[pt] Uma das características mais relevantes nos aglomerados de minério de ferro é a sua porosidade, que impacta fortemente no desempenho desses materiais nos processos siderúrgicos. O desempenho é diretamente dependente da existência de uma rede porosa que permite o fluxo de gases pelo interior desses aglomerados sem comprometer sua integridade física. Neste trabalho, amostras de diferentes tipos de aglomerados de minério de ferro foram caracterizadas com o auxílio de técnicas de microtomografia computadorizada de raios X (microCT), processamento digital de imagens e modelagem de rede de poros (PNM). Com isso, a influência da microestrutura desses aglomerados na variação da sua porosidade e permeabilidade foi avaliada. O uso de microCT permitiu uma visualização 3D da estrutura dos aglomerados, permitindo realizar uma análise da estrutura interna das amostras para a discriminação do espaço poroso. O pixel size ideal foi estipulado por meio de diversas capturas com resoluções diferentes. A PNM foi utilizada para realizar a simulação da permeabilidade absoluta das amostras, correlacionando com a porosidade, conectividade dos poros e diâmetro de poros e conexões. Foi realizada uma variação de mais ou menos 5 tons de cinza nos limiares de segmentação para estipular a sensibilidade do impacto desse parâmetro nos resultados da modelagem. Os dois aglomerados apresentaram porosidade parecida, em torno de 20 por cento. Os resultados para piores resoluções apresentaram uma inconsistência, em muitos casos não possuindo sequer permeabilidade. As imagens adquiridas com um tamanho de voxel de 2 micrômetros resultaram em cálculos consistentes de permeabilidade, em torno de 0,4 a 2,4 mD para os briquetes e 0,03 a 1,6 mD para as pelotas, sugerindo que os briquetes são levemente mais permeáveis. A variação do limiar de segmentação dos poros teve forte impacto nos resultados das modelagens, influenciando diretamente no valor do cálculo da permeabilidade absoluta. / [en] One of the most relevant features of iron ore agglomerates is their porosity, which strongly impacts the performance of these materials in steelmaking processes. Performance is directly dependent on the existence of a porous network that allows gas flow through the interior of these agglomerates without compromising their physical integrity. This study characterized samples of different iron ore agglomerates using X-ray microcomputed tomography (microCT), digital image processing, and pore network modeling (PNM). The influence of the microstructure of these agglomerates on the variation of their porosity and permeability was evaluated. MicroCT enabled a 3D visualization of the agglomerate structure, allowing for an analysis of the internal structure of the samples to discriminate the porous space. The ideal pixel size was determined through various captures at different resolutions. PNM was used to simulate the absolute permeability of the samples, correlating it with porosity, pore connectivity, and pore and connection diameter. A variation of more or less 5 gray tones in the segmentation thresholds was performed to determine the sensitivity of this parameter s impact on the modeling results. The two agglomerates had similar porosity of around 20 percent. The results for lower resolutions showed inconsistency, with many cases lacking permeability altogether. Images acquired with a pixel size of 2 micrometers resulted in consistent permeability calculations, ranging from 0.4 to 2.4 mD for briquettes and 0.03 to 1.6 mD for pellets, indicating that briquettes are slightly more permeable. The variation of pore segmentation threshold had a strong impact on the modeling results, directly influencing the value of the absolute permeability calculation.

