مهندسی فناوری اطلاعات مکانی
سال:1397 | دوره:6 | شماره:3 |تعداد مقالات:10

امروزه پس از گذشت زمان نسبتا کوتاهی از ظهور شبکه های اجتماعی مکان مبنا، این رسانه های اجتماعی به یک عنصر جدایی ناپذیر از زندگی اجتماعی به خصوص در شهرهای بزرگ تبدیل شده اند. افزایش محبوبیت شبکه های اجتماعی، پیشرفت فناوری های تعیین موقعیت مکانی از جمله سیستم تعیین موقعیت جهانی(GPS) و هم چنین فراگیر شدن گوشی های تلفن هوشمند که علاوه بر مجهز بودن به GPS به راحتی به شبکه جهانی وب متصل می شوند، باعث تولید انبوه داده های مکانی به روز، کم هزینه و ارزشمند شده است. در کنار کاربرد های متعدد، از این داده ها می توان در راستای برطرف نمودن چالش های شهری سود جست. به عنوان نمونه ای از این کاربرد ها، در این تحقیق از رفتار کاربران در شبکه های اجتماعی مکان مبنا جهت تعیین کاربری اجتماعی در محیط های شهری استفاده شده است. در این راستا ابتدا با خوشه بندی داده های مکانی کاربران به تشخیص مناطق در محیط های شهری پرداخته شده، و سپس ضمن استخراج الگوهای تغییرات تعداد داده های کاربران و جابجایی شهروندان در مناطق شهری در شبکه های اجتماعی در طول شبانه روز، از این الگوها به عنوان شاخص تعیین کاربری استفاده شده و به هر منطقه، یک نوع کاربری اجتماعی نسبت داده می شود. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی ماتریس در هم گسیختگی بر مبنای حضور مکان های ثبت شده با کاربری معین در مناطق شناسایی شده تشکیل شد و مقدار دقت کلی و شاخص کاپا به ترتیب 79 و 71 درصد محاسبه گردید. همچنین مقایسه نتایج حاصل با تصاویر ماهواره ای نشان دهنده پتانسیل بالای شبکه های اجتماعی مکان مبنا برای شناخت محیط های شهری و حل چالش های موجود است.

با توسعه روزافزون دستگاه های همراه مجهز به سیستم تعیین موقعیت جهانی مانند گوشی های هوشمند همراه، حجم زیادی از اطلاعات مکانی تولید می شود. این داده ها که بیشتر به صورت دنباله ای از نقاط مکانی در طول زمان ذخیره و مدل سازی می شوند، خط سیر نام دارند. حجم بالای داده های خطوط سیر هزینه انتقال، ذخیره سازی و پردازش این داده ها را بالا برده است. برای برطرف نمودن این مشکلات، تعدادی از الگوریتم های فشرده سازی، با رویکرد کاهش تعداد نقاط مسیر مطرح شده است. در این مقاله، هفت الگوریتم نمونه برداری یکنواخت، داگلاس پوکر، الگوریتم نسبت زمانی بالا-پایین، پنجره متحرک، پنجره متحرک-نسبت زمانی، الگوریتم سرعت مبنا بالا-پایین وSQUISH-E (Spatial QUalIty Simplification Heuristic-Extended) مورد بحث قرار گرفتند و مزایا و معایب هر یک بررسی شد. در این میان الگوریتمSQUISH-E، قادر به برقراری تعادل بین نسبت فشرده سازی و خطای فاصله اقلیدسی همزمانی است در حالی که نرخ فشرده سازی بالایی نسبت به سایر روش ها دارد. به منظور رفع این مشکل، در این مقاله راهکاری برای متغیر کردن پنجره اولویت الگوریتم SQUISH-E ارائه شد که موجب بهبود نرخ فشرده سازی الگوریتم می شود. به منظور بررسی عملکرد روش یشنهادی، تمامی الگوریتم ها روی شش زیر مسیر با پیچیدگی های مختلف پیاده سازی شده و با یکدیگر از نظر معیارهایی مانند نرخ فشرده سازی، زمان اجرا و خطای فاصله اقلیدسی همزمانی مقایسه شدند. نتایج به دست آمده حاکی از بهبود عملکرد الگوریتم پیشنهادی در نرخ فشرده سازی، زمان اجرایی و خطای فاصله اقلیدسی همزمانی می باشد. زمان الگوریتم پیشنهادی نسبت به الگوریتم SQUISH-E حدود 130 میلی ثانیه کاهش و نرخ فشرده سازی آن 015/0 افزایش یافته است.

