فهرست مطالب

نشریه علوم و فنون نقشه برداری
سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 48، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/08
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدمهدی عباس پور*، علی حسینی نوه صفحات 1-19

    با پیشرفت روز افزون فناوری، ربات های پرنده در بسیاری از کاربردها مانند نقشه برداری، بازرسی و ایمنی، حمل کالا و عملیات های نظامی مورد استفاده قرار می گیرند. جهت ناوبری این پرنده ها نیاز اساسی به عملیات تعیین موقعیت به صورت آنی وجود دارد. در محیط های خارج از ساختمان این کار اغلب با استفاده از سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای انجام می شود. اما در محیط های داخل ساختمان امواج سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای قابل دریافت نیستند. بنابراین جهت ناوبری ربات های پرنده در داخل ساختمان باید از سایر روش های تعیین موقعیت مانند استفاده از دوربین های تصویربرداری بهره جست. همچنین امکان استفاده از داده های حسگرهای اینرشیا به عنوان مکمل داده های تصویری وجود دارد. در فضای داخلی به علت کمبود بافت و مشکلات مربوط به روشنایی، می توان علاوه بر عوارض نقطه ای تصویر از عوارض خطوط تصویری نیز استفاده کرد. با توجه به مطالب ذکر شده، محققان الگوریتم های بسیاری جهت تعیین موقعیت ربات های پرنده ارایه داده اند. اما برای مقایسه این الگوریتم ها صرفا به بررسی خطای کلی تعیین موقعیت و زمان اجرای الگوریتم بسنده شده و تحلیل و بررسی در مورد دلایل افزایش یا کاهش دقت هندسی یا علت شکست خوردن الگوریتم ها در محیط های پر چالش، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش عملیات تعیین موقعیت پهپاد EuRoC با استفاده از تکنیک های منتخب، یعنی الگوریتم های PL-SVO و ORB-SLAM 2 و vins fusion انجام گرفته و نتایج آنها تحلیل و مقایسه شده است. همچنین دلایل موفقیت یا عدم موفقیت الگوریتم ها در عملیات تعیین موقعیت ربات در شرایط مختلف با استناد به اطلاعات فیزیکی ربات و خواص رادیومتریکی تصاویر بیان می گردد. در بین الگوریتم های ذکر شده، vins fusion با میزان RMSE کمتر از یک متر برای دو مورد از تست ها و حدود 1/2 متر برای تست دیگر بالاترین دقت را به خود اختصاص داده است. همچنین الگوریتم ORB-SLAM 2 نیز در بخش هایی از پرواز که موفق به تخمین موقعیت ربات پرنده شده، RMSE کمتر از یک متر دارد.

    کلیدواژگان: تعیین موقعیت ربات پرنده به روش دیداری، حسگر اینرشیا
  • شیبا محمودی*، صدرا کریم زاده صفحات 21-36

    سیل یکی از مهم ترین مخاطرات طبیعی تهدیدکننده جوامع انسانی می باشد. مسایل مربوط به سیل گوناگون بوده و طبیعت پیچیده ای دارد. هجوم سیلاب باعث ازبین رفتن امکانات و واردآمدن خسارات جانی و مالی و اختلال در حمل ونقل و ارتباطات می شود. برآورد مساحت حاصل از سیل در مناطق سیل زده باعث می شود که ما خسارات ناشی از سیل را به دست آوریم و گستره ای برای آن تعیین کنیم تا برنامه ای را جهت کاهش این خسارات و نقاطی را که دارای خطر بالایی هستند شناسایی کرده و خطرات را تاحدودی کاهش دهیم. در این راستا تکنیک های سنجش از دور و GIS، روش های بسیار مناسبی برای جمع آوری اطلاعات، تصمیم گیری سریع، دقیق و با صرفه محسوب می گردند. جهت انجام این مطالعه از تصاویر ماهواره های سنتینل 1 و 2 برای ژانویه 2020 استفاده شد، همچنین، از روش شیءگرای تصاویر ماهواره ای و قابلیت سامانه گوگل ارث انجین جهت مدل سازی و استخراج مساحت سیل استفاده شد. بر اساس نتایج ارزیابی صحت، ضریب کاپا و صحت کلی، الگوریتم های طبقه بندی شیء گرا بهترین نتیجه را نسبت به سایر پردازش ها نشان داد. همچنین نتایج صحت سنجی نشان داد که الگوریتم طبقه بندی شیءگرا دارای صحت کلی 94/0 و ضریب کاپا 88/0 و پردازش های صورت گرفته در سامانه گوگل ارث انجین دارای صحت کلی 91/0 و ضریب کاپا 87/0است. این نتایج نشان می دهد که الگوریتم های شیءگرا و سامانه گوگل ارث انجین ابزاری بسیار مفید برای شناسایی مناطق سیل زده است و می تواند برنامه ریزان را در مدیریت مخاطرات طبیعی در منطقه مورد مطالعه یاری رساند.

