From the time-wise to space-wise GOCE observables

The observables of the GOCE three-axis gradiometer are taken in time, along the orbit and, in the timewise proposal, filtered to stay in the measurement bandwidth, i.e. in the frequency interval between 0.005 and 0.1Hz. As a consequence, the resulting “observable&quot; is a convolution of the original data stream with a time-wise weighting kernel. In other words, we cannot assume that the observations are point-wise evaluations of any function and so, in a spacewise approach, any averaging or interpolating operation to obtain gridded spatial data has little sense. The problem is therefore to model correctly the observational functionals, including the correlation along the orbit. This can be done by exploiting theWiener filter theory, using the prior knowledge of a geopotential model and the power spectral density (PSD) of the measurement error. A numerical simulation from the EGM96 model (degrees between 50 and 300) is performed, showing that the along track Wiener filter produces T<i>rr</i> spatialized observables with an error standard deviation of the order of 5 mE. A covariance function of the estimation error is also provided by the Wiener filter theory. The use of these filtered observables in a space-wise approach allows for the reconstruction of the gravity field in terms of spherical harmonics up to degree 200.<br><br><b>Key words.</b> Satellite gradiometry, space-wise approach, measurement bandwidth, Wiener filte

Testing goGPS low-cost RTK positioning with a web-based track log management system

Location-based online collaborative platforms are proving to be an effective and widely adopted solution for geospatial data collection, update and sharing. Popular collaborative projects like OpenStreetMap, Wikimapia and other services that collect and publish user-generated geographic contents have been fostered by the increasing availability of location-aware palmtop devices. These instruments include GPS-enabled mobile phones and low-cost GPS receivers, which are employed for quick field surveys at both professional and non-professional levels. Nevertheless, data collected with such devices are often not accurate enough to avoid heavy user intervention before using or sharing them. Providing tools for collecting and sharing accuracy-enhanced positioning data to a wide and diverse user base requires to integrate modern web technologies and online services with advanced satellite positioning techniques. A web-based prototype system for enhancing GPS tracks quality and managing track logs and points of interest (POI), originally developed using standard GPS devices, was tested by using goGPS software to apply kinematic relative positioning (RTK) with low-cost single-frequency receivers. The workflow consists of acquiring raw GPS measurements from the user receiver and from a network of permanent GPS stations, processing them by RTK positioning within goGPS Kalman filter algorithm, sending the accurate positioning data to the web-based system, performing further quality enhancements if needed, logging the data and displaying them. The whole system can work either in real-time or post-processing, the latter providing a solution to collect and publish enhanced location data without necessarily requiring mobile Internet connection on the field. Tests were performed in open areas and variously dense urban environments, comparing different indices for quality-based filtering. Results are promising and suggest that the integration of web technologies with advanced geodetic techniques applied to low-cost instruments can be an effective solution to collect, update and share accurate location data on collaborative platforms

Il filtro di Wiener per la determinazione della superficie dinamica media degli oceani

Una superficie dinamica media degli oceani (Mean Dynamic Ocean Topography) globale è stata calcolata usando esclusivamente dati da satellite: il geoide è ottenuto da un modello di gravità basato sui dati del satellite GOCE, mentre la superficie media del mare (Mean Sea Surface) è ottenuta usando solo misure altimetriche. Poiché il modello di gravità considerato (TIMR5) è disponibile fino a grado e ordine 280, la corrispondente MDT deve essere filtrata consistentemente. In particolare la MDT viene rappresentata in serie di armoniche sferiche e successivamente filtrata applicando il principio di minimizzazione di Wiener. La rappresentazione in armoniche sferiche richiede di avere valori su tutta la superficie terrestre e non soltanto sulla superficie degli oceani, è quindi necessario coprire la superficie dei continenti con valori fittizi. Per questo scopo è stata adottata una procedura di riempimento tale da garantire che il segnale globale abbia la stessa covarianza del segnale solo sugli oceani. Infine, propagando l’errore del geoide e della MSS, sono state calcolate le matrici di varianza-covarianza della MDT stessa e delle velocità geostrofiche da questa derivate

