دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال:1387 | دوره:42 | شماره:3 (پیاپی 113) |تعداد مقالات:15

در این مقاله روشی عملی برای مدل سازی خطای تروپوسفریک در تعیین موقعیت مطلق با گیرنده های تعیین موقعیت جهانی ماهواره ای مانند GPS بر اساس مشاهدات ایستگاههای دایمی تعیین موقعیت ماهواره ای ارایه شده است. در این روش مدل ارایه شده برای تصحیح خطای تروپوسفریک بر خلاف روشهای معمول، که مبتنی بر استفاده از اندازه گیری شرایط جوی در حین مشاهده می باشند، بر مبنای زمان مشاهده صورت می گیرد. بر اساس آزمون های عددی مدل تصحیح خطای تروپوسفری ارایه شده، می توان حدود 98% خطای تروپوسفریک را در محل ایستگاه دایمی در روزهای عدم به کار گیری در مدل سازی، حذف نمود. با توجه به نتایج موفقیت آمیز حاصل از آزمون های عددی توسعه این روش را برای کل کشور یا کل جهان را توصیه می نماییم.

با استفاده از مدل سطح متوسط دریا، بدست آمده از مشاهدات ارتفاع سنجی ماهواره ای، و ضرایب ژئوپتانسیلی بر حسب هارمونیک های بیضوی، حاصل از ماموریتهای ثقل سنجی ماهواره ای، پتانسیل ثقل بر روی شبکه ای 1o´1o متشکل از 33486 نقطه در سطح آب های جهان محاسبه و میانگین مقادیر این پتانسیل ها به عنوان پتانسیل ژئوئید، ارایه گردیده است. از آنجایی که میانگین، یک برآورد کننده کمترین مربعات می باشد، پتانسیل حاصل از روش فوق الذکر منطبق بر تعریف ژئوئید به عنوان "سطح هم پتانسیلی که سطح متوسط آبهای جهانی را به صورت کمترین مربعات تقریب می کند" بر مبنای پیشنهاد گوس و لیستینگ بوده و بدین ترتیب مقدار Wo=62,636,855.78±0.1m2/s2 به عنوان برآورد جهانی پتانسیل ژئوئید و دستاورد اصلی این تحقیق ارایه شده است. در اختیار داشتن: 1- نقاطی با مختصات معلوم بر روی سطح متوسط دریا، 2- پتانسیل ژئوئید و 3- پتانسیل محاسبه شده بر روی سطح متوسط دریا، امکان محاسبه اختلاف پتانسیل سطح متوسط دریا با پتانسیل ژئوئید را پدید آورده و فرمول برونز به عنوان ابزار تبدیل کننده اختلاف پتانسیل به اختلاف ارتفاع، مورد استفاده قرار گرفته و به این ترتیب توپوگرافی سطح دریا، به "عنوان جدایی ژئوئید و سطح متوسط دریا" محاسبه گردیده است. بدین سان برآوردی جدید از توپوگرافی سطح دریا و ژئوئید در کل آب های جهان در زمره دستاوردهای جانبی این تحقیق قرار گرفته اند.

مسایل کوتاهترین مسیر چند معیاره (MSPP) از جمله مسایل NP-Hard قلمداد می شوند. درMSPP با در نظرگیری معیارهای مستقل با درجه اهمیت مساوی؛ ارایه یک راه حل بهینه منحصربفرد که بهینه کننده تمام معیارها بصورت همزمان باشد، بندرت در واقعیت امکان پذیر است و در نتیجه ناچار به محاسبه تقریبی از بهینه کلی خواهیم بود. تعدادی از روشهای تقریبی مسیریابی برای حل این دسته از مسایل پیشنهاد شده اند اما پیچیدگی زمانی این روشها باعث شده است که از مطرح شدن آنها بعنوان یک راه حل عملی در شبکه های بزرگ جلوگیری شود. در طول دهه های گذشته الگوریتم ژنتیک (GA) در حل مسایل پیچیده بهینه سازی چند هدفه به خوبی عمل کرده است. در این مقاله یک الگوریتم ژنتیک در محیط سیستم های اطلاعات مکانی (GIS) برای MSPP با در نظر گرفتن معیارهای مستقل با درجه اهمیت مساوی ارایه شده است. نتایج بدست آمده از تجزیه و تحلیل کارهای عملی انجام شده، حاکی از قابلیت الگوریتم ژنتیک پیشنهادی در جستجوی فضای مساله، تولید یک مجموعه بزرگ از مسیرهای پیشنهادی و تکامل بسوی تقریبی با کیفیت خوب از جواب های بهینه در MSPP می باشند.

