ao acompanhamento da evolução de patologias
As câmaras termográficas, também designadas por câmaras de infravermelho ou simplesmente câmaras térmicas, formam uma imagem do objeto fotografado com base na radiação infravermelha incidente. Podem assim ser utilizadas na monitorização de estruturas desde que o fenómeno que se quer detetar tenha reflexos na temperatura superficial da estrutura. No caso das barragens de betão, um levantamento térmico do paramento, que pode ser realizado em poucos minutos e sem exigências especiais, permite detetar variações da temperatura superficial do betão o que possibilita a deteção de zonas de repasses de água, em geral associadas à existência de fendas. Se o levantamento for efetuado de forma regular e desde o início da obra, a deteção pode ser feita precocemente, antes do aparecimento de depósitos de carbonatos à superfície. Na presente comunicação apresenta-se o resultado da avaliação da aplicabilidade deste método na deteção de repasses em barragens de betão com base nos levantamentos térmicos do paramento de jusante de três barragens.
Ano: 2014
Número Páginas:
15.
Autor(es): Henriques, M. J.
Editor: LNEC
Keywords: Barragem de betão; Termografia
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Port infrastructure monitoring (Madeira Island, Portugal) through GNSS, inertial systems and physical and numeric models.
Port infrastructures as breakwaters, are specially designed to be exposed to the most adverse and extreme conditions. Actions such as wind, waves, tides, sediment dynamics and ships anchoring are factors that can weaken these infrastructures over time. The present work focuses on the control of the stability of Funchal Port breakwater (Madeira Island-Portugal).
Ano: 2014
Número Páginas:
3.
Autor(es): Pereira, M.; Teodoro, A.; Veloso Gomes, F.; Henriques, M. J.; Lima, J. N.; Oliveira, S.
Editor: IP Leiria
Keywords: Breakwater; Monitoring
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Building a database of flood extension maps using satellite imagery
Desenvolvimento de um algoritmo para a delimitação de áreas inundadas a partir de imagens SAR, com o objetivo de calibrar modelos hidráulicos de cheia para o rio Tejo.
Ano: 2013
Número Páginas:
6 p.
Autor(es): Roque, D.; Afonso, N.; Fonseca, A. M.; Heleno, S.
Editor: Agência Espacial Europeia
Keywords: Cheias; Sar; Deteção remota
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Calibration of 2D hydraulic inundation models in the floodplain region of the lower Tagus river
In terms of inundated area, the largest floods in Portugal occur in the Lower Tagus River. On average, the river overflows every 2.5 years, at times blocking roads and causing important agricultural damages. This paper focus on the calibration of 2D-horizontal flood simulation models for the floods of 2001 and 2006 on a70-km stretch of the Lower Tagus River. Flood extent maps, derived from ERS SAR and ENVISAT ASARimagery were compared with the flood extent maps obtained for each simulation, to calibrate roughnesscoefficients. The combination of the calibration results from the 2001 and 2006 floods provided a preliminaryManning coefficient map of the study area.
Ano: 2013
Número Páginas:
5p.
Autor(es): R. Pestana; M. Matias; R. Canelas; Roque, D.; A. Araújo; E. Van Zeller; Teixeira, A.; Ferreira, R. L.; R. Oliveira; Heleno, S.
Editor: ESA Communications
Keywords: SAR images; Calibration of hydraulic inundation models; Floods
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Long-term geodetic displacements. Evaluating the quality of measured displacements
The displacements measured by geodetic methods have long been used by civil engineers to the structural safety control. For a normal structural behaviour it is possible to establish a simple model for describing the relations between the loads (gravity, temperature, hydrostatic pressure, etc.) and the structural response (e.g. displacements). Using data from many geodetic campaigns
Ano: 2013
Número Páginas:
15.
Autor(es): Henriques, M. J.; Oliveira, S.; Lima, J. N.
Editor: FIG
Keywords: Geodésica; Monitorização
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Mapeamento digital e classificação de anomalias em paramentos murais: processamento digital de imagem e classificação orientada por objetos
As fachadas das construções são sujeitas a ações meteorológicas e humanas que causam a sua degradação. Por outro lado, problemas estruturais podem também refletir-se nos paramentos murais, podendo ser diagnosticados através de alterações nas superfícies.Este trabalho apresenta um método para o mapeamento e a interpretação de anomalias em paramentos através de técnicas de Processamento Digital de Imagem. O método é exemplificado em dois casos de estudo: paramentos em betão à vista e superfícies azulejadas (quer azulejos padronizados, quer painéis figurativos).
Ano: 2013
Número Páginas:
12p.
Autor(es): Roque, D.; Fonseca, A. M.; Mimoso, J.
Revista: Anais do Segundo Encontro Luso-Brasileiro de Conservação e Restauração
Keywords: Mapeamento de anomalias; Processamento digital de imagem; Conservação do património cultural
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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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