Suite

Différentes valeurs après écrêtage


J'ai une image satellite de Landsat TM. Je souhaite découper ma zone, j'ai donc créé un polygone et via Qgis -> raster clipper, j'essaie de découper ma zone d'intérêt. J'ai remarqué que les résultats ont des valeurs différentes. Par exemple, ma première image a un minimum de 0, un maximum de 179 et une moyenne de 36,966. après écrêtage, le résultat a des valeurs minimum 6, maximum 112 et moyenne 51,55. Y a-t-il quelque chose d'évident que je ne peux pas voir? Les valeurs ont-elles changé parce que la taille de l'image est différente après le découpage ?


Lors du découpage de l'image, il est probable que vous ayez supprimé le bord de l'image. Le bord de l'imagerie Landsat TM est affecté de 0 dans toutes les bandes. Cela se traduira par le fait que 0 n'est plus le minimum et une augmentation significative de la valeur moyenne à travers le raster. De plus, je suppose que vous avez également coupé l'image pour ne plus inclure de nuages, ce qui modifierait considérablement la valeur maximale.

Il vaudrait la peine de vérifier si des pixels spécifiques ont conservé leurs valeurs en comparant l'original avec l'écrêté à l'aide de l'outil Identifier ou d'une approche similaire.

De petits changements dans les valeurs de pixels sont possibles, en raison d'un rééchantillonnage potentiel, mais cela dépend de la méthode exacte d'écrêtage et de rééchantillonnage.


Modélisation des zones à risque de chutes de pierres basées sur le SIG le long de la région côtière du golfe d'Aqaba, en Égypte

Les chutes de pierres sont un danger naturel dans les zones montagneuses à ne pas sous-estimer. Les activités de masse différant en volume de roche peuvent causer des dommages économiques considérables. Réaliser une évaluation qualitative des zones à fort potentiel de chutes de pierres est une première étape vers la mise en œuvre de stratégies d'atténuation. De nos jours, les Systèmes d'Information Géographique (SIG) sont l'outil de pointe pour une approche rapide et économique d'identification des zones à risques potentiels plutôt que d'utiliser une cartographie conventionnelle avec des données de terrain in-situ. Principalement, la recherche actuelle se concentre sur la conception et la mise en œuvre d'outils conviviaux délimitant la zonation potentielle des risques de chutes de pierres (RHZ). Le modèle construit examine les facteurs déclencheurs tels que la pente, l'aspect, l'altitude, la lithologie, le linéament structurel, l'intensité des précipitations et la profondeur focale de l'activité sismique d'une région côtière montagneuse (golfe d'Aqaba, Égypte). Les paramètres géomorphologiques extraits étaient basés sur un modèle numérique d'élévation TanDEM-X à haute résolution. Le Landsat ETM + 7 amélioré a été utilisé pour générer les paramètres de linéament lithologique et structurel, tandis que les données de précipitations ont été collectées à partir de l'outil de projet de la NASA. Le modèle de zonage a été implémenté au moyen d'ArcGIS Pro ModelBuilder d'ESRI. Les orthophotos de Google Earth Pro comparées à la carte de zonage des risques de chute de pierres générée indiquent la RHZ potentielle avec une grande fiabilité. Les résultats obtenus montrent que 15 % de la zone d'étude est qualifiée de zone à haut risque d'éboulement. Étant donné que les RHZ générées par le modèle dépendent des données d'entrée et des scores et poids d'évaluation sélectionnés, l'obtention de la vérité terrain est essentielle pour obtenir un résultat fiable. Enfin, cette étude recommande d'utiliser le modèle RHZ construit sur des terrains similaires dans le monde entier pour soutenir les décideurs impliqués dans tout projet de développement durable.


Sommation différentiellement privée

Dans notre article précédent, nous avons introduit le concept de sensibilité — dans quelle mesure la sortie d'une requête change lorsqu'une ligne est ajoutée ou supprimée dans la base de données — et a analysé la sensibilité du comptage des requêtes. Lorsqu'une ligne est ajoutée à la base de données, le résultat d'une requête de comptage peut augmenter d'au plus 1. Avec cette simple limite de sensibilité, il est plus facile de répondre aux requêtes de comptage avec une confidentialité différentielle. Le calcul de sommes et de moyennes est un peu plus complexe.

Alors, dans quelle mesure une requête de sommation change-t-elle lorsqu'une ligne est ajoutée à une base de données ? ça dépend des rangs ! Si quelqu'un dépense 1 $ pour un latte à la citrouille et aux épices, l'augmentation de la somme sera de 1 $. Si quelqu'un dépense 10 000 $, la somme augmentera beaucoup plus.

Pour obtenir une confidentialité différentielle, nous avons besoin d'un limite supérieure sur le augmentation la plus importante possible nous pourrions voir quand une ligne est ajoutée. Pour notre requête sur latte, cela signifie que nous avons besoin d'une limite supérieure sur le prix d'un latte à la citrouille et aux épices. C'est un grand défi - quelle que soit la limite que nous fixons, hypothétiquement, il peut y avoir un café quelque part qui facture plus que la limite.

La solution à ce problème s'appelle coupure. L'idée est d'imposer une limite supérieure, au lieu d'en supposer une. Les lattes qui coûtent plus que la limite sont coupé pour que leur prix soit égal à la limite. Après l'écrêtage, nous sommes assurés que toutes les valeurs de notre base de données se situent entre les limites inférieure et supérieure que nous fixons. L'écrêtage est une opération courante dans l'analyse de données. Pandas a même une fonction intégrée pour cela.

Étant donné que l'écrêtage applique des limites inférieures et supérieures garanties aux données, nous pouvons utiliser ces limites pour déterminer la sensibilité. Si nous découpons les données de sorte que les lattes coûtent au plus 10 $, la plus grande augmentation que nous verrons dans le résultat de notre requête de sommation est de 10 $ lorsque nous ajoutons une seule vente de latte à la base de données. Après avoir limité la sensibilité, nous pouvons ajouter du bruit à la sortie de la requête en utilisant le mécanisme de Laplace et obtenir une confidentialité différentielle.

Les paramètres d'écrêtage (les limites supérieure et inférieure) sont extrêmement importants pour la précision. Si la limite supérieure est trop élevée, nous ajouterons beaucoup de bruit inutile. S'il est trop bas, nous perdrons les informations qui étaient présentes dans les données en modifiant trop de points de données.


Redécouvrir la géographie : une nouvelle pertinence pour la science et la société (1997)

La pertinence de la géographie pour la science et la société découle d'un ensemble distinctif et intégré de perspectives à travers lesquelles les géographes voient le monde qui les entoure. Ce chapitre donne une idée de ce que l'on entend par une perspective géographique, qu'elle soit appliquée à la recherche, à l'enseignement ou à la pratique. En raison des limitations d'espace, il n'essaie pas de citer les nombreux excellents exemples de recherche illustrant les perspectives de la géographie, les citations se réfèrent principalement à des résumés de recherche géographique qui sont destinés à servir de ressources pour une lecture plus approfondie.

Il est important de prendre le temps de comprendre les perspectives de la géographie, car la géographie peut être difficile à placer dans la famille des disciplines universitaires. De même que tous les phénomènes existent dans le temps et ont donc une histoire, ils existent aussi dans l'espace et ont une géographie. La géographie et l'histoire sont donc essentielles pour comprendre notre monde et ont été identifiées comme des matières fondamentales dans l'éducation américaine. De toute évidence, ce type d'orientation a tendance à transcender les frontières des autres disciplines des sciences naturelles et sociales. Par conséquent, la géographie est parfois considérée par ceux qui ne connaissent pas la discipline comme un ensemble de spécialités disparates sans noyau central ni cohérence.

Cependant, ce qui maintient la plupart des disciplines ensemble, c'est un ensemble distinct et cohérent de perspectives à travers lesquelles le monde est analysé. Comme d'autres disciplines universitaires, la géographie a un ensemble de perspectives bien développé :

  1. les domaines de synthèse de la géographie: 1 dynamiques environnementales-sociétales liant l'action humaine à l'environnement physique, dynamiques environnementales liant les systèmes physiques, et dynamiques humains-sociétales liant les systèmes économiques, sociaux et politiques et
  2. représentation spatiale en utilisant des approches visuelles, verbales, mathématiques, numériques et cognitives.

