فهرست مطالب

مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی - سال دهم شماره 1 (پیاپی 37، اسفند 1397)

نشریه مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی
سال دهم شماره 1 (پیاپی 37، اسفند 1397)

  • تاریخ انتشار: 1398/01/17
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سعید رنجبران، سعید عبادالهی* صفحات 1-11
    با توجه به کاربرد وسیع سنسورهای شتاب سنج برای مکان یابی و تعیین موقعیت و با توجه به کاهش دقت این سنسور به دلیل وجود برخی خطاها، در این مقاله به کالیبراسیون سنسور شتاب سنج پرداخته می شود. همچنین به دلیل این که روش های کالیبراسیون سنتی بسیار زمان بر و پرهزینه بوده و نیاز به تجهیزات دقیق آزمایشگاهی دارد، روش های کالیبراسیون میدانی پیشنهاد می شوند که سریع، آسان و ارزان بوده و به تجهیزات دقیق آزمایشگاهی نیاز ندارد. در این روش ها با استفاده از اندازه بردار جاذبه در حالت ایستا تابع هزینه‏ای بدست می‏آید و آن را بهینه کرده تا ضرایب کالیبراسیون شامل بایاس و ضریب مقیاس که دو عامل مهم خطا در مدل شتاب‏سنج هستند بدست آیند. سپس شتاب‏سنج در نرم ‏افزار MATLAB مدل شده و روش‏های میدانی برای کالیبراسیون آن به کار می‏رود و آن‏ها از چهار منظر دقت، سرعت، میزان اثر پذیری از تغییرات نویز و میزان اثر پذیری از تغییرات شرایط اولیه بررسی می‏شوند. سریعترین و آسان‏ترین روش، حداقل مربعات است ولی دقت همه روش‏ها در بدست آوردن پارامترهای مجهول تقریبا یکسان است. از منظر اثرپذیری نویز چهار روش لونبرگ-مارکارد، نیوتن، شبه نیوتن و حداقل مربعات و از جهت تاثیر شرایط اولیه بعد از روش حداقل مربعات به دلیل عدم وابسته بودن به شرایط اولیه، روش الگوریتم بهینه سازی براساس الگوریتم شبه نیوتن و لونبرگ-مارکارد بهترین عملکرد را دارند.
    کلیدواژگان: شتاب سنج، کالیبراسیون میدانی، بایاس، ضریب مقیاس
  • فرزانه دادرس جوان*، احمد طوسی صفحات 13-28
    اندازه گیری خصوصیات پدیده ها از راه دور و ایجاد مدلی صحیح، دقیق و ترجیحا سه بعدی از ساختار و رفتار آن ها از مهم ترین اهداف مهندسی ژئوماتیک می باشد. هدف اصلی این نوشتار مروری بر تکنیک های پردازشی و مدل سازی اجسام مدفون در خاک با استفاده از امواج راداری دستگاه GPR است. GPR ها دارای تکنولوژی های مختلفی بوده و در فرکانس های مختلفی تولید می گردند. این سیستم ها مزایا، معایب و ویژگی های مختلفی دارند که دانستن آن ها در مدل سازی اجسام موثر است. روش های گوناگونی جهت پردازش و مدل سازی داده های سه بعدی GPR پیشنهاد شده است که در این نوشتار به مرور برخی از آن ها پرداخته شده است. اصول این روش ها عمدتا مبتنی بر استفاده از پارامتر های مربوط به شی نظیر ابعاد هندسی، موقعیت و توجیه جسم، شدت و مسیر سیگنال برگشتی از جسم، ساده سازی، برازش مدل و حل معادلات است. از مهم ترین و رایج ترین این روش ها می توان به مدل سازی های دو بعدی و سه بعدی، پردازش حجم مبنا و سطح مبنا، روش ردیابی پرتو، تکنیک های عددی حل معادلات الکترومغناطیس و روش مدل سازی به کمک پارامترهای موقعیتی و هندسی جسم اشاره نمود.