با توجه به تاثیر هوآویزهای موجود در جو بر تصاویر ماهواره ای، مطالعه منطقه ای این هوآویزها دارای اهمیت است. مطالعات نشان می دهد که اثر هوآویزها بر موجودیت گازهای گلخانه ای و در نتیجه بر آب و هوا نیز مطرح و غیر قابل انکار بوده که این لزوم اهتمام به مطالعه این ذرات را بیشتر محرز می کند. از طرفی در اختیار نداشتن اطلاعاتی از چگونگی توزیع هوآویزها در جو کره زمین، برآورد دقیق اثر آنها بر تصاویر ماهواره ای را دشوار ساخته و در نتیجه استخراج اطلاعات از تصاویر ماهواره ای را با عدم قطعیت روبرو می کند. در این پژوهش با استفاده از ضخامت نوری که کمیتی برای مشخص نمودن میزان حضور هوآویز در جو است، روشی برای اصلاح سریع تصاویر بصورت نسبی ارایه شده است. نتیجه کار نشان می دهد که در باندهای مریی سنجنده MODIS، که اثر هوآویزها بیشتر است، با استفاده از ضخامت نوری محاسبه شده می توان اثر هوآویزها را بر روی تصویر بدست آورده و آن را حذف نمود.

موضوع طراحی شبکه های فتوگرامتری امروزه تبدیل به بهبود موضعی شبکه موجود شده است که در آن بایستی تصاویر جدید در موقعیت و وضعیت مناسب از شیء اخذ گردیده تا دقت نقطه تامین گردد. برای این منظور بایستی قیود دید نیز به طور هم زمان ارضا گردد. بنابراین مساله جانمایی دوربین یک مساله بهینه سازی است که در این تحقیق برای اولین بار با استفاده از بهینه سازی تکاملی چندگانه بر مبنای مفهوم جبهه پرتو بروش NSGA-II حل شده است. مزیت این روش ارایه راه حل بهینه برای مواقعی است که روش های قبلی مانند روش های معین جانمایی دوربین و روش جانمایی دوربین فازی به جواب نمی رسند یا در نقطه بهینه موضعی همگرا می شوند. این روش قابلیت تحلیل کارایی روش های دیگر جانمایی دوربین و تبیین پیچیدگی مساله جانمایی دوربین در شبکه های فتوگرامتری را به دست می دهد. در این تحقیق پس از پیاده سازی روش NSGA-II، آزمایش هایی روی یک حالت پیچیده جانمایی دوربین صورت گرفت. نتایج این آزماش ها مبین قابلیت بالای این روش در حل مسایل سخت مانند طراحی شبکه های فتوگرامتری بردکوتاه می باشد.

