علوم و فنون نقشه برداری
سال:1393 | دوره:4 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

روش های گوناگونی برای تعیین مدار ماهواره ها ارائه شده است که انتگرال گیری عددی یکی از روش های متدوال در این زمینه است. با وجود روش های بسیار متنوع در حل عددی معادلات دیفرانسیل، یکی از چالش های پیش روی محققین در تعیین مدار ماهواره ها چگونگی انتخاب یک روش انتگرال گیری عددی مناسب است. در این مقاله نتایج روش رونگ-کوتا بعنوان متداولترین روش تک پله ای و روش پیش بینی-برآورد-تصحیح-برآورد بعنوان متداولترین روش چند پله ای با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج نشان داد چنانچه از روش های انتگرال گیری با خطای کنترل شده استفاده شود با انتخاب مناسب تلورانس خطا اختلاف چندانی میان روش های چند پله ای و تک پله ای نیست و با توجه به سرعت مناسب تر روش های چند پله ای بهتر است از این روش ها در حل معادلات حرکت ماهواره استفاده شود. در این مقاله روش لاگرانژ نیز بعنوان یک روش شبه-تحلیلی در تعیین مدار ماهواره ها معرفی می شود. برای استفاده از این روش کلاسیک در تعیین مدار ماهواره های ارتفاع پایین، ضرایب لاگرانژ از میدان کپلری به همه ضرایب میدان جاذبه زمین گسترش می دهیم و برای تست دقت این ضرایب مدار حاصل از ضرایب لاگرانژ را با مدار حاصل از انتگرال گیری عددی مقایسه می کنیم. در بخش نتایج نشان داده خواهد شد که دقت نهایی روش لاگرانژ برای یک ماهواره ارتفاع پایین بعد از یک روز در حد میلیمتر است.

نظریه تحلیلی تغییر شکل سطح پوسته زمین، بر مبنای نظریه پوسته در مکانیک محیط های پیوسته است. این نظریه یک مدل بندی هندسه دیفرانسیلی است که سطح توپوگرافی زمین را رویه ای با انحنای متغیر در نظر می گیرد. با وجود اینکه در این نظریه از مشاهدات میدان های جابجایی سه بعدی استفاده می شود اما محاسبات، صرفا در دو بعد است. مولفه ارتفاع را تابعی از مختصات طول و عرض ژئودتیک سطح در نظر می گیرد. مشتقات ارتفاع را با روش درون یابی اجزای محدود (با کمک مثلث بندی دلونی) می توان بدست آورد و در ادامه تنسور متریک و تنسور اساسی دوم سطح زمین را تعیین می کند. آنگاه دو کمیت ناوردای تغییر شکل یعنی ((تغییرات انحناهای گاوسی و متوسط)) را بررسی نمود. بررسی های این تحقیق روی ایستگاه های سیستم تعیین موقعیت جهانی GPS شبکه موردی ایران سراسری در اپک های 2001 و 2005 میلادی است کهنشان می دهد که مدل تغییرات انحناهای (گاوسی=1.097´10-21/m2yr و متوسط=0.503´10-14/myr) پوسته زمین در شمال تنگه هرمز، شواهدی از پدیده فرورانش را در منطقه مکران آشکار می کند و بیشترین مقادیر تغییر انحنا هم، با امتداد دو رشته کوه البرز (-9.992´10-21 /m2yr) و زاگرس (+1.574´10-21 /m2yr) مطابقت دارند. نشست ها در مسیرهای شبکه ترازیابی دقیق سراسری ایران نیز اکثرا در مناطق با کاهش انحنا قرار دارند.

