Deep learning for building stock classification for seismic risk analysis

Nas últimas décadas, a maioria dos esforços para catalogar e caracterizar o ambiente construído para a avaliação de riscos múltiplos têm-se concentrado na exploração de dados censitários habitacionais, conjuntos de dados cadastrais e pesquisas locais. A primeira abordagem é atualizada apenas a cada 10 anos e não fornece informações sobre a localizações dos edifícios. O segundo tipo de dados está disponível apenas para algumas áreas urbanos, e a terceira abordagem requer levantamentos realizados por profissionais com formação em engenharia, o que é proibitivo em termos de custo para estudos de risco em larga escala. Portanto, é evidente que os métodos para caracterizar o ambiente construído para a análise de riscos em larga escala, estão atualmente ausentes, o que dificulta a avaliação do impacto de fenómenos naturais para fins de gestão de riscos. Alguns esforços recentes têm demonstrado como algoritmos de aprendizagem-máquina podem ser treinados para reconhecer características arquitetónicas e estruturais específicas dos edifícios a partir de imagens das suas fachadas e propor, de forma probabilística, uma ou várias classes de edifícios. Neste estudo, demonstrou-se como tais algoritmos podem ser combinados com dados do OpenStreetMap e imagens do Google Street View para desenvolver modelos de exposição para a análise de riscos múltiplos. Um conjunto de dados foi construído com aproximadamente 5000 imagens de edifícios da freguesia de Alvalade, no distrito de Lisboa (Portugal). Esse conjunto foi utilizado para testar diferentes algoritmos, resultando em níveis de desempenho e exatidão distintos. O melhor resultado foi obtido com o Xception, com uma exatidão de cerca de 86%, seguido do DenseNet201, do InceptionResNetV2 e do InceptionV3, todos com exatidões superiores a 83%. Estes resultados servirão de suporte a futuros desenvolvimentos na avaliação de modelos de exposição para análise de risco sísmico. A novidade deste trabalho consiste no número de características de edifícios presentes no conjunto de dados, no número de modelos de aprendizagem profunda treinados e no número de classes que podem ser utilizadas para construir modelos de exposição.In the last decades, most efforts to catalog and characterize the built environment for multi-hazard risk assessment have focused on the exploration of housing census data, cadastral datasets, and local surveys. The first approach is only updated every 10 years and does not provide information on building locations. The second type of data is only available for some urban areas, and the third approach requires surveys carried out by professionals with an engineering background, which is cost-prohibitive for large-scale risk studies. It is thus clear that methods to characterize the built environment for large-scale risk analysis at the asset level are currently missing, which hampers the assessment of the impact of natural hazards for the purposes of risk management. Some recent efforts have demonstrated how machine learning algorithms can be trained to recognize specific architectural and structural features of buildings based on their facades, and probabilistically propose one or multiple building classes. This study demonstrates how such algorithms can be combined with data from OpenStreetMap and imagery from Google Street View to develop exposure models for multi-hazard risk analysis. A dataset was built with approximately 5000 images of buildings from the parish of Alvalade, within the Lisbon district (Portugal). This dataset was used to test different algorithms, which led to distinct performance and accuracy levels. The best result was obtained with Xception, with an accuracy of approximately 86%, followed by DenseNet201, InceptionResNetV2 and InceptionV3, all with accuracies above 83%. These results will support future developments for assessing exposure models for seismic risk analysis. The novelty of this work consists in the number of building characteristics present in the dataset, the number of deep learning models trained and the number of classes that can be used for building exposure models

Terrain classification using machine learning algorithms in a multi-temporal approach A QGIS plug-in implementation