Ces trois perspectives peuvent être représentées comme les dimensions d'une matrice d'enquête géographique, comme le montre la figure 3.1.

La matrice des perspectives géographiques. Les façons de voir le monde de la géographie à travers son accent sur le lieu et l'échelle (axe horizontal) et mdash recoupent ses trois domaines de synthèse : dynamique humaine-sociétale, dynamique environnementale et dynamique environnementale-sociétale (axe vertical). La représentation spatiale, troisième dimension de la matrice, sous-tend et parfois oriente les recherches dans d'autres branches de la géographie.

Le terme la synthèse, tel qu'il est utilisé dans ce rapport, fait référence à la manière dont les géographes tentent souvent de transcender les frontières séparant traditionnellement les diverses disciplines des sciences naturelles, des sciences sociales et des sciences humaines afin de fournir une analyse large de phénomènes sélectionnés. Une telle recherche profite non seulement de rassembler dans une analyse des idées qui sont souvent traitées séparément dans d'autres disciplines, mais aussi d'examiner de manière critique les disjonctions et les contradictions entre les façons dont différentes disciplines examinent des phénomènes identiques.

Les façons de voir le monde de la géographie

Un principe central de la géographie est que « l'emplacement compte » pour comprendre une grande variété de processus et de phénomènes. En effet, l'accent mis par la géographie sur la localisation offre une manière transversale d'examiner les processus et les phénomènes que d'autres disciplines ont tendance à traiter isolément. Les géographes se concentrent sur les relations et les dépendances du "monde réel" entre les phénomènes et les processus qui donnent du caractère à n'importe quel endroit ou endroit. Les géographes cherchent également à comprendre les relations entre les lieux : par exemple, les flux de personnes, de biens et d'idées qui renforcent la différenciation ou améliorent les similitudes. Les géographes étudient l'intégration « verticale » des caractéristiques qui définissent le lieu ainsi que les connexions « horizontales » entre les lieux. Les géographes se concentrent également sur l'importance de l'échelle (à la fois dans l'espace et dans le temps) dans ces relations. L'étude de ces relations a permis aux géographes de prêter attention aux complexités des lieux et des processus qui sont souvent traités dans l'abstrait par d'autres disciplines.

Intégration en place

Les lieux sont des laboratoires naturels pour l'étude des relations complexes entre les processus et les phénomènes. La géographie a une longue tradition d'essayer de comprendre comment différents processus et phénomènes interagissent dans les régions et les localités, y compris une compréhension de la façon dont ces interactions donnent aux lieux leur caractère distinctif.

L'analyse systématique des processus sociaux, économiques, politiques et environnementaux opérant dans un lieu fournit une compréhension intégrée de sa spécificité ou de son caractère. Les travaux pionniers de Hägerstrand (1970), par exemple, ont montré comment les schémas d'activité quotidienne des personnes peuvent être compris comme le résultat d'un processus dans lequel les individus sont limités par la disponibilité et l'accessibilité géographique des lieux avec lesquels ils peuvent interagir. Les recherches dans cette tradition ont depuis montré que les séquences temporelles et spatiales d'actions des individus suivent des modèles typiques dans des types d'environnements particuliers et que bon nombre des caractéristiques distinctives des lieux résultent d'une intersection de séquences comportementales limitées par l'accessibilité spatiale aux opportunités d'interaction. . Une telle analyse systématique est particulièrement au cœur de la géographie régionale et humaine, et c'est un thème auquel de nombreuses recherches géographiques reviennent continuellement. Lorsqu'une telle analyse systématique est appliquée à de nombreux endroits différents, une compréhension de variabilité géographique émerge. Bien entendu, une analyse complète de la variabilité géographique doit prendre en compte les processus qui traversent les limites des lieux, les reliant les uns aux autres, mais aussi d'échelle.

Interdépendances entre les lieux

Les géographes reconnaissent qu'un "lieu" est défini non seulement par ses caractéristiques internes mais aussi par les flux de personnes, de matériaux (par exemple, les

marchandises, polluants) et des idées venues d'ailleurs. Ces flux introduisent des interdépendances entre les lieux qui peuvent soit renforcer soit réduire les différences. Par exemple, des pratiques agricoles très différentes d'utilisation des terres ont évolué dans des conditions environnementales locales identiques en raison de la distance au marché affectant la rentabilité des cultures. À grande échelle, le flux généralisé et mondial des valeurs culturelles et des systèmes économiques occidentaux a servi à réduire les différences entre de nombreux peuples du monde. Un objectif important de la géographie est de comprendre ces flux et comment ils affectent le lieu.

L'enjeu de l'analyse des flux et de leurs impacts sur le lieu est considérable. De telles relations ont toutes les caractéristiques des systèmes non linéaires complexes dont le comportement est difficile à représenter ou à prévoir. Ces relations deviennent de plus en plus importantes pour la science et la prise de décision, comme discuté dans les chapitres 5 et 6.

Interdépendances entre les échelles

Les géographes reconnaissent que l'échelle d'observation est également importante pour comprendre les processus et les phénomènes géographiques à un endroit. Bien que la géographie concerne à la fois les échelles spatiales et temporelles, la dimension durable de la perspective géographique est l'importance de spatial échelles, du global au très local.

Les géographes ont noté, par exemple, que la modification de l'échelle spatiale d'analyse peut fournir des informations importantes sur les processus et phénomènes géographiques et pour comprendre comment les processus et les phénomènes à différentes échelles sont liés. Une préoccupation de longue date des géographes a été le « problème de la régionalisation », c'est-à-dire le problème de la délimitation de régions contiguës ayant des caractéristiques géographiques communes. Les géographes reconnaissent que la complexité interne et la différenciation des régions géographiques dépendent de l'échelle et, par conséquent, qu'un ensemble particulier de régions est toujours une représentation incomplète et peut-être trompeuse de la variation géographique.

L'identification des échelles auxquelles des phénomènes particuliers présentent une variation maximale fournit des indices importants sur la portée géographique et temporelle des mécanismes de contrôle. Par exemple, les analyses spectrales des données de température, révélant les échelles géographiques auxquelles la similitude de température est maximale, peuvent fournir des indices importants sur l'influence relative des microclimats, des masses d'air et de la circulation mondiale sur les modèles de température. Une augmentation globale de la température moyenne pourrait avoir des impacts locaux très différenciés et peut même produire un refroidissement dans certaines localités en raison de la manière dont les processus mondiaux, régionaux et locaux interagissent. De même, les évolutions économiques et politiques nationales et internationales peuvent avoir des impacts très différenciés sur la compétitivité économique des villes et des États. L'accent mis sur l'échelle permet aux géographes d'analyser l'impact des changements globaux sur les événements locaux et l'impact des événements locaux sur les changements globaux.

Domaines de synthèse 2

L'écart le plus radical de la géographie par rapport aux spécialisations disciplinaires conventionnelles peut être vu dans sa préoccupation fondamentale pour la façon dont les humains utilisent et modifient l'environnement biologique et physique (le environnement biophysique) qui maintient la vie, ou dynamique environnementale et sociétale. Il existe également deux autres domaines de synthèse importants en géographie : les travaux examinant les interrelations entre différents processus biophysiques, ou dynamique environnementale, et des travaux synthétisant les mécanismes économiques, politiques, sociaux et culturels, ou dynamiques humaines-sociétales. Ces domaines recoupent et s'inspirent des préoccupations de lieu ancrées dans la manière de voir le monde en géographie.

Dynamiques environnementales-sociétales

Cette branche de la discipline reflète peut-être la préoccupation la plus ancienne de la géographie et est donc l'héritière d'une riche tradition intellectuelle. Les relations qu'il étudie&mdashla dynamique liant la société et son environnement biophysique&mdashaujourd'hui ne sont pas seulement un élément central de la géographie mais sont également une préoccupation de plus en plus urgente pour d'autres disciplines, les décideurs et le public. Bien que les travaux des géographes dans ce domaine soient trop variés pour être facilement classés, ils comprennent trois domaines de recherche larges mais qui se chevauchent : l'utilisation humaine et les impacts sur l'environnement, les impacts sur l'humanité des changements environnementaux, et les perceptions humaines et les réponses aux changements environnementaux. .