پردازش داده های ژئودتیکی، عموما با روش کمترین مربعات صورت می گیرد. برای رسیدن به بهترین برآورد نااریب خطی، استفاده از مدل تصادفی مناسب و یا به بیان دیگر ارائه وزن مناسب برای مشاهدات، الزامی است. برای تعیین مدل تصادفی مناسب از روش برآورد مولفه های واریانس استفاده می شود. یکی از کاربرد های ژئودتیکی برآورد مولفه های واریانس، وزن دهی به مشاهدات سیستم تعیین موقعیت جهانی GPS می باشد. در این تحقیق از روش برآورد مولفه های واریانس کمترین مربعات جهت تعیین مدل تصادفی مناسب برای مشاهدات GPS استفاده می شود. مدل تابعی مورد استفاده در این پژوهش، مدل هندسه- مبنا برای مشاهدات تفاضلی مرتبه دوم GPS می باشد. نتایج برای گیرنده های تریمبل 4000 SSi و تریمبل R7 ارائه شده است. نتایج بدست آمده همبستگی قابل توجه 0.55 بین مشاهدات کد CA و P2 در گیرنده تریمبل 4000 SSi و نیز همبستگی قابل توجه 0.64 بین مشاهدات فاز L1 و L2 در گیرنده تریمبل R7 را نشان می دهد.

پل دریاچه ارومیه به طول 1300 متر و عرض 30 متر به منظور اتصال دو خاکریز آذربایجان غربی و شرقی در اواخر سال 2009 ساخته شده است. ساخت این پل نقش مهمی در توسعه گردشگری، حمل و نقل و بازرگانی منطقه دارد. از آنجا که تغییر شکل نامتقارن خاکریزهای موجود در طرفین پل ممکن است به سلامت پل آسیب برساند، مساله پایش دقیق خاکریزها در زمان از اهمیت ویژه ای برخوردار است.پوشش وسیع، قدرت تفکیک مکانی (20-1 متر) و زمانی (46-11 روز) بالا و دقت قابل قبول (میلی متر-سانتی متر)، داده های تداخل سنجی راداری را به ابزاری قدرتمند در این گونه مطالعات تبدیل کرده است. در میان روش های تداخل سنجی راداری، روش های تحلیل سری زمانی مانند خطوط مبنای کوتاه، ابزاری قدرتمند در زمینه پایش سازه ها هستند که نقشه های تغییر شکل را با دقت میلی متر فراهم می کنند.در این مطالعه، روش فوق در مجموع بر روی 58 تصویر سنجنده های ENVISATT، ALOS و TerraSAR-X (TSX) از سال 2003 تا 2013، بکار گرفته شد. نتایج نشان می دهد تغییر شکل در این بازه زمانی با حداقل سرعت بیشینه 50 میلی متر در سال در جهت خط دید ماهواره روی خاکریزها در حال وقوع است و در طول این زمان بر سرعت تغییر شکل افزوده شده است.

