Nonindigenous Aquatic Species

Online resource center, maintained by U.S.G.S., provides information, data, links about exotic plants, invertebrates, vertebrates, diseases and parasites. Central repository contains accurate and spatially referenced biogeographic accounts of alien aquatic species. Search for species by state, drainage area, citation in texts; find fact sheets, maps showing occurrence in the U.S. Or, for each taxon, review list of exotic species, find scientific, common name, photo, status; link to facts and distribution map. Educational levels: General public, High school

Solution of the problem to optimize two-stage allocation of the material flows

Purpose is to elaborate innovative and computationally efficient algorithm to solve a problem of two-stage allocation of the resource occupying continuously the specified area as well as to demonstrate the behaviour of the corresponding software developed with the application of advanced geoinformation resources. Methods. The paper involves mathematical models of continuous problems of optimal set partitioning with additional connections to describe two-stage problems of the material resource location-allocation. Methodological approach to the solution of such problems is based on the idea of their reducing to the problem of infinite-dimensional mathematical programming for which it is possible to obtain optimal solution in the analytical form with the help of the duality theory apparatus. Findings. Mathematical and algorithmic apparatus to solve continuous problems applied for the fuel and energy complex enterprises has been developed making it possible to obtain partitioning of the deposit area into the zones, which are allocated to the first-stage enterprises exclusively. The algorithm operation is demonstrated in terms of the model problem solution. It has been defined that the benefit of such an approach is in the reducing of the infinite-dimensional programming problem to the problem of finite-dimensional nonsmoth optimization since the obtained computational formulas contain the parameters which determination requires solving the auxiliary problem of the nondifferentiable function optimization. Originality. Contrary to the previously developed one, the proposed algorithm does not stipulate solution of the linear programming problem of transport type at each step of the iteration process. Such a problem is solved only once to find the volumes of product transportation between the first-stage and second-stage enterprises after defining all the optimal solution components. Practical implications. Software implementation of the algorithm on the basis of the advanced geoinformation technologies and resources, in terms of the solution of raw material flow allocation, makes it possible to reduce total costs for the management of material flows and their accompanying service flows throughout the whole logistic chain beginning from the flow origin up to its arrival to the end user.Мета. Розробка нового, ефективного з обчислювальної точки зору, алгоритму вирішення двоетапної задачі розподілу ресурсу, що безперервно займає задану область, а також демонстрація роботи відповідного програмного забезпечення, створеного із застосуванням сучасних геоінформаційних ресурсів. Методика. У роботі використано математичні моделі безперервних задач оптимального розбиття множин з додатковими зв’язками для опису двоетапних задач розміщення-розподілу матеріальних ресурсів. Методичний підхід вирішення таких задач заснований на ідеї зведення їх до задач нескінченномірного математичного програмування, для яких, в свою чергу, за допомогою застосування апарату теорії подвійності оптимальне рішення вдається отримати в аналітичному вигляді. Результати. Розроблено математичний і алгоритмічний апарати вирішення безперервних задач у застосуванні до підприємств паливно-енергетичного комплексу, що дозволяє отримувати розбиття району родовища на зони, за якими підприємства першого етапу закріплюються монопольно. Робота алгоритму показана на прикладі вирішення модельної задачі. Визначено, що виграшем описаного підходу є зведення задачі нескінченномірного програмування до задачі кінцево-мірної негладкою оптимізації, оскільки отримані розрахункові формули містять параметри, для визначення яких потрібно вирішити допоміжну задачу оптимізації недиференційованої функції. Наукова новизна. Представлений алгоритм, на відміну від раніше розробленого, не передбачає вирішення задачі лінійного програмування транспортного типу на кожному кроці ітераційного процесу. Така задача вирішується лише один раз для відшукання обсягів перевезень продукції між підприємствами першого і другого етапів після того, як знайдені інші компоненти оптимального рішення. Практична значимість. Програмна реалізація алгоритму на основі сучасних геоінформаційних технологій і ресурсів на прикладі сировинних потоків дозволяє зменшити сукупність витрат, пов’язаних з управлінням матеріальними і супутніми їм сервісними потоками по всьому логістичному ланцюгу, від моменту зародження потоку до надходження його кінцевому споживачеві.Цель. Разработка нового, эффективного с вычислительной точки зрения, алгоритма решения двухэтапной задачи распределения ресурса, непрерывно занимаемого заданную область, а также демонстрация работы соответствующего программного обеспечения, созданного с применением современных геоинформационных ресурсов. Методика. В работе использованы математические модели непрерывных задач оптимального разбиения множеств с дополнительными связями для описания двухэтапных задач размещения-распределения материальных ресурсов. Методический подход решения таких задач основан на идее сведения их к задачам бесконечномерного математического программирования, для которых, в свою очередь, с помощью применения аппарата теории двойственности оптимальное решение удается получить в аналитическом виде. Результаты. Разработан математический и алгоритмический аппарат решения непрерывных задач в применении к предприятиям топливно-энергетического комплекса, который позволяет получать разбиение района месторождения на зоны, за которыми предприятия первого этапа закрепляются монопольно. Работа алгоритма показана на примере решения модельной задачи. Определено, что выигрышем описанного подхода является сведение задачи бесконечномерного программирования к задаче конечномерной негладкой оптимизации, поскольку полученные расчетные формулы содержат параметры, для определения которых нужно решить вспомогательную задачу оптимизации недифференцируемой функции. Научная новизна. Представленный алгоритм, в отличие от ранее разработанного, не предусматривает решения задачи линейного программирования транспортного типа на каждом шаге итерационного процесса. Такая задача решается лишь один раз для отыскания объемов перевозок продукции между предприятиями первого и второго этапов после того, как найдены остальные компоненты оптимального решения. Практическая значимость. Программная реализация алгоритма на основе современных геоинформационных технологий и ресурсов на примере решения задачи распределения сырьевых потоков позволяет уменьшить совокупность издержек, связанных с управлением материальными и сопутствующими им сервисными потоками по всей логистической цепи, от момента зарождения потока до поступления его конечному потребителю.The study has been carried out in terms of the support, provision with the initial data (for correct problem statement and search for optimal solution), and cooperation of research scientists of the Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Poljakov of National Academy of Sciences of Ukraine and the Department of System Analysis and Control of Dnipro University of Technology

