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Systematic Failure Detection and Correction in Environmental Monitoring Systems
Sensor networks used in environmental monitoring applications are subject to harsh environmentalconditions and hence are prone to experience failures in its measurements. Comparing to the common task ofoutlier detection in sensor data, we review herein the complex problem of detecting systematic failures such asdrifts and offsets. Performing this detection in environmental monitoring networks becomes a stringent taskespecially when we need to distinguish data errors from real data deviations due to natural phenomenon. In thispaper, we detail the scope of events and failures in sensor networks and, considering those differences, weintroduce a new instantiation of a proven methodology for dependable runtime detection of outliers inenvironmental monitoring systems to address drifts and offsets. Lastly, we discuss the use of machine learningtechniques to estimate the network sensors measurements based on the knowledge of processed pastmeasurements alongside with the current neighbor sensors observations.
Ano: 2021
Número Páginas:
28-34pp.
Autor(es): Jesus, G.; Oliveira, A.; Casimiro, A.
Revista: Sensors&Transducers
Editor: International Frequency Sensor Association Publishing
Volume:
Vol. 251 Número 5.
Keywords: Aquatic monitoring; Sensor networks; Machine learning; Sensor fusion; Failure detection; Data quality
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Using machine learning for dependable outlier detection in environmental monitoring systems
AbstractSensor platforms used in environmental monitoring applications are often subject to harsh environmental conditions while monitoring complex phenomena. Therefore, designing dependable monitoring systems is challenging given the external disturbances affecting sensor measurements. Even the apparently simple task of outlier detection in sensor data becomes a hard problem, amplified by the difficulty in distinguishing true data errors due to sensor faults from deviations due to natural phenomenon, which look like data errors. Existing solutions for runtime outlier detection typically assume that the physical processes can be accurately modeled, or that outliers consist in large deviations that are easily detected and filtered by appropriate thresholds. Other solutions assume that it is possible to deploy multiple sensors providing redundant data to support voting-based techniques. In this article, we propose a new methodology for dependable runtime detection of outliers in environmental monitoring systems, aiming to increase data quality by treating them. We propose the use of machine learning techniques to model each sensor behavior, exploiting the existence of correlated data provided by other related sensors. Using these models, along with knowledge of processed past measurements, it is possible to obtain accurate estimations of the observed environment parameters and build failure detectors that use these estimations. When a failure is detected, these estimations also allow one to correct the erroneous measurements and hence improve the overall data quality. Our methodology not only allows one to distinguish truly abnormal measurements from deviations due to complex natural phenomena, but also allows the quantification of each measurement quality, which is relevant from a dependability perspective.We apply the methodology to real datasets from a complex aquatic monitoring system, measuring temperature and salinity parameters, through which we illustrate the process for building the machine learning prediction models using a technique based on Artificial Neural Networks, denoted ANNODE (ANN Outlier Detection). From this application, we also observe the effectiveness of our ANNODE approach for accurate outlier detection in harsh environments. Then we validate these positive results by comparing ANNODE with state-of-the-art solutions for outlier detection. The results show that ANNODE improves existing solutions regarding accuracy of outlier detection.
Ano: 2021
Número Páginas:
1-30pp.
Autor(es): Jesus, G.; Casimiro, A.; Oliveira, A.
Revista: ACM - Digital Library
Editor: ACM Transactions on Cyber-Physical Systems
Volume:
Volume 5, Issue 3.
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OpencoastS: an open-access service for the automatic generation of coastal forecast systems
Coastal forecast systems are used for many purposes, including harbor management, search and rescue operations,and response to extreme events. However, the generation and operation of these systems is timeconsuming,requires expertise in both information technologies and modeling of coastal processes, and needsdedicated computational power. The new service OPENCoastS overcomes these difficulties by generating ondemandcoastal circulation forecast systems through a web platform with minimal user intervention. Using aweb platform, the user is guided through seven simple steps to generate an operational forecast system for anycoastal region. The only requirements are an unstructured grid of the study area and information on river flow, ifapplicable. The platform provides ocean and atmospheric forcings and data for model validation, and includesinterfaces for results visualization and forecasts management. Forecasts are generated with the community modelSCHISM, and computing resources are provided through the European Open Science Cloud.
Ano: 2020
Número Páginas:
14p.
Autor(es): Oliveira, A.; Fortunato, A. B.; Rogeiro, J.; Teixeira, J.; Azevedo, A.; Lauvaud, L.; Bertin, X.; Gomes, J.; David, M.; Pina, J.; Rodrigues, M.; Lopes, P.
Editor: Elsevier
Volume:
Vol.124.
Keywords: Eosc; Web platform; Unstructured grids; Forecast systems; Schism
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Resccue raf app
Climate Change (CC) is nowadays one of the most important concerns for urban management. Given itsscalability, technology can take an important role to help city managers identify and mitigate specific CC-related problems. Herein, an innovative and user-friendly web application is presented to empower city managers with a tool to cope with CC, giving them detailed information, accessible from anywhere. Theusage of this app allows city managers to decide on optimized measures to address vulnerabilities to CC in their city. A methodology of city assessment that goes deep into city services processes, their characterization and interdependencies is behind the app, materialized by the Resilience Assessment Framework (RAF), identifying the specific areas and topics that have higher vulnerability to CC z d . T y
Ano: 2020
Autor(es): Lopes, P.; Oliveira, A.; Pereira, C.; Brito, R.; Cardoso, M. A.; Martins, R.; David, M.; Gomes, J.; Pina, J.
