[pt] O processo de recuperação de óleo pelo deslocamento com água é o método mais utilizado na indústria de petróleo. No entanto, as altas razões de mobilidade e baixas eficiências de varrido tornam o processo menos eficiente. Uma alternativa usada para minimizar este efeito é a aplicação de tecnologias que atuam como agentes de controle de mobilidade. Dentre eles, e em particular a injeção de emulsões de óleo em água tem sido estudada com relativo sucesso como um método de recuperação avançada de óleo. Alguns estudos indicam melhor varredura do reservatório devido a uma redução da mobilidade da água em regiões do reservatório já varridas por água, mediante a aglomeração e bloqueio parcial dos poros mais permeáveis com gotas da fase dispersa da emulsão. Contudo, ainda não há compreensão plena dos mecanismos associados ao escoamento de emulsões em meios porosos, assim, uma análise e visualização na escala microscópica dos fenômenos envolvidos se faz essencial para a melhora do entendimento do escoamento de emulsões em um reservatório. Neste trabalho, experimentos de escoamento de emulsões foram conduzidos em um micromodelo de vidro, estrutura artificial que busca representar alguns aspectos principais de um meio poroso e proporciona uma adequada visualização do comportamento das faces ao longo do escoamento. Nos experimentos foram realizadas alterações na molhabilidade e variou-se a vazão volumétrica a fim de avaliar diferentes números de capilaridade no meio poroso. Dentro dos resultados mais significativos, foi evidenciado como a fase dispersa da emulsão é capaz de bloquear os poros e gargantas de poro alterando a distribuição dos fluidos no meio poroso, melhorando a eficiência de deslocamento na escala de poro e com isso o fator de recuperação final. Os resultados mostram que, a altos números de capilaridade as forças interfaciais são menos importantes ao reduzir o efeito de bloqueio pelas gotas da fase dispersa nos poros do micromodelo. Estes resultados fornecem um grande aprendizado ao permitir conhecer características do escoamento de emulsões no meio poroso para uma futura aplicação no campo. / [en] The oil recovery process by water-flooding is the most used method in the oil industry. However, the high mobility ratios and low sweep efficiencies make the process less effective. A common alternative to minimize this effect is the application of technologies that act as mobility control agents. Among them and in particular the injection of oil in water emulsions has been studied with relative success as an Enhanced Oil Recovery (EOR) method. Several studies indicate a better reservoir sweep due to the water mobility reduction in regions already swept by water. This reduction can be associated with partial blockage of porous media throats by droplets of emulsion dispersed phase. Nevertheless, there is still no full understanding of the mechanisms associated to the flow of emulsions in porous media, thus, an analysis and visualization at the microscopic scale of the involved phenomena is essential for the improvement of the comprehension of the flow of emulsions in a reservoir. In this work, experimental tests related to the flow of emulsions in a glass micro-model were performed, artificial device that represents some principal features of a porous medium and provides a proper visualization of the phase behavior. In the experiments, the effect of the capillary number on the oil recovery factor and the relative influence of the wettability of the porous medium on the oil displacement process were studied. The results evidence how the oil droplets in the emulsion are capable of block the pores and the pore throats modifying the fluids distribution in the porous medium, improving the displacement efficiency at pore scale and consequently the final oil recovery factor. It was also observed that at high capillary numbers, the blocking caused by the capillary pressure needed to deform the droplet becomes less intense. These results provide a great learning by allowing to know the characteristics of the flow of emulsions in porous media for a future field application.

[pt] Na indústria do petróleo estudam-se os chamados métodos de recuperação melhorada de óleo, que visam melhorar a varredura macroscópica do reservatório e reduzir a saturação de óleo residual nas regiões varridas pela injeção da fase aquosa. Este trabalho apresenta um estudo fundamental do processo de injeção de emulsões óleo-água como método de recuperação melhorada. O meio poroso utilizado nos estudos foi um empacotamento de esferas de vidro. O meio poroso foi inicialmente saturado com óleo. O deslocamento de óleo foi realizado através da injeção sequencial de água, emulsão e água. Microtomografia de raios-X foi utilizada para determinar a distribuição das fases aquosas e oleosas ao final de cada etapa do processo de injeção. Processamento das imagens 3D obtidas permitiram a quantificação do efeito da injeção de emulsão no desvio do caminho preferencial da fase aquosa e na distribuição e tamanho de gânglios de óleo residual, gerando recuperações incrementais com relação a injeção de água. / [en] In the oil industry, the so-called enhanced oil recovery methods are studied, which aim to improve the macroscopic scanning of the reservoir and reduce the residual oil saturation in the regions swept by the injection of the aqueous phase. This work presents a fundamental study of the process of injection of oil-water emulsions as an improved recovery method. The porous medium used in the studies was a glass bead packaging. The porous medium was initially saturated with oil. The oil displacement was performed through the sequential injection of water, emulsion and water. X-ray microtomography was used to determine the distribution of the aqueous and oily phases at the end of each step of the injection process. Processing of the 3D images obtained allowed the quantification of the effect of emulsion injection on the deviation of the preferred path of the aqueous phase and the distribution and size of residual oil ganglia, generating incremental recoveries in relation to a water injection.