Land cover and land use (LCLU) maps are essential for the successful administration of a nation’s topography, however, conventional on-site data gathering methods are costly and time-consuming. By contrast, remote sensing data can be used to generate up-to-date maps regularly with the help of machine learning algorithms, in turn, allowing for the assessment of a region’s dynamics throughout time. The present dissertation will focus on the implementation of an automated land use and land cover classifier based on remote sensing imagery provided by the mod ern sentinel-2 satellite constellation. The project, with Portugal at its focus, will expand on previous approaches by utilizing temporal data as an input variable in order to harvest the contextual information contained in the vegetation cycles. The pursued solution investigated the implementation of a 9-class classifier plug-in for an industry standard, open-source geographic information system. In the course of the testing procedure, various processing techniques and machine learning algorithms were evaluated in a multi-temporal approach. Resulting in a final overall accuracy of 65,9% across the targeted classes.Mapas de uso e ocupação do solo são cruciais para o entendimento e administração da topografia de uma nação, no entanto, os métodos convencionais de aquisição local de dados são caros e demorados. Contrariamente, dados provenientes de métodos de senso riamento remoto podem ser utilizados para gerar regularmente mapas atualizados com a ajuda de algoritmos de aprendizagem automática. Permitindo, por sua vez, a avaliação da dinâmica de uma região ao longo do tempo. Utilizando como base imagens de sensoriamento remoto fornecidas pela recente cons telação de satélites Sentinel-2, a presente dissertação concentra-se na implementação de um classificador de mapas de uso e ocupação do solo automatizado. O projeto, com foco em Portugal, irá procurar expandir abordagens anteriores através do aproveitamento de informação contextual contida nos ciclos vegetativos pela utilização de dados temporais adicionais. A solução adotada investigou a produção e implementação de um classificador geral de 9 classes num plug-in de um sistema de informação geográfico de código aberto. Durante o processo de teste, diversas técnicas de processamento e múltiplos algoritmos de aprendizagem automática foram avaliados numa abordagem multi-temporal, culminando num resultado final de precisão geral de 65,9% nas classes avaliadas

Melhoria do processo produtivo de uma fundição do ramo automóvel

A presente Dissertação foi desenvolvida no âmbito da unidade curricular Dissertação/ Tese do 2º ano do Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, ramo de Sistemas e Planeamento Industrial, no Instituto Superior de Engenharia do Porto. O presente trabalho prevê a melhoria do processo produtivo de uma fundição do ramo automóvel, e foi desenvolvido numa produtora de componentes automóveis em ferro fundido nodular, de origem Indiana, sediada na Maia e denominada de Sakthi Portugal S.A. Sendo a industria automóvel um dos mais importantes e exigentes setores da atividade industrial, é imprescindível que todos os recursos e respetivo sistema produtivo sejam capazes de responder ás solicitações de um mercado cada vez mais competitivo. A crescente competitividade do setor industrial exige que as organizações sejam capazes de servir os seus clientes quando necessário, nas quantidades necessárias e com níveis de qualidade para lá do satisfatório. Vetores como qualidade, segurança e ergonomia, melhoria contínua ou produtividade são chave para que as organizações atinjam fluxos e performances produtivas satisfatórias. Este trabalho pretende avaliar e analisar o setor de acabamentos da Sakthi Portugal, antes e depois de melhorias implementadas, com o propósito de aumentar a produtividade e eficiência global do setor. Primeiramente foram analisados e identificados os desperdícios e ineficiências do setor. Em resultado da implementação de melhorias no produto, no processo e diretamente no setor foi possível atingir os objetivos definidos. O retorno foi positivo ao nível de indicadores como a produtividade, OEE e não qualidade interna. Estes fatores tornaram a Sakthi Portugal mais competitiva e com níveis de satisfação do cliente muito superiores.The present dissertation was developed as a part of the curricular unit Dissertation/ Thesisof the 2nd year of Masters in Electrical and Computer Engineering, specialization in Industrial Planning and Systems, by the Instituto Superior de Engenharia do Porto. This work predicts the improvement in production process of an automotive foundry and it was developed in a producer of automotive components in nodular cast iron, of Indian origin, wich is based in Maia called Sakthi Portugal S.A. As the automotive industry is one of the most important and demanding markets in the industrial activity, it is indispensable that all the resources and respective productive apparatus are able to respond to the needs of a market that is more competitive every day. The increasement of the competitiveness on the industrial sector demands that the organizations are able to serve their clients when necessary, in the right quantities and with quality levels beyond satisfactory. Vectors like quality, security, ergonomics, continuous improvement and productivity are key-words for organizations to reach satisfactory productive flows and performances. It is the intent of this work to evaluate and analyze Sakthi’s finishing sector situation, before and after the implementation of the improvement measures, with the intent of increasing the sector’s productivity and global efficiency. Initially the sector’s wastes and inefficiencies were identified and analyzed. As a result of the implementation of product improvement, in the process and directly in the sector, it was possible to achieve the goals defined. The return was positive when it comes to productivity indicators, OEE and levels of internal scrap. These factors made Sakthi Portugal more competitive and with better client satisfaction levels