امروزه با توجه به افزایش جمعیت و کاهش منابع غذایی، دستیابی به سامانه های کنترل و پایش آفات و بیماری های گیاهی با دقت بالا به منظور تولید و دستیابی به محصولات کشاورزی سالم و کافی و پیشگیری از خسارت آفات و بیماری های گیاهی و کاهش هزینه های ناشی از کنترل آنها اهمیت فراوانی پیدا کرده است. سامانه های هوایی بدون سرنشین به دلیل کاهش هزینه های مالی و نیروی انسانی، سهولت کاربرد، امکان اخذتصویر در شرایط آب و هوایی ابری در زیر پوشش ابرها، قابلیت انعطاف در مدت زمان و ارتفاع تصویر برداری، توان تفکیک مکانی بسیار بالا و استفاده از آنها در اخذ داده های سنجش از دور مطرح شده و مورد توجه بسیار قرار گرفته است. در همین راستا استفاده از این سامانه ها در اخذ داده های مورد نیاز کشاورزی می تواند قابلیت های بالایی در پایش محصولات و مبارزه با آفات فراهم آورد. در این تحقیق توانایی سنجنده چندطیفی نصب شده برروی سکوی هوابرد بدون سرنشین در بررسی وضعیت بیماری درختان باغ مرکبات در منطقهای در استان فارس که آلوده به بیماری زوال می باشند مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از داده های اخذ شده توسط این سامانه، نقشه بیماری درختان براساس شاخص های گیاهی و تمایز درختان بیمار و سالم با استفاده از الگوریتم طبقه بندی ماشین های بردار پشتیبان تهیه شد. داده های زمینی برداشت شده نشان از قابلیت بالای روش فوق در تشخیص بیماری درختان داشت. نتایج حاصله بیانگر دقت 90 درصدی طبقه بندی درختان بیمار از سالم بود.

رطوبت خاک یک متغییر کلیدی در فرآیند هییدرولوژی است، که تحت تاثیر تبادل آب و انرژی در سطح زمین می-باشد. برآورد دقیق از تغییرات مکانی و زمانی رطوبت خاک برای مطالعات زیست محیطی بسیار حیاتی می باشد. برای چنین هدفی تصاویر تمام قطبیده راداری (PolSAR) یک ابزار مناسب و قدرتمند می باشد. همچنین این تصاویر هم پوشش وسیع و هم توان تفکیک مکانی مناسب را تضمین می نمایند. در این مطالعه، یک مدل تحلیلی خطی برای تخمین رطوبت خاک با استفاده از داده های اخذشده توسط سنجنده ایرسار در سال 2003 در باندهای C، L، P پیشنهادشده است. در این راستا با استفاده از الگوریتم ژنتیک، انتخاب روبه جلو و روبه عقب ویژگی به بررسی و انتخاب ویژگی های مناسب قطبیده به منظور مدل سازی اقدام شده است. همچنین برآورد انجام شده رطوبت خاک با اندازه گیری های زمینی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد مدل تحلیلی خطی پیشنهاد شده با ویژگی های که الگوریتم ژنتیک انتخاب کرده است، با دقت بیشتری نسبت به الگوریتم های روبه جلو و روبه عقب ویژگی رطوبت خاک را مدل سازی می کند. پارامترهای آماری به دست آمده با استفاده از این روش R2 بالای %80 و مجذور میانگین مربع خطا کمتر از 280/0 برای باندهای P، L، C می باشد که در مقایسه با سایر الگوریتم ها با دقت بیشتری رطوبت خاک را تخمین زده است. همچنین مدل تحلیلی خطی پیشنهاد شده با استفاده از ویژگی های باند C رطوبت خاک با دقت بالاتری نسبت به مدل تحلیلی خطی ویژگی های باند های L و P تخمین زده شده است.