[pt] O tema Cidades Inteligentes é um assunto de interesse para gestores públicos e pesquisadores. Desenvolver cidades mais inteligentes é um dos desafios para o futuro próximo devido à crescente demanda por serviços públicos. Em particular, o transporte público é um dos aspectos mais visíveis de uma cidade viva e, portanto, a sua implementação deve ser muito eficiente. O sistema de transporte público da cidade do Rio de Janeiro é historicamente deficiente, principalmente porque ele é baseado em um antigo sistema de ônibus. Para melhorá-lo, a Prefeitura tomou algumas ações, como o desenvolvimento de um projeto de dados aberto que mostra, a quase a cada minuto, a posição instantânea de todos os ônibus na cidade. Embora não seja uma nova tecnologia, esta é a primeira iniciativa a ser desenvolvida no Rio. Neste trabalho, são aprsentadas ferramentas simples para a exploração visual deste grande conjunto de dados com base em informações históricas, que chega a um total de mais de um bilhão de amostras. Com essas ferramentas, um usuário será capaz de verificar as tendências, identificar padrões e localizar anomalias nesta grande quantidade de dados de GPS dos ônibus. / [en] Smart cities is a current subject of interest for public administrators and researchers. Getting the cities smarter is one of the challenges for the near future, due to the growing demand for public services. In particular, public transportation is one of most visible aspects of a living city and, therefore, its implementation must be very efficient. The public transportation system of the City of Rio de Janeiro is historically deficient, mostly because it is based on an old bus system. To change it, the City Hall took some actions, such as the development of an open data project that shows, at about every minute, the GPS instant position of all buses in the city. Although it is not a new technology, it is the first initiative to be developed in Rio. This work presents simple tools for the visual exploration of this big dataset based on the historical information from this service, which reaches a total of more than one billion samples. With these tools one is able to discover trends, identify patterns, and locate abnormalities within the massive collection of the buses GPS data.

A presente tese trata da representação e da visualização volumétrica de dados espaciais, através das quais novas possibilidades para visualizar tridimensionalmente as propriedades dos solos são apresentadas. O uso de volumes nos processos avaliativos dos solos permite ver e explorar a estrutura complexa do fenômeno como um corpo contínuo no espaço, incorporando dessa forma a terceira dimensão na cartografia de solos. A metodologia de trabalho adotada compreende a aquisição, organização e codificação dos dados, como também a interpolação, formação e visualização de volumes, através da utilização de um Sistema de Informações Geográficas Tridimensional em conjunto com um programa para visualização de volumes. Os dados de solos são de natureza qualitativa e quantitativa e foram interpolados para sua representação contínua no espaço tridimensional. Os resultados obtidos para as representações volumétricas das propriedades físicas, químicas e morfológicas são uma nova forma de visualizar os solos e se constituem em uma fonte de novos conhecimentos para o estudo deste fenômeno. / This dissertation is on volume representation and visualization of spatial data. It aims at showing new possibilities to visualize soil’s properties on 3D. The use of volumes in soil’s evaluation processes allows one to visualize and to explore the phenomenon as a continuous body in the space bringing third dimension to soil cartography. The methodology of this research entails the acquisition, organization and coding of data, as well as volume interpolation, formation and visualization by means of 3D-GIS environment. Soil’s data are either qualitative or quantitative and they were interpolated in order to be continuously represented in 3D space. The outcome of volume representations of physical, chemical and morphological properties is a new way to visualize the soil and a new source of knowledge to the study of this phenomenon.

