فهرست مطالب

پژوهش های تجربی در مهندسی عمران - سال چهارم شماره 2 (پیاپی 8، پاییز و زمستان 1396)

نشریه پژوهش های تجربی در مهندسی عمران
سال چهارم شماره 2 (پیاپی 8، پاییز و زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/08/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسن اعلی، علیرضا شریفی*، عباس مالیان صفحات 73-84

    زلزله خطرناکترین مخاطره طبیعی بوده که میتواند هزاران نفر را هدف قرار داده وسبب تخریب زیرساخت ها وساختمانها شود.پس ازوقوع یک زلزله،شناخت محل ومیزان ساختمانهای آسیب دیده ضروری است.باپیشرفت تکنولوژی،ماهواره های سنجش ازدوربه دلیل هزینه معقول واخذسریع داده به یک ابزارمنحصربفرد درمطالعات زمین لرزه تبدیل شده است.زلزله شهرسرپل ذهاب اززمین لرزه های مخربی است که زیرساخت ها را تخریب وتلفات زیادی را به همراه داشته است.دراین پژوهش استفاده از تکنیک های چندزمانی آشکارسازی برای بررسی تغییرات ناشی از زلزله وبومی سازی این فرایند بوده است.دراین پژوهش، روش های مختلف طبقه بندی تصویربه منظورارزیابی توانایی شناسایی ساختمانهای آسیب دیده بر روی داده های ماهواره ای با وضوح بالا با وضوح متوسط اعمال می شود.هدف نخست این پژوهش،بدست آوردن بهترین نقشه تخریب مناسب برای ساختار شهری ایران از طریق مقایسه نقشه های تغییر خروجی با داده های مرجع حاصل از گزارش های میدانی دقیق و بازدیدهای سرزمینی وبومی گزینی الگوریتم های تشخیص تغییرات می باشد.درگام آخربررسی کاربردهای مختلف نقشه تغییرات مدنظر قرار گرفت.نتایج نشان میدهد که روش طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان در طبقه بندی تصاویر و نشان دادن تغییرات در مقابل روش شبکه بندی عصبی از دقت بالاتری برخوردار بوده است.دقت کلی با استفاده از روش ماشین بردار پشتیبان برای نقشه تغییرات بدست آمده در تصاویر سنتینل 0.85 و برای تصویر لندست 0.64 بوده است.در حالیکه دقت کلی با استفاده ازروش شبکه عصبی برای نقشه تغییرات در تصاویر سنتینل 0.80 و لندست 0.61 میباشد که نشان ازکارآمدی تصاویر سنتینل به همراه روش ماشین بردار پشتیبان در مناطق ایران است.

    کلیدواژگان: زلزله، سرپل ذهاب، سنجش از دور، آشکارسازی تغییرات، تشخیص تغییرات، طبقه بندی تصویر، تصاویر ماهواره ای
  • فرزاد حاج محمود عطار، علیرضا شریفی* صفحات 85-93
    افزایش نوسانات و کاهش محسوس ژرفای آب در دریاچه ارومیه به موازات پیشروی شتابناک وسعت شوره زار های کویری در طول یک دهه اخیر به یکی از مهم ترین و بحث بر انگیز ترین چالش های محیط زیستی کشور تبدیل گردیده است. چالشی که می تواند پیامدهای ویرانگر و دراز مدت برای تمامی ساکنین حوضه آبریز دریاچه ارومیه به بار آورد و حتی بازخوردهای مخربش ابعاد فرا منطقه ای یابد. مرگ تدریجی دریاچه ارومیه بعنوان بزرگترین تالاب کشور و دومین دریاچه شور جهان، تنها خشک شدن یک دریاچه نمک بی خاصیت نیست بلکه مرگ دریاچه ارومیه به معنی نابودی وضعیت اکوسیستم و از بین رفتن منابع کلان کشاورزی و اقتصادی می باشد. در این تحقیق از منظر مولفه های تاثیر گذار بر سطح ارتفاعی آب دریاچه ارومیه، سطح آب آنالیز شده و با استفاده از شبکه های عصبی، مقدار آن برای سال های آتی پیش بینی گردیده است تا بدین وسیله طرح مدیریتی مناسب برای برنامه ریزی و انجام اقدامات لازم جهت پیشگیری از خشکسالی دریاچه ارومیه انجام گیرد. بدین ترتیب، برای رسیدن به بالاترین دقت در پیش بینی و شبیه سازی سطح تراز آب، پنج سناریو مورد بررسی قرار گرفت که داده های ورودی هر کدام به ترتیب تبخیر، دما، بارش، تبخیر -دما -بارش و دما-بارش در نظر گرفته شدند و سطح تراز آب به عنوان خروجی برای آموزش شبکه انتخاب شد. مقایسه نتایج هر پنج سناریو نشان داد که تاثیر بارش بیشتر از دما و رطوبت و تاثیر دما نیز به تنهایی از رطوبت بیشتر است.
    کلیدواژگان: دریاچه ارومیه، شبکه عصبی، تغییرات ارتفاعی سطح، تغییرات اقلیمی، سنجش از دور
  • فرهاد حسینعلی*، پدرام ناظری صفحات 95-110

