نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال چهل و سوم شماره 5 (پیاپی 123، دی 1388)

پیشرفت های اخیر در زمینه ثقل سنجی ماهواره ای، هوایی، زمینی، دریایی و ارتفاع سنجی ماهواره ای، منجر به تولید مدل های ژئوپتانسیل با توان تفکیک بالا گردیده است. از آنجائی که این مدل های ژئوپتانسیلی متکی بر مشاهدات ثقلی مدرن با تراکم و دقت بالا هستند، منابع با ارزشی جهت بیان طول موج های بلند و متوسط میدان ثقل زمین به شمار رفته و بدین لحاظ بخش اصلی الگوریتم های جدید در مدلسازی میدان ثقل زمین را تشکیل می دهند. با توجه به تنوع نسبتا زیاد این مدل ها، لازم است که کیفیت آن ها در مناطق مورد نظر، با مشاهدات ثقلی کنترل گردیده تا از میان آنها بهترین مدل برای منطقه انتخاب گردد. در این مقاله مدل های ژئوپتانسیل جهانی EGM96، PGM2000A، GGM01S، GPM98CR و یک مدل ترکیبی پیشنهادی در منطقه جغرافیایی فارس ساحلی از نظر قابلیت تولید اندازه بردار شتاب ثقل، ارزیابی گردیده اند. بر اساس نتایج حاصل، مدل GPM98CR نزدیکترین مدل ژئوپتانسیلی به مشاهدات اندازه بردار شتاب ثقل در منطقه فارس ساحلی می باشد. همچنین مدل ترکیبی پیشنهادی باعث بهبود صحت و دقت مدل های ژئوپتانسیلی PGM2000A و EGM96 در منطقه مطالعاتی گردیده است.

روش های گوناگونی جهت پایدار نمودن مسائل بدوضع تا کنون مطرح گردیده است. این روش ها را می توان عمدتا تحت عنوان روش های مستقیم و تکراری تقسیم بندی نمود. تجربه نشان داده که عملکرد روش های پایدارسازی بر روی مسائل بدوضع یکسان نبوده و در مورد هر یک از مسائل بدوضع تکنیکهای مختلف پایدارسازی رفتار متفاوتی را از خود نشان می دهند. بدین لحاظ لازم است در مورد مسائل بدوضع با بررسی تکنیک های مختلف پایدارسازی بهترین تکنیکی را که از نظر تئوری و منطق با مسئله بدوضع مورد نظر هماهنگی دارد را انتخاب و بکارگیری نمود. در این مقاله دو خانواده از روش های مستقیم جهت پایدارسازی مسئله انتقال به سمت پائین از طریق انتگرال آبل پواسن جهت تعیین ژئوئید بدون استفاده از فرمول استوکس مورد بررسی قرار گرفته اند. این دو خانواده عبارتند از: (1) روش های تجزیه مقادیر منفرد منقطع (معمولی و تعمیم یافته) (TSVD،TGSVD)، (2) روش های تیخونوف تعمیم یافته (با نرم ها و نیم-نرم های در زیر فضاهای سوبولف، ). نتایج عددی نشان می دهند که روش "تیخونوف تعمیم یافته با استفاده از نرم گسسته زیرفضای سوبولف " دارای دقت بهتری نسبت به سایر روش ها بوده و دارای سازگاری بیشتر با حل معکوس معادله انتگرالی آبل-پواسن در پایدارسازی مسئله انتقال به سمت پائین است. در مقابل روش "تجزیه مقادیر منفرد تعمیم یافته (TGSVD) با اپراتور گسسته شده مشتق دوم" دارای دقت و سازگاری کمتر با مسئله مذکور است.