Visualizações de grafos para comunicação aparecem numa variedade de contextos que vão do acadêmico-científico até o jornalístico e até mesmo artístico. Diferente de visualizações de grafos para exploração e análise de dados, essas imagens são usadas para “contar uma história” que já se conhece ao invés da “procura de uma nova história” nos dados. Apesar de ser possível usar software para desenho de grafos e edição de diagramas para produzí-las, visualizações feitas dessa forma nem sempre preenchem os requisitos visuais impostos pelos seus contextos de uso. Programas de edição de imagens podem ser usados para fazer as melhorias necessárias, mas nem todas as modificações são possíveis e o processo de editar essas imagens pode exigir muito tempo e esforço. Neste trabalho, apresentamos uma investigação de visualizações nodo-aresta estáticas para comunicação e de como facilitar sua criação. A partir de uma desconstrução dessas imagens, identificando seus elementos essenciais, e analisando como são criadas, derivamos um conjunto de requisitos que ferramentas para a criação dessas visualizações devem preencher. Para verificar o efeito da metodologia na melhora do fluxo de trabalho de designers, com mais poder e flexibilidade, foi concebido e implementado um protótipo chamado GraphCoiffure. Com um foco especial em auxiliar usuários na criação de visualizações para publicação, Graph- Coiffure foi projetado como uma aplicação standalone que seria usada como um passo intermediário entre programas de desenho e edição de grafos e editores gráficos. Ele combina ferramentas para manipulação interativa de layouts com estilização similar a CSS para permitir que usuários criem e editem visualizações nodo-aresta estáticas. Ilustramos o funcionamento de GraphCoiffure com quatro casos de uso: a adaptação do layout de uma visualização para fazê-la funcionar em uma dada página, a reprodução do estilo de uma visualização e sua aplicação em outro grafo, e a criação integral de duas novas visualizações. Para obter feedback sobre GraphCoiffure, conduzimos uma avaliação informal através de entrevistas com três potenciais usuários, que disseram achar que GraphCoiffure beneficiaria seu trabalho. / Graph visualizations for communication appear in a variety of contexts that range from scientific/ academic to journalistic and even artistic. Unlike graph visualizations for exploration and analysis, these images are used to tell a story that is already known rather than to look for a story within the data. Although graph drawing and diagram editing software can be used to produce them, visualizations made this way do not always meet the visual requirements imposed by their context of use. Graphics authoring software can be used to make the necessary improvements, but not all modifications are possible and the process of editing these images may be very time-consuming and labor-intensive. In this work, we present an investigation of static node-link visualizations for communication and how to better support their creation. We began with a deconstruction of these images, breaking them down into their basic elements and analyzing how they are created. From this, we derived a set of requirements that tools aimed at supporting their creation should meet. To verify if taking all of this into account would improve the workflow and bring more flexibility and power to the users, we created our own prototype, which we named GraphCoiffure. With a special emphasis on helping users on creating visualizations for publication, GraphCoiffure was designed as a standalone application that would serve as an intermediary step between graph drawing and editing software and graphics editors. It combines interactive graph layout manipulation tools with CSS-like styling possibilities to let users create and edit static node-link visualizations for communication. We illustrate the use of GraphCoiffure with four use-case scenarios: the adaptation of a visualization’s layout to make it work on a given page, the reproduction of a visualization’s style and its application on another graph, and the creation of two visualizations from scratch. To obtain feedback on GraphCoiffure, we conducted an informal evaluation by interviewing three potential expert users, who found that it could be useful for their work.

A presente tese trata da representação e da visualização volumétrica de dados espaciais, através das quais novas possibilidades para visualizar tridimensionalmente as propriedades dos solos são apresentadas. O uso de volumes nos processos avaliativos dos solos permite ver e explorar a estrutura complexa do fenômeno como um corpo contínuo no espaço, incorporando dessa forma a terceira dimensão na cartografia de solos. A metodologia de trabalho adotada compreende a aquisição, organização e codificação dos dados, como também a interpolação, formação e visualização de volumes, através da utilização de um Sistema de Informações Geográficas Tridimensional em conjunto com um programa para visualização de volumes. Os dados de solos são de natureza qualitativa e quantitativa e foram interpolados para sua representação contínua no espaço tridimensional. Os resultados obtidos para as representações volumétricas das propriedades físicas, químicas e morfológicas são uma nova forma de visualizar os solos e se constituem em uma fonte de novos conhecimentos para o estudo deste fenômeno. / This dissertation is on volume representation and visualization of spatial data. It aims at showing new possibilities to visualize soil’s properties on 3D. The use of volumes in soil’s evaluation processes allows one to visualize and to explore the phenomenon as a continuous body in the space bringing third dimension to soil cartography. The methodology of this research entails the acquisition, organization and coding of data, as well as volume interpolation, formation and visualization by means of 3D-GIS environment. Soil’s data are either qualitative or quantitative and they were interpolated in order to be continuously represented in 3D space. The outcome of volume representations of physical, chemical and morphological properties is a new way to visualize the soil and a new source of knowledge to the study of this phenomenon.