Utilisation humaine et impacts sur l'environnement

Les actions humaines modifient ou transforment inévitablement la nature en fait, elles sont souvent spécifiquement destinées à le faire. Ces impacts de l'action humaine ont été si étendus et profonds qu'il est maintenant difficile de parler d'un environnement « naturel ». Les géographes ont contribué à au moins trois grands inventaires mondiaux des impacts humains sur l'environnement (Thomas, 1956 Turner et al., 1990 Mather et Sdasyuk, 1991) et ont contribué à la littérature d'évaluation, de prescription et d'argumentation concernant leur importance. Des études aux niveaux local et régional ont clarifié des cas spécifiques de transformation du paysage induite par l'homme : par exemple, la dégradation de l'environnement dans l'Himalaya, les modèles et les processus de déforestation aux Philippines et en Amazonie, la dessiccation de la mer d'Aral, la dégradation des paysages en Chine, et l'ampleur et le caractère des changements environnementaux préhispaniques dans les Amériques.

Les géographes étudient les manières dont la société exploite et, ce faisant,

Les citations dans cette section ne font pas référence à des contributions majeures à la recherche puisqu'elles sont l'objet du chapitre 5. Elles renvoient le lecteur à des livres et des articles qui fournissent une discussion plus détaillée du sujet que ce qui peut être fourni ici.

dégrade, maintient, améliore ou redéfinit sa base de ressources naturelles. Les géographes se demandent pourquoi les individus et les groupes manipulent l'environnement et les ressources naturelles comme ils le font (Grossman, 1984 Hecht et Cockburn, 1989). Ils ont examiné les arguments sur les rôles de la capacité de charge et des pressions démographiques dans la dégradation de l'environnement, et ils ont prêté une attention particulière aux manières dont les différentes cultures perçoivent et utilisent leur environnement (Butzer, 1992). Ils ont consacré une attention considérable au rôle des institutions, des structures et des inégalités politico-économiques dans l'utilisation et l'altération de l'environnement, tout en prenant soin de ne pas dépeindre l'environnement comme une scène vide sur laquelle se déroulent les conflits sociaux (Grossman, 1984 Zimmerer, 1991 Carney, 1993).

Impacts environnementaux sur l'humanité

Les conséquences pour l'humanité du changement de l'environnement biophysique, qu'elles soient endogènes ou induites par l'homme, partagent également une préoccupation traditionnelle des géographes. Par exemple, les géographes ont contribué à étendre les approches de l'analyse d'impact environnemental au climat. Ils ont produit d'importantes études sur l'impact des variations climatiques naturelles et projeté le réchauffement climatique induit par l'homme sur les régions vulnérables, l'approvisionnement alimentaire mondial et la faim. Ils ont étudié les impacts d'une variété d'autres phénomènes naturels et environnementaux, des inondations et des sécheresses aux maladies et aux émissions de rayonnement nucléaire (Watts, 1983 Kates et al., 1985 Parry et al., 1988 Mortimore, 1989 Cutter, 1993). Ces travaux se sont généralement concentrés sur les différentes vulnérabilités des individus, des groupes et des zones géographiques, démontrant que le changement environnemental à lui seul est insuffisant pour comprendre les impacts humains. Au contraire, ces impacts sont articulés à travers des structures sociétales qui donnent sens et valeur au changement et déterminent en grande partie les réponses prises.

Perceptions humaines et réponses aux changements environnementaux

Les géographes ont reconnu depuis longtemps que les relations homme-environnement sont fortement influencées non seulement par des activités ou des technologies particulières, mais aussi par les idées et les attitudes mêmes que les différentes sociétés ont à propos de l'environnement. Certaines des contributions les plus influentes de la géographie ont documenté les racines et le caractère de points de vue particuliers sur l'environnement (Glacken, 1967 Tuan, 1974). Les géographes ont également reconnu que les impacts des changements environnementaux sur les populations humaines peuvent être fortement atténués ou même évités par l'action humaine. Une perception précise du changement et de ses conséquences est un élément clé des stratégies d'atténuation réussies. Les géographes qui étudient les dangers ont apporté d'importantes contributions pour comprendre comment les perceptions du risque varient de la réalité (Tuan, 1974) et comment la communication du risque peut amplifier ou atténuer les signaux de risque (Palm, 1990 Kasperson et Stallen, 1991).

Une perception précise des stratégies d'atténuation disponibles est un aspect important

de ce domaine, capturé par le concept géographique de Gilbert F. White de la « gamme de choix », qui a été appliqué pour éclairer les politiques en éclairant les options disponibles pour différents acteurs à différents niveaux (Reuss, 1993). Dans le cas de l'occupation des plaines inondables, par exemple, ces options comprennent la construction d'ouvrages de contrôle des inondations, le contrôle du développement dans les zones sujettes aux inondations et la possibilité pour les personnes touchées d'absorber les coûts de la catastrophe. Dans le cas du changement climatique mondial, les options vont de la réduction des émissions de gaz à effet de serre (par exemple, le dioxyde de carbone) à la poursuite du statu quo et à l'adaptation au changement si et quand il se produit. Les géographes ont rassemblé des études de cas de réponses sociétales à une grande variété de défis environnementaux comme analogues à ceux posés par le climat et d'autres changements environnementaux et ont examiné les façons dont diverses sociétés et communautés interprètent les environnements en question (Jackson, 1984 Demeritt, 1994 Earle , 1996).

Dynamique environnementale

Les géographes abordent souvent l'étude de la dynamique environnementale du point de vue des sciences naturelles (Mather et Sdasyuk, 1991). La société et ses rôles dans l'environnement restent un thème majeur, mais l'activité humaine est analysée comme l'un des nombreux mécanismes interdépendants de la variabilité ou du changement de l'environnement. Les efforts pour comprendre les rétroactions entre les processus environnementaux, y compris les activités humaines, sont également au cœur de l'étude géographique de la dynamique environnementale (Terjung, 1982). Comme dans les autres sciences naturelles, l'avancement de la théorie reste un thème primordial, et la vérification empirique continue d'être un critère majeur sur lequel l'efficacité est jugée.

La géographie physique a évolué en un certain nombre de sous-domaines qui se chevauchent, bien que les trois principales subdivisions soient la biogéographie, la climatologie et la géomorphologie (Gaile et Willmott, 1989). Ceux qui s'identifient davantage à un sous-domaine qu'aux autres, cependant, utilisent généralement les résultats et les perspectives des autres pour éclairer leur recherche et leur enseignement. Cela peut être attribué aux traditions d'investigation intégratives et transversales des géographes physiques, ainsi qu'à leur perspective commune des sciences naturelles (Mather et Sdasyuk, 1991). Les limites entre les sous-champs, à leur tour, sont quelque peu floues. Les biogéographes, par exemple, tiennent souvent compte de la dynamique spatiale 3 du climat, des sols et de la topographie lorsqu'ils étudient les distributions changeantes des plantes et des animaux, tandis que les climatologues prennent fréquemment en compte les influences que l'hétérogénéité et le changement du paysage exercent sur le climat. Les géomorphologues tiennent également compte du forçage climatique et de la dynamique de la végétation sur les processus d'érosion et de dépôt. Les trois grands

Le terme dynamique spatiale fait référence au mouvement, à la translocation ou au changement de phénomènes (à la fois naturels et humains) dans l'espace géographique. L'étude des dynamiques spatiales se concentre sur les facteurs naturels, sociaux, économiques, culturels et historiques qui contrôlent ou conditionnent ces mouvements et translocations.

les sous-domaines de la géographie physique, en d'autres termes, non seulement partagent une perspective de sciences naturelles, mais diffèrent simplement en ce qui concerne l'accent. Chaque sous-domaine, cependant, sera résumé séparément ici par respect pour la tradition.

