فهرست مطالب

پژوهش های سنجش از دور و اطلاعات مکانی - پیاپی 2 (تابستان و پاییز 1402)

نشریه پژوهش های سنجش از دور و اطلاعات مکانی
پیاپی 2 (تابستان و پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/02
  • تعداد عناوین: 12
|
  • قاسم آذری آرانی*، علیرضا احمدی، کوثر آذری آرانی صفحات 127-134
    پیشینه و اهداف

    در دهه های اخیر، تعامل پیچیده بین عوامل محیطی و سلامت عمومی توجه پژوهشگران، سیاست گذاران و دست اندکاران سلامت عمومی را به خود جلب کرده است. درک اینکه چگونه عوامل محیطی بر سلامت انسان تاثیر می گذارند، در مقابله با چالش های سلامت شهروندان بسیار مهم است. در سال های اخیر، سامانه های اطلاعات مکانی (GIS) به عنوان ابزارهای کاربردی در این زمینه مورد استفاده قرار گرفته اند و امکان بررسی و تجزیه و تحلیل روابط پیچیده بین متغیرهای محیطی و سلامت را فراهم کرده اند. این سامانه ها ابزار مفیدی برای پهنه بندی بیماری ها به شمار می روند و با توزیع مکانی برخی بیماری ها می توان به نتایج قابل توجهی رسید. نتایجی نظیر این که برخی از بیماری ها با عوامل محیطی در ارتباط هستند. تشخیص عوامل محیطی در جهت درمان، پیش گیری و کاهش هزینه های بهداشتی و درمانی راهی در جهت توسعه سلامت می باشد. این مقاله به تجزیه و تحلیل مکان مند  برخی عوامل محیطی موثر بر سلامت می پردازد تا بتوان راه کارهایی را برای پیشگیری از بروز عوامل بیماری زا در شهروندان را ارایه کرد.

    روش ها

    روش تحقیق انجام یک تجزیه و تحلیل مکانمند، شامل مراحل متعددی از جمله جمع آوری داده ها، پیش پردازش داده ها، تحلیل مکانی و ادغام با سیستم های پشتیبان تصمیم گیری است. جمع آوری داده های کیفیت هوا، یکی از اصلی ترین بخش های این تحقیق است. کیفیت هوای تهران تحت تاثیر عوامل متعددی از جمله انتشار آلاینده ها توسط خودروها، واحدهای صنعتی و منابع طبیعی قرار دارد که میزان هریک با استفاده از شبکه ایستگاه های نظارت بر کیفیت هوا در سرتاسر شهر تهران اندازه گیری می شود. این مجموعه داده زمانی- مکانی ما را قادر می سازد تا روندها و تغییرات کیفیت هوا در مناطق مختلف تهران را بررسی کنیم. همچنین، اطمینان از دسترسی به آب سالم، یک جنبه اساسی در حوزه بهداشت عمومی است. بنابراین، جمع آوری داده های کیفیت آب برای مطالعه ما بسیار حیاتی است  پارامترهای مورد نظر شامل میزان اسیدی یا بازی بودن آب (pH)، شفافیت، میزان اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)، میزان اکسیژن خواهی زیستی (BOD) و غلظت آلاینده های خاص مانند فلزات سنگین است. برای تحلیل بیماری های واگیردار از جانوران از داده های جمع آوری شده توسط مراکز بهداشت محلات استفاده شده است. پس از جمع آوری داده های مورد نیاز، فرآیند تحلیل و پردازش داده ها جهت تجزیه و تحلیل مکانی آن ها انجام می شود و بعد از انجام تحلیل های مذکور، داده های حاصل از مراحل مختلف تحقیق در GIS ادغام می شوند. این امر به ما امکان می دهد که داده های مکانی را با یکدیگر ترکیب کرده تا ارتباطات میان عوامل محیطی و بیماری ها را به صورت واضح تری نشان دهیم. این ادغام داده ها باید به صورت منظم و بادقت صورت گیرد تا نتایج تحلیل معتبر باشند. برای اجرای تحلیل ها و پردازش داده های مکانی، از نرم افزار QGIS استفاده شد. علاوه براین، برای تحلیل آماری داده ها از کتابخانه هایPandas  و NumPy در پایتون استفاده گردید.

    یافته ها

    داده های جمع آوری شده از ایستگاه های پایش کیفیت هوا به ما امکان داد تا نقشه های دقیق از غلظت آلاینده ها و تغییرات مکانی آن ها به دست آوریم. این نقشه ها در پایش ریسک های سلامت مرتبط با آلودگی هوا بسیار ارزشمند هستند. تجزیه و تحلیل داده های کیفیت هوا غلظت های بالایی از مواد ذراتی PM2.5 و PM10 در مناطق با جمعیت متراکم را نشان داد. علاوه بر این، غلظتNO2  در نزدیکی معابر اصلی نشان دهنده سهم عمده وسایل نقلیه در تولید این گاز است. تجزیه و تحلیل کیفیت آب در تهران نشان داد که اختلافات معناداری در کیفیت آب مناطق مختلف وجود ندارد. . تجزیه و تحلیل داده های بیماری ، اطلاعات مهمی را در مورد ناقلین، زیستگاه ها و الگوهای رفتاری آن ها در برداشت که منجر به درک جامعی از اکوسیستم بیماری های واگیر شهر می گردد. تدابیر هدفمند در کنترل بیماری های واگیردار در مناطق با ریسک بالا و آموزش به جامعه هدف برای کاهش ریسک بیماری ها ضروری است.

    نتیجه گیری

    سلامت انسان ها توسط عوامل مختلف محیطی و از جمله مکان زندگی آنان تحت تاثیر قرار می گیرد به گونه ای که می توان گفت مسایل مربوط به سلامت تقریبا همیشه ابعاد مکانی دارند. بررسی خصوصیات این مکان ها (از جمله خصوصیات مردم شناختی و وجود عوامل خطر محیطی)، به منظور انجام مطالعات بسیار حایز اهمیت است  نتایج این تحقیق نشان داد که GIS نقش ارزشمندی در بررسی و پیگیری روند شیوع و انتشار بیماری ها و سایر مسایل بهداشتی در طول دوره های زمانی و  ارزیابی خطرات محیطی برای ساکنین یک منطقه دارد. به کارگیری GIS یکی از راه کارهای هشدار سلامتی به مردم در معرض خطر است. با مشخص نمودن مکان انتشار بیماری و نقاط آلوده شهر، مردم نسبت به محیط پیرامون خود آگاه تر شده، مسایل پیش گیری را بهتر درک خواهند نمود. همچنین با مشخص شدن مناطق پرخطر، هزینه ها و مصارف بهداشتی تعدیل می گردد زیرا سیاستگذاران و مدیران بهداشت و سلامت راهکارهای لازم برای پیشگیری و مقابله با شیوع این نوع بیماری ها را به صورت هدفمند مورد توجه قرار خواهند داد.

    کلیدواژگان: ادغام داده، تحلیل مکانی، تعاملات سلامت- محیط زیست، سلامت عمومی، سیستم های اطلاعات مکانی
  • محمدامین توتونچیان* صفحات 135-142
    پیشینه و اهداف

    رشد سریع شهرها یک پدیده جهانی است که در کشور ما هم این مساله به یک چالش تبدیل شده است. عدم توسعه زیرساخت های شهری همزمان با گسترش شهرها به ویژه در بخش حمل و نقل مشکلات عدیده ای از جمله ترافیک های سنگین و آلودگی هوا برای کلان شهرها ایجاد کرده است. هدف این تحقیق، ارایه راه حلی برای مقابله با چالش های پیش روی شهر تهران در حوزه توسعه راه های شهری با استفاده از تجزیه و تحلیل مبتنی بر سامانه اطلاعات مکانی (GIS) و سامانه های پشتیبانی تصمیم گیری است تا بتوان با بهبود برنامه ریزی در ساخت و توسعه راه های شهری به یک توسعه پایدار در بخش حمل و نقل دست یافت. به همین منظور، شناخت وضعیت فعلی در برنامه ریزی برای توسعه راه در شهر تهران، شناسایی زمینه های بهبود و ارایه راه حل های مبتنی بر GIS بسیار حایز اهمیت است. این راه حل ها به بهینه سازی انتخاب مسیر، انجام ارزیابی های اثرات زیست محیطی، مدیریت هزینه های پروژه به صورت کارآمد و مدیریت موثر ریسک منجر می شوند.

    روش ها

    برای دستیابی به اهداف تحقیق، یک روش چند وجهی اتخاذ گردید. در ابتدا، جمع آوری داده های مکانی مرتبط با شبکه راه های شهری از جمله شبکه های حمل و نقل، پارامترهای محیطی و زیرساخت های راه های موجود انجام گرفت. سپس از فناوری GIS برای انجام تجزیه و تحلیل مکانی، بهینه سازی مسیر با استفاده از الگوریتم کوتاه ترین مسیر دیکسترا (SPA) و ارزیابی های اثرات زیست محیطی استفاده شد. سامانه های پشتیبانی تصمیم گیری برای تسهیل اتخاذ تصمیم مبتنی بر داده در هر سناریو در تحلیل پروژه ساخت راه توسعه داده شدند. در نهایت، سناریوهای به دست آمده از تجزیه و تحلیل مکانی با پروژه های عملیاتی ساخت راه مقایسه گردید.