Editor: LNEC
Keywords: Urban areas; Resilience assessment; Climate change
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Dependable outlier detection in harsh environments monitoring systems
Environmental monitoring systems are composed by sensor networks deployed in uncertain and harsh conditions, vulnerable to external disturbances, posing challenges to the comprehensive system characterization and modelling. When unexpected sensor measurements are produced, there is a need to detect and identify, in a timely manner, if they stem from a failure behavior or if they indeed represent some environment-related process. Existing solutions for fault detection in environmental sensor networks do not portray the required sensitivity for the differentiation of these processes or they are unable to meet the time constraints of the affected cyber-physical systems.We have been developing a framework for dependable detection of failures in harsh environments monitoring systems, aiming to improve the overall sensor data quality. Herein we present the application of an early framework implementation to an aquatic sensor network dataset, using neural networks to model sensors
Ano: 2018
Número Páginas:
224-233pp.
Autor(es): Jesus, G.; Casimiro, A.; Oliveira, A.
Revista: Lecture Notes in Computer Science
Editor: Springer
Volume:
vol 11094.
Keywords: Water monitoring; Neural networks; Machine learning; Outlier detection; Data quality; Dependability
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Plataforma interativa e integradora para gestão do risco de inundação costeira
Apresenta-se uma plataforma WebSIG para suporte à gestão do risco de inundação, aplicável do rio atéao oceano, incluindo a dimensão urbana. Permitindo o acesso diferenciado e produtos customizados para váriosutilizadores, esta plataforma oferece um acesso central a toda a informação útil para a gestão da inundação, querpara o planeamento, quer para situações de emergência. Baseia-se no acoplamento de vários modelos que simulamtodos os processos geradores de inundação: marés, sobrelevação de origem meteorológica, agitação marítima,escoamento fluvial, drenagem urbana e eventos de precipitação. Quando a interação entre processos é fundamental,o acoplamento é efetuado através da modelação integrada dos mesmos (para ter em conta p.ex. a interação entre aagitação marítima e as correntes). Este sistema de modelação está integrado na plataforma de previsão em temporeal do LNEC (WIFF - Water Information Forecast Framework) que produz diária e automaticamente previsões a 48 horasda inundação no caso de estudo escolhido. Estas previsões são depois disponibilizadas numa plataforma WebSIG,através de um conjunto de produtos customizados às necessidades do utilizador, como boletins de alerta, mapasde previsão da circulação e de inundação e séries temporais de grandezas em pontos pré-selecionados (sensoresvirtuais). Oferece ainda serviços de comparação automática com dados em tempo real e sistemas de alerta. Ilustra-sea valia desta plataforma numa aplicação à gestão da inundação no estuário do Tejo, com destaque para os alertascustomizados ao interesse da Proteção Civil, desde a escala oceânica até à região estuarina de interesse
Ano: 2018
Número Páginas:
31-42pp.
Autor(es): Oliveira, A.; Fortunato, A. B.; Freire, P.; Rogeiro, J.; Azevedo, A.; Rodrigues, M.; David, L.; Alves, E.; Mendes, A.; Teixeira, J.
Revista: Recursos Hidricos
Editor: APRH
Volume:
Vol. 39, Nº 1.
Keywords: Early-warning system; Inundation maps; Integrated numerical modeling; Real time forecasts; Web platform
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Running high resolution coastal models in forecast systems: moving from workstations and hpc cluster to cloud resources
Computational forecast systems (CFS) are essential modelling tools for coastal management by providing water dynamics predictions. Nowadays CFS are processed in dedicated workstations, fulfilling quality control through automatic comparison with field data. Recently, CFS has been successfully ported to High Performance Computing (HPC) resources, maintained by highly-specialized staff in these complex environments. The need to increase the available resources for more demanding applications and to enhance the portability for use in non-scientific institutions has promoted the search for more flexible and user-friendly approaches. The scalability and flexibility of cloud resources, with dedicated services for facilitating their use, makes them an attractive option.Herein, the performance of CFS using ECO-SELFE MPI-based model is assessed and compared for the first time in multiple environments, including local workstations, an HPC cluster and a pilot cloud. The analysis is conducted in a range of resources from the physical core count available at the smaller resources to the optimal number of processes, using cloud and HPC cluster resources. Results for the smaller, common physical resources show that the cloud is an attractive option for CFS operation. As the optimal number of processes for the use case is at the limit of the workstations common pool, an analysis was also performed using HPC cluster nodes and federated MPI resources. Results show that the cloud remains an attractive option for CFS. This conclusion is valid both for the use of a single host or through federated hosts, providing that efficient communication infrastructure (such as SRIOV) is available.
Ano: 2018
Número Páginas:
70-79pp.
Autor(es): Rogeiro, J.; Rodrigues, M.; Azevedo, A.; Oliveira, A.; Martins, J.; David, M.; Pina, J.; Dias, N.; Gomes, J.
Revista: Advances in Engineering Software
Editor: Elsevier
Volume:
vol 117.
Keywords: Federated MPI; Optimal performance; Numerical models; Forecast systems; Parallel computing; HPC; Cloud
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A survey on data quality for dependable monitoring in wireless sensor networks
Wireless sensor networks are being increasingly used in several application areas,particularly to collect data and monitor physical processes. Non-functional requirements, likereliability, security or availability, are often important and must be accounted for in the applicationdevelopment. For that purpose, there is a large body of knowledge on dependability techniques fordistributed systems, which provide a good basis to understand how to satisfy these non-functionalrequirements of WSN-based monitoring applications. Given the data-centric nature of monitoringapplications, it is of particular importance to ensure that data are reliable or, more generically,that they have the necessary quality. In this survey, we look into the problem of ensuring thedesired quality of data for dependable monitoring using WSNs. We take a dependability-orientedperspective, reviewing the possible impairments to dependability and the prominent existingsolutions to solve or mitigate these impairments. Despite the variety of components that may form aWSN-based monitoring system, we give particular attention to understanding which faults can affectsensors, how they can affect the quality of the information and how this quality can be improvedand quantified.