هدف از انجام این تحقیق استفاده از تکنیک موجک ها برای کاهش اثر نویز در سری های زمانی بلند مدت GPS با اعمال آستانه گذاری های مختلف و مقایسه تاثیر آنها در روند کاهش نویز می باشد. روشهای آستانه گذاری شامل: حد آستانه جریمه، راهکار بیرگه - ماسارت، روش هیبریدی شور- شرینک، روش آستانه گذاری سراسری، روش مینیماکس و روش آستانه گذاری با استفاده از کمینه کردن برآورد نااریب ریسک اشتاین بودند که برای مقایسه تاثیر آنها در کاهش نویز ها از سه مدل استوکاستیک برای ترکیب نویز ها در سری های زمانی ایستگاه های دائمی GPS استفاده شد: الف) مدل شامل نویز سفید (مدل I)، ب) مدل ترکیبی شامل نویز سفید و نویز نویز تصادفی (مدل II )، ج) مدل ترکیبی شامل نویز سفید و نویز فلیکر (مدل III). برای انجام محاسبات و تحلیل های عددی، به تعداد 264 ایستگاه GPS از آرشیو SOPAC با پوشش زمانی 10 ساله (از ژانویه 2001 تا ژانویه 2011) جهت انجام آنالیز و محاسبات انتخاب گردید. این داده ها بصورت خام بوده و هیچ گونه عملیات نویز بری روی آنها انجام نگرفته بود. نتایج حاصل نشان می دهد که از بین روشهای آستانه گذاری، در مدل شامل نویز سفید (مدل I): روش حد آستانه جریمه و روش آستانه گذاری با استفاده از کمینه کردن برآورد نااریب ریسک اشتاین قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر می باشند، در صورتی که روشهای مینیماکس و هیبریدی شور-شرینک قادر به کاهش فراوانی دامنه های بزرگتر از نویز سفید را دارند. راهکار بیرگه – ماسارت و روش آستانه گذاری سراسری هم قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر و هم کاهش فراوانی دامنه های بزرگتر می باشند. در مدل ترکیبی شامل نویز سفید و نویز تصادفی (مدل II) و مدل ترکیبی شامل نویز سفید و فلیکر نویز (مدل III)، تمامی روشها قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر و بزرگتر از نویز سفید (در هر دو مدل) به یک میزان هستند. این در حالی است که برای نویز تصادفی و نویز فلیکر (به ترتیب در هر دو مدل) روش حد آستانه جریمه و روش آستانه گذاری با استفاده از کمینه کردن برآورد نااریب ریسک اشتاین قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر می باشند، در صورتی که روشهای مینیماکس و هیبریدی شور-شرینک قادر به کاهش فراوانی دامنه های بزرگتر از نویز رنگی را دارند. راهکار بیرگه – ماسارت و روش آستانه گذاری سراسری قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر و بزرگتر از نویز رنگی می باشند.

اتوماتای سلولی از روش های پرکاربرد و رایج در شبیه سازی فرآیند توسعه شهری می باشد که در سال های اخیر، پیاده سازی های مختلفی بر مبنای این روش ها جهت مدل سازی نحوه گسترش شهرها صورت گرفته است. مقیاس مدل یکی از مشخصه های مهم در مدل های توسعه شهری است که در نتایج خروجی این مدل ها در فضاهای رستری موثر می باشد. در این تحقیق تاثیر تغییر مقیاس مدل بر نتایج خروجی یک نوع اتوماتای سلولی پیوسته در فضای رستری مورد بررسی قرار می گیرد. در ابتدا به بررسی مبانی پایه و اجزای سازنده مدل پیشنهادی اتوماتای سلولی پرداخته می شود و خطاهای مربوط به عدم قطعیت در سلول های این مدل مورد بررسی قرار می گیرد، سپس به بررسی رفتار مدل پیشنهادی بروی یک شهر واقعی پرداخته می شود. منطقه مورد مطالعه شهر اصفهان است که داده های مربوط به پوشش زمین در این منطقه با کمک روش های طبقه بندی بانظارت از تصاویر ماهواره ای استخراج شده است. آزمایش تغییر مقیاس مدل اتوماتای سلولی پیوسته براساس دو استراتژی مختلف پیاده سازی شده است در استراتژی اول ضریب افزایش سطح سلول در مقیاس های مختلف یکسان در نظر گرفته شده و در استراتژی دوم مقدار آن بر حسب مقیاس مدل تغییر می کند. برآورد دقت مدل در هر مقیاس تولید شده از داده های مربوط به پوشش زمین بر اساس شاخص مجذور میانگین مربعات خطاها صورت گرفته است. در استراتژی اول در گام اجرایی با ابعاد سلولی 68.5 متر بهترین شبیه سازی بر اساس این شاخص رخ داده است و بیشترین میزان انحراف کران بالا از پایین بر اساس مجذور میانگین مربعات خطاها برابر با 0.0035 متر بوده است، اما در استراتژی دوم بهترین نتیجه در گام اجرایی با ابعاد سلولی 63.5 متر و بیشترین میزان انحراف کران بالا از پایین برابر با 0.1055 متر بوده است.