    یافته ها

    نتایج این تحقیق، ظرفیت قابل توجه تجزیه و تحلیل اطلاعات مکانی مبتنی بر GIS و سامانه های پشتیبانی تصمیم گیری در اصلاح برنامه ریزی برای توسعه ساخت راه در شهری تهران را نشان داد. این فناوری ها از طریق انتخاب بهینه مسیر موجب می شوند تا ترافیک شهری تا 20% کاهش یافته و بهره وری حمل و نقل شهری را بهبود بخشند. ارزیابی های اثرات زیست محیطی هم نشان داد که استفاده از این روش ها می تواند منجر به کاهش 36% اثرات مخرب از جمله آلودگی هوا شود. همچنین، ادغام ابزارهای مدیریت هزینه مبتنی بر GIS منجر به کاهش هزینه ساخت راه شد. شناسایی استراتژی های کاهش ریسک نیز از طریق تجزیه و تحلیل مکانی موفقیت پروژه را از لحاظ زمان بندی و هزینه کرد تضمین می کند و در نهایت، به رضایت شهروندان منجر می گردد.

    پیشینه و نتیجه گیری

    با استفاده از تجزیه و تحلیل مکانی مبتنی بر GIS و الگوریتم SPA، مسیرهایی با حداقل زمان سفر شناسایی شد که ترافیک را کاهش می دهند و کارایی حمل و نقل را افزایش می دهند. کاهش در زمان سفر، می تواند به افزایش بهره وری و بهبود کیفیت زندگی شهروندان منجر شود. علاوه بر این، مسیریابی بهینه می تواند به کاهش مصرف سوخت و آلودگی هوا کمک کند. علاوه بر این، شاخص ارزیابی اثرات زیست محیطی (EIA) نمایانگر بهبود قابل توجه در پایداری زیست محیطی سناریوهایی بوده است که مبتنی بر تحلیل مکانی است. بدین ترتیب، کاهش سطوح آلودگی هوا و صدا و حفظ فضاهای سبز می توانند به افزایش کیفیت زندگی شهروندان کمک کنند. علاوه بر این، کاهش اثرات مخرب زیست محیطی می تواند به رشد و توسعه بلندمدت شهر کمک کند. از طرف دیگر، با شناسایی ریسک ظرفیتی در مرحله برنامه ریزی، مدیران پروژه می توانند منابع را به طور موثرتر تخصیص دهند و اقداماتی را برای پیشگیری از تاخیرها و افزایش هزینه ها اجرا کنند.

    کلیدواژگان: اثرات زیست محیطی، توسعه راه شهری، برنامه ریزی شهری، تجزیه و تحلیل مکانی
  • سید امین قاسمی خالخالی* صفحات 143-151
    پیشینه و اهداف

    اساس و پایه علم مکان یابی و نقشه برداری زمینی، دانش ژیودزی می باشد. ریشه یونانی کلمه ژیودزی به معنای تقسیم کردن زمین است که نشان می دهد ژیودزی از نظر تاریخی با تهیه نقشه، تجزیه و تحلیل وضعیت زمین و داده های مکانی، ارتباط نزدیکی دارد. امروزه، دانش ژیودزی درباره مجموعه قواعدی که در ارتباط با اندازه گیری و نمایش زمین در یک فضای سه بعدی که با زمان تغییر می کند، بحث می کند. این دانش، نقش کلیدی در کاربردهای مختلف علمی، مهندسی و مسایل مرتبط با مسایل ناوبری دارد. در این مقاله، مروری بر کاربردهای نوین ژیودزی در حوزه ناوبری و پایش زمین خواهیم داشت و این که چگونه این پیشرفت ها بر زیرساخت جهانی دانش اطلاعات مکانی و تحقیقات علمی مرتبط تاثیرگذاری دارند.

    روش ها

    در سال های اخیر، سامانه موقعیت یابی ماهواره ای جهانی (GNSS) با افزایش دقت و دسترسی عمومی به مکان یابی موجب تحولی اساسی در ناوبری دقیق، از جمله ناوبری خودروهای خودران، گردید. تعیین میدان گرانش زمین، یک جنبه اساسی دیگر از ژیودزی است که همگام با توسعه برنامه های فضایی، پیشرفت های قابل ملاحظه ای در این عرصه وجود داشته است. ماموریت های ماهواره ای پیشرفته مانند GRACE-FO توانمندی بی سابقه ای را در افزایش دقت مدل های میدان گرانش زمین فراهم کرده اند. این مدل ها برای درک فرآیندهای پویای زمین، از جمله افزایش سطح دریا، تعادل جرمی لایه های یخی و دینامیک داخلی زمین، استفاده می شوند. در این میان، به کارگیری یک چارچوب استاندارد برای اتصال مشاهدات ژیودزی در سراسر جهان یک امر ضروری است که بدین منظور از چارچوب های مرجع زمینی (TRFs) استفاده می شود. توسعه چارچوب مرجع زمینی بین المللی (ITRF)  که آخرین نسخه آنITRF2023  است نشانه ای از تلاش های مشترک جهانی برای افزایش دقت و قابلیت اعتماد در تحقق چارچوب های مبنا برای یکدست کردن مشاهدات ژیودزی است.

    یافته ها

    سامانهGNSS  توانایی موقعیت یابی با دقت مکانی خیلی بالا را فراهم کرده است. یافته ها نشان داد که GNSS می تواند با دقت سانتیمتر تعیین موقعیت کند. همچنین، ناوبری با استفاده از فناوریGNSS ، رشد روزافزونی داشته و گیرنده های GNSS  در صنایع هوانوردی، دریانوردی و حمل و نقل نقش حیاتی بازی می کنند. این سامانه ناوبری برای خلبانان اطلاعات دقیقی در مورد موقعیت، سرعت و جهت هواپیماها فراهم می کند که به کنترل پرواز دقیق تر و پاسخ سریع تر در مواقع اضطراری کمک می کند. صنعت دریانوردی نیز از طریق به کارگیری GNSS  تغییرات گسترده ای کرده است. امروزه، کشتی های مختلف برای مسیریابی و جلوگیری از خطرات احتمالی برای برخورد به سایر شناورها به گیرندگان GNSS نیاز دارند. همچنین، فناوری GNSS در بخش حمل و نقل برای مدیریت ترافیک شهری و بین شهری، بهینه سازی شبکه های حمل و نقل، کاهش زمان سفر و بهبود کارایی سامانه حمل و نقل نقش اساسی دارد. علاوه بر این، نقشGNSS  در مدیریت سوانح طبیعی بسیار ارزشمند است. همچنین، اندازه گیری های میدان گرانش زمین با استفاده از ماموریت های ماهواره ای مانند GRACE-FO به درک بهتر تغییرات آب و هوایی زمین کمک کرده است. این ماموریت ها تغییرات توزیع جرم در سطح زمین را رصد می کنند و امکان پایش پدیده هایی مانند ذوب یخچال های قطبی و جابجایی منابع آب زیرزمینی را فراهم می کنند. این اطلاعات برای ارزیابی تاثیرات تغییرات اقلیمی بسیار کاربردی هستند. داده های دقیق گرانش سنجی ماهواره ای توانایی پایش تغییرات ارتفاعی سطح دریا را دارند. با پایش تغییرات در جرم اقیانوس، دانشمندان می توانند پیش بینی های دقیق تری در مورد تغییرات ارتفاعی سطح دریاها ارایه دهند. این اطلاعات برای مدیریت سکونت گاه های ساحلی و سیاست گذاری برای مدیریت سواحل ضروری است. در نهایت، این اندازه گیری ها به دانشمندان کمک می کنند تا ساختار داخلی زمین از جمله حرکات تکتونیکی صفحات را بهتر درک کنند. کمی کردن حرکت تکتونیکی صفحه برای درک ساختار داخلی و رفتار صفحات تکتونیکی مهم است که شامل روابط این فرآیندها با زلزله و فعالیت های آتشفشانی است.

    نتیجه گیری

    سامانه های  GNSSبعنوان یکی از پایه های اصلی ژیودزی ماهواره ای توانایی ما را در ناوبری و موقعیت یابی دقیق بر روی سطح زمین با دقت قابل قبولی افزایش داده اند. دستیابی به دقت سانتیمتری در ناوبری در صنایع مختلف از جمله حمل و نقل، کشاورزی و مدیریت سوانح طبیعی کاربرد دارد. تعیین میدان گرانش برای پایش تغییرات محیطی حیاتی هستند و اطلاعات مورد نیاز برای درک تغییرات اقلیمی را فراهم می کنند. وجود چارچوب های مرجع زمینی یکی از مبانی اندازه گیری های ژیودزیک هستند. این چارچوب ها امکان همکاری های بین المللی در زمینه هایی که نیاز به اندازه گیری در یک چارچوب واحد جهانی دارد را فراهم می کنند. از آن جا که ژیودزی نیز مانند سایر علوم اطلاعات مکانی به توسعه فناوری وابسته است، لذا در آینده تغییر روش های تعیین موقعیت دقیق و ناوبری دور از انتظار نخواهد بود.

