فهرست مطالب

نشریه علوم و فنون نقشه برداری
سال دوازدهم شماره 3 (پیاپی 47، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/05
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مریم تیموری*، مهدی مختارزاده صفحات 1-15

    یکی از چالش های جدی در حوزه سنجش ازدور، استخراج ویژگی های مناسب از داده های ماهواره ای می باشد. با ظهور نسل جدیدی از شبکه های عصبی عمیق، قابلیت استخراج ویژگی ها و همچنین طبقه بندی دقیق محصولات به طور اتوماتیک امکانپذیر شده است. از سویی، استخراج ویژگی های مناسب می تواند تا حدی اثرات شباهت طیفی را در شناسایی محصولات مختلف کاهش دهند و باعث بهبود دقت طبقه بندی محصولات شوند. همچنین استفاده از داده های چند زمانه در طول دوره رشد، اطلاعات مفیدی درباره محصولات در اختیار محققین قرار می دهد. در این راستا، باهدف دستیابی به ویژگی های مناسب از تصاویر سری زمانی، سه روش شبکه های عصبی کانولوشن سه بعدی، شبکه عصبی حافظه طولانی کوتاه مدت و واحد بازگشتی دروازه ای در این تحقیق مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. در معماری بررسی شده برای شبکه عصبی کانولوشن سه بعدی، تلاش بر آن شد که بهترین بردارهای ویژگی زمانی - مکانی از تصاویر استخراج شوند و سپس نتایج بدست آمده از این شبکه با دو روش شبکه های بازگشتی مورد مقایسه قرار گیرند. درنهایت، پارامترهای ارزیابی بدست آمده از ماتریس خطا در این تحقیق نشان می دهد که شبکه عصبی کانولوشن سه بعدی، با حصول دقت کلی 90.70% و ضریب کاپا 89.37% به ترتیب در حدود 3.50% و 4.00% نسبت به شبکه عصبی حافظه طولانی کوتاه مدت توانایی بیشتری در شناسایی محصولات داشته است. همچنین دقت کلی نتایج طبقه بندی توسط شبکه واحد بازگشتی دروازه ای نزدیک به دقت کلی شبکه عصبی کانولوشن سه بعدی بوده است و تنها دقت کلی این روش  1.48% از شبکه واحد بازگشتی دروازه ای بهتر عمل کرده است. بنابراین نتایج حاصل موید کارایی شبکه عصبی کانولوشن سه بعدی برای شناسایی و طبقه بندی محصولات می باشد.

    کلیدواژگان: طبقه بندی محصولات، تصاویر سری زمانی، شبکه عصبی کانولوشن سه بعدی، شبکه عصبی حافظه طولانی کوتاه مدت، شبکه واحد بازگشتی دروازه ای
  • میلاد ایلخانی خسروشاهی، محمد کریمی*، ندا کفاش چرندابی صفحات 17-38

    یکی از مسری ترین بیماری های سال های اخیر کووید 19 (کرونا) است که از اواخر سال 2019 میلادی از شهر ووهان- چین به سراسر جهان شیوع پیدا کرد و جهان را با بحران های بسیار مواجه و تاثیر عمیقی در دنیا و زندگی روزمره انسان ها گذاشت. در بیشتر افراد آلوده به این بیماری باعث بروز علایم تنفسی شده که شدت آن بستگی به سیستم ایمنی بدن فرد دارد. اهداف اصلی این تحقیق، کشف خوشه ها و پیش بینی مناطق پرخطر بیماری کرونا، مقایسه کارایی دو روش پیشنهادی و تعیین پارامترهای موثر به تفکیک شهرستان می باشد. در این تحقیق به منظور بررسی الگوی توزیع نرخ بروز بیماری و خوشه ها به ترتیب از شاخص موران و شاخص تحلیل نقطه داغ و به منظور تعیین پارامترهای موثر بیماری از ضریب همبستگی پیرسون استفاده شد. در این تحقیق داده های آماری بیماری کرونای استان آذربایجان شرقی در سطح شهرستان به همراه داده های محیطی و توپوگرافی، سلامت و بهداشت، اقتصادی و تسهیلات شهری در محدوده زمانی 3 اسفند 1398 تا 30 آبان 1399، بصورت هفتگی جمع آوری گردید. مطابق نتایج بدست آمده روند بروز بیماری کرونا طی این بازه زمانی دو پیک را پشت سر گذاشته و براساس نقشه های بدست آمده از دو مدل در برخی هفته ها مدل GWR و در برخی مدل MLP مدل برتری بود. همچنین برای مدل GWR مقدار شاخص خوبی برازش 8985/0 و خطای جذر میانگین مربعات نرمال شده 0822/0 و برای مدل MLP نیز بترتیب برابر با 8226/0 و 1340/0 بدست آمد که نشان می دهد روش GWR مناسبتر است. آنالیز تحلیل حساسیت پارامترهای مختلف نشان داد که پارامتر های نرخ بروز کرونای هفته ماقبل و سرعت باد مهمتر از سایر پارامترهای مدسازی شده در این مساله می باشد. در این تحقیق پارامترهای موثر به تفکیک هر شهرستان استخراج گردید و یک مدل محلی ارایه شد که در مقایسه با حالت کلی، مدل محلی دقت بهتری نسبت به مدل کلی روش MLP دارا بود.