Visualizações de grafos para comunicação aparecem numa variedade de contextos que vão do acadêmico-científico até o jornalístico e até mesmo artístico. Diferente de visualizações de grafos para exploração e análise de dados, essas imagens são usadas para “contar uma história” que já se conhece ao invés da “procura de uma nova história” nos dados. Apesar de ser possível usar software para desenho de grafos e edição de diagramas para produzí-las, visualizações feitas dessa forma nem sempre preenchem os requisitos visuais impostos pelos seus contextos de uso. Programas de edição de imagens podem ser usados para fazer as melhorias necessárias, mas nem todas as modificações são possíveis e o processo de editar essas imagens pode exigir muito tempo e esforço. Neste trabalho, apresentamos uma investigação de visualizações nodo-aresta estáticas para comunicação e de como facilitar sua criação. A partir de uma desconstrução dessas imagens, identificando seus elementos essenciais, e analisando como são criadas, derivamos um conjunto de requisitos que ferramentas para a criação dessas visualizações devem preencher. Para verificar o efeito da metodologia na melhora do fluxo de trabalho de designers, com mais poder e flexibilidade, foi concebido e implementado um protótipo chamado GraphCoiffure. Com um foco especial em auxiliar usuários na criação de visualizações para publicação, Graph- Coiffure foi projetado como uma aplicação standalone que seria usada como um passo intermediário entre programas de desenho e edição de grafos e editores gráficos. Ele combina ferramentas para manipulação interativa de layouts com estilização similar a CSS para permitir que usuários criem e editem visualizações nodo-aresta estáticas. Ilustramos o funcionamento de GraphCoiffure com quatro casos de uso: a adaptação do layout de uma visualização para fazê-la funcionar em uma dada página, a reprodução do estilo de uma visualização e sua aplicação em outro grafo, e a criação integral de duas novas visualizações. Para obter feedback sobre GraphCoiffure, conduzimos uma avaliação informal através de entrevistas com três potenciais usuários, que disseram achar que GraphCoiffure beneficiaria seu trabalho. / Graph visualizations for communication appear in a variety of contexts that range from scientific/ academic to journalistic and even artistic. Unlike graph visualizations for exploration and analysis, these images are used to tell a story that is already known rather than to look for a story within the data. Although graph drawing and diagram editing software can be used to produce them, visualizations made this way do not always meet the visual requirements imposed by their context of use. Graphics authoring software can be used to make the necessary improvements, but not all modifications are possible and the process of editing these images may be very time-consuming and labor-intensive. In this work, we present an investigation of static node-link visualizations for communication and how to better support their creation. We began with a deconstruction of these images, breaking them down into their basic elements and analyzing how they are created. From this, we derived a set of requirements that tools aimed at supporting their creation should meet. To verify if taking all of this into account would improve the workflow and bring more flexibility and power to the users, we created our own prototype, which we named GraphCoiffure. With a special emphasis on helping users on creating visualizations for publication, GraphCoiffure was designed as a standalone application that would serve as an intermediary step between graph drawing and editing software and graphics editors. It combines interactive graph layout manipulation tools with CSS-like styling possibilities to let users create and edit static node-link visualizations for communication. We illustrate the use of GraphCoiffure with four use-case scenarios: the adaptation of a visualization’s layout to make it work on a given page, the reproduction of a visualization’s style and its application on another graph, and the creation of two visualizations from scratch. To obtain feedback on GraphCoiffure, we conducted an informal evaluation by interviewing three potential expert users, who found that it could be useful for their work.

[pt] A simulação numérica de reservatório de petróleo é um processo amplamente utilizado na indústria de óleo e gás. O reservatório é representado por um modelo de células hexaédricas com propriedades associadas, e a simulação numérica procura prever o fluxo de fluído dentro do modelo. Especialistas analisam os resultados dessas simulações através da inspeção, num ambiente gráfico interativo, do modelo tridimensional. Neste trabalho, propõe-se um novo algoritmo de corte com preservação de contexto para auxiliar a inspeção do modelo. O principal objetivo é permitir que o especialista visualize o entorno de poços. Os poços representam o objeto de interesse que deve estar visível e o modelo tridimensional (o contexto) é preservado na medida do possível no entorno desses poços. Desta forma, torna-se possível avaliar a variação de propriedades associadas às células na vizinhança do objeto de interesse. O algoritmo proposto explora programação em placa gráfica e é válido para objetos de interesse arbitrários. Propõe-se também uma extensão do algoritmo para que a seção de corte seja desacoplada da câmera, permitindo analisar o modelo cortado de outros pontos de vista. A eficácia do algoritmo proposto é demonstrada através de resultados baseados em modelos reais de reservatório. / [en] Numerical simulation of black oil reservoir is widely used in the oil and gas industry. The reservoir is represented by a model of hexahedral cells with associated properties, and the numerical simulation is used to predict the fluid behavior in the model. Specialists make analysis of such simulations by inspecting, in a graphical interactive environment, the tridimensional model. In this work, we propose a new cutaway algorithm with context preservation to help the inspection of the model. The main goal is to allow the specialist to visualize the wells and their vicinity. The wells represent the object of interest that must be visible while preserving the tridimensional model (the context) in the vicinity as far as possible. In this way, it is possible to visualize the distribution of cell property together with the object of interest. The proposed algorithm makes use of graphics processing units and is valid for arbitrary objects of interest. It is also proposed an extension to the algorithm to allow the cut section to be decoupled from the camera, allowing analysis of the cut model from different points of view. The effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated by a set of results based on actual reservoir models.