[pt] Esta dissertação investiga o uso da Programação Genética para otimização estrutural de aglomerados de carbono. O objetivo primordial do estudo de cálculos que descrevam as interações de um aglomerado é encontrar o arranjo de átomos que corresponde à menor energia, ou àqueles que possuem energias próximas, já que estes são os candidatos mais prováveis de serem formados. Recentemente, na área da Inteligência Computacional, estudos apresentaram um novo método de otimização, chamado de Otimização por Programação Genética (OPG), com resultados promissores, avaliados em diversos casos de referência. A partir destes resultados, esta pesquisa aplica, de forma inédita, a abordagem OPG em problemas de otimização estrutural de aglomerados. Para fins de comparação, foram realizadas otimizações independentes utilizando o modelo tradicional de Algoritmos Genéticos (AGs). Neste trabalho, foram realizados vários ensaios computacionais utilizando os métodos OPG e AG para otimizar a geometria, ou seja, encontrar a estrutura de menor energia, de aglomerados de carbono de 5 a 25 átomos. Para o cálculo da energia, foi utilizado o potencial de Morse. Os valores das energias encontrados e as geometrias de cada aglomerado foram comparados com casos já publicados na literatura. Os resultados mostraram que, para os aglomerados menores, os dois métodos foram capazes de encontrar os mínimos globais, mas com o aumento do número de átomos, o OPG apresenta resultados superiores ao AG. Quanto ao tempo de execução por avaliação, o AG se mostrou significativamente mais rápido do que o do OPG, devido à sua representação direta das posições dos átomos, de um aglomerado, em um cromossomo. Porém a superioridade dos resultados OPG em relação ao AG indicou que a melhoria na sua implementação poderá ser de grande utilidade na área de simulação de aglomerados atômicos ou moleculares. / [en] This dissertation investigates the use of Genetic Programming for the structural optimization of carbon clusters. The main objective concerning computations that describe the interactions of a cluster is to find the arrangements of atoms corresponding to the lowest energy, since these are the most likely candidates to be formed. It has been recently introduced in the area of Computational Intelligence a new optimization method, called Optimization by Genetic Programming (OGP), showing promising results for several benchmark cases. Based on these results, the present work aimed at the application of OGP for the geometry optimization of carbon clusters. For comparison purposes, independent optimizations using the standard genetic algorithm (GA) approach were carried out. Several optimization trials were performed using both GA and OGP in order to find the best geometries of carbon clusters with size ranging from 5 to 25 atoms. The energy was calculated using the Morse potential. Resulting energies and geometries were compared to previously published results. Both GA and OGP were able to find the global minimum for the smaller clusters. However, upon increasing the number of atoms, the OGP presented better results compared to the GA. Concerning the execution time for each evaluation, the GA is significantly faster than the OGP due to its direct representation of the positions of atoms of a cluster in a chromosome. However, the superiority of the OGP results compared to the GA results suggests that an effort towards the improvement of the implementation of OGP could lead to a very powerful optimization tool to be used by the scientific community.

Globular clusters are tracers of the formation and evolution of their host galaxies. Kinematics, chemical abundances, age and position of the clusters allows tracing interactions between Milky Way and surrounding galaxies and outlines their chemical enrichment history. In this thesis we analyse mid-resolution spectra of about 800 red giant stars in 51 Galactic globular clusters. It is the first time that [Fe/H] and [Mg/Fe] derived in a consistent way are published for such a huge sample of globular clusters, almost 1/3 of the total number of catalogued clusters. Our metallicities are showed to be more precise than previous works based on mid-resolution spectroscopy. A turnover at [Fe/H] ~ -1.0 is found in the plot [Fe/H] vs. [Mg/Fe] for bulge and halo, although bulge seems to have a more metal-rich turnover, i.e, bulge has more efficient formation than the halo. Comparing the abundances with age the timescale for SNIa to start to become important is 1Gyr. [Fe/H] vs. age corroborates the different star formation efficiency of bulge and halo while [Mg/Fe] does not follow that. Halo was formed in mini halos or dwarf galaxies, and two multiple population clusters had their origin analysed to check it. M 22 seems to have been formed in the Milky Way while NGC 5824 possibly was originated in a dwarf galaxy, although our results are inconclusive for NGC 5824. The Galactic bulge seems to have been formed fast i.e., probably the oldest globular cluster is there. In fact HP 1 has a bluer horizontal branch than expected for its metallicity and we interpret that as an age effect. We determine its distance using light curves of variable stars in order to constrain future age determinations via colour-magnitude diagram. Finally, we investigate interaction between Milky Way and its neighbour galaxy SMC. We find that some star clusters are being stripped out of the SMC main body, which is consistent with tidal stripping scenario for the interaction between the galaxies, instead of ram pressure that would only affect gas. / Aglomerados globulares são traçadores da formação e evolução de suas galáxias. Cinemática, abundâncias químicas, idades e posições dos aglomerados permitem traçar interações entre Via Láctea e galáxias vizinhas e suas histórias de enriquecimento químico. Nesta tese analisamos espectros de média resolução de mais de 800 estrelas gigantes vermelhas em 51 aglomerados globulares Galácticos. É a primeira vez que [Fe/H] and [Mg/Fe] determinados de modo consistente são publicados para uma amostra desse porte, ~1/3 dos objetos catalogados. Nossas metalicidades são mais precisas que trabalhos anteriores similares. Uma quebra em [Fe/H] ~ -1.0 é encontrada no gráfico [Fe/H] vs. [Mg/Fe] para o bojo e halo, embora bojo parece ter uma quebra em [Fe/H] maior, i.e, bojo tem formaçãao mais eficiente que o halo. Comparando abundâncias com idade, a escala de tempo para SNIa ficar importante é 1Gano. [Fe/H] vs. idade corrobora diferentes eficiências de formação do bojo e halo, mas [Mg/Fe] vs. idade não mostra isso. O halo foi formado em mini halos ou galáxias anãs, e dois aglomerados com dispersão em [Fe/H] tiveram suas origens analisadas. M 22 parece ter sido formado na Via Láctea e NGC 5824 possivelmente foi originado em uma galáxia anã, embora os resultados são inconclusivos para NGC 5824. O bojo parece ter sido formado rapidamente e deve possuir o aglomerado mais velho. De fato, HP 1 tem um ramo horizontal mais azul que o esperado para sua metalicidade e vemos isso como um efeito da idade. Determinamos sua distância usando curvas de luz de RR Lyrae de maneira a restringir futuras determinações de idade via diagrama cor-magnitude. Finalmente, investigamos a interação entre Via Láctea e sua galáxia vizinha SMC. Encontramos aglomerados sendo removidos do corpo central da SMC, consistente com cenário de remoção por força de maré para a interação entre as galáxias, em vez de ``ram pressure\'\' que afeta só gás.