Multi-Risk Climate Mapping for the Adaptation of the Venice Metropolitan Area

Climate change risk reduction requires cities to undertake urgent decisions. One of the principal obstacles that hinders effective decision making is insufficient spatial knowledge frameworks. Cities climate adaptation planning must become strategic to rethink and transform urban fabrics holistically. Contemporary urban planning should merge future threats with older and unsolved criticalities, like social inequities, urban conflicts and \u201cdrosscapes\u201d. Retrofitting planning processes and redefining urban objectives requires the development of innovative spatial information frameworks. This paper proposes a combination of approaches to overcome knowledge production limits and to support climate adaptation planning. The research was undertaken in collaboration with the Metropolitan City of Venice and the Municipality of Venice, and required the production of a multi-risk climate atlas to support their future spatial planning efforts. The developed tool is a Spatial Decision Support System (SDSS), which aids adaptation actions and the coordination of strategies. The model recognises and assesses two climate impacts: Urban Heat Island and Flooding, representing the Metropolitan City of Venice (CMVE) as a case study in complexity. The model is composed from multiple assessment methodologies and maps both vulnerability and risk. The atlas links the morphological and functional conditions of urban fabrics and land use that triggers climate impacts. The atlas takes the exposure assessment of urban assets into account, using this parameter to describe local economies and social services, and map the uneven distribution of impacts. The resulting tool is therefore a replicable and scalable mapping assessment able to mediate between metropolitan and local level planning systems

Methodology for capturing geological and geochemical información in the Mexican Geological Survey (MGS).