    کلیدواژگان: رادار، رادار نفوذ پذیر در خاک، GPR، مدل سازی سه بعدی
  • افسانه نصیری، رحیم علی عباسپور*، علیرضا چهرقان صفحات 29-40
    اطلاعات مکانی داوطلبانه منبعی غنی و ارزشمند از داده های مکانی در حوزه های کاربردی مختلف ارائه داده است. با وجود مزایای فراوان، این اطلاعات هیچ تضمینی برای کیفیت خود ارائه نمی دهند. از این رو، تاکنون روش های مختلفی برای تعیین میزان کیفیت داده های داوطلبانه ارائه شده است. مطالعه حاضر ضمن معرفی مولفه های کیفیت و نیز روش های ارزیابی آن ها، سعی به بررسی روش های موجود ارزیابی کیفیت داده های داوطلبانه کرد و روش های ارزیابی کیفیت را بر اساس نوع اطلاعات مورد استفاده در فرایند ارزیابی، به سه گروه روش های متمرکز بر مقایسه داده های داوطلبانه با داده های مرجع، روش های متمرکز بر روی ارزیابی مشارکت کنندگان و روش های متمرکز بر روی تاریخچه داده های داوطلبانه دسته بندی نمود. در این مطالعه مروری تلاش می گردد با مرور بر روش های ارزیابی کیفیت VGI، روش های مورد استفاده برای ارزیابی کیفیت در صورت عدم وجود داده های معتبر و مرجع بیان شود.
    کلیدواژگان: اطلاعات مکانی داوطلبانه، فایل تاریخچه داده OSM، مولفه های کیفیت مکانی
  • معصومه آمیغ پی*، ابراهیم مالکی، فرشته صدیقی، سیدعبدالرضا سعادت میرقدیم، سیاوش عربی صفحات 41-47
    بطور معمول خسارتهای ناشی از فرونشست ها و شکافهای زمین همچون تخریب سیستمهای آبیاری و خاکهای حاصلخیز کشاورزی، رشد چاه ها، آسیب به خیابانها، پل ها و بزرگراه ها و ایجاد اختلال درخطوط آبرسانی و گاز و فاضلاب، ترمیم ناپذیر، پر هزینه و مخرب می باشند. به علت قرار گرفتن بسیاری از ایستگاه های شبکه ترازیابی دقیق کشور در مناطق فرونشست و تغییر ارتفاعی منطقه، تثبیت دیتوم ارتفاعی این مناطق با استفاده از ارتفاع ایستگاه های ترازیابی دقیق کشور که مورد تقاضای بسیاری از کاربران سازمان نقشه برداری می باشد، با چالش مواجه شده است. در این تحقیق، رویکردی نوین از کاربرد نقشه جابجایی به دست آمده از تکنیک تداخل سنجی راداری به منظور تثبیت دیتوم و معرفی ایستگاه ثابت ارتفاعی موجود در شهرهای تهران، قم و اصفهان ارائه شد. نتایج ترازیابی انجام شده مبین صحت روش پیشنهادی به منظور حل مشکل تثبیت دیتوم در مناطق فرونشست بوده است.