Globular clusters are tracers of the formation and evolution of their host galaxies. Kinematics, chemical abundances, age and position of the clusters allows tracing interactions between Milky Way and surrounding galaxies and outlines their chemical enrichment history. In this thesis we analyse mid-resolution spectra of about 800 red giant stars in 51 Galactic globular clusters. It is the first time that [Fe/H] and [Mg/Fe] derived in a consistent way are published for such a huge sample of globular clusters, almost 1/3 of the total number of catalogued clusters. Our metallicities are showed to be more precise than previous works based on mid-resolution spectroscopy. A turnover at [Fe/H] ~ -1.0 is found in the plot [Fe/H] vs. [Mg/Fe] for bulge and halo, although bulge seems to have a more metal-rich turnover, i.e, bulge has more efficient formation than the halo. Comparing the abundances with age the timescale for SNIa to start to become important is 1Gyr. [Fe/H] vs. age corroborates the different star formation efficiency of bulge and halo while [Mg/Fe] does not follow that. Halo was formed in mini halos or dwarf galaxies, and two multiple population clusters had their origin analysed to check it. M 22 seems to have been formed in the Milky Way while NGC 5824 possibly was originated in a dwarf galaxy, although our results are inconclusive for NGC 5824. The Galactic bulge seems to have been formed fast i.e., probably the oldest globular cluster is there. In fact HP 1 has a bluer horizontal branch than expected for its metallicity and we interpret that as an age effect. We determine its distance using light curves of variable stars in order to constrain future age determinations via colour-magnitude diagram. Finally, we investigate interaction between Milky Way and its neighbour galaxy SMC. We find that some star clusters are being stripped out of the SMC main body, which is consistent with tidal stripping scenario for the interaction between the galaxies, instead of ram pressure that would only affect gas. / Aglomerados globulares são traçadores da formação e evolução de suas galáxias. Cinemática, abundâncias químicas, idades e posições dos aglomerados permitem traçar interações entre Via Láctea e galáxias vizinhas e suas histórias de enriquecimento químico. Nesta tese analisamos espectros de média resolução de mais de 800 estrelas gigantes vermelhas em 51 aglomerados globulares Galácticos. É a primeira vez que [Fe/H] and [Mg/Fe] determinados de modo consistente são publicados para uma amostra desse porte, ~1/3 dos objetos catalogados. Nossas metalicidades são mais precisas que trabalhos anteriores similares. Uma quebra em [Fe/H] ~ -1.0 é encontrada no gráfico [Fe/H] vs. [Mg/Fe] para o bojo e halo, embora bojo parece ter uma quebra em [Fe/H] maior, i.e, bojo tem formaçãao mais eficiente que o halo. Comparando abundâncias com idade, a escala de tempo para SNIa ficar importante é 1Gano. [Fe/H] vs. idade corrobora diferentes eficiências de formação do bojo e halo, mas [Mg/Fe] vs. idade não mostra isso. O halo foi formado em mini halos ou galáxias anãs, e dois aglomerados com dispersão em [Fe/H] tiveram suas origens analisadas. M 22 parece ter sido formado na Via Láctea e NGC 5824 possivelmente foi originado em uma galáxia anã, embora os resultados são inconclusivos para NGC 5824. O bojo parece ter sido formado rapidamente e deve possuir o aglomerado mais velho. De fato, HP 1 tem um ramo horizontal mais azul que o esperado para sua metalicidade e vemos isso como um efeito da idade. Determinamos sua distância usando curvas de luz de RR Lyrae de maneira a restringir futuras determinações de idade via diagrama cor-magnitude. Finalmente, investigamos a interação entre Via Láctea e sua galáxia vizinha SMC. Encontramos aglomerados sendo removidos do corpo central da SMC, consistente com cenário de remoção por força de maré para a interação entre as galáxias, em vez de ``ram pressure\'\' que afeta só gás.

