Aprèn - Nieves Lantada

We live in a world where the demand for renewable energies continues to increase, and there are alternatives with great potential, such as wind energy. However, onshore wind farms face restrictions that complicate their deployment on land, including visual impacts, the lack of areas with high power density, and insufficient space for viable wind resource exploitation. It is therefore crucial to explore alternatives, such as offshore wind farms, to establish wind energy as a viable alternative to fossil fuels, thereby achieving a shift towards energy decarbonisation. Consequently, the need to assess optimal locations that minimise environmental impact and maximise wind capture is evident. This thesis aims to advance the development of offshore wind farms by creating a site evaluation analysis tool. This analysis tool, designed as a multi-criteria model based on a Geographic Information System (GIS), will integrate various spatial data, assessing parameters such as wind resources, water depth, distance to shore, and wave conditions. This will assist key stakeholders, including governments, companies, and investors, in making informed decisions regarding the optimal or most convenient locations and sizes of offshore wind farms. The analysis tool will not directly consider the conditions of the study area, but rather use these to calculate project costs, environmental impacts, and capacity factors. All of this will be integrated into a Project Feasibility Coefficient, which will determine the viability of a project. To demonstrate the functionality of the analysis tool, a case study is proposed for three areas along the Catalan coast: Cap de Creus, Barcelona, and Delta de l'Ebre. By evaluating these locations with the developed analysis tool, the thesis seeks to identify the viability of installing floating wind turbines.

Vivim en un món on la demanda d'energies renovables continua en augment, i on hi ha alternatives amb gran potencial, com és l'energia eòlica. Malgrat això, els parcs eòlics terrestres s'enfronten a restriccions que compliquen la seva implantació a terra, com poden ser l'impacte visual que provoquen, la manca de zones amb alta densitat de potència o manca d'espai adequat per a una explotació del recurs eòlic viable. És crucial doncs explorar alternatives, tal i com ho són els parcs eòlics marins, per consolidar l'energia eòlica com a una alternativa viable als combustibles fòssils i nuclears i, així, assolir un canvi cap a la descarbonització de l'energia. Per tant, la necessitat d'avaluar possibles zones òptimes que minimitzin l'impacte ambiental i que maximitzin la captació del vent és evident. Aquesta tesi té com a objectiu avançar em el desenvolupament de parcs eòlics marins mitjançant la creació d'una eina d'avaluació d'emplaçaments. Aquesta eina, dissenyada coma un model multi criteri basat en un Sistema d'Informació Geogràfica (SIG) integrarà diverses dades espacials, avaluant paràmetres com els recursos eòlics, la profunditat de l'aigua, la distància a la costa i condicions de les onades. Això ajudarà els principals interessats, inclosos governs, empreses i inversors, a prendre decisions informades sobre les ubicacions i mides òptimes o més convenients per a futurs parcs eòlics marins. Aquesta eina no contemplarà directament les condicions de la zona d'estudi, sinó que en farà ús d'aquestes per a calcular els costos del projecte, els seus impactes ambientals i el seu factor de capacitat. Tot això, integrat en un Coeficient de Rendibilitat del projecte, que determinarà la viabilitat d'un projecte. Per a demostrar la funcionalitat de l'eina, es planteja un cas d'estudi per a tres zones de la costa catalana: el Cap de Creus, Barcelona i Delta de l'Ebre.

Vivimos en un mundo donde la demanda de energías renovables sigue aumentando, y existen alternativas con gran potencial, como la energía eólica. Sin embargo, los parques eólicos terrestres enfrentan restricciones que complican su implantación en tierra, como el impacto visual, la falta de áreas con alta densidad de potencia y la escasez de espacio adecuado para una explotación viable del recurso eólico. Por lo tanto, es crucial explorar alternativas, como los parques eólicos marinos, para consolidar la energía eólica como una alternativa viable a los combustibles fósiles y nucleares, y así lograr un cambio hacia la descarbonización energética. En consecuencia, la necesidad de evaluar posibles zonas óptimas que minimicen el impacto ambiental y maximicen la captación del viento es evidente. Esta tesis tiene como objetivo avanzar en el desarrollo de parques eólicos marinos mediante la creación de una herramienta de evaluación de emplazamientos. Esta herramienta, diseñada como un modelo multicriterio basado en un Sistema de Información Geográfica (SIG), integrará diversos datos espaciales, evaluando parámetros como los recursos eólicos, la profundidad del agua, la distancia a la costa y las condiciones de las olas. Esto ayudará a los principales interesados, incluidos gobiernos, empresas e inversores, a tomar decisiones informadas sobre las ubicaciones y tamaños óptimos o más convenientes de los parques eólicos marinos. La herramienta no considerará directamente las condiciones de la zona de estudio, sino que las utilizará para calcular los costos del proyecto, sus impactos ambientales y su factor de capacidad. Todo esto se integrará en un Coeficiente de Rentabilidad del Proyecto, que determinará la viabilidad de un proyecto. Para demostrar la funcionalidad de la herramienta, se propone un caso de estudio para tres zonas de la costa catalana: el Cap de Creus, Barcelona y el Delta del Ebro.

Desprendimientos de roca: visionado de las trayectorias 3D de caída de bloques sobre modelos digitales del terreno mediante técnicas de Realidad Virtual