The Mexican Geological Survey (MGS), an institution of the Mexican government, has the responsibility to explore thoroughly the national mineral resources, as well as providing the mining industry with all the essential elements to facilitate the exploration, identification and quantification of the mineral resources in Mexico. One of the objectives of the Mexican Geological Survey (MGS) is to generate and provide geological-economic information to facilitate the knowledge about the potential of mineral deposits. With the goals of the MGS in mind, a methodology has been developed to capture geological and geochemical data which includes a Web site and has as its main objective to improve the processes used for the generation of geological mining information. This methodology is based on standardizing the attributes and symbols that each of the information levels must capture; and the development of a Web site to publish the geological-mining information within the capture process, as well as the interaction that takes place between the institution and the geologist who captures and interprets that information. All of these through a Web site where personnel from the institution will be able to observe and make comments about the information, which is in capture process before such is finished. When the research has been concluded, the information published in the Web site can be sent to the database of the institution where gathered data about the finished maps is stored. As a result of the methodology used, it is shown that all layers of information to capture in the field have the same structure, thus allowing the integration of information from multiple layers of areas in a quick way. On the other hand, with the development of the website, it will only exist one version of each level of information, and the information in capturing process can be viewed by the institution staff.El servicio geológico mexicano (SGM), institución gubernamental de México, tiene la responsabilidad de explorar detalladamente las riquezas mineras nacionales, así como la de proveer a la industria minera de todos aquellos elementos indispensables para facilitar la exploración, identificación y cuantificación de los recursos minerales del territorio mexicano. Uno de los objetivos del Servicio geológico Mexicano (SGM) es la generar y proveer información geológico-económica para facilitar el conocimiento del potencial de los yacimientos minerales. Pensando en los objetivos del SGM se ha desarrollado la metodología de captura de información geológica que incluye un sitio Web, tiene como objetivo mejorar los procesos utilizados en la generación de información geológico minera. La metodología consiste en estandarizar los atributos y simbología de cada uno de los niveles de información a capturar; y el desarrollo de un sitio Web que permite la publicación de la información geológico-minera que se encuentra en proceso de captura; así como la interacción que tendrá el personal de la institución con el geólogo que realiza la captura e interpretación de la información geológico-minera, a través de un sitio Web en donde el personal de la institución podrá observar y realizar los comentarios sobre la información que se encuentra en proceso de captura. Al finalizar el proceso de captura del área, la información publicada en el sitio Web podrá ser enviada a la base de datos institucional en donde se almacena la información de los mapas terminados. Como resultado de la metodología se observa que todos los niveles de información a capturar en campo tienen la misma estructura, permitiendo así, la integración de niveles de información de varias áreas de manera rápida; por otra parte, con el desarrollo del sitio Web solo existirá una versión de cada nivel de información, así como, la información que se encuentra en proceso de captura podrá ser consultada por el personal de la institución

Military applications of geological engineering

This work examines the premise that military engineering and geological engineering are intellectually paired and overlapped in practice to a significant extent. Geological engineering is an established, albeit young, academic discipline that enjoys wide industry and civil demand and is supported by many professional organizations. In contrast, military engineering is an ancient, empirically derived training or OJT program with practice-based trade-associations that has narrow government-only utility. The premise is formed by decades-long observation of U. S. Army military engineer officers completing a Master of Science degree in geological engineering as a complement to their practice-based training in military engineering at the Captains Career Course of the U.S. Army Engineer School. Almost everywhere has some existing data on the local geology for civil purposes, yet these are ignored, not accessible or not translated to military purposes. A description of the intersection between military and geological engineering is followed by comparison the practice of the geological and military engineer. Research and intellectual development is projected to fill current gaps in military considerations by geological engineers. Finally, steps to share these concepts and convince military engineers to adopt and extend the geological underpinnings of their profession are outlined. This work serves both a personal and professional interest. Previous personal work at the intersection of military scholarship and engineering underlie this premise --Abstract, page iv