بسیاری از سرویس های مکانی در محیط های اطلاعات همراه و هرجاگاه نه تنها به موقعیت، بلکه به جهت نیز وابسته اند. برقراری ارتباط با موضوعات فیزیکی در همسایگی کاربران دستگاه های همراه را می توان به عنوان کاربردی ترین خدمات مکان مبنا و جهت آگاه بر شمرد. در این دسته از خدمات، کاربران به واسطه استفاده از دستگاه های همراه، می توانند با موضوعات فیزیکی متفاوت و از فواصل دور یا نزدیک تعاملی اطلاعاتی برقرار نمایند. مهمترین مشکل در مرحله مدلسازی برای اینگونه خدمات وجود ابهام ناشی از طبیعت مشاهده امتداد می باشد. در مقاله حاضر بدون کاستن از ارزش مدل سازی بابت اهمیت ساختمان و سازه در انواع پرس و جو های مکانی، روی ارتباط اطلاعاتی با ساختمان نشانه روی شده توسط کاربر متمرکز شده ایم. اما در راستای برآورد این هدف با مشکلاتی همچون وجود ابهام در ساختمان مورد نظر کاربر مواجه خواهیم بود.در این مطالعه، به منظور بر طرف نمودن مشکل یاد شده ابتدا ترکیب مشخصاتی همچون بافت کاربری مورد علاقه، بافت نزدیکی موقعیت و بافت فضای شامل کاربر به منظور انجام پیش پردازشی بر روی تمام ساختمان های موجود در پایگاه داده استفاده می شود. در مرحله بعد به منظور برطرف نمودن ابهام باقی مانده در تشخیص صحیح ساختمان مورد نظر کاربر، پیشنهاد استفاده از تکنیک نوین ترسیم شکل فضایی ساختمان مورد نظر و همچنین بهره گیری از روش های احتمالاتی ارائه شده است. برای ارزیابی سرویس ارائه شده، اطلاعات توصیفی و هندسی 120 ساختمان در سه ناحیه متفاوت از منطقه های 2، 3 و 5 شهر تهران جمع آوری گردید. پس از 60 نشانه روی متفاوت توسط کاربرانی که اطلاعاتی ناکافی از منطقه مورد آزمایش داشتند و بررسی اظهارات هر یک از آنها و همچنین محاسبه آماره های ریاضی کارایی سرویس ارائه شده به اثبات رسید.

تردد و مسافرتهای درون شهری افراد از طریق کانالهایی بنام خیابانها صورت می پذیرد بطوریکه هر یک از این کانالها به نوبه خود دارای ارتباطات مکانی با سایر کانالهای مجاور بوده و در مجموع یک چیدمان مکانی را تشکیل می دهند. نوع و وضعیت این ارتباطات مکانی، ساختار مکانی شبکه مزبور نامیده می شود. بر اساس این دیدگاه، ساختار مکانی یک شبکه را می توان قیدی مکانی برای حرکت و مسیریابی افراد در شبکه در نظر گرفت که می تواند بر نحوه شکل گیری الگوی حرکتی آنها تاثیرگذار باشد. در تحقیق حاضر سعی شده است تا کیفیت و چگونگی تاثیرگذاری ساختار مکانی شبکه بر نحوه عملکرد معابر شهری مورد ارزیابی قرار گیرد. برای انجام اینکار معیاری تحت عنوان فرکانس کوتاهترین مسیر (SPF) جهت ارزیابی اهمیت ساختاری معابر شبکه مورد استفاده قرار گرفته و نتایج آن با عملکرد هر معبر در دنیای واقعی (شامل آزادراه، بزرگراه، خیابان اصلی و ...) مقایسه شده است. آزمون آماری انجام شده برای مقایسه، نشان می دهد که بین خصوصیات ساختاری هر معبر و نحوه عملکرد آن در توزیع و انتقال ترافیک یک رابطه معنادار با سطح اطمینان 99% وجود دارد. بطوریکه معابری که از نظر ساختاری با اهمیت می باشند در محیط شهری نیز جزو معابر شریانی بوده و مشارکت بالایی در توزیع و انتقال ترافیک دارند. تبیین ارتباط بین ساختار مکانی و الگوی شکل گیری ترافیک می تواند از دیدگاه طراحی شهری و توسعه شبکه های حمل و نقل شهری بسیار حائز اهمیت باشد. بدین معنا که می توان در خصوص معابر مهم ساختاری پیش بینی های لازم در زمینه ویژگی های فیزیکی لازم و یا طراحی کاربری خاص اراضی بمنظور مدیریت حجم بالای ترافیک مورد انتظار در این قبیل از معابر را پیش از اجرا و پیاده سازی صورت داد.