La stima del campo di gravità da dati GOCE: i risultati finali dell’approccio space-wise

In questo lavoro vengono presentati i risultati finali del processamento dati della missione GOCE tramite l’approccio space-wise, da oltre vent’anni studiato ed implementato presso il Politecnico di Milano. In particolare sono stati elaborati i dati di tutta la missione, da novembre 2009 ad ottobre 2013, corrispondente ad oltre cento milioni di epoche. Questo periodo include sia la fase iniziale, durata quasi 3 anni, con il satellite all’altezza nominale di 255 km, sia la fase finale di abbassamento dell’orbita nella quale il satellite è stato lentamente portato fino a 224 km passando attraverso periodi intermedi di misura a quota costante. La fase di preprocessamento dati per la ricerca e la correzione di outlier è stata svolta in modo semi-automatico con una supervisione continua da parte dell’operatore e per questo motivo è stata molto onerosa; tuttavia l’eliminazione degli outlier, presenti in maggior numero nell’ultima fase di abbassamento dell’orbita, è cruciale per il raggiungimento di un risultato soddisfacente, indipendentemente dal metodo di analisi successivamente utilizzato. L’approccio space-wise è sostanzialmente un approccio iterativo di collocazione, che richiede la modellizzazione sia della correlazione temporale dell’errore di misura del gradiometro a bordo del satellite, sia della correlazione spaziale del segnale di gravità che si vuole recuperare. In particolare, l’idea base di questo approccio è quella di ridurre l’enorme mole di dati lungo orbita su una griglia globale all’altezza del satellite applicando la collocazione su aree locali, ciascuna caratterizzata da una covarianza del segnale adattata localmente. In questo modo il livello del filtraggio del dato risulta controllato localmente, diversamente da quanto avviene negli approcci diretto e time-wise dove viene applicata una regolarizzazione globale alla stima ai minimi quadrati dei coefficienti delle armoniche sferiche. Il risultato di questo processamento consiste quindi in griglie globali di derivate seconde del potenziale gravitazionale a una risoluzione spaziale di 0.2°x0.2°. Da queste griglie si deriva un modello globale in armoniche sferiche attraverso integrazione numerica. Sia per le griglie che per i coefficienti armonici viene fornita una stima dell’errore calcolata tramite un’opportuna simulazione Monte Carlo. Il contenuto informativo dei prodotti space-wise è stato valutato confrontandoli con altre griglie e altri modelli globali disponibili. Questo confronto mette in rilievo l’ovvia debolezza della collocazione locale nella stima dei gradi medio-bassi del campo gravitazionale, ma anche la sua miglior capacità di recuperare i più alti degree, ovvero i dettagli del campo. In questo senso l’approccio space-wise può fornire un risultato complementare a quello degli altri due approcci ufficiali all’analisi dati GOCE

Atherosclerotic alterations in human carotid observed by scanning electron microscopy.

Atherosclerosis involves all the layers of the artery wall, but the events involving the intimal portion are fundamental to understand the evolution and gravity of lesions. This study shows that scanning microscopy is instrumental for better understanding the physiopathology of this disease

Studio della quota di volo mediante GNSS, altimetro radar e barometro per rilievi di spettroscopia gamma da velivolo