    با توجه به موقعیت استراتژیک ایران در منطقه خاورمیانه و حضور مداوم تهدیدات خارجی، اتخاذ تمهیدات مختلف در حفظ و حراست از تجهیزات و تاسیسات نظامی ضروری است. یکی از اقداماتی که می تواند مانع بروز آسیب های داخلی شود، اقدامات پدافند غیر عامل و یکی از اصول مهم آن مکان یابی صحیح است. در همین راستا سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با توان پردازشی بالا و مدیریت حجم بالای اطلاعات می تواند فرماندهان و طراحان نظامی را یاری کند. هدف از تحقیق حاضر یافتن مکانی مناسب برای تاسیسات و تجهیزات نظامی با در نظر گرفتن جنبه های ایمنی نظامی و پدافندی است. این تحقیق در دو سطح وسیع و دقیق در استان مازندران انجام شد. در سطح وسیع ابتدا معیارها با نظر کارشناسان مشخص گردید و نقشه های معیار آماده شد. سپس با استفاده از روش AHP نقشه ها و وزندهی و به کمک روش همپوشانی شاخص بر هم نهی شدند. مطابق نتایج بهترین منطقه در استان بخش چهاردانگه در شهرستان کیاسر می باشد. در ادامه به منظور مشخص نمودن بهترین سایت با در نظر گرفتن معیارهای پدافند غیر عامل، مجددا مبادرت به تهیه نقشه های معیار از بخش مورد نظر شد. در این مرحله باز روش فازی استفاده شد. لذا تمامی نقشه های معیار به صورت فازی در آمدند و با اتخاذ رویکردی سختگیرانه به کمک تابع ضرب فازی نقشه ها تلفیق و سایت مناسب مشخص گردید. ارزیابی نتایج با استفاده از پژوهش های میدانی نشان داد که محوطه برگزیده شده از شرایط کاملا مطلوبی برای اهداف تحقیق برخوردار است.