    کلیدواژگان: کووید 19(کرونا ویروس)، توزیع مکانی زمانی، پیش بینی، شبکه عصبی پرسپترون چند لایه، رگرسیون وزندار جغرافیایی، سیستم اطلاعات مکانی
  • ابراهیم کرمی، نیلوفر علیزاده، محمود رضا صاحبی* صفحات 39-50

    با توجه به وضعیت خاص کشور ایران از نظر زمین ساختی می توان ادعا کرد که همه گسل های موجود در کشور زلزله زا هستند. به طوری که همه ساله خسارات و تلفات مالی و جانی، به خصوص در نواحی روستایی در اثر زلزله ایجاد می شود. امروزه فناوری تداخل سنجی راداری با قابلیت ها و محصولات متعدد در حیطه فاز و دامنه به ابزاری قدرتمند برای پایش جابجایی ها قرار گرفته است. تصاویر ماهواره ای به جهت برداشت از دوگذر (بالاگذر و پایین گذر) می توانند اطلاعات متفاوتی از گسل ها ارایه دهند. در این نوشتار با استفاده از حل مسیله معکوس با مقادیر مرزی میدان جابجایی سطحی بدست آمده از مشاهدات تداخل سنجی راداری، پارامتر های گسلش زمین لرزه برآورد شده است. بررسی پارامترهای گسلش فعال به منظور شناخت زلزله ها و بهبود امکان پیش بینی آن ها موضوع مورد توجه محققان علوم زمین است. بدین منظور زوج تصاویر راداری سنتینل-1 از قبل و بعد از زلزله به عنوان تصاویر منطقه مطالعاتی مورد بررسی قرار گرفته است. به طوری که نتایج تحقیق نشان می دهد مقدار بیشینه جابجایی سطح زمین به میزان 19 سانتی متر بالا آمدگی و 8 سانتی متر فرونشست داشته است. برای بدست آوردن هندسه گسل و توزیع لغزش روی صفحه گسل این مولفه ها با استفاده از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک و مدل تحلیل نیم فضای الاستیک آکادا معکوس شده اند. روش مدلسازی معکوس نشان داد که روش تداخل سنجی راداری برای برآورد میزان جابجایی زمین در اثر زلزله و همچنین تعیین پارامترهای گسل مسبب زلزله روشی مفید می باشد که طبق نتایج بدست آمده به ترتیب برای دو هندسه صعودی و نزولی میزان 1 و 3 سانتی متر خطا برای دو داده مشاهده شده و مدلسازی شده وجود دارد که این موضوع حاکی از دقت مناسب تر هندسه نزولی می باشد.

    کلیدواژگان: واژگان کلیدی: زلزله، تداخل سنجی راداری، مدلسازی، صعودی، نزولی، گسل
  • جواد اسلامی هروان، زهرا عزیزی*، احمد بایبوردی، پیام عالمی صف اول، میرمسعود خیرخواه زرکش صفحات 51-61

    بررسی توزیع مکانی عناصر خاک و الگوی پراکنش آنها به منظور شناسایی خصوصیات و توانمندی زمین برای بهره وری و کشت پایدار ضروری است. سیستم اطلاعات جغرافیایی به عنوان ابزاری کارآمد این امکان را برای تولید داده های قابل اعتماد فراهم می آورد. هدف این پژوهش بررسی توزیع مکانی عناصر خاک در محدوده شهر عجبشیر است. در این راستا پس از دریافت نتایج آنالیز 136 نمونه خاک در قالب 10 پارامتر از عوامل و عناصر ضروری رشد گیاه، با استفاده از الگوریتم IDW، اقدام به تهیه نقشه های پراکنش عناصر خاک در منطقه مورد مطالعه شد. نتایج PH به عنوان یک عامل تاثیرگذار نشان از آن دارد که منطقه دارای خاک قلیایی است. از سویی پتاسیم به عنوان عنصر ضروری به ویژه در مقابل تنش شوری که به سبب کاهش سطح تراز دریاچه ارومیه در منطقه رو به افزایش است، در زمین های زراعی از نسبت مناسبی برخوردار است. این در حالی است که هدایت الکتریکی به غیر از بخش شمالغربی محدوده در ساحل دریاچه که بالاترین مقدار را نشان می دهد در دیگر نقاط توزیع نسبتا یکنواختی دارد. هرچند نتایج حاصل از نقشه پوشش گیاهی سالهای 2000 و 2022 که با استفاده از شاخص NDVI استخراج گردید حاکی از کاهش 1495.07 هکتاری سطح زیرکشت طی دو دهه است اما مقدار و توزیع عناصر خاک نشان از مرغوبیت و حاصلخیزی خاک این منطقه دارد که در معرض تهدیدهای محیطی به ویژه گسترش شوره زارها و ریزگردهای حاصل از آن قرار دارد.