Biogéographie

La biogéographie est l'étude des distributions des organismes à diverses échelles spatiales et temporelles, ainsi que des processus qui produisent ces modèles de distribution. La biogéographie se situe à l'intersection de plusieurs domaines différents et est pratiquée à la fois par les géographes et les biologistes. Dans les départements de géographie américains et britanniques, la biogéographie est étroitement liée à l'écologie.

Les géographes spécialisés en biogéographie étudient les modèles spatiaux et la dynamique des taxons individuels de plantes et d'animaux, ainsi que les communautés et les écosystèmes dans lesquels ils se trouvent, en relation avec les processus naturels et anthropiques. Cette recherche est menée à des échelles spatiales locales à régionales. Il se concentre sur les caractéristiques spatiales des taxons ou des communautés révélées par le travail de terrain et/ou l'analyse d'images de télédétection. Cette recherche se concentre également sur les changements historiques dans les caractéristiques spatiales des taxons ou des communautés telles que reconstruites, par exemple, à partir d'enregistrements d'arpentage, de photographies, de structures d'âge des populations et d'autres preuves d'archives ou de terrain. Les biogéographes reconstituent également des communautés végétales et animales préhistoriques et préhumaines à l'aide de techniques paléoécologiques telles que l'analyse pollinique des sédiments lacustres ou l'analyse faunique des dépôts de dépotoirs ou de grottes. Cette recherche a apporté d'importantes contributions à la compréhension de la dynamique spatiale et temporelle des communautés biotiques sous l'influence de l'activité humaine historique et préhistorique ainsi que de la variabilité et du changement naturels.

Climatologie

Les climatologues géographiques s'intéressent principalement à la description et à l'explication de la variabilité spatiale et temporelle des états de chaleur et d'humidité de la surface de la Terre, en particulier ses surfaces terrestres. Leurs approches sont assez variées, y compris (1) la modélisation numérique des flux d'énergie et de masse de la surface terrestre à l'atmosphère (2) des mesures in situ des flux de masse et d'énergie, en particulier dans des environnements modifiés par l'homme (3) la description et l'évaluation des conditions climatiques caractéristiques pertinentes de la surface terrestre, souvent grâce à l'utilisation d'observations satellitaires et (4) la décomposition statistique et la catégorisation des données météorologiques. Les climatologues géographiques ont apporté de nombreuses contributions à notre compréhension des systèmes climatiques urbains et régionaux, et ils commencent également à examiner le changement climatique à grande échelle. Ils ont également examiné les relations statistiques entre les données météorologiques, climatiques et sociologiques. De telles analyses ont suggéré des associations intrigantes, par exemple, entre la croissance urbaine et le réchauffement (Oke, 1979) et le cycle de chauffage saisonnier et la fréquence de la criminalité (Harries et al., 1984).

Géomorphologie

La recherche géomorphologique en géographie met l'accent sur l'analyse et la prédiction des processus et des formes de la surface de la Terre. La surface de la Terre est constamment modifiée sous l'influence combinée de facteurs humains et naturels. Le travail de la glace en mouvement, du vent soufflant, des vagues déferlantes, de l'effondrement et du mouvement de la force de gravité, et surtout de l'eau qui coule, sculpte une surface qui se renouvelle constamment grâce à l'activité volcanique et tectonique.

Pendant la majeure partie du vingtième siècle, la recherche géomorphologique s'est concentrée sur l'examen de la stabilité du paysage et de l'équilibre entre les forces de l'érosion et de la construction. Au cours des deux dernières décennies, cependant, l'accent s'est déplacé vers les efforts visant à caractériser le changement et le comportement dynamique des systèmes de surface. Quelle que soit l'accent mis, la méthode d'analyse implique invariablement la définition des flux de masse et d'énergie à travers le système de surface, et une évaluation ou une mesure des forces et de la résistance à l'œuvre. Cette analyse est importante car si les géomorphologues doivent prévoir des changements rapides à court terme (tels que des glissements de terrain, des inondations ou l'érosion côtière lors de tempêtes) ou des changements rapides à long terme (tels que l'érosion causée par la gestion des terres ou l'exploitation minière à ciel ouvert), la les taux naturels de changement doivent d'abord être compris.

Dynamiques humaines-sociétales : de la théorie de la localisation à la théorie sociale

Le troisième domaine se concentre sur l'étude géographique des processus économiques, sociaux, politiques et culturels interdépendants. Les géographes ont cherché une compréhension synthétique de tels processus en s'intéressant à deux types de questions : (1) les manières dont ces processus affectent l'évolution de lieux particuliers et (2) l'influence des arrangements spatiaux et notre compréhension sur ces processus. Une grande partie des premiers travaux géographiques dans ce domaine mettait l'accent sur les modèles spatiaux de prise de décision en matière de localisation et leur évolution s'expliquait en grande partie en termes de choix spatiaux rationnels des acteurs individuels (par exemple, Haggett et al., 1979 Berry et Parr, 1988).

À partir de Harvey (1973), une nouvelle cohorte de chercheurs a commencé à s'interroger sur la manière dont les structures sociales conditionnent le comportement individuel et, plus récemment, sur l'importance des facteurs politiques et culturels dans le changement social (Jackson et Penrose, 1993). Cela a mûri en tant que corpus influent de travaux fondés sur la théorie sociale, qui a consacré des efforts considérables à comprendre comment l'espace et le lieu médient les interrelations entre les actions individuelles et l'évolution des modèles et des arrangements économiques, politiques, sociaux et culturels et comment les configurations spatiales sont elles-mêmes. construits par de tels processus (par exemple, Gregory et Urry, 1985 Harvey, 1989 Soja, 1989 Wolch et Dear, 1989).

Cette recherche a acquis une large reconnaissance tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de la discipline.

Sur la base de la géographie, les questions d'espace et de lieu sont désormais de plus en plus considérées comme centrales à la recherche sociale. En effet, l'une des principales revues de recherche interdisciplinaire en théorie sociale, Environnement et Aménagement D : Société et Espace, a été fondée par des géographes. La nature et l'impact de la recherche qui a cherché à combler le fossé entre la théorie sociale et les conceptualisations de l'espace et du lieu sont évidents dans les études récentes sur l'évolution des lieux et les interconnexions entre les lieux.

Synthèse sociétale en place

Les géographes qui étudient les processus sociétaux en place ont eu tendance à se concentrer sur les micro ou mésoéchelles. La recherche sur les villes a été un domaine de recherche particulièrement influent, montrant comment la structure spatiale interne des zones urbaines dépend du fonctionnement des marchés fonciers, des décisions de localisation industrielle et résidentielle, de la composition de la population, des formes de gouvernance urbaine, des normes culturelles et des diverses influences. de groupes sociaux différenciés selon la race, la classe et le sexe. L'appauvrissement des villes centrales a été attribué à des forces économiques, sociales, politiques et culturelles qui accélèrent la suburbanisation et la polarisation sociale intra-urbaine. Les études des paysages urbains et ruraux examinent comment l'environnement matériel reflète et façonne les développements culturels et sociaux, dans des travaux allant des interprétations des significations sociales ancrées dans l'architecture urbaine aux analyses des impacts des réseaux routiers sur l'utilisation des terres et les quartiers (Knox, 1994).

Les chercheurs se sont également concentrés sur les conditions de vie et les perspectives économiques de différents groupes sociaux et ethniques dans des villes, des villages et des quartiers particuliers, avec une attention particulière récemment à la façon dont les modèles de discrimination et d'accès à l'emploi ont influencé les modèles d'activité et les choix résidentiels des femmes urbaines ( ex., McDowell, 1993a, b). Les chercheurs ont également tenté de comprendre les forces économiques, sociales et politiques renforçant la ségrégation des communautés pauvres, ainsi que la persistance de la ségrégation entre certains groupes raciaux et ethniques, quel que soit leur statut socio-économique. Une perspective géographique sur ces questions garantit que les groupes ne sont pas traités comme des ensembles indifférenciés. By focusing attention on disadvantaged communities in inner cities, for example, geographers have offered significant evidence of what happens when jobs and wealthier members of a community leave to take advantage of better opportunities elsewhere (Urban Geography, 1991).