زمین لرزه ای با بزرگای 9/5 در مقیاس امواج محلی در ششم آذر 1384جزیره قشم و بخش های وسیعی از استان ساحلی هرمزگان را به لرزه درآورد. در این نحقیق، میدان جا به جایی سه بعدی ناشی از زلزله آذر ماه 1384 قشم با استفاده از اینترفراگرام ها و آزیموت آفست های مسیرهای بالا گذر و پایین گذر، به دست آمد. ماکزیمم مقدار جا به جایی به دست آمده، 10سانتی متر در راستای غرب، 69 سانتی متر در راستای جنوب، 22 سانتی متر در راستای بالا بود. دقت برآورد شده این مؤلفه ها، به ترتیب 9/0، 1/12، 3/1 سانتی متر به دست آمد. سپس آنالیز استرین سه بعدی به روش حل عددی اجزا محدود، به منظور بررسی تغییر شکل های ناشی از حرکت هم لرزه ای زلزله انجام شد و کمیت های ناوردای اتساع و برش این میدان جا به جایی استخراج شد. نتایج به دست آمده، بیانگر ماکزیمم کشیدگی 006/0و ماکزیمم فشردگی 005/0 و ماکزیمم مقدار برش 2/0 در صفحه xy، 4/0در صفحه XZ و 19/0در صفحه yz، می باشد. نتایج به دست آمده، بیانگر تغییر جهت و کشیدگی و فشردگی بیشینه در راستای گسل های پیشنهادی از مطالعات لرزه نگاری پس لرزه های جزیره می باشد و تجمع بیشترین برش و اتساع را در قسمت مرکزی جزیره در راستای گسل معکوس شمال غربی- جنوب شرقی گذرنده از قسمت میانی جزیره نشان می دهد و در حوالی گسل قشم نیز برش و اتساعی وجود داشته است.

تصاویر ماهواره ای حرارتی سطح دریا (SST)1، داده های ارتفاع سنجی و داده های رنگی اقیانوس برای شناسائی جریانات دریائی و ساختارهای گردابی در اقیانوس به کار برده می شوند. هدف از این مقاله استخراج چارچوبی برای پردازش تصاویر پی درپی بزرگ اقیانوسی به منظور شناسائی و استخراج جا به جایی های کلی مانند جریان های اقیانوسی و مکان ساختارهای خاص مانند جریان آب و گرداب ها و جبهه های دریائی می باشد. این خصوصیات و فرآیندها در سامانه های نظارت جهانی و منطقه ای کاربرد دارد. با استفاده از روش های سطح مبنا شامل، روش تناظریابی کمترین مربعات (LSM)2 و روش سلسله مراتبی کمترین مربعات Lucas and Kanade (HLK)3 حرکات ظاهری آب استخراج شده اند. داده های مورد پردازش تصاویر حرارتی دریای خزر می باشد که بوسیله سنجنده MODIS از ماهواره Terra مورد استفاده قرار گرفته است. سه تصویر روزانه حرارتی سطح دریای خزر با فاصله زمانی 24 ساعت به عنوان داده های ورودی استفاده شده اند. روش LSM، یک روش انعطاف پذیربوده و برای اغلب تناظریابی داده ها مورد استفاده قرار می گیرد و به کارگیری این روش در استخراج جریان بهینه می باشد. این روش امکان استفاده همزمان تصحیحات محلی رادیومتریکی و هندسی را دارا است. در واقع رابطه بین دو الگوی تصویر با مدل رادیومتریکی و هندسی مد نظر قرار می گیرد. به منظور به کارگیری روش کمترین مربعات وزن دار که از مدل و قید درجه اول جریان نوری(OF4) استفاده می نماید، از روش HLK کمک گرفته شد. این روش با مشخص کردن جریانات دریائی با شیوه پردازش زبر به نرم و استفاده از هرم های گوسی تصاویر SST به ردیابی حرکت می پردازد. این شیوه حل به استخراج جریانات بزرگ دریائی در لایه های بالائی هرم پرداخته و بسمت نتایج صحیح در لایه پائینی هرم راهنمائی می نماید. شیوه استفاده شده در این مطالعه نشان دهنده کارائی بالا و قوی شیوه حل مساله در مقایسه با روش های معمول تخمین حرکت جریان آب می باشد.

