The aim of this thesis is to implement flexible interpolators and decimators onField Programmable Gate Array (FPGA). Interpolators and decimators of differentwordlengths (WL) are implemented in VHDL. The Farrow structure is usedfor the realization of the polyphase components of the interpolation/decimationfilters. A fixed set of subfilters and adjustable fractional-delay multiplier valuesof the Farrow structure give different linear-phase finite-length impulse response(FIR) lowpass filters. An FIR filter is designed in such a way that it can be implementedfor different wordlengths (8-bit, 12-bit, 16-bit). Fixed-point representationis used for representing the fractional-delay multiplier values in the Farrow structure. To perform the fixed-point operations in VHDL, a package called fixed pointpackage [1] is used. A 8-bit, 12-bit, and 16-bit interpolator are implemented and their performancesare verified. The designs are compiled in Quartus-II CAD tool for timing analysisand for logical registers usage. The designs are synthesised by selecting Cyclone IVGX family and EP4X30CF23C6 device. The wordlength issues while implementingthe interpolators and decimators are discussed. Truncation of bits is required inorder to reduce the output wordlength of the interpolator and decimator.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The rice (Oryza sativa L.) is one of the cereals most produced and consumed in the world. In it the insect species, Tibraca limbativentris, Oebalus poecilus and Oebalus ypsilongriseus (Hemiptera: Pentatomidae), generate significant damage. Insect populations in crops can be estimated through the use of interpolation procedures, which can generate continuous surfaces by single point sampling units. The study aimed to compare the methods of ordinary kriging and inverse distance weighted interpolation applied on the spatial distribution of population density T. limbativentris, O. poecilus and O. ypsilongriseus in rice cultivation in Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brazil. In the locality of Parada Link, Santa Maria, we generated in six fields, a grid of 30m x 30m. From seeding have been made to seven evaluations for each tillage in area 1m², corresponding to 200 rice plants. In these areas, the adults of the species were quantified and the sum used for the analysis. The values were submitted to the ordinary kriging interpolation in different semivariogram models and inverse distance weighted in different weights being the best for each evaluation compared by cross-validation. The ordinary kriging interpolation method showed better performance than the method of inverse distance weighted applied in the spatial distribution of population density of T. limbativentris and O. poecilus in rice cultivation in Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brazil. O. ypsilongriseus could not generate estimates for comparison. / O arroz (Oryza sativa L.) é um dos cereais mais produzidos e consumidos no mundo. Nele as espécies de insetos, Tibraca limbativentris, Oebalus poecilus e Oebalus ypsilongriseus (Hemiptera: Pentatomidae), geram perdas significativas. As populações de insetos em lavouras podem ser estimadas através do uso de procedimentos de interpolação, que permitem gerar superfícies contínuas através de unidades amostrais pontuais. O trabalho teve por objetivo comparar os métodos de interpolação krigagem ordinária e inverso da distância ponderada aplicados na espacialização da densidade populacional de T. limbativentris, O. poecilus e O. ypsilongriseus no cultivo do arroz irrigado em Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil. Na localidade de Parada Link, Santa Maria gerou-se em seis lavouras um grid de amostragem de 30m x 30m. A partir da semeadura foram procedidas sete avaliações para cada lavoura em área de 1m2, correspondendo a 200 plantas de arroz. Nestas áreas os adultos das espécies foram quantificados e o somatório utilizado para a análise. Os valores foram submetidos ao interpoladores da krigagem ordinária em diferentes modelos de semivariogramas e do inverso da distância ponderada em diferentes ponderadores sendo os melhores, para cada avaliação, comparados por validação cruzada. O método de interpolação krigagem ordinária apresentou melhor desempenho que o método do inverso da distância ponderada aplicados na espacialização da densidade populacional de T. limbativentris e O. poecilus no cultivo do arroz irrigado em Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil. Para O. ypsilongriseus não foi possível gerar as estimativas para comparação.

