مهندسی فناوری اطلاعات مکانی
سال:1398 | دوره:7 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

تشخیص حرکت خودرو در تصاویر ویدئویی به عنوان یک موضوع کلیدی در مباحث بینایی کامپیوتر محسوب می گردد. در سال های اخیر، روش های گوناگونی به منظور استخراج خودروها پیشنهادشده است. یکی از مشکلات اصلی تشخیص خودروها در سیستم های پردازش تصویر، سایه خودروها است. سایه خودروها به دلیل پیوستگی که با خود خودرو دارند، باعث تغییر ظاهر واقعی خودرو و همچنین اتصال خودروهای اطراف به یکدیگر می شوند. هدف اصلی در این تحقیق ارائه یک روش بهینه در زمینه حذف سایه خودروها با استفاده از ویژگی آنتروپی و فاصله اقلیدسی می باشد. با استفاده از ویژگی های یاد شده، به هرکدام از پیکسل های تصویر یک وزن اختصاص داده می شود. وزنی که به پیکسل های مربوط به قسمت سایه و سطح آسفالت(پس زمینه) اختصاص داده می شوند خیلی نزدیک به هم هستند. زمانی که از عمل تفاضل پس زمینه استفاده می شود، سایه ها به همراه پس زمینه استخراج و حذف خواهد شد. در این تحقیق از سه پایگاه داده جهت پیاده سازی و ارزیابی استفاده شده است. از شاخص های دقت کلی، نرخ تشخیص درست و اشتباه، و همچنین دقت تشخیص و ردیابی چند عارضه ای برای نشان دادن دقت و صحت در شناسایی خودروها، استفاده شده است. با استفاده از این معیارها روش پیشنهادی با دو روش دیگر که در زمینه حذف سایه خودروها می باشند، مورد مقایسه قرار گرفته شد. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی بسته به نوع شاخص بین 3 تا 12درصد دقت نتایج متغییر می باشد.

براثر پدیده های طبیعی و فعالیت های انسانی چهره زمین همواره دست خوش تغییر می شود، اطلاع از تغییرات سطحی اهمیت بسیار زیادی در نظارت محلی، منطقه ای و جهانی منابع محیطی دارد. در این میان استفاده از فناوری سنجش ازدور به عنوان بهترین وسیله برای آشکارسازی و ارزیابی تغییرات شناخته شده است چراکه با پیشرفت های انجام گرفته در این فناوری و تولید تصاویر ماهواره ای باقدرت تفکیک طیفی و مکانی بالا و هم چنین انواع روش های پردازش تصاویر، امکان شناسایی تغییرات ایجادشده در محیط فراهم شده است. شناسایی و نظارت بر محل انباشت پسماندها یکی از مهم ترین بخش های مدیریت شهری محسوب می شود. در تحقیق حاضر شناسایی اماکن انباشت نخاله های ساختمانی اطراف شهرستان شهریار و ملارد در یک دوره زمانی مورد بررسی قرارگرفته است. در انجام این تحقیق از تصاویر زمانی ماهواره ای سال های 2014 و 2015 سنجنده لندست 8 استفاده شده و پس از انجام پیش پردازش های مورد نیاز از طریق شاخص ها و تفاضل های طیف بازتابندگی، نقشه آشکارسازی مناطق تهیه گردید. با مقایسه نتایج با داده های میدانی دقت 96/41 درصد در استفاده از روش پیشنهادی ارزیابی شد.

