Geoinformatic methodologies and quantitative tools for detecting hotspots and for multicriteria ranking and prioritization: application on biodiversity monitoring and conservation

Chi ha la responsabilità di gestire un’area protetta non solo deve essere consapevole dei problemi ambientali dell’area ma dovrebbe anche avere a disposizione dati aggiornati e appropriati strumenti metodologici per esaminare accuratamente ogni singolo problema. In effetti, il decisore ambientale deve organizzare in anticipo le fasi necessarie a fronteggiare le prevedibili variazioni che subirà la pressione antropica sulle aree protette. L’obiettivo principale della Tesi è di natura metodologica e riguarda il confronto tra differenti metodi statistici multivariati utili per l’individuazione di punti critici nello spazio e per l’ordinamento degli “oggetti ambientali” di studio e quindi per l’individuazione delle priorità di intervento ambientale. L’obiettivo ambientale generale è la conservazione del patrimonio di biodiversità. L’individuazione, tramite strumenti statistici multivariati, degli habitat aventi priorità ecologica è solamente il primo fondamentale passo per raggiungere tale obiettivo. L’informazione ecologica, integrata nel contesto antropico, è un successivo essenziale passo per effettuare valutazioni ambientali e per pianificare correttamente le azioni volte alla conservazione. Un’ampia serie di dati ed informazioni è stata necessaria per raggiungere questi obiettivi di gestione ambientale. I dati ecologici sono forniti dal Ministero dell’Ambiente Italiano e provengono al Progetto “Carta della Natura” del Paese. I dati demografici sono invece forniti dall’Istituto Italiano di Statistica (ISTAT). I dati si riferiscono a due aree geografiche italiane: la Val Baganza (Parma) e l’Oltrepò Pavese e Appennino Ligure-Emiliano. L’analisi è stata condotta a due differenti livelli spaziali: ecologico-naturalistico (l’habitat) e amministrativo (il Comune). Corrispondentemente, i risultati più significativi ottenuti sono: 1. Livello habitat: il confronto tra due metodi di ordinamento e determinazione delle priorità, il metodo del Vettore Ideale e quello della Preminenza, tramite l’utilizzo di importanti metriche ecologiche come il Valore Ecologico (E.V.) e la Sensibilità Ecologica (E.S.), fornisce dei risultati non direttamente comparabili. Il Vettore Ideale, non essendo un procedimento basato sulla ranghizzazione dei valori originali, sembra essere preferibile nel caso di paesaggi molto eterogenei in senso spaziale. Invece, il metodo della Preminenza probabilmente è da preferire in paesaggi ecologici aventi un basso grado di eterogeneità intesa nel senso di differenze non troppo grandi nel E.V. ed E.S. degli habitat. 2. Livello comunale: Al fine di prendere delle decisioni gestionali ed essendo gli habitat solo delle suddivisioni naturalistiche di un dato territorio, è necessario spostare l’attenzione sulle corrispondenti unità amministrative territoriali (i Comuni). Da questo punto di vista, l’introduzione della demografia risulta essere un elemento centrale oltre che di novità nelle analisi ecologico-ambientali. In effetti, l’analisi demografica rende il risultato di cui al punto 1 molto più realistico introducendo altre dimensioni (la pressione antropica attuale e le sue tendenze) che permettono l’individuazione di aree ecologicamente fragili. Inoltre, tale approccio individua chiaramente le responsabilità ambientali di ogni singolo ente territoriale nei riguardi della difesa della biodiversità. In effetti un ordinamento dei Comuni sulla base delle caratteristiche ambientali e demografiche, chiarisce le responsabilità gestionali di ognuno di essi. Un’applicazione concreta di questa necessaria quanto utile integrazione di dati