اگرچه امروزه قرائت خودکار نقاط عکسی در تصاویر فتوگرامتری بردکوتاه رقومی به امری معمول تبدیل شده است اما بازشناسی خودکار نقاط متناظر در اکثر موارد هنوز با نظارت عامل انسانی صورت می گیرد. در شبکه های فتوگرامتری برد کوتاه و بخصوص در کاربردهای صنعتی، عواملی نظیر همگرایی تصاویر و درنتیجه عدم امکان برجسته بینی، تصویربرداری موضعی از اشیاء بزرگ و پیچیده و شباهت کلی تارگت ها نسبت بهم، باعث شده است که اجرای فرآیند خودکار بازشناسی و تناظریابی تارگت ها، بسیار دشوار شود. هدف از این مقاله ارائه روشی خودکار برای قرائت شماره تارگت ها در تصاویر شبه دودویی می باشد. برای این منظور ابتدا کدهای مکانی متعامد برای تارگت های کددار طراحی شده و سپس بازشناسی خودکار تارگت ها به روشی معین انجام گرفته است. نتایج آزمون ها مبین صحت و پایداری بالای روش پیشنهادی، هنگام کار با تصاویر با کیفیت مطلوب است. بطوریکه در شرایط نامطلوب کیفی، روش پیشنهادی هنوز پایداری بالایی نسبت به اعوجاجات هندسی پرسپکتیو تصویر دارد.

از بهترین مکانیسم های نمایش و مدل سازی ارتباط های مکانی بین اشیاء روابط توپولوژیک هستند که کمک می کنند تا تحلیل های آسانتر و انعطاف پذیرتری، بر روی اطلاعات مکانی اجرا شود. لذا بررسی نحوه تولید عبارات تصمیم ساز توپولوژیک بین مناطق سه بعدی فازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این موضوع با استفاده از ماتریس 9 اشتراکی فازی که حالت کلی تری از ماتریس 9 اشتراکی اگن هوفر در حالت کریسپ است، قابل اجراست. با توجه به این که استخراج عبارات تصمیم ساز وابسته به تعریف مرز فازی دو عارضه مرتبط است، لذا لازم است که روشی نیز برای محاسبه مرز فازی بین دو عارضه ارائه شود. در این مقاله روشی پیشنهادی، جهت استخراج عبارات تصمیم ساز از طریق مدل سازی روابط توپولوژی بین مناطق سه بعدی فازی ارائه می شود. این موضوع با استفاده از کاربرد عملی تعیین محدوده های ریسک حاصل از آتش سوزی چاه های نفت کویت بر روی مناطق جنگلی جنوب غربی ایران پیاده سازی شده است. بررسی نتایج نهایی حاصل از اجرا نشان می دهد که در سیستم طراحی شده، با افزودن اندیس شمول فازی به همراه روابط توپولوژیک سه بعدی، حدودا 20 درصد نتایج بهبود می یابند.

مدیران و تصمیم گیرندگان صنعتی کشور با توجه به دیدگاه های آمایش و استراتژی های توسعه صنعتی، مکان هایی را برای تجمع واحدهای صنعتی به صورت شهرک یا مجتمع، انتخاب و سازماندهی می کنند. سیستم اطلاعات مکانی (GIS) به عنوان علم مدیریت اطلاعات مکانی قادر است ابزارهای مناسب جهت رفع مشکلات و پیچیدگی های تعیین مکان بهینه را در اختیار تصمیم گیرندگان صنعتی قرار دهد. توابع تلفیقی از انواع توابع تجزیه و تحلیل مکانی GIS هستند که امکان انتخاب مکان بهینه را با استفاده از نقشه های ورودی و از طریق عملگرهای تلفیقی فراهم می نمایند. این توابع از لحاظ نحوه عملکرد به انواع مختلفی مانند بولین، همپوشانی شاخص، منطق فازی، ژنتیک و وزن های نشان گر تقسیم می شوند. بنابراین تعیین تابع تلفیقی مناسب در طراحی و اجرای GIS کاربردی جهت مکان یابی بهینه شهرک های صنعتی ضروری است. بنابراین در این تحقیق ابتدا شرایط و فاکتورهای مؤثر در مکان یابی شهرک های صنعتی به همراه لایه های اطلاعاتی مربوطه، تعیین و آماده ورود به مدل های تلفیقی می شوند. سپس ویژگی ها و نحوه عملکرد مدل های همپوشانی شاخص، فازی، ژنتیک و وزن های نشانگر از لحاظ کارائی تابعی و دقت نتایج خروجی مورد ارزیابی قرار می گیرند. در نهایت با توجه به نتایج ارزیابی، مدل مناسب تعیین و واسط کاربر مطلوب توسعه می یابد. در نتیجه اجرای این مراحل مشخص گردید که مدل همپوشانی شاخص با نسبت زمانی 2.2 ثانیه و کارائی با 5 ارزیابی مثبت بهترین مدل جهت تلفیق پارامترهای مکان یابی شهرک های صنعتی در مقایسه با مدل های فازی، ژنتیک و وزن های نشانگر است.