Esta tese propõe o uso da geoinformação a serviço da demografia tomando-se a distribuição da população na Amazônia Brasileira como objeto de estudo. Foram desenvolvidos métodos baseados em dados de sensoriamento remoto e técnicas de análise espacial para representar a população em superfícies de densidade. O objetivo geral foi verificar a utilidade dos dados de sensoriamento remoto para compor a base do processo de redistribuição da população, em comparação com métodos tradicionais. Especificamente, foram utilizadas imagens de luzes noturnas do sistema DMSP/OLS para a Amazônia Legal, e imagens dos sistemas CCD-CBERS1 e TM-Landsat, para a escala municipal. Inicialmente, um mosaico de imagens de luzes noturnas DMSP/OLS foi avaliado quanto à capacidade de detectar presença e atividade humana na região. As relações lineares entre pixels de luzes DMSP e população urbana, área urbanizada e consumo de energia elétrica obtidas, motivaram o desenvolvimento de um produto de luzes noturnas mais recente e adequado para estudos de distribuição de população. A análise deste mosaico indicou o potencial e as restrições da informação de luzes noturnas para estimar a evolução dos valores de população urbana. Um novo método para interpolar e redistribuir população utilizando informações de luzes noturnas, denominado DMSPop_M foi apresentado. A superfície de densidade populacional resultante mostrou-se uma opção intermediária entre as superfícies obtidas através das técnicas tradicionais para interpolar população, e a representação através dos setores censitários. Para a escala municipal, outro método multivariado para distribuir população foi desenvolvido para Marabá - PA. Dados provenientes da classificação digital de imagens CBERS e Landsat e outros dados geográficos foram selecionados como variáveis indicadoras da presença de população. Através de técnicas de pertinência e inferência Fuzzy a população dos setores censitários foi redistribuída em superfícies de densidade populacional. A superfície que melhor representou a distribuição populacional foi aquela obtida através de média simples das variáveis. O método desenvolvido poderá ser aplicado para modelos mais robustos em que as superfícies resultantes refletirão a relação entre variáveis proposta. Os dados de sensoriamento remoto foram fundamentais para incluir a heterogeneidade espacial nos métodos desenvolvidos. Finalmente, este trabalho contribui para que estudos de modelagem, e planejamento para a região Amazônica possam incluir adequadamente a dimensão humana no que se refere à distribuição e representação de sua densidade populacional. / This thesis presents the use of geoinformation as a valuable tool for demographic studies where the subject of interest is the population distribution over the Brazilian Amazon. Population density surfaces based on remote sensing data and spatial analysis techniques are developed as an alternative approach to represent population distribution. Remote sensing data is hypothesized as the basis for disaggregation methods to distribute population in regular cells. Specifically, imagery from DMSP/OLS night-time lights is used at global scale and from CCD-CBERS1 with TM-Landsat imagery at municipal scale. First, DMSP/OLS data is evaluated about the relations between night-time lights and human activities in Amazônia. Significative linear correlations between night-time lights and urban population, electrical power consumption and urban area are obtained. Thus, alternative techniques to generate a night-time lights mosaic are proposed and a new mosaic is generated to be used as a reference of urban population distribution. The analysis of this new DMSP mosaic reveals its potential and restrictions to estimate and to monitor the annual evolution of urban settlements. A new interpolation method to generate population density surface is developed using night-time lights data. The resultant surface, comparing to the usual interpolation methods for population is considered an intermediary option between the traditional techniques and the surface representing population data from a higher scale (the census sector). At municipal scale, a multivariate method to distribute population inside the municipal boundaries is developed for Marabá, state of Pará. CBERS and Landsat imagery and other geographical data are selected as indicator variables of human presence. These variables are converted to Fuzzy memberships and related to each other towards average and Fuzzy operators. The census sector population is redistributed in the population density surfaces. The best surface is obtained from simple average of the indicator variables. The proposed method can support different models and its population density will reproduce the consistence of them. Finally, this thesis contributes to represent the population distribution at global and municipal scale at the Brazilian Amazon. The methods and results obtained here will be helpful for any environmental modeling study in the Amazon region that cares for the local population that has been living there all along.