ecologici e demografici viene discussa progettando una Rete Ecologica (E.N.). La Rete cosi ottenuta infatti presenta come elemento di novità il fatto di non essere “statica” bensì “dinamica” nel senso che la sua pianificazione tiene in considerazione il trend di pressione antropica al fine di individuare i probabili punti di futura fragilità e quindi di più critica gestione.Who has the responsibility to manage a conservation zone, not only must be aware of environmental problems but should have at his disposal updated databases and appropriate methodological instruments to examine carefully each individual case. In effect he has to arrange, in advance, the necessary steps to withstand the foreseeable variations in the trends of human pressure on conservation zones. The essential objective of this Thesis is methodological that is to compare different multivariate statistical methods useful for environmental hotspot detection and for environmental prioritization and ranking. The general environmental goal is the conservation of the biodiversity patrimony. The individuation, through multidimensional statistical tools, of habitats having top ecological priority, is only the first basic step to accomplish this aim. Ecological information integrated in the human context is an essential further step to make environmental evaluations and to plan correct conservation actions. A wide series of data and information has been necessary to accomplish environmental management tasks. Ecological data are provided by the Italian Ministry of the Environment and they refer to the Map of Italian Nature Project database. The demographic data derives from the Italian Institute of Statistics (ISTAT). The data utilized regards two Italian areas: Baganza Valley and Oltrepò Pavese and Ligurian-Emilian Apennine. The analysis has been carried out at two different spatial/scale levels: ecological-naturalistic (habitat level) and administrative (Commune level). Correspondingly, the main obtained results are: 1. Habitat level: comparing two ranking and prioritization methods, Ideal Vector and Salience, through important ecological metrics like Ecological Value (E.V.) and Ecological Sensitivity (E.S.), gives results not directly comparable. Being not based on a ranking process, Ideal Vector method seems to be used preferentially in landscapes characterized by high spatial heterogeneity. On the contrary, Salience method is probably to be preferred in ecological landscapes characterized by a low degree of heterogeneity in terms of not large differences concerning habitat E.V. and E.S.. 2. Commune level: Being habitat only a naturalistic partition of a given territory, it is necessary, for management decisions, to move towards the corresponding administrative units (Communes). From this point of view, the introduction of demography is an essential element of novelty in environmental analysis. In effect, demographic analysis makes the goal at point 1 more realistic introducing other dimensions (actual human pressure and its trend) which allows the individuation of environmentally fragile areas. Furthermore this approach individuates clearly the environmental responsibility of each administrative body for what concerns the biodiversity conservation. In effect communes’ ranking, according to environmental/demographic features, clarify the responsibilities of each administrative body. A concrete application of this necessary and useful integration of ecological and demographic data has been developed in designing an Ecological Network (E.N.).The obtained E.N. has the novelty to be not “static” but “dynamic” that is the network planning take into account the demographic pressure trends in the individuation of the probable future fragile points