ساختارهای مبتنی بر عامل محیط مناسبی برای آزمودن فرضیه های پیچیده، مدلسازی و شبیه سازی طرح های پویای اطلاعاتی می باشند. در حیطه علوم مکانی نیز گرایش به استفاده از عامل های خودمختار و معقول، به دلیل واقع گرایی بیشتر در مسائل، افزایش یافته است. در این تحقیق به برنامه ریزی و توزیع وظیفه میان موجودیت های متحرک در فضای جغرافیایی با رویکرد عامل-محور پرداخته می شود. در ابتدا نشان داده می شود که عامل ها به طور منطقی مایل به رسیدن به بیشترین رضایت/سودمندی می باشند. برای دستیابی به رضایت گروهی در یک فعالیت جمعی، رسیدن به مفهوم توازن، برآمده از نظریه بازی ها، منطقی تر و واقع گرایانه تر از بهینه سازی چندهدفه به نظر می رسد. استدلال پیرامون این موضوع با بحث در مورد وابستگی و تزاحم سودمندی عامل های متحرک بیان می گردد. سپس با توجه به پیچیدگی محاسباتی بسیار بالا و نمایی تعیین توازن، یک الگوریتم ابتکاری غیرقطعی و کارآمد پیشنهاد می گردد. راهکار ارائه شده که همسو با روش های تکاملی می باشد، با چندین مجموعه داده ارزیابی گردید که نتایج حاکی از همگرایی مناسب، سرعت بالای الگوریتم، دقت مناسب تعیین توزان در مقایسه با روش قطعی (80% در بدترین حالت) و دقت بالا در تعیین توازن با بیشترین بهینگی (92% در بدترین حالت) می باشد.

دراین مقاله، یک مدل شبه فیزیکی برای حل توجیه نسبی دو بعدی تصاویر ماهواره ای آرایه خطی که در زمان های بازدید مجدد ماهواره اخذ شده اند ارائه و دقت آن ارزیابی گردیده است. برخلاف روش های متداول در حل توجیه نسبی که در آنها فقط پارالاکس y نقش اساسی را ایفاء می کند، در روش ارائه شده در این مقاله، پارالاکس x نیز علاوه بر پارالاکس y در حل توجیه نسبی دخالت داده شده است و در نتیجه، حل توجیه نسبی در تصاویر آرایه خطی در زمین های کوهستانی، مشروط بر اینکه تصاویر دارای زوایای دید مشابه باشند، امکان پذیر گردیده است. اهمیت کاربردی حل توجیه نسبی این تصاویر در مطالعات مربوط به تعیین جابجائی های هندسی ناشی از رانش زمین است. پایش جابجائی های گسترده در مناطق پرشیب کوهستانی از طریق تصاویر اپتیکی ماهواره ای مستلزم هم مرجع سازی تصاویر با حداکثر دقت ممکن است که از طریق روش پیشنهادی در این مقاله می تواند متحقق گردد. تصاویر دید عقبنگر سنجنده IRS-P5 از یک منطقه کوهستانی دارای رانش زمین، در دو اپوک زمانی متعلق به سالهای 2008/2009 جهت تحلیل مدل پیشنهادی استفاده شده است. دقت بدست آمده در توجیه نسبی این تصاویر با استفاده از مدل بهینه شده، به ترتیب، 0.30 و 0.47 پیکسل برای باقیمانده پارالاکس های x و y در فضای تصویر، برآورد گردید.