Ano: 2017
Número Páginas:
23p.
Autor(es): Jesus, G.; Casimiro, A.; Oliveira, A.
Revista: sensors
Editor: MDPI
Volume:
17.
Keywords: Sensor fusion; Data quality; Monitoring; Machine learning; Dependability; Wireless sensor networks
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An interactive WebGIS observatory platform for enhanced support of integrated coastal management
A new WebGIS observatory platform is presented, tailored for risk assessment and emergency preparation and responsein coastal areas. The tool combines a sophisticated forecast modeling system for multi-scale analysis of water bodies,including waves, hydrodynamics and oil spills prediction, with real-time monitoring networks for forcing andcontinuous validation purposes. Tailor-made visualization and analysis products, conceptualized for multiple usesthrough a service-oriented framework, provide an easy and interactive access to both data and predictions. The systemwas customized for oil spills risk assessment and the rapid response to an oil spill emergency, and applied to the Aveirolagoon. The tool addresses oil spill problems in two complementary ways: 1) a detailed risk assessment throughgeoreferenced hazard and vulnerability maps and GIS layers of information to support the definition of contingencyplans; and 2) the visualization of georeferenced oil spill predictions produced by a real-time oil spill forecasting system.Improvements relative to existing risk systems are 1) the possibility of selecting quick-access predictions for fastemergency response or high-quality, georeferenced GIS prediction products, 2) the flexibility in accessing products toevaluate local impacts of oil spills both in the water column and in the intertidal areas, and 3) the enhanced hazard andrisk analysis through a combination of a multi-scenarios approach with the historical database of spill predictions,forced by daily hydrodynamic forecasts. Dependability of information, for both model results and monitoring data, isbeing implemented through innovative ways, targeting the robustness and quality control of the WebGIS platform.
Ano: 2014
Número Páginas:
507 - 512.
Autor(es): Oliveira, A.; Jesus, G.; Gomes, J. L.; Rogeiro, J.; Azevedo, A.; Rodrigues, M.; Fortunato, A. B.; Dias, J. M.; Tomas, L.; Vaz, L.; Oliveira, E.; Alves , F.; Boer, S.
Revista: Journal of Coastal Research
Volume:
Vol. 70.
Keywords: Forecast systems; Webgis; Real-time monitoring; Oil spill; Risk management
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Data Management with Risk Management in Engineering and Science Projects
Engineering and Science projects are facing new data management challenges, which are currently being addressed through the development of data management plans. However, project stakeholders are unable to proper assess if their plan is representative of good data management practices. To address this issue, we propose a risk management framework to assist the definition of a data management plan in engineering and science projects. To validate our proposal, we present an application to a civil engineering project concerning dam safety.
Ano: 2014
Número Páginas:
49-66pp.
Autor(es): Vieira, R. J. C.; Ferreira, F.; Barateiro, J.; Borbinha, J. L.
Revista: New Review of Information Networking
Keywords: Risk management framework; Risk management; Data management plan; Data management; Engineering; Science
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Comunicações
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Sistema de alerta e previsão em tempo real para apoio à gestão do risco em zonas costeiras e estuarinas
O alerta precoce de emergências e catástrofes (cheias, eventos graves de poluição,tsunamis) pode contribuir para a protecção do património e da vida humana em zonascosteiras e ribeirinhas. A previsão atempada destes eventos é essencial para a gestão dorisco em comunidades vulneráveis, contribuindo para suportar decisões sobre a evacuaçãoda população, a alocação de recursos para proteger valores humanos e ambientais e agestão eficiente do pessoal de apoio na resposta à emergência. Os sistemas de previsãoem tempo real são ferramentas fundamentais para a gestão do risco nestas zonas,produzindo previsões a escalas de tempo curtas, através da integração de modelos e dadosde campo. Estes sistemas podem ainda ser integrados com sistemas de alerta, para apoioàs entidades gestoras.A presente comunicação enquadra-se no projecto PREPARED Enabling Change (7PQ).Este projecto inclui um conjunto de casos de demonstração, nos quais está incluída acidade de Lisboa. Para esta cidade, será desenvolvido um sistema piloto de alerta parariscos de saúde pública associados a contaminação fecal das águas de recreio, aplicado àfrente ribeirinha do estuário do Tejo. Este sistema está a ser desenvolvido com base naadaptação do sistema de previsão em tempo real do LNEC (RDFS-PT), actualmente em10º Simpósio de Hidráulica e de Recursos Hídricosdos Países de Língua PortuguesaPorto de Galinhas/PE, Setembro de 2011______________________________________________________________________________________________vs.011operação para previsão da circulação em vários estuários e da agitação marítima na costaPortuguesa (http://ariel.lnec.pt), para a simulação conjunta do escoamento e transporte narede de colectores e no meio receptor (estuário do Tejo), suportada por uma rede desensores em tempo real e por estudos laboratoriais.Esta comunicação apresenta o sistema actual de previsão da circulação em tempo real e asua validação, por comparação com dados históricos e dados em tempo real, assim como ametodologia de abordagem para a criação do sistema de alerta. É ainda apresentado omodelo 3D acoplado da hidrodinâmica
Ano: 2011
Número Páginas:
14.
Autor(es): Oliveira, A.; Rodrigues, M.; Jesus, G.; Fortunato, A. B.; Ribeiro, N. A.; David, L. M.; Costa, R.; Matos, R. S.