    کلیدواژگان: سیل، سنتینل، الگوریتم های شی گرا، گوگل ارث انجین
  • محمدامین منوچهری*، علی حسینی نوه احمد آبادیان صفحات 37-52

    استفاده از ترکیب فاصله یاب و دوربین در حوزه رباتیک، نقشه برداری و خودروهای خودران، برای تهیه نقشه و برداشت اطلاعات رنگ و بافت اشیاء، بسیار مفید است. به منظور تلفیق داده های این دو سنسور، باید آنها بادقت بالا نسبت به هم کالیبره شوند، به این معنی که بردار انتقال و ماتریس دوران آنها نسبت به هم مشخص باشد. این مقاله یک روش برای کالیبراسیون یک لایدار دوبعدی (فاصله یاب لیزری صفحه ای) نسبت به یک دوربین پیشنهاد می کند که از همان تست فیلدهای سه بعدی رایج در کارهای فتوگرامتری مانند کالیبراسیون دوربین استفاده می کند. در روش پیشنهادی، قید نقطه روی صفحه و یک قید  اضافی دیگر برای به دست آوردن پارامترهای کالیبراسیون استفاده شده است که در تحقیقات گذشته چنین قیدهایی برای صفحه شطرنجی استفاده شده بود. برای پیاده سازی و ارزیابی روش پیشنهادی یک سیستم شامل یک فاصله یاب دوبعدی، دوربین استریو و سروو موتور طراحی و ساخته شد. این روش با یکی از دقیق ترین روش های کالیبراسیون جدید که از یک تست فیلد فتوگرامتریک و توپ های پینگ پنگ استفاده می کرد، مقایسه شد. مزیت روش پیشنهادی نسبت به این روش عدم استفاده از توپ های پینگ پنگ و عدم نیاز به انتخاب نقاط مربوط به توپ های پینگ پنگ در ابرنقاط است که فرآیندی دستی و زمان بر است. همچنین روش پیشنهادی با روش جیافن و همکاران که از ساختار هرمی ایجاد شده در گوشه اتاق برای کالیبراسیون استفاده می کند، مقایسه شد. در آخر پارامترهای کالیبراسیون فاصله یاب نسبت به دوربین در روش پیشنهادی، روش کالیبراسیون با استفاده از ابر نقطه سه بعدی و روش جیافن و همکاران محاسبه شد. RMSE نقاط چک برای این سه روش به ترتیب 24/14، 40/12 و 94/15 میلی متر بود.  اگرچه RMSE روش پیشنهادی نسبت به روش کالیبراسیون با استفاده از ابر نقطه سه بعدی کمی کمتر است ولی این روش به توپ پینگ پنگ نیازی ندارد و عملیات های زمانبر انتخاب نقاط مربوط به توپ های پینگ پنگ و برازش کره به آنها را ندارد.