    کلیدواژگان: میدان گرانش، چارچوب های مرجع زمینی، ژئودزی، سامانه موقعیت یابی ماهواره ای جهانی
  • مطهره کلبادی نژاد*، رحیم سرور صفحات 153-162
    پیشینه و اهداف

    در جهان امروز، شهرها به عنوان مراکز اصلی فعالیت های اجتماعی و اقتصادی جامعه، توجه فراوانی به خود جلب کرده اند. این تحقیق، به منظور ارتقاء توسعه شهری و بهبود کیفیت زندگی شهروندان، به بررسی کاربری اراضی در شهر تهران، به عنوان پایتخت ایران و یکی از شهرهای پرجمعیت و پرفشار، می پردازد. هدف اصلی این تحقیق ارزیابی توزیع کاربری های مختلف در سطح شهر تهران و تحلیل نقدهایی است که به نیازها و استانداردهای شهری پاسخ نمی دهند. این مطالعه، به ویژه به مسایل تعداد مناسب کاربری ها در مناطق مختلف شهر تهران و نقش کاربری تفریحی در توسعه شهری پرداخته است. با تاکید بر اهمیت تنظیم مناسب کاربری اراضی و تطبیق آن با نیازها و استانداردهای شهری، این تحقیق به عنوان یک ابزار موثر برای افزایش بهره وری شهری و بهبود شرایط زندگی در تهران مورد استفاده قرار می گیرد.

    روش ها

    برای اجرای این تحقیق جامع، ابتدا شهر تهران به مناطق مختلف تقسیم گردید و متفاوت ترین کاربری ها در هر منطقه به دقت مورد بررسی قرار گرفت. این تقسیمات مناطق جهت ایجاد تصویر دقیق تری از نیازهای ویژه هر قسمت از شهر برای توسعه و بهره وری، مدنظر قرار گرفت. با بررسی توزیع کاربری ها در سراسر شهر، میزان فراوانی هر کاربری در سطح کلان شهر اندازه گیری شد. بر اساس این اطلاعات، تحلیل دقیقی از توزیع کاربری ها با استفاده از استانداردهای شهری انجام شد. از این استانداردها به عنوان معیارهای ارزیابی استفاده شده و نقدهایی که نشان می دهند کجا استانداردها پاسخگو نیستند، مورد بررسی قرار گرفت. این رویکرد تحلیلی، امکان فهم بهتری از نقاط قوت و ضعف در توسعه شهری فراهم کرده است. با بهره گیری از این روش، به نحو بهینه تری توزیع کاربری اراضی شهری ارزیابی گردید و به ارایه پیشنهادهایی جهت بهبود و بهینه سازی این توزیع پرداخته شد. این اطلاعات، به تصمیم گیران شهری و برنامه ریزان این امکان را می دهد که تصمیمات مبتنی بر شواهد دقیق تری در زمینه توسعه شهری اتخاذ کنند و جهت بهبود کیفیت زندگی شهروندان را هدایت کنند.

    یافته ها

    نتایج این تحقیق، نقاط ضعفی در توزیع کاربری های اراضی در شهر تهران را آشکار کرده اند که نیاز به بهبود و تنظیم دقیق تر در مناطق خاص دارد. به ویژه، مناطق 7، 10، 13، 14، 16 و 17 به عنوان مناطقی ذکر شده اند که به تنظیم دقیق تر کاربری اراضی نیاز دارند. این اطلاعات مهم به تصمیم گیران شهری و برنامه ریزان این امکان را می دهد تا بهبودی فوری در تدابیر توسعه شهری ایجاد کنند. به علاوه، نتایج حاکی از این است که کاربری تفریحی در داخل شهر نیاز به توجه بیشتری دارد. این نکته، نشان دهنده عدم تطابق کافی کاربری ها با استانداردهای شهری و نیازهای جامعه است. توسعه مناطق تفریحی در داخل شهر می تواند بهبودی ملموس در کیفیت زندگی شهروندان ایجاد کند و به ایجاد محیط های سبز و فعالیت های تفریحی کمک کند. این تحقیق، نشان دهنده لزوم بررسی دقیق تر و اصلاح توزیع کاربری های اراضی در شهر تهران است.

    نتیجه گیری

    این تحقیق، به عنوان یک ابزار مفید برای تصمیم گیران و برنامه ریزان شهری در توسعه و بهبود کیفیت زندگی شهروندان تهران مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج به دست آمده از مطالعه، نشان می دهند که تنظیم بهینه کاربری اراضی و توجه به نیازهای شهری می تواند به توسعه پایدار و بهبود شرایط زندگی در شهر تهران کمک کند.

    کلیدواژگان: کاربری اراضی، توسعه شهری، GIS، توزیع کاربری اراضی
  • مرتضی حیدری مظفر*، سید عادل حسینی صفحات 163-176
    پیشینه و اهداف

    در دهه های اخیر، علوم ژیوماتیک پیشرفت چشمگیری کرده و این پیشرفت ها، ناشی از ابزارهای پیشرفته اندازه گیری و تکنولوژی های نوآورانه در زمینه اخذ داده های هندسی و مکانی است. در این زمینه، لیزراسکنرهای همراه به عنوان ابزاری اساسی و کارآمد معرفی شده اند که قابلیت انجام اندازه گیری دقیق و سریع اشیاء و محیط های مختلف از جمله فضاهای شهری، را دارا هستند. این دستگاه ها به شکل خودکار تمامی جزییات فضای شهری را به شکل ابرنقطه ثبت می کنند. برای استخراج اطلاعات هندسی ساختمان ها از درون این جزییات، لازم است از روش های بینایی ماشین استفاده شود. در راستای دستیابی به مدل های دقیق و قابل اعتماد از ساختمان ها، هنگام پردازش داده های ابرنقطه، دنباله ای از عملیات پس پردازش اجرا می شود. یکی از مهمترین مراحل این پردازش ها، قطعه بندی ابرنقاط است. این مراحل انتقال داده های ابرنقطه را به اطلاعات مفهومی تر و قابل تحلیل تر تبدیل می کنند. یکی از مسایل مهم در پردازش داده های ابرنقطه، توانایی استخراج سطوح مسطح نما های ساختمانی (دیوارها) است. این سطوح مسطح به عنوان اجزاء اساسی در مدل سازی و تحلیل وضعیت ساختمان ها از اهمیت ویژه ای برخوردارند. دقت در اطلاعات مرتبط با این سطوح مسطح، امکان تمایز دقیق تر و کامل تر بین اجزاء مختلف ساختمان ها را فراهم می کند. این امر در کاربردهای متعددی از جمله برنامه ریزی شهری، مدیریت ساخت و ساز، و تجزیه و تحلیل مصرف انرژی ساختمان ها اهمیت دارد.

    روش ها

    در این مقاله، برای استخراج سطوح مسطح از داده های ابرنقطه از دو الگوریتم MSAC و G-DBSCAN استفاده شده است. این دو الگوریتم به صورت متوالی اجرا می شوند. به طوری که ابتدا محتمل ترین سطوح مسطح در فضای مطالعه با استفاده از MSAC استخراج شده و سپس به منظور جداسازی دیوارها از میان این سطوح مسطح از G-DBSCAN استفاده می شود. در این مقاله، از دستگاه لیزراسکنر همراه GeoSLAM ZEB-HORIZON برای اخذ داده ها استفاده شده است و محوطه ای که برای این منظور انتخاب شده، ساختمان های دانشکده مهندسی دانشگاه بوعلی سینا در همدان می باشد. دلیل انتخاب این محوطه وجود ویژگی هایی از جمله تنوع معماری، وجود نماهای غیرمسطح و مسطح، حالت های مختلف قرارگیری دیوارها نسبت به هم با ابعاد مختلف، و چالش های مرتبط با معماری متنوع فضای اطراف ساختمان ها است.

    یافته ها

    ارزیابی جامع این تحقیق، سه ساختمان مجزا را دربرمی گیرد. نتایج میانگین دقت (Precision) بالای 93 درصد را نشان می دهد که استخراج دقیق داده ها را تضمین می کند. به علاوه، نتایج به میانگین بازنمایی (Recall) بالای 94% دست یافته است، که اکثریت عناصر نما را به تصویر می کشد. در نتیجه، امتیاز  F1(F1 score) مقدار متوسط 94% را به دست آورده است. این تحقیق، به پیشرفت در زمینه استخراج دقیق داده های ساختمانی و مدل سازی معماری کمک می کند. البته، در مواجهه با ساختمان ها و محیط های پیچیده تر، الگوریتم با چالش هایی مواجه می شود. از جمله چالش هایی که می توان به آن ها اشاره کرد، ویژگی های معماری متنوع ساختمان ها و موانع خارجی می باشد. برای مثال، در ساختمان های دارای درب ها و پنجره های شیشه ای بزرگ، این الگوریتم ها ممکن است دیوارهای داخلی را به اشتباه استخراج کنند. همچنین، وجود پوشش گیاهی متراکم در اطراف نما می تواند موانعی ایجاد کند که مانع از توانایی لیزراسکنر در برداشت کامل نما شوند.