دنیای امروزی با مسائلی همچون شهرنشینی و گسترش شهرها مواجه است که این مسائل نیازمند برنامه ریزی مخصوص به خود می باشند. برنامه ریزی توسعه حمل و نقل محور به عنوان یک برنامه ریزی قابل اجرا و کارامد تلاش می کند تا برنامه ریزی یکپارچه ای بین کاربری زمین و حمل و نقل ایجاد نماید. در این تحقیق، برنامه ریزی توسعه حمل و نقل محور در سطح منطقه ای انجام گرفته است به طوری که یک شاخص مکانی ارائه شده است که سطح توسعه حمل و نقل محور را در محله های یکی از مناطق مرکزی شهر تهران اندازه گیری کند. این شاخص شامل چندین معیار و نشانگر می باشد. هر نشانگر توسط تحلیل های مکانی و در فضای برداری ارزیابی می گردد و سپس این نشانگرها توسط سیستم استنتاج فازی سلسله مراتبی ترکیب می گردند. از آنجا که داده های مورد استفاده در تحقیق مربوط به سال 1384 می باشد، خروجی مدل با فعالیت های انجام شده بین سال های 1384 و 1396 ارزیابی می گردد. نتایج این ارزیابی قدرت برنامه ریزی توسعه حمل و نقل محور در شناسایی محله های نیازمند توسعه و ارتقا را نشان می دهد.

با توجه به اهمیت پیش بینی فوران آتشفشان و تعدد قلل آتشفشانی در سرتاسرجهان، انجام تحقیقات در این زمینه ضروری به نظر می رسد. بر اساس تحقیقات ژئودتیکی، تغییر شکل سطح زمین به صورت بالاآمدگی یا فرونشست در منطقه آتشفشانی به ترتیب نشانه ای از حرکت ماگما به سمت دهانه یا خروج آن از مخزن به اطراف است. در این تحقیق با استفاده از روش جدید حل اساسی در مطالعه تغییرشکل آتشفشان به تعیین میدان تغییر شکل آتشفشان کامپی فلگری با در نظر گرفتن اثر توپوگرافی پرداخته شده است. روش حل اساسی، روشی بدون المان است که برای حل عددی مسائل مقدار مرزی استفاده می شود. عدم نیاز به هزینه محاسباتی بالا در این روش آن را به ابزاری موثر در حل بسیاری از مسائل در زمینه های گوناگون تبدیل کرده است. به منظور بررسی میزان کارایی روش، میدان جابجایی به دست آمده با میدان جابجایی حاصل از مشاهدات تداخل سنجی راداری (Interferometric synthetic aperture radar) در آتشفشان کامپی فلگری ایتالیا مقایسه شد و خطای مربعی متوسط کمتر از 2 میلی متر را در برداشت که نشان دهنده تطابق خوب نتایج در این منطقه با میدان جابجایی حاصل از مشاهدات است.

آشکارسازی تغییرات به عنوان فرآیندی جهت تشخیص تغییرات پوشش اراضی با استفاده از تصاویر ماهواره ای چندزمانه، یکی از موضوعات کاربردی سنجش ازدور می باشد. هرگونه پیشرفت در این زمینه ضمن افزایش صحت نتایج، می تواند سبب تسهیل و تسریع در تحلیل داده های چندزمانه و کاهش هزینه تولید اطلاعات مکانی شود. در این پژوهش، یک روش نظارت نشده آشکارسازی تغییرات، با بکارگیری شاخص های کیفیت تصویر شامل ضریب همبستگی و اعوجاج طیفی، رادیومتریکی و تباین پیکسل ها در تصاویر چندزمانه پیشنهاد شده است. به منظور محاسبه این شاخص ها، از یک ماسک باینری که تصویر را به دو کلاس تغییریافته و تغییرنیافته تقسیم می کند، استفاده می شود. در این پژوهش، به منظور تولید این ماسک، از حدآستانه گذاری نامتقارن تصویر اختلاف علامت دار استفاده شده و یک الگوریتم تکراری برای یافتن مقادیر بهینه حدآستانه، به منظور تولید ماسک تغییرات بهینه پیشنهاد شده است. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش 5 درصدی استفاده از دو حدآستانه نامتقارن در تصویر اختلاف نسبت به استفاده از یک حدآستانه در تصویر قدرمطلق اختلاف می باشد. روش پیشنهادی حساسیت اندکی نسبت به تغییرات رادیومتریکی کلی تصاویرچندزمانه دارد. ‍ از سوی دیگر به دلیل استفاده از روش بهینه سازی حدآستانه، این روش نسبت به استفاده از روش بهینه سازی ماسک های تصادفی دارای هزینه محاسباتی بسیار کمتر خواهد بود. در مقایسه با روش های تعیین حدآستانه اوتسو و فیشر، روش پیشنهادی به ترتیب دارای افزایش دقت 24 و 21 درصدی می باشد.