Geographical work on place is not limited to studies of contemporary phenomena. Geographers long have been concerned with the evolving character of places and regions, and geographers concerned with historical developments and processes have made important contributions to our understanding of places past and present. These contributions range from sweeping interpretations of the historical evolution of major regions (e.g., Meinig, 1986 et seq.) to analyses of the changing ethnic character of cities (Ward, 1971) to the role of capitalism in

urban change (Harvey, 1985a, b). Studies along these lines go beyond traditional historical analysis to show how the geographical situation and character of places influence not only how those places develop but larger social and ideological formations as well.

Space, Scale, and Human-Societal Dynamics

Studies of the social consequences of linkages between places focus on a variety of scales. One body of research addresses spatial cognition and individual decision making and the impact of individual action on aggregate patterns. Geographers who study migration and residential choice behavior seek to account for the individual actions underlying the changing social structure of cities or shifting interurban populations. Research along these lines has provided a framework for modeling the geographical structure of interaction among places, resulting inter alia in the development of operational models of movement and settlement that are now widely used by urban and regional planners throughout Europe (Golledge and Timmermans, 1988).

Geographers also have contributed to the refinement of location theories that reflect actual private and public decision making. Initially, much of this research looked at locational issues at particular moments in time. Work by Morrill (1981) on political redistricting, for example, provided insights into the many ways in which administrative boundary drawing reflects and shapes political ideas and practices. More recent work has focused on the evolution of industrial complexes and settlement systems. This work has combined the insights of location theory with studies of individual and institutional behavior in space (Macmillan, 1989). At the interurban and regional scales, geographers have studied nationwide shifts in the location and agglomeration of industries and interurban migration patterns. These studies have revealed important factors shaping the growth prospects of cities and regions.

An interest in the relationship between individual behavior and broader-scale societal structures prompted geographers to consider how individual decisions are influenced by, and affect, societal structures and institutions (e.g., Peet and Thrift, 1989). Studies have tackled issues ranging from human reproduction and migration decisions to recreation and political protest. Researchers have shown how movement decisions depend on social and political barriers, the distribution of economic and political resources and broader-scale processes of societal restructuring. They have examined how the increased mobility of jobs and investment opportunities have affected local development strategies and the distribution of public resources between firms and households.

Indeed, there is new interest in theorizing the geographical scales at which different processes are constituted and the relationship between societal processes operating at different scales (Smith, 1992 Leitner and Delaney, 1996). Geographers recognize that social differences from place to place reflect not only differ-

ences in the characteristics of individual localities but also differences in how they are affected by societal processes operating at larger scales. Research has shown, for example, that the changing growth prospects of American cities and regions cannot adequately be understood without taking into account the changing position of the United States in the global system and the impact of this change on national political and economic trends (Peet, 1987 Smith and Feagin, 1987).

Geographic research also has focused explicitly on the spatial manifestations of institutional behavior, notably that of large multilocational firms national, state, and local governments and labor unions. Research on multilocational firms has examined their spatial organization, their use of geographical strategies of branch-plant location and marketing in order to expand into or maintain geographically defined markets, and the way their actions affect the development possibilities of different places (Scott, 1988b Dicken, 1992). Research into state institutions has focused on such issues as territorial integration and fragmentation evolving differences in the responsibilities and powers exercised by state institutions at different geographical scales and political and economic rivalries between territories, including their impact on political boundaries and on geopolitical spheres of influence. Observed shifts in the location of political influence and responsibility away from traditional national territories to both local states and supranational institutions demonstrate the importance of studying political institutions across a range of geographical scales (Taylor, 1993).

Spatial Representation

The importance of spatial representation as a third dimension of geography's perspectives (see Figure 3.1) is perhaps best exemplified by the long and close association of cartography with geography (see Chapter 4). Research emphasizing spatial representation complements, underpins, and sometimes drives research in other branches of geography and follows directly from the thesis that location matters. Geographers involved in spatial representation research use concepts and methods from many other disciplines and interact with colleagues in those fields, including computer science, statistics, mathematics, geodesy, civil engineering, cognitive science, formal logic, cognitive psychology, semiotics, and linguistics. The goals of this research are to produce a unified approach to spatial representation and to devise practical tools for representing the complexities of the world and for facilitating the synthesis of diverse kinds of information and diverse perspectives.

How geographers represent geographic space, what spatial information is represented, and what space means in an age of advanced computer and telecommunications technology are critical to geography and to society. Research linking cartographic theory with philosophies of science and social theory has demonstrated that the way problems are framed, and the tools that are used to structure and manipulate data, can facilitate investigation of particular categories of prob-

lems and, at the same time, prevent other categories of problems from even being recognized as such. By dictating what matters, representations help shape what scientists think and how they interpret their data (Sack, 1986 Harley, 1988 Wood, 1992).

Geographic approaches to spatial representation are closely linked to a set of core spatial concepts (including location, region, distribution, spatial interaction, scale, and change) that implicity constrain and shape how geographers represent what they observe. In effect, these concepts become a priori assumptions underlying geographic perspectives and shaping decisions by geographers about how to represent their data and what they choose to represent.

Geographers approach spatial representation in a number of ways to study space and place at a variety of scales. Tangible representations of geographic space may be visual, verbal, mathematical, digital, cognitive, or some combination of these. Reliance on representation is of particular importance when geographic research addresses intangible phenomena (e.g., atmospheric temperature or average income) at scales beyond the experiential (national to global) and for times in the past or future. Tangible representations (and links among them) also provide a framework within which synthesis can take place. Geographers also study cognitive spatial representations&mdashfor example, mental models of geographic environments&mdashin an effort to understand how knowledge of the environment influences peoples' behavior in that environment and make use of this knowledge of cognitive representation in developing approaches to other forms of representation.

Visual representation of geographic space through maps was a cornerstone of geographic inquiry long before its formal recognition as an academic area of research, yet conventional maps are not the only visual form used in geographic research. Figure 3.2 shows that conventional maps occupy a midpoint along a continuum of visual representation forms. This continuum can be defined by a dimension scale, which ranges from atomic to cosmological, and abstractness level, which ranges from images to line drawings.

Due to the centrality of geographic maps as a means for spatial representation, however, concepts developed for mapping have had an impact on all forms of spatial representation. This role as a model and catalyst for visual representation throughout the sciences is clear in Hall's (1992) recent popular account of mapping as a research tool used throughout science, as well as the recognition by computer scientists that maps are a fundamental source of many concepts used in scientific visualization (Collins, 1993).

An active field of geographic research on spatial representation involves formalizing the ''language" for visual geographic representation. Another important field of research involves improved depiction of the Earth's surface. A notable example is the recent advance in matching computational techniques for terrain shading with digital elevation databases covering the conterminous United States (see Sidebar 3.1).

The conventional map is one of many visual representations of space used by geographers and other scientists. As one of a continuum of spatial representations, maps occupy a "fuzzy" category defined by an "abstractness level" (horizontal axis) and a "scale dimension" (vertical axis).

Source: After MacEachren (1995, Figure 4.3).

Verbal representation refers to attempts to evoke landscapes through a carefully constructed description in words. Some of the geographers who have become best known outside the discipline rely almost exclusively on this form of representation. Geographers have drawn new attention to the power of both verbal and visual representations, exploring the premise that every representation has multiple, potentially hidden, and perhaps duplicitous, meanings (Gregory, 1994).

A current field of research linking verbal and visual forms of spatial representation concerns hypermedia documents designed for both research and instructional applications. The concept of a geographic script (analogous to a movie script) has been proposed as a strategy for leading people through a complex web of maps, graphics, pictures, and descriptions developed to provide information about a particular issue (Monmonier, 1992).

Mathematical representations include models of space, which emphasize location, regions, and distributions models of functional association and models of process, which emphasize spatial interaction and change in place. Visual maps, of course, are grounded in mathematical models of space, and it can be demonstrated that all map depictions of geographic position are, in essence, mathematical transformations from the Earth to the plane surface of the page or

computer display screen. The combination of visual and mathematical representation draws on advantages inherent in each (see Plate 2).