Projecte Final de Màster Oficial

Buitrago Barrera, Mónica Alexandra

Tutor/a - Director/a: Gili Ripoll, José Antonio; Lantada, Nieves

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Los desprendimientos rocosos son fenómenos naturales que consisten en la separación de una cierta masa de roca del macizo y su recorrido pendiente abajo. El volumen inicial puede ser grande, en cuyo caso hablamos de avalanchas de roca, pero en general existe una desagregación, en origen o por sucesivos impactos, pudiéndose estudiar el fenómeno como la propagación de un cierto número de bloques de roca. El comportamiento de cada uno de estos bloques sigue trayectorias con tramos de movimiento parabólico, seguidos de impactos con la ladera (evento en el cual se puede registrar fragmentación), rebotes, rodadura y deslizamiento, hasta el punto de parada. Este trabajo final de máster se enfoca en la visualización de desprendimientos rocosos, considerando fragmentación, en un entorno 3D, a través de Realidad Mixta con la ayuda del dispositivo holográfico HoloLens 2, con el objetivo de entender el impacto y alcance global de este tipo de inestabilidad, y evaluar los posibles daños asociados. La visualización inmersiva en Realidad Mixta ha de facilitar la transmisión de resultados del análisis de riesgo de desprendimientos de rocas a las partes interesadas (proyectistas, expertos, autoridades, comunidad), así como el desarrollo de una herramienta que ayude a la transmisión de conocimientos en los ámbitos educativo, profesional y de investigación. Después de investigar la metodología adecuada para introducir la topografía y las trayectorias en el entorno de Realidad Mixta, tarea no trivial, se ha aplicado a dos casos reales, a efectos de crear dos prototipos demostradores de las posibilidades y limitaciones de este nuevo paradigma tecnológico. El primer caso está situado en la cantera Foj (municipio de Vallirana); el segundo caso corresponde a la simulación del desprendimiento de la laja Oliver (macizo de Montserrat), ambos en la provincia de Barcelona, España. Para diseñar dichos prototipos de aplicaciones en Realidad Mixta, se utilizaron los modelos digitales del terreno (creados mediante fotogrametría-dron o con LiDAR), y las trayectorias generadas previamente con el código RockGIS de simulación numérica de caída de rocas incluyendo fragmentación. La creación de estos prototipos requirió la optimización de los datos a visualizar, y la creación de herramientas para manipular objetos que se mueven bajo efectos de la gravedad, la visualización de animaciones, y la manipulación del modelo logrando modificar su tamaño y posición. Todo ello enfocado a la interacción del usuario con los modelos 3D a visualizar en Realidad Mixta. Durante el desarrollo, surgieron diferentes desafíos, concentrando un gran esfuerzo de programación la visualización de las trayectorias de los bloques, al ser archivos con una gran cantidad de puntos (excesivos para la resolución y capacidad de proceso de las Hololens 2), en formatos no directamente compatibles con el software utilizado para desarrollar aplicaciones de Realidad Mixta. Siendo esta la tarea crítica del presente trabajo implicó diversas pruebas, ajustes e iteraciones para lograr los modelos operativos definitivos.

Els despreniments rocosos són fenòmens naturals que consisteixen en la separació d'una certa massa de roca del massís i el recorregut pendent avall. El volum inicial pot ser gran, en aquest cas parlem d'allaus de roca, però en general hi ha una desagregació, en origen o per successius impactes, i es pot estudiar el fenomen com la propagació d'un cert nombre de blocs de roca. El comportament de cadascun d'aquests blocs segueix trajectòries amb trams de moviment parabòlic, seguits d'impactes amb el vessant (esdeveniment en què es pot registrar fragmentació), rebots, rodolament i lliscament fins al punt de parada. Aquest treball final de màster s'enfoca en la visualització de despreniments rocosos, considerant fragmentació en un entorn 3D, a través de Realitat Mixta amb l'ajuda del dispositiu hologràfic HoloLens 2, amb l'objectiu d'entendre l'impacte i l'abast global d'aquest tipus d'inestabilitat, i avaluar els possibles danys associats. La visualització immersiva en Realitat Mixta ha de facilitar la transmissió de resultats de l'anàlisi de risc de despreniments de roques a les parts interessades (projectistes, experts, autoritats, comunitat), així com el desenvolupament d'una eina que ajudi a la transmissió de coneixements a els àmbits educatiu, professional i de recerca. Després d'investigar la metodologia adequada per introduir la topografia i les trajectòries a l'entorn de Realitat Mixta, tasca no trivial, s'ha aplicat a dos casos reals, per crear dos prototips demostradors de les possibilitats i limitacions d'aquest nou paradigma tecnològic. El primer cas està situat a la pedrera Foj (municipi de Vallirana); el segon cas correspon a la simulació del despreniment de la llastra Oliver (massís de Montserrat), tots dos a la província de Barcelona, Espanya. Per dissenyar aquests prototips d'aplicacions a Realitat Mixta, es van utilitzar els models digitals del terreny (creats mitjançant fotogrametria-dron o amb LiDAR), i les trajectòries generades prèviament amb el codi RockGIS de simulació numèrica de caiguda de roques incloent fragmentació. La creació d'aquests prototips va requerir l'optimització de les dades a visualitzar, i la creació d'eines per manipular objectes que es mouen sota els efectes de la gravetat, la visualització d'animacions i la manipulació del model aconseguint modificar-ne la mida i la posició. Tot això enfocat a la interacció de l'usuari amb els models 3D visualitzats a Realitat Mixta. Durant el desenvolupament, van sorgir diferents desafiaments, concentrant un gran esforç de programació la visualització de les trajectòries dels blocs, en ser arxius amb una gran quantitat de punts (excessius per a la resolució i capacitat de procés de les Hololens 2), en formats no directament compatibles amb el programari utilitzat per desenvolupar aplicacions de Realitat Mixta. Sent aquesta la tasca crítica del present treball, va implicar diverses proves, ajustaments i iteracions per assolir els models operatius definitius.