Aglomerados de galáxias são as maiores estruturas no Universo. Sua distribuição mapeia os halos de matéria escura formados nos potenciais profundos do campo de matéria escura. Consequentemente, a abundância de aglomerados é altamente sensível a expansão do Universo, assim como ao crescimento das perturbações de matéria escura, constituindo uma poderosa ferramenta para fins cosmológicos. Na era atual de grandes levantamentos observacionais que produzem uma quantidade gigantesca de dados, as propriedades estatísticas dos objetos observados (galáxias, aglomerados, supernovas, quasares, etc) podem ser usadas para extrair informações cosmológicas. Para isso, é necessária o estudo da formação de halos de matéria escura, da detecção dos halos e aglomerados, das ferramentas estatísticas usadas para o vínculos de parâmetros, e finalmente, dos efeitos da detecções ópticas. No contexto da formulação da predição teórica da contagem de halos, foi analisada a influência de cada parâmetro cosmológico na abundância dos halos, a importância do uso da covariância dos halos, e a eficácia da utilização dos halos para vincular cosmologia. Também foi analisado em detalhes os intervalos de redshift e o uso de conhecimento prévio dos parâmetros ({\\it priors}). A predição teórica foi testada um uma simulação de matéria escura, onde a cosmologia era conhecida e os halos de matéria escura já haviam sido detectados. Nessa análise, foi atestado que é possível obter bons vínculos cosmológicos para alguns parâmetros (Omega_m,w,sigma_8,n_s), enquanto outros parâmetros (h,Omega_b) necessitavam de conhecimento prévio de outros testes cosmológicos. Na seção dos métodos estatísticos, foram discutidos os conceitos de {\\it likelihood}, {\\it priors} e {\\it posterior distribution}. O formalismo da Matriz de Fisher, bem como sua aplicação em aglomerados de galáxias, foi apresentado e usado para a realização de predições dos vínculos em levantamentos atuais e futuros. Para a análise de dados, foram apresentados métodos de Cadeias de Markov de Monte Carlo (MCMC), que diferentemente da Matriz de Fisher não assumem Gaussianidade entre os parâmetros vinculados, porém possuem um custo computacional muito mais alto. Os efeitos observacionais também foram estudados em detalhes. Usando uma abordagem com a Matriz de Fisher, os efeitos de completeza e pureza foram extensivamente explorados. Como resultado, foi determinado em quais casos é vantajoso incluir uma modelagem adicional para que o limite mínimo de massa possa ser diminuído. Um dos principais resultados foi o fato que a inclusão dos efeitos de completeza e pureza na modelagem não degradam os vínculos de energia escura, se alguns outros efeitos já estão sendo incluídos. Também foi verificados que o uso de priors nos parâmetros não cosmológicos só afetam os vínculos de energia escura se forem melhores que 1\\%. O cluster finder(código para detecção de aglomerados) WaZp foi usado na simulação, produzindo um catálogo de aglomerados. Comparando-se esse catálogo com os halos de matéria escura da simulação, foi possível investigar e medir os efeitos observacionais. A partir dessas medidas, pôde-se incluir correções para a predição da abundância de aglomerados, que resultou em boa concordância com os aglomerados detectados. Os resultados a as ferramentas desenvolvidos ao longo desta tese podem fornecer um a estrutura para a análise de aglomerados com fins cosmológicos. Durante esse trabalho, diversos códigos foram desenvolvidos, dentre eles, estão um código eficiente para computar a predição teórica da abundância e covariância de halos de matéria escura, um código para estimar a abundância e covariância dos aglomerados de galáxias incluindo os efeitos observacionais, e um código para comparar diferentes catálogos de halos e aglomerados. Esse último foi integrado ao portal científico do Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA) e está sendo usado para avaliar a qualidade de catálogos de aglomerados produzidos pela colaboração do Dark Energy Survey (DES), assim como também será usado em levantamentos futuros. / Abstract Galaxy clusters are the largest bound structures of the Universe. Their distribution maps the dark matter halos formed in the deep potential wells of the dark matter field. As a result, the abundance of galaxy clusters is highly sensitive to the expansion of the universe as well as the growth of dark matter perturbations, representing a powerful tool for cosmological purposes. In the current era of large scale surveys with enormous volumes of data, the statistical quantities from the objects surveyed (galaxies, clusters, supernovae, quasars, etc) can be used to extract cosmological information. The main goal of this thesis is to explore the potential use of galaxy clusters for constraining cosmology. To that end, we study the halo formation theory, the detection of halos and clusters, the statistical tools required to quarry cosmological information from detected clusters and