    کلیدواژگان: فاصله یاب دوبعدی، ‎ ‎کالیبراسیون خارجی دوربین و فاصله یاب، باندل اجسمنت، تست فیلد فتوگرامتریک، قید نقطه روی صفحه
  • ایمان زندی، پرهام پهلوانی*، بهناز بیگدلی صفحات 53-76

    سیل مهمترین بحران طبیعی می باشد که هر ساله موجب خسارات جانی و مالی می گردد، بنابراین مدیریت آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. اساسی ترین گام در مدیریت بحران سیل، تهیه نقشه حساسیت می باشد که تلفیق سیستم اطلاعات مکانی و تصمیم گیری چند معیاره رویکردی کارا جهت انجام آن می باشد. تحقیق حاضر به منظور مدلسازی مکانی حساسیت سیل به ارایه یک رویکرد مبتنی بر ادغام وزن معیارهای موثر بر حساسیت سیل با استفاده از تیوری ادغام اطلاعات دمپستر-شفر پرداخته است. هدف از ادغام وزن معیارها، افزایش قابلیت اطمینان، کاهش عدم قطعیت فرایند وزندهی و افزایش دقت مدلسازی حساسیت سیل می باشد. تحقیق حاضر با ادغام نتایج دو روش وزندهی تحلیل سلسله مراتبی و بهترین-بدترین، به ارایه یک روش وزندهی ترکیبی پرداخته است. روش های وزندهی ترکیبی تحقیقات پیشین عمدتا مبتنی بر عملگرهای ریاضی ساده بوده اند و عملگرهای پیچیده همانند تیوری ادغام دمپستر-شفر مورد استفاده در تحقیق حاضر کمتر مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج ادغام وزن های بدست آمده از دو روش وزندهی فرایند تحلیل سلسله مراتبی و بهترین-بدترین بیانگر وزن بسیار بالای معیار جریان تجمعی (437/0) و وزن بسیار پایین معیار شاخص پوشش گیاهی (004/0) بوده است. مقایسه نتایج تحقیق با واقعیت های منطقه مورد مطالعه نشان داد رویکرد وزندهی ترکیبی ارایه شده با دقت 96 درصد در مقایسه با هر یک از روش های وزندهی پایه مورد استفاده، از عملکرد بالاتری برخوردار بوده است. همچنین، مدلسازی حساسیت حاصل از روش نوین وزندهی بهترین-بدترین در مقایسه با روش رایج فرایند تحلیل سلسله مراتبی از دقت بالاتری برخوردار بوده است. بر اساس نتایج تحقیق، بیش از 92 درصد منطقه مورد مطالعه از حساسیت سیل متوسط به بالا و کمتر از 8 درصد منطقه از حساسیت کمتر از متوسط برخوردار بوده است که این نشان دهنده سیل خیز بودن منطقه مورد مطالعه می باشد.

    کلیدواژگان: مدلسازی حساسیت سیل، تئوری دمپستر-شفر، روش بهترین-بدترین، فرایند تحلیل سلسله مراتبی، سیستم اطلاعات مکانی
  • سارا حق بیان*، بهنام تشیع، مریم حسینی صفحات 77-89