    کلیدواژگان: مکان یابی، پدافند غیرعامل، سیستم اطلاعات جغرافیایی، تحلیل سلسله مراتبی، فازی، تاسیسات نظامی
  • محمد حسینقلی زاده، مسعود شیرازیان* صفحات 111-117
    امروزه پرنده های هدایت پذیر از دور، نقش مهمی را در زمینه های مختلف علوم مهندسی و نظامی ایفا می کنند. مزایای استفاده از این گونه فناوری قابل مقایسه با دوربین های نقشه برداری و یا سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای نمی باشد. هدف اصلی استفاده از این گونه فناوری-ها جمع آوری اطلاعات بدون نیاز به حضور مستقیم در محل، در کوتاه ترین زمان ممکن و با بیشترین دقت می باشد. مدل رقومی ارتفاعی زمین یکی از نیازهای اساسی در بسیاری پروژه ها می باشد. روش های قدیمی برای بدست آوردن آن بسیار پرهزینه و زمانبر است. پرنده های سبک یا همان پهپادها این قابلیت را دارند که هم به صورت غیر اتوماتیک، نیمه اتوماتیک و یا اتوماتیک فرایند گرداوری داده و یا تصویر برداری از منطقه مورد مطالعه را انجام داده و در کوتاه ترین زمان ممکن مدل رقومی ارتفاعی زمین با استفاده از روش های فتوگرامتری برد کوتاه بدست آید. هدف اصلی این پژوهش تولید مدل رقومی ارتفاعی زمین با استفاده داده های اخذ شده از تصاویر پهپاد می باشد. در این مطالعه متناسب با مساحت منطقه مورد نظر 11 نقطه کنترل با کمک روش RTK برای کنترل و افزایش دقت پردازش ها در نظر گرفته شده است. دقت مدل رقومی ارتفاعی بدست آمده برابر با 2.23 سانتی متر می باشد. با توجه به دقت بدست آمده از این روش می توانیم از آن در پروژه های مختلف نقشه برداری به عنوان داده های کمکی، یا روشی جایگزین نقشه برداری زمینی و یا کنترل و نظارت پروژه به دلیل قیمت مناسب و جمع آوری داده ها در کوتاهترین زمان ممکن استفاده کنیم.
    کلیدواژگان: تصویربرداری هوایی، مدل رقومی ارتفاعی زمین، پهپاد، روش RTK، ارزیابی دقت
  • فاطمه طبیب محمودی*، محدثه لزری زارع صفحات 119-129
    در این مقاله قابلیت تصاویر اسپات و سار به منظور تشخیص عارضه راه در مناطق شهری مورد بررسی قرار گرفته است. شباهت طیفی عارضه راه با سقف آسفالت ساختمان ها در مناطق شهری موجب بروز مشکلاتی در تشخیص راه مبتنی بر داده های اپتیک از جمله اسپات می گردد. از سوی دیگر، تصاویر سار با اینکه قابلیت خوبی در تشخیص راه های فرعی و باریک دارند، اما در تشخیص راه از پوشش گیاهی دچار مشکلاتی می شود. بنابراین، نتایج حاصل از هر دو داده اسپات و سار مکمل یکدیگر بوده و ادغام آنها ممکن است تاثیر بسزایی در بهبود نتایج تشخیص اتوماتیک راه های شهری داشته باشد. روش پیشنهادی در این مقاله یک الگوریتم ادغام تصمیمات نتایج طبقه بندی داده های اسپات و سار به منظور بهبود راه های تشخیص داده شده می باشد. این روش سه مرحله اصلی دارد: 1) استخراج ویژگی های بافت از هریک از تصاویر اسپات و سار، 2) طبقه بندی مجزای هر یک از تصاویر اسپات و سار برداشت شده از منطقه با استفاده از الگوریتم طبقه بندی ماشین های بردار پشتیبان و 3) ادغام در سطح تصمیمات نتایج طبقه بندی تصاویر اسپات و سار. اجرای مراحل روش پیشنهادی در یک منطقه شهری نشان داد که کیفیت طبقه بندی راه های شهری در تصویر اسپات پس از ادغام نتایج آن با نتایج طبقه بندی سار درحدود 21% بهبود یافته است.
    کلیدواژگان: طبقه بندی راه، ادغام در سطح تصمیمات، ماشین های بردار پشتیبان، تصاویر نوری، تصویر راداری
  • علیرضا شریفی*، حامد صالحی صفحات 131-141

    مطالعه میزان تغییرات منابع در سال های گذشته و امکان سنجی و پیش بینی این تغییرات در سال های آینده می تواند در برنامه ریزی محیطی، آمایش سرزمین و توسعه پایدار در آینده گام مهمی باشد. زلزله فاجعه بار سر پل ذهاب در 21 آبان سال 96 در استان کرمانشاه رخ داد. این زلزله علاوه بر خسارات جانی و زیرساختی باعث به وجود آمدن تغییرات در پوشش زمین و در نتیجه تغییراتی در پوشش گیاهی طبیعی و مراتع منطقه شده است. به منظور بررسی و پایش پوشش گیاهی در مقیاس جهانی و ناحیه ای دسترسی به هنگام داده های میدانی یا صحرایی معمولا دشوار و محدود می باشد. همچنین برآورد پوشش گیاهی به روش معمولی که شامل برآورد کلی از پوشش گیاهی می باشد، هم زمان بر است و هم اطلاعات چندان دقیقی را در اختیار نمی گذارد. از این رو از ابزارهای موثر در زمینه علوم مرتع و پوشش گیاهی بهره گیری از داده های ماهواره ای می باشد. از سری زمانی تصاویر ماهواره ای Sentinel-2در سال های 2016، 2017 و 2018 برای پایش و ارزیابی پوشش گیاهی منطقه استفاد شد. شاخص های پوشش گیاهی مانند NDVI و همچنین شاخص گیاهی تعدیل کننده اثر خاک SAVI برای بررسی اثر زلزله بر پوشش گیاهی منطقه و برای ارزیابی نرخ بهبود طبیعی گیاهان از شاخص نرخ بهبود گیاهی VRR محاسبه شده است. نرخ بهبود طبیعی گیاهان VRR برای یک سال پس از زلزله برای منطقه مورد مطالعه با استفاده از شاخص NDVI، 40 درصد و با استفاده از شاخص SAVI، 39 درصد محاسبه شد.