finally the effects of optical detection. In the composition of the theoretical prediction for the halo number counts, we analyze how each cosmological parameter of interest affects the halo abundance, the importance of the use of the halo covariance, and the effectiveness of halos on cosmological constraints. The redshift range and the use of prior knowledge of parameters are also investigated in detail. The theoretical prediction is tested on a dark matter simulation, where the cosmology is known and a dark matter halo catalog is available. In the analysis of the simulation we find that it is possible to obtain good constraints for some parameters such as (Omega_m,w,sigma_8,n_s) while other parameters (h,Omega_b) require external priors from different cosmological probes. In the statistical methods, we discuss the concept of likelihood, priors and the posterior distribution. The Fisher Matrix formalism and its application on galaxy clusters is presented, and used for making forecasts of ongoing and future surveys. For the real analysis of data we introduce Monte Carlo Markov Chain (MCMC) methods, which do not assume Gaussianity of the parameters distribution, but have a much higher computational cost relative to the Fisher Matrix. The observational effects are studied in detail. Using the Fisher Matrix approach, we carefully explore the effects of completeness and purity. We find in which cases it is worth to include extra parameters in order to lower the mass threshold. An interesting finding is the fact that including completeness and purity parameters along with cosmological parameters does not degrade dark energy constraints if other observational effects are already being considered. The use of priors on nuisance parameters does not seem to affect the dark energy constraints, unless these priors are better than 1\\%.The WaZp cluster finder was run on a cosmological simulation, producing a cluster catalog. Comparing the detected galaxy clusters to the dark matter halos, the observational effects were investigated and measured. Using these measurements, we were able to include corrections for the prediction of cluster counts, resulting in a good agreement with the detected cluster abundance. The results and tools developed in this thesis can provide a framework for the analysis of galaxy clusters for cosmological purposes. Several codes were created and tested along this work, among them are an efficient code to compute theoretical predictions of halo abundance and covariance, a code to estimate the abundance and covariance of galaxy clusters including multiple observational effects and a pipeline to match and compare halo/cluster catalogs. This pipeline has been integrated to the Science Portal of the Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA) and is being used to automatically assess the quality of cluster catalogs produced by the Dark Energy Survey (DES) collaboration and will be used in other future surveys.

Made available in DSpace on 2011-05-04T12:42:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009 / (...) O objetivo desta tese foi modelar os fatores de risco associados à ocorrência de leptospirose urbana em diferentes contextos, com especial atenção para aspectos espaciais e temporais. Foram utilizadas técnicas de modelagem tais como, modelos generalizados aditivos e mistos. Também explorou-se técnicas de detecção de aglomerados espaço-temporais. (...) / Leptospirosis, a disease caused by pathogenic spirochete of the genus Leptospira, is one of the most widespread zoonoses in the world, considered a major public health problem associated with the lack of sanitation and poverty. It is endemic in Brazil, data from surveillance show that outbreaks of leptospirosis occur as cyclical annual epidemics during rainfalls. The aim of this thesis was modeling the risk factors associated with the occurrence of leptospirosis in di erent urban contexts, with particular attention to spatial and temporal aspects. We used some modeling techniques such as generalized additive and mixed models. Techniques for detection space-time clusters were also explored. This thesis has prioritized the use of free softwares - R, ubuntu linux operating system, LATEX , SatScan (this is not open source but free). This thesis was prepared in the form of three articles. In the rst article is presented a spatio-temporal analysis of leptospirosis cases occurrence in Rio de Janeiro between 1997 and 2002. Using the detection of space-time clusters - \outbreaks" method - were statistically signi cant only cluster ocorred in 1997 and 1998. Generalized Linear Mixed Models were used to evaluate the risk factors associated with the occurrence of cases that belonged to outbreaks in endemic cases. The cases belonging to the outbreaks are associated with the occurrence of rainfall over 4 mm (OR, 3.71; 95% CI, 1.83 - 7.51). There were no signi cant associations with socioeconomic covariates, in other words, being endemic or epidemic