Esta tese propõe o uso da geoinformação a serviço da demografia tomando-se a distribuição da população na Amazônia Brasileira como objeto de estudo. Foram desenvolvidos métodos baseados em dados de sensoriamento remoto e técnicas de análise espacial para representar a população em superfícies de densidade. O objetivo geral foi verificar a utilidade dos dados de sensoriamento remoto para compor a base do processo de redistribuição da população, em comparação com métodos tradicionais. Especificamente, foram utilizadas imagens de luzes noturnas do sistema DMSP/OLS para a Amazônia Legal, e imagens dos sistemas CCD-CBERS1 e TM-Landsat, para a escala municipal. Inicialmente, um mosaico de imagens de luzes noturnas DMSP/OLS foi avaliado quanto à capacidade de detectar presença e atividade humana na região. As relações lineares entre pixels de luzes DMSP e população urbana, área urbanizada e consumo de energia elétrica obtidas, motivaram o desenvolvimento de um produto de luzes noturnas mais recente e adequado para estudos de distribuição de população. A análise deste mosaico indicou o potencial e as restrições da informação de luzes noturnas para estimar a evolução dos valores de população urbana. Um novo método para interpolar e redistribuir população utilizando informações de luzes noturnas, denominado DMSPop_M foi apresentado. A superfície de densidade populacional resultante mostrou-se uma opção intermediária entre as superfícies obtidas através das técnicas tradicionais para interpolar população, e a representação através dos setores censitários. Para a escala municipal, outro método multivariado para distribuir população foi desenvolvido para Marabá - PA. Dados provenientes da classificação digital de imagens CBERS e Landsat e outros dados geográficos foram selecionados como variáveis indicadoras da presença de população. Através de técnicas de pertinência e inferência Fuzzy a população dos setores censitários foi redistribuída em superfícies de densidade populacional. A superfície que melhor representou a distribuição populacional foi aquela obtida através de média simples das variáveis. O método desenvolvido poderá ser aplicado para modelos mais robustos em que as superfícies resultantes refletirão a relação entre variáveis proposta. Os dados de sensoriamento remoto foram fundamentais para incluir a heterogeneidade espacial nos métodos desenvolvidos. Finalmente, este trabalho contribui para que estudos de modelagem, e planejamento para a região Amazônica possam incluir adequadamente a dimensão humana no que se refere à distribuição e representação de sua densidade populacional. / This thesis presents the use of geoinformation as a valuable tool for demographic studies where the subject of interest is the population distribution over the Brazilian Amazon. Population density surfaces based on remote sensing data and spatial analysis techniques are developed as an alternative approach to represent population distribution. Remote sensing data is hypothesized as the basis for disaggregation methods to distribute population in regular cells. Specifically, imagery from DMSP/OLS night-time lights is used at global scale and from CCD-CBERS1 with TM-Landsat imagery at municipal scale. First, DMSP/OLS data is evaluated about the relations between night-time lights and human activities in Amazônia. Significative linear correlations between night-time lights and urban population, electrical power consumption and urban area are obtained. Thus, alternative techniques to generate a night-time lights mosaic are proposed and a new mosaic is generated to be used as a reference of urban population distribution. The analysis of this new DMSP mosaic reveals its potential and restrictions to estimate and to monitor the annual evolution of urban settlements. A new interpolation method to generate population density surface is developed using night-time lights data. The resultant surface, comparing to the usual interpolation methods for population is considered an intermediary option between the traditional techniques and the surface representing population data from a higher scale (the census sector). At municipal scale, a multivariate method to distribute population inside the municipal boundaries is developed for Marabá, state of Pará. CBERS and Landsat imagery and other geographical data are selected as indicator variables of human presence. These variables are converted to Fuzzy memberships and related to each other towards average and Fuzzy operators. The census sector population is redistributed in the population density surfaces. The best surface is obtained from simple average of the indicator variables. The proposed method can support different models and its population density will reproduce the consistence of them. Finally, this thesis contributes to represent the population distribution at global and municipal scale at the Brazilian Amazon. The methods and results obtained here will be helpful for any environmental modeling study in the Amazon region that cares for the local population that has been living there all along.