داده های تصاویر ابر طیفی به دلیل توان تفکیک طیفی بسیار بالا حاوی اطلاعات غنی تری از اشیا نسبت به داده های تصاویر چند طیفی می باشند. در عین حال روش هایی که برای آنالیز داده های چند طیفی مورد استفاده قرار می گیرند عملکرد قابل قبولی در آنالیز داده های تصاویر ابر طیفی ندارند که این مساله ناشی از مشکلات موجود در آنالیز داده های این نوع تصاویر در اثر حجم زیاد داده ها از جمله نیاز به نمونه های آموزشی زیاد در طبقه بندی و همچنین برآورد نادقیق پارامترهای آماری کلاس ها می باشد. با انجام یک مرحله پیش پردازش قبل از مرحله استخراج ویژگی، روشهای متداول در آنالیز داده های چند طیفی عملکرد قابل قبولی در آنالیز داده های ابر طیفی نیز خواهند داشت. مرحله پیش پردازش پیشنهادی شامل دو گام می باشد، گام اول کاهش تعداد باندهای طیفی تصویر و گام دوم بهبود تفکیک پذیری کلاس های طیفی تصویر در این مقاله، با استفاده از روش SPPP داده های تصویر ابر طیفی از فضای اولیه (ابر بعدی) به چندین زیر فضای با بعد کمتر تصویر شده و محاسبات کاهش باند در این زیر فضاها صورت می گیرد. در نتیجه با تعداد نمونه های آموزشی کمتر بر آورد پارامترهای آماری کلاس ها با دقت بالاتری انجام می شود. از آنجا که بعد از مرحله کاهش باند تفکیک پذیری کلاس های طیفی کاهش می یابد لذا گام دوم در مرحله پیش پردازش پیشنهادی بهبود تفکیک پذیری کلاس ها می باشد. برای افزایش تفکیک پذیری کلاس ها از فیلتر پایین گذر به دلیل عملکرد مناسب این فیلتر در کاهش واریانس کلاس ها در فضای طیفی تصویر استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با اعمال مرحله پیش پردازش قبل از مرحله استخراج ویژگی در آنالیز داده های ابر طیفی، دقت طبقه بندی با الگوریتم حداکثر احتمال برای تعداد متنوع ویژگی افزایش قابل ملا حظه ای داشته است.

مساله تعیین ژئوئید از طریق حل یک مساله مقدار مرزی مستلزم انتقال به سمت پایین مشاهدات از سطح زمین به روی بیضوی مقایسه می باشد. یکی از روش های انتقال به سمت پایین میدان ثقل زمین از طریق انتگرال آبل-پواسن و مشتقات آن انجام می شود. مساله انتقال به سمت پایین پیوسته یک مساله بد وضع می باشد. نظیر هر مساله ای در ریاضی بایستی ابتدا در خصوص وجود جواب تحقیق گردد. وجود جواب برای انتگرال آبل-پواسن از طریق بررسی شرط پیکارد انجام گرفته و هدف این مقاله بررسی وجود جواب مساله انتقال به سمت پایین از طریق بررسی شرط پیکارد است.

در ژئودزی نوین هدف از تعریف دیتوم در شبکه های ژئودزی تعریف و ایجاد فضای ریاضی لازم و سیستم مختصات وابسته به آن جهت تعیین مختصات نقاط شبکه می باشد. به موجب تغییر شکل زمین، موقعیت نقاط مرجع دارای مختصات معلوم در فضای دیتوم در طول زمان تغییر می کند. دیتوم دینامیک و شبکه مرجع تعریف کننده آن با داشتن مجموعه مختصات ایستگاه ها و مدل سرعت حرکت آن ها، راه حلی برای این مساله است. در این مقاله با استفاده از مشاهدات ایستگاه های دایمی شبکه ژئودینامیک ایران دیتوم کارتزین دینامیکی که توسط یک شبکه مرجع زمینی نسبت به شبکه مرجع ITRF2000 تعریف می شود برای ایران تعیین گردید. در این شبکه، ایستگاه تبریز با 44.22mm/yr و 28.42mm/yr و ایستگاه مشهد با 35.23mm/yr و 10.61mm/yr در جهت طول و عرض جغرافیایی (در مقطع زمانی 2005/40) دارای بیشترین و کم ترین سرعت می باشند. با توجه به دقت های بدست آمده بر پایه این دیتوم کارتزین برای مختصات نقاط در مقایسه با دیتوم های جهانی می توان نتیجه گرفت که به کارگیری یک شبکه محلی مرجع مناسب می تواند ما را تا حد زیادی از استفاده از شبکه های منطقه ای برای تعیین موقعیت نقاط بی نیاز ساخته و دقت تعیین موقعیت نقاط را افزایش دهد.