A good example of the link between mathematical and visual representation is provided by the Global Demography Project (Tobler et al., 1995). In this project more than 19,000 digitized administrative polygons and associated population counts covering the entire world were extrapolated to 1994 and then converted to spherical cells. The data are available as a raster map, accessible on the World Wide Web from the National Aeronautics and Space Administration's Consortium for the International Earth Science Information Network, Socioeconomic and Economic Data Center, which supported the project.

Cognitive representation is the way individuals mentally represent information about their environment. Human cognitive representations of space have been studied in geography for more than 25 years. They range from attempts to derive "mental maps" of residential desirability to assessing ways in which knowledge of spatial position is mentally organized, the mechanisms through which this knowledge expands with behavior in environments, and the ways in which environmental knowledge can be used to support behavior in space. The resulting wealth of knowledge about spatial cognition is now being linked with visual and digital forms of spatial representation. This link is critical in such research fields as designing interfaces for geographic information systems (GISs) and developing structures for digital geographic databases. Recent efforts to apply the approaches of cognitive science to modeling human spatial decision making have opened promising research avenues related to way finding, spatial choice, and the development of GIS-based spatial decision support systems. In addition, research about how children at various stages of cognitive development cope with maps and other forms of spatial representation is a key component in efforts to improve geography education.

Digital representation is perhaps the most active and influential focus of representational research because of the widespread use of GISs and computer mapping. Geographers have played a central role in the development of the representational schemes underpinning GISs and computer mapping systems. Geographers working with mathematicians at the U.S. Census Bureau in the 1960s were among the first to recognize the benefits of topological structures for vector-based digital representations of spatial data. This vector-based approach (the Dual Independent Map Encoding system, more recently replaced by the Topologically Integrated Geographical Encoding and Referencing system, or TIGER) has become the linchpin of the Census Bureau's address-matching system. It has been adapted to computer mapping through an innovative system for linking topological and metrical geographic representations. Related work by geographers and other scientists at the U.S. Geological Survey's (USGS) National Mapping Division led to the development of a digital mapping system (the Digital Line Graph format) and has allowed the USGS to become a major provider of digital spatial data.

Geographers working in GIS research have investigated new approaches to raster (grid-based) data structures. Raster structures are compatible with the structure of data in remote sensing images, which continue to be a significant source of input data for GIS and other geographic applications. Raster structures are also useful for overlying spatial data. Developments in vector and raster data structures have been linked through an integrated conceptual model that, in effect, is eliminating the raster-vector dichotomy (Peuquet, 1988).

U.S. geographers have also played a leading role in international collaboration directed at the generalization of digital representations (Buttenfield and McMaster, 1991). This research is particularly important because solutions to key generalization problems are required before the rapidly increasing array of digital georeferenced data can be integrated (through GISs) to support multiscale geographic analysis. Generalization in the digital realm has proved to be a difficult problem because different scales of analysis demand not only more or less detailed information but also different kinds of information represented in fundamentally different ways.

Increasingly, the aspects of spatial representation discussed above are being linked through digital representations. Transformations from one representation to another (e.g., from mathematical to visual) are now routinely done using a digital representation as the intermediate step. This reliance on digital representation as a framework for other forms of representation brings with it new questions concerning the impact of digital representation on the construction of geographic knowledge.

One recent outgrowth of the spatial representation traditions of geography is a multidisciplinary effort in geographic information science. This field emphasizes coordination and collaboration among the many disciplines for which geographic information and the rapidly emerging technologies associated with it are of central importance. The University Consortium for Geographic Information Science (UCGIS), a nonprofit organization of universities and other research institutions, was formed to facilitate this interdisciplinary effort. UCGIS is dedicated to advancing the understanding of geographic processes and spatial relationships through improved theory, methods, technology, and data.

Geographic Epistemologies 4

This survey of geography's perspectives illustrates the variety of topics pursued by geography as a scientific discipline, broadly construed. The methods and approaches that geographers have used to generate knowledge and understanding of the world about them&mdashthat is, its epistemologies&mdashare similarly broad. The post-World War II surge in theoretical and conceptual geography, work

Le terme epistemology refers to the methods of knowledge acquisition.


3 Answers 3

It sounds like you have your camera's Start Clipping Distance set too high in the 3D Viewport Properties. Clipping distances define the range (in distance units) within which objects are visible. If your distances are set incorrectly, your view gets "clipped" when you cross the clipping threshold, as you describe. To change the 3D Viewport clipping settings:

Properties panel ( N ) -> View section -> set the Clip Start distance lower

(REMARQUE: These settings only effect display when NOT in Camera view)


Program Details

Program length

The part-time program courses are generally offered evenings, Saturdays or as workshops spanning a few days. The program is also now available online. Most students complete the part-time program in 2-4 years depending on educational background and number of courses taken each term. The Part-time studies GIS program must be completed within 5 years of commencing studies.

Program location

Burnaby Campus
3700 Willingdon Avenue
Burnaby, BC

Courses are also offered through distance and online learning.

Program structure

Credits
GIS Technology Courses 45.0
Management Courses 5.0
Project/Practicum Courses 16.0
Le total 66.0


Master’s in Geographic Information Science (GIS)

Work with top experts in the field—and with pioneering technologies—to forge a distinguished career in geographic information science (GIS).

If your goal is to be a leader in the GIS field, our Master’s in Geographic Information Science (GIS) is designed for you. The GIS master’s program is a natural extension of our internationally recognized work on the frontier of geospatial technology, and we are pioneering the interpretation of remote sensing, mapping, and analytics, continually revealing new information about our world.

The M.S. in Geographic Information Science (GIS) is a collaboration among three areas of the university: the Graduate School of Geography, the International Development, Community, and Environment (IDCE) Department, and Clark Labs, a leading developer of software-based geospatial solutions, founded and housed here at Clark University. The TerrSet/IDRISI platform developed at Clark Labs has quickly become one of the most widely used GIS systems in the world and is shaping approaches to geospatial problem-solving.

Our students work closely with faculty experts to research, assess, and apply inventive geospatial approaches to some of the most pressing societal challenges. We work at the leading edge of areas such as conservation GIS, land-use change, public health, environmental justice, food security and humanitarian assistance, and earth systems information science. Our four concentration tracks provide an opportunity to study these topics at even greater depth, positioning you for immediate impact upon graduation.

International Students

Science, technology, engineering, and mathematics (STEM) degrees are in tremendous demand across most major industries in the United States. If you graduate with a STEM-designated degree, such as the Master of Science in Geographic Information Systems, you may be eligible to remain in this country for up to 36 months on Optional Practical Training (OPT).


Geoprocessing tools that take multiple inputs, such as tools in the Analysis toolbox or Spatial Analyst toolbox, require all features or rasters to be in a common coordinate system to compute spatial relationships. Consider the Intersect tool, which computes the geometric intersection of multiple feature classes. Suppose that five feature classes are specified as input the first feature class input has a UTM coordinate system while the remaining four feature classes have an Albers coordinate system. Because the first feature class is in UTM, the features in the other four feature classes will first be projected from Albers to UTM by the Intersect tool before it begins processing them. Projecting these datasets can significantly degrade performance it may be far more efficient to project the one feature class from UTM to Albers rather than four feature classes from Albers to UTM. Conversely, if the feature class in UTM has many features compared to the total number of features in the other four feature classes, it would be more efficient to project the other feature classes from Albers to UTM.

To improve performance of the above situation, you can employ one of two techniques:

  • Set the geoprocessing output coordinate system environment variable to the appropriate coordinate system (Albers in the above example). Anytime the output coordinate system environment is specified, it is recommended that you specify an appropriate geographic transformation if necessary.
  • Ensure that the first geodataset input to the tool contains the coordinate system that will minimize the amount of data being projected (Albers in the above example).

Deep Dive into Oceanography

Oceanography is the study of all aspects of the ocean. Oceanography covers a wide range of topics, from marine life and ecosystems to currents and waves, the movement of sediments, and seafloor geology.

