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Both water scarcity and flood risk are increasingly turning into safety concerns for many urban dwellers and, consequently, become increasingly politicised. This development involves a reconfiguration of the academic land- scape around urban risk, vulnerability and adaptation to climate change research. This paper is a literature assessment of concepts on disaster risk, vulnerability and adaptation and their applicability to the context of studying water in an African city. An overview on water-related risk in African cities is presented and concepts and respective disciplinary backgrounds reviewed. Recent debates that have emerged from the application of risk, vulnerability and adaptation concepts in research and policy practice are presented. Finally the applicability of these concepts as well as the relevance and implications of recent debates for studying water in African cities is discussed. ‘Riskscape’ is proposed as a conceptual frame for close and integrated analysis of water related risk in an African city.
This thesis discusses revue as a significantly inter-cultural genre in the history of global theatre. During the ‘modernisation’ period in Europe, America and Japan, most major urban cities experienced a boom in revue venues and performances. Few studies about revue have yet been done in theatre studies or in urban cultural studies. My thesis will attempt to reevaluate and redefine revue as a highly intercultural theatre genre by using the concept of liminality. In other words, the aim is to examine revue as a genre built on ‘modern composition of betweenness’, bridging seemingly opposing elements, such as the foreign and the domestic, the classic and the innovative, the traditional and the modern, the professional and the amateur, high and low culture, and the feminine and the masculine. The goal is to regard revue as a liminal genre constructed amidst the negotiations between these binaries, existing in a state of constant flux.
The purpose of this approach is to capture revue as a transitory phenomena in five dimensions: conceptual, spatial, temporal, categorical and physical. Over the course of six chapters, this
inter-disciplinary discussion will reveal the reasons why and the ways by which revue came to establish its prominent position in the Japanese theatre industry. The whole structure is also an attempt to provide plausible ways to apply sociological considerations to theatre studies.
In order to discuss potential sustainability issues of expanding silage maize cultivation in Rhineland-Palatinate, spatially explicit monitoring is necessary. Publicly available statistical records are often not a sufficient basis for extensive research, especially on soil health, where risk factors like erosion and compaction depend on variables that are specific to every site, and hard to generalize for larger administrative aggregates. The focus of this study is to apply established classification algorithms to estimate maize abundance for each independent pixel, while at the same time accounting for their spatial relationship. Therefore, two ways to incorporate spatial autocorrelation of neighboring pixels are combined with three different classification models. The performance of each of these modeling approaches is analyzed and discussed. Finally, one prediction approach is applied to the imagery, and the overall predicted acreage is compared to publicly available data. We were able to show that Support Vector Machine (SVM) classification and Random Forests (RF) were able to distinguish maize pixels reliably, with kappa values well above 0.9 in most cases. The Generalized Linear Model (GLM) performed substantially worse. Furthermore, Regression Kriging (RK) as an approach to integrate spatial autocorrelation into the prediction model is not suitable in use cases with millions of sparsely clustered training pixels. Gaussian Blur is able to improve predictions slightly in these cases, but it is possible that this is only because it smoothes out impurities of the reference data. The overall prediction with RF classification combined with Gaussian Blur performed well, with out of bag error rates of 0.5% in 2009 and 1.3% in 2016. Despite the low error rates, there is a discrepancy between the predicted acreage and the official records, which is 20% in 2009 and 27% in 2016.
Die vorgelegte Dissertation trägt den Titel Regularization Methods for Statistical Modelling in Small Area Estimation. In ihr wird die Verwendung regularisierter Regressionstechniken zur geographisch oder kontextuell hochauflösenden Schätzung aggregatspezifischer Kennzahlen auf Basis kleiner Stichproben studiert. Letzteres wird in der Fachliteratur häufig unter dem Begriff Small Area Estimation betrachtet. Der Kern der Arbeit besteht darin die Effekte von regularisierter Parameterschätzung in Regressionsmodellen, welche gängiger Weise für Small Area Estimation verwendet werden, zu analysieren. Dabei erfolgt die Analyse primär auf theoretischer Ebene, indem die statistischen Eigenschaften dieser Schätzverfahren mathematisch charakterisiert und bewiesen werden. Darüber hinaus werden die Ergebnisse durch numerische Simulationen veranschaulicht, und vor dem Hintergrund empirischer Anwendungen kritisch verortet. Die Dissertation ist in drei Bereiche gegliedert. Jeder Bereich behandelt ein individuelles methodisches Problem im Kontext von Small Area Estimation, welches durch die Verwendung regularisierter Schätzverfahren gelöst werden kann. Im Folgenden wird jedes Problem kurz vorgestellt und im Zuge dessen der Nutzen von Regularisierung erläutert.