Keywords: Modelação numérica; Sistemas de alerta precoce; Gestão em tempo real
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Sistema de previsão em tempo real da circulação e agitação marítima para as zonas costeiras e estuarinas
A forte pressão exercida pela actividade humana nas zonas costeiras e estuarinas requer que a sua gestão seja inteligente e sustentada. O Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) tem vindo a desenvolver vários modelos numéricos de alta resolução para simular a dinâmica nestas zonas, numa perspectiva multi-escala, desde as grandes bacias regionais até às pequenas escalas estuarinas e portuárias, utilizando malhas não estruturadas e aninhadas.Os sistemas de previsão em tempo real são ferramentas fundamentais para o apoio à gestão das zonas costeiras. Estes sistemas fazem previsões a escalas de tempo curtas (dias), através da integração de modelos e dados de campo. O LNEC e o CMOP desenvolveram e operacionalizaram um sistema de previsão em tempo real (RDFS-PT) para a circulação e agitação marítima das zonas costeiras de Portugal. O sistema está actualmente em operação para a agitação marítima do Atlântico Norte e para a costa Portuguesa. A circulação no estuário do Tejo e na ria de Aveiro, forçada pelo modelo regional de marés do LNEC, está também a ser prevista em tempo real neste sistema, podendo este ser aplicado para qualquer outra região na costa Portuguesa.O sistema RDFS-PT integra modelos numéricos e de dados de campo, um conjunto de scripts e de programas, e uma interface de visualização. Os modelos utilizados permitem prever a variação da elevação da superfície da água, correntes, temperatura, salinidade e da agitação marítima. Esta comunicação descreve este sistema, em operação no LNEC, incluindo as aplicações em curso e as perspectivas de novos desenvolvimentos.
Ano: 2011
Autor(es): Ribeiro, N. A.; Rodrigues, M.; Dodet, G.; Jesus, G.; Oliveira, A.; Fortunato, A. B.; Azevedo, A.; Melo Baptista, A.; Turner, P.
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A Reference Architecture For Digital Preservation
Apart from being a technological issue, digitalpreservation raises several organizational challenges.These challenges are starting to be addressed in theindustrial design and e-Science domains, whereemerging requirements cannot be addressed directly byOAIS. Thus, new approaches to design and assessdigital preservation environments are required. Wepropose a Reference Architecture as a tool that cancapture the essence of those emerging preservationenvironments and provide ways of developing anddeploying preservation-enabled systems inorganizations. This paper presents the main conceptsfrom which a Reference Architecture for digitalpreservation can be built, along with an analysis of theenvironment surrounding a digital preservation system.We present a concrete Reference Architecture,consisting of a process to derive concrete digitalpreservation architectures, which is supported by anarchitecture framework for organizing architecturedescriptions. In that way, organizations can be betterprepared to cope with the present and future challengesof digital preservation.
Ano: 2010
Número Páginas:
8p.
Autor(es): Antunes, G. J.; Barateiro, J.; Borbinha, J. L.
Editor: Austrian Computer Society (OCG)
Keywords: Zachman; Togaf; Digital preservation; Reference architecture
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Aligning OAIS with the Enterprise Architecture
The OAIS reference model is a well established
Ano: 2010
Autor(es): Barateiro, J.; Antunes, G. J.; Borbinha, J. L.
Editor: International Council on Archives
Keywords: Digital preservation; Togaf; Zachman; Oais; Reference architecture
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Corporate Data Quality Management - From Theory to Practice
It is now assumed that poor quality data is costinglarge amounts of money to corporations all over the world.Although research on methods and techniques for data qualityassessment and improvement have begun in the early nineties ofthe past century and being currently abundant and innovative, itis noted that the academic and professional communitiesvirtually have no dialogue, which turns out to be harmful to bothof them. The challenge of promoting the relevance in informationsystems research, without compromising the necessary rigor, isstill present in the various disciplines of information systemsscientific area [1,2], including the data quality one.In this paper we present
Ano: 2010
Autor(es): Lucas, A.
Keywords: Case study; Ata quality initiative; Framework; Data quality management
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Corporate data quality management in context
Presently, we are well aware that poor quality data is costing large amounts of money to corporations allover the world. Nevertheless, little research has been done about the way Organizations are dealing with data qualitymanagement and the strategies they are using.This work aims to find some answers to the following questions: which business drivers motivate the organizationsto engage in a data quality management initiative?, how do they implement data quality management? and whichobjectives have been achieved, so far?Due to the kind of research questions involved, a decision was made to adopt the use of multiple exploratory casestudies as research strategy [32]. The case studies were developed in a telecommunications company (MyTelecom),a public bank (PublicBank) and in the central bank (CentralBank) of one European Union Country.The results show that the main drivers to data quality (DQ) initiatives were the reduction in non quality costs, riskmanagement, mergers, and the improvement of the company
Ano: 2010
Número Páginas:
19p.
Autor(es): Lucas, A.
Keywords: Metadata management; Master data management; Case study; Corporate data quality management
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Development of a Dam-break Flood Emergency Information System
This paper presents a new information system, SAGE-B, structured to support all fundamental data related to dams and the elements associated to an emergency in case of a dam-break flood. Data such as information about the population located in the areas at risk or the vehicles available for rescue that are located in the areas impacted by the predicted flood are always changing. In order to support an effective update of the required information for emergency management, an emergency information system was conceived and proposed. This paper describes the motivation for this research and the basic requirements from an emergency management perspective. The platform has a modular architecture, developed in open and free technologies, which allows a continuous development and improvement. Examples of future developments include a multichannel emergency warning system, flood wave real-time forecast and dam-breaching real-time monitoring models.
Ano: 2010
Número Páginas:
255-259pp.
Autor(es): Jesus, G.; Santos, M. A.; Fernandes, J. P.; Oliveira, A.