رشد بی سابقه ی شهرها، سبب بالاتر رفتن میزان مصرف گاز و در نتیجه، افزایش تراکم شبکه ی خط لوله ی گاز شده است. با گسترش و متراکم تر شدن شبکه ی خط لوله، حوادث ناشی از نشت گاز نیز افزایش می یابد. بنابراین خطوط لوله عامل خطری برای محیط و جامعه ی پیرامون خود می باشند. برای برآورد ریسک خطوط لوله ی گاز معمولا از روش سامانه شاخص گذاری استفاده می شود. این روش به برآورد ریسک با استفاده از دو شاخص مخاطرات کل و شاخص اثرات نشتی می پردازد. هریک از شاخص ها متشکل از چندین زیرشاخص است که نشان دهنده ی عوامل عمده ی بروز خرابی در شبکه ی خط لوله ی گاز می باشند. در این تحقیق، برای افزایش دقت مطالعات، سامانه شاخص گذاری با توانایی های سامانه اطلاعات جغرافیایی(GIS) یکپارچه شده است. با به کارگیری تحلیل های مکانی موقعیت، وضعیت و نحوه ی تغییرات مکانی هر فاکتور را در مجاورت خط لوله بررسی شد. همچنین از سامانه اطلاعات جغرافیایی، به عنوان یک موتور محاسباتی برای تولید امتیاز برای هر شاخص استفاده شده است. مدل توسعه داده شده بر روی 40 کیلومتر از خط لوله ی پنجم سراسری گاز ترش، 7 کیلومتر از خط لوله ششم سراسری گاز شیرین و 11 کیلومتر از خط لوله گاز شهری پیاده سازی شد. نتایج نشان می دهد که بالاترین بازه ی امتیاز ریسک نسبی در فاصله ی 357-178 و مربوط به خط لوله ی شماره ی 1 می باشد که به دلیل کسب امتیاز مناسب از دیدگاه مخاطرات کلی احتمالی و پایین بودن خطرات اثرات نشت گاز در این خط می باشد. پایین ترین امتیاز ریسک نسبی مربوط به خط لوله ی شماره 3 و در بازه ی 11-3 می باشد. قطر بالای این خط و فشار زیاد گاز درون خط لوله سبب افزایش مخاطرات نشت گاز سمی در محیط مجاور خط لوله شده اند که در این خصوص لازم است اقدامات کنترلی و پیشگیری مناسب در جهت کاهش ریسک صورت گیرد. پیاده سازی این تحقیق در محیط GIS، سبب افزایش دقت فرآیند برآورد ریسک شده است.

یکی از مهم ترین و حساس ترین بخش های تکنیک تداخل سنجی رادار با روزنه ی مصنوعی، فرآیند بازیابی فازهای تداخل نما می باشد. مقدار فازهای تداخل سنجی در یک تداخل نما در بازه ی 0 تا 2 مدوله شده اند که به منظور برآورد میزان جابجایی بایستی بازیابی شوند. در مرحله ی بازیابی فاز بسته به اینکه از روش متداول یا روش پراکنش کننده های پایدار استفاده شده باشد، داده ها به ترتیب به صورت منظم یا نامنظم در سطح تداخل نما پراکنده می شوند. یکی از راهکارهای بازیابی فاز در فضای نامنظم تبدیل فضای نامنظم به یک فضای منظم با استفاده از روش درون یابی نزدیک ترین همسایگی است. در این مقاله الگوریتم کم هزینه ترین جریان به عنوان یک الگوریتم سراسری بازیابی فاز، سه الگوریتم بازیابی فاز به صورت موضعی در فضای منظم: حذف شاخه ها، واریانس مشتق فازها و حذف شاخه ها واریانس مشتق فازها معرفی شده اند. این الگوریتم ها بر روی داده های نامنظم واقعی واهواره سنتینل 1 مربوط به منطقه دشت یرجان اعمال شده اند و نتایج آن ها با یکدیگر مقایسه شده است.