Rockfalls are natural phenomena that consist of the separation of a certain mass of rock from the massif and its movement down the slope. The initial volume can be large, in which case we speak of rock avalanches, but in general, there is a disaggregation, at origin or by successive impacts, making it possible to study the phenomenon as the propagation of a certain number of rock-blocks. The behaviour of each of these blocks follows trajectories with sections of parabolic movement, followed by impacts with the slope (an event with eventual fragmentation), rebounds, rolling and sliding, until the stopping point. This master's thesis work focuses on the visualization of rockfalls, considering fragmentation, in a 3D environment, through Mixed Reality with the help of the holographic device HoloLens 2, with the aim of understanding the impact and global scope of this type of instability, and evaluate the associated damages. Immersive visualization in Mixed Reality must facilitate the transmission of results of the rockfall risk analysis to the stakeholders (designers, experts, authorities, community), as well as the development of a tool that helps the transmission of knowledge in the educational, professional and research fields. After investigating the appropriate methodology to introduce topography and trajectories in the Mixed Reality environment, a non-trivial task, it has been applied to two real cases, in order to create two prototypes that demonstrate the possibilities and limitations of this new technological paradigm. The first case is located in the Foj quarry (municipality of Vallirana); the second case corresponds to the simulation of the failure of the Oliver slab (Montserrat massif), both in the province of Barcelona, Spain. To design these Mixed Reality application prototypes, digital terrain models were used (built up using drone-photogrammetry or LiDAR), and trajectories previously generated with the RockGIS code for numerical simulation of rockfalls including fragmentation. The creation of these prototypes required the optimization of the data to be displayed, and the creation of tools to manipulate objects that move under the effects of gravity, the visualization of animations, and the manipulation of the model, managing to modify its size and position. All of this focused on the user's interaction with the 3D models to be viewed in Mixed Reality. During the development, different challenges arose, concentrating a great programming effort on the visualization of the trajectories of the blocks: data files had too many points (excessive for the resolution and processing capacity of the Hololens 2), in formats not directly compatible with the software used to develop Mixed Reality applications. This being the critical task of this work, it involved various tests, adjustments and iterations to achieve the working models presented here.

Análisis cuantitativo del riesgo de desprendimientos rocosos en infraestructuras viarias

Treball Final de Grau

Esteve Espinosa, Paula

Tutor/a - Director/a: Núñez Andrés, María Amparo; Lantada, Nieves

Data de publicació: 2024

Escola Politècnica Superior d'Edificació de Barcelona (EPSEB)

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Los desprendimientos rocosos representan un riesgo significativo para la seguridad de las personas y las infraestructuras, son los procesos de inestabilidad de laderas que causan un mayor número de víctimas en España y considerables pérdidas económicas. A pesar de la evidente importancia de este fenómeno, hay numerosas investigaciones relacionadas con los desprendimientos rocosos, pero pocas abordan específicamente el análisis de la exposición y la vulnerabilidad a estos acontecimientos. Se considera la necesidad de avanzar en el conocimiento y la cuantificación de la exposición a estos fenómenos naturales para minimizar los daños en personas y bienes. Dado el alto nivel de vulnerabilidad humana en ciertas áreas, es indispensable un análisis detallado del factor exposición para evaluar el riesgo geológico y tomar medidas de mitigación apropiadas. La complejidad del cálculo de desprendimientos rocosos involucra múltiples factores interrelacionados, incluidos topografía del terreno, la geología subyacente y las características geomecánicas de las formaciones rocosas en la zona de estudio. Estos elementos determinan la estabilidad de los escarpes y la posible generación de desprendimientos. Realizar un análisis completo de todos estos factores en zonas de estudio extensas, representa un gran desafío ya que suele requerir un trabajo de campo detallado que implique la recopilación de datos geológicos, topográficos y geotécnicos. Dado que puede ser un trabajo costoso y consumir mucho tiempo, una solución más práctica es adoptar enfoques simplificados y metodologías computacionales para evaluar el riesgo de desprendimientos rocosos, que permitan obtener resultados significativos sin la necesidad de un análisis detallado en el terreno. En este proyecto se sigue una metodología basada en los trabajos previos de Campiño (2021) y Zaldívar (2023) para la evaluación cuantitativa del riesgo de desprendimientos rocosos. Se emplea la herramienta de simulación de desprendimientos RockGIS [1], [2], [3] y herramientas de Sistemas de Información Geográfica (SIG) para la visualización y análisis de datos geoespaciales, específicamente utilizando QGIS. El estudio se ha realizado para una zona específica en Sant Esteve de la Sarga, en Lleida, Cataluña, abarcando un tramo de carretera de casi 6 km de la LV-9124. Se han implementado y comparado dos métodos de cálculo diferentes. Los resultados de estos métodos se han contrastado tanto entre sí como con los resultados del trabajo anterior de Zaldívar (2023), obteniendo así mapas de riesgo de la zona y perfiles longitudinales para el estudio del riesgo en la carretera. En este proyecto, que no contempla la fragmentación, se han obtenido valores de riesgo más bajos en comparación con el estudio que sí la contempla Zaldívar (2023). Esta diferencia puede atribuirse a que la generación de nuevos bloques debido a la fragmentación durante los desprendimientos aumenta la zona de exposición de la carretera y, por consecuencia, hay una disminución de la energía cinética de los fragmentos. Los resultados obtenidos en este estudio destacan la importancia de considerar la fragmentación en la evaluación del riesgo.

Evaluación de la peligrosidad de desprendimientos rocosos en infraestructuras viarias, incorporando el efecto de la fragmentación

Treball Final de Grau

González i Celda, Albert

Tutor/a - Director/a: Lantada, Nieves; Ruiz Carulla, Roger

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Análisis cuantitativo del riesgo de desprendimientos rocosos en infraestructuras viarias, incorporando el efecto de la fragmentación