Editor: WIT Press
Keywords: Information system; Emergency
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Digital Preservation Based on Federations of Data Grids
Digital preservation, as a research and technical problem, isrelated with the purpose of maintaining digital objects accessible over along period of time, regardless the challenges concerning technological ororganizational changes or failures. In this poster we propose solutions thatcan evaluate and support the design of strategies in the context of preser-vation systems based on federations of data grids. The purpose is to have inplace techniques that, when in the presence of veri ed failures or potentialrisks, automatically apply speci c business rules considering the perceivedstate of the system. This means that federations of data grids, as preser-vation systems, must be able to react to threats in order to keep the mainproperties of the system aligned with its business objectives. Ideally, thosereactions should result in a self-organization of the system, especially whenthe changes occur between some limits. When out of those limits, the re-actions should be e ective at least to request human intervention.
Ano: 2010
Número Páginas:
489-492pp.
Autor(es): Antunes, G. J.; Barateiro, J.; Borbinha, J. L.; Silvestre, D.; Freitas, F.
Editor: Netbiblo
Keywords: Self organized systems; Dependability; Digital preservation; Federated systems; Data grid
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Long-tem digital preservation in e-Science domains - Risk Management for digital preservation
The complexity of digital preservation increases with the fact that each type of digital object has its own particularities and special requirements. Thecollaborative environment of the scientific community, and associated services and infrastructures, usually known as e-Science (or enhanced Science), involves the requirement of interoperability and the respective data sharing.In a broad sense, e-Science concerns the set of techniques, services, personnel and organizations involved in collaborative and networked science. It includes technology but also human social structures and new large scale processes of making science. It also means, on the same time, a need and an opportunity for a better integration between science and engineering processes. Thus, long-term preservation can be thought as a required property for future science and engineering, to assure communication over time, so that information that is understood today is transmitted to an unknown system in the future.
Ano: 2010
Autor(es): Barateiro, J.
Editor: Dagstuhl
Keywords: Risk management; E-science; Digital preservation
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Optimizing I/O in a morphodynamic model
N/A
Ano: 2010
Número Páginas:
485-488pp.
Autor(es): Costa, M.; Bruneau, N.; Oliveira, A.; Fortunato, A. B.
Editor: netbiblo
Keywords: Cluster resources optimization; Environmental modeling; Parallel models; High-performance computing
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Livros
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Advances in Water Resources Technology and Management
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Tsakiris, G.; Santos, M. A.
Editor: ******
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Teses de Doutoramento
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A dependability framework for WSN-based aquatic monitoring systems
Wireless Sensor Networks (WSN) are being progressively used in several applicationareas, particularly to collect data and monitor physical processes.Moreover, sensor nodes used in environmental monitoring applications, suchas the aquatic sensor networks, are often subject to harsh environmental conditionswhile monitoring complex phenomena. Non-functional requirements,like reliability, security or availability, are increasingly important and must beaccounted for in the application development. For that purpose, there is alarge body of knowledge on dependability techniques for distributed systems,which provides a good basis to understand how to satisfy these non-functionalrequirements of WSN-based monitoring applications. Given the data-centricnature of monitoring applications, it is of particular importance to ensure thatdata is reliable or, more generically, that it has the necessary quality.The problem of ensuring the desired quality of data for dependable monitoringusing WSNs is studied herein. With a dependability-oriented perspective,it is reviewed the possible impairments to dependability and the prominentexisting solutions to solve or mitigate these impairments. Despite the varietyof components that may form a WSN-based monitoring system, it is givenparticular attention to understanding which faults can affect sensors, howthey can affect the quality of the information, and how this quality can beimproved and quantified. Open research issues for the specific case of aquaticmonitoring applications are also discussed.One of the challenges in achieving a dependable system behavior is to overcomethe external disturbances affecting sensor measurements and detect thefailure patterns in sensor data. This is a particular problem in environmentalmonitoring, due to the difficulty in distinguishing a faulty behavior fromthe representation of a natural phenomenon. Existing solutions for failuredetection assume that physical processes can be accurately modeled, or thatthere are large deviations that may be detected using coarse techniques, ormore commonly that it is a high-density sensor network with value redundantsensors.This thesis aims at defining a new methodology for dependable data qualityin environmental monitoring systems, aiming to detect faulty measurementsand increase the sensors data quality. The framework of the methodology isoverviewed through a generically applicable design, which can be employed toany environment sensor network dataset.The methodology is evaluated in various datasets of different WSNs, where it isused machine learning to model each sensor behavior, exploiting the existenceof correlated data provided by neighbor sensors. It is intended to explorethe data fusion strategies in order to effectively detect potential failures foreach sensor and, simultaneously, distinguish truly abnormal measurementsfrom deviations due to natural phenomena. This is accomplished with thesuccessful application of the methodology to detect and correct outliers, offsetand drifting failures in real monitoring networks datasets.In the future, the methodology can be applied to optimize the data qualitycontrol processes of new and already operating monitoring networks, and assistin the networks maintenance operations.
Ano: 2019
Autor(es): Jesus, G.