کاهش انتشارات ناشی از جنگل زدایی و تخریب جنگل (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation (REDD))، راهکاری برای تعدیل تغییرات اقلیمی است که به منظور کاهش شدت جنگل زدایی و انتشار گازهای گلخانه ای به کار گرفته می شود. در چند دهه ی اخیر تغییرات شدید کاربری اراضی در استان مازندران باعث کاهش میزان چشمگیری از جنگل های هیرکانی شده است. تحقیق حاضر بر اساس اهداف پروژه های REDD، به بررسی تغییرات پوشش جنگل در محدوده ای از بخش های کجور و مرزن آباد در استان مازندران با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست متعلق به سال های 1363، 1379 و 1393 پرداخته است. در این مطالعه، برای اولین بار در ایران با استفاده از رویه یادگیری برمبنای نمونه وزنی مشابهت، مدل سازی تغییرات پوشش جنگل صورت گرفت و به منظور اعتبارسنجی از آماره های مشخصه عملکرد نسبی، نسبت موفقیت به هشدار خطا و عدد شایستگی استفاده شد. در پایان با استفاده از روش شناسی استاندارد کربن اختیاری میزان انتشار گاز CO2 برای 30 سال آینده (تا سال 1423) محاسبه گردید. نتایج نشان داد که به ترتیب طی سال های 1379-1363 و 1393-1379 حدود 4008 و 3635 هکتار پوشش جنگل تخریب شده است. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که میزان مشخصه عملکرد نسبی برابر با 95/0، عدد شایستگی 26 درصد و نسبت موفقیت به هشدار خطا 82 درصد بیانگر صحت بالای مدل می باشد. در نهایت نتایج اجرای پروژه REDD نشان داد که تحت سناریو خط مبنا، tCO2e705336 طی 30 سال آینده به اتمسفر انتشار خواهد یافت که با اجرای پروژه REDD می توان از انتشار tCO2e 91/491697 جلوگیری نمود. با توجه به افزایش روند تخریب جنگل های هیرکانی و نقش مهم آنها در تعدیل تغییرات اقلیمی، با استفاده از روش شناسی تحقیق حاضر می توان تغییرات پوشش اراضی و تاثیر پروژه های REDD در میزان کاهش انتشار گازهای گلخانه ای را برآورد و پیش بینی نموده و در سند طراحی پروژه های مکانیسم توسعه پاک در کشور استفاده نمود. .