    کلیدواژگان: زلزله سر پل ذهاب، سنجش از دور، پوشش گیاهی، شاخص های پوشش گیاهی، نرخ بهبود گیاهی
|
  • Hassan Aali, Alireza Sharifi *, Abbass Malian Pages 73-84

    The earthquake is the most dangerous natural hazard, which can target thousands of people and cause massive destruction of infrastructure or buildings.After a earthquake,recognizing the location and extent of damage buildings is necessary to take emergency measures and temporary accommodation operations.Remote sensing is an excellent tool due to reasonable costs and rapid data capture.The recent earthquake in Sarpol-Zahab is one of the most recent destructive earthquakes that destroyed infrastructures.The purpose of this study was to use multi-time detection techniques to investigate the changes caused by this earthquake.In this research,different image classification methods are used to compare their results with the ability to identify damaged buildings on high-resolution satellite data (Pleiades1) and with mid-resolution (Landsat-8 and Sentinel-2). The first goal of this study is to obtain the best map of the proper destruction for the structure of Iran by comparing the output change maps with the reference data and localization of the change detection algorithms. In the final step, we examined the various applications of the map of changes. The results show that the SVM has been more accurate in comparison of image classification and also showing changes in the neural network method. Overall accuracy in using the SVM classification for the change maps obtained in the Sentinel is 0.85 and for the Landsat is 0.64. However, the overall accuracy using the neural network for change maps The obtained results are 0.80 for Sentinel and 0.61 for Landsat, which indicates the effectiveness of Sentinel images along with SVM techniques in Iran.

    Keywords: Earthquake, Sarpol-Zahab, Remote Sensing, Change Detection, Detection of Changes, Image Classification, Satellite Images
  • Farzad Haj Mahmoud Attar, Alireza Sharifi * Pages 85-93
    Increasing volatility and decreasing water depths in Lake Urmia along with the rapid progress of desertification during the last decade has become one of the most important and controversial environmental challenges in the country. In this study, from the viewpoint of the components that affect the elevation level of Lake Urmia water, the water level is analyzed and using the neural networks, its amount is foreseen for the coming years, so that an appropriate management plan for the program Design and implement necessary measures to prevent drought in Lake Urmia. Thus, in order to achieve the highest accuracy in predicting and simulating the water level, five scenarios were investigated, in which the input data were considered as evaporation, temperature, precipitation, temperature-precipitation and evapotranspiration respectively. The water level was selected as the output for network training. Finally, reaching the value of the value 0.026 for RMSE in the first scenario and 0.023 for RMSE in the scenario Second, as well as 0.093 for RMSE in the third scenario, we find that the effect of precipitation from temperature and evaporation and the effect of temperature on evaporation is greater, but given the results of 0.068 for RMSE in the fifth scenario. The most accurate scenario is the fifth scenario, which is the result of concurrent import of all three variables of temperature, evaporation and precipitation into the neural network.
    Keywords: Lake Urmia, Neural Network, Elevation Level, Climate Change, Remote Sensing
  • Farhad Hosseinali *, Pedram Nazeri Pages 95-110

    According to the strategic position of Iran in the Middle East region and the continued presence of foreign threats it is essential to take different measure to protect military installations.One of the measures that can prevent internal damage is passive defense. One of the important principles in passive defence is the proper site selection.For this purpose, Geographic Information System (GIS) equipped with high processing power and capability of voluminous information management can help commanders and designers.The aim of this research is to find a suitable site for military installations and equipment considering the principles of military safety and passive defense. This research was carried out at two levels of detail in Mazandaran province. At the large level, the effective factors were determined by the experts and the factor maps were prepared. Then, the maps were weighted using AHP method and were overlayed using Index Overlay approach. The results of this level showed that the most appropriate area is Chahardange district located in Kiasar county. Therefor, with the goal of taking uncertainty into account, fuzzy method was used. Therefore, the factor maps were fuzzified and by adopting a strict approach, fuzzy product function was used. Consequently the maps were combined using fuzzy product and the proper site was detertmined. Evaluation of the results by field researches revealed that the determined site has the proper conditions for the purposes of the research.

