spatial modeling
در نشریات گروه عمران-
بیماری لپتوسپیروز که در ایران بیشتر با نام تب شالیزار شناخته می شود، امروزه به عنوان یکی از شایع ترین بیماری های مشترک میان انسان و دام) زیونوزها) می باشد که از آن به عنوان یک بیماری فراموش شده و درعین حال بااهمیت یاد می شود. این بیماری با عوامل محیطی ازجمله آب وهوا، پوشش زمین و ارتفاع و حتی عوامل اقتصادی-اجتماعی مانند وضعیت بهداشت محل سکونت و شغل وابستگی شدیدی دارد. با کمک سیستم اطلاعات مکانی و قابلیت های پیشرفته آن می توان با تولید نقشه های پیش بینی ریسک، برای شناسایی مناطق تحت خطر شیوع بیماری ها به تصمیم گیران بهداشت عمومی کشور کمک شایانی نمود. هدف این مطالعه شناسایی میزان تاثیر فاکتورهای محیطی بر روی الگوی شیوع لپتوسپیروز به منظور تولید نقشه پیش بینی ریسک در کل ایران می باشد. این امر با کمک آمار بیماری در یک دوره ده ساله از سال های 2009 تا 2018 به صورت نقطه ای و با به کارگیری قابلیت های سیستم اطلاعات مکانی و سنجش ازدور و هم چنین الگوریتم حداکثر آنتروپی (MAXENT) به عنوان یک روش مدل سازی کارآمد و با دقت، صورت گرفته است. فاکتورهای به کاررفته شامل بارندگی، ارتفاع، پوشش زمین، شاخص پوشش گیاهی نرمال شده، میانگین دما، بیشینه دمای ماهیانه، شیب، آب های سطحی و نقشه مناطق جابه جایی می باشد. نتایج این تحقیق نشان داد که علاوه بر سه استان شمالی ایران، مناطق شمال غربی و غرب کشور نیز از خطر شیوع این بیماری در امان نیستند. بارش و ارتفاع به عنوان دو پارامتر اصلی تاثیرگذار در توزیع حال حاضر لپتوسپیروز شناخته شدند و در مقابل شیب و آب های سطحی مشارکت نزدیک به صفر در مدل به عنوان کم تاثیرترین فاکتورها محاسبه شدند. در این مطالعه نقشه های پیش بینی ریسک برای شیوع بیماری لپتوسپیروز به نمایش گذاشته شده است که می تواند به منظور کنترل و پیشگیری شیوع این بیماری نه تنها برای سه استان شمالی کشور بلکه برای تمام ایران مورداستفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: لپتوسپیروز، تب شالیزار، Maximum Entropy Model، مدل سازی مکانی، جک نایف، سیستم اطلاعات مکانیThe global burden of leptospirosis as a fatal zoonotic disease is increasing all over the world [1]. As there is not any significant decrease in yearly reported cases trend in Iran and potential spatial distribution of leptospirosis remain unknown in national level, we tried to figure out the geographic distribution pattern of leptospirosis in all parts of Iran. The aim of this study is producing leptospirosis risk map by analyzing relations between disease data reported by the Ministry of Health and nine environmental factors, for a period of 2009 to 2018, using Geospatial Information System (GIS) and Remote Sensing (RS) capabilities and Maximum Entropy (MAXENT) model. Altitude, precipitation, average temperature, maximum temperature, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), land cover, displacement (roads, railways and border entrance points), slope and water areas with 1km * 1km resolution were entered to the model as contributing factors, and patients home locations were used as disease incidence points. ArcGIS 10.6.1 and ENVI 5.3 were used to prepare the nine factors for analysis and interpretation of the results. To create the potential distribution, MAXENT as an ecological niche model was used which is a method that its performance in disease distribution modelling has been proved [2,3]. An advantage of this model is that variables can be either continuous or categorical and can be run for even less than 100 points as incidence data [2]. In this study, 60 percent of disease data was selected randomly for training and other 40 percent was applied as test data. Jackknife manipulation technique was performed to investigate the contribution of each variable in model. Our findings on spatial pattern of leptospirosis at least hint that except north parts of Iran that obviously are most vulnerable areas to the leptospirosis outbreaks, west parts of Iran specially Kermanshah are not safe from the spread of the disease, so health policy makers should consider these areas for monitor and control programs specially after severe rainfall or flood in spring and summer. Jackknife results showed that precipitation and altitude by 43.5 and 37 percent contribution, are the two major factors for risk prediction of leptospirosis. On other hand, maximum temperature, water areas and slope have not meaningful impact on incidence of leptospirosis. Land cover with 11.9%, NDVI with 4%, average temperature with 1.3% and displacement with 1.1% were participated in the model. Also, yearly models have been created for years between 2009 to 2018 to investigate that how parameters contributions change over years. Results showed that the incidence rate was related to altitude around 40% for all these ten years, but precipitation contribution percentage is fluctuating over years. Response curves showed a direct relation between incidence rate of disease and precipitation which means more rainfall causes more incidence. It also showed that altitudes around zero are the most suitable height condition on current distribution of leptospirosis. Also, the landcover output curve showed that Post-flooding or irrigated croplands, artificial surfaces and associated areas, mosaic forests or shrublands and grasslands are the most suitable landcovers for incidence of leptospirosis. To assess the model efficiency, Receiver Operating Characteristic (ROC) was employed. The Area under the Receiver Operating Characteristic Curve (AUC) for training data and test data was 0.956 and 0.955, respectively.