Keywords: Aquatic monitoring; Machine learning; Fault detection; Data quality; Dependability
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Proposta de Sistema de Aviso Multicanal para Emergências
As autoridades de proteção civil precisam de avisar as populações em situações de perigo, deforma rápida, previsível e atempada. Esta necessidade é particularmente notada, em situaçõesde emergência, como os desastres naturais ou tecnológicos, quando se pretende informar apopulação numa determinada área, das ações que devem executar para limitar os danospotenciais.O envio do aviso à população é habitualmente feito através de contactos porta a porta,altifalantes, sirenes, telefones, rádio, televisão e muitos outros canais de comunicação.Todavia, o envio do aviso através de um único destes canais possui limitações, nãoconseguindo satisfazer todos os requisitos desejáveis.Para a resolução deste problema é proposta e especificada uma arquitetura modular parasistemas de aviso que permite integrar redes de aviso baseadas em distintos canais decomunicação, permitindo o envio do aviso, de forma integrada através de diversos canais. Aadoção desta arquitetura permite construir um sistema de aviso baseado em múltiplos canaisde comunicação, um sistema de aviso multicanal.Para mostrar as possibilidades da arquitetura foram especificadas redes de aviso baseadas emdois canais de comunicação distintos: SMS e televisão digital. Para cada rede de aviso foramidentificadas limitações e propostas soluções, nomeadamente para o aumento da rapidez noenvio do aviso, melhoria na seletividade do envio, utilização da língua preferida dodestinatário, aumento do volume de mensagens que é possível enviar em tempo útil eintrodução de mecanismos de autenticação do aviso.Em particular, foi feita a caraterização analítica de uma rede móvel celular em dois cenáriosde desastre para tentar compreender o comportamento de uma rede de aviso suportada emSMS. Os resultados mostram que o SMS pode ser utilizado nalgumas situações, dependendodo número de pessoas na zona de risco.
Ano: 2013
Número Páginas:
p222.
Autor(es): Fernandes, J. P.
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Modelação de dados geográficos aplicada ao planeamento e gestão de recursos hídricos
A aprovação e implementação da directiva-quadro da água (DQA) e de outras directivas europeias associadas impuseram alterações significativas aos métodos de planeamento e gestão de recursos hídricos e também aos critérios de uso, gestão e partilha de informação geográfica, nomeadamente os que pautam o relato ao sistema europeu de informação sobre águas (WISE) e a contribuição para a infra-estrutura europeia de informação geográfica (INSPIRE).Neste trabalho apresenta-se o processo de desenvolvimento e implementação de um modelo de dados geográficos (MDG) de suporte ao planeamento e gestão de águas superficiais que considerou requisitos técnicos, funcionais e legais. Os requisitos técnicos e funcionais aplicados à informação geográfica foram determinados com base nas normas internacionais aplicadas à especificação de informação geográfica, nomeadamente as da organização internacional de normalização (ISO) e as da infra-estrutura europeia de informação geográfica (INSPIRE). Os requisitos legais foram determinados por diplomas legais europeus e portugueses que estabelecem as metodologias de planeamento e gestão, conjuntos de dados geográficos, métodos de classificação, fluxos de análise, simbologia de apresentação de dados, entre outros.Destacam-se quatro casos de utilização do MDG: i) produção cartográfica; ii) análise espacial e modelação hidrológica e hidráulica; iii) relato ao WISE; e iv) suporte aos produtos resultantes da elaboração dos planos de gestão de região hidrográfica (PGRH).A metodologia utilizada no desenvolvimento do MDG baseou-se nas normas ISO 19103 e 19109, que preconizam quatro fases de desenvolvimento: i) declaração do universo de discurso; ii) modelo conceptual; iii) modelo lógico e iv) modelo físico de dados. Após a implementação do MDG num sistema de gestão de bases de dados geográficos procedeu-se ao seu carregamento com dados, tendo sido testadas e descritas as funcionalidades oferecidas pelo desenho do MDG no âmbito da aplicação ao planeamento e gestão de recursos superficiais.
Ano: 2012
Número Páginas:
p268.
Autor(es): Charneca, N.
Keywords: Águas superficiais; Modelação de dados geograficos
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On the stochastic characterization of regional droughts
N/A
Ano: 1981
Autor(es): Santos, M. A.
Editor: ******
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Dissertações de Mestrado
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PAC:MAN - SISTEMA DE GESTÃO AO RISCO DE ACIDENTES DE POLUIÇÃO EM ZONAS COSTEIRAS
O efeito da poluição por derrames acidentais nos ecossistemas costeiros motivou a procura e o desenvolvimento de abordagens para planeamento e resposta atempados à emergência com o intuito de proteger os recursos aquáticos. Os sistemas de monitorização da poluição e de modelação existentes são utilizados de forma independente durante acidentes deste âmbito sem a eficácia pretendida. A prevenção do risco de derrame é, habitualmente, feita via planos de contingência com base em estudos simplistas não refletindo o dinamismo da informação nem permitindo o alerta atempado dos gestores costeiros devido ao uso de tecnologia desatualizada.Os sistemas de gestão de risco, testados com sucesso em desastres ambientais e humanitários, demonstram ser soluções promissoras. A sua adequação permite criar sistemas de gestão de risco mais específicos, como riscos de poluição e gestão da resposta á emergência em zonas costeiras. Esta inovação permite conjugar a modelação costeira de vanguarda para análise de risco, a riqueza de informação ambiental existente para a definição de indicadores de condições propícias á ocorrência de derrames e as tecnologias de comunicação. Obtém-se como resultado um conjunto de meios de alerta precoce e resposta mais eficiente e benéfica do ponto de vista da segurança das populações, da capacidade de atuação dos gestores costeiros e da manutenção dos recursos naturais costeiros.A adaptação dos módulos do sistema de gestão de risco de acidentes por rotura de barragens SAGE-B permitiu conceber um novo sistema de gestão de risco de poluição em zonas costeiras que incluiu um sistema de alerta precoce resultante da aplicação dos modelos, um sistema de aviso associado e uma base de dados com os recursos em risco e os meios de resposta à emergência para a análise da vulnerabilidade na Ria de Aveiro, obtendo-se uma nova metodologia genérica de planeamento e resposta para riscos de poluição costeira.
Ano: 2012
Número Páginas:
p91.
Autor(es): Sousa, C.