    Keywords: Site selection, Passive defense, Geographic Information System, Analytical Hierarchy Process, Military installations
  • Mohammad Hosseingholizadeh, Masoud Shirazian * Pages 111-117
    Having a lot of wondrous benefits, Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are widely used for an array of applications in engineering and military sciences for several purposes. Without a shadow of doubt, the merits of using UAVs is not comparable with other Surveying techniques. The main aim of utilizing these kinds of technology would be gathering field data with high accuracy which will otherwise is colossal waste of time and expenditure. Digital elevation model is one of the most significant part of each project. Producing this data with old methods is not acceptable due to time and price of these kind of old approaches. DEM can be produced with manual, semi-automatic and automatic techniques by applicability of UAVs technology gathering images in very short time and convert them into DEM maps with the usage of photogamarty methods. The main purpose of this study is generating new method or approach for producing digital elevation model (DEM) with the use of UAVs data. In this research 11 control point (GCP) were gathered by RTK GPS method for improving the accuracy of final results. The accuracy of this model is 2.23 cm. With regard to the accuracy of the result, this approach can be utilized instead of many surveying techniques, or as a supplement data, or it can help organizations to use it as an approach for monitoring and assessing the accuracy of each project.
    Keywords: airborne photogrammetry, digital elevation model, UAVs, RTK method, accuracy analysis
  • Fatemeh Tabib Mahmoudi *, Mohadesseh Lazari Zare Pages 119-129
    Road recognition and extraction based on remotely sensed data is efficient and applicable in much urban management studies. In this research, the capabilities of SPOT and SAR images are investigated for road recognition. Spectral and textural similarities between roads and other urban objects such as building’s roofs may cause some difficulties in road recognition based on SPOT image. On the other hand, SAR images are good for small road recognition but, may have some difficulties for detecting roads among vegetation. The proposed method in this paper is a decision level fusion of SPOT and SAR classification results in order to modify extracted road regions. This method has three main steps; 1) texture feature extraction from each of the SPOT and SAR images, 2) classifying each of the SPOT and SAR images based on SVM classifier, 3) decision level fusion of classification results in order to reduce road recognition difficulties and having optimum road regions. Performing the capabilities of the proposed decision level fusion algorithm for road recognition can improve the quality of the classification for about 21%.
    Keywords: Road classification, Decision level fusion, Support vector machine, SPOT image, SAR image
  • Alireza Sharifi *, Hamed Salehi Pages 131-141

    Studying the extent of resource changes in the past years and assessing and predicting these changes in the coming years can be an important step in environmental planning, land preparation and sustainable development in the future. The catastrophic earthquake at the Sarpole-Zahab occurred on November 21, 2006 in Kermanshah province. This earthquake has caused changes in land cover and consequently changes in natural vegetation and rangelands of the region, in addition to life and infrastructure damage. It is usually difficult and limited to study and monitor vegetation on a global scale and areas of access to field or field data. It is also time-consuming to estimate vegetation in a conventional way that includes an overall estimate of vegetation and does not provide very accurate information. Therefore, remote sensing is a very useful technology that has features such as providing a wide and integrated view of an area, repeatability, easy access to information, high accuracy of information obtained and time saving over other methods. Is preferred. Therefore, satellite data is one of the most effective tools in the field of rangeland and vegetation science. Vegetation indices such as NDVI as well as SAVI soil effect modifier vegetation index were calculated from the VRR vegetation improvement index to evaluate the effect of earthquake on vegetation area and to evaluate natural vegetation recovery rate. The natural recovery rate of VRR plants for the year after the earthquake was 40% for the study area using NDVI index and 39% using SAVI index.

    Keywords: Sarpole-Zahab earthquake, Remote Sensing, Vegetation, Vegetation indices, Vegetation recovery rate