نرخ ممان لرزه ای، کمیتی است که بیانگر میزان تجمع پتانسیل زلزله در یک منطقه می باشد. این کمیت از طریق داده های لرزه نگاری و زمین شناسی قابل تعیین است هم چنین با استفاده از داده های ژئودزی ماهواره ای و میدان های جابجایی دقیق حاصل از آن و از طریق تنسور استرین نیز قابل محاسبه می باشد. طبق فرمول Kostrov، تنسور استرین و تنسور ممان با یکدیگر متناسب بوده از این طریق می توان نرخ ممان لرزه ای را تعیین نمود. کمیت فوق در دهه نود با چندین روش از جمله روش Ward برای آمریکا و اروپا تعیین شده است ولی برای ایران به دلیل عدم وجود داده های ژئودزی و شبکه های ژئودینامیک مناسب تاکنون مورد توجه نبوده است. با گسترش شبکه ژئودینامیک ایران توسط سازمان نقشه برداری کشور برای اولین بار این کمیت از طریق تنسور استرین برای داده های شبکه ژئودینامیک ایران در این تحقیق محاسبه و تعیین شده است. طبق نتایج این تحقیق، پهنه های جنوب شرقی ایران و البرز مرکزی دارای نرخ ممان لرزه ای بزرگتری نسبت به بقیه پهنه ها می باشند. نرخ ممان در واحد سطح برای پهنه های جنوب شرقی ایران و البرز مرکزی به ترتیب برابر با 5.7659´1015 و 2.0147´1015 در واحد [Nm-1yr-1] می باشد، در حالی که این کمیت برای پهنه شمال شرقی دارای کمترین مقدار و برابر با 1.0832´1015[Nm-1yr-1] است. در واقع می توان گفت میزان تجمع پتانسیل زلزله در مناطق جنوب شرقی ایران و البرز مرکزی بیشتر از سایر مناطق کشور می باشد.

روش های گوناگونی که برای تصحیح تصاویر آرایه خطی به کار می رود از یک سو افزایش کاربرد این تصاویر را نشان می دهد و از سوی دیگر نشان دهنده مشکلات و پیچیدگی های کار با این تصاویر می باشد. با توجه به این که به کارگیری تصاویر فریم در دستگاه ها و نرم افزارهای متداول فتوگرامتری امری شناخته شده می باشد، به نظر می رسد تبدیل تصویر آرایه خطی به یک تصویر فریم مجازی، امکان بکارگیری این تصاویر در دستگاه ها و نرم افزارهای شناخته شده و ساده فتوگرامتری را با سهولت بیشتری فراهم سازد. از سوی دیگر، روش DLT از جمله روشهای پذیرفته شده در زمین مبنا کردن تصاویر آرایه خطی است که توسط Elmanadili و Novak ارایه شده است. اما روش مذکور، در نواحی دارای اختلاف ارتفاعی زیاد دقت کافی ندارد. در این مقاله روشی جدید ارایه شده است که در آن با استفاده از مدل رقومی تقریبی منطقه، امکان تبدیل هندسه تصویر آرایه خطی به فریم مجازی فراهم می شود بطوری که می توان این تبدیل را به عنوان یک مرحله پیش پردازشی برای مدلسازی تصاویر آرایه خطی با روش DLT به حساب آورد. دقت این روش در مقایسه با دقت مدلسازی DLT بدون پیش پردازش، نشان دهنده تاثیر روش ارایه شده در بهبود دقت مدلسازی سه بعدی سطح زمین است.