Das erste Problem ist Small Area Estimation in der Gegenwart unbeobachteter Messfehler. In Regressionsmodellen werden typischerweise endogene Variablen auf Basis statistisch verwandter exogener Variablen beschrieben. Für eine solche Beschreibung wird ein funktionaler Zusammenhang zwischen den Variablen postuliert, welcher durch ein Set von Modellparametern charakterisiert ist. Dieses Set muss auf Basis von beobachteten Realisationen der jeweiligen Variablen geschätzt werden. Sind die Beobachtungen jedoch durch Messfehler verfälscht, dann liefert der Schätzprozess verzerrte Ergebnisse. Wird anschließend Small Area Estimation betrieben, so sind die geschätzten Kennzahlen nicht verlässlich. In der Fachliteratur existieren hierfür methodische Anpassungen, welche in der Regel aber restriktive Annahmen hinsichtlich der Messfehlerverteilung benötigen. Im Rahmen der Dissertation wird bewiesen, dass Regularisierung in diesem Kontext einer gegen Messfehler robusten Schätzung entspricht - und zwar ungeachtet der Messfehlerverteilung. Diese Äquivalenz wird anschließend verwendet, um robuste Varianten bekannter Small Area Modelle herzuleiten. Für jedes Modell wird ein Algorithmus zur robusten Parameterschätzung konstruiert. Darüber hinaus wird ein neuer Ansatz entwickelt, welcher die Unsicherheit von Small Area Schätzwerten in der Gegenwart unbeobachteter Messfehler quantifiziert. Es wird zusätzlich gezeigt, dass diese Form der robusten Schätzung die wünschenswerte Eigenschaft der statistischen Konsistenz aufweist.
Das zweite Problem ist Small Area Estimation anhand von Datensätzen, welche Hilfsvariablen mit unterschiedlicher Auflösung enthalten. Regressionsmodelle für Small Area Estimation werden normalerweise entweder für personenbezogene Beobachtungen (Unit-Level), oder für aggregatsbezogene Beobachtungen (Area-Level) spezifiziert. Doch vor dem Hintergrund der stetig wachsenden Datenverfügbarkeit gibt es immer häufiger Situationen, in welchen Daten auf beiden Ebenen vorliegen. Dies beinhaltet ein großes Potenzial für Small Area Estimation, da somit neue Multi-Level Modelle mit großem Erklärungsgehalt konstruiert werden können. Allerdings ist die Verbindung der Ebenen aus methodischer Sicht kompliziert. Zentrale Schritte des Inferenzschlusses, wie etwa Variablenselektion und Parameterschätzung, müssen auf beiden Levels gleichzeitig durchgeführt werden. Hierfür existieren in der Fachliteratur kaum allgemein anwendbare Methoden. In der Dissertation wird gezeigt, dass die Verwendung ebenenspezifischer Regularisierungsterme in der Modellierung diese Probleme löst. Es wird ein neuer Algorithmus für stochastischen Gradientenabstieg zur Parameterschätzung entwickelt, welcher die Informationen von allen Ebenen effizient unter adaptiver Regularisierung nutzt. Darüber hinaus werden parametrische Verfahren zur Abschätzung der Unsicherheit für Schätzwerte vorgestellt, welche durch dieses Verfahren erzeugt wurden. Daran anknüpfend wird bewiesen, dass der entwickelte Ansatz bei adäquatem Regularisierungsterm sowohl in der Schätzung als auch in der Variablenselektion konsistent ist.