    مدلسازی دقیق تغییرات مکانی-زمانی نیازمند روش مناسب و داده های کامل و دقیق است. داده ها از حسگرهای ایستگاه های پایش جمع آوری می شوند. تعداد این ایستگاه ها محدود است و به دلیل عوامل اجتناب ناپذیر بخشی از داده ها از دست می روند. نوآوری مقاله حاضر، غلبه بر محدودیت های روش های موجود در جانهی مقادیر از دست رفته PM2.5 است. محدودیت روش های موجود، عدم توجه همزمان به مکانیسم مکانی-زمانی داده های از دست رفته است. به منظور غلبه بر محدودیت های روش های موجود، جانهی مقادیر از دست رفته  PM2.5 همراه با در نظر گرفتن روابط بین متغیرها با حفظ تغییر پذیری و عدم قطعیت طبیعی آن ها، با استفاده از مدل های درخت اضافی و درخت تصمیم پیاده سازی گردید. نتایج نشان داد که روش درخت اضافی به دلیل کاهش سوگیری با میانگین 0.80=R2 دقت بالاتری از روش درخت تصمیم با میانگین 0.64=R2  در جانهی مقادیر از دست رفته PM2.5دارد. پس از مدیریت داده های از دست رفته با استفاده از روش درخت اضافی، از روش XGBoost به دلیل ارزیابی غیرخطی اهمیت متغیرهای موثر با هدف افزیش دقت و کاهش هزینه محاسباتی برای مدلسازی تغییرات مکانی-زمانی آلاینده PM2.5 در بافت های مختلف جغرافیایی کلانشهر تهران استفاده گردید. متغیرهای موثر درنظرگرفته شده برای جانهی و مدلسازی شامل داده های هواشناسی و سایر آلاینده های اصلی نظیر O3،Pm10،Co،So2، No2  است. متغیرهای هواشناسی شامل مجموع بارش، رطوبت نسبی، دما از مدل ECMWF استخراج گردیدند. استفاده از مدل ECMWF علاوه بر افزایش تعداد ایستگاه هواشناسی، امکان استفاده از رزولوشن یک ساعتی با تعداد بسیار ناچیز داده از دست رفته را در مقابل تعداد محدود، رزولوشن سه ساعتی با تعداد زیاد داده از دست رفته هواشناسی را فراهم می کند.

    کلیدواژگان: PM2.5، داده های از دست رفته، یادگیری ماشین، درخت اضافی، درخت تصمیم، XGBoost
  • زینب نیسانی سامانی*، علی اصغر آل شیخ، ایمان زندی صفحات 91-106

    عدالت مکانی سلامت شهری (USEH) ارتباط نزدیکی با استانداردهای کیفیت زندگی و سطح توسعه یافتگی شهری دارد. ارزیابی آن در عملکرد وضعیت بهداشت عمومی و برنامه ریزی شهری بسیار اهمیت دارد. هدف این پژوهش توسعه رویکردی برای تهیه و ارزیابی نقشه USEH با استفاده از دو مجموعه داده شامل اطلاعات مکانی مرجع و اطلاعات مکانی داوطلبانه (VGI) می باشد. تا دقت نقشه های حاصل از هر دو نوع مجموعه داده تعیین شود. این پژوهش در منطقه 6 کلانشهر تهران انجام شده است. در این تحقیق ابتدا معیارهای موثر بر میزان USEH تعیین گردید. نقشه معیارها با تحلیل های مکانی و تصمیم گیری چند معیاره و نقشه نهایی USEH با تلفیق نقشه معیارها تهیه شد. به منظور اعتبارسنجی نقشه تهیه شده، مجددا نقشه USEH براساس اطلاعات VGI ارایه شده توسط شهروندان تولید گردید و با نقشه حاصل از داده های مرجع مورد مقایسه قرار گرفت. میزان USEH برای شهروندان در 5 سطح، از بسیار مناسب تا بسیار نامناسب طبقه بندی شده است. براساس نقشه USEH بدست آمده از داده های مرجع، تقریبا 62 درصد از منطقه مورد مطالعه دارای عدالت مکانی مناسب یا بسیار مناسب بوده است. مقایسه نقشه حاصل از VGI با نقشه مرجع، میزان 72 درصد مطابقت را نشان داد. تعیین و ارزیابی USEH برای مناطق مختلف با استفاده از روش ها و فناوری های نوین یک گام اساسی جهت کمک به تصمیم گیران حوزه سلامت به منظور مدیریت و تخصیص منابع می باشد. انتظار می رود نتایج تحقیق حاضر به عنوان یک معیار مهم جهت تصمیم گیری در حوزه سلامت و افزایش عدالت مکانی در برخورداری شهروندان از امکانات و مولفه های سلامت مورد توجه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: عدالت مکانی سلامت شهری، اطلاعات مکانی داوطلبانه، سیستم استنتاج فازی، تصمیم گیری چند معیاره، خدمات درمانی
  • محمدرضا جنیدی*، جواد صابریان صفحات 107-120