Keywords: Sistemas tempo-real; Sistemas de informação; Sistema de alerta e aviso; Sistema de gestão de risco
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Processo Iterativo de Migração de Dados
Com a evolução das tecnologias de informação, a migração de dados legados é essencial para garantir o correcto funcionamento das novas aplicações. A eficiência e correcção das aplicações depende, fortemente, da qualidade dos dados armazenados.A criação de processos de migração de dados através da implementação de Software específico é bastante complexa. Por isso, é fundamental disponibilizar mecanismos de apoio à realização de tarefas de tratamento e migração de dados.A framework Ajax disponibiliza vários operadores para limpeza e transformação de dados. Não sendo uma ferramenta exclusivamente orientada para a migração de dados, pretende-se que a sua utilização na migração de um projecto real permita validar a respectiva aplicação. Todas as lacunas dos operadores do Ajax podem, assim, ser preenchidas através do refinamento e extensão da lógica dos operadores, nomeadamente, no suporte à identificação de registos errados e ao carregamento incremental de dados nos sistemas alvo.No âmbito do projecto gestBarragens, desenvolveu-se um processo de migração que inclui o carregamento de um sistema de informação legado e vários sistemas simples relacionados com informação acerca da segurança de barragens de betão em Portugal.
Ano: 2008
Autor(es): Barateiro, J.
Keywords: Grafo; Limpeza de dados; Qualidade de dados; Etl; Migração
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Workflow modeling using UML, Declarative Tools and WEB2.0
Manual translation of UML diagrams to programmatic code is tedious anderror prone. Many CASE tools allow computer code to be generated fromClass Diagrams, but fewer, if any, allow the transformation of Activity Dia-grams (ADs) in executable and workflow defining computer code.Our project aims at:
Ano: 2008
Autor(es): Gamito, R.
Keywords: Isco; Uml; Workflow
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Programas de Investigação
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Digital coast: a scientific proposal for it- based research in coastal regions for the next decade
This document corresponds to the Research Program and associated Post-Graduation Program elaborated by the author in the scope of the process of certification for the functions of coordination of scientific research, according to Decree-Law no. 124/99, of April 20th. This Research Program identifies several research themes for the next decade related to the application of information technologies in coastal science and innovation of research. The selection of these themes is framed in the scientific national and international context, focused in particular in the activity of LNEC in this area through the research of the Information Technology in Water and Environment research group, led by the applicant, in collaboration with other divisions of the Hydraulics and Environment Department. After a brief overview of the theme and presentation of the rationale for the development of this work, the national and global context for the Program is presented, wrapping up with the presentation of the research strategy for the Information Technology in Water and Environment research group. From this strategy, the two research areas of this Habilitation Program are identified and briefly described. The first area is the creation and development of reliable, cross-scale, multi-process, on-demand coastal forecast framework for oceans to hydrographic basin application, from hydrodynamics to biogeochemistry. The second area is the creation and development of intelligent, high-resolution, user centered and inclusive coastal digital twins. The two following chapters present the state-of-the-art in these two areas, the challenges to be overcome and the general roadmaps for the tools to be developed in the next decade to address the societal challenges in the coastal regions. The two Research Studies are presented next, organized along 19 projects. For each project, the applicant presents the rationale behind it, along with its goals, describes the methodologies for its implementation and the results to be generated. The resources necessary for its implementation along with the expected partnerships and adequate funding sources are also described. Finally, the Post-Graduation Program is presented, providing multiple M.Sc. and Ph.D. education opportunities framed in the previous Research Program. A total of 9 Ph.D. and 6 M.Sc. proposals are presented.
Ano: 2022
Autor(es): Oliveira, A.
Keywords: Collaboratories; Early-warning systems; Information quality and reliability; Data-based methodologies; Cross-scale modeling; Multi-process; Artificial intelligence; Hybrid forecast systems; Coastal Digital Twins
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Decision-support systems in water resources
N/A
Ano: 1991
Número Páginas:
152.
Autor(es): Santos, M. A.
Editor: ******
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Relatórios
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Spatial intelligent agent component to reason about prospective routing/place selections (D4.3.1)
N/A
Ano: 2004
Autor(es): Gonçalves, A.; Rodrigues, A.; Santos, M. A.
Editor: ******
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Evaluation of Existing Information Services
N/A
Ano: 2003
Número Páginas:
12.
Autor(es): Gonçalves, A.; Dias, E.; Rodrigues, A.
Editor: ******
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Multi-Agent Geographic Simulations Based on Interoperable Components
N/A
Ano: 2003
Autor(es): Rodrigues, A.; Gonçalves, A.; Grueau, C.
Editor: ******
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Relatório Intercalar de Auto-avaliação do Projecto "Tecnologias Avançadas de Tratamento de Informação em Hidráulica e Ambiente"
Este relatório inclui a auto avaliação intercalar do projecto Tecnologias Avançadas de Tratamento de Informação em Hidráulica e Ambiente do Plano de Investigação Programada do LNEC para 2001-2004. Refere-se ao primeiro biénio desse período e contém dados sobre a actividade desenvolvida em cada um dos estudos do projecto e a sua comparação com o plano.
Ano: 2003
Número Páginas:
16 p.
Autor(es): Santos, M. A.
Editor: ******
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MacauWaves v2.0: User´s manual
MacauWaves 1.0 is the first version of a database application created by the Harbours and Beaches Division with the goal of storing, organising and disseminating the available wave data observed in the macao coast. One and a half year after that first release, it was decided to upagrade it. The new modifications focus on security issues and on the dynamic generation of graphics. This report constitutes the User s manual of MacauWaves secind version. It must be seen as a guideline for the installation and the use of the application.
Ano: 2002
Número Páginas:
43 p.
Autor(es): Sousa, R. M.; Santos, M. A.
Editor: ******
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Protótipo dum sistema de indução de árvores de decisão, versão beta.