    کلیدواژگان: عناصر خاک، الگوریتم IDW، NDVI، دریاچه ارومیه، سیستم اطلاعات جغرافیایی، عجبشیر
  • الهام کریم زاده جعفری، جواد سوسنی*، مسعود ورشوساز، حامد نقوی صفحات 63-73

    جنگل های زاگرس از مناطق مهم و استراتژیک کشور محسوب می شود. آماربرداری جنگل در مناطقی چون زاگرس با توجه به دسترسی دشوار و تراکم اندک درختان نیازمند صرف هزینه و زمان است. روش های اسکن لیزری جهت برداشت ابر نقاط و تولید نقشه اطلاعات ارزشمند و قابل ملاحظه ای را در مدیریت جنگل فراهم می کند. با عرضه ی سنسور تشخیص نور برد کوتاه LiDAR در سال 2020 توسط شرکت سازنده ی اپل، امکان استفاده از روش های جایگزین اسکن فراهم گردید. در مطالعه حاضر، به منظور بررسی دقت ابر نقاط حاصله از لیدار آیفون، با قرار دادن نشانگر هایی (Markers) بر روی 37 اصله درخت در فواصل طولی و عرضی مشخص در جهات مختلف تنه درختان اقدام گردید. صحت سنجی این فواصل (طولی و عرضی) در عرصه تا دقت میلی متر حاکی از همبستگی بالا و مستقیم میان ابر نقاط حاصله با فواصل اندازه گیری شده در عرصه می باشد. RMSE% تحقیق به ترتیب برای فواصل طولی 33/1و برای فواصل عرضی 23/2 سانتی متر به دست آمد که گواه صحت بالای فناوری مذکور و پتانسیل بالای آن جهت جایگزینی با ابزارهای رایج در آماربرداری جنگل است.

    کلیدواژگان: جنگل های زاگرس، اسکن، گوشی هوشمند، صحت سنجی، اپل، همبستگی پیرسون
  • مریم سجادیان*، مسعود ورشوساز صفحات 75-94

    امروزه استفاده از تصاویر پهپاد مبنا برای تولید ارتوفتوموزاییک های بزرگ مقیاس از مناطق نسبتا وسیع گسترش یافته است. تولید ارتوفتوموازییک در دو مرحله ترمیم تصویر و دوختن تصاویر انجام می گیرد. به این صورت که ابتدا در فرایند ترمیم با استفاده از DSM مربوط به هر تصویر، ارتوفتو آن تولید می شود. سپس در مرحله دوم با استفاده از روش های مختلف دوختن تصاویر، تک ارتوفتوهای تولید شده گام به گام به یکدیگر متصل می شوند تا یک ارتوفتوموزاییک بزرگ از کل منطقه ایجاد شود. روش های دوختن تصاویر متکی به تعیین لبه های برش بهینه هستند که فرایندی پیچیده و چالش برانگیز محسوب می گردد. علاوه بر این ترمیم تصاویر و دوختن آنها در پروژه های پهپادمبنا با تعداد تصاویر زیاد که معمولا پوشش های طولی و عرضی بالا نیز دارند، بسیار زمانبر است. در این مقاله روشی ساده برای تولید ارتوفتوموزاییک بزرگ مقیاس از تصاویر پهپاد مبنا بدون نیاز به تولید تک ارتوفتوها و تعیین لبه های برش ارایه شده است. در این روش به جای اتصال تک ارتوفتوها در فضای تصویر، یک DSM یکپارچه در فضای عارضه تعریف می شود. سپس برای هر نقطه از DSM مربوطه، با تکیه بر یکی از معیارهای فاصله از نادیر و فاصله از مرکز تصویربرداری، یک تصویر بهینه از میان تمامی تصاویر انتخاب می گردد. در نهایت نقاط DSM با تصاویر بهینه تعیین شده بازنگاشت شده و موزاییک نهایی به یکباره تولید می شود.  نتایج این تحقیق نشان داد روش پیشنهادی در تولید ارتوفتوموزاییک بزرگ مقیاس به خوبی عمل کرده است به طوریکه موزاییک یکپارچه ای با اختلافات کم بر روی لبه های برش تولید شده است. علاوه بر این، روش پیشنهادی با روش رایج تولید ارتوفتوموزاییک که بر مبنای تولید تک ارتوفتوها و دوختن آن ها می باشد مقایسه شده است. ارزیابی ها بیانگر این هستند که روش پیشنهادی بر مبنای فاصله از مرکز تصویربرداری سرعت تولید ارتوفتوموزاییک را 39% و 45% به ترتیب در مجموعه داده اول و دوم افزایش داده است. همچنین دقت هندسی محاسبه شده با استفاده ار نقاط چک در ارتوفتوموزاییک های تولیدی به روش پیشنهادی به طور متوسط حدود 2 سانتی متر کاهش یافته است که نشان دهنده نتایج دقیق تر است.

    کلیدواژگان: تصاویر پهپاد، ترمیم تفاضلی، ارتوفتوموزاییک، مدل رقومی سطح(DSM)
  • سحر لطیف زاده، فرشید فرنود احمدی*، حمید عبادی، علی مهدی نژاد گرگری صفحات 95-112