    کلیدواژگان: فرونشست، تکنیک تداخل سنجی راداری، دیتوم ارتفاعی، تداخل نگار
  • مینا کریمی*، ابوالقاسم صادقی نیارکی، علی حسینی نوه احمدآبادیان صفحات 49-62
    امروزه به دلیل پیشرفت های اخیر در صنعت سخت افزار تلفن های همراه نظیر افزایش قدرت پردازش و دارا بودن حسگرهای مختلف نظیر GPS، شتاب سنج، ژیروسکوپ، قطب نما، دوربین و صفحه نمایش تلفن همراه، فناوری واقعیت افزوده در اختیار توسعه دهندگان و کاربران قرار گرفته است. پارامترهای توجیه خارجی دوربین برای ثبت سه بعدی در واقعیت افزوده و ردیابی مورد نیاز هستند. می توان با استفاده از حسگرهای تعبیه شده در تلفن های همراه به این پارامترها دست یافت. بنابراین بررسی نوع حسگر، عملکرد و دقت آن ها ضروری است. هدف این مقاله بررسی نحوه عملکرد و دقت انواع حسگرهای موجود در تلفن همراه هوشمند در کاربردها و برنامه های مبتنی بر فناوری واقعیت افزوده است. بدین منظور دو تلفن همراه هوشمند Samsung Galaxy S4 و iPhone4 مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد شتاب سنج های گوشی IPhone 4 بهتر از گوشی Samsung S4 هستند، درحالی که ژیروسکوپ ضعیف تری دارند. هم چنین Samsung S4 اعوجاج شعاعی کمتری نسبت به iPhone 4 دارد و امکان اصلاح آن با روندی خطی وجود دارد. دقت GPS به وضعیت سیگنال ها از ماهواره ها دارد و در بهترین حالت دقت آن 10-20 متر است. میانگین خطای قطب نما حدودا 10 درجه در محوطه های باز و تا 30 درجه در مجاورت ساختمان های بلند است. مقادیر دریفت ژیروسکوپ درحدود 3 تا 4 درجه بر ثانیه هستند و به تدریج با مرور زمان افزایش می یابند. هم چنین همان طور که موردانتظار است، مقادیر Heading برای نواحی با ساختمان های بلند دقت کمتری دارد. به طور کلی انتخاب حسگر مناسب به کاربرد و خدمات تلفن همراه بستگی دارد. هم چنین در نهایت تغییرات در دو نسخه اخیر این دو سیستم عامل شامل Samsung Galaxy S9 و iPhone8 مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: سیستم اطلاعات مکانی فراگستر، واقعیت افزوده، حسگر، تلفن همراه هوشمند، دقت
  • سید قاسم رستمی*، حسن امامی صفحات 63-73
    سازه های بزرگ و ناپایدار مهندسی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار بوده و رفتار سنجی اینگونه سازه ها معمولا به دو صورت ژئوتکنیکی و ژئودتیکی (ژئودزی مهندسی) صورت می پذیرد. در روش های ژئودتیکی، انتخاب ایستگاه های مناسب، از نظر توزیع، محل و فواصل نقاط موضوعی تا شبکه کنترل نقش بسزایی در دقت تعیین مختصات نقاط موضوعی دارد. فاصله بهینه زمانی حاصل می گردد که بهترین دقت برای برآورد مختصات نقاط موضوعی واقع شده بر روی سازه مورد نظر به دست آید. در این تحقیق، مدلسازی فواصل بهینه ایستگاه های برداشت جهت پایش سازه های حساس و ناپایدار با استفاده از روش های ژئودتیکی انجام گرفته است. برای این منظور تعیین فواصل بهینه، با در نظر گرفتن حداکثر دقت در تعیین مختصات سه بعدی، روابط دقت بر اساس متغیرهای وابسته، آنالیز و بررسی گردیده است. سپس با ارزیابی تغییرات دقت مختصات به تغییرات فاصله در حالت های مختلف، مدلسازی با یک رابطه چند متغیره صورت گرفته است. نتایج ارزیابی و اعتبارسنجی مدل پیشنهادی با داده های زمینی، نشان داد که هر چه فاصله نقطه موضوعی واقع بر بدنه سازه به ایستگاه های شبکه کنترل کمتر باشد، دقت تعیین ارتفاع و مختصات افقی افزایش می یابد. همچنین هر چه ارتفاع نقطه موضوعی بیشتر می شود، دقت تعیین ارتفاع و مختصات افقی کاهش می یابد. علاوه بر آن، نتایج برآورد دقت فاصله بهینه با استفاده از مدل پیشنهادی، با خطای کمتر از 5/2± متر محاسبه گردید که این نتیجه برای روش سرشکنی متداول دارای حداکثر خطا 53/2 متر می باشد. علاوه بر آن، فواصل بهینه متوسط با استفاده از مدل پیشنهادی، تقریبا 38 متر و 12 متر به ترتیب برای تعیین ارتفاع و مختصات افقی نقاط حاصل گردید. در صورت رعایت این فواصل بهینه، می توان به بهترین دقت در تعیین مختصات نقاط موضوعی سازه های مهندسی دست پیدا کرد.