    نتیجه گیری

    نتایج، نشان می دهد الگوریتم به طور کلی توانسته عملکرد قابل توجهی در استخراج اطلاعات نمای ساختمان ها به خصوص در سناریوهای معماری چالش برانگیز ارایه دهد. این پیشرفت ها، امیدوارکننده اند و امکانات جدیدی را در حوزه تحلیل داده های مکانی و مدل سازی ساختمانی ایجاد می کند. از این رویکرد نوآورانه، می توان در کاربردهای مختلفی استفاده نمود و به توسعه مدل های معماری مدرن و مبتنی بر داده کمک کرد.

    کلیدواژگان: لیزراسکنر همراه، الگوریتمهای DBSCAN و RANSAC، مدل سازی ساختمان، استخراج صفحه، قطعه بندی ابرنقطه، خوشه بندی ابرنقطه
  • سحر ابوللی، طلوع سیلاوی، جواد صابریان* صفحات 177-188
    پیشینه و اهداف

    صنعت نفت لااقل از زمان ملی شدن صنعت نفت در ایران، موتور محرک اقتصاد کشور ما بوده است. صنعت نفت بر تاسیسات نفتی متکی است و یکی از مهم ترین تاسیسات نفتی که تقریبا در کل کشور وجود دارد، خطوط لوله است. شبکه گسترده خطوط لوله برای انتقال نفت از پایگاه های تولید به پالایشگاه های کشور و همچنین، فرآورده های استخراج شده از پالایشگاه ها تا مراکز مصرف، از اصلی ترین شریان های حیاتی اقتصاد و صنعت هستند. محل عبور این خطوط لوله، یک مساله مکانی است و از این رو، توسط سامانه اطلاعات مکانی (GIS) به بهترین شکل می توان به آن پرداخت. روند مسیریابی دقیق و بهینه خطوط لوله از اهمیت خاصی برخودار است و باید به نحوی عملیاتی شود که بیشترین سازگاری را با ایده آل های فنی و اقتصادی و کمترین تاثیر منفی را بر جامعه و محیط زیست داشته باشد.

    روش ها

    در این تحقیق، سعی شده تا موضوع تعیین مسیریابی خط لوله چند جانبه با در نظر گرفتن تعداد زیادی از معیارها، داده ها و اطلاعات فضایی و توصیفی شامل شیب زمین، پوشش گیاهی، جریان آب، گسل ها، مراکز مسکونی و جمعیتی، خطوط و خطوط لوله انتقال نیرو در منطقه، جاده ها و غیره انجام شود. از آن جا که مجموعه گسترده ای از شاخص های مرتبط با مسیریابی خطوط انتقال انرژی در مراجع پژوهشی و گزارش های اجرایی پروژه ها وجود دارد که در این مقاله به عنوان اصلی ترین هدف این مجموعه وسیع تا حد امکان مورد بررسی قرار گرفته و طبقه بندی تخصصی روی آن ها صورت گرفته است. در مرحله بعد، از GIS  به عنوان چارچوبی برای ادغام اقلام متنوع اطلاعات مختلف استفاده شده تا با توجه به اهمیت تاثیر متفاوتی که هر یک از این شاخص ها بر موضوع دارند امکان به کارگیری وزن های تاثیر متفاوت در برهم نهی شاخص ها وجود داشته باشد. برای این کار از روش مرسوم فازی AHP فازی استفاده شده است.

    یافته ها

    منطقه مطالعاتی مورد نظر این پژوهش، در منطقه شمالی استان خوزستان، بین دره ریگ و سبزاب است که در این پژوهش در سه سناریوی بهینه بودن اقتصادی، بهینه بودن زیست محیطی و در نظر گرفتن هردوی آن ها مسیریابی خط انتقال نفت انجام شده است. نتایج حاصل شده، نشان داد که انتخاب بهترین مسیر در این کانال در مقایسه با خط انتقال موجود، منجر به کاهش 141 متری مسیر از طریق سناریوی اقتصادی،  کاهش 635 متری مسیر از طریق سناریوی زیست محیطی و کاهش 586 متری مسیر از طریق سناریوی جامع شده که از دستاوردهای عملی پژوهش می باشند.

    نتیجه گیری

    نتایج این تحقیق، به خوبی نشان داد که روش های سنتی طراحی خطوط لوله نمی توانند همه معیارهای موثر در طراحی مسیر خطوط لوله را در نظر بگیرند. در هر حال، کیفیت مسیرهای طراحی شده به کمک GIS بسیار به کیفیت اطلاعات مورد استفاده وابسته است و هرگونه نقص در اطلاعات ورودی می تواند به صورتی منجر به نتایجی در طراحی انجام شده گردد که کار را زیر سوال ببرد. بنابراین، ضمن اتکا به توانمندی GIS باید دقت لازم را نیز در جمع آوری داده ها به خرج داد. یکی دیگر از قابلیت های بارز شده در این تحقیق، توانایی در نظر گرفتن سناریوهای مختلف است. بنا بر همین توانایی، متولیان امر می توانند با مشاهده نتایج سناریوهای مختلف و در نظر داشتن ملاحظات گوناگون، بهترین تصمیم را در مورد خط لوله مورد نظر اتخاذ نمایند.

    کلیدواژگان: خط انتقال نفت، GIS زیست محیطی، شاخص مکانی، تحلیل برهم نهی
  • رضا نعیمایی، عبادت قنبری پرمهر* صفحات 189-204
    پیشینه و اهداف

    فتوگرامتری بردکوتاه به ارایه مدل دقیق هندسی سه بعدی اشیاء با استفاده از تصاویری که از جسم اخذ شده می پردازد. امروزه، ایجاد مدل های سه بعدی واقع بینانه و تجسم آن ها متداول شده و روز به روز محبوب تر می شود از طرفی، انتخاب درست نرم افزار مدل سازی در بردکوتاه همواره چالش برانگیز و مورد بحث متخصصان و محققان بوده و هست. ازاین رو، بررسی و ارزیابی مدل های تولیدشده در نرم افزار های مختلف، حایز اهمیت است. به علت فراگیر بودن نرم افزار Agisoft در میان مهندسان و محققان این حوزه، سعی شد تا در این تحقیق، پردازش تصاویر و مدل سازی در دو نسخه این نرم افزار با نام های Photoscan و Metashape اجرا شوند. در تحقیقات صورت گرفته تا به امروز معیار بهینه سازی شبکه عکس برداری، برمبنای افزایش دقت مدل سازی بوده است، به همین جهت، برای بررسی و ارزیابی مدل های سه بعدی تولیدی در دو نسخه این نرم افزار، سناریوهای متفاوتی برای طراحی شبکه عکس برداری تعریف شده و مدل سه بعدی تولیدی هر سناریو با یک مدل ریاضی به عنوان مدل مرجع مقایسه شدند. علاوه براین، در این پژوهش علاوه بر ارزیابی دقت مدل سه بعدی تولیدی، مدل سازی کامل در نرم افزار به صورت اجرایی در حالت های مختلف با دو بافت متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به این که بافت تصویر تاثیر مستقیم بر کیفیت ابرنقطه دارد، برای بررسی کیفیت ابرنقطه تولیدشده به روش فتوگرامتری لازم است تا نقش بافت تصویر به همراه هندسه شبکه تصویربرداری به طور دقیق مورد بررسی قرار گیرند. ازاین رو، علاوه بر بررسی وضعیت هندسی شبکه عکس برداری، بافت تصاویر به عنوان یک شاخص رادیومتریکی مورد ارزیابی قرارگرفته و تاثیر این دو عامل بر کیفیت ابرنقطه تولید شده بررسی شده است. درنتیجه تعداد بهینه تصویر با بافت مناسب برای ساخت یک مدل سه بعدی دقیق و باکیفیت تعیین شده است.

    روش ها

    برای مدل سازی یک شیء در روش فتوگرامتری بردکوتاه، تعدادی تصویر طبق شبکه از پیش طراحی شده از شیء مورد نظر اخذ شده و سپس، به کمک روش ساختار ناشی از حرکت (SfM)، ابرنقاط و مدل سه بعدی ایجاد می شود. اساس روش ساختار ناشی از حرکت، از نحوه ادراک اجسام توسط چشم انسان الگوبرداری شده است. روش ساختار ناشی از حرکت، امکان دستیابی سریع، خودکار و کم هزینه به داده های سه بعدی را فراهم می سازد. این روش به گونه ای است که با استفاده از تصاویر متوالی پوشش دار مربوط به یک شیء و پردازش تصویر، مدل سه بعدی دارای مختصات ایجاد می کند. پس از ساخت مدل های سه بعدی بر مبنای سناریوهای تعریف شده در دو نسخه نرم افزار، در نرم افزار پردازش ابرنقطه Cloud Compare با ابرنقطه ریاضی (مرجع) مورد قیاس قرار گرفتند.