Das dritte Problem ist Small Area Estimation von Anteilswerten unter starken verteilungsbezogenen Abhängigkeiten innerhalb der Kovariaten. Solche Abhängigkeiten liegen vor, wenn eine exogene Variable durch eine lineare Transformation einer anderen exogenen Variablen darstellbar ist (Multikollinearität). In der Fachliteratur werden hierunter aber auch Situationen verstanden, in welchen mehrere Kovariate stark korreliert sind (Quasi-Multikollinearität). Wird auf einer solchen Datenbasis ein Regressionsmodell spezifiziert, dann können die individuellen Beiträge der exogenen Variablen zur funktionalen Beschreibung der endogenen Variablen nicht identifiziert werden. Die Parameterschätzung ist demnach mit großer Unsicherheit verbunden und resultierende Small Area Schätzwerte sind ungenau. Der Effekt ist besonders stark, wenn die zu modellierende Größe nicht-linear ist, wie etwa ein Anteilswert. Dies rührt daher, dass die zugrundeliegende Likelihood-Funktion nicht mehr geschlossen darstellbar ist und approximiert werden muss. Im Rahmen der Dissertation wird gezeigt, dass die Verwendung einer L2-Regularisierung den Schätzprozess in diesem Kontext signifikant stabilisiert. Am Beispiel von zwei nicht-linearen Small Area Modellen wird ein neuer Algorithmus entwickelt, welche den bereits bekannten Quasi-Likelihood Ansatz (basierend auf der Laplace-Approximation) durch Regularisierung erweitert und verbessert. Zusätzlich werden parametrische Verfahren zur Unsicherheitsmessung für auf diese Weise erhaltene Schätzwerte beschrieben.
Vor dem Hintergrund der theoretischen und numerischen Ergebnisse wird in der Dissertation demonstriert, dass Regularisierungsmethoden eine wertvolle Ergänzung der Fachliteratur für Small Area Estimation darstellen. Die hier entwickelten Verfahren sind robust und vielseitig einsetzbar, was sie zu hilfreichen Werkzeugen der empirischen Datenanalyse macht.
Participer à l’enseignement dès le plus jeune âge – est-ce possible ? Les discussions et les processus de négociation et de décision ne nécessitent-ils pas une certaine maturité dont les enfants de trois ans ne disposent pas encore ? L’équipe mateneen s’est fait une idée du travail avec des enfants préscolaires et a constaté : que c’était tout à fait possible !
Auch in Sekundarschulen bietet der Klassenrat den Schüler*innen Raum, um ihre Anliegen zu artikulieren und in einem demokratischen Prozess Verbesserungspotenziale für die Klasse und Schule auszuloten. Die vorliegenden Materialien helfen dabei, die Sitzungen eigenverantwortlich vorzubereiten und durchzuführen.
An Grundschulen bietet der Klassenrat eine Möglichkeit für Schüler*innen, erste Schritte demokratischen Umgangs zu erlernen oder auch zu vertiefen. Hier lernen sie in einem geschützten Raum sich zu verschiedensten Themen zu äußern, Konflikte lösungsorientiert zu verarbeiten und Verantwortung zu übernehmen. Die hier vorgestellten Materialien sollen bei der Einführung und Durchführung des Klassenrats helfen.
Die Partizipationskompetenz von Schülerinnen und Schülern sollte nicht nur durch eine Beteiligung an der formalen Gestaltung und Bewertung des Unterrichts gefördert werden. Vielmehr bietet eine entsprechende Aufgabenkultur vielfältige Möglichkeiten, demokratische Partizipation durch simulatives oder reales Handeln im fachlichen Lernen zu üben und zu reflektieren.
L’enseignement participatif, qui ne se résume pas à une participation vécue ponctuellement, comme l’écrit Charlotte Keuler dans l’article principal de ce carnet, est devenu indispensable à plusieurs égards en raison des défis auxquels nous confronte notre monde globalisé. La capacité à communiquer, les compétences interculturelles, la gestion des connaissances et d’autres « soft skills » sont les compétences clés du 21e siècle.
The World's second oldest system of judicial review of national legislation emerged through court practice from the very first years after the adoption of the Constitution of Norway in 1814. The review is exercised by the ordinary courts at all levels with the single Supreme Court as the last instance. No specialized constitutional court has been established. The independence of the judiciary is generally recognized as high. But what degree of legitimacy should judges appointed in order to ensure ordinary judicial business enjoy when exercising a basically political function like reviewing and possibly setting aside acts of Parliament?