    افزایش جمعیت و رشد شهرنشینی در دهه های اخیر مدیریت شهری را به چالش کشیده است و مسیله حمل ونقل شهری یکی از موضوعات مهم در این زمینه است. بنابر اهمیت این موضوع و نقش مهم حمل و نقل کالا در اقتصاد، مسیله حمل ونقل مرسوله های پستی، موضوع این پژوهش است. بکارگیری روش های قدیمی و تجربی منجر به افزایش طول مسیر دریافت و تحویل مرسوله ها می شود که در نهایت منجر به افزایش هزینه های مربوطه می شود. بنابراین، نیاز است که این مسیله با روش های علمی انجام شود و با بهینه سازی بتوان هزینه ها (و ترافیک شهری) را کاهش داد. در این پژوهش، به کمک الگوریتم های فراابتکاری مسیله دریافت و تحویل مرسولات پستی بهینه سازی شده است. در این پژوهش، از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی دریافت و تحویل مرسولات استفاده شده است و در آن ماتریس هزینه سفر بین نقاط دریافت و تحویل مبنای محاسبات است. در مدل پیشنهادی، چینش دریافت و تحویل مرسولات در هر کامیون پستی، در یک سطر قرار گرفته و پنج سطر که معرف پنج کامیون (مرکز پستی) هستند در یک ماتریس ایجاد شد. الگوریتم ژنتیک با ایجاد تصادفی این ماتریس ها (کروموزوم ها یا همان جواب های مسیله) و اندازه گیری تابع بهینگی (هزینه سفر) هر ماتریس، جواب نهایی را بهینه می کند. برای پیاده سازی شهر تهران به عنوان منطقه مطالعاتی انتخاب شد و داده های شبکه معابر منطقه مطالعاتی به ابزار تحلیل گر شبکه وارد شد. سپس، ماتریس های هزینه سفر بین نقاط دریافت و تحویل و مراکز استقرار کامیون ها از داده ی نقاط 50 مرسوله استخراج و وارد مدل شد. پس از تولید خروجی که بهینه ترین ترتیب نقاط تحویل و دریافت مرسولات است با اولین جواب تصادفی ساخته شده (به عنوان روش سنتی و برنامه ریزی نشده) مقایسه شد. مجموع طول طی شده کلی برابر با 551689 متر است که از 720287 متر طول کلی جواب تصادفی اولیه 168598 متر کمتر است که نشان از صرفه جویی 4/23 درصدی دارد.

    کلیدواژگان: دریافت و تحویل مرسوله پستی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک، حمل و نقل شهری
|
  • MohammadMahdi Abbaspour*, Ali Hosseini Naveh Pages 1-19

    With the advancement of technology, flying robots are used in many applications such as mapping, inspection and safety, transportation of goods and military operations. In order to navigate these drones, there is an urge for real-time positioning. In outdoor environments, this is often done using satellite positioning systems. But in indoor environments, gnss are not operational. Therefore, in order to navigate flying robots inside built environments, other positioning methods should be implemented, such as the use of video cameras. It is also possible to use the data of the inertia sensor as a complement to image data. In interior area, due to the lack of texture and lighting problems, in addition to the effects of image points, the effects of image lines can also be used. Based on the above, researchers have proposed many algorithms to determine the position of flying robots. However, in order to compare these algorithms, it is sufficient to examine the general error of determining the position and time of implementation of the algorithm and to analyze the reasons for increasing or decreasing the geometric accuracy or the reason for the failure of algorithms in challenging environments. In this research, the positioning of EuRoC drones is performed using selected techniques, namely PL-SVO, ORB-SLAM 2 and vins fusion algorithms, and their results have been analyzed and compared. Also, the reasons for the success or failure of algorithms in robot positioning operations in different conditions are stated by referring to the robot physical information and radiometric properties of images. Among the mentioned algorithms, vins fusion with RMSE of less than one meter for the two tests and about 1.2 meters for the other test has the highest accuracy. Also, the ORB-SLAM 2 algorithm has an RMSE of less than one meter in the parts of the flight that have succeeded in estimating the position of the flying robot.