Projecte Final de Màster Oficial

Zaldivar Garcia, Daniel

Tutor/a - Director/a: Lantada, Nieves; Ruiz Carulla, Roger; Matas Casado, Gerard

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Al llarg de les dues últimes dècades han incrementat els treballs sobre l'avaluació i quantificació del risc en infraestructures viàries enfront d'esdeveniments naturals. La identificació i seguiment de vessants potencialment inestables és el primer pas en aquesta quantificació del risc. Els despreniments rocosos són un dels principals tipus de moviments del terreny, tant d'origen natural com antròpic, que provoquen importants pèrdues humanes i econòmiques cada any. Aquest treball es centra en avaluar i quantificar el risc d'aquests esdeveniments geològics amb la finalitat de generar mapes de risc per a diferents escenaris, amb la fi última l'objectiu de reduir el seu impacte sobre infraestructures lineals, edificacions i vides humanes. Avui en dia, els programes de simulació de despreniments rocosos constitueixen una eina imprescindible per a l'anàlisi quantitatiu del risc, que juntament amb tècniques geomàtiques poden arribar a estimar, entre altres valors, les trajectòries, energies i freqüències de pas de blocs a la zona afectada, tant en 2D com en 3D. Amb aquesta informació és possible identificar les àrees de perill i, fins i tot, quantificar el risc en termes monetaris o de víctimes humanes. En aquest document es proposa una metodologia per a automatitzar al màxim el flux de treball de l'avaluació quantitativa del risc de despreniments rocosos, emprant l'eina de simulació de despreniments RockGIS, que considera el fenomen de la fragmentació dels blocs al llarg de la seva trajectòria, en combinació amb eines de Sistemes d'Informació Geogràfica (SIG) per a la visualització i anàlisi de dades geoespacials com el QGIS. Partint de la base d'un Model Digital d'Elevacions (MDE), s'identifiquen els punts de sortida dels blocs amb eines SIG, afegint a aquesta informació la relació magnitud-freqüència dels despreniments i els elements exposat de la infraestructura lineal, l'usuari és capaç d'obtenir mapes de perillositat i risc espacialment distribuït, així com quantif

A lo largo de las dos últimas décadas han incrementado los trabajos sobre la evaluación y cuantificación del riesgo en infraestructuras viarias frente a eventos naturales. La identificación y seguimiento de laderas potencialmente inestables es el primer paso en dicha cuantificación del riesgo. Los desprendimientos rocosos son uno de los principales tipos de movimientos del terreno, tanto de origen natural como antrópico, que provocan importantes pérdidas humanas y económicas cada año. Este trabajo se centra en evaluar y cuantificar el riesgo de dichos eventos geológicos con el fin de generar mapas de riesgo para diferentes escenarios, con el fin último de reducir su impacto sobre infraestructuras lineales, edificaciones y vidas humanas. A día de hoy los programas de simulación de desprendimientos rocosos constituyen una herramienta imprescindible para el análisis cuantitativo del riesgo, que junto con técnicas geomáticas pueden llegar a estimar, entre otros valores, las trayectorias, energías y frecuencias de paso de bloques en la zona afectada, tanto en 2D como en 3D. Con esta información es posible identificar las áreas de peligro e incluso cuantificar el riesgo en términos monetarios o de víctimas humanas. En este documento se propone una metodología para automatizar al máximo el flujo de trabajo de la evaluación cuantitativa del riesgo de desprendimientos rocosos, empleando la herramienta de simulación de desprendimientos RockGIS, que considera el fenómeno de fragmentación de los bloques a lo largo de su trayectoria, en combinación con herramientas de Sistemas de Información Geográfica (SIG) para la visualización y análisis de datos geoespaciales como QGIS. Partiendo de la base de un Modelo Digital de Elevación (MDE), se identifican los puntos de salida de los bloques con SIG, esta información junto con la relación magnitud-frecuencia del macizo y de la estructura lineal, el usuario es capaz de obtener mapas de peligrosidad y riesgo espacialmente distribuido, as

Research in quantitative risk assessments (QRA) for natural events has increased over the last decades. The identification and monitoring of potentially unstable slopes is the first step in such risk quantification. Rockfalls are one of the main forms of ground movements from both natural and anthropic source, which causes larges human and economic losses over the years. This paper focuses on assessing and quantifying the risk of such geological events in order to generate risk maps for different scenarios, meaning to reduce their impact on linear infrastructures, buildings and human lives. Nowadays, rockfall simulation programs are an essential tool for quantitative risk analysis, which along with geomatic processes estimate, among other values, trajectories, energies and frequencies of passage of blocks in the affected area, both in 2D and 3D. With this information it is possible to identify hazard areas and even quantify the risk in monetary terms or human casualties. This paper proposes a methodology to automatize as much as possible the workflow of quantitative rockfall risk assessment (QRA), using the RockGIS rockfall simulation tool, which considers the fragmentation phenomenon of blocks along their trajectory, and incorporating Geographic Information Systems (GIS) tools for visualization and analysis of geospatial data such as QGIS. Starting with only a Digital Elevation Model (DEM), the source points of the potential falling blocks are identified with GIS, this information combined with the magnitude-frequency relationship of the massif and the geometry and attributes of the linear structure, the user is able to obtain spatially distributed hazard and risk maps, as well as to quantify the level of risk along the linear structure. The methodological process of risk calculation has been implemented to 9 km road section of the LV-9124 in Sant Esteve de la Sarga in Lleida, Catalonia. Spatially distributed maps and longitudinal risk profiles have been obtained.

Development and validation of a landslide risk assessment toolkit using GIS-techniques

Projecte Final de Màster Oficial

Costa Oterino, Maria

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel; Lantada, Nieves

Data de publicació: 2022

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Les esllavissades de terra són un dels perills naturals més destructius. Són la causa d'un gran nombre de morts anuals i grans pèrdues econòmiques. No obstant això, les conseqüències d'aquests perills solen ser una subestimació de les dades reals, i en particular això succeeix en aquells països més subdesenvolupats. Això i la falta de recerca i informació sobre els perills de lliscament de terres fan que l'avaluació del risc a les esllavissades sigui un tema de gran complexitat. Aquest estudi proposa l'automatització d'un mètode d'avaluació del risc de lliscaments de terra quan hi ha poca informació de base disponible. Per a fer-ho, s'ha desenvolupat una metodologia clara i senzilla per a avaluar el risc amb un procediment semi-quantitatiu i a escala regional. Les principals dades d'entrada són un mapa de perillositat de lliscaments i un mapa d'usos i cobertes del sòl, a partir dels quals es van caracteritzar els elements exposats i les seves vulnerabilitats a aquesta amenaça. A més, per considerar un escenari més realista del risc, es van utilitzar les mitges conques hidrogràfiques com a unitats de terreny. El procés es va automatitzar amb l'ús del programa QGIS, dins dels Sistemes d'Informació Geogràfica. El risc resultant es presenta en forma de mapes d'escala regional, on es poden definir diferents nivells de risc, i que serveixen com a eina per avaluar l'ús de mesures de prevenció i mitigació del risc. L'automatització del procés es va provar amb èxit a l'àrea muntanyosa de Vall d'Aran (Pirineus centrals).