    کلیدواژگان: پایش سازه مهندسی، شبکه کنترل، فواصل بهینه ایستگاهی، مدلسازی، نقاط موضوعی، میکروژئودزی
|
  • S. Ranjbaran, S. Ebadollahi* Pages 1-11
    Considering the wide applications of accelerometers to determine position and attitude and due to reducing of accuracy of this sensors because of some errors, this paper discusses the calibration of accelerometers. Also because the traditional calibration methods are very time consuming, costly and need precision laboratory equipment, in-field calibration methods are recommended which are simple, fast, cheap and don't need equipment. In these methods, by using of gravity vector a cost function is defined and after optimization of this function, calibration coefficients includes bias and scale factor which are the most important error factors in output model of accelerometer are obtained. Then accelerometer is simulated in MATLAB software and these calibration methods are used to calibrate sensor and they are compared in terms of accuracy, pace, the effect of different noises and the effect of different initial conditions. The fastest and simplest method is least square method but all methods are the same accuracy. In term of effect of noise, four methods of Levenberg-Marquardt, Newton, quasi-Newton and least square are the same and the best and in term of effect of initial condition, the best method because of independence from value of initial-conditions is least-square and after that quasi Newton algorithm and Levenberg-Marquardt algorithm are good.
    Keywords: Accelerometer, In-field Calibration, Bias, Scale Factor
  • F. Dadrass Javan*, A. Toosi Pages 13-28
    There is a growing demand for mapping and 3D modelling of buried objects such as pipelines, agricultural hetitage, landmines and other buried objects. Usually, large scale and high resolution maps from these objects are needed. Manually map generation and modeling of these objects are cost and time consuming and is dependent on lots of resources. Therefore, automating the subsurface mapping and monitoring process is becoming as an important new era of interest in remote sensing and computer vision society. One of the most interesting topics emerged in this area is the application of Ground Penetration Radars for under ground mapping and 3D modelling. As these types of sensors are new and are using in remote sensing and mapping more and more recently, in this paper we proposed to have a research on these systems and their capabilities. For the pupose, we have a short review on GPRs and their concept, capplicability and history. Then we review all the GPR based buried objects mapping and 3d modeling methods.
    Keywords: 3D Modelling, Grpund Penetration Radar, Mapping, Buried Objects
  • A. Nasiri, R. Ali Abaspour*, A. R. Chehreghan Pages 29-40
    Volunteered Geographic Information has provided a rich and valuable resource for spatial data in a variety of applications. Despite the many benefits, this information does not provide any guarantee for their quality. So far, there are several methods to determine the quality of VGI. In addition to introducing quality elements and their evaluation methods, the present study attempts to explore existing methods for assessing the VGI quality and the quality assessment methods based on the type of information used in the evaluation process, classified into three groups of methods focused on comparing VGI data with reference data, Focuses on contributor evaluation and focused on data history. In this review study, we will try to review the methods used to assess the quality of VGI in the absence of valid and reference data.
    Keywords: Volunteered Geographic Information, OSM Data History File, Spatial Quality Elements
  • M. Amighpey*, E. Maleki, F. Sedighi, S. A. Saadat Mirghadim, S. Arabi Pages 41-47
    Damages due to subsidence such as destruction of watering system and agricultural fertile soil, wells increasing, damage to the roads, bridges and high ways and disordering in the water and gas supplying usually are irreparable and costly. As a huge amount bench marks of height network of Iran are placed in the subsidence area, changing their heights is a challenge for NCC. In this study, a new application of displacement map produced by interferometric synthetic aperture radar technique in height datum determination in the subsidence area of Tehran, Qom and Isfahan provinces is introduced. Leveling observation of these areas is confirmed this application of InSAR.
