Automated detection of archaeological mounds using machine-learning classification of multisensor and multitemporal satellite data.

This paper presents an innovative multisensor, multitemporal machine-learning approach using remote sensing big data for the detection of archaeological mounds in Cholistan (Pakistan). The Cholistan Desert presents one of the largest concentrations of Indus Civilization sites (from ca 3300 to 1500 BC). Cholistan has figured prominently in theories about changes in water availability, the rise and decline of the Indus Civilization, and the transformation of fertile monsoonal alluvial plains into an extremely arid margin. This paper implements a multisensor, multitemporal machine-learning approach for the remote detection of archaeological mounds. A classifier algorithm that employs a large-scale collection of synthetic-aperture radar and multispectral images has been implemented in Google Earth Engine, resulting in an accurate probability map for mound-like signatures across an area that covers ca 36,000 km2 The results show that the area presents many more archaeological mounds than previously recorded, extending south and east into the desert, which has major implications for understanding the archaeological significance of the region. The detection of small (30 ha) suggests that there were continuous shifts in settlement location. These shifts are likely to reflect responses to a dynamic and changing hydrological network and the influence of the progressive northward advance of the desert in a long-term process that culminated in the abandonment of much of the settled area during the Late Harappan period.ER

Interdisciplinary Geospatial Assessment of Malaria Exposure in Ann Township, Myanmar

Despite considerable progress toward malaria elimination in Myanmar, challenges remain owing to the persistence of complex focal transmission reservoirs. Nearly all remaining infections are clinically silent, rendering them invisible to routine monitoring. Moreover, limited knowledge of population distributions and human activity on the landscape in remote regions of Myanmar hinders the development of targeted malaria elimination approaches, as advocated by the World Health Organization (WHO). This is especially true for Ann Township, a remote region of Myanmar with a high malaria burden, where a comprehensive understanding of local exposure, which includes the characterization of environmental settings and land use activities, is crucial to developing successful malaria elimination strategies. In this dissertation, I present an interdisciplinary approach that combines satellite earth observations with two separate on-the-ground surveys to assess human exposure to malaria at multiple scales. First, I mapped rural settlements using a fusion of Landsat imagery and multi-temporal auxiliary data sensitive to human activity patterns with a classification accuracy of 93.1%. A satellite data-based map of land cover and land use was then used to assess landscape-scale malaria exposure as a function of environmental settings for a subset of ten villages where a malaria prevalence survey was carried out. While multiple significant associations were discovered, the relationship found between malaria exposure and satellite-measured village forest cover was the most significant. Finally, a separate detailed survey that explored a variety of land use activities, including their frequency and duration along with testing for clinical or subclinical malaria, was used to identify and quantify factors promoting an individual’s likelihood of malaria infection regardless of the environmental settings. This analysis established strong associations between malaria and individual land use activities that bring respondents into direct contact with forested areas. These results highlight that the current Myanmar malaria elimination strategies, which focus on prevention from within the home (i.e., bednets and indoor spraying), are no longer sufficient to remove remaining malaria reservoirs in the country. A paradigm shift in malaria elimination strategies towards targeted interventions that can disrupt malaria transmission in the settings where the exposure occurs are critical to achieving country-wide malaria elimination

Hunter Gatherers and Neolithic groups as Transitional Societies: Subsistence Scenarios under Analysis in Korea/Japan and Portugal