Latent class approaches for modelling multiple ordinal items

The modelling of the latent class structure of multiple Likert items is reviewd. The standard latent class approach is to model the absolute Likert ratings. Commonly, an ordinal latent class model is used where the logits of the profile probabilities for each item have an adjacent category formulation (DeSantis et al., 2008). an alternative developed in this paper is to model the relative orderings, using a mixture model of the relative differences between pairs of Likert items. This produces a paired comparison adjacent category log-linear model (Dittrich et al., 2007; Francis and Dittrich, 2017), with item estimates placed on a (0,1) “worth” scale for each latent class. The two approaches are compared using data on environmental risk from the International Social Survey Programme, and conclusions are presented

ASMOD 2018: Proceedings of the International Conference on Advances in Statistical Modelling of Ordinal Data

[English]:This volume collects the peer-reviewed contributions presented at the 2nd International Conference on “Advances in Statistical Modelling of Ordinal Data” - ASMOD 2018 - held at the Department of Political Sciences of the University of Naples Federico II (24-26 October 2018). The Conference brought together theoretical and applied statisticians to share the latest studies and developments in the field. In addition to the fundamental topic of latent structure analysis and modelling, the contributions in this volume cover a broad range of topics including measuring dissimilarity, clustering, robustness, CUB models, multivariate models, and permutation tests. The Conference featured six distinguished keynote speakers: Alan Agresti (University of Florida, USA), Brian Francis (Lancaster University, UK), Bettina Gruen (Johannes Kepler University Linz, Austria), Maria Kateri (RWTH Aachen, Germany), Elvezio Ronchetti (University of Geneva, Switzerland), Gerhard Tutz (Ludwig-Maximilians University of Munich, Germany). The volume includes 22 contributions from scholars that were accepted as full papers for inclusion in this edited volume after a blind review process of two anonymous referees./ [Italiano]: Il volume raccoglie i contributi presentati alla seconda Conferenza Internazionale “Advances in Statistical Modelling of Ordinal Data” - ASMOD 2018 – che si è svolta presso il Dipartimento di Scienze Politiche, Università di Napoli Federico II, nei giorni 24-26 ottobre 2018. La Conferenza ha visto la presentazione di studi sia teorici che applicati al fine di condividere i più recenti sviluppi scientifici nel campo. Oltre al tema fondamentale dell'analisi delle strutture latenti e dei modelli, i contributi richiamano una vasta gamma di argomenti, tra cui misure di dissimilarità, metodi di clustering, analisi di robustezza, modelli CUB, modelli multivariati e test di permutazione. In particolare, questa pubblicazione contiene le relazioni invitate di studiosi riconosciuti a livello internazionale: Alan Agresti (Università della Florida, USA), Brian Francis (Università Lancaster, Regno Unito), Bettina Gruen (Johannes Kepler University Linz, Austria), Maria Kateri (RWTH Aachen, Germania), Elvezio Ronchetti (Università di Ginevra, Svizzera), Gerhard Tutz (Università Ludwig-Maximilians di Monaco, Germania). Il volume include, inoltre, 22 contributi di studiosi che sono stati accettati dopo un processo di revisione anonima

Grammar and Corpora 2016

In recent years, the availability of large annotated corpora, together with a new interest in the empirical foundation and validation of linguistic theory and description, has sparked a surge of novel work using corpus methods to study the grammar of natural languages. This volume presents recent developments and advances, firstly, in corpus-oriented grammar research with a special focus on Germanic, Slavic, and Romance languages and, secondly, in corpus linguistic methodology as well as the application of corpus methods to grammar-related fields. The volume results from the sixth international conference Grammar and Corpora (GaC 2016), which took place at the Institute for the German Language (IDS) in Mannheim, Germany, in November 2016

ConAction: Efficient implementations and applications of functions inspired by the Trinity of Covariation

Complexity poses a pervasive challenge in understanding formal and natural systems which can arise from a combination of a system's state and state transition rules. In situations in which many aspects of a system are changing together, it is desirable to quantify how much they do so. We motivate and define five mathematical functions that can be used to quantify coordinated changes in structure. We also developed ConAction, a Python package which implements these novel mathematical tools in a way that is performant, easy to install, and easy to use. These new tools can be applied to real research problems, which we exemplified by evaluating a classic isolation by distance model for Dendroctonus ponderosae populations in western North Americ

Grammar and Corpora 2016

In recent years, the availability of large annotated corpora, together with a new interest in the empirical foundation and validation of linguistic theory and description, has sparked a surge of novel work using corpus methods to study the grammar of natural languages. This volume presents recent developments and advances, firstly, in corpus-oriented grammar research with a special focus on Germanic, Slavic, and Romance languages and, secondly, in corpus linguistic methodology as well as the application of corpus methods to grammar-related fields. The volume results from the sixth international conference Grammar and Corpora (GaC 2016), which took place at the Institute for the German Language (IDS) in Mannheim, Germany, in November 2016.Die Verfügbarkeit großer annotierter und durchsuchbarer Korpora, verbunden mit einem neuerwachten Interesse an der empirischen Grundlegung und Validierung linguistischer Theorie und Beschreibung hat in letzter Zeit zu einer regelrechten Welle interessanter Arbeiten zur Grammatik natürlicher Sprachen geführt. Dieser Band präsentiert zum einen neuere Entwicklungen in der korpusorientierten Forschung zur Grammatik germanischer, romanischer und slawischer Sprachen und zum anderen innovative Ansätze in der einschlägigen korpuslinguistischen Methodologie, die auch Anwendung im Umfeld der Grammatik finden. Der Band fasst die Beiträge der sechsten internationalen Konferenz Grammar and Corpora zusammen, die im November 2016 am Institut für Deutsche Sprache (IDS) in Mannheim stattfand