Los deslizamientos de tierra son uno de los riesgos naturales más destructivos. Son la causa de un gran número de fallecidos anuales y grandes pérdidas económicas. Sin embargo, las consecuencias de estos peligros suelen ser una subestimación de los datos reales, y en particular esto sucede en aquellos países más subdesarrollados. Esto y la falta de investigación e información sobre los peligros de deslizamiento hacen que la evaluación del riesgo sea un tema de gran complejidad. El presente estudio propone la automatización de un método de evaluación del riesgo de deslizamientos cuando se dispone de pocos datos de partida. Para ello, se ha desarrollado una metodología clara y sencilla para evaluar el riesgo de desprendimientos con un procedimiento semi – cuantitativo y a escala regional en una zona montañosa. Los datos de base de la metodología son un mapa de peligrosidad de deslizamientos y un mapa de usos y coberturas del suelo, a partir de los cuales se caracterizaron los elementos expuestos y sus vulnerabilidades a dicha amenaza. Además, se emplearon las medias cuencas hidrográficas como unidades del terreno para considerar un escenario más realista del riesgo. Todo el proceso se automatizó con el uso del programa QGIS, dentro de los Sistemas de Información Geográfica. El riesgo resultante se presenta en forma de mapas a escala regional, en los que se pueden definir diferentes niveles de riesgo, y que sirven como herramienta para evaluar el uso de medidas de prevención y mitigación del riesgo.

Landslides are one of the most destructive natural hazards. They account every year many deaths and great property damage. However, the consequences of these hazards are usually an underestimate of the actual data, especially in underdeveloped countries. This fact and the lack of research and information on landslide hazards make landslide risk assessment a complex subject. The present study proposes an automatized method for landslide risk assessment when little baseline data is available. To do so, a clear and straightforward methodology has been developed to assess landslide risk semi-quantitatively and at a regional scale. The main input data of the developed toolkit are a hazard map and a land use and land cover map, from which the exposed elements and their vulnerabilities to hazards were characterized. In addition, to consider a more realistic scenario of the danger, half basins were used as terrain units. The process was automatized with the use of QGIS commands, within the Geographic Information Systems. The resulting risk is presented in the form of regional scale maps, where different risk levels can be defined, and which serve as a tool to evaluate the use of risk prevention and mitigation measures. The toolkit was successfully tested in the mountainous area of Val d'Aran (Central Pyrenees).

Optimización de la explotación de inventarios de caída de rocas para la valoración de su peligrosidad mediante la relación magnitud-frecuencia

Projecte Final de Màster Oficial

Cornejo Balbontín, Rocío

Tutor/a - Director/a: Núñez Andrés, María Amparo; Lantada, Nieves; Janeras Casanova, Marc

Data de publicació: 2021

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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El despreniment de roques és una amenaça present en massissos dotats de forts pendents, on la identificació de la perillositat no és una tasca fàcil. Aquesta es defineix com la probabilitat d'ocurrència o la freqüència juntament relacionada amb la magnitud del fenomen o el seu potencial destructiu . En aquesta investigació, es presenta un enfocament alternatiu per a l'anàlisi de la perillositat de despreniments en base als inventaris d'esdeveniments, presentant una metodologia general que es posa a prova a l'àrea de Montserrat. Aquesta zona està situada a 50 km al nord-oest de Barcelona i és àmpliament coneguda per la seva importància patrimonial, natural i cultural. Per tal de quantificar el perill dels despreniments rocosos, s'ha efectuat un anàlisis de freqüència de magnitud a partir d'un inventari basat en esdeveniments recopilat de la vigilància de camp i investigació històrica. S'ha determinat una metodologia per optimitzar els 205 registres lliurats per l'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC), amb informació de volum i data. Per optimitzar l'anàlisi, s'ha dividit l'inventari en cinc submostres segons el nivell d'importància donat pel nombre de visitants i de dades registrades, anomenades: Coves de l'Salnitre, Cremallera, Carretera BP 1103, Monestir i el seu aparcament. Els resultats de l'anàlisis, en relació a la magnitud freqüència, han mostrat un ajust òptim seguint la llei potencial amb exponents que van des de -0,35 a -0,63 per magnituds entre 0,01 i 1000 m3. La metodologia desenvolupada ha retornat que per tota la muntanya, s'esperen 27 esdeveniments anuals per a un volum d'1 m3, atribuint un perill elevat si es té en compte l'alt nombre de visitants. Addicionalment, els resultats obtinguts s'han contrastat amb els resultats de la monitorització de les campanyes TLS (Terrestrial Laser Scanner), es van obtenir dades coherents, i fins i tot localment, un elevat grau d'ajust.

La caída de rocas es una amenaza presente en macizos con fuertes pendientes, donde no es una tarea fácil poder identificar la peligrosidad, definida como la probabilidad de ocurrencia o la frecuencia relacionada con la magnitud del fenómeno o su potencial destructivo. En esta investigación, se presenta un enfoque para el análisis de la peligrosidad de desprendimientos en base a los inventarios de eventos presentando una metodología general, y se prueba en el área de Montserrat, Esta zona está ubicada a 50 km al noroeste de Barcelona y es conocida por su importancia patrimonial, natural y cultural. Para cuantificar la peligrosidad de desprendimientos de rocas, se ha realizado un análisis de magnitud y frecuencia a partir de un inventario de eventos recopilado de la vigilancia de campo y de la investigación histórica. Se ha determinado una metodología para analizar los 205 registros entregados por el Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC). Para optimizar el análisis, se ha dividido el inventario en cinco submuestras según el nivel de importancia dado por el número de visitantes y de datos registrados, llamadas: Coves del Salnitre, Cremallera, Carretera BP 1103, Monasterio y su aparcamiento. Los resultados del análisis de la relación magnitud frecuencia mostraron ajustes óptimos por la ley potencial con exponentes que van desde -0,35 a -0,63 para magnitudes entre 0,01 y 1000 m3. Al aplicar la metodología desarrollada a todo Montserrat dio como resultado 27 eventos por año para un volumen igual o superior a 1 m3, lo cual es un peligro relevante, teniendo en consideración el alto número de visitantes. Adicionalmente, se contrastaron los resultados obtenidos con los resultantes de la monitorización con láser escáner terrestre (TLS), obteniendo datos coherentes, e incluso localmente, un elevado grado de ajuste.