This thesis contemplates a comparison between communities of Hunter-Gatherers focused on their subsistence and located in three very distinct regions set half the globe apart upon the North Hemisphere: Korea and Japan, and Portugal. Having each one a vastly rich culture package this work intends to create a connection among the Korean Chulmun , Japanese Jomon and Portuguese Mesolithic/Neolithic people. An approach based, initially, on geographical and geological stand point, both at the present and past (up to 25000 BP) states, where sciences like palynology, paleobotany and oceanography help reconstruct all the intended scenarios for each country. From there on, an analysis to the historical periods of Korea, Japan and Portugal is made in order to enable the reader to generate the needed awareness for a better understanding of the subject. Then, it is presented various sites from the three countries, following a chronological sequence, showing the evolution of these people in all aspects. Given all these topics, it is intended, with this work, to open new discussions about the evolution of the human being throughout time and if there were or not large-scale interactions, communities to communities deactivating any natural or anthropological barriers.Este trabalho contempla uma comparação entre comunidades de Caçadores-Recolectores centradas na sua subsistência e localizadas em três regiões do mundo muito distintas e distantes inseridas no Hemisfério Norte: Coreia e Japão, e Portugal. Tendo cada um, um leque cultural imensamente rico, este trabalho pretende criar uma conexão entre os povos de transição Chulmun da Coreia, Jomon do Japão e do Mesolítico / Neolítico de Portugal. Uma abordagem baseada, inicialmente, no ponto de vista geológico e geográfico, tanto no presente como no passado (c. 25000 AP), onde ciências como palinologia, paleobotânica e oceanografia ajudam a reconstruir todos os cenários pretendidos para cada país. A partir daí, é feita uma análise aos períodos históricos da Coreia, Japão e Portugal de forma a possibilitar ao leitor gerar uma familiarização necessária para um melhor entendimento do assunto. Em seguida, são apresentados vários sítios arqueológicos dos três países, seguindo uma sequência cronológica, mostrando a evolução dessas pessoas em todos os aspectos. Perante todos esses tópicos, pretende-se, com este trabalho, abrir novas discussões sobre a evolução do ser humano ao longo do tempo e se houve ou não interações a larga escala, de comunidades para comunidades, desativando quaisquer barreiras naturais ou antropológicas

Thermal mapping, geothermal source location, natural effluents and plant stress in the Mediterranean coast of Spain

Data obtained by HCMM satellite over a complex area in eastern Spain were evaluated and found to be most useful in studying macrostructures in geology and in analyzing marine currents, layers, and areas (although other satellites provide more data). The upper scale to work with HCMM data appears to be 1:2.000.000. Techniques used in preprocessing, processing, and analyzing imagery are discussed as well as methods for pattern recognition. Surface temperatures obtained for soils, farmlands, forests, geological structures, and coastal waters are discussed. Suggestions are included for improvements needed to achieve better results in geographic areas similar to the study area

Locating Amazonian Dark Earths (ADE) in the Brazilian Amazon using Satellite Imagery

Amazonian Dark Earths (ADE) are patches of archaeological soils scattered throughout the Amazon Basin. These soils are anthropogenic and most evidence suggests that they are the result of unintentional cultural deposits as well as intentional efforts of Amerindian populations to improve the quality of their farmlands. ADE are a mixture of charcoal, organic matter and the underlying Oxisol soil. ADE are extremely fertile soils in comparison to the surrounding Oxisols and they are sought after by local residents for agricultural purposes. In the first chapter I discuss the value and physical properties of ADE in detail. Research is being conducted to learn how ADE were created and to explore the possibility of replicating them to sequester carbon and to reclaim depleted soils in the Amazon Basin. This dissertation seeks to assist in that effort by attempting to map currently unknown ADE sites hidden beneath the dense tropical forest canopy

Climate change in a mingling-state: sea level rise confronts social susceptibility and justice in the southwestern coastal region of Bangladesh