امروزه استفاده از سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS)، برای اهداف دریایی رو به گسترش است. جهت اهداف تعیین موقعیت دقیق در دریا ناگزیر به حل سریع ابهام فاز هستیم. حل ابهام در دریا به دلیل تشدید پدیده جهش فاز با مشکلات زیادی همراه است. در میان روش های موجود به منظور تعیین ابهام فاز روش AFM به دلیل عدم تاثیر پذیری از پدیده جهش فاز و امکان افزودن قید ارتفاعی نسبت به سایر روش ها دارای ارجحیت می باشد. در این مقاله نشان داده شده است که حل سریع ابهام با AFM به خوبی قابل انجام بوده و تایید این مطلب با نتایج عددی ذکر شده در انتهای مقاله نشان داده شده است.

هدف از این تحقیق ارائه مدلی ریزدانه جهت ارزیابی میزان تقاضا برای خدمات مختلف شهری در مناطق ساخته شده و سپس مقایسه آن با میزان خدمات فراهم شده از منظر کیفیت زندگی و برابری در برخورداری از تسهیلات شهری است. در این مقاله مراحل توسعه و پیاده سازی مدل فوق به عنوان یک ابزار تصمیم گیری مکانی جهت ارزیابی میزان در دسترس بودن خدمات شهری بر اساس دو معیار اصلی فاصله (به عنوان شاخص شعاع سرویس دهی) و سرانه (به عنوان شاخص تراکم جمعیت)، ارائه شده است. در توسعه مدل پیشنهادی، از سامانه اطلاعات مکانی1 به عنوان مولد2 سامانه های حامی برنامه ریزی مکانی3، استفاده شده است. همچنین این مدل برای یک محدوده نمونه در منطقه هفت شهرداری تهران اجرا گردیده و نتایج آن با مدل های مرسوم مبتنی بر زون بندی مقایسه شده است. نتایج بدست آمده حاکی از قابلیت های مدل پیشنهادی جهت تعیین میزان محدودیت پلاک های ساختمانی در خصوص دسترسی به حداقل سطح خدمات مورد نیاز است، به طوری که ارزیابی انجام گرفته در این سطح از جزئیات مکانی موجب بهبود دقت در تعیین میزان و محل وقوع نقصان در تامین خدمات و تسهیلات شهری می باشد. ریزدانه بودن مدل ارائه شده و همچنین ارائه مدل های ارزیابی مبتنی بر GIS متفاوت با توجه به تک خدماتی و یا چند خدماتی بودن خدمات شهری، از نوآوری های این تحقیق است.

در گذشته روش های تناظریابی اتوماتیک مختلفی در فتوگرامتری هوایی پیشنهاد شده اند که عموما در این امر موفق بوده اند. این روش ها در مواجهه با تصاویر همگرای فتوگرامتری برد کوتاه به دلیل وجود مشکلاتی از قبیل پارالاکس های بزرگ، عوارض پنهان و اعوجاج های هندسی و الگوهای تکراری چندان کارا نیستند. از این رو، در این تحقیق روش تناظریابی ترکیبی ناحیه ای و عارضه مبنای جدیدی برای غلبه بر بخشی از مشکلات فتوگرامتری برد کوتاه با تاکید بر به کارگیری اطلاعات طیفی تصاویر رنگی و بدون نیاز به دانش اولیه از میزان پوشش و ترتیب قرار گیری تصاویر پیشنهاد شده است. روش مذکور بر روی داده های واقعی اخذ شده از زوایای با همگرایی مختلف به کار برده شد. نتایج حاصله نشان دهنده توانایی روش پیشنهادی در انجام تناظریابی تصاویر با همگرایی 40 الی 60 درجه با صحتی در حدود دو پیکسل است.