Keywords: Geo-spatial Information System, Leptospirosis, MAXENT Model, Spatial Modeling, Jackknife, Ecological Niche Modeling -
شبیه سازی توزیع شکستگی های سنگ یک مسئله بسیار مهم مشترک در زمینه های مختلف مهندسی زمین است. این مسئله در مبحث آب گذری در توده سنگ و پیش بینی میزان ورود آب به درون فضاهای زیرزمینی اهمیت به خصوصی دارد. مطالعات تئوری نشان داده است که نتایج مدل های سه بعدی شبکه شکستگی مجزا نسبت به سایر مدل ها به واقعیت نزدیک تر می باشند. یکی از مهم ترین ویژگی های روش های آماری مدل سازی شبکه درزه عدم توجه به رفتار فضایی پارامترهای مورد نیاز شبکه درزه است. به عبارتی دیگر در روش های آماری، تولید پارامترهای شبکه درزه بر اساس توابع توزیع احتمال، به صورت تصادفی و با استفاده از الگوریتم مونت کارلو است. در این تحقیق یک کد محاسباتی به نام GFracIUT توسعه داده شده است. این کد به منظور تولید شبکه شکستگی مجزای سه بعدی و با توجه به توابع چگالی احتمال پارامترهای هندسی ناپیوستگی های برداشت شده از سطح برون زد سنگ ها و گمانه ها، به روش زمین آمار توسعه داده شده است. در این برنامه ابتدا چگالی شکستگی ها به روش شبیه سازی گوسین متوالی محاسبه می شوند. سپس موقعیت مرکز شکستگی ها از طریق فرآیند پواسون مشخص می شود. با معین شدن موقعیت مرکز شکستگی ها مولفه های جهت یافتگی با به به کارگیری روش زمین آمار تخمین زده می شوند. این برنامه امکان مدل سازی شکستگی ها با شکل های مختلف هندسی از جمله دیسک دوار و متوازی الاضلاع را متناسب با مشخصات مورد نظر کاربر دارد. به منظور کاربرد عملی این برنامه یک مطالعه موردی بر روی ناحیه ای از میدان نفتی گچساران صورت گرفت.کلید واژگان: مدل سازی فضایی، شکستگی، چگالی، جهت داری، شبیه سازی گوسین متوالی، GFracIUTSummary Simulating a rock fracture distribution is an important issue, which is common in various fields of geosciences. This issue is of particular importance in determination of hydraulic conductivity of rock mass and forecasting the amount of water entering the underground spaces. Theoretical studies has been demonstrated that the result of three-dimensional (3D) modeling discrete fracture network is closer to reality than other models. One of the limitations of the statistical methods for modeling fracture network is the lack of spatial behavior considerations of modeling fracture network parameters. In other words, based on Monte Carlo algorithm in statistical methods, generation of fracture network parameters are based on probability distribution functions, and are carried out randomly. In this study, a computational GFracIUT code is developed. In order to generate the 3D discrete fracture network and considering geometrical parameters of the fractures surveyed from the outcrops and boreholes, probability density functions are developed using geostatistical methods. In the mentioned code, initially the density of micro-fractures are conjectured using sequential Gaussian simulation. Then, the locations of the centres of the micro-fractures are determined by Poisson’s process. When the center locations of the micro-fractures are determined orientation components estimated using geostatistical approaches. The developed program is capable of modeling fractures with various geometrical shapes according to operator’s desired specifications. As examples in this regard, disc and quadrilateral shapes have been considered in this paper. In order to practically apply the program, an area in Gachsaran oil field has been considered as a case study. Introduction Fracture is one of the main characteristics of the rock mass. Fracture network modeling by statistical method has some limitations. One of the limitations of the statistical methods for modeling fracture network is the lack of spatial behavior considerations of modeling fracture network parameters. Geostatistical methods can be employed to spatially characterize fracture network. Methodology and Approaches First, using the GFracIUT code, we obtain the fracture density map by employing sequential Gaussian simulation method. Then, the location of the centre of each micro-fracture by Poisson’s process is determined using the software. Finally, the micro-fractures orientation component is estimated by geostatistical methods. Results and Conclusions In this study, a computational GFracIUT code is developed. The GFracIUT code is composed of two steps: positioning the centers of fractures using the fractures density data by sequential Gaussian simulation, and assigning the directions (strikes and dips) of the fractures. In order to practically apply the software, an area in Gachsaran oil field has been considered as a case study.Keywords: Spatial Modeling, Fracture, density, orientation, Sequential Gaussian Simulation, GFracIUT
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.