    Keywords: Subsidence, Interferometric Synthetic Aperture Radar Technique, Height Datum, Interferogram
  • M. Karimi*, A. Sadeghi Niaraki, A. Hosseini Naveh Pages 49-62
    Since incorrect excavations have resulted in extensive and irreparable financial and physical losses, therefore different drillings require having accurate information about the status of the infrastructures. Ubiquitous Geospatial Information System (UBGIS) as a new generation of Geospatial Information System (GIS) can be a good solution to avoid such problems.  Augmented Reality (AR) is the next generation of real-world 3D visualization that can be used to visualize this infrastructure on smart phones. These days, due to recent advances in the mobile phone hardware industry, such as increased processing power and the availability of various sensors such as GPS, accelerometer, gyroscope, compass, camera and mobile phone display, AR is easily available to developers and users. The exterior orientation parameters of camera are required for AR and tracking. These parameters can be achieved by sensors embedded in smart phones. So overview of type, performance and accuracy of sensors is critical. This paper aims to examine the performance and accuracy of the types of sensors in the smartphone in order to visualize the underground infrastructure using augmented reality technology. For this purpose, two smartphones Samsung Galaxy S4 and iPhone4 have been reviewed. The Samsung S4 also has less radial distortion than the iPhone 4 (about half) and it is possible to correct it linearly. The best accuracy of GPS is about 10-20 m. The average of compass error is about 10 degrees in flat regions and about 30 degrees in regions surrounding with high buildings. Gyroscope values drift about 3-4 degrees per second and increase gradually. Also heading values in regions surrounding with high buildings have less accuracy. Generally choosing the best sensor and smartphone depend on usage. Also Samsung Galaxy S9 and iPhone 8 as the new generation of these two operating systems are compared.
    Keywords: Ubiquitous Geospatial Information (UBGIS), Augmented Reality (AR), Sensor, Smartphone, Precision.
  • S. Q. Rostami*, H. Emami Pages 63-73
    Large and astable engineering structures are the great importance and the behavior of such structures is usually made in Geotechnical and Geodetic methods (engineering geodesy). In the geodetic methods, the selection of appropriate surveying stations, in terms of distribution, locations, and distant of the target points to stations the control network, have a significant role in determining the accuracy of the coordinates. The optimal distance is obtained when the best accuracy is obtained to estimate the coordinates of the target points on the structure. In this research, modeling of optimal distances of surveying stations has been conducted for monitoring susceptible and unstable structures using geodetic methods. In order to determine the optimal distances, considering the maximum accuracy in determining the 3D coordinates, the accuracy of coordinate is analyzed and investigated based on the dependent variables. Then, the modeling was performed with a multivariate equation by evaluating the changes in the accuracy of the coordinate relation to the variations of the distance in different modes. The results of evaluation and validation of the proposed model using ground truth showed that the accuracy of the 3D coordinates is increased, as the distance of the target point to the structure of the body is less than the control stations. Also, the higher the subject's point height, the accuracy of 3D coordinates decreases. In addition, the proposed model show that the estimating the optimal distance, accuracy were calculated a maximum error 2.5 m in term of root-mean-square error (RMSE), which conventional adjustment results have a maximum error of 2.53 meters. Therefore, the average optimum distances using the proposed model were about 38 and 12 meters to determine the height and planimetric coordinates, respectively. If these optimal distances are observed, the best possible coordinate accuracy can be achieved in determining the coordinates of target points of engineering structures. Finally, obtained models in this research, can be used to determine the optimal distance between the mapping tools –such as total stations- to the construction, especially for monitoring the construction of high building or monitoring the Building facades with the best accuracy.
    Keywords: Modeling, Engineering Structure Monitoring, Control Network, Target Point, Microgeodesy