A comparison of open-source LiDAR filtering algorithms in a mediterranean forest environment

Light detection and ranging (LiDAR) is an emerging remote-sensing technology with potential to assist in mapping, monitoring, and assessment of forest resources. Despite a growing body of peer-reviewed literature documenting the filtering methods of LiDAR data, there seems to be little information about qualitative and quantitative assessment of filtering methods to select the most appropriate to create digital elevation models with the final objective of normalizing the point cloud in forestry applications. Furthermore, most algorithms are proprietary and have high purchase costs, while a few are openly available and supported by published results. This paper compares the accuracy of seven discrete return LiDAR filtering methods, implemented in nonproprietary tools and software in classification of the point clouds provided by the Spanish National Plan for Aerial Orthophotography (PNOA). Two test sites in moderate to steep slopes and various land cover types were selected. The classification accuracy of each algorithm was assessed using 424 points classified by hand and located in different terrain slopes, cover types, point cloud densities, and scan angles. MCC filter presented the best overall performance with an 83.3% of success rate and a Kappa index of 0.67. Compared to other filters, MCC and LAStools balanced quite well the error rates. Sprouted scrub with abandoned logs, stumps, and woody debris and terrain slopes over 15° were the most problematic cover types in filtering. However, the influence of point density and scan-angle variables in filtering is lower, as morphological methods are less sensitive to them

Simulación numérica de la avenida del Ebro de 2015 y análisis de rozamiento de las superficies mediante datos LIDAR-PNOA y Corine Land Cover.

El río Ebro en su curso medio, especialmente aguas abajo de la confluencia del Aragón‐Arga, presenta crecidas frecuentes, siendo una de las más destacables la ocurrida en invierno de 2015, debido a la extensión de la superficie inundada, a los daños producidos y a la repercu-sión social. El presente trabajo tiene como objetivo simular este evento de avenida haciendo uso de un modelo digital de elevaciones de precisión y de unas superficies de rozamiento obtenidas me-diante datos LiDAR (Light Detection and Ranging) del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA). Asimismo, se pretende comparar los resultados de la simulación con las superficies de rozamiento derivadas de Corine Land Cover (CLC). La validación de la extensión de la lámi-na de agua se ha realizado mediante una imagen satelital de Landsat 7, y el calado se ha comprobado con los datos de las estaciones de aforo. Los resultados obtenidos muestran que la identificación de las superficies mediante el uso de datos LiDAR es más precisa que la propuesta por CLC. Sin embargo, al trabajar con una reso-lución espacial de 30 m para la simulación de la inundación, la lámina de agua obtenida consi-derando las superficies de CLC se ajusta mejor a la imagen satelital. Por otra parte, la valida-ción espacial de los resultados demuestra su utilidad frente a la tradicional comparación entre los calados observados y los predichos por la simulación.<br /

Análisis de la estructura de la vegetación en zonas afectadas por el fuego mediante datos LiDAR e información de campo

La comunidad autónoma de Aragón tiene un total de 2,5 millones de hectáreas de superficie forestal. Los incendios fo-restales han experimentado un importante incremento en los dos últimos decenios, por lo que la gestión de las zonas afectadas es fundamental. El objetivo principal del trabajo es analizar cómo se ha recuperado la estructura del bosque en diversos incendios ocurridos en comunidades de pinares mediterráneos y submediterráneos mediante datos de campo y nubes de puntos LiDAR del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea. Por un lado, se han caracterizado ciento setenta y cuatro incendios ocurridos entre 1967 y 2010 con métricas LiDAR (altura media, desviación estándar, percentil 99, ca-nopy cover y canopy relief ratio). Por otro lado, se han utilizado treinta y tres áreas test distribuidas en diecisiete gran-des incendios que tuvieron lugar entre 1970 y 2008. Cada una de las áreas test se compone de un sector quemado, loca-lizado dentro del perímetro del incendio, y de un sector no quemado o control. El diagnóstico de la vegetación en campo se ha llevado a cabo mediante un inventario florístico y fisionómico de los estratos que conforman cada comunidad de pinar. Se han utilizado los datos LiDAR para calcular las métricas de densidad y cerramiento vegetal de cada área test. Para evaluar la magnitud de las diferencias estructurales a nivel de incendio y de área test se han aplicado los test de Kruskal-Wallis y de Wilcoxon Rank-Sum, respectivamente. Con el fin representar cartográficamente la estructura de las formaciones vegetales quemadas, se ha utilizado la información de recubrimiento por estrato para generar composicio-nes de color Rojo-Verde-Azul. Asimismo, se ha realizado un análisis clúster y una clasificación digital supervisada para cartografiar las formaciones vegetales que colonizan las zonas quemadas. Los resultados muestran que las comunidades vegetales que surgen tras el fuego presentan menor recubrimiento medio por estrato, quedando muy poco desarrollados los estratos superiores frente a los estratos inferiores. Tanto las composiciones de color como la cartografía de las for-maciones vegetales que ocupan los espacios post-incendio, evidencian diferentes ritmos de recuperación vegetal.<br /