    استفاده از محصولات دقیق و به روز فتوگرامتری برای برنامه ریزی شهری بسیار حایز اهمیت است، زیرا شهرها سیستم های فیزیکی و اجتماعی پیچیده و پویایی می باشند که دایما در حال تغییرند. یکی از روش های سریع و کم هزینه برای تولید این محصولات، فتوگرامتری پهپادمبنا است اما محدودیت های این روش نیازمند راه حل های خاص برای توسعه سیستم در مناطق شهری است. در حال حاضر اکثر پروژه های فتوگرامتری پهپاد در مناطق شهری بدون توجه به تغییرات ارتفاعی زمین و ارتفاعات عوارض مختلف و همچنین نقاط پنهان اجرا می شوند. هر سه مورد مذکور در دقت و کیفیت محصولات خروجی در مناطق دارای عوارض ارتفاعی تاثیر فراوانی می گذارند. سیستم توسعه یافته طراحی پرواز ارایه شده دراین مقاله براساس اصول فتوگرامتری، علاوه بر توجه به ارتفاع عوارض گوناگون مانند ساختمان ها و ناهمواری های زمین که موجب یکنواختی حتی الامکان مقیاس و پیشگیری از برخورد پرنده به عوارض می شود، شامل تصویربرداری مایل جهت کاهش نقاط پنهان نیز هست. روش پیشنهادی در یک منطقه شهری پیاده سازی گردید. نتایج نشان از کیفیت بالای ابرنقطه خروجی و دقت مسطحاتی 4.4 و 3.6 سانتی متر و دقت ارتفاعی 7 و 4 سانتی متر  در مقیاس درخواستی 1/750 دارد. همچنین وجود تصاویر مایل می توانند سهم خوبی در تولید اطلاعات در اتصال بین دیوارها و زمین و تراکم نقاط نمای ساختمان ها در منطقه داشته باشند. نتایج حاکی از موفقیت آمیز بودن طراحی و پیاده سازی الگوریتم طراحی شبکه سه بعدی پرواز فتوگرامتری پهپادمبنا مبتنی بر مدل زمین و عوارض است.

    کلیدواژگان: فتوگرامتری پهپادمبنا، مناطق شهری، طراحی پرواز سه بعدی، نقاط پنهان، ثبات مقیاس، تصویربرداری مایل
  • محمدرضا ارجمندراد، بهزاد وثوقی، زهرا قربانی* صفحات 113-123

    در مناطق شهری، تغییرشکل زیرساخت های حمل و نقلی و شبکه های جاده ای ممکن است منجر به حوادث ایمنی جدی شود. بنابراین مدیریت و نظارت برای جلوگیری از حوادث حمل و نقل و اطمینان از کیفیت ساخت و سازها، به ویژه در مناطقی با فرونشست زمین مانند استان قم، حیاتی است. آمار پایین بارندگی سالانه، خشک سالی های پیاپی و نیز جنس خاک منطقه سبب شده تا این استان به ویژه شهر قم در زمره مناطق مستعد فرونشست زمین قرار گیرند. نبود ایستگاه دایمی ژیودینامیک در محدوده شهری قم و همچنین پرهزینه و زمان بر بودن انجام عملیات ترازیابی سبب شد تا فناوری تداخل سنجی راداری به عنوان یکی از روش های برتر جهت پایش تغییرشکل زمین انتخاب شود. در این مطالعه، از روش تداخل سنجی راداری با دریچه مصنوعی مبتنی بر پراکنشگرهای دایمی (PS-InSAR) به منظور پایش و بازرسی زیرساخت ها استفاده شده است، زیرا امکان دستیابی به نتایج قابل اعتماد در شناسایی و پیشگیری از ناپایداری های زیرساختی را در طول زمان فراهم می کند. برای برآورد نرخ فرونشست زمین در شهر قم از 29 تصویر راداری پایین رو سنجنده سنتینل-1 طی بازه زمانی ژانویه 2019 تا نوامبر 2020 استفاده شده است. جهت پردازش تصاویر راداری و تحلیل سری زمانی از نرم افزار GMTSAR2StaMPS (G2S)  استفاده شده است. نتایج نشان داد که محدوده جنوب شرقی شهر قم دارای فرونشستی به میزان 5/54- میلی متر بر سال در راستای خط دید ماهواره است. موضوع نگران کننده کشیده شدن فرونشست زمین به محدوده مرکزی شهر و آسیب در زیرساخت های مهم شهری می باشد که جهت پیشگیری از این مسیله باید تدابیر کارآمدی در نظر گرفته شود. بررسی پیزومترهای منطقه و هیدروگراف قم-کهک نشان دهنده افت 8/1 متری تراز سطح آب در بازه زمانی مهر 1396 تا مهر 1400 است که این امر موجب فرونشستی در حدود 5/7- سانتی متر بر سال در راستای قایم در جنوب شرقی قم شده است. همچنین با توجه به تطابق خوب نتایج حاصل از تداخل سنجی راداری و افت سطح آب های زیرزمینی در منطقه می توان بهره برداری بی رویه از منابع آب زیرزمینی جهت مصارف کشاورزی دلیل اصلی فرونشست در این محدوده دانست.

    کلیدواژگان: فرونشست، قم، تداخل سنجی راداری، سنتینل-1، آب زیرزمینی، چاه های پیزومتر
  • یونس نعیمی*، رامین نوروزی، وحید صادقی صفحات 125-143