    یافته ها

    یافته های استفاده از تصاویر با بافت ساده حاکی از آن است که در نرم افزار Photoscan با افزایش تعداد تصاویر علاوه بر نویزی شدن ابرنقطه، میزان شباهت مدل ساخته شده به مکعب نیز، کاهش می یابد. بر اساس نتایج، بهترین مدل سه بعدی که شباهت زیادی با مکعب دارد مربوط به حالت چهارم (45 تصویر) با مقدار خطای 01/0 میلی متر است. در مورد نرم افزار Metashape بهترین مدل مربوط به حالت سوم (90 تصویر) با مقدار خطای 05/0 میلی متر است. از طرفی در حالات استفاده از تصاویر با بافت پیچیده، بهترین ابرنقطه مربوط به حالت چهارم (45 تصویر) با مقدار خطای 02/0میلی متر در نرم افزار Photoscan و حالت سوم (90 تصویر) با مقدار خطای 04/0 میلی متر در نرم افزار Metashape است. به طور کلی استفاده از شیء با بافت پیچیده موجب تناظریابی بهتر عوارض می شود. تصاویر با بافت پیچیده گرادیان های پیچیده و به دنبال آن جهت های گرادیان غیرهم سو تولید می کنند و در مقابل آن، تصاویر با بافت ساده گرادیان های یکسان تولید می کنند. در نتیجه، وجود گرادیان های پیچیده و غیرهمسو موجب به تناظریابی بهتر و پایدارتر و در نتیجه آن تولید نقاط گرهی و تراکم ابرنقطه متراکم بیشتر می شود.

    نتیجه گیری

    نتایج، نشان داد که تعداد بهینه تصاویر و وجود بافت پیچیده تصویر تاثیر بسزایی در بهبود کیفیت ابرنقطه سه بعدی شیء دارند و با وجود عکس های زیاد کیفیت مدل سه بعدی علی رغم صرف زمان پردازش زیاد افزایش نیافته و تنها موجب تراکم ابرنقطه شده که این افزایش تراکم به دلیل افزایش نویز در ابرنقطه است.

    کلیدواژگان: فتوگرامتری بردکوتاه، ساختار ناشی از حرکت، ابرنقطه سه بعدی، شبکه تصویربرداری، بافت تصویر، Agisoft
  • مجتبی ابوالقاسمی* صفحات 205-215
    پیشینه و اهداف

    زمین دارای یک اکوسیستم پیچیده است که تحت تاثیر فرآیندهای طبیعی و فعالیت های انسانی قرار دارد و درک این فرآیندها یک ضرورت واقعی است. تغییرات محیطی از تغییرات اقلیمی تا کاهش منابع طبیعی، بر زندگی بشر، اقتصادها و رفاه نسل های آینده تاثیر می گذارد. بنابراین، نیاز به رصد جامع زمین هرگز تا این اندازه حیاتی نبوده است. برای توجه به این ضرورت، برنامه کوپرنیکوس در اوایل دهه 2000 توسط سازمان فضایی اروپا ایجاد شد. هدف این برنامه، ایجاد یک سامانه عملیاتی برای نظارت بر زمین با دسترسی رایگان و آزاد به داده های ماهواره ای با کیفیت بالا بود. ماهواره ای سنتینل، بعنوان هسته اصلی برنامه کوپرنیکوس، یکی از نمادهای پیشرفت بشریت در رصد زمین و پایش محیط زیست است. این مقاله به بررسی ماهواره ای سنتینل می پردازد و اهمیت، اصول اولیه و ویژگی های منحصر به فرد هر یک از ماهواره های سنتینل را نشان می دهد. ماهواره های سنتینل نسبت به ماهواره های نسل قبل از خود، به عنوان پلتفرم های عملیاتی منحصر به فرد محسوب می شوند.

    روش ها

    در این مقاله چارچوب اصلی برنامه کوپرنیکوس، مانند دسترسی آزاد به داده های ماهواره ای، پوشش جهانی، پایداری عملیاتی، حسگرهای متنوع و چارچوب همکاری جهانی که کمک شایانی به پژوهشگران، سیاست گذاران و سایر بهره برداران داده های ماهواره ای کرده، مورد ارزیابی قرار گرفته است. مجموعه ماهواره ای سنتینل شامل ماهواره های متعددی است که تصاویری در محدوده های طیفی مختلف، با پوشش جهانی و زمان دید مجددهای مختلف از زمین اخذ می کنند. این ماهواره ها پایداری عملیاتی دارند و نسل های جدیدی از ماهواره ها برای جایگزینی ماهواره های قدیمی تر توسعه می یابند و به فضا پرتاب می شوند. هر ماهواره با حسگرهای خاص منطبق بر اهداف ماموریتی خود تجهیز شده است و این امکان را فراهم می کند که پایش خشکی ها، اقیانوس ها و جو کره زمین با بهترین ابزارهای ممکن از فضا صورت پذیرد.

    یافته ها

    ماهواره سنتینل-1 که به حسگر راداری مجهز شده است می تواند در باند فرکانسی C و توان های مکانی مختلف  از 5 تا 40 متر تصویربرداری کند. همچنین، این ماهواره قادر است در هر شرایط آب و هوایی و در هر ساعت از شبانه و روز تصویربرداری می کند که برای بسیاری از کاربردها ارزشمند است. دقت داده های سنتینل-1 در پایش تغییرات شکل سطح زمین، مدیریت بحران، مشاهدات یخ های قطبی و پایش اقیانوس ها بسیار بالاست. این نقش حیاتی در آشکارسازی و پایش فرونشست زمین در مناطق شهری موجب می شود که در برنامه ریزی شهری و کمک به پیشگیری از بحران تاثیرگذار باشد. از سوی دیگر، ماهواره سنتینل-2 با حسگر چندطیفی، ابزار قدرتمندی برای مشاهدات زمین ارایه می دهد. با ثبت داده ها در یک محدوده طیفی گسترده در 13 باند طیفی از مریی تا مادون قرمز موج کوتاه، این ماهواره توانسته است درک ما از ویژگی های سطح زمین را عمیق تر کند. زمان دید مجدد این ماهواره امکان  پایش محصولات زراعی و ارزیابی سلامت پوشش های گیاهی را فراهم کرده است. همچنین، توان تفکیک مکانی تصاویر ماهواره سنتینل-2 در برنامه ریزی شهری، پایش سلامت درختان و پایش سوانح طبیعی از جمله مانند آتش سوزی و سیل عامل موثری است. علاوه بر این، عرض گذر بالای این ماهواره به پوشش کارآمد مناطق وسیع کمک می کند و بهره وری آن در پایش محیط زیست را افزایش می دهد .

    نتیجه گیری

    برنامه کوپرنیکوس به چندین اصل کلیدی مشخص شناخته می شود که موفقیت آن ها را تضمین کرده است. این اصول شامل دسترسی آزاد به داده ها، پوشش جهانی، پیوستگی عملیاتی، حسگرهای متنوع و چارچوب همکاری جهانی است. اصل دسترسی آزاد این اطمینان را به عموم کاربران اعم از پژوهشگران، سیاست گذاران و شرکت های تجاری داده است که یک جریان پیوسته از تصاویر ماهواره ای پشتیبان فعالیت های آنها خواهد بود. برنامه کوپرنیکوس با منظومه ای از ماهواره ها پوشش جهانی با زمان دید مجدد مطلوب را تضمین می کند. پیوستگی عملیاتی این برنامه موجب شده است تا نسل های جدید از ماهواره ها برای جایگزینی نسل های قدیمی توسعه داده و پرتاب شوند، تا جریان مستمر داده ها به طور مداوم تضمین شود. هر ماهواره سنتینل با حسگرهای خاصی که به منظور اهداف ماموریتی خود طراحی شده، تجهیز شده است و این امکان را فراهم می کند که زمین، اقیانوس ها، جو و موارد دیگر را نظارت کند. باتوجه به ویژگی های برنامه کوپرنیکوس، ماهواره های سنتینل دوره ای جدید از مشاهدات زمین را آغاز کرده اند و یک ابزار قدرتمند و چندمنظوره برای پایش و درک اکوسیستم کره زمین فراهم آورده اند.

    کلیدواژگان: برنامه کوپرنیکوس، پایش محیطی، سنجش از دور، ماهواره های سنتینل، مشاهدات زمین
  • کیارش بروشان، سعید بهزادی* صفحات 217-226
    پیشینه و اهداف

    برنج به عنوان یک محصول استراتژیک در زمینه امنیت غذایی نه تنها در اقتصاد کلان جوامع بلکه در جایگاه جهانی نیز جایگاه ویژه ای دارد. اهمیت این محصول در تامین نیازهای غذایی جمعیت و نقش آن در تحقق امنیت غذایی، اهمیت جدی و چشم گیری به آن اختصاص داده است. در این راستا، جمع آوری دقیق و به روز اطلاعات از وضعیت مزارع برنج، به ویژه اطلاعات مرتبط با کمیت و کیفیت محصولات، امری بسیار حیاتی و اساسی است. استفاده از تکنولوژی های سنجش از دور در این زمینه به عنوان یک راهکار کارآمد و موثر مطرح شده است. این تکنولوژی ها امکان جمع آوری اطلاعات پایشی از مزارع را با کمترین هزینه و در مناطق گسترده تر فراهم می آورند. از جمله این تکنولوژی ها، پهپادها به خاطر توانایی بهتر در تفکیک مکانی و دقت بالاتر در انجام پایش های مختلف نسبت به ماهواره ها، از مزایای نسبی برخوردارند. تحقیق حاضر از یک رویکرد پیشرفته به نام یادگیری عمیق استفاده می نماید تا به منظور تخمین سطح زیر کشت برنج نشاء یا نهال از تصاویر RGB گرفته شده از پهپادها در منطقه ووفنگ استان تایچانگ کشور تایوان، اقدام نماید. این روش از توانمندی های شبکه های عصبی عمیق به عنوان یک ابزار موثر برای تحلیل داده های پیچیده بهره مند شده و به دقت بالایی در تفکیک انواع مختلف سطح زیر کشت نشاء یا نهال برنج دست یافته است.

    روش ها

    در این تحقیق، از یکی از روش های پیشرفته یادگیری عمیق به نام DenseNet برای مدل سازی و پیش بینی سطح زیر کشت برنج نشاء یا نهال در تصاویر RGB گرفته شده از پهپادها استفاده شده است. این روش به وسیله الگوریتم های پیچیده و مجموعه ای از لایه های پردازشی، قابلیت استخراج مفاهیم انتزاعی سطح بالا را از داده ها دارد. یکی از ویژگی های منحصر به فرد DenseNet این است که از الگوریتم لایه به لایه (Layer-to-Layer) به جای رویکردهای سنتی که از ادغام لایه ها (layer concatenation) استفاده می کنند، بهره می برد. در این الگوریتم، هر لایه مستقل از سایر لایه ها کار می کند و به لایه های قبلی متصل می شود، که باعث کاهش تعداد وزن ها و پارامترها و همچنین افزایش کارایی شبکه می شود. استفاده از قابلیت یادگیری عمیق برای پردازش به هنگام داده ها به صورت فوری پس از اخذ تصاویر نشان دهنده ی قابلیت پویای DenseNet در پردازش اطلاعات به سرعت و با دقت بالا است. این امکان به ما این اجازه را می دهد که در زمان واقعی به تحلیل و پیش بینی سطح زیر کشت برنج نشاء یا نهال پرداخته و اطلاعات مورد نیاز برای اداره بهینه مزارع را بدست آوریم.

    یافته ها

    نتایج به دست آمده از این تحقیق، تاییدگر دقت بسیار بالای 99.8 درصد را بر روی داده های اعتبارسنجی نشان می دهد. این درصد بسیار بالا نشان دهنده ی توانایی فوق العاده روش یادگیری عمیق DenseNet در تخمین دقیق سطح زیرکشت برنج نشاء یا نهال می باشد. این دقت بالا نه تنها نشان دهنده ی عملکرد بسیار خوب مدل در شناسایی و پیش بینی میزان کاشت برنج، بلکه اطمینان بخش بوده و به کاربران اعتماد می بخشد. مدل ارایه شده توانسته است با دقت بسیار بالا به تشخیص و ارزیابی سطح زیر کشت برنج نشاء یا نهال بپردازد. این امر در عمل به کشاورزان و مدیران مزارع ابزاری ارزشمند ارایه می دهد تا به صورت دقیق تر و سریع تر از وضعیت مزرعه خود آگاه شوند و تصمیم گیری های بهتری در مدیریت کشت و بهره وری انجام دهند.

    نتیجه گیری

    در مجموع، این تحقیق نشان می دهد که استفاده از پهپادها به همراه روش های یادگیری عمیق، به منظور تخمین سطح زیرکشت برنج نشاء یا نهال با دقت بالا، در مناطقی چون ووفنگ استان تایچانگ تایوان، امکان پذیر است. این ارتقاء در تکنولوژی پایش می تواند به مدیران ذی ربط در امور کشاورزی و امنیت غذایی کمک زیادی کند.

    کلیدواژگان: آشکارسازی، پهپاد، سنجش از دور، شبکه DenseNet، نشاء برنج، یادگیری عمیق
  • مجید اعزازی، مسعود شیرازیان*، فرهاد حسینعلی، فرزاد حاج محمود عطار صفحات 227-238
    پیشینه و اهداف

    عمل ناوبری که به عنوان یکی از سودمندترین و موثرترین ابزارها برای رسیدن به مقصد مطلوب شناخته می شود، نقش بیشک و حیاتی در جامعه معاصر ایفا می کند. به منظور پاسخگویی به نیازهای کاربرانی که به دنبال مسیری به مقصد مورد نظر خود هستند، سامانه های ناوبری به شدت به تعیین مکان تلفن همراه و مقصد مورد نظر بر روی نقشه متکی هستند. در حال حاضر، اکثریت قابل توجهی از خدمات مبتنی بر مکان به شدت به سامانه های ناوبری متکی هستند که از سامانه ماهواره ناوبری جهانی (GNSS) برای تعیین مکان تلفن همراه استفاده می کنند. با این حال، بسیار مهم است که اذعان کنیم که این روش خاص به دلیل محدودیت های فراوان در محیط های داخلی قابل اجرا نیست. بهمنظور غلبه بر محدودیت های فوق الذکر، فناوری های زیادی برای موقعیت یابی داخلی توسعه یافته اند، که شامل Wi-Fi، بلوتوث، سامانه ناوبری اینرسی(INS)، اولتراسونیک و امواج صوتی است، اما محدود به آن ها نیست. بسته به کیفیت موقعیت، دامنه برنامه های درگیر در خدمات مبتنی بر مکان می تواند بسیار متفاوت باشد. این محدوده، شامل سامانه های ناوبری رایج است که نیاز به دقت تا ده ها متر دارند، و همچنین سامانه های دقیق مکان یابی خودکار شیء که نیاز به دقت در سطح سانتی متر دارند. در زمینه این مطالعه خاص، یک رویکرد انقلابی که از روش های مبتنی بر تصویر استفاده می کند برای مقابله با مشکل موقعیت یابی موبایل داخلی استفاده شده است.

    روش ها

    اجرای روش ناوبری مبتنی بر تصویر، چالش های بی شماری را به وجود می آورد که نیاز به بررسی و کاهش کامل به منظور اطمینان از حداکثر دقت، کارایی و مقرون به صرفه بودن دارد. تحقیقات گسترده و جامع برای رسیدگی به این چالش ها انجام شده است و هدف اصلی این مطالعه، کمک به پایگاه دانش موجود با بررسی نیازهای دقت تکنیک ناوبری مبتنی بر تصویر است. برای رسیدن به این هدف، یک مدل سه بعدی پیچیده و مفصل از ساختمان مورد نظر بادقت ایجاد شد و موقعیت نقطه کانونی تصویر به عنوان مکان تلفن همراه با استفاده از تکنیک های پیشرفته عکاسی و تطبیق تصویر تعیین شد. ضروری است که برجسته و تاکید کنیم که این تکنیک خاص از حضور گسترده تلفن های همراه فعلی که مجهز به دوربین های با کیفیت بالا هستند، استفاده می کند و در نتیجه، آن را به یک راه حل فوق العاده ارزان، سریع، کارآمد و دقیق برای ناوبری داخلی تبدیل می کند.

    یافته ها

    نتیجه اولیه این مطالعه، حول ارزیابی جامع دقت موقعیت یابی حاصل از استفاده از روش ناوبری مبتنی بر تصویر پیشنهادی است. نتایج حاصل از این پژوهش، پیامدهای عمیق و اساسی برای طراحی و توسعه یک سامانه ناوبری بهینه مبتنی بر تصویر دارد. تجزیه و تحلیل عددی عمیق، دقت پلانمتری متوسط فوق العاده 2.5 سانتی متر را نشان می دهد، بنابراین، اثربخشی شدید روش پیشنهادی در دستیابی به دقت بی نظیر در حوزه ناوبری داخلی را تاکید می کند.

    نتیجه گیری

    با توجه به یافته های حاصل از این مطالعه دقیق ، می توان به طور قاطع و صریح نتیجه گرفت که روش ناوبری مبتنی بر تصویر پیشنهادی در واقع، دارای سطح دقت لازم برای تحقق کلیه الزامات ناوبری داخلی است. علاوه بر این، شیوع گسترده و پذیرش تلفن های هوشمند در میان جمعیت عمومی، استفاده از این روش نوآورانه و پیشگامانه را نه تنها بسیار امکان پذیر، بلکه به طور فزاینده ای عملی می کند. نتایج و پیامدهای این مطالعه، به طور قاطع و صریح از کاربرد روش ناوبری مبتنی بر تصویر در بسیاری از برنامه های ناوبری داخلی و همچنین برخی از برنامه های فضای باز با فاصله نزدیک پشتیبانی می کند. بنابراین، کاملا واضح و آشکار است که این تلاش، تحقیقاتی با موفقیت، راه را برای اجرای یکپارچه و کارآمد یک راه حل ناوبری قابل اعتماد و قوی در محیط های داخلی و خارجی، هموار کرده است.

    کلیدواژگان: انطباق تصویر، تعیین موقعیت در داخل محیط، سامانه ماهواره ناوبری جهانی، ناوبری
  • سیما احمدی، علی نبی زاده* صفحات 239-246
    پیشینه و اهداف

    سیلاب ها، هر ساله موجب بروز خسارات قابل توجهی در سراسر جهان منجر می شوند. پیش بینی به موقع و دقیق آن ها می تواند میزان خسارات جانی و مالی را به طور چشم گیری به حداقل برساند. در سال های اخیر، مدل های یادگیری ماشین متعددی به منظور پیش بینی سیل مورد استفاده قرار گرفته اند؛ به طوری که نتایج آن ها حاکی از عملکرد بهتر این مدل ها نسبت به مدل های آماری کلاسیک می باشد. با این حال، این مدل ها ویژگی های مکانی که منجر به ایجاد و تقویت سیلاب ها می شوند، مدنظر قرار نمی دهند. با استفاده از مدل حافظه طولانی کوتاه مدت پیچشی (ConvLSTM)، پیش بینی سری های زمانی با ویژگی های مکانی و اطلاعات هیدرولوژی ترکیب می گردد. بدین ترتیب، الگویی جدید از ترکیب عوارض مکانی و پیش بینی سری های زمانی با هدف استخراج خصوصیات زمانی- مکانی طراحی شده است تا چالش اصلی در پیش بینی سیل، یعنی ترکیب داده های مکانی با داده های هیدرولوژی را تا حد امکان حل کند.

    روش ها

    برای تحلیل جامع خصوصیات زمانی- مکانی بارش، ویژگی های مکانی را با تحلیل های سری زمانی ادغام کردیم. به همین منظور از مدل ConvLSTM استفاده گردید که ورودی های آن شامل طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی، ارتفاع، بارش، دبی و سایر اطلاعات ایستگاه های اندازه گیری است. ConvLSTM یک مدل پردازشی سری های زمانی است که ویژگی های مکانی را استخراج می کند. برای دستیابی به پیش بینی مکانی-زمانی، از ConvLSTM به عنوان یک بلوک پایه استفاده گردید تا بتوان با طراحی یک شبکه متراکم، ویژگی ها را لایه به لایه استخراج کرد تا پس از نگاشت آن ها، عمل پیش بینی انجام شود. در مرحله شبیه سازی، اندازه بچ و تعداد اپک ها به ترتیب 64 و 30 انتخاب شد. همچنین، از یک شبکه پیچشی سه لایه با تعداد هسته های 1، 8 و 32 و تعداد عصب های 20، 40 و 80 در هر لایه به عنوان مدل نهایی استفاده گردید.

    یافته ها

    با تحلیل نتایج، مشخص شد که دقت پیش بینی با افزایش زمان بهتدریج کاهش می یابد. با این حال، هنگامی که زمان پیش بینی 10 ساعت پیش از رخداد سیلاب باشد، دقت پیش بینی از زمان های دیگر کمتر است. علت این است که هنگامی که زمان پیش بینی افزایش یابد، میزان اطلاعات دقیق کمتر خواهد بود که منجر به حصول دقت کمتر در یادگیری مدل و در نتیجه کاهش دقت پیش بینی می شود. برای حل این مساله باید عمق شبکه افزایش یابد که این امر موجب افزایش زمان مدل سازی می گردد که نشان از اهمیت مصالحه میان دقت مورد انتظار و زمان پردازش است.

    نتیجه گیری

    ارزیابی نتایج، نشان داد که مدل ConvLSTM قادر است نتایج پیش بینی قابل قبولی، به ویژه در زمآن های کوتاه مدت، ارایه دهد و این مدل یک ابزار مناسب برای پیش بینی های سری زمانی است. با وجود این که مدل ConvLSTM، عملکرد قابل ملاحظه ای برای پیش بینی های کوتاه مدت به دست آورد اما هنوز هم برخی محدودیت ها از جمله پیش بینی بلند مدت سیلاب بر پایه داده های سری زمانی وجود دارد. از جمله محدودیت های دیگر، می توان به پیچیدگی و وابستگی مدل ConvLSTM به تعداد نمونه های آموزشی اشاره کرد که به تبع آن مدل سازی دقیق تر نیازمند جمع آوری داده های بیشتر است. بدین ترتیب، در مناطقی که تعداد نمونه ها برای مدل سازی کافی نباشد، ممکن است دقت مدل پیش بینی تحت تاثیر قرار بگیرد.

    کلیدواژگان: پیش بینی سیلاب، مدل حافظه طولانی کوتاه مدت پیچشی، ویژگی های مکانی-زمانی، هیدرولوژی
  • داود اکبری* صفحات 247-254
    پیشینه و اهداف

    ارزیابی اراضی، حلقه ای بسیار مهم در زنجیره ای است که منجر به مدیریت پایدار منابع اراضی و خاک می گردد. بهره برداری از اراضی مطابق با قابلیت آن ها، افزون بر تامین احتیاجات نسل حاضر و آینده، تعادل اکولوژیک کره زمین را نیز، حفظ می کند. تحلیل تناسب اراضی با استفاده از مجموعه متنوعی از عوامل موثر بر تولید کمی و کیفی محصولات و بررسی پیچیدگی های روابط آن ها باهم و همچنین، همگام با تحلیل کاربری اراضی، از مفیدترین کاربردهای سامانه اطلاعات مکانی در مدیریت اراضی کشاورزی است. روش های بسیاری از زمان ارایه چارچوب FAO برای ارزیابی تناسب اراضی توسعه یافته اند و برخی از آن ها هنوز به صورت گسترده استفاده می شوند. در پژوهش حاضر، ارزیابی کیفی تناسب اراضی با استفاده از سامانه اطلاعات مکانی (GIS) و ارزیابی چند معیاره (MCE) برای سه محصول راهبردی گندم، جو و برنج در چهار منطقه مطالعاتی در شمال ایران، مورد بررسی قرار گرفت.

    روش ها

    جهت پیاده سازی مدل پیشنهادی، داده های مرتبط با ویژگی های خاک، داده های اقلیمی، داده های توپوگرافی، نقشه زمین شناسی و نقشه پوشش اراضی جمع آوری شد. در میان داده های جمع آوری شده، دما نقش مهمی در تعیین تناسب اراضی برای محصولات کشاورزی دارد، الگوهای مکانی بارش برای ارزیابی دسترسی به آب اهمیت دارند و شیب زمین تاثیر زیادی در زهکشی، میزان نور دریافتی از خورشید و بالطبع آن، انرژی مورد نیاز برای رشد گیاه دارد. سپس، با توجه به تنوع اقلیمی در شمال ایران و مجموعه متنوع از محصولات زراعی که در این منطقه کشت می شوند، معیارهای مناسب انتخاب شدند. معیارهای انتخاب شده عبارتند از: نوع خاک، دما، بارش، شیب و پارامترهای زمین شناسی. جهت تخصیص وزن به هر یک از معیارها و تشدید تاثیر آ ن ها در مرحله ارزیابی تناسب اراضی، یک فرآیند تخصیص وزن انجام شد. این تخصیص وزن، توسط متخصصین امر انجام گرفت. هر معیار بر اساس تاثیر آن بر کشت محصولات مختلف در این منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت و وزن هر لایه مشخص گردید. در نهایت، بررسی دقیق نتایج و تحلیل تناسب اراضی برای کشاورزی در مناطق مورد مطالعه انجام شد.

    یافته ها

    نتایج این تحقیق، نشان داد که غرب استان گیلان مکانی ایده آل برای کشت برنج اما این منطقه چالش هایی برای کشت جو و گندم دارد. امتیازات نسبتا مناسب برای هر سه محصول، گندم، جو و برنج شرق استان گیلان نشان داد که این منطقه مستعد کشت محصولات متنوع است.  مرکز استان مازندران برای کشت محصولات گندم، جو و برنج امتیاز مناسبی کسب نکرد. همچنین، مرکز استان گلستان به عنوان یک مکان بسیار مناسب برای کشت گندم و جو تعیین گردید.

    نتیجه گیری

    در مجموع، مناطق با امتیاز نسبتا مناسب امکاناتی برای متنوع کردن شیوه های کشت ارایه می دهند که باعث افزایش انعطاف پذیری و کاهش خطرات مرتبط با نوسانات بازار و تغییرات اقلیمی می شود. همچنین، در مناطق با امتیاز تناسب پایین نقش حفاظت از محیط زیست و شیوه های مدیریت پایدار اراضی حایز اهمیت است. از یک بعد دیگر، دسته بندی تناسب اراضی به سیاست گذاران و مدیران بخش کشاورزی این امکان را می دهد تا منابع به صورت صحیح و به صورت بهینه تخصیص یابند. برای تحقیقات آتی پیشنهاد می شود تحلیل سری زمانی داده های ماهواره ای با استفاده از مدل های یادگیری عمیق صورت پذیرد.

    کلیدواژگان: ارزیابی چندمعیاره، تناسب اراضی، توسعه پایدار، سامانه اطلاعات مکانی، کشاورزی
|
  • Gh. Azari Arani *, A. Ahmadi, K. Azari Arani Pages 127-134
    Background and Objectives

    In recent decades, the complex interaction between environmental factors and public health has attracted the attention of researchers, policy makers, and public health practitioners. Understanding how environmental factors affect human health is very important in dealing with citizens' health challenges. In recent years, geographic information systems (GIS) have been used as practical tools in this field and have enabled the investigation and analysis of complex relationships between environmental variables and health. These systems are a useful tool for zoning diseases, and with the spatial distribution of some diseases, significant results can be achieved. Results such as that some diseases are related to environmental factors. Diagnosing environmental factors in the direction of treatment, prevention and reduction of healthcare costs is a way to develop health. This article deals with the spatial analysis of some environmental factors affecting health in order to provide solutions to prevent the occurrence of pathogenic factors in citizens.

    Methods

    The research method of performing a location analysis includes several steps including data collection, data pre-processing, spatial analysis and integration with decision support systems. Collecting air quality data is one of the main parts of this research. The air quality of Tehran is affected by several factors, including the emission of pollutants by cars, industrial units and natural resources, the amount of each of which is measured using the network of air quality monitoring stations throughout the city of Tehran. This time-spatial data set enables us to investigate trends and changes in air quality in different areas of Tehran. Also, ensuring access to safe water is a fundamental aspect of public health. Therefore, the collection of water quality data is critical for our study. The desired parameters include water acidity or alkalinity (pH), clarity, chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD) and concentrations of certain pollutants such as heavy metals. Is. The data collected by local health centers have been used to analyze infectious diseases from animals. After collecting the required data, the process of data analysis and processing is done for their spatial analysis, and after the said analysis, the data obtained from different stages of the research are integrated in GIS. This allows us to combine spatial data to more clearly show the connections between environmental factors and diseases. This data integration should be done regularly and carefully so that the results of the analysis are valid. QGIS software was used to perform spatial data analysis and processing. In addition, Pandas and NumPy libraries in Python were used for statistical data analysis.

    Findings

    The data collected from the air quality monitoring stations allowed us to obtain detailed maps of the concentration of pollutants and their spatial changes. These maps are very valuable in monitoring health risks related to air pollution. Analysis of air quality data showed high concentrations of PM2.5 and PM10 particulate matter in densely populated areas. In addition, the concentration of NO2 near the main roads indicates the major contribution of vehicles in the production of this gas. The analysis of water quality in Tehran showed that there are no significant differences in the water quality of different regions. . The analysis of disease data provides important information about carriers, their habitats and behavioral patterns, which leads to a comprehensive understanding of the city's infectious disease ecosystem. Targeted measures to control infectious diseases in high-risk areas and education to the target community are necessary to reduce the risk of diseases.

    Conclusion

    Human health is affected by various environmental factors, including the place of their lives, so that it can be said that health-related issues almost always have spatial dimensions. Investigating the characteristics of these places (including anthropological characteristics and the presence of environmental risk factors) is very important in order to conduct studies. The results of this research showed that GIS has a valuable role in investigating and tracking the spread of diseases and other health issues in The length of time periods and the assessment of environmental risks for the residents of an area. Using GIS is one of the health warning solutions to people at risk. By specifying the location of the disease and the polluted areas of the city, people will become more aware of their surroundings and better understand prevention issues. Also, with the identification of high-risk areas, health costs and expenses will be adjusted because policy makers and health managers will focus on the necessary strategies to prevent and deal with the spread of these types of diseases in a targeted manner.

    Keywords: Data Integration, Geographic Information Systems, (GIS), Health-environment Interactions, Public Health, Spatial Analysis
  • M. A. Tootoonchian * Pages 135-142
    Background and Objectives

    ‎The rapid growth of cities is a global phenomenon that has become a challenge in our country. The lack of development of urban infrastructures at the same time as the expansion of cities, especially in the transportation sector, has created many problems such as heavy traffic and air pollution for big cities. The aim of this research is to provide a solution to deal with the challenges facing the city of Tehran in the field of development of urban roads by using analysis based on geographic information system (GIS) and decision support systems so that it can improve planning in construction. And the development of urban roads achieved a sustainable development in the transportation sector. For this reason, it is very important to know the current situation in planning for road development in Tehran, to identify areas for improvement and to provide solutions based on GIS. These solutions lead to optimization of route selection, environmental impact assessments, efficient project cost management and effective risk management.

    Methods

    To achieve the research objectives, a multifaceted method was adopted. At first, the collection of spatial data related to the urban road network including transportation networks, environmental parameters and existing road infrastructures was done. Then, GIS technology was used to perform spatial analysis, route optimization using Dijkstra's shortest path algorithm (SPA) and environmental impact assessments. Decision support systems were developed to facilitate data-based decision making in each scenario in road construction project analysis. Finally, the scenarios obtained from the spatial analysis were compared with the road construction operational projects.

    Results

    The results of this research showed the significant capacity of spatial information analysis based on GIS and decision support systems in modifying planning for the development of road construction in urban Tehran. These technologies reduce urban traffic by 20% through optimal route selection and improve the efficiency of urban transportation. Environmental impact assessments also showed that the use of these methods can lead to a 36% reduction in harmful effects, including air pollution. Also, the integration of GIS-based cost management tools led to the reduction of road construction costs. Identifying risk reduction strategies through spatial analysis ensures the success of the project in terms of timing and cost and ultimately leads to the satisfaction of citizens.

    Conclusion

    Using GIS-based spatial analysis and SPA algorithm, routes with minimum travel time were identified that reduce traffic and increase transportation efficiency. Reduction in travel time can lead to increase in productivity and improve the quality of life of citizens. In addition, optimized routing can help reduce fuel consumption and air pollution. In addition, the Environmental Impact Assessment (EIA) index has shown a significant improvement in the environmental sustainability of scenarios that are based on spatial analysis. Thus, reducing the levels of air and noise pollution and maintaining green spaces can help to increase the quality of life of citizens. In addition, reducing harmful environmental effects can contribute to the long-term growth and development of the city. On the other hand, by identifying capacity risk in the planning stage, project managers can allocate resources more effectively and implement measures to prevent delays and cost overruns.

    Keywords: Environmental impacts, Urban road development, Spatial Analysis, Urban Planning
  • A. Ghasemi Khalkhali * Pages 143-151
    Background and Objectives

    Geodesy is the basis of the science of Geomatics and Surveying Engineering. The Greek root of the word geodesy means dividing the earth, which shows that geodesy is historically closely related to the preparation of maps, analysis of the state of the earth, and geo-spatial data. Today, the science of geodesy discusses the set of rules related to the measurement and representation of the earth in a three-dimensional space that changes with time. This knowledge plays a key role in various scientific, engineering and navigational applications. In this paper, we will have an overview of the modern applications of geodesy in the field of navigation and earth monitoring and how these developments affect the global infrastructure of geo-spatial information and related scientific research.

    Methods

    In recent years, the Global Positioning Satellite System (GNSS) by increasing the accuracy and public access to the location caused a fundamental evolution in precise navigation, including the navigation of self-driving cars. Determining the earth's gravity field is another fundamental aspect of geodesy, which has made significant progress in this field along with the development of space programs. Advanced satellite missions such as GRACE-FO have provided an unprecedented ability to increase the accuracy of Earth's gravity field models. These models are used to understand Earth's dynamic processes, including sea level, mass balance of ice sheets, and Earth's internal dynamics. Moreover, using a standard framework to connect geodetic observations around the world is a necessary thing, for this purpose, Terrestrial Reference Frames (TRFs) are used. The development of the International Terrestrial Reference Frame (ITRF), the latest version of which is ITRF2023, is a sign of global joint efforts to increase the accuracy and reliability in the realization of reference frames for the unification of geodetic observations.

    Findings

    GNSS has provided the ability of positioning with very high spatial accuracy. The findings showed that GNSS can determine the position with centimeter accuracy. Also, navigation using GNSS technology has grown day by day and GNSS receivers play a vital role in aviation, shipping and transportation industries. This navigation system provides pilots with accurate information about the position, speed and direction of the aircraft, which helps to control the flight more accurately and respond faster in emergency situations. The maritime industry has also made extensive changes through the use of GNSS. Today, various ships need GNSS receivers to navigate and avoid potential risks of collision with other vessels. Also, GNSS technology plays an essential role in the transportation sector for managing urban and intercity traffic, optimizing transportation networks, reducing travel time, and improving the efficiency of the transportation system. In addition, the role of GNSS is very valuable in natural disaster management. Also, measurements of Earth's gravity field using satellite missions such as GRACE-FO have contributed to a better understanding of Earth's climate changes. These missions monitor the changes in mass distribution on the earth's surface and provide the possibility of monitoring phenomena such as the melting of polar glaciers and the displacement of underground water resources. This information is very useful for assessing the effects of climate change. Accurate satellite gravimetric data have the ability to monitor sea level elevation changes. By monitoring changes in ocean mass, scientists can make more accurate predictions about changes in sea level elevation. This information is necessary for the management of coastal settlements and policy making for coastal management. Ultimately, these measurements help scientists better understand Earth's internal structure, including plate