Development of chiral methodologies by Capillary Electrophoresis with ultraviolet and Mass Spectrometry detection for duloxetine analysis in pharmaceutical formulations

Two chiral methodologies were developed by capillary electrophoresis (CE) with UV and mass spectrometry (MS) detection to ensure the quality control of the drug duloxetine, commercialized as a pure enantiomer. Both methods were optimized to achieve a high baseline enantioresolution (Rs > 2) and an acceptable precision (RSD values 0.05). (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved

Recent contributions of Capillary Electrophoresis to neuroscience

Contributions to neuroscience are necessary to understand the behavior of the brain. Powerful analytical techniques are needed to monitor neuroactive molecules and their concentrations in biological samples (fluids, cells, and brain tissues). Capillary electrophoresis (CE) is well known for its high resolution power, short analysis times, and low consumption of reagents and samples. It presents analytical advantages for the determination of neuroactive molecules not easily determined by other analytical techniques. CE also offers the possibility of controlling more than one neuroactive molecule at a time, making it interesting to detect changes as a result of a stimulus. CE is well established to accomplish enantioseparations, contributing a better understanding of the properties of a neuroactive chiral molecule. This review focuses on the most relevant articles published from January 2008 to July 2014, based on the determination in biological samples of potentially interesting molecules in neuroscience using CE and microchip-CE. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved

GIS-based assessment for the potential of implementation of food-energy-water systems on building rooftops at the urban level

This research develops a bottom-up procedure to assess the potential of food-energy-water (FEW) systems on the rooftops of buildings in an urban district in Spain considering the urban morphology of the built environment and obtains accurate assessments of production and developmental patterns. A multicriteria decision-making technique implemented in a geographical information system (GIS) environment was used to extract suitable rooftop areas. To implement this method, the slope (tilt), aspect (azimuth), shading, and solar radiation of the rooftops were calculated using LiDAR (Light Detection and Ranging) data and building footprints. The potential of FEW system implementation was analysed at the building and morphology levels. The results showed several differences between residential and non-residential urban morphologies. Industrial areas contained the highest productivity for FEW systems. The production was 2.51 kg of tomatoes/m2, 48 kWh of photovoltaic energy/m2, and 0.16 l of rainwater/m2. Regarding the residential urban morphologies, the more compact tents resulted in better performance. Among the FEW systems, although water could best benefit from the features of the entire roof surface, the best production results were achieved by energy. The food system is less efficient in the built environment since it requires flat roofs. The methodology presented can be applied in any city, and it is considered optimal in the European context for the development of self-production strategies for urban environments

Análisis y diagnóstico de la red viaria y del estacionamiento del municipio de Alcora (Castelló) mediante herramientas GIS.

Los planes de movilidad urbana sostenibles (PMUS) tratan de detectar problemas en la movilidad urbana de un municipio y promover soluciones. En el presente trabajo se realiza un diagnóstico de algunos aspectos importantes para la movilidad dentro de Alcora, municipio situado en la provincia de Castellón (Comunidad Valenciana). Concretamente, el análisis se centra en la red viaria y en la oferta de estacionamiento dentro del principal núcleo urbano, donde se concentra prácticamente toda la población y los principales nodos que recogen la mayoría de los desplazamientos. Para ello se han utilizado herramientas contenidas dentro de un Sistema de Información Geográfica (SIG), con el objetivo de realizar un diagnóstico de la situación actual de la jerarquía viaria, de algunas características de los viales, de los sentidos de circulación y de la oferta de estacionamiento por tipología. Además, se ha analizado la accesibilidad mediante isócronas para determinar la cobertura del estacionamiento y de las paradas de transporte público. Los resultados muestran que Alcora presenta una jerarquía viaria que transcurre por el centro del casco urbano y está compuesta por viales de escasa anchura y una pendiente significativa, superando en muchos casos el 6%. Los viales con una sección viaria mayor se ubican a las afueras del casco urbano, siendo estos sobre los que se podrán realizar actuaciones en un futuro. Además, el análisis del estacionamiento muestra que el casco urbano presenta un excedente de plazas situadas en calzada, mientras que las plazas reservadas para personas con movilidad reducida son deficitarias. Se ha realizado un análisis de accesibilidad de las plazas de carga y descarga y de las bolsas de estacionamiento, el cual ha mostrado que se deberían ampliar los dos servicios para aportar una cobertura total al casco urbano. Toda la cartografía elaborada en este trabajo será utilizada para la elaboración del PMUS de Alcora, donde se realizará un análisis más detallado de la situación del municipio, para poder ejecutar diferentes propuestas. <br /