Rockfall is a threat present in massifs with steep slopes. It is not an easy task to quantify the hazard, defined as the probability of occurrence or the “frequency” related with the “magnitude” of the phenomenon or its destructive potential. This research presents an approach for hazard assessment of rockfalls based on inventory events presenting a general methodology, and it is tested in Montserrat area. This zone located 50 km northwest of Barcelona, it is well-known for its patrimonial, natural and cultural significance. In order to quantify the rockfall hazard, a magnitude and frequency analysis has been carried out, taking data from an event inventory compiled by field monitoring and historical research. A methodology was determined to analyze 205 records delivered by the Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC). To optimize the analysis, the inventory has been divided into five subsamples according to the level of importance given by the number of visitors and registered data, called: Coves del Salnitre, Cremallera, Carretera BP 1103, Monastery and its parking. The analytical results of the magnitude frequency relationship presented an optimal fitting according to the power law, with exponents ranging from -0.35 to -0.63 for magnitudes between 0.01 and 1000 m3. Applying the developed methodology to all Monserrat, gives the result of 27 events are to be expected annually for a volume of 1 m3, which poses a significant threat considering the elevated number of visitors. Additionally, the results were contrasted with those obtained from the monitoring with a TLS (Terrestrial Laser Scanner), consistent data was obtained, and even a high degree of fitting was achieved locally.

Estudio de análisis cuantitativo del riesgo de desprendimientos rocosos en la carretera LV-9124 desde Guàrdia de Noguera a Sant Esteve de la Sarga

Projecte Final de Màster Oficial

Campiño Llerena, Karina Lizette

Tutor/a - Director/a: Lantada, Nieves; Ruiz Carulla, Roger

Data de publicació: 2021

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Los desprendimientos rocosos constituyen fenómenos de movimientos de rocas que ocurren debido a una combinación de parámetros internos y factores externos que potencian la inestabilidad de la masa rocosa en zonas montañosas. Entre las consecuencias directas se encuentran el daño parcial o total de infraestructuras, interrupciones en la circulación del tránsito, lesiones y hasta potenciales muertes de los usuarios. La complejidad de los procesos involucrados entorno a los desprendimientos rocosos obliga a establecer metodologías que permitan realizar una evaluación objetiva y veraz del riesgo frente a estos fenómenos. Por este motivo, el presente estudio del riesgo establece una metodología objetiva de evaluación cuantitativa del riesgo de estructuras lineales como carreteras frente a los eventos de caídas de rocas en el ámbito de uso de un Sistema de Información Geográfica, implementando las técnicas propuestas al caso particular de la carretera LV-9124, de gran interés técnico, social y político. El riesgo de caída de rocas se define a partir de los componentes de frecuencia, probabilidad de alcance, exposición y vulnerabilidad, determinados a partir de la fotointerpretación de depósitos utilizando ortofotografías históricas, la simulación de trayectorias de bloques en el programa RockGIS; características particulares de los diferentes elementos expuestos y escenarios planteados, y la intensidad de los daños en términos económicos o número de muertes respectivamente. Los valores de riesgo resultantes se presentan para los diferentes elementos expuestos y se visualiza en forma de mapas donde resulta una tramificación de la carretera en función de los niveles de riesgo calculados, y que servirá de instrumento para la adopción de medidas preventivas y de mitigación.

Rockfalls are rock movement phenomena that occur due to a combination of internal parameters and external factors that enhance rock mass instability in mountainous areas. Direct consequences include partial or total damage to infrastructure, traffic disruptions, injuries and even potential user deaths. The complexity of the processes involved in rockfalls requires the establishment of methodologies that allow an objective and truthful evaluation of the risk to these phenomena. For this reason, this risk study establishes an objective methodology for the quantitative evaluation of the risk of linear structures such as roads in the event of rockfalls in the context of the use of a Geographic Information System, implementing the techniques proposed to the particular case of the LV-9124 road, of great technical, social and political interest. Rockfall risk is defined from the frequency, range probability, exposure and vulnerability components determined from the photointerpretation of deposits using historical orthophotographs, the simulation of block trajectories in the RockGIS program; particular characteristics of the different elements exposed and given scenarios, and the intensity of damage in economic terms or number of deaths respectively. The resulting risk values are presented for the different elements exposed and are displayed in the form of maps which result in road tramification according to the calculated risk levels, and which will serve as a tool for preventive and mitigation measures.

Els despreniments rocosos constitueixen fenòmens de moviments de roques que ocorren a causa d'una combinació de paràmetres interns i factors externs que potencien la inestabilitat de la massa rocosa en zones muntanyenques. Entre les conseqüències directes es troben l'afectació parcial o total d'infraestructures, interrupcions en la circulació del trànsit, lesions i fins a potencials morts dels usuaris. La complexitat dels processos involucrats entorn als despreniments rocosos obliga a establir metodologies que permetin realitzar una avaluació objectiva i veraç del risc enfront d'aquests fenòmens. Per aquest motiu, el present estudi del risc estableix una metodologia objectiva d'avaluació quantitativa del risc d'estructures lineals com a carreteres enfront dels esdeveniments de caigudes de roques en l'àmbit d'ús d'un Sistema d'Informació Geogràfica, implementant les tècniques proposades al cas particular de la carretera LV-9124, de gran interès tècnic, social i polític. El risc de caiguda de roques es defineix a partir dels components de freqüència, probabilitat d'abast, exposició i vulnerabilitat, determinats a partir de la fotointerpretació de dipòsits utilitzant ortofotografies històriques, la simulació de trajectòries de blocs en el programa RockGIS; característiques particulars dels diferents elements exposats i en els escenaris plantejats i la intensitat dels danys en termes econòmics o nombre de morts respectivament. Els valors de risc resultants es presenten per als diferents elements exposats i es visualitza en forma de mapes on resulta una tramificació de la carretera en funció dels nivells de risc calculats, i que servirà d'instrument per a l'adopció de mesures preventives i de mitigació.