Determinação de k caminhos disjuntos nos SRLG

A determinação de um conjunto de caminhos disjuntos nos SRLG é um problema NP-Completo, de grande interesse no desenvolvimento de métodos de encaminhamento resiliente. Existem poucas heurísticas para a determinação de k de caminhos disjuntos nos SRLG, e tanto quanto nos foi possível averiguar, não existe nenhuma heurística que tente minimizar o custo total do conjunto de caminhos a determinar. São aqui propostas duas heurísticas que procuram determinar um conjunto de k caminhos disjuntos nos nós e nos SRLG, de custo aditivo mínimo.partially supported by FCT under project grant PEst-C/EEI/UI0308/2011, by programme COMPETE of the EC Community Support Framework III and cosponsored by the EC fund FEDER and national funds (FCT - PTDC/EEA-TEL/101884/2008) and PT Inovação by Project \Proteção extremo-a-extremo em redes GMPLS, considerando informação acerca de SRLG

Clientes de sincronização para plataformas móveis

Dissertação apresentado à Escola Superior de Tecnologia e Gestão do IPL para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática - Computação Móvel, orientada pela Doutora Catarina Helena Branco Simões Silva.Cada dia que passa novos dispositivos móveis são lançados no mercado, o que leva a que cada vez mais as pessoas tenham na sua posse um grande número de dispositivos com capacidade de comunicação e armazenamento de informação. Neste cenário é frequente encontrar casos em que a informação fica tão dispersa pelos diversos dispositivos que o utilizador não sabe onde a encontrar de uma forma eficiente. Com este trabalho pretende-se criar aplicações móveis através das quais seja possível proporcionar a um utilizador de diversas plataformas e dispositivos móveis a gestão da sua informação, através da sincronização entre todos os seus dispositivos. As aplicações apresentadas foram desenvolvidas com base no protocolo de sincronização SyncML, desenvolvido por um grupo de empresas com o objectivo de criar um standard de sincronização entre marcas. Devido ao facto de todos os dias serem criadas novas formas de armazenamento de informação, as aplicações foram desenhadas de modo a serem escaláveis, garantindo assim o suporte para qualquer tipo de dados que lhe seja adicionado no futuro

Inspeção, Diagnóstico e Projeto no Âmbito da Reabilitação Estrutural

O presente relatório de estágio pretende resumir os trabalhos realizados de inspeção e diagnóstico (I&D), projetos de reabilitação estrutural e desenvolvimento de uma folha de cálculo destinada ao dimensionamento ou verificação de segurança de asnas tradicionais de Palladio. Este relatório de estágio foi realizado em ambiente empresarial no NCREP - Consultoria em Reabilitação do Edificado e Património, empresa ligada ao ramo da reabilitação estrutural, prestando serviços de consultoria, inspeção, diagnóstico, monitorização e projeto no âmbito da reabilitação de estruturas. Inicialmente são descritos os trabalhos de I&D realizados nos casos de estudo, incluindo os trabalhos prévios à inspeção, a inspeção visual, os ensaios não destrutivos utilizados e por fim o diagnóstico, onde são apresentadas as verificações de segurança realizadas e seu enquadramento normativo. Relativamente aos trabalhos de I&D, é apresentado um caso de estudo de armazéns industriais localizados em V.N. de Gaia, tendo-se inspecionado três armazéns. No relatório são apresentados os trabalhos de caracterização construtiva e geométrica, danos estruturais, avaliações de segurança e sugestões de intervenção para cada um dos armazéns inspecionados. Apresentam-se também trabalhos de projeto de reabilitação e referem-se a um caso de estudo que é a Igreja de Santa Cruz de Braga. De modo a enquadrar as opções tomadas no projeto de reabilitação, primeiramente é apresentado um resumo das atividades de I&D realizadas pelo NCREP. Relativamente ao projeto de reabilitação, são apresentadas as medidas de intervenção e o seu dimensionamento. Por fim, um dos propósitos da realização do estágio é a identificação e melhoria de um procedimento utilizado pela empresa acolhedora. Neste sentido foi desenvolvida uma folha de cálculo destinada à verificação ou dimensionamento de asnas tradicionais de Palladio. É apresentado no relatório o modo de funcionamento e os métodos utilizados para a determinação de esforços, deslocamentos e rácios de segurança.This internship report aims to summarize the work carried out of inspection and diagnosis (I&D), structural rehabilitation projects and development of a spreadsheet for the design or structural safety assessment of traditional Palladio trusses. This report was carried out at NCREP - Consultacy on Rehabilitation of Built Heritage, a company linked to the field of structural rehabilitation, consulting services, inspection, diagnosis, monitoring and design within the rehabilitation of structures. Initially the (I&D) work carried out in the case studies is explained, including actions prior to the inspection, visual inspection, non-destructive testing and, finally, the diagnosis, where structural assessments are carried out and its regulatory framework is presented. Regarding the works of I&D the case study of industrial warehouses located in VN Gaia, where three arehouses were inspected, is presented. In the report, the works of constructive and geometric characterization, structural damage assessment, structural assessments and intervention suggestions for each of the inspected warehouses are presented. Another case study presented regards the rehabilitation project of the Church of Santa Cruz of Braga. In order to frame the options of the rehabilitation project, a summary of the I&D activities carried out by NCREP are described. Regarding the rehabilitation project, the intervention measures and their design are presented. Finally, one of the purposes of the internship is the identification and improvement of a procedure used by the host company. In this sense, a spreadsheet for structural assessment or design of traditional Palladio trusses was developed. The operating mode and the methods used to determine the forces in bars, displacement and safety ratios are analysed in the report