در دهه های اخیر افزایش جمعیت از یک سو و پیشرفت صنایع و تکنولوژی از سوی دیگر منجر به شکل گیری سکونتگاه های شهری بزرگ و فشرده شده است. وجود انواع سیستم های حمل و نقل و توسعه زیرساخت های شهری از جمله ویژگی های شهرهای امروزی محسوب می شود. توسعه زیرساخت ها و سیستم های حمل و نقل، علی رغم تسریع رفت و آمد و تسهیل فعالیت های روزمره، عامل بروز مسائل و مشکلات عدیده ای از جمله ترافیک، آلودگی هوا، آلودگی صوتی و غیره می باشد. آلودگی صوتی به عنوان یکی از مهمترین عوامل تهدید سلامت انسان، در دراز مدت می تواند موجب بروز آزردگی، اختلال خواب، سردرد، کاهش قدرت یادگیری و ادراک و ابتلاء به بیماری های قلبی و عروقی و فشار خون گردد. صوت در اثر طیف وسیعی از فعالیت ها و فرآیندها ایجاد می شود. از جمله مهم ترین منابع آلودگی صوتی می توان به ترافیک جاد ای و ریلی، نشست و برخاست هواپیماها، صنایع و کارگاه ها و اماکن تجمع و فعالیت افراد اشاره نمود. آگاهی از وضعیت انتشار آلودگی صوتی در محیط های شهری و شناسایی جمعیت در معرض خطر، اقدامات اولیه ای است که بایستی در برنامه ریزی ها از آن به عنوان اطلاعات پایه به منظور کاهش آسیب پذیری استفاده گردد. در حال حاضر تردد قطارها در طول خطوط ریلی، بعد از ترافیک جاده ای مهمترین عامل انتشار آلودگی صوتی محسوب می گردد. این امر بویژه در شهر بزرگی مانند تهران که مسیر ریل در مسافت زیادی از بین مناطق مسکونی عبور می کند اهمیت بیشتری می یابد. در این مطالعه با رویکردی مکانی، انتشار آلودگی صوتی ناشی از حمل و نقل ریلی در شهر تهران مدلسازی شد. به این منظور از استاندارد محاسبه و اندازه گیری آلودگی صوتی ناشی از ترافیک ریلی برای محاسبه تراز صدای تولید شده در منبع صوت (مسیر ریل) استفاده گردید. نحوه انتشار و تضعیف صوت در محیط نیز بر اساس روش ارائه شده در استاندارد ایزو 2-9613 مدلسازی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، آلودگی صوتی با منبع ریلی در محدوده مورد مطالعه بین 43 تا 88 دسیبل dB(A) متغیر است. مقایسه تراز صدای برآورد شده با مقادیر اندازه گیری شده، RMSE 3. 5 دسیبل را نشان می دهد. همپوشانی نقشه آلودگی صوتی با اطلاعات جمعیتی محدوده نشان می دهد که حدود 200 هزار نفر در معرض آلودگی صوتی بیشتر از 70 دسیبل و حدود 730 هزار نفر در معرض آلودگی صوتی بیشتر از 60 دسیبل قرار دارند. بدیهی است در صورت عدم برخورداری منازل مسکونی از عایق صوتی مناسب، سلامت جمعیت زیادی از ساکنین مجاور مسیر ریل با خطر جدی مواجه است.

مسئله مسیریابی همواره به عنوان یکی از مراحل بنیادین توسعه سامانه های مدیریت مخاطرات موردتوجه پژوهشگران و مدیران شهری بوده است. در این پژوهش، یک مسئله مسیریابی با ارائه یک روش فرا اکتشافی بهبودیافته بر مبنای جغرافیای زیستی مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. در این مسئله، برنامه ریزی تامین در کنار مدیریت موجودی و برنامه ریزی توزیع کالاهای امدادی لحاظ گردیده و هدف کمینه سازی مجموع هزینه های راه اندازی سامانه، توزیع و نگه داری کالاهای امدادی است. سپس، به منظور جلوگیری از همگرایی زودرس به پاسخ های بهینه محلی و ارتقاء کارایی و سرعت همگرایی الگوریتم در مسائل مقید و با ابعاد بزرگ، یک الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی جدید با عملگر دینامیک مهاجرت پیشنهاد می گردد. با در نظر گرفتن مسائل نمونه مسیریابی، عملکرد الگوریتم پیشنهادی نسبت به دیگر الگوریتم ها از دیدگاه زمان اجرا، سرعت همگرایی، استحکام، بهترین و میانگین و برتری آماری نتایج مقایسه شده است. ارزیابی آماری نتایج مبین بهبود کارایی و کسب نتایج برتر با استفاده از رهیافت پیشنهادی در مسیریابی زمان مند وسایل نقلیه امدادی است.