leptospirosis occurs in the same population. The second and third articles examined a seroprevalence survey and seroconversion cohort conducted in Pau da Lima community, Salvador, Bahia. In both Generalized Additive Models were used to t the exposure variables both in individuals and peridomicile context, as well as to estimate the spatial area of leptospirosis risk. The signi cant variables were: gender, age, presence of rats in the peridomicile, domicile near a trash collectin or an open sewer and domicile altitude above sea level. Studies show that individual and contextual variables explain much of the spatial variability of leptospirosis, but there are still factors that were not measured in the studies but which should be investigated. The maps of risk of seroprevalence and seroconversion show distinct regions where the spatial e ect is signi cantly di erent from the global average. It is still lack for a more robust integration between the professionals who develop and operate the GIS, epidemiologists and biostatistics. This integration represents an important advance enabling the development and use of these techniques in Public Health support. The study of prevalence and incidence of endemic areas, in the leptospirosis context, it is very complex and still grow up. The reunion of professional specialists from several areas of human knowledge (eg, clinicians, epidemiologists, geographers, biologists, statisticians, engineers, etc.), it is essential to advance the knowledge about the disease and their relationship to social inequality and environmental well to contribute to the creation of efficient and e ective measures to control endemic diseases.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2018-03-09T16:23:29Z No. of bitstreams: 1 TESE DOUTORADO JEFERSON AZE: 5526411 bytes, checksum: f96f27e2cf68f512149ab6842518d6ff (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-09T16:23:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE DOUTORADO JEFERSON AZE: 5526411 bytes, checksum: f96f27e2cf68f512149ab6842518d6ff (MD5) / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / Os objetivos gerais desta tese foram: (a) Selecionar indicadores socioeconômicos e ambientais e integrá-los através da estrutura metodológica FPCIR (Força-Motriz/ Pressão/ Condicionamento/ Impacto/ Resposta). (b) Desenvolver uma metodologia para reconstrução espacial e temporal dos setores censitários em uma nova unidade de planejamento urbano, denominada de Aglomerados dos Setores Censitários (ASC´s). Nesse sentido, foram reconstruídos os Setores Censitários das pesquisas populacionais de 1980 a 2000 (AZEVEDO et al., 2004). Ainda, com relação a essa unidade, cabe destacar que é capaz de resolver os problemas de comparação dos dados georeferenciados das pesquisas populacionais do IBGE e de outras Instituições. Na etapa seguinte, escolheu-se a Bacia Hidrográfica do Rio Imboassú, localizada no Município de São Gonçalo no Estado do Rio de Janeiro para testar essa metodologia. No processo de identificação dos setores censitários que compunham a bacia, deparou-se com o problema de que algumas dessas unidades espaciais tinham parte do seu território contido em outra bacia hidrográfica. Para equacionar essa situação, utilizou-se o conceito de Bacia Ambiental apresentado por Rutkowski (2004). Dentre os vários resultados obtidos na tese, cabe mencionar: O modelo FPCIR permitiu uma análise detalhada da interação entre as atividades humanas e o ambiente; A elaboração do histórico evolutivo do processo de ocupação para 1980 a 2000 e cálculo dos IQV’s-UFF para o mesmo período; Os valores médios para os ICH’s da área de estudo em 2000 eram muito próximos ao do município; O ISA/BA de 2000 mostrou que o valor do indicador diminuía, à medida que os ASCs estavam mais distantes da área central da Bacia; A respeito do melhor índice a ser utilizado, pouco se pode concluir. No máximo, a análise indica que tanto faz escolher IQV-UFF ou ICH; Estimou-se o custo de implantação ou realização dos serviços: (a) abastecimento por rede geral em 2005 (US$ 1.705.000) e em 2010 (US$ 1.927.000); (b) Sistema de Esgotamento Sanitário (Tratamento Secundário/terciário) em 2005 estaria na faixa de (US$ 15.251.200) e em 2010 (US$ 16.559.300); e, (c) Coleta de Lixo Domiciliar Diária em 2005 (US$ 2.596) e em 2010 (US$ 2.820); e, Os Poderes Públicos vêm desenvolvendo muito lentamente e de maneira desorganizada, poucas respostas políticas, socioeconômicas e ambientais aos problemas que ocorrem na área de estudo. / The general objectives of this theory were: (a) Select socioeconomic and environmental indicators and integrate them through the methodological structure DPSIR (Driving Forces- Pressure-State-Impact-Response). (b) Develop a methodology for spatial and temporal reconstruction of the census sectors in a new urban planning unity, named Census Sector Clusters (CSCs). In that sense, the Census Sectors were reconstructed from the population research from 1980 to 