G-DaM: A Distributed Data Storage with Blockchain Framework for Management of Groundwater Quality Data

Groundwater overuse in different domains will eventually lead to global freshwater scarcity. To meet the anticipated demands, many governments worldwide are employing innovative and traditional techniques for forecasting groundwater availability by conducting research and studies. One challenging step for this type of study is collecting groundwater data from different sites and securely sending it to the nearby edges without exposure to hacking and data tampering. In the current paper, we send raw data formats from the Internet of Things to the Distributed Data Storage (DDS) and Blockchain (BC) edges. We use a distributed and decentralized architecture to store the statistics, perform double hashing, and implement access control through smart contracts. This work demonstrates a modern and innovative approach combining DDS and BC technologies to overcome traditional data sharing, and centralized storage, while addressing blockchain limitations. We have shown performance improvements with increased data quality and integrity

Synergic and conflicting issues in planning underground use to produce energy in densely populated countries, as Italy Geological storage of CO2, natural gas, geothermics and nuclear waste disposal

AbstractIn densely populated countries there is a growing and compelling need to use underground for different and possibly coexisting technologies to produce “low carbon” energy. These technologies include (i) clean coal combustion merged with CO2 Capture and Storage (CCS); (ii) last-generation nuclear power or, in any case, safe nuclear wastes disposal, both “temporary” and “geological” somewhere in Europe (at least in one site): Nuclear wastes are not necessarily associated to nuclear power plants; (iii) safe natural gas (CH4) reserves to allow consumption also when the foreign pipelines are less available or not available for geopolitical reasons and (iv) “low-space-consuming” renewables in terms of Energy Density Potential in Land (EDPL measured in [GWh/ha/year]) as geothermics. When geothermics is exploited as low enthalpy technology, the heat/cool production could be associated, where possible, to increased measures of “building efficiency”, low seismic risks building reworking and low-enthalpy heat managing. This is undispensable to build up “smart cities”. In any case the underground geological knowledge is prerequisite.All these technologies have been already proposed and defined by the International Energy Agency (IEA) Road Map 2009 as priorities for worldwide security: all need to use underground in a rational and safe manner. The underground is not renewable in most of case histories [10,11]. IEA recently matched and compared different technologies in a unique “Clean Energy Economy” improved document (Paris, November 16–17, 2011), by the contribution of this vision too (see reference).In concert with “energy efficiency” improvement both for plants and buildings, in the frame of the “smart cities” scenarios, and the upstanding use of “energy savings”, the energetic planning on regional scale where these cities are located, are strategic for the year 2050: this planning is strongly depending by the underground availability and typology. Therefore, if both literature and European Policy are going fast to improve the concept of “smart cities” this paper stresses the concept of “smart regions”, more strategic than “smart cities”, passing throughout a discussion on the synergic and conflicting use of underground to produce energy for the “smart regions” as a whole.The paper highlights the research lines which are urgent to plan the soundest energy mix for each region by considering the underground performances case by case: a worldwide mapping, by GIS tools of this kind of information could be strategic for all the “world energy management” authorities, up to ONU, with its Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), the G20, the Carbon Sequestration Leadership Forum (CSLF) and the European Platforms such as the “Zero Emissions Fossil Fuel Power Plants” (EU-ZEP Platform), the Steel Platform, the Biomass Platform too. All of these organizations agree on the need for synergistic and coexistent uses of underground for geological storage of CO2, CH4, nuclear waste and geothermic exploitation.The paper is therefore a discussion of the tools, methods and approaches to these underground affecting technologies, after a gross view of the different uses of underground to produce energy for each use, with their main critical issues (i.e. public acceptance in different cases).The paper gives some gross evaluation for the Lazio Region and some hints from the Campania Region, located in Central Italy. Energy Density Potential in Land (EDPL), is calculated for each renewable energy technology (solar, wind, geothermal) highlighting the potentiality of the last.Why the Italian case history among the densely populated countries? on the Italian territory is hard to find suitable areas (mostly if greenfields) to use the own underground, with respect to other European countries, due to the presence of seismotectonic activity and many faulted areas characterized by Diffuse Degassing Structures (DDSs, which are rich in CO2 and CH4). In this cases, public acceptance must be facilitated by the concerted efforts of researchers, universities, NGOs and policy-makers