    Keywords: Visual SLAM, Visual odometry, Visual localization flying robot, Inertia sensor
  • Shiba Mahmoudi*, Sadra Karimzadeh Pages 21-36

    Floods are one of the most important natural hazards threatening human societies. Flood issues are diverse and complex in nature. The onslaught of floods destroys facilities and causes human and financial losses and disrupts transportation and communications. Estimating flood area in flooded areas allows us to obtain flood damage and determine the extent to which we can identify a plan to reduce the damage and high-risk areas and reduce the risk to some extent. In this regard, remote sensing and GIS techniques are very suitable methods for data collection, fast, accurate and cost-effective decision making. For this study, Sentinel 1 and 2A satellite images for January 2020 were used. Also, the object-oriented method of satellite images and the capability of the Google Earth engine system were used to model and extract the flood area. Based on the results of accuracy evaluation, kappa coefficient and overall accuracy of object-oriented classification algorithms showed the best result compared to other processes. Also, validation results showed that object-oriented classification algorithm has an overall accuracy of 0.94 and kappa coefficient of 0. 88 and the processes performed in the Google Earth engine system have an overall accuracy of 0.91 and a kappa coefficient of 0.87. These results indicate that object-oriented algorithms and the Google Earth engine system are useful tools for identifying flooded areas and can assist planners in managing natural hazards in the study area.

    Keywords: Flood, Sentinel, Object-based Algorithms, Google Earth engine
  • MohammadAmin Manouchehri*, Ali Hosseini Naveh Ahmadabadian Pages 37-52

    The combination of laser range finder and camera has proven to be very useful in the fields of robotics, mapping, and autonomous vehicles for producing maps and capturing information about the color and texture of objects. In order to fuse data from these two sensors, they need to be calibrated with high accuracy, meaning that their translation vector and rotation matrix with respect to each other must be determined. This paper proposes a method for calibrating a 2D lidar with a camera using the same 3D test fields commonly used in photogrammetric tasks such as camera calibration. In the proposed method, a point-on-plane and an additional constraint are used to obtain the calibration parameters, which is similar to using a chessboard pattern in previous research. To implement and evaluate the proposed method, a system consisting of a 2D laser range finder, a stereo camera, and a servo motor was designed and built. This method was compared with one of the most accurate new calibration methods which used a photogrammetric test field and ping-pong balls. The advantage of the proposed method over this method is the lack of the need for ping-pong balls and the selection of the corresponding points in the point cloud, which is a manual and time-consuming process. Additionally, the proposed method was compared with the method used by Jia fen et al., which uses a pyramid structure created in the corner of a room for calibration. Finally, the calibration parameters of laser range finder with respect to the camera were calculated using the proposed method, the calibration method using a cloud of 3D points, and the J. Fan et al. method. The RMSE of the check points for these three methods was 24.14, 40.12, and 94.15 millimeters, respectively.

    Keywords: extrinsic calibration between laser range finder, camera, bundel adjusment, photogrammetric test field, point-on-plan constraint
  • Iman Zandi, Parham Pahlavani*, Behnaz Bigdeli Pages 53-76