Biology, Ecology, Chemistry, Earth Science, Geology, Oceanography, Geography, Geographic Information Systems (GIS), Physical Geography, Social Studies, World History

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Oceanography is the study of all aspects of the ocean. Oceanography covers a wide range of topics, from marine life and ecosystems, to currents and waves, to the movement of sediments, to seafloor geology.

The study of oceanography is interdisciplinary. The ocean&rsquos properties and processes function together. The chemical composition of water, for example, influences what types of organisms live there. In turn, organisms provide sediments to the geology of the seafloor. Oceanographers must have a broad understanding of these relationships to research specific topics, or subdisciplines.

Subdisciplines of Oceanography

Oceanography&rsquos diverse topics of study are generally categorized in four major subdisciplines. A subdiscipline is a specialized field of study within a broader subject or discipline. Oceanographers specialize in the biological, physical, geological, and chemical processes of the marine environment.

Biological Oceanography

Biological oceanographers study how each of the subdisciplines of oceanography work either separately or together to influence the distribution and abundance of marine plants and animals, as well as how marine organisms behave and develop in relation to their environment. Marine biologists and fisheries scientists are biological oceanographers.

Biological oceanographers also focus on how species adapt to environmental changes, such as increased pollution, warming waters, and natural and artificial disturbances. A natural disturbance may be the eruption of an underwater volcano or a hurricane, while an artificial disturbance may be an oil spill or overfishing.

The Cetacean Sanctuary Research Project is a marine biology program that focuses on whale and dolphin species (cetaceans) living in the Pelagos Sanctuary in the northwestern Mediterranean Sea. A range of human activities threatens these species&mdashintense maritime traffic, urban pollutants, and oil and gas exploration. By analyzing cetacean behavior in this high-pressure environment, oceanographers hope to protect Pelagos&rsquo marine species and promote their importance to the surrounding coastal community.

To get a clear picture of these species and their behavior, oceanographers monitor their geographic position, movements, and group size. They record vocalizations, respiration patterns, and surface and aerial displays to understand how cetaceans interact with one another and other marine species. Skin and fecal samples are analyzed to generate information on social, sexual, and feeding habits. The Cetacean Sanctuary Research Project has collected one the largest data sets on marine mammals in the Mediterranean Sea.


New technology is expanding opportunities for biological oceanographers. The field of marine biotechnology uses marine resources to develop new industrial, medical, and ecological products.

Using a process called biomimicry, researchers are able to understand, isolate, and fabricate biological properties of marine species. Natural compounds found in corals and other marine organisms have potent anti-cancer properties. Proteins found in marine algae and bacteria are being developed into super-absorbent materials that could be used to clean oil spills. Salt-tolerant land crops have been created from genetically engineered marsh plants.

The real-world applications of this research are potentially endless because marine species make up more than 80 percent of Earth&rsquos living organisms.

Physical Oceanography

Physical oceanographers study the relationship between the ocean&rsquos physical properties, atmosphere, seafloor and coast. They investigate ocean temperature, density, waves, tides, and currents. They also focus on how the ocean interacts with Earth&rsquos atmosphere to produce our weather and climate systems.

Oceanographers in South Africa, for example, have studied the turbulent flow of water around the southern tip of Africa. This movement, known as the Agulhas Current, is part of a larger &ldquoocean conveyor belt&rdquo that circulates water around the globe based on density, wind, and currents. Physical oceanographers have found that the amount of water flowing from the warmer Indian Ocean to the cooler Atlantic Ocean has increased, a process nicknamed the Agulhas leakage. The increased Agulhas leakage has been linked to global warming.

Physical oceanographers predict that global warming will slow the ocean conveyor belt and radically change climate and weather patterns. As ice caps melt, sea levels rise and the ocean becomes less salty and dense. As ocean waters warm, they also expand, which enhances sea-level rise.

Geological Oceanography

Geological oceanographers study the past and present composition of seafloor structures. They investigate the origins of the underwater landscape and detail its development and changes. They also focus on the physical and chemical properties of rocks and sediments found on the seafloor.

A variety of geological research projects have been conducted on the JOIDES Resolution, an international research vessel. Resolution drills sediment-core samples and collects measurements from under the ocean floor. This research helps scientists understand our paleoclimate. Paleoclimatology is the study of weather and climate patterns over hundreds of millions of years. Changes in the seafloor reflect changes in Earth&rsquos climate, and is very useful in predicting our future climate.

Starting in December 2010, oceanographers and other scientists aboard the Resolution studied the Louisville Seamount Trail, a series of underwater volcanoes found in the South Pacific close to New Zealand. The vessel drilled sediment-cores at six different sites to understand the development of the hot spot that created these volcanoes. The results of this research will help define how landforms develop and change.

Chemical Oceanography

Chemical oceanographers study the chemical composition of seawater and its resulting effects on marine organisms, the atmosphere, and the seafloor. They map chemicals found in seawater to understand how ocean currents move water around the globe&mdashthe ocean conveyor belt. Chemical oceanographers study how the carbon from carbon dioxide is buried in the seafloor, highlighting the key role that the ocean plays in regulating greenhouse gases, such as carbon dioxide, that is a major contributor to global warming. Chemical oceanographers also focus on how pollutants affect seawater composition. They may study the unusual and sometimes toxic fluids released by hydrothermal vents in the ocean floor.

Ocean acidification is a key topic in chemical oceanography. The ocean is becoming more acidic because of the increased amount of carbon dioxide in the atmosphere. Acid disrupts the formation of calcium carbonate, the basic building block of shells and corals.

Shellfish populations in the Pacific Northwest region of the United States have declined dramatically as a result of ocean acidification. Chemical oceanographers in Oregon help shellfish growers adjust their operations to reduce the influx of acidic water. They also run experiments to find the threshold at which shellfish are unharmed by acidification. This research will complement other studies that aim to reduce the negative impacts of ocean acidification in shellfish and coral environments around the globe.

History of Oceanography

Oceanography is deeply connected to the histories of exploration, colonization, trade, war, and scientific discovery.

Considered the world&rsquos first seafarers, Polynesians migrated from the western coastline of the Pacific Ocean about 30,000 years ago to colonize islands such as New Guinea, Fiji, Samoa, and Hawai'i.

Polynesians navigated the open ocean using their knowledge of astronomy (the positions of stars and planets) and ocean currents. They used these data to create the first oceanographic maps. Shells and knots represented the location of islands, and curved pieces of wood represented the direction and strength of surrounding waves and currents. These stick charts were passed down and improved from generation to generation over 25,000 years.

Starting in the 1400s, European explorers used the sea to colonize new lands and establish efficient trade routes. Prince Henry of Portugal, nicknamed &ldquoHenry the Navigator,&rdquo created the first oceanographic institute where scholars and merchants learned about oceans, currents, and mapmaking.

These new studies prompted the Age of Exploration, in which European navigators and explorers such as James Cook, Christopher Columbus, and Ferdinand Magellan launched expeditions around the world. Important oceanographic tools were created and improved upon during this period, including the mariner&rsquos compass, astrolabe, and chronometer. By keeping accurate time on a moving ship, the chronometer allowed sailors to figure out their longitude&mdasha massive advancement in maritime navigation.

A book, Science of the Sea, published in 1912, summarizes the results of the Challenger expedition (1873-1876), which many claim as the beginning of modern oceanography. The scientific inferences made in this book are based on little or no data&mdashand yet are nonetheless outstanding. Par example, Science of the Sea contains a map of sediment-accumulation rates in the ocean. The relative rates were based on the number of sharks&rsquo teeth in a unit volume of sediment. If there were lots of sharks&rsquo teeth in a sediment sample, the sediment accumulation rate was recorded as very slow. If there were few sharks&rsquo teeth, the sediment accumulation was recorded as very high. Based on these data, members of the Challenger expedition figured out the relative distribution of sediment accumulation in the ocean&mdashaccureately!