Shyamnagar Upazila, within the Southwestern part of Bangladesh encompassing the entire Sundarbans, is located in the deltas of the Ganges, Brahmaputra and Megna rivers in the Bay of Bengal and is an area extremely vulnerable to climate change, with serious consequences at the socioeconomic level. This doctoral research involved collecting data on physical, hydrological, geographical aspects, land cover change, rainfall changing patterns, water and soil trace elements, and tidal gauges. These data were complemented with the analysis of social and economic vulnerability dimensions through qualitative methods (interviews, focus groups and observation). Qualitative data collection techniques, including focus group discussions (FGDs), case studies, PRA (Participatory rural appraisal) questionnaires, workshops, in-depth interviews, key informant interviews and participant observation, was undertaken in the Shyamnagar Upazila from 2017 to 2019 (through Skype + messenger + over telephone 2020 to 2022). A survey with a close ended questionnaire was applied at the first stage in nine unions (series-based analysis), at the second stage in 12 unions (risk, hazards, vulnerability and adaptation analysis) and at a third stage in 3 unions (safe drinking water and health analysis) with a total of (320 +387 +1579) household samples (n = 2286). Sea level rise has negative impacts on agriculture, riverbank erosion, and salinity, loss of natural ecosystems, gender vulnerability, poverty, food security, fisheries, safe water resources, migration, and public health factors that affect the development of SWCRB populations and cause climate injustices. This thesis analyzed the implications of coastal risks and hazards to the vulnerability of the local populations, while also addressing their perceptions of justice and adaptation strategies.A subida acelerada do nível médio do mar (SLR) é o impacto mais importante das alterações climáticas nas zonas costeiras do Bangladesh. Esta investigação de doutoramento centrou-se na região costeira do sudoeste do Bangladesh (SWCRB), que enfrenta um perigo iminente com a subida do nível do mar, com consequências diretas nas desigualdades sociais e na justiça climática. Com enfoque nos temas-chave dos ODS, esta compilação de artigos contribui para a implementação da Agenda 2030 das Nações Unidas, nomeadamente para os ODS1 – “Erradicar a pobreza”, ODS2 –“Erradicar a fome”, ODS3 – “Saúde de qualidade, ODS5 – “Igualdade de género”, ODS6 – “Água potável e saneamento”, ODS10 – “Redução das desigualdades”, ODS13 – “Ação climática” e ODS16 – “Paz, justiça e instituições eficazes”. Para analisar a vulnerabilidade induzida pela subida do nível do mar, esta investigação considerou a atual e futura modelização da subida do nível do mar. A metodologia utilizada é interdisciplinar e foi baseada numa abordagem de métodos mistos. Esta investigação inclui quatro artigos publicados em revistas revistas revistas por pares, integrados no corpo da tese como capítulos de resultados (capítulos 4 a 7), tendo o autor submetido ainda durante o período do doutoramento dois outros artigos e dois capítulos de livros que foram aceites e que, por conseguinte, estão incluídos como material suplementar a esta tese (anexos). O primeiro artigo (capítulo 4) centrou-se na modelação da subida do nível médio do mar (NMM). As projeções locais do nível do mar indicam que o este pode aumentar em meio metro ou até mais de um metro até ao final do século XXI. A região da Baía de Bengala revela taxas superiores às médias globais, devido à fusão dos glaciares dos Himalaias. Contudo, devido à natureza não linear da subida do NMM, é de esperar que as projeções sejam ultrapassadas, o que representa uma ameaça para a vida de milhões de pessoas no Bangladesh. Além disso, as zonas costeiras do sudoeste do Bangladesh são altamente vulneráveis à intrusão de água salgada, sobretudo devido aos ciclones e à subida do NMM, especialmente a região de Shyamnagar Upazila, e espera-se que isto se agrave durante o próximo século devido às alterações climáticas. Por conseguinte, este estudo analisa a geoquímica da água salgada e compostos relacionados, a resposta à intrusão salina nos sistemas fluviais e as possíveis áreas afetadas pelos eventos climáticos extremos nas condições actuais e em 2100. Esta análise mostrou que os níveis de salinidade do solo e da água são já altamente inadequados para os padrões de fertilidade do solo e a qualidade da água na região. Além disso, analisaram-se os principais impactos das alterações climáticas na saúde pública, começando pelo global e passando pelo local, estudando as comunidades costeiras na área de influência das Sundarbans. Discutimos quais são os principais desafios enfrentados pelos diferentes atores a nível local, incluindo o agravamento de certos riscos para a saúde da comunidade com os impactos das alterações climáticas. Os países em desenvolvimento estão a enfrentar grandes desafios em termos de mitigação e adaptação, no entanto são os que têm contribuído menos para as causas das alterações climáticas. Verificou-se que a maioria dos inquiridos vive abaixo do limiar da pobreza, com níveis de desigualdade relativamente baixos baseados num coeficiente de Gini de 28,5 (capítulo 5). Algumas das questões mais graves que afetam a subsistência das populações locais são os ciclones e as inundações, bem como o aumento da salinidade do solo e da água doce. Os mais pobres estão