مدل رقومی زمین ازجمله مهم ترین محصولات مکانی است که از دیرباز پایه بسیاری از پروژه های کاربردی مرتبط با اطلاعات مکانی می باشد. امروزه می توان با استفاده از تکنولوژی سنجنده لایدار به ابرنقطه ای متراکم از سطح زمین دست یافت. درواقع ابرنقطه حاصل، یک مدل رقومی سطحی است که حاوی عوارض زمینی و غیرزمینی است. هدف از این مقاله، ارائه روشی کارآمد برای استخراج مدل رقومی زمین از مدل سطحی به دست آمده از ابرنقاط می باشد. در این راستا، ابتدا با انجام پیش پردازش، نویز موجود در داده ها حذف گشته و سپس داده های نامنظم ابرنقاط به داده ای منظم و رستری تبدیل شدند. در مرحله بعد با پیشنهاد روش تورم ژئودزیک تدریجی به همراه روش جستجو و برچسب زنی، به شناسایی و حذف عوارض غیرزمینی پرداخته شد. اساس این روش افزایش المان ساختاری به صورت مرحله ای، بررسی میزان ناهمگنی ارتفاعی و حذف تدریجی عوارض غیرزمینی است. همچنین بهره گیری از روش ابتکاری جستجو برچسب زنی که براساس میزان تغییر شیب عمل می نماید، به حذف بهتر و دقیق تر عوارض غیرزمینی کمک شایان توجهی نمود. در نهایت با حذف عوارض غیرزمینی و درون یابی مناطق ازدست رفته، مدل رقومی زمین به دست می آید. جهت ارزیابی الگوریتم پیشنهادی از داده های مرجع ارائه شده توسط سازمان بین المللی فتوگرامتری و سنجش از دور (ISPRS) استفاده شد. با ارزیابی در 5 ناحیه مطالعاتی به ترتیب مقادیر 87/2%، 61/8%، 62/3% و 68/89% برای میانگین خطای نوع اول، خطای نوع دوم، خطای کلی و خطای کاپا به دست آمد که نشان از توانایی الگوریتم پیشنهادی در حذف عوارض غیرزمینی داشت.

مدل آنالیز ترکیب خطی به طور گسترده ای برای برآورد سهم هر ماده خالص در اختلاط طیفی مورد استفاده قرار می گیرد. راه حل ریاضی مسئله ترکیب، حل مجموعه ای از معادلات خطی با استفاده از روش کمترین مربعات می باشد. اما بیشترین منبع خطا در روش های متداول آنالیز ترکیب طیفی ناشی از عدم امکان محاسبه تغییرات طیفی اعضای خالص در سیر زمان و مکان است. در این فرآیند از اعضای خالص ثابتی برای کل صحنه تصویربرداری استفاده می شود. علاوه بر این، اگر اعضای خالص به شدت به یکدیگر وابسته باشند ماتریس ضرایب دچار کمبود رنک شده و حل مسئله معکوس همراه با ناپایداری خواهد بود. به این ترتیب فراوانی های برآورد شده به شدت به خطاهای تصادفی حساس می گردند. در این مقاله روش جدیدی برای انتخاب باند متشکل از اولویت بندی باندها در راستای کاهش اثر تغییرپذیری طیفی و کاهش همبستگی بین باندها برمبنای زاویه آنها ارائه شده است. با استفاده از روش پیشنهادی و به کمک داده های شبیه سازی شده و واقعی نشان داده شد که می توان به طور موثری به حذف تعداد زیادی از باندهای غیر ضروری اقدام نمود. آزمایش ها نشان داد که با انتخاب باندهای مناسب، کمتر از 20 درصد باندها، می توان به نتایج قابل مقایسه و حتی بهتری از نتایج حاصل از تمام باندها رسید.