    در تحقیق حاضر، کارآیی 8 شاخص تغییرات شامل؛ بزرگی تغییرات، SAM، SCM، رگرسیون تصاویر، ERGAS، کورولیشن طیفی-مکانی، اطلاعات متقابل (MI) و فاصله JM از نظر صحت تشخیص تغییرات و زمان محاسبات روی دو مجموعه داده مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. مجموعه داده اول شامل یک جفت تصویر دوزمانه اخذشده توسط سنسورهای TM5 و ETM+ از سواحل جنوبی دریاچه ارومیه بوده و مجموعه داده دوم توسط سنسورهای TM4 و TM5 از شهر مراغه اخذ شده است. نتایج پیاده سازی در مجموعه داده اول برتری شاخص SAM نسبت به سایر شاخص ها را مشخص نمود. هشدار اشتباه (FA)، خطای از دست رفته (ME) و خطای کلی (TE) نقشه تغییرات حاصل از این شاخص به ترتیب %40/3، %91/13 و %86/8 است. در مرتبه دوم شاخص SCM قرار دارد که مقادیر FA، ME و TE این شاخص حدودا دو برابر مقادیر متناظر در شاخص SAM است. در مراتب بعدی و با نتایج تقریبا مشابه، به ترتیب شاخص های؛ JM، رگرسیون، اطلاعات متقابل، بزرگی تغییرات و ERGAS قرار دارند. ضعیف ترین نتایج متعلق به شاخص کورولیشن با خطای کلی %80/27 است. در مجموعه داده دوم، بهترین نتایج ابتدا از شاخص ERGAS و در مرتبه بعدی از شاخص بزرگی تغییرات حاصل شد. مقادیر FA، ME و TE نقشه تغییرات حاصل از شاخص ERGAS به ترتیب %63/0، %54/26 و %5/7 بوده و برای شاخص بزرگی تغییرات به ترتیب برابر %63/0، %23/32 و %01/9 است. در مراتب بعدی به ترتیب شاخص های؛ SCM، SAM، رگرسیون، کورولیشن طیفی-مکانی و JM قرار دارند. ضعیف ترین نتایج متعلق به شاخص اطلاعات متقابل با خطای کلی %56/26 است. جهت بررسی وابستگی شاخص های تغییرات از آزمون مک-نمار استفاده شد. در مجموعه داده دوم؛ اختلاف بین تمامی شاخص ها معنادار بوده ولی در مجموعه داده اول، برخی از شاخص ها تفاوت معناداری با یکدیگر نداشتند. از نظر پارامتر زمان، بزرگی تغییرات سریع ترین شاخص و اطلاعات متقابل، کندترین شاخص در بین سایرین است.

    کلیدواژگان: تشخیص تغییرات، تصاویر سنجش از دور چندزمانه، شاخص های تغییرات
  • محسن فیضی*، مهدی رئوفیان نائینی، آناهیتا حاتمی صفحات 145-158

    در این مطالعه، یک مدل منطقه ای برای میدان گرانش زمین در سراسر قطب جنوب ارایه می شود. در این مدل سازی از مشاهدات اختلاف گرانش در امتداد خط دید ماهواره (LGD)، حاصل از ماموریت گریس (GRACE-FO) استفاده شده و مدل برحسب بسط به توابع پایه ی هارمونیک های کروی اصلاح شده (ASCH) محاسبه می گردد. توابع پایه ASCH با استفاده از معرفی ضریب مقیاس و اعمال یک نگاشت به دامنه و مرز مسیله، به ما این امکان را می دهد که از توابع لژاندر درجه و مرتبه صحیح (مشابه هارمونیک های جهانی) در مدل سازی استفاده کنیم و همچنان این مدل سازی ماهیت محلی داشته و قادر به نمایش جزییات باشد. با توجه به ویژگی توابع پایه؛ نخست روشی نوین برای تبدیل داده های LGD به دامنه ASCH و محاسبه ضرایب هارمونیک ارایه می گردد. به منظور کاهش اثر خطای لبه ای، داده های شبکه بندی گرانشی فراتر از مرز منطقه ی مورد مطالعه با استفاده از یک مدل ژیوپتانسیل تولید می شوند. برای صحت سنجی مطالعه ی انجام شده، مجموعه ای از نقاط کنترل از بین داده های LGD و در مسیر پروفیل ها (مسیرهای مداری ماهواره GRACE بر روی منطقه موردمطالعه) انتخاب می شوند تا صحت مدل های محلی را تایید کنند. براین اساس، وقتی نتایج مدل محلی با نقاط کنترل مقایسه می گردد، ریشه میانگین مربعات خطا برابر 1 نانومتر بر مجذور ثانیه حاصل می گردد؛ که با دقت داده های LGD یعنی 0.15 نانومتر بر مجذور ثانیه،  قابل مقایسه است. از طرف دیگر ریشه میانگین مربعات خطای مدل های ژیوپتانسیل جهانی در برابر داده های LGD برابر 6 نانومتر بر مجذور ثانیه است. لذا روش توابع هارمونیک محلی توانایی استخراج جزییات بیشتری از میدان ثقل را داشته و می تواند مدل ژیوپتانسیل محلی دقیق تری ایجاد کند.