muito mais expostos aos eventos extremos, têm reduzidos recursos económicos para prevenir e recuperar dos seus impactos, e as suas fontes diretas de rendimento, na sua maioria baseadas em recursos naturais, são também duramente afetadas. Os resultados mostraram que o impacto das alterações climáticas difere entre homens e mulheres nas comunidades examinadas (capítulo 6). Entre os principais fatores que influenciam a vulnerabilidade da comunidade estão os níveis de escolaridade, as normas culturais locais. Ainda assim, estas mulheres têm potencial para participar em planos de conservação ambiental, para liderar movimentos sociais e ambientais, e para promover estratégias de gestão sustentável dos recursos naturais, uma vez que são consideradas como as guardiãs do conhecimento local. Finalmente, esta investigação propõe que, a fim de reduzir a vulnerabilidade feminina, as mulheres devem ser capacitadas e integradas em medidas de mitigação e planos de adaptação, tanto como partes interessadas como como agentes de mudança. Ao analisar o impacto socioeconómico das alterações climáticas, esta investigação contribui para o debate sobre a justiça climática, que é uma problemática social, política e económica (capítulo 7). Os países industrializados que mais contribuíram para o problema através da emissão excessiva de gases com efeito de estufa (GEE) são os menos propensos a sofrer as consequências. Tanto a abordagem baseada nos direitos humanos como a abordagem baseada nas capacidades são aqui discutidas, mas concluímos que esta última é a mais adequada para compreender a realidade no Bangladesh. Esta área está a sofrer enormes mudanças devido aos efeitos devastadores das alterações climáticas e da subida do NMM. Com base em extensivos estudos locais, a tese conclui que as populações locais gostariam de estar mais envolvidas na conceção, planeamento e implementação de estratégias para reforçar a resiliência das suas comunidades. A população local destaca como as suas principais necessidades ter acesso a água doce a preços acessíveis, a segurança alimentar e as infraestruturas sustentáveis, tais como estradas, casas, escolas e unidades de saúde. Nestas áreas, muitas vezes as formas de assistência centram-se na ajuda de emergência após grandes catástrofes; contudo, isto não é suficiente. A intensidade da subida do nível do mar torna cada vez mais difícil a reconstrução após a ocorrência de cada catástrofe. Foram ainda efetuadas análises para avaliar o estado da água, da vegetação e do solo na região. O estudo analisa os dados pluviométricos recolhidos pelo BWDB entre 1968 e 2018, mostrando as mudanças no padrão de precipitação ao longo dos anos e a diminuição da produção agrícola no SWCRB e reforçando o diagnóstico de declínio das terras agrícolas durante o período 1989-2019. Como forma de diversificar as suas fontes de rendimento, alguns agricultores converteram as suas terras para a criação de camarão, o que aumenta ainda mais a salinidade do solo. Além disso, a Barragem Farakka afecta negativamente a população da SWCRB ao reduzir o fluxo do rio Ganges para o Bangladesh. As medidas adaptativas utilizadas pelos agricultores incluem a construção de aterros, a recolha das águas da chuva, a drenagem adequada para reduzir o alagamento, o controlo da expansão das explorações de camarão e a introdução de culturas de de alto rendimento mas que são mais tolerantes à salinidade, bem como o emprego de novas técnicas de irrigação. Além disso, as técnicas agrícolas Sorjan e o cultivo flutuante, a pecuária e a agricultura apoiadas pela comunidade, são vistas pelos agricultores das zonas costeiras como uma forma de mitigar os impactos climáticos. A análise de vulnerabilidade revela que a população local já implementou com sucesso oito estratégias de adaptação baseadas na comunidade para reduzir a vulnerabilidade causada pela subida do mar e pelas inundações. Tem sido testemunhado que as práticas de adaptação implementadas com a participação direta das comunidades tem contribuído para a redução das vulnerabilidades e o reforço da resiliência das populações locais. Após as catástrofes, a reabilitação dos aterros costeiros com o envolvimento da comunidade local é uma resposta favorecida nos processos de adaptação estrutural, bem como a reflorestação costeira e os abrigos polivalentes construídos pelo governo para os furacões. Concluiu-se também que o governo deveria ter em consideração as propostas da comunidade local para ajudar no processo de adaptação. Já há um vasto número de vítimas das alterações climáticas na SWCRB. Ao mesmo tempo, estas regiões tornaram-se um campo de ensaio para estratégias de adaptação que são particularmente adequadas para as comunidades de pequena escala. Considerando as contribuições empíricas de todos os artigos incluídos nesta tese, pode argumentar-se que as estratégias de adaptação e resiliência, até à data, não têm considerado plenamente indicadores sociais tais como pobreza, desigualdade de género, empoderamento ou desigualdades de rendimentos. A subida do nível do mar, agravada pelas alterações climáticas, tem impactos negativos na agricultura, na erosão das margens dos rios e no aumento da salinidade, levando à perda de ecossistemas naturais, a uma menor segurança alimentar das populações e a maiores fluxos de migração, contribuindo ainda para agravar problemas de saúde pública que afetam o desenvolvimento das populações da SWCRB e geram crescentes injustiças