Susceptibilidad de deslizamientos a escala regional. Análisis y visualización de resultados orientados a la gestión del territorio

Projecte Final de Màster Oficial

De Sá Braga, Tamires Suelen

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel; Lantada, Nieves

Data de publicació: 2021

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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La susceptibilitat d'esllavissades pot ser interpretada com una tendència d'una regió a generar esllavissades (Guzzetti et al., 2006). Atès que aquests fenòmens a escala regional poden ser desencadenats per diversos factors usualment no disponibles a aquesta magnitud. Es comú emprar-se en les anàlisis d'esllavissades en models digitals d'elevació i, en alguns casos, amb base a la informació d'usos del terreny i mapes geològics (Palau et al., 2020). L'objectiu principal d'aquest estudi és estimar la probabilitat de ruptura a escala regional en base a dades georeferenciades i generar un mapa de susceptibilitat de lliscament tenint com a unitats de terreny, les unitats hidrològiques. D'altra banda, es proposen i s'avaluen diversos criteris d'agrupació de les classes de susceptibilitat. Es van generar mapes de conques i mitjanes conques hidrogràfiques tenint com a dada d'entrada el model digital d'elevació amb diferents valors de nombre mínim de píxels. Aquest paràmetre es va mostrar molt important, vist que afecta a les àrees dels polígons en la seva distribució, en el mapa i en la seva morfologia. Es van estudiar cinc possibles valors de nombre mínim de píxels iguals a 1 milió, 750, 500, 250 i 100 mil. Els resultats van mostrar que es té una distribució més equitativa d'àrees amb les conques amb menors espais mínims. Es van estudiar vuit criteris d'agrupació: tres criteris estadístics i cinc criteris proposats en aquest estudi denominats de A a I. El criteri C va proporcionar el resultat més satisfactori.

La susceptibilidad de deslizamientos puede ser interpretada como una tendencia de una región en generar deslizamientos (Guzzetti et al., 2006). Dado que estos fenómenos a escala regional pueden ser desencadenados por varios factores usualmente no disponibles a esta magnitud, es común emplearse en los análisis de deslizamientos modelos digitales de elevación y, en algunos casos con base en la información de usos del terreno y mapas geológicos (Palau et al., 2020). El objetivo principal de este estudio es estimar la probabilidad de rotura a escala regional con base en datos georreferenciados y generar un mapa de susceptibilidad de deslizamiento teniendo como unidades de terreno, las unidades hidrológicas. Por otra parte, se proponen y evalúan diversos criterios de agrupación de las clases de susceptibilidad. Se generaron mapas de cuencas y medias cuencas hidrográficas teniendo como dato de entrada el modelo digital de elevación con diferentes valores de número mínimo de pixeles. Este parámetro se mostró de suma importancia, visto que afecta las áreas de los polígonos, su distribución en el mapa y su morfología. Se estudiaron cinco posibles valores de número mínimo de pixeles iguales a 1 millón, 750, 500, 250 y 100 mil. Los resultados mostraron que se tiene una distribución más equitativa de áreas con las cuencas con menores tamaños mínimos. Se estudiaron ocho criterios de agrupación: tres criterios estadísticos y otros cinco criterios propuestos en este estudio denominados de “A” a “E”. El criterio “C” proporcionó el resultado más satisfactorio.

The susceptibility to landslides can be interpreted as a tendency of a region to generate landslides (Guzzetti et al., 2006). Given that these phenomena on a regional scale can be triggered by various factors usually not available at this magnitude, it is common to use digital elevation models in landslide analysis and, in some cases, based on information from land use and geological maps (Palau et al., 2020). The main objective of this study is to estimate the probability of failure on a regional scale based on georeferenced data and to generate a landslide susceptibility map having hydrological units as terrain units. On the other hand, various criteria for grouping the susceptibility classes are proposed and evaluated. Basins and half basins maps were generated with the digital elevation model as input data with different values of the minimum number of pixels. This parameter was very important, since it affects the areas of the polygons, their distribution on the map and their morphology. Five possible values of the minimum number of pixels equal to 1 million, 750, 500, 250 and 100 thousand were studied. The results showed that there is a more equitable distribution of areas with the basins with smaller minimum sizes. Eight grouping criteria were studied: three statistical and another five criteria proposed in this study called “A” to “E”. Criterion C provided the most satisfactory result.

Calibración multi-paramétrica de simulaciones de desprendimientos rocosos

Projecte Final de Màster Oficial

Ramon Lemus, Albert

Tutor/a - Director/a: Lantada, Nieves; Matas Casado, Gerard

Data de publicació: 2020

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Diseño de la base de datos espacial de desprendimientos y creación de un servicio WMS

Treball Final de Grau

Garrido Pallares, Manuel

Tutor/a - Director/a: Núñez Andrés, María Amparo; Lantada, Nieves

Data de publicació: 2019

Escola Politècnica Superior d'Edificació de Barcelona (EPSEB)