    کلیدواژگان: مدل سازی میدان ثقل محلی، تابع پایه هارمونیک کلاه کروی اصلاح شده، مشاهدات اختلاف گرانش خط دید، ماهواره GRACE-FO
|
  • Maryam Teimouri*, Mehdi Mokhtarzade Pages 1-15

    One of the serious challenges in remote sensing is extracting suitable features. With the presence of a new generation of deep neural networks, automatic and accurate feature extraction and classification of crops have become possible. On the other hand, appropriate features can partially reduce the effects of spectral similarity in the detection of different crops while improving classification accuracy. Also, the use of time-series data during the crop growth period provides useful information about crops to researchers. In this regard, this research aimed to investigate and evaluate three methods, three-dimensional convolutional neural network (3D-CNN), long short-term memory (LSTM), and gated recurrent unit (GRU), to extract appropriate features from time-series optical images. In the architecture of 3D-CNN, an attempt was made to design a structure so that the optimal spatial-temporal features could be extracted from time series images, and then the results were evaluated and compared with two other methods (i.e. LSTM, GRU). Finally, according to the results, 3D-CNN, with an overall accuracy (OA) of 90.70% and a kappa coefficient (KC) of 89.37%, which were about 3.50% and 4.00% higher than the OA and KC of LSTM, respectively, demonstrated a greater capability to identify crops. Moreover, the OA of the results of the classification by GRU was close to the OA of 3D-CNN, and only the OA of this method was 1.48% better than GRU. Therefore, the results confirmed the efficiency and suitability of 3D-CNN for crop classification.

    Keywords: crop classification, time series images, 3D-CNN, LSTM, GRU
  • Milad Ilkhani Khosrowshahi, Mohammad Karimi*, Neda Kaffash Charandabi Pages 17-38

    One of the most contagious diseases of recent years is Covid 19 disease (Corona), which has spread from Wuhan, China to the rest of the world since late 2019, causing many crises and a profound impact on the world and our daily lives. In most people infected with the disease, it causes respiratory symptoms, the severity of which depends on the person's immune system. The main objectives of this study are to discover the clusters and predict the high risk areas of Covid 19 disease, compare the efficiency of the two proposed methods and determine the effective parameters by city. In this study, Moran index and hot spot analysis index were used to investigate the distribution pattern of disease incidence rates and clusters, respectively, and Pearson correlation coefficient was used to determine effective disease parameters. In this study, statistical data of Covid 19 disease of East Azerbaijan province in the city along with environmental and topographic, health, economic and urban facilities data in the period from February 22, 2020 to November 20, 2020, were collected weekly. According to the results, the incidence of Covid 19 disease during this period has passed two peaks and according to the maps obtained from the two models, in some weeks the GWR model and in some weeks the MLP model was the superior model; also, for the GWR model, the goodness of fit index value is 0.8985 and the normalized root mean square error is 0.0822 and for the MLP model is 0.8226 and 0.1340, respectively, which shows that the GWR method is more appropriate. Sensitivity analysis of different parameters showed that the parameters of the Covid 19 incidence rate of the previous week and wind speed are more important than other modeled parameters in this issue. In this study, effective parameters were extracted separately for each city and a local model was presented that compared to the general state of the model, the local model had better accuracy than the general model of the MLP method.

    Keywords: Covid, 19 (corona virus), spatio-temporal distribution, prediction modeling, multilayer perceptron neural network, geographic weight regression, GIS
  • Ebrahim Karami, Niloofar Alizadeh, Mahmoodreza Sahebi* Pages 39-50

    Given the special situation of Iran in terms of tectonics, it can be claimed that all faults in the country are seismic. Every year, financial and human losses and losses occur, especially in rural areas due to earthquakes. Today, interferometry synthetic aperture radar technology with various capabilities and products in the field of phase and amplitude has become a powerful tool for monitoring movements. Satellite imagery for two-pass (ascending and descending) capture can provide different information about faults. In this paper, seismic fault parameters are estimated by solving the inverse problem with surface displacement field boundary values ​​obtained from InSAR observations. The study of active fault parameters to identify earthquakes and improve their predictability is a topic of interest for geologists. For this purpose, a pair of Sentinel-1 radar images before and after the earthquake have been studied as images of the study area. As the results show, the maximum amount of ground displacement was 19 cm up and 8 cm down. To obtain the fault geometry and slip distribution on the fault plane, these components have been inverted using the genetic algorithm optimization method and the Acada ​​elastic half-space analysis model. The inverse modeling method showed that InSAR is a useful method for estimating the amount of ground displacement due to an earthquake and also determining the parameters of the fault causing the earthquake. Also, there is 1 and 3 cm uncertainty for two observed and modeled data, respectively. This indicates a better accuracy of descending geometry.

    Keywords: earthquake, InSAR, modeling, ascending, descending, fault
  • Javad Eslami, Zahra Azizi*, Ahmad Bybordy, Payam Alemi, Mirmasoud Kheirkhahzarkesh Pages 51-61

    Survey of spatial distribution of soil elements and the pattern  of  their distribution  in order to identify the characteristics and  capabilities of the land for efficiency and sustainable cultivation  is essential. Geographical information system as an efficient tool make this possibile to produce of reliable data. The purpose of  this study is to investigate the  special distribution  of soil elements in the ajabshir plain. In this regard after receiving  the results of  soil  analysis  in 136 soil samples in  the form of 10 parameters factor and  elements of plants growth by using IDW  algorithm prepared maps of soil elements distribution  in study  area. The results of  PH  as an influential  factor  show  that  the area has  alkaline  soil. On the other hand  potassium (K)  as an essential elements, especially against salinity  stress , which is increasing  due to the decrease in the level of urmia lake in the  region  has a suitable  ration in  agricultural  farms. However , the  electrical  conductivity  is relatively  uniform  in other  parts  of  the lake , except  for  the  northwestern of the area which  shows  the  highest value. This is while the electrical  conductivity  except  for  northwestern  parts  of   the range  on the lake  shore , which shows  the  highest  value . However  the electrical conductivity  is  relatively uniform in other parts of distribution , except for the  northwestern  part of the lake shore, which shows the highest value. Although  the  results  of  the 2000 to  2022 shawl  vegetation  map  extracted using the  NDVI  index  show  a decrease  of  1495.07  hectares  of  cultivated area over  to two  decades, but the amount and  distribution of  elements indicate  the quality  and  fertility of  soil  in  this  area  which  is  exposed  to  environmental  hazards  , especially  the  spread of  saline lands  and  dust  resulting from it.

    Keywords: Soil Elements, IDW Algorithm, NDVI, Urmia Lake, GIS, Ajabshir
  • Elham Karimzadeh Jafari, Javad Soosani*, Masoud Varshosaz, Hamed Naghavi Pages 63-73

    Zagros forests are one of the important and strategic areas of the country. Forest inventories in areas like Zagros is expensive and time-consuming due to the difficult access and low density of trees. Laser scanning methods to prepare point clouds and produce maps provide valuable and significant information in forest management. With the release of the LiDAR short-range light detection sensor in 2020 by Apple, it became possible to use alternative scanning methods. In the present study, in order to check the accuracy of iPhone LiDAR in preparing point clouds of tree trunks, 37 Iranian oak trees were selected and specific longitudinal and transverse distances were marked on their trunks. The high accuracy of the point clouds for these distances resulted in a high correlation between the generated point clouds and the real distances. The RMSE% was obtained for longitudinal distances of 1.33 cm and for transverse distances of 2.2 cm respectively, which proves the high accuracy of the mentioned technology and its high capability in extracting quantitative components of tree trunks.

    Keywords: Zagros forests, scan, smartphone, validation, Apple, Pearson correlation
  • Maryam Sajadian*, Masoud Varshosaz Pages 75-94

    UAV-based images are now widely used to generate large-scale orthophoto mosaics. The generation of an orthophoto mosaic is divided into two stages: image registration and image stitching. Using the DSM associated with each image, orthophotos are generated throughout the image registration. The single orthophotos generated are then joined to each other step by step in the second stage, utilizing various methods of image stitching. Image stitching methods depend on the complex and challenging processes of image matching and seamline determination. In addition, the registration and stitching of images in UAV-based mapping projects with a significant number of images is a time-consuming process. In this study, a straightforward method is provided for creating large-scale true orthophoto mosaics from UAV-based images without the requirement to generate single orthophotos, image registration and seamline network determination. Instead of registrating the images and then stitching them step-by-step, this method processes the DSM of the entire area and all of the images simultaneously. First, for each DSM point, the optimal image is determined from among all the visible images based on an optimization procedure. Optimization is based on two criteria: distance from nadir point and distance from the projection center. Using the determined optimal images, the differential rectification procedure is then run, and the orthophoto mosaic cells are filled. The results of this investigation demonstrated that the proposed method yielded a mosaic with minimal changes along the seamline. In addition, the proposed method is compared with the conventional orthophoto mosaic production method, which is based on image matching and determination of seamlines. Evaluations indicate that the proposed method is able to increase the production rate of orthophoto mosaic by 39% and 45% in dataset 1 and 2 respectively. Additionally, the geometric accuracy calculated using the checkpoints in the orthophoto mosaic generated by the suggested method has decreased by an average of 2 cm, indicating more precise results.

    Keywords: UAV images, Deferential rectification, Orthophoto mosaic, Digital Surface Model (DSM)
  • Sahar Latifzadeh, Farshid Farnood Ahmadi*, Hamid Ebadi, Ali Mahdinezhad Gargari Pages 95-112

    The use of accurate and up-to-date photogrammetric products as a basis for urban planning is very important because cities are complex and dynamic physical and social systems that are constantly changing. Urban planning experts and scientists need a wide range of spatial maps and technologies to make decisions to advance its benefits. This requires providing fast and accurate mapping methods. One of the low-cost and accurate mapping method is UAV-based photogrammetry but the limitations of this method require special solutions for developing the system in urban areas. Currently, most UAV photogrammetry projects are carried out in urban areas, without considering changes in the elevation of the ground and the heights of various features, as well as occlusion points. All three of these cases have a great impact on the accuracy and quality of output products in areas with altitude features. The developed three-dimensional flight planning in this article, in addition to paying attention to the height of various features such as buildings and terrain, makes the scale as uniform as possible and prevents the UAV from hitting obstacles. The flight design also includes a new technique such as oblique or semi-oblique imaging to reduce occlusion points. The proposed method was implemented in an urban area. The results of the algorithm were evaluated based on the accuracy, and quality of point clouds and output products, the accuracy of the checkpoints and comparison with the expected standard errors, scale stability in images, density of point clouds, and reduction of occlusion points. The results show the high quality of the products and the planimetric accuracy of 3.6 cm and the altitude accuracy of 7 and 4 cm at the requested scale of 1.750. Also, the results show that oblique images have a significant effect in generating information in the connection between walls and the ground and the density of building facades in the area. The results show that the design and implementation of the UAV photogrammetric flight planning algorithm based on the topographic model and features is successful.

    Keywords: UAV-based photogrammetry, Urban areas, three-dimensional flight planning, scale stability, oblique imaging, occlusion points
  • MohammadReza Arjmandrad, Behzad Voosoghi, Zahra Ghorbani* Pages 113-123

    In urban areas, deformation of transport and road infrastructure may lead to serious safety incidents. Therefore, management and monitoring are vital to ensure the quality of constructions and prevent transportation accidents, especially in areas with land subsidence such as Qom province. Low annual rainfall statistics, successive droughts and the type of soil in the region have caused this province, especially Qom city, to be among areas prone to land subsidence. The absence of a permanent geodynamic station in Qom's urban area, as well as the costly and time-consuming leveling operation, made radar interferometric technology to be chosen as one of the best methods for monitoring land deformation. In this study, the permanent scatterer interferometric synthetic aperture radar (PS-InSAR) technique has been used for infrastructure monitoring and inspection because it allows obtaining reliable results in the detection and prevention of infrastructure instabilities during time provides. For estimating land subsidence rate in the city of Qom, 29 descending radar images of the Sentinel-1 sensor were used during the period of January 2019 to November 2020. GMTSAR2StaMPS (G2S) software was used to process radar images and time series analysis. The results showed that southeastern area of Qom city has a subsidence rate of -54.5 mm/yr along the line of sight (LOS) of the satellite. The worrisome issue is the extension of land subsidence to the central area of the city and damage to important urban infrastructures, which should be taken into account in order to prevent this problem. The investigation of regional piezometers and Qom-Kahak hydrograph shows a drop of 1.8 meters in the water level between October 2017 and October 2021, which has caused subsidence of about -7.5 cm per year in the vertical direction in the southeast of Qom. Also, due to the good agreement of the results of radar interferometry and the drop of the underground level in the region, the excessive exploitation of underground water resources for agricultural purposes can be considered as the main reason for the subsidence in this area.

    Keywords: Subsidence, Qom, Interferometric radar, Sentinel-1, Underground water, Piezometers
  • Younes Naeimi*, Ramin Norouzi, Vahid Sadeghi Pages 125-143

    In this paper, the performance of 8 change indices including Euclidean Distance (ED), Spectral Angle Mapper (SAM), Spectral Correlation Mapper (SCM), image regression, ERGAS, spectral-spatial correlation, mutual information (MI), and Jeffries-Matusita Distance (JMD) has been compared on two different datasets from the accuracy and computational time points of view. The first dataset includes a pair of bi-temporal images taken by Landsat TM5 and ETM+ sensors over the southern shores of Lake Urmia, and the second dataset is taken by Landsat TM4 and TM5 sensors overs the Maragheh city and sorrounding area. Implementing the mentioned indices on the first dataset indicates the SAM's significant superiority compared to the other indices. False alarm (FA), missed error (ME), and total error (TE) of the change map resulting from SAM are 3.40%, 13.91%, and 8.86%, respectively. The change map resulting from SCM is in the second order, its FA, ME, and TE values are almost twice the corresponding values derived from SAM. JMD, regression, MI, ED, and ERGAS indices were in the next ranks respectively with 20.17%, 20.61%, 20.84%, 21.22%, and 21.47% TE on their change maps. In the first dataset, the worst change detection result was obtained from the correlation index (TE=27.80%). In the second dataset, the best results have been obtained first from the ERGAS and then from the magnitude of change, which were at the top compared to others. The FA, ME, and TE values of the change map resulting from the ERGAS were 0.63%, 26.54%, and 7.5%, respectively, and the FA, ME, and TE values of the change map resulting from the ED were 0.63%, 32.23%, and 9.01%, respectively. In the lower ranks, SCM, SAM, regression, spectral-spatial correlation, and JMD have led to 11.41%, 12.62%, 14.45%, 17.34%, and 18.03% total errors in change detection, respectively. The worst result with 26.56% TE was achieved from the MI. It is noted should be that the significance of the differences in accuracy between the mentioned indices was tested and verified by McNemar’s test. In terms of computation time, the ED was the most efficient, while the MI was time-consuming on the analysed datasets.

    Keywords: LULC, change detection, remotely sensed images, change index
  • Mohsen Feizi*, Mahdi Raoofian Naeeni, Anahita Hatami Pages 145-158

    In this study, a regional model for the Earth's gravity field across Antarctica is presented. So, observations of gravity difference along the line of sight of the satellite (LGD), obtained from the GRACE-FO mission, are used, and the local gravity model is calculated based on the Adjusted Spherical Cap Harmonics (ASCH) basis functions. in this method, by introducing a scale factor and applying a mapping to the domain and boundary of the problem, we can use legendre functions of the integer degree and order (similar to global harmonics). According to the characteristics of basic functions, first, a new method for converting LGD data to the ASCH domain and calculating harmonic coefficients is provided. In order to reduce the edge error effect, the gravity grid data beyond the boundary of the studied area is generated using a geopotential model. To verify the validity of the study, a set of control points are selected from the LGD data and in the path of the profiles (orbital paths of the GRACE satellite over the studied area) to verify the accuracy of the local model. Therefore, when the results of the local model are compared with the control points, the root mean square error is equal to 0.9 (nm/s2). which is comparable to the accuracy of LGD data of 0.15 nm/s2. On the other hand, the root mean square error of global geopotential models against LGD data is equal to 6 nm/s2. Because of this, the local harmonic function (ASCH) can get more information from the gravity field and make a more accurate model of the local geopotential.

    Keywords: local gravity field modeling, Adjusted spherical cap harmonic basis function, line-of-sight gravity difference observations, GRACE-FO satellite