این مقاله یک روش نوین جهت انتخاب باند از تصاویر فراطیفی از طریق خوشه بندی باندها ارائه می دهد. نوآوری اصلی این تحقیق در دو موضوع قرار می گیرد: الف- ارائه یک فضای محاسباتی جدید با نام فضای پدیده که در آن باندها بر اساس انعکاس طیفی پدیده ها دارای بردار مشخصه می شودد. ب- ارائه معیار هایی نظیر عدم قطعیت و زاویه در فضای پدیده برای شناسایی باندهای با وابستگی بالا و باندهای حاوی اطلاعات. پس از آنکه فضای پدیده توسط میانگین کلاسها ایجاد گردید، باندها در این فضا توسط الگوریتم FCM خوشه بندی می شوند. مجموعه باندهای با همبستگی بالا از طریق شاخص عدم قطعیت در یک دسته قرار گرفته و نزدیک ترین باند به مرکز هر دسته به عنوان نماینده باندهای قرار گرفته در آن دسته معرفی می شود. از طرفی باندهای با عدم قطعیت بالا به عنوان باندهای منفرد معرفی شده که از میان آنها باندهای حاوی اطلاعات از طریق زاویه نسبت به قطر فوق مکعب فضای پدیده شناسایی می گردند. از آن جا که دسته بندی باندها مبتنی بر الگوریتم خوشه بندی فازی و نظارت نشده است عمل خوشه بندی چندین بار تکرار شده و باندهایی به عنوان نماینده در فضای پدیده معرفی می شوند که بیشترین صحت طبقه بندی را به ازای داده های اعتبار سنجی حاصل نمایند. نتایج عملی بر روی یک قطع از تصویر فراطیفی که به عنوان یک داده چالش آور و مبنا مطرح است نتایج بهتری را نسبت به الگوریتم های متداول انتخاب باند نظیر پیشرو شناور و پسرو شناور عاید کرد.

روش مرسوم تولید داده های مکانی ورودی GIS با استفاده از فتوگرامتری آماده سازی آنها پس از رقومی سازی عوارض است approach) (Off-line که بسیار وقت گیر و هزینه بر است و به دلیل در نظر نگرفتن مدل سه بعدی فتوگرامتری سبب کاهش اعتماد پذیری داده ها می گردد. برای رفع این نقایص می توان ویرایش و ساختاردهی داده ها را همزمان با رقومی سازی انجام داد (On-line approach). با توجه به توان مندی های ویرایشی محیط های CAD و قابلیت های مدل سازی ساختارهای شئ گرا، روش فوق می تواند با تلفیق مستقیم سیستم های فتوگرامتری و CAD به کمک یک رابط شئ گرا اجراشود؛ به گونه ای که ساختاردهی داده های مکانی از طریق سیستم رابط با کنترل روابط منطقی بین عوارض در حین رقومی سازی انجام گیرد. برای طراحی و پیاده سازی سیستم OCBPS21 با تلفیق سیستم های PhotoMod و MicroStation به کمک یک رابط شئ گرا انجام گرفت. این سیستم ویرایش و ساختاردهی آنی داده های مکانی عوارض کلاس راه را با کنترل روابط منطقی این عوارض با یکدیگر و با سایر عوارض انجام می دهد. تست موفقیت آمیز آن بیان گر کم نقص بودن روش on-line نسبت به روش مرسوم می باشد. علاوه بر این روش فوق ویرایش خطاهای مرتبط با ماهیت عوارض را ممکن می کند.