زمین مرجع نمودن تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی بالا در اکثر کاربردهای سنجش از دور و فتوگرامتری مانند تولید تصاویر ارتو و مدل ارتفاعی رقومی مطرح می شود. در فرآیند زمین مرجع نمودن، وجود نقاط کنترل زمینی در تصویر نقش مهمی در برآورد پارامترهای مورد نیاز طی محاسبات سرشکنی دارد. بنابراین حضور اشتباهات در این نقاط، میتواند باعث اشتباهات بنیادی در محاسبات زمین مرجع نمودن و نتایج حاصل از سرشکنی شود. از الگوریتمهای سنتی به منظور کشف اشتباهات، می توان دو روش Data Snooping و برآوردگر پایدار را نام برد. در حضور خطاهای سیستماتیک و اشتباهات در مشاهدات و یا در مدل ریاضی، هر دو روش دارای مشکلات قابل توجهی برای یافتن اشتباهات و حذف اثر آنها از روی نتایج هستند. در این تحقیق روشی جدید مبتنی بر الگوریتم تکاملی به منظور زمین مرجع نمودن تصاویر ماهواره ای و کشف هم زمان اشتباهات در نقاط کنترل زمینی، ارائه و نتایج آن با روش های سنتی مقایسه شده است. در این الگوریتم، طی برآورد کمترین مربعات، از طریق بیشینه کردن جذر میانگین مربعات باقیمانده های مربوط به نقاط چک، پارامترهای مربوط به زمین مرجع نمودن، برآورد و اشتباهات موجود در نقاط کنترل پیدا می شوند. توانایی این روش بر روی داده های ماهواره ای IKONOS و Worldview2 در دو منطقه مختلف، و در حالتی که اشتباهات دارای توزیع های گروهی و منفرد هستند، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که روش ارائه شده دارای کارایی بیشتری نسبت به روش های سنتی است به خصوص وقتی اشتباهات در مجموعه ای از نقاط کنترل مجاور هم وجود داشته باشد، این روش قادر به کشف همه اشتباهات است.

با توجه به اهمیت ناوبری اتوماتیک سکوهای پرنده و با در نظر گرفتن مشکلات مطرح در سیستم های ناوبری GPS و IMU، همواره نیاز به سیستم های ناوبری و کمک ناوبری مستقل و یا مکمل این سیستم ها احساس می شود. ناوبری سکوهای پرنده با استفاده از اطلاعات تصویری گزینه مناسبی برای این سیستم ها می باشد. در این راستا، استفاده از اطلاعات تصویری ستارگان برای ناوبری، منجر به توسعه سیستم های ردیاب ستاره گردیده اند. شبیه سازهای این سیستم ها نقش مهمی در بررسی و ارزیابی الگوریتم های ناوبری پیش از تست های واقعی پرواز ایفا می کنند. از آن جا که تمامی پارامترهای سنجنده و مختصات ستارگان از پیش معلوم است، می توان این شبیه سازی را برای بررسی صحت و دقت تمامی الگوریتم های مطرح در پردازش داده های ردیاب ستاره، مانند الگوریتم های تعیین مرکز، شناسایی ستاره، و تعیین وضعیت، مورد استفاده قرار داد. در این تحقیق طراحی و پیاده سازی یک سامانه شبیه ساز ردیاب ستاره با هدف ناوبری سکوهای پرنده ارائه گردیده است. سامانه ارائه شده، قابلیت انجام پیش پردازش های مختلفی را بر روی کاتالوگ ستاره امکان پذیر می نماید، همچنین امکان تنظیم پارامترهای مختلف سنجنده و نیز وضعیت دورانی سکوی حامل آن در فضای اینرشیال توسط این سامانه شبیه ساز فراهم شده است. بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی با در نظرگرفتن پارامترهای مختلف سنجنده و در وضعیت های مختلف جهت گیری سکو در فضای اینرشیال و با نرخ های دورانی مختلف، بیانگر توانایی بالای سامانه ارائه شده می باشد.