2000 (AZEVEDO et al., 2004). Still, regarding this unity, we must emphasize that it is capable to solve the problems of comparison of the geo-reference data from the population research from IBGE and from other institutions. In the following phase, the Environmental Bay of the Imboassú River was chosen to test this methodology. The Imboassú River is located in the Town of São Gonçalo in the State of Rio de Janeiro. In the process to identify the census sectors that composed the bay, we encountered a problem in that some of those spatial units had part of its contained territory in another hydrographic bay. To resolve this situation, we utilized the concept of Environmental Bay presented by Rutkowski (2004). Among the several results obtained in the theory, it is important to mention that the model DPSIR permitted a detailed analysis of the interaction between the human activities and the environment; the elaboration of the historical evolution of the occupational process for 1980 to 2000 and the calculation of the Quality of Life Index (IQVUFF) for the same period; the medium values for the ICH's from the studied area in 2000 were very near to those of the town’s; the ISA/BA of 2000, showed that the value of the indicator diminished as the ASC’s were more distant from that of the Bay’s central area. As to the best index to be utilized, little can be concluded. At most, the analysis indicates that the choice between IQV-UFF and ICH doesn’t matter. It estimated the cost of introduction or realization of the service: (a) supplying it through the general network in 2005 (US$ 1,705,000) and in 2010 (US$ 1,927,000); (b) Sanitation Treatment Systems (Secondary/Tertiary) in 2005 would be in the range of (US$ 15,251,200) and in 2010 (US$ 16,559,300); and, (c) Daily Trash Collection in 2005 (US$ 2,596) and in 2010 (US$ 2,820); and, Public Policies have been developing very slowly and disorganized, few political answers to the socioeconomic and environmental problems are given within the area of study.

Aglomerados de galáxias são as maiores estruturas no Universo. Sua distribuição mapeia os halos de matéria escura formados nos potenciais profundos do campo de matéria escura. Consequentemente, a abundância de aglomerados é altamente sensível a expansão do Universo, assim como ao crescimento das perturbações de matéria escura, constituindo uma poderosa ferramenta para fins cosmológicos. Na era atual de grandes levantamentos observacionais que produzem uma quantidade gigantesca de dados, as propriedades estatísticas dos objetos observados (galáxias, aglomerados, supernovas, quasares, etc) podem ser usadas para extrair informações cosmológicas. Para isso, é necessária o estudo da formação de halos de matéria escura, da detecção dos halos e aglomerados, das ferramentas estatísticas usadas para o vínculos de parâmetros, e finalmente, dos efeitos da detecções ópticas. No contexto da formulação da predição teórica da contagem de halos, foi analisada a influência de cada parâmetro cosmológico na abundância dos halos, a importância do uso da covariância dos halos, e a eficácia da utilização dos halos para vincular cosmologia. Também foi analisado em detalhes os intervalos de redshift e o uso de conhecimento prévio dos parâmetros ({\\it priors}). A predição teórica foi testada um uma simulação de matéria escura, onde a cosmologia era conhecida e os halos de matéria escura já haviam sido detectados. Nessa análise, foi atestado que é possível obter bons vínculos cosmológicos para alguns parâmetros (Omega_m,w,sigma_8,n_s), enquanto outros parâmetros (h,Omega_b) necessitavam de conhecimento prévio de outros testes cosmológicos. Na seção dos métodos estatísticos, foram discutidos os conceitos de {\\it likelihood}, {\\it priors} e {\\it posterior distribution}. O formalismo da Matriz de Fisher, bem como sua aplicação em aglomerados de galáxias, foi apresentado e usado para a realização de predições dos vínculos em levantamentos atuais e futuros. Para a análise de dados, foram apresentados métodos de Cadeias de Markov de Monte Carlo (MCMC), que diferentemente da Matriz de Fisher não assumem Gaussianidade entre os parâmetros vinculados, porém possuem um custo computacional muito mais alto. Os efeitos observacionais também foram estudados em detalhes. Usando uma abordagem com a Matriz de Fisher, os efeitos de completeza e pureza foram extensivamente explorados. Como resultado, foi determinado em quais casos é vantajoso incluir uma modelagem adicional para que o limite mínimo de massa possa ser diminuído. Um dos principais resultados foi o fato que a inclusão dos efeitos de completeza e pureza na modelagem não degradam os vínculos de energia escura, se alguns outros efeitos já estão sendo incluídos. Também foi verificados que o uso de priors nos parâmetros não cosmológicos só afetam os vínculos de energia escura se forem melhores que 1\\%. O cluster finder(código para detecção de aglomerados) WaZp foi usado na simulação, produzindo um catálogo