From Lamanai to Ka'kabish: Human and Environment Interaction, Settlement Change, and Urbanism in Northern Belize

At Lamanai and Ka’kabish, two Precolumbian Maya centres in north-western Belize, archaeologists have focused their research on the environment, architecture, and long-term occupation of the civic-ceremonial centres. The sites’ rural or hinterland populations, however, which were presumably critical to the support of the centres, have not been studied. These populations are key to an understanding of the sites’ long histories and especially to our understanding of urban and rural relationships and how Lamanai survived the Maya collapse (AD 600-900), flourished during the transition to the Postclassic period (AD 900-1500), and continued to be a focus of settlement in the Spanish colonial period. Only two small-scale studies have shown interest in the domestic occupation of the larger region and they have been restricted by funding and time, leaving a massive gap in an otherwise robust and important comparative dataset. By reconstructing the spatial and temporal dynamics of Ka’kabish, Lamanai, and the inter-site settlement zone, and comparing them to environmental evidence from pollen cores collected in the New River Lagoon, this study aims to shed much-needed light on the processes that promoted the continuity in evidence in this region. The results of the analysis indicate that the historical trajectory of the civic-ceremonial centres and the inter-site settlement zone differed in many ways. The centre of Lamanai remained occupied long after the abandonment of the peripheries and Ka’kabish, which were almost completely depopulated by the end of the Late Postclassic (AD 1250-1521) period. It is possible that Lamanai was occupied longer than many other sites in the region because of a large influx of migrant populations in the Terminal Classic (AD 800-1000) and Early Postclassic (AD 900-1250) periods, as evidenced by changes in ceramic traditions and a dramatic increase in the number of single domestic structures and their distribution. It also seems likely that the inhabitants of Lamanai reacted to earlier periods of increased soil erosion and deforestation (in the Late Preclassic and Early Classic) by managing their agricultural and arboreal resources in the Terminal Classic and Early Postclassic periods, striking a balance between settlement growth and an increasing need to exploit the environment

A Field Survey and Geographical Information Systems (GIS) Based Investigation of the Archaeological Landscape in the Niger River Valley, Republic of Benin

Abstract The Niger River Valley in the Republic of Benin is an archaeologically rich landscape, where hundreds of sites line the river’s tributaries. Before this doctoral research was conducted in the region, the landscape here was a terra-incognita. In order to archaeologically investigate the area, several methods were used consisting of a field walking survey, and the use of satellite remote sensing and Geographical Information Systems (GIS). An integration of these methods, which are commonly used in research out of Africa, showed the diverse nature of archaeology in this region. The field walking survey revealed the position of over 300 sites and around 50,000 material culture artefacts, comprising of mainly ceramic vessel sherds. The field survey was undertaken over 45 days and covered a total area of 25km2 within four geographical zones in the study area. A comprehensive gazetteer was produced from the data collected. Remote sensing methods that manipulate multispectral satellite imagery were used to identify sites from the air, because the archaeology of this region is not visible from standard air photographs. The mapping of sites using GIS facilitated in establishing fundamental landscape patterns, which helped substantiate theories surrounding West African urbanism and human-environment interactions. The results conveyed that settlements in this region favour areas where water is available, mainly close to perennial and ephemeral fluvial systems. Furthermore, the archaeological sites identified display strong evidence of spatial clustering, which has been shown in other West African contexts to be indicative of early urbanisation