Lo studio della distribuzione dei radionuclidi terrestri (238U, 232Th e 40K) realizzato mediante tecniche di spettroscopia gamma da velivolo è influenzato dalla quota a cui il rivelatore si trova rispetto al suolo. Un'incertezza del 10% a 100 m di altezza origina un errore nella stima del segnale gamma del 208Tl, appartenente alla catena di decadimenti del 232Th, dell’ordine del 7%. L'impiego di una nuova classe di spettrometri montati a bordo di UAV (Unmanned Aerial Vehicle) per raffinate misure in contesti ostili o remoti rende necessaria un'accurata stima in real time della quota di volo. Il Radgyro è un velivolo dedicato a survey multiparametrici, capace di trasportare strumentazione pari ad un payload massimo di 120 kg, tra cui quattro spettrometri gamma NaI(Tl). Una stazione inerziale con ricevitore integrato GNSS (Global Navigation Satellite System) restituisce l'assetto del velivolo con una frequenza massima di 400 Hz. Il velivolo è dotato di un network di tre ricevitori GNSS posizionati alle estremità della carena del velivolo. Un altimetro radar a 24 GHz rileva la quota con una frequenza di 60 Hz. La misura di pressione e temperatura consente di ricavare la quota barometrica a 2 Hz. Con l'obiettivo di studiare le incertezze associate alle misure della quota di volo acquisite dagli altimetri in relazione ai dati GNSS, sono stati realizzati tre voli sul mare in un range di altezze comprese tra 31 m e 249 m, per un totale di 4702 secondi di volo effettivo. Al termine dello studio è possibile concludere che l'errore complessivo delle abbondanze di K, U e Th aumenta di 7.7%, 0.5% e 2.7% rispettivamente, a causa delle incertezze della quota di volo

DIY adapting SEM for low-voltage TEM imaging

Electron microscopy is essential for examining materials and biological samples at microscopic levels, providing detailed insights. Achieving high-quality imaging is often challenged by the potential damage high-energy beams can cause to sensitive samples. This study compares scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) to evaluate image quality, noise levels, and the ability to preserve delicate specimens. We used a modified SEM system with a transmitted electrons conversion accessory, allowing it to operate like a TEM but at lower voltages, thereby reducing sample damage. Our analysis included quantitative assessments of noise levels and texture characteristics such as entropy, contrast, dissimilarity, homogeneity, energy, and correlation. This comprehensive evaluation directly compared traditional TEM and the adapted SEM system across various images. The results showed that TEM provided images with higher clarity and significantly lower noise levels, reinforcing its status as the preferred method for detailed studies. However, the modified SEM system also produced high-quality images at very low acceleration voltages, which is crucial for imaging samples sensitive to high-energy exposure. The texture metrics analysis highlighted the strengths and limitations of each method, with TEM images exhibiting lower entropy and higher homogeneity, indicating smoother and more uniform textures. This study emphasizes the importance of selecting the appropriate electron microscopy method based on research needs, such as sample sensitivity and required detail level. With its conversion accessory, the modified SEM system is a versatile and valuable tool, offering a practical alternative to TEM for various applications. This research enhances our understanding of the capabilities and limitations of SEM and TEM. It paves the way for further innovations in electron microscopy techniques, improving their applicability for studying sensitive materials. Research Highlights: Our study introduces a modified SEM adapter enabling TEM-like imaging at reduced voltages, effectively minimizing sample damage without compromising image resolution. Through comparative analysis, we found that images from the modified SEM closely match the quality of traditional TEM, showcasing significantly lower noise levels. This advancement underscores the SEM's enhanced capability for detailed structural analysis of sensitive materials, broadening its utility across materials science and biology. © 2024 The Author(s). Microscopy Research and Technique published by Wiley Periodicals LL

Analysis of Mosha fault by using earthquake focal mechanism

We used the focal mechanism of crustal earthquakes to estimate the magnitude and direction of the maximum principal stress near Tehran. Our assumptions are that the slip vector lies in the fault plane and is parallel to the maximum resolved shear stress in that plane. The theoretical analysis is tested using accurately determined focal mechanisms of 51 earthquakes) that occurred along the Mosha fault. The earthquake focal mechanisms in the Central Alborz are divided into seven groups with respect to their location. The method that applied here is based on a developed stress inversion of Michael proposed by Vaclav Vavrycukin 2014 by applying the fault instability constraint and the stress is calculated by iterations

Friction by Shear Deformations in Multilayer Graphene

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