N/A
Ano: 2002
Autor(es): Gonçalves, A.
Editor: ******
Seminário sobre A Hidroinformática em Portugal
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Sistema de apoio à gestão de emergência provocada por roturas de barragens. O caso das Barragens do Funcho e do Arade
Neste relatório, descreve-se o sistema de apoio à decisão para a gestão de crises provocadas pela eventual rotura das barragens do Funcho e do Arade. Este sistema, ainda na fase de protótipo, baseia-se em desenvolvimentos recentes na área das tecnologias de informação e da comunicação de dados, e deverá implementar os Planos de Emergência Interna e Externa para as barragens do caso de estudo.
Ano: 2002
Número Páginas:
85 p.
Autor(es): Santos, M. A.; Rodrigues, A.; Gamboa, M.
Editor: ******
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Sistemas de transmissão de dados
N/A
Ano: 2002
Autor(es): Fernandes, J. P.
Editor: ******
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Windows XP Professional: Instalação manual
N/A
Ano: 2002
Autor(es): Fernandes, J. P.
Editor: ******
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Outros
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PAC:MAN
O projecto PAC:MAN é coordenado pela Doutora Anabela Oliveira (LNEC) e inclui uma equipa de investigadores do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (Instituição proponente), Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental e Universidade de Aveiro. Este projecto tem como objectivos investigar: (i) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames; (ii) a capacidade e eficiência do sistema de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação de óleo na zona costeira; (iii) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; e (iv) o modocomo estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorrência de derrames nas zonas costeiras. Na fase inicial do projecto foi feita a análise de dados in situ e de deteção remota para acidentes de poluição na plataforma continental Ibérica e zona costeira, para apoiar o desenvolvimento de indicadores de condições propícias à ocorrência de acidentes com embarcações que ultimamente poderão conduzir ao derrame de hidrocarbonetos. Estes indicadores foram validados para a Ria de Aveiro, a qual foi escolhida pela sua enorme importância ambiental e económica. Foi definido um conjunto de cenários, aos quais estão associados os resultados duma análise de vulnerabilidade local. Os cenários foram utilizados para avaliar a capacidade dos modelos detalhados de serem aplicados na análise de risco, e para desenvolver uma nova metodologia de prevenção deste tipo de riscos. Este sistema de modelação de derrames simula os processos relevantes em escalas adequadas e está acoplado com um sistema de modelação da circulação forçada conjuntamente por ondas, correntes evento. A metodologia proposta será a base para um sistema inovador de alerta precoce que combina de modo eficiente as condições ambientais propícias à ocorrência de acidentes com previsões detalhadas do percurso e da transformação das plumas de poluentes. Este sistema de alerta irá alimentar um sistema de aviso, o qual será analisado em termos de eficiência e escalabilidade para números crescentes de utilizadores. Os dois sistemas serão ligados através de um sistema de gestão do risco, adaptado para derrames a partir de um sistema proposto na literatura. Esta infra-estrutura incluirá uma base de dados dos elementos físicos em risco e dos recursos de resposta à emergência, e será customizado para a análise de vulnerabilidade daRia de Aveiro. O resultado final do projecto será uma nova metodologia de planeamento e resposta para riscos de poluição costeira genérica, baseada nas várias ferramentas e análises propostas.
Ano: 2014
Número Páginas:
24pp.
Autor(es): Epifânio, B.
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PAC:MAN - Pollution accidents in coastal areas: a risk management system (ref. PTDC/AAC-AMB/113469/2009)
Os impactos dos derrames acidentais das últimas décadas têm impulsionado o desenvolvimento e a implementação de diversas abordagens para planeamento e resposta à emergência de poluição dos meios aquáticos, incluindo sistemas de monotorização da poluição e sistemas de modelação. Os sistemas de gestão d risco, que foram aplicados com sucesso para tsunamis e inundações de rotura de barragens, podem ser usados para providenciar um enquadramento para riscos de poluição que permita a proteção eficaz dos recursos costeiros.Os objetivos do projeto PAC:MAN são investigar: 1) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames; 2)a capacidade e eficiência de sistemas de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação do óleo na zona costeira; 3) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; 4) a capacidade dos sistemas de tecnologias de informação para integrar e disponibilizar informação ambiental relevante sobre os elementos ecológicos em risco; e 5) o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorr~encia de um derrame nas zonas costeiras.
Ano: 2014
Número Páginas:
6pp.
Autor(es): Boer, S.
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PAC:MAN - Pollution accidents in coastal areas: A risk management system (ref. PTDC/AAC-AMB/113469/2009)
Os impactos dos derrames acidentais das últimas décadas têm impulsionado o desenvolvimento e a implementação de diversas abordagens para planeamento e resposta à emergência de poluição e sistemas de modelação.Os sistemas de gestão de risco, que foram aplicados com sucesso para tsunamis e inundações de rotura de barragens, podem ser usados para providenciar um enquadramento para riscos de poluição que permita a proteção eficaz dos recursos costeiros. Os objetivos do projeto PAC:MAN são investigar:1) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames;2) a capacidade e eficiência de sistema de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação do óleo na zona costeira; 3) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; 4) a capacidade dos sistemas de tecnologias de informação para integrar e disponibilizar informação ambiental relevante sobre os elementos ecológicos em risco; 5)o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorrência de um derrame nas zonas costeiras.
Ano: 2014
Número Páginas:
6pp.
Autor(es): Rogeiro, J.
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Ficheiro de Substituição
N/A
Ano: 2007
Autor(es): Gamito, R.
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Risco e gestão de crises em vales a jusante de barragens
N/A
Ano: 1998
Autor(es): Quintela, A.; Pinheiro, A.; West, C.; Gamboa, M.
Editor: ******
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