تناظریابی کمترین مربعات، LSM، (Least Square Matching) یکی از دقیق ترین روش های تناظریابی در فتوگرامتری و سنجش ازدور است. یکی از محدودیت های اساسی این روش پیچیدگی محاسباتی بالا به دلیل ابعاد بزرگ معادلات مشاهدات و روند تکراری آن تا دستیابی به جواب است. در این تحقیق روشی جدید به منظور بهبود سرعت و کارایی این الگوریتم با عنوان تناظریابی کمترین مربعات سریع، FLSM (Fast Least Square Matching) ارائه شده است. ایده اساسی در روش پیشنهادی کاهش تعداد معادلات مشاهدات در سرشکنی کمترین مربعات به منظور افزایش کارایی فرآیند تناظریابی است. برای این منظور پیکسل های واقع در پنجره تناظریابی با استفاده از یک معیار ویژه با عنوان استحکام رتبه بندی شده و درصد مشخصی از پیکسل ها با بالاترین استحکام در روند سرشکنی شرکت داده می شوند. به منظور محاسبه استحکام پیکسل ها از ترکیب معیار تناسب فاز و آنتروپی استفاده شده است. روش پیشنهادی بر روی هشت جفت تصویر بردکوتاه، هوایی و ماهواره ای در دو دسته شبیه سازی شده و واقعی پیاده سازی شده و نتایج بیانگر بهبود قابل توجه سرعت (حدود سه برابر) با حفظ کیفیت فرآیند تناظریابی است.

مشاهدات جزرومدی که از طریق ایستگاه های تایدگیج ساحلی به دست می آیند از دقت بالایی برخوردار می-باشند. اما نصب این ایستگاه ها دارای محدودیت مکانی می باشد. برای رفع این نقیصه می توان از مشاهدات ارتفاع سنجی ماهواره ای استفاده کرد. اما در مقابل مشاهدات ارتفاع سنجی ماهواره ای از نرخ نمونه برداری پایینی برخوردار می باشند. با توجه به محدودیت نصب ایستگاه های تایدگیج و محدودیت فاصله نمونه برداری برای مشاهدات ارتفاع سنجی ماهواره ای، نیازمند مشاهدات و اطلاعاتی هستیم که بتواند این دو مشکل را مرتفع نماید. مشاهدات بویه علاوه بر دقت مناسب و فاصله نمونه برداری بالا این امکان را نیز فراهم می آورند که در بسیاری از مناطق دور از ساحل اندازه گیری و ثبت مشاهدات سطح آب دریاها را داشته باشیم. در این تحقیق به تجزیه و تحلیل مشاهدات بویه از طریق برآورد هارمونیک کمترین مربعات پرداخته شده است. به این صورت که با استفاده از این روش امکان استخراج فرکانس های مهم و معنی دار موجود در این داده ها میسر شده است. اهمیت این فرایند در مدلسازی جزرومد و پیش بینی جزرومد می باشد. اساس مدلسازی جزرومد و پیش بینی آن بر مبنای فرکانسی است که از خود مشاهدات استخراج شده است. در این تحقیق از مشاهدات مربوط به سری های زمانی 57 ایستگاه بویه در طول سال های 2005 تا 2017 استفاده شده است. لیستی از فرکانس های مهم استخراجی ارائه شده است. در ادامه با استفاده از این لیست فرکانسی ارائه شده به مقایسه پیش بینی جزرومد حاصل از مشاهدات بویه با مشاهدات تایدگیج ساحلی پرداخته شد. پیش بینی جزر و مد به مدت یک ماه برای تمام ایستگاه ها با استفاده از، فرکانس های مهم استخراجی حاصل از این تحقیق انجام گرفت. میانگین RMSE داده های پیش بینی شده در بین ایستگاه های بویه در حدود 6 سانتیمتر بوده است. در نهایت برای بررسی صحت داده های بویه، مقایسه ای بین این داده ها با داده های تایدگیج انجام گرفت. که نشان دهنده اختلافی در حدود 9 سانتیمتر در پیش بینی مشاهدات سطح آب بوده است.