Military technology facilitated the study of our oceans. The use of submarines, starting in the U.S. Civil War, prompted the development of sonar and the magnetometer. Sonar measures distance by timing sound waves as they leave and return to a ship after bouncing off surrounding objects. Sonar enables scientists to measure distances from the ocean surface to the seafloor more accurately and efficiently than the rope depth-soundings of the Challenger era. The magnetometer, originally developed to detect the metal hulls of submarines, is used by oceanographers to measure the magnetic properties of the seafloor. These measurements have enhanced our understanding of Earth&rsquos magnetic core.

Since the 1970s, sophisticated computer technologies have helped oceanographers measure ocean properties on a global scale. In 1978, the U.S. space agency NASA launched SEASAT, the first civilian oceanographic satellite. SEASAT&rsquos sensors measured wind speed and direction, sea-surface temperature, polar sea-ice conditions, and surface waves. SEASAT also provided satellite imagery of cloud, land, and water features. Although it was operational for only 105 days, SEASAT collected as much oceanographic data as the previous 100 years of ship-based exploration. Another NASA satellite, TIROS-N, produced the first maps of sea-surface temperature and ocean chlorophyll, a green pigment necessary for photosynthesis.


In the late 1970s, the U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) began mooring a series of buoys across the tropical Pacific Ocean. Known as the Tropical Atmosphere Ocean array, this collection of 70 buoys sends oceanographic and atmospheric data to shore in real time through a satellite system. This data has improved our ability to predict global climate processes such as El Niño.

Oceanography Today

Modern oceanographers have a variety of tools that help them discover, examine, and describe marine environments. TowCam, for example, is specially designed to handle the extreme conditions of the deep sea. TowCam is the first digital camera system designed to take high-quality imagery of the seafloor. It can also collect rock, lava, and water samples.

Since its completion in 2002, TowCam has been used to study seafloor environments as diverse as the New England Seamounts, Galapagos Rift, Gulf of Mexico, and the offshores of Taiwan and Iceland. It has captured roughly 280,000 photographs and collected more than 300 samples of volcanic glass. Through these photographic and material samples, TowCam has facilitated the study of underwater geology and volcanology around the globe.

Since its first dive in 1997, BIOMAPER has been used to study phytoplankton, zooplankton, and krill in the Gulf of Maine and what Australians call the Southern Ocean around Antarctica. BIOMAPER uses five sonar units that transmit sound waves of different frequencies. These frequencies bounce off objects of different sizes and echo back to the research unit. BIOMAPER uses these echoes to calculate how large and how far away particles are. Unlike conventional nets, which can only sample areas up to five meters (16 feet), BIOMAPER can record data from 500 meters (1,640 feet) deep.

BIOMAPER also measures water temperature, salinity, oxygen, chlorophyll, and light levels. These physical properties are important to the development of phytoplankton, zooplankton, and krill. This microscopic sea life makes up a large part of the diet of many marine animals. Plankton and krill are considered indicator species of the ocean&rsquos overall vitality. By mapping and measuring the environment of this microscopic sea life, BIOMAPER helps oceanographers describe the habitats and health of the open ocean.

JASON is a remote-controlled, deep-diving vessel that allows scientists to explore the seafloor efficiently. Unlike short, expensive dives in a submarine, JASON can be guided through underwater environments as deep as six kilometers (four miles) for days on end.

JASON uses a variety of instruments to record information and collect materials. Six color video cameras, one still camera, and sonar capture and map the seafloor. Two robotic manipulator arms allow scientists to collect samples of rocks, water, and sea life, and construct and maneuver other research instruments. Specially designed water containers are able to collect the extremely hot waters of hydrothermal vents and preserve the chemical composition of samples through their ascent to the surface.

JASON&rsquos technology has been used for a variety of research and educational purposes. It has investigated hydrothermal vents in the Pacific, Atlantic, and Indian Oceans. It has also explored many shipwrecks that were once out of reach for underwater archaeologists, extracting samples such as tools and pottery. As part of the JASON project, the vessel broadcasts images and reports to classrooms and over the internet, allowing the public a rare glimpse into deep-sea environments.

Oceanography, the final frontier.

Photograph by David Doubilet

Crossing the Line
Sailors have elaborate rituals and celebrations when they cross the Equator, which they call crossing the line. Sailors who have never crossed the line are called pollywogs. Pollywogs are usually the target of embarrassing practical jokes.

After the Mutiny on the Bounty
In 1789, some of the crew of the British ship Bounty mutinied (rebelled) against the ship's leader, Lt. William Bligh. Bligh and 18 crew members loyal to him were set adrift in the South Pacific Ocean, a little southeast of the island of Tonga. Bligh and his crew were sent off in a 7-meter-long (23-foot) boat with food and water to last a few days, plus four cutlasses (swords), a sextant, and a pocket watch. They had no compass or navigational charts.

Bligh successfully navigated more than 6,500 kilometers (3,500 nautical miles) to the island of Timor in 47 days. Bligh's voyage to Timor is considered by many to be the most remarkable feat of navigation in history.

Chart Error
Nautical charts that Christopher Columbus used when he set off from Spain showed nothing but ocean between him and eastern China. That's why his discovery of the Americas was such a lucky, lucky surprise.

Oceanographers Are In Demand
According to the Bureau of Labor Statistics, job opportunities for oceanographers and other geoscientists are expected to grow by 18 percent in the next decade. The need for energy, environmental protection, and responsible land and water management will drive the creation of oceanography jobs, mostly in government and the oil industry.

Limnology
Oceanography is the study of marine environments and their impact on the surrounding area. Limnology is the study of freshwater environments. Some limnologists, especially those who study large bodies of water such as the Great Lakes, must often be familiar with oceanography as well.


10 Answers 10

It's very hard to point you to relevant techniques without knowing any context for your problem.

The obvious answer would be to tell you to adjust the gain of each sample so that clipping rarely occurs. It is not that unrealistic to assume that musicians would play softer in an ensemble than when asked to play solo.

The distortion introduced by A + B - AB is just not acceptable. It creates mirror images of A on each side of B's harmonics - equivalent to ring-modulation - which is pretty awful if A and B have a rich spectrum with harmonics which are not at integer ratios. Try it on two square waves at 220 and 400 Hz for example.

A more "natural" clipping function which works on a sample-per-sample basis, is the tanh function - it actually matches the soft-limiting behavior of some analog elements. Beyond that, you can look into classic dynamic compression techniques - if your system can look ahead and see peaks comings in advance this is even better.

The physically "correct" way to do this is summing the samples. However when you add two arbitrary samples, the resulting value could be up to twice the maximum value. . The naive solution here is to divide by N, where N is the number of channels being mixed.

That's not the "naive" solution, its the seul solution. That's what every analog and digital mixer does, because it's what the air does, and it's what your brain does.

Unfortunately, this appears to be a common misconception, as demonstrated by these other incorrect non-linear "mixing" (distortion) algorithms:

The "dividing by N" is called headroom the extra room for peaks that's allocated above the RMS level of the waveform. The amount of headroom required for a signal is determined by the signal's crest factor. (Misunderstanding of digital signal levels and headroom is probably partially to blame for the Loudness war and Elephunk.)

In analog hardware, the headroom is maybe 20 dB. In a hardware DSP, fixed-point is often used, with a fixed headroom AD's SigmaDSP, for instance, has 24 dB of headroom. In computer software, the audio processing is usually performed in 32 bit floating point, so the headroom is enormous.

Ideally, you wouldn't need to divide by N at all, you'd just sum the signals together, because your signals wouldn't be generated at 0 dBFS in the first place.

Note that most signals are not correlated to each other, anyway, so it's uncommon for all the channels of a mixer to constructively interfere at the same moment. Yes, mixing 10 identical, in-phase sine waves would increase the peak level by 10 times (20 dB), but mixing 10 non-coherent noise sources will only increase the peak level by 3.2 times (10 dB). For real signals, the value will be between these extremes.

In order to get the mixed signal out of a DAC without clipping, you simply reduce the gain of the mix. If you want to keep the RMS level of the mix high without hard clipping, you will need to apply some type of compression to limit the peaks of the waveform, but this is not part of mixing, it's a separate step. You mix first, with plenty of headroom, and then put it through dynamic range compression later, if desired.