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Disponer información sobre la fragmentación en rockfalls es fundamental para avanzar en el conocimiento de este tipo de fenómenos y así poder plantear medidas futuras. El presente proyecto fin de grado se centra en el diseño y creación de un visor web que permita visualizar los datos inventariados de desprendimientos rocosos recogidos en el marco de los proyectos RockRisk (2014) y Rockmodels (2016). Para llevar a cabo este proyecto se ha creado una base de datos espacial Rock DataBase (RockDB) que integra toda la información de desprendimientos, a partir de la cual se ha implementado un servicio WMS, además como cartografía base en el visor se han llamado a servicios WMS pertenecientes al Instituto Geográfico Nacional (IGN). Para la implantación del servicio WMS se ha utilizado el software Open Source Geoserver v.2.13.1, Para la creación de la base de datos espacial se ha utilizado el software Open Source PgAmin4 con extensión PostGIS. La creación del visor web se ha realizado utilizando la librería OpenLayers v.5.0.3 y los lenguajes de programación HTML5, JavaScript y CSS. Para representar los diferentes desprendimientos en el visor web, estos se han catalogado en tres niveles de información, cada uno de estos niveles ofrece una información distinta. Se han creado funciones disparadoras para actualizar de manera automática los datos en las tablas de la BD y, sentencias SQL para crear cada una de las vistas que posteriormente se utilizaran en Geoserver. Con las vistas creadas en la BD, estas se han utilizado para crear y editar los servicios WMS en Geoserver. Con este software se ha creado otro nivel de filtro de la información mediante el uso de archivos FTL, también se ha definido la simbología y determinado los rangos de escala de visualización para cada nivel de detalle editando los esquemas XML de estilos SLD. En el apartado perteneciente al visualizador se han diseñado y creado botones que facilitan la navegación del usuario por los distintos fenómenos mediante la creación de funciones con JavaScript y editando el estilo de cada botón con CSS. Con HTML5 se ha dotado de estructura al visualizador (posición de cada elemento y botón en el navegador) y Openlayers se ha utilizado para mostrar los mapas interactivos en el navegador web. Este proyecto ha creado la primera versión del visualizador y deja abierta la puerta a futuros cambios y mejoras en sus funciones.

Ajust de paràmetres mitjançant tècniques d'optimització en simulacions de despreniments rocosos

Projecte Final de Màster Oficial

Rich Martell, Francesc

Tutor/a - Director/a: Matas Casado, Gerard; Lantada, Nieves

Data de publicació: 2018

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Cálculo de la cobertura de la red de transporte público en el Área Metropolitana de Barcelona mediante herramientas SIG

Projecte Final de Màster Oficial

Gullón Altés, Víctor

Tutor/a - Director/a: Campos Cacheda, Jose Magin; Lantada, Nieves

Data de publicació: 2017

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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La realización de estudios de accesibilidad y conectividad son básicos para la planificación de una red de transporte público. Para ello, hay que definir muy claramente la diferencia entre ambos conceptos; accesibilidad es el tiempo empleado desde el origen de nuestro viaje hasta entrar en el medio de transporte público, mientras que conectividad es el tiempo empleado dentro del medio de transporte. Últimamente estos estudios se han llevado a cabo gracias a la ayuda de las herramientas de Sistema de Información Geográfica (SIG). El presente trabajo presenta un modelo de accesibilidad mediante el uso del programa ArcGIS. Este modelo evalúa el tiempo total invertido en llegar desde una parcela hasta entrar en el medio de transporte público. Los medios de transporte considerados son el autobús, el tranvía, el metro, los ferrocarriles de la Generalitat y los trenes de RENFE. El ámbito de estudio es el Área Metropolitana de Barcelona (AMB). El objetivo del trabajo es evaluar la accesibilidad de cada una de las parcelas existentes en el AMB, hallar la accesibilidad de los medios de transporte adaptados y la mejora de accesibilidad ocasionada con las nuevas infraestructuras de transporte público planificadas. También se evalúa la accesibilidad de equipamientos públicos relevantes, como los principales hospitales o los centros universitarios más relevantes. Los resultados muestran una muy buena accesibilidad para el municipio de Barcelona y para la mayoría de municipios que conforman la primera corona. Sin embargo, la accesibilidad va disminuyendo a medida que uno se aleja de Barcelona llegando hasta límites inaceptables. Todos estos resultados son más exagerados en el caso de la accesibilidad adaptada, existiendo graves problemas para acceder a Barcelona desde los municipios de la segunda corona para las Personas con Movilidad Reducida (PMR). Respecto a las inversiones realizadas recientemente, la más rentable es el TRAMBAIX, mientras que de las futuras, la unión del tranvía por la Diagonal es la que muestra una mejora más baja. La Línea 9, por su parte, muestra una mejora ínfima de la accesibilidad, aunque esto es acorde con uno de los objetivos de la planificación de dicha línea, que consiste en la mejora de la conectividad en el municipio de Barcelona y no la de su accesibilidad. Además, se ha realizado una encuesta de elección modal. Los resultados muestran una preferencia hacia los medios de transporte que proporcionan una mayor accesibilidad, especialmente para el uso más frecuente, mientras que en situaciones óptimas se premia más la comodidad del medio de transporte frente a su frecuencia de paso.

Realization of studies about accessibility and connectivity has been proved to be a key element in public transport planning. Accessibility can be defined as the time employed to reach the public transport from the origin point, while connectivity is the time spent inside the public transport. Lately, these studies have been carried out with the aid of Geographical Information Systems (GIS). This study presents an accessibility model carried out with ArcGIS software. The model evaluates the total access time from a building to the public transport. The different modes of transport considered are the bus, the tramline, the underground and the trains from Generalitat and from RENFE. The field of study is the Metropolitan Area of Barcelona (AMB). The objective of this study is to evaluate each of the existing parcels of the AMB, to obtain the accessibility of the adapted public transport and the increase in accessibility from the investments in public transport planned. It has also been evaluated the accessibility of the main public facilities, such as the most important hospitals or universities. The results show a very good accessibility in the city of Barcelona and most of the cities forming the first crown. Nevertheless, there is a strong decrease of accessibility as one moves away from Barcelona reaching some unacceptable levels of accessibility in the outermost cities. Similar results can be found for the adapted accessibility, but making worse the existing problems. The main problem is found when a person with reduced mobility tries to go to Barcelona from a city located in the second crown. From the point of view of the infrastructures realized, the TRAMBAIX has proved to be the most efficient, while the junction of the existing tramlines through the Diagonal has shown the lowest increase of accessibility. Metro L9 shows an insignificant increase of accessibility, which is consistent with the objectives of its planning since it was created as an increase of the connectivity in Barcelona and not as an improvement of the accessibility. Furthermore, a modal survey has been done. The results of the survey show a preference for the methods of public transport with higher accessibility, especially for everyday use, but for ideal situations it is more valuable the comfort of the transport method than its frequency.