در بسیاری از کاربردهای سنجش از دور، خصوصا در پردازش تصاویر با قدرت تفکیک بالا، شناسایی سایه یک مرحله پیش پردازشی مهم است. سایه بیانگر اطلاعاتی در مورد شکل، موقعیت نسبی و جهت شیئ است که در محیط های شهری بخش قابل توجهی از تصویر را اشغال می کند و می تواند در تفسیر عوارض اثرات مثبت و منفی به دنبال داشته باشد. به عنوان نمونه برآورد ارتفاع عوارض مرتفع و شناسایی موقعیت ساختمان به کمک سایه صورت می گیرد. محققان روش های متنوعی برای شناسایی سایه ارائه کرده اند که براساس ویژگی، مدل و شاخص ها هستند. در این تحقیق، به کمک عوارض موضعی به شناسایی سایه ساختمان ها پرداخته می شود تا بتوان از این اطلاعات در شناسایی موقعیت و برآورد ارتفاع ساختمان و غیره بهره برد. پس از استخراج عوارض موضعی نقطه ای، برآورد جهت آنها انجام شده و هیستوگرام جهت ترسیم می شود و با توجه به لبه های عمودی ساختمان، جهات آنها استخراج می گردد. لبه ها در جهات اصلی به دست آمده و به کمک عملگرهای مورفولوژی در جهات حاصل از مرحله قبل، پخش می شوند تا با سایه های اولیه تلفیق گردد. لازم به ذکر است که از لبه ها برای شناسایی سایه ساختمان و حذف سایه هایی که متعلق به ساختمان نیستند، استفاده می شود. روش پیشنهادی بر روی چهار تصویر با قدرت تفکیک بالا اجرا شد. همچنین داده های مرجع زمینی به صورت دستی به دست آمده و معیار Recall، دقت و شاخص F در بهترین حالت به ترتیب برابر با 1/90، 86/88 و 48/89 نشان از کارایی و عملکرد مناسب روش پیشنهادی دارد.

یکی از عوامل اصلی عدم قطعیت در تخمین تابش موج کوتاه در سطح، عمق اپتیکی هواویز موجود در جو می باشد. در این مقاله برای محاسبه تابش موج کوتاه از مدل پارامتری یانگ که هر یک از اجزای جو را بصورت جداگانه مدل می نماید، استفاده شد. در اکثر تحقیقات قبلی برای محاسبه تابش موج کوتاه در سطح، از داده های عمق اپتیکی هواویز سنجنده مادیس استفاده شده است، درحالی که در این تحقیق عمق اپتیکی برآورد شده از الگوریتم ساده شده بازیابی هواویز SARA(Simplified Aerosol Retrieval Algorithm)، مورد استفاده قرار گرفت. روش پیشنهادی برآورد تابش موج کوتاه براساس داده عمق اپتیکی هواویز SARA و همچنین روش رایج تابش موج کوتاه به دست آمده براساس محصولات عمق اپتیکی مادیس، با داده های زمینی اندازه گیری شده در ایستگاه چیتگر شهر تهران و برای پریود زمانی تابستان 2013 اعتبار سنجی شدند. نتایج اعتبارسنجی برای تابش موج کوتاه برآورده شده براساس عمق اپتیکی هواویز SARA، ضریب رگرسیون R2) 88/0)، خطای جزر میانگین مربعات و بایاس بترتیب 09/25 و 05/2 وات بر مترمربع، برای تابش موج کوتاه براساس داده سطح 2 عمق اپتیکی هواویز مادیس، ضریب رگرسیون 61/0، خطای جزر میانگین مربعات و بایاس بترتیب 75/41 و 93/15 وات بر مترمربع و برای تابش موج-کوتاه براساس داده سطح 3 عمق اپتیکی هواویز مادیس، ضریب رگرسیون 82/0، خطای جزر میانگین مربعات و بایاس بترتیب 73/60 و 77/53 وات بر مترمربع به دست آمدند. نتایج بیانگر دقت بالای تابش موج-کوتاه برآورد شده بر اساس عمق اپتیکی هواویز SARA نسبت به محصولات عمق اپتیکی هواویز مادیس می باشد. بطوریکه خطای جزر میانگین مربعات بترتیب 6/1 و 2 برابر نسبت به محصولات سطح 2 و 3 مادیس می باشد و خطای بایاس در روش پیشنهادی تقریبا به صفر رسیده است. با فرض توزیع مکانی مناسب ایستگاههای آئرونت (AERONET)، روش پیشنهاد شده ی ترکیب مدل تابشی یانگ و الگوریتم برآورد عمق اپتیکی هواویز SARA، می تواند تابش موج کوتاه را از مقیاس منطقه ای به جهانی، نیز برآورد نماید.