Research into stress-strain state of the rock mass condition in the process of the operation of double-unit longwalls

Purpose. To substantiate changes in stress-strain state of rock mass in the process of long-pillar mining with the help of double-unit longwalls while evaluating stress of a mine field in terms of Lvivvuhillia SE mine. Methods. Analysis of the plans of mine workings has become a basis for the evaluation of physical and geometrical parameters of a support pressure area of the double-unit stopes depending upon mining and geological as well as engineering conditions for n7b coal seam extraction. 3D model of the rock mass has been rendered using SolidWorks 2019 software. The geomechanical model of the rock mass is based upon the specified output data concerning actual operating schedule of 1018 and 1019 double-unit longwalls (numbers of the longwalls are changed as it has been required by the authorities of Lvivvuhillia SE) in terms of n7b seam and support patterns of the development mine workings in Lvivvuhillia SE mine. Each component of the support was modeled as a separate part with the relevant geotech data. Behaviour of the expansion of the rock mass stress-strain state within the selected point has been analyzed by means of sections at the specified plane. Findings. Rendering algorithm of 3D model of rock mass in terms of long-pillar mining of a coal seam using double-unit longwalls has been developed. A geomechanical model of the rock mass has been substantiated depending upon the mining and geological mode of occurrence and engineering parameters of coal mining process. Originality. Nature of the support pressure area formation in front of a stope as well as along the extraction pillar length has been analyzed. It has been identified that if stopes are within one and the same plane, interconnection of their frontal support pressure areas as well as walls of the development workings take place. In this context, adjoining entry acts as the extra destressing technogenic cavity in addition to its proper functions. Practical implications. Output data to make recommendations concerning the efficient mining parameters and methods for rock pressure control have been identified relying upon the analysis of stress-strain state of rock mass in the process of the operation of double-unit longwalls. Visualization of the principles of formation of the stress-strain state of support pressure area and evaluation of the rock mass condition have shown that the maximum reduced stresses reach 70 MPa in terms of 18 m width of the support pressure area.Мета. Обґрунтування характеру зміни напружено-деформованого стану гірського масиву при стовповій системі розробці вугільного пласта здвоєними лавами шляхом оцінки напруженості ділянки шахтного поля на прикладі роботи шахти ДП “Львіввугілля”. Методика. На основі аналізу планів гірничих виробок проводиться оцінка фізичних та геометричних параметрів зони опорного тиску здвоєних очисних вибоїв залежно від гірничо-геологічних та гірничо-технічних умов відпрацювання вугільного пласта n7н. Рендеринг 3D моделі гірського масиву здійснювався за допомогою програмного продукту “SolidWorks 2019”. В основу побудови геомеханічної моделі гірського масиву прийняті вихідні дані щодо реальних умов при роботі здвоєних лав №1018 та 1019 (назви лав змінено на вимогу керівництва ДП “Львіввугілля”) по пласту n7н та паспортів кріплення підготовчих виробок шахти ДП “Львіввугілля”. Кожен елемент кріплення моделювався як окрема деталь, з відповідними фізико-механічними властивостями. Характер розповсюдження напружено-деформованого стану гірського масиву у вибраній точці досліджувався шляхом створення розрізів у заданій площині. Результати. Розроблений алгоритм рендерингу 3D моделі гірського масиву при стовповій системі розробки вугільного пласта здвоєними лавами. Обґрунтовано геомеханічну модель гірського масиву залежно від гірничо-геологічних умов залягання та гірничотехнічних параметрів ведення процесу видобування вугілля. Наукова новизна. Досліджено характер формування зон опорного тиску попереду очисного вибою та вздовж виймального стовпа. Встановлено, що при знаходженні очисних вибоїв в одній площині відбувається об’єднання їх фронтальних зон опорного тиску та боків підготовчих виробок. При цьому суміжний штрек окрім виконання своїх технологічних функцій виконує роль додаткової розвантажувальної техногенної порожнини. Практична значимість. На основі досліджень напружено-деформованого стану гірського масиву при роботі здвоєних лав встановлено вихідні дані для розробки рекомендацій щодо раціональних параметрів ведення гірничих робіт та способів управління гірським тиском. Візуальне відображення принципів формування напружено-деформованого стану зони опорного тиску та оцінки стану масиву показало, що максимальні приведені напруження досягають 70 МПа при ширині зони опорного тиску 18 м.