    The flood is the most important natural disaster that causes human and financial losses every year, then its management is very important. The most basic step in flood disaster management is the preparation of a flood susceptibility map, which integrating the geospatial information system and multi-criteria decision making is an efficient approach to handle it. In order to spatially model flood susceptibility, the present study has presented an approach of fusion the weights of the effective criteria on flood susceptibility using the Dempster-Shafer information fusion theory (DST). The purpose of the fusion of the weights of the criteria is to increase reliability, reduce the uncertainty of the weighting process, and increase the accuracy of flood susceptibility modeling. The present research has presented a hybrid weighting method by integrating the results of two weighting methods (Analytical Hierarchy Process (AHP) and Best-Worst Method (BWM)). The hybrid weighting methods of previous researches are mainly based on simple mathematical operators, and complex operators such as DST used in the present research are less used. The results of the fusion of the weights obtained from the two weighting methods of AHP and BWM indicate the very high weight of the flow accumulation criterion (0.437) and the very low weight of the vegetation index criterion (0.004). Comparing the results of the research with the facts of the studied area showed that the presented hybrid weighting approach with 96% accuracy Compared to each of the basic weighting methods used, is of higher performance. Also, the susceptibility modeling resulting from the new BWM weighting method has been more accurate compared to the common method of the AHP. According to the results of the research, more than 92% of the studied area has moderate to high flood susceptibility and less than 8% of the area has less than moderate susceptibility, which indicates that the studied area is prone to flooding.

    Keywords: Flood Susceptibility Modeling, Dempster-Shafer Theory, Best-Worst Method, Analytical Hierarchy Process, Geospatial Information System
  • Sara Haghbayan*, Behnam Tashayo, Maryam Hosseinii Pages 77-89

    Management of exposure and dealing with the consequences of the concentration of PM2.5 in urban environments requires accurate modeling of spatial-temporal changes of pollutant. Accurate modeling of spatial-temporal changes requires appropriate modeling methods and complete and accurate data. These data are measured by different sensors and with different accuracy, have different variability and due to unavoidable factors such as sensor damage. Missing data cause many problems such as loss of sample size and errors in data analysis; therefore, it is necessary to use solutions to estimate the missing data in modeling the concentration of PM2.5.  In this study, a method based on extra tree and decision tree models has been proposed to imputation the missing values of PM2.5 along with considering the relationships between variables while maintaining their variability and natural uncertainty. Meteorological variables and other main pollutants such as O3, Pm10, Co, So2, No2 were considered as effective variables in imputation the missing values of PM2.5. Meteorological variables including total precipitation, relative humidity, and temperature were extracted from the model of the European Center for medium-term weather forecasting. Using the ECMWF model, in addition to increasing the number of meteorological stations, provides the possibility of using hourly resolution with a very small number of missing data, as opposed to a limited number of three-hour resolutions with a large number of missing meteorological data. The results showed that the extra tree method has a higher accuracy than the decision tree method with an average of R2=0.813 due to the reduction of bias with an average of R2=0.653 in imputation of missing PM2.5 values. After managing the missing data using the extra tree method, the XGBoost method was used due to the non-linear evaluation of the importance of the effective variables with the aim of increasing the accuracy and reducing the computational cost for modeling the spatial-temporal changes of the PM2.5 pollutant in different geographical contexts.

    Keywords: PM2.5, Missing data, Machine learning, Extra tree, Decision tree, XGBoost
  • Zeinab Neisani Samani*, AliAsghar Alesheikh, Iman Zandi Pages 91-106

    Spatial equity of urban health (USEH) is closely related to quality-of-life standards and urban development. Its evaluation is very important in the performance of public health and urban planning.  The aim of this research is to develop an approach to prepare and evaluate the USEH map using two data sets including reference location information and Volunteered Geographic Information (VGI).  To determine the accuracy of the maps obtained from both types of data sets. This research was carried out in district 6 of Tehran metropolis. In this research, the effective criteria of the amount of USEH were first determined. The criteria map was prepared with spatial analysis and multi-criteria decision-making, and the final USEH map was prepared by combining the criteria map. To validate the prepared map, the USEH map was again produced based on the VGI information provided by the citizens and compared with the map obtained from the reference data. The amount of USEH for citizens is classified into 5 levels, from very suitable to very unsuitable. Based on the USEH map obtained from the reference data, approximately 62% of the study area has good or very good spatial equity. Comparison of the VGI map with the reference map showed a 72% match. Determining and evaluating USEH for different regions using new methods and technologies is a fundamental step to help health decision-makers in order to manage and allocate resources. It is expected that the results of the present research will be considered an essential criterion for decision-making in the field of health and increasing spatial equity in citizens' enjoyment of health facilities and components.