Análisis multi-temporal de los cambios geomorfológicos y de la cubierta vegetal en un cauce extenso de gravas: el río Cinca, Aragón (España)

The middle to lower course of the Cinca River has undergone significant changes over the last 90 years, both in the geomorphology of its course and in the vegetation that occupies its Fluvial Territory. This study has analyzed the changes observed trough the aerial photographs of 9 different years between 1927 and 2018 by means of photo-interpretation work. At the same time, hydrology, gravel mining, the introduction of defenses and ploughings -understood as the first cultivation of uncultivated or neglected land or woodlands- have been analyzed as factors that influence the river system. The results obtained demonstrate a large reduction in the area occupied by the active channel, to the benefit of riparian vegetation and other anthropized cover. The riverbed has been simplified, reducing its active surface area and moving from a braided pattern to a wandering one. Furthermore, current mobility is very low and the water surface occupies most of the active channel. In summary, the reduction in the dynamics of the wide gravel bed of the Cinca means a notable loss of natural heritage in the hydrogeomorphological framework of the Iberian Peninsula

Estimación y caracterización estructural del bosque de ribera y de las plantaciones de chopo de los ríos Martín y Guadalope mediante datos LIDAR de baja densidad y ortofotografías PNOA.

El objetivo ha sido evaluar la aplicación de ortofotografías PNOA-RGB junto con datos PNOA-LiDAR para estimar la extensión del bosque de ribera de dos sectores de las cuencas del río Mar-tín y del río Guadalope, así como la caracterización de las masas de chopos de plantación presentes en dichas zonas<br /

Cartografía de la biomasa aérea total en masas de Pinus radiata (D.Don) en la comarca de Arratia-Nerbioi (Bizkaia) a partir de datos LiDAR-PNOA y datos del IFN4

La estimación de la biomasa aérea total (BT) es fundamental para conocer la estructura, el funcionamiento y la dinámica de los ecosistemas forestales, así como para la determinación de la fijación de carbono en la vegetación y para su evaluación como recurso. La disponibilidad de información LiDAR (Light Detection And Ranging) de baja resolución espacial (0,5 puntos/m2), en el marco del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA), junto con la existencia de los datos del Cuarto Inventario Forestal Nacional (IFN4), ha marcado el objetivo principal de este trabajo, consistente en estimar y cartografiar la BT de las masas de Pinus radiata (D. Don) de la comarca de Arratia-Nerbioi (Bizkaia). La BT fue calculada en 51 parcelas de campo del IFN4 aplicando la ecuación alométrica de Montero et al. (2005). Para convertir los valores de BT de la parcela a valores por hectárea, se utilizaron los factores de expansión para cada rango diamétrico de tronco que establece el IFN4. Mediante un análisis de correlación entre estos valores de biomasa y las variables independientes extraídas de las nubes de puntos con los dos tamaños de parcela, se seleccionó el radio óptimo de 25m. Finalmente, un análisis multivariante de regresión lineal permitió generar un modelo predictivo de la BT. Este modelo fue validado mediante la técnica de validación cruzada dejando un dato fuera. Las variables derivadas de los datos LiDAR incluidas en el modelo ajustado fueron la elevación máxima de los retornos y la asimetría en la distribución de las alturas de los puntos. El coeficiente de determinación del modelo fue 0,67. Para realizar la cartografía final de la BT del área de estudio se analizaron dos tamaños de píxeles (45 y 50m) similares a la superficie de las parcelas circulares de 25m de radio. Mediante un análisis de correlación entre los valores de BT de las parcelas y los valores de predichos según el tamaño de pixel, se determinó como resolución más precisa un tamaño de pixel de 45m. Los resultados demuestran que, a pesar de la baja densidad de puntos de los datos LiDAR-PNOA, el modelo final puede ser adecuado para ser utilizado en la gestión forestal