Цель. Обоснование характера изменения напряженно-деформированного состояния горного массива при столбовой системе разработке угольного пласта сдвоенными лавами путем оценки напряженности участка шахтного поля на примере работы шахты ГП “Львовуголь”. Методика. На основе анализа планов горных выработок проводится оценка физических и геометрических параметров зоны опорного давления сдвоенных очистных забоев в зависимости от горно-геологических и горно-технических условий отработки угольного пласта n7н. Рендеринг 3D модели горного массива осуществлялся с помощью программного продукта “SolidWorks 2019”. В основу построения геомеханической модели горного массива приняты исходные данные о реальных условиях при работе сдвоенных лав №1018 и 1019 (названия лав изменены по требованию руководства ГП “Львовуголь”) по пласту n7н и паспортов крепления подготовительных выработок шахты ГП “Львовуголь”. Каждый элемент крепления моделировался как отдельная деталь, с соответствующими физико-механическими свойствами. Характер распространения напряженно-деформированного состояния горного массива в выбранной точке исследовался путем создания разрезов в заданной плоскости. Результаты. Разработанный алгоритм рендеринга 3D модели горного массива при столбовой системе разработки угольного пласта сдвоенными лавами. Обоснована геомеханическая модель горного массива в зависимости от горно-геологических условий залегания и горнотехнических параметров ведения процесса добычи угля. Научная новизна. Исследован характер формирования зон опорного давления впереди очистного забоя и вдоль выемочного столба. Установлено, что при нахождении очистных забоев в одной плоскости происходит объединение их фронтальных зон опорного давления и сторон подготовительных выработок. При этом смежный штрек кроме выполнения своих технологических функций выполняет роль дополнительной разгрузочной техногенной полости. Практическая значимость. На основе исследований напряженно-деформированного состояния горного массива при работе сдвоенных лав установлены исходные данные для разработки рекомендаций относительно рациональных параметров ведения горных работ и способов управления горным давлением. Визуальное отображение принципов формирования напряженно-деформированного состояния зоны опорного давления и оценки состояния массива показало, что максимальные приведенные напряжения достигают 70 МПа при ширине зоны опорного давления 18 м.This paper contains the research conducted within the grant No. 0120U102084 (financed by the Ministry of Education and Science of Ukraine), and Dubrovnik International ESEE Mining School (project in the framework of EIT Raw Materials)

Data Science, Data Visualization, and Digital Twins

Real-time, web-based, and interactive visualisations are proven to be outstanding methodologies and tools in numerous fields when knowledge in sophisticated data science and visualisation techniques is available. The rationale for this is because modern data science analytical approaches like machine/deep learning or artificial intelligence, as well as digital twinning, promise to give data insights, enable informed decision-making, and facilitate rich interactions among stakeholders.The benefits of data visualisation, data science, and digital twinning technologies motivate this book, which exhibits and presents numerous developed and advanced data science and visualisation approaches. Chapters cover such topics as deep learning techniques, web and dashboard-based visualisations during the COVID pandemic, 3D modelling of trees for mobile communications, digital twinning in the mining industry, data science libraries, and potential areas of future data science development