    Keywords: Spatial equity of urban health, Volunteered Geographic information, fuzzy inference system, multi-criteria decision making, healthcare services
  • Mohammadreza Joneidi*, Javad Saberian Pages 107-120
    Introduction

    With the growth of urbanization, urban transportation has become one of the most critical challenges of urban management, which is closely related to the economic power of cities and countries. A robust economy requires adequate infrastructure in the freight division, and proper resource planning and management is the key to its success. In this research, the issue of transportation of postal items has been considered. The use of traditional methods prolongs receiving and delivering postal items and thus increases its costs. In this research, this issue has been studied. Using meta-heuristic algorithms (Artificial Intelligence), an attempt has been made to optimize the problem of receiving and delivering postal items.

    Materials & Methods

    The proposed method of this research is based on the use of a Genetic Algorithm to optimize the order of pickup and delivery of postal items using the travel cost matrix between the points of pickup and delivery. The genetic algorithm has high flexibility following the structure of different problems. In the developed model of this research, the order of picking and delivering shipments in each freight vehicle is in one array and five arrays representing five freight vehicles from five postal centers in one matrix created. The genetic algorithm tries to optimize the final solution by randomly generating these matrices (chromosomes) and measuring the fitness function of each matrix (answer) and using the combination and mutation operators. Finally, the best solution is obtained, which is the best arrangement and planning for the trucks carrying the items, in which the best order of receiving and delivering the postal items is determined.

    Results & Discussion

    The study area is 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, and 19 regions of Tehran (the capital of Iran), which were selected for implementation. Street network data was entered into the Network Analyst tool in ArcGIS software. Travel cost matrices between pickup and delivery points and consignment centers were extracted from the data of 50 pickup points and 50 delivery points entered into the developed model. After executing the algorithm for 1000 times and generating final output, which is the most optimal arrangement of pickup and delivery points, it was compared with the first random answer made in the model which represents old unplanned method for receiving and delivering the postal items. The total length of final optimal answer is 551689 meters, which is less than 720287 meters (the total length of first random answer). The decrease in the final solution in comparison to the first random solution is 168598 meters, which is equivalent to 24% savings and indicates the efficiency of the developed model.

    Conclusion

    Using old traditional experimental methods for pick-up and delivery of postal items leads to increase the route of postal vehicles which increase the urban congestion and produces some pollutions. Applying the scientific methods such as used model in this research helps to decrease the aforementioned problems and it is a key to approach the smart cities. We used a genetic algorithm optimization method for arranging the order of receiving and delivering the postal items and develop a method to decrease the distance between request points. By using this algorithm, the total length of postal vehicles decreased from 720 km to 551 km which is equivalent to 24% savings.For instance, the second truck's way can be checked to investigate the proposed model's performance. Since can be observed, the algorithm has put the pick-up and delivery points together properly to stop the truck from driving around the study area. It can similarly be recognized that the truck's movement numbers are adjacent to each other. It means that the delivery points are ordered to follow each other, and the postal vehicle evades moving significant ways. Consequently, the vehicle's driving length is decreased, which decreases the overall driving length of all vehicles. Nevertheless, the first vehicle's route does not look so visually optimal. It can be seen that the vehicle has been required to move to some distant points. First, the ultimate solution's fitness function's state holds the lowest possible value among the solutions. Furthermore, the algorithm could not optimize the paths more, and it has to insert some distant locations in the route of one of the vehicles. Indeed, every attempt has been performed to gain the most suitable paths. However, we can optimize this problem by improving our methods or use other metaheuristics algorithms for future research.

    Keywords: Pickup, delivery of postal items, optimization, genetic algorithm, urban transportation