[pt] Nos dias de hoje, temos acesso a dados de tamanho, dimensionalidade e complexidade sem precedentes. Para extrair informações desconhecidas e inesperadas desses dados complexos e dinâmicos, necessitamos de estratégias efetivas e eficientes. Uma dessas estratégias é usar aplicações de análise visual (visual analytics), que combinam técnicas de análise de dados e de visualização. Depois do processo de descoberta de conhecimento, um grande desafio é filtrar a informação essencial que levou à descoberta e comunicar os achados a outras pessoas. Nós propomos tirar proveito do traço deixado pela análise exploratória de dados, sob a forma do histórico da interação do usuário, para ajudar nesse processo. Com o traço, o usuário pode escolher os passos de interação desejados e criar uma narrativa, compartilhando o conhecimento adquirido com os leitores. Para atingir nosso objetivo, desenvolvemos o arcabouço BONNIE (Building Online Narratives from Noteworthy Interaction Events - Construindo Narrativas Online a partir de Eventos de Interação Relevantes). O arcabouço compreende um modelo de log para registrar os eventos de interação, código auxiliar para ajudar o(a) desenvolvedor(a) a instrumentar o seu próprio código, e um ambiente para visualizar o histórico de interação e construir narrativas. Esta tese apresenta nossa proposta para comunicar descobertas em aplicações de análise visual, o arcabouço BONNIE, e alguns estudos empíricos que realizamos para avaliar nossa solução. / [en] Nowadays, we have access to data of unprecedentedly large size, high dimensionality, and complexity. To extract unknown and unexpected information from such complex and dynamic data, we need effective and efficient strategies. One such strategy is to combine data analysis and visualization techniques, which is the essence of visual analytics applications. After the knowledge discovery process, a major challenge is to filter the essential information that led to a discovery and to communicate the findings to other people. We propose to take advantage of the trace left by the exploratory data analysis, in the form of ser interaction history, to aid in this process. With the trace, the user can choose the desired interaction steps and create a narrative, sharing the acquired knowledge with readers. To achieve our goal, we have developed the BONNIE (Building Online Narratives from Noteworthy Interaction Events) framework. The framework comprises a log model to register the interaction events, auxiliary code to help the developer instrument his or her own code, and an environment to view the user s own interaction history and build narratives. This thesis presents our proposal for communicating discoveries in visual analytics applications, the BONNIE framework, and a few empirical studies we conducted to evaluate our solution.

[pt] Devido ao crescimento da produção e disponibilidade de dados, houve uma consequente necessidade de explorá-los em busca de entendê-los, comunicar as informações obtidas a partir deles e gerar novos conhecimentos. Diante deste cenário de produção de informação a partir do grande volume de dados surgiu o Jornalismo de Dados, campo que busca não apenas construir visualizações claras e eficientes, mas principalmente contar histórias baseadas em dados e fatos, de forma a facilitar a compreensão do público. Entretanto, há uma necessidade de desenvolver e melhorar as ferramentas de análise visual com suporte a narrativas. Neste documento, descrevemos a nossa proposta de pesquisa, que consiste na expansão da ferramenta de visualização de dados VisMaker, integrando a possibilidade de criação de data stories para as visualizações, em um novo módulo denominado StoryMaker. / [en] Due to the growth of data production and availability, there was a consequent need to explore them to understand them, communicate the information obtained from them, and generate novel knowledge. Faced with this scenario of production of information from the large volume of data, Data Journalism emerged as a field that seeks not only to include clear and efficient visualizations, but mainly to tell stories based on data and facts to facilitate the public’s understanding. However, there is a need to develop and improve visual analysis tools that support narratives. In this document, we describe our research proposal, which consists of expanding the data visualization tool VisMaker, integrating the possibility of creating data stories for visualizations, in a new module named StoryMaker.