افزایش جمعیت در مناطق شهری و محدودیت در فضا و تامین زیر ساخت های شهری، موجب توسعه عمودی آپارتمان ها و زیر ساخت های بالا و پایین سطح زمین شده است. سازمان های مربوط به مدیریت زمین و ثبت حقوق مالکیت املاک، در نظام بین المللی، راهکار پاسخگویی به این امر را کاداستر سه بعدی می دانند. در حال حاضر در اکثر سازمان های مربوطه، کاداستر دو بعدی در ثبت و نمایش املاک مورد استفاده قرار می گیرد، در حالی که این سیستم، نمی تواند به طور کامل حقوق، مسئولیت ها و محدودیت های مربوط به آن ها را ارائه کند. از آن جمله می توان به محدودیت در تحلیل و نمایش حقوق ارتفاقی اشاره کرد. در این تحقیق با ثبت اطلاعات مکانی و توصیفی آپارتمان ها در یک پایگاه داده مکانی و با به خدمت گیری فنون نمایش و تحلیل در سامانه اطلاعات مکانی، به مدلسازی و نمایش سه بعدی آپارتمان ها، که یکی از کاربردهای اصلی آن در کاداستر می باشد، پرداخته شده است. همچنین با توسعه ابزاری جدید، مدلسازی و نمایش حقوق ارتفاقی در آپارتمان ها انجام پذیرفته است.

ناحیه بالایی جو زمین که یونسفر نامیده می شود، محیطی است به شدت متغیر با زمان و مکان و دارای ویژگی های فیزیکی بسیار پیچیده که در آن چگالی الکترون های آزاد زیاد است و ازاین رو تاثیر بسزایی بر انتشار امواج رادیویی در این محیط خواهد داشت. هنگامی که سیگنال های ماهواره های سیستم تعیین موقعیت جهانی (Global Positioning System (GPS)) از یونسفر عبور می کنند، ممکن است دچار نوسانات سریع دامنه و تغییرات غیرمنتظره ای در فاز سیگنال شوند که این پدیده را تحت عنوان درخشش یونسفری می شناسیم. درخشش یونسفری که خود ناشی از بی نظمی های کوچک مقیاس در چگالی الکترونی یونسفر (تحت تاثیر فعالیت های خورشیدی) است، بسته به مکان و زمان وقوع آن، می تواند به شدت بر دقت و صحت مشاهدات GPS اثرگذار باشد. هدف مقاله ی حاضر مطالعه موردی رخداد این پدیده در ناحیه ایران و تغییرات آن است. به این منظور در این مقاله به بررسی مشاهدات GPS و کشف وقوع درخشش های یونسفری در آن ها پرداخته شده است. نتایج حاصل از این بررسی ها نشان دهنده ی وقوع پدیده ی درخشش یونسفری و تاثیر آن بر مشاهدات GPS در این منطقه است.