A importância da Relação Professor-Aluno no desenvolvimento do processo de Ensino-Aprendizagem

O atual documento diz respeito ao Relatório Final de Estágio e foi produzido no âmbito da unidade curricular do Estágio Profissional (EP) do 2º ciclo de estudos para a obtenção do grau de Mestre em Ensino de Educação Física nos Ensinos Básico e Secundários. Ao longo do documento irei relatar o processo desenvolvido durante o ano letivo dentro da Escola Cooperante (EC), com o auxílio de dois profissionais da área do ensino da Educação Física, juntamente com os meus colegas do núcleo de estágio (NE). Devido a todo o trabalho desenvolvido vou descrever todas as minhas dúvidas, angustias, crenças, comportamentos, conquistas e alterações/desenvolvimento de conceções relativamente ao ensino da Educação Física (EF) e tudo o que envolve a sua lecionação. Será descrito de forma pormenorizada, o trabalho desenvolvido nas turmas onde tive a oportunidade de conviver e experienciar o papel de docente da EF, aplicando os diversos modelos de ensino e as experiências que me proporcionaram com os alunos das diversas turmas. No entanto, o ponto chave deste documento será a materialização da minha conceção sobre EF e o seu papel na escola, devido às experiências que o EP me proporcionou e à mudança de paradigma existente no início e aquela que se formulou no final do ano. Ao longo do documento também será focado a importância da existência de uma relação entre o professor e o aluno, e dos benefícios existentes quando esta relação é positiva para ambas as partes, daí a Área 3 ser a concretização de um estudo de investigação para materializar este tópico que a certo ponto no meu EP começou a ser a principal razão para formular a minha crença final.The current document concerns the Final Internship Report and was linked within the scope of the Professional Internship (EP) curricular unit of the 2nd cycle of studies to obtain a Master's degree in Physical Education Teaching in Basic and Secondary Education. Throughout the document I will report the process developed during the school year within the Cooperating School (EC), with the help of two professionals in the field of Physical Education teaching, together with my internship center (NE). Mandatory for all the work developed, I will describe all my doubts, anxieties, beliefs, behavior, achievements and changes / development of conceptions regarding the teaching of Physical Education (PE) and everything that involves its teaching. It will be described in detail, the work developed in the classes where I have the opportunity to socialize and experience the role of EF teacher, application of the different teaching models and how experiences they provided me with students from different classes. However, the key point of this document will be the materialization of my conception of PE and its role in school, due to the experiences that PE provided me and the paradigm shift existing at the beginning and the one that was formed at the end of the year. Throughout the document, the importance of the existence of a relationship between the teacher and the student will also be focused and implemented, and the benefits that exist when this relationship is positive for both parties, hence Area 3 is the realization of a research study for fleshing out this topic that at some point in my EP started to be the main reason for formulating my final recommendation

CHARON: Routing in low-density opportunistic wireless sensor networks

Combining wireless sensor networks (WSNs) with delay-tolerant networking (DTN) has the potential to extend their use in a multitude of previously impossible applications. However, and despite numerous proposed solutions, there is still wide debate as to how to best route messages in these networks and, more importantly, how to do it in an energy-efficient way. This paper proposes CHARON (Convergent Hybrid-replication Approach to Routing in Opportunistic Networks), an approach that focuses on maximizing efficiency in addition to delivery statistics. CHARON uses delay as a routing metric, and provides basic QoS mechanisms, with both a quasi-single-copy mode for general traffic and a multi-copy mode for urgent data. It also integrates time synchronization and radio power management mechanisms. Simulation results show that it is able to achieve good delivery statistics with lower overhead than comparable solutions