de aglomerados. Comparando-se esse catálogo com os halos de matéria escura da simulação, foi possível investigar e medir os efeitos observacionais. A partir dessas medidas, pôde-se incluir correções para a predição da abundância de aglomerados, que resultou em boa concordância com os aglomerados detectados. Os resultados a as ferramentas desenvolvidos ao longo desta tese podem fornecer um a estrutura para a análise de aglomerados com fins cosmológicos. Durante esse trabalho, diversos códigos foram desenvolvidos, dentre eles, estão um código eficiente para computar a predição teórica da abundância e covariância de halos de matéria escura, um código para estimar a abundância e covariância dos aglomerados de galáxias incluindo os efeitos observacionais, e um código para comparar diferentes catálogos de halos e aglomerados. Esse último foi integrado ao portal científico do Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA) e está sendo usado para avaliar a qualidade de catálogos de aglomerados produzidos pela colaboração do Dark Energy Survey (DES), assim como também será usado em levantamentos futuros. / Abstract Galaxy clusters are the largest bound structures of the Universe. Their distribution maps the dark matter halos formed in the deep potential wells of the dark matter field. As a result, the abundance of galaxy clusters is highly sensitive to the expansion of the universe as well as the growth of dark matter perturbations, representing a powerful tool for cosmological purposes. In the current era of large scale surveys with enormous volumes of data, the statistical quantities from the objects surveyed (galaxies, clusters, supernovae, quasars, etc) can be used to extract cosmological information. The main goal of this thesis is to explore the potential use of galaxy clusters for constraining cosmology. To that end, we study the halo formation theory, the detection of halos and clusters, the statistical tools required to quarry cosmological information from detected clusters and finally the effects of optical detection. In the composition of the theoretical prediction for the halo number counts, we analyze how each cosmological parameter of interest affects the halo abundance, the importance of the use of the halo covariance, and the effectiveness of halos on cosmological constraints. The redshift range and the use of prior knowledge of parameters are also investigated in detail. The theoretical prediction is tested on a dark matter simulation, where the cosmology is known and a dark matter halo catalog is available. In the analysis of the simulation we find that it is possible to obtain good constraints for some parameters such as (Omega_m,w,sigma_8,n_s) while other parameters (h,Omega_b) require external priors from different cosmological probes. In the statistical methods, we discuss the concept of likelihood, priors and the posterior distribution. The Fisher Matrix formalism and its application on galaxy clusters is presented, and used for making forecasts of ongoing and future surveys. For the real analysis of data we introduce Monte Carlo Markov Chain (MCMC) methods, which do not assume Gaussianity of the parameters distribution, but have a much higher computational cost relative to the Fisher Matrix. The observational effects are studied in detail. Using the Fisher Matrix approach, we carefully explore the effects of completeness and purity. We find in which cases it is worth to include extra parameters in order to lower the mass threshold. An interesting finding is the fact that including completeness and purity parameters along with cosmological parameters does not degrade dark energy constraints if other observational effects are already being considered. The use of priors on nuisance parameters does not seem to affect the dark energy constraints, unless these priors are better than 1\\%.The WaZp cluster finder was run on a cosmological simulation, producing a cluster catalog. Comparing the detected galaxy clusters to the dark matter halos, the observational effects were investigated and measured. Using these measurements, we were able to include corrections for the prediction of cluster counts, resulting in a good agreement with the detected cluster abundance. The results and tools developed in this thesis can provide a framework for the analysis of galaxy clusters for cosmological purposes. Several codes were created and tested along this work, among them are an efficient code to compute theoretical predictions of halo abundance and covariance, a code to estimate the abundance and covariance of galaxy clusters including multiple observational effects and a pipeline to match and compare halo/cluster catalogs. This pipeline has been integrated to the Science Portal of the Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA) and is being used to automatically assess the quality of cluster catalogs produced by the Dark Energy Survey (DES) collaboration and will be used in other future surveys.