Sample surveys are a widely used and cost effective tool to gain information about a population under consideration. Nowadays, there is an increasing demand not only for information on the population level but also on the level of subpopulations. For some of these subpopulations of interest, however, very small subsample sizes might occur such that the application of traditional estimation methods is not expedient. In order to provide reliable information also for those so called small areas, small area estimation (SAE) methods combine auxiliary information and the sample data via a statistical model.
The present thesis deals, among other aspects, with the development of highly flexible and close to reality small area models. For this purpose, the penalized spline method is adequately modified which allows to determine the model parameters via the solution of an unconstrained optimization problem. Due to this optimization framework, the incorporation of shape constraints into the modeling process is achieved in terms of additional linear inequality constraints on the optimization problem. This results in small area estimators that allow for both the utilization of the penalized spline method as a highly flexible modeling technique and the incorporation of arbitrary shape constraints on the underlying P-spline function.
In order to incorporate multiple covariates, a tensor product approach is employed to extend the penalized spline method to multiple input variables. This leads to high-dimensional optimization problems for which naive solution algorithms yield an unjustifiable complexity in terms of runtime and in terms of memory requirements. By exploiting the underlying tensor nature, the present thesis provides adequate computationally efficient solution algorithms for the considered optimization problems and the related memory efficient, i.e. matrix-free, implementations. The crucial point thereby is the (repetitive) application of a matrix-free conjugated gradient method, whose runtime is drastically reduced by a matrx-free multigrid preconditioner.
In this thesis, we consider the solution of high-dimensional optimization problems with an underlying low-rank tensor structure. Due to the exponentially increasing computational complexity in the number of dimensions—the so-called curse of dimensionality—they present a considerable computational challenge and become infeasible even for moderate problem sizes.
Multilinear algebra and tensor numerical methods have a wide range of applications in the fields of data science and scientific computing. Due to the typically large problem sizes in practical settings, efficient methods, which exploit low-rank structures, are essential. In this thesis, we consider an application each in both of these fields.
Tensor completion, or imputation of unknown values in partially known multiway data is an important problem, which appears in statistics, mathematical imaging science and data science. Under the assumption of redundancy in the underlying data, this is a well-defined problem and methods of mathematical optimization can be applied to it.
Due to the fact that tensors of fixed rank form a Riemannian submanifold of the ambient high-dimensional tensor space, Riemannian optimization is a natural framework for these problems, which is both mathematically rigorous and computationally efficient.
We present a novel Riemannian trust-region scheme, which compares favourably with the state of the art on selected application cases and outperforms known methods on some test problems.
Optimization problems governed by partial differential equations form an area of scientific computing which has applications in a variety of areas, ranging from physics to financial mathematics. Due to the inherent high dimensionality of optimization problems arising from discretized differential equations, these problems present computational challenges, especially in the case of three or more dimensions. An even more challenging class of optimization problems has operators of integral instead of differential type in the constraint. These operators are nonlocal, and therefore lead to large, dense discrete systems of equations. We present a novel solution method, based on separation of spatial dimensions and provably low-rank approximation of the nonlocal operator. Our approach allows the solution of multidimensional problems with a complexity which is only slightly larger than linear in the univariate grid size; this improves the state of the art for a particular test problem problem by at least two orders of magnitude.
Nonlocal operators are used in a wide variety of models and applications due to many natural phenomena being driven by nonlocal dynamics. Nonlocal operators are integral operators allowing for interactions between two distinct points in space. The nonlocal models investigated in this thesis involve kernels that are assumed to have a finite range of nonlocal interactions. Kernels of this type are used in nonlocal elasticity and convection-diffusion models as well as finance and image analysis. Also within the mathematical theory they arouse great interest, as they are asymptotically related to fractional and classical differential equations.
The results in this thesis can be grouped according to the following three aspects: modeling and analysis, discretization and optimization.
Mathematical models demonstrate their true usefulness when put into numerical practice. For computational purposes, it is important that the support of the kernel is clearly determined. Therefore nonlocal interactions are typically assumed to occur within an Euclidean ball of finite radius. In this thesis we consider more general interaction sets including norm induced balls as special cases and extend established results about well-posedness and asymptotic limits.
The discretization of integral equations is a challenging endeavor. Especially kernels which are truncated by Euclidean balls require carefully designed quadrature rules for the implementation of efficient finite element codes. In this thesis we investigate the computational benefits of polyhedral interaction sets as well as geometrically approximated interaction sets. In addition to that we outline the computational advantages of sufficiently structured problem settings.
Shape optimization methods have been proven useful for identifying interfaces in models governed by partial differential equations. Here we consider a class of shape optimization problems constrained by nonlocal equations which involve interface-dependent kernels. We derive the shape derivative associated to the nonlocal system model and solve the problem by established numerical techniques.
Gegenstand der Dissertation ist die Geschichte und Manifestation des Nationaltheaters in Japan, der Transfer einer europäischen Kulturinstitution nach und deren Umsetzungsprozess in Japan, welcher mit der Modernisierung Japans ab Mitte des 19. Jahrhunderts begann und erst hundert Jahre später mit der Eröffnung des ersten Nationaltheaters 1966 endete. Dazu werden theaterhistorische Entwicklungen, Veränderungen in der Theaterproduktion und -architektur in Bezug auf die Genese eines japanischen Nationaltheaters beleuchtet. Das Ergebnis zeigt, dass sich die Institution Nationaltheater in seiner japanischen kulturellen Translation bzw. Manifestation wesentlich von den vom Land selbst als Model anvisierten Pendants in Europa in Inhalt, Organisations- und Produktionsstruktur unterscheidet. Kulturell übersetzt wurde allein die Hülle der europäischen Institution. Das erste Nationaltheater in Japan manifestiert sich als eine von der Regierung im Rahmen des Denkmalschutzgesetztes initiierte und bestimmte, spezifisch japanische Variante eines Nationaltheaters, die unter dem Management von staatlichen Angestellten und Beamten den Erhalt traditioneller Künste in dafür ausgerichteten Bühnen zur Aufgabe hat. Nationaltheaterensemble gibt es nicht, die Produktionen werden mit Schauspielern kommerzieller Theaterunternehmen realisiert. Der lange Prozess dieser Genese liegt in der nicht vorhandenen Theaterförderung seitens der Regierung und der eher zurückhaltenden Haltung der Theaterwelt gegenüber einem staatlich betriebenen Theater begründet. Das Hüllen-Konzept des ersten Nationaltheaters diente, genau wie dessen Management durch Beamte, als Prototyp für die fünf weiteren bis 2004 eröffneten Nationaltheater in Japan, welche als Spartentheater der spezifisch japanischen Vielfalt an Theaterformen, auch in ihrer Bühnenarchitektur Rechnung tragen.
Background
In light of the current biodiversity crisis, DNA barcoding is developing into an essential tool to quantify state shifts in global ecosystems. Current barcoding protocols often rely on short amplicon sequences, which yield accurate identification of biological entities in a community but provide limited phylogenetic resolution across broad taxonomic scales. However, the phylogenetic structure of communities is an essential component of biodiversity. Consequently, a barcoding approach is required that unites robust taxonomic assignment power and high phylogenetic utility. A possible solution is offered by sequencing long ribosomal DNA (rDNA) amplicons on the MinION platform (Oxford Nanopore Technologies).
Findings
Using a dataset of various animal and plant species, with a focus on arthropods, we assemble a pipeline for long rDNA barcode analysis and introduce a new software (MiniBar) to demultiplex dual indexed Nanopore reads. We find excellent phylogenetic and taxonomic resolution offered by long rDNA sequences across broad taxonomic scales. We highlight the simplicity of our approach by field barcoding with a miniaturized, mobile laboratory in a remote rainforest. We also test the utility of long rDNA amplicons for analysis of community diversity through metabarcoding and find that they recover highly skewed diversity estimates.
Conclusions
Sequencing dual indexed, long rDNA amplicons on the MinION platform is a straightforward, cost-effective, portable, and universal approach for eukaryote DNA barcoding. Although bulk community analyses using long-amplicon approaches may introduce biases, the long rDNA amplicons approach signifies a powerful tool for enabling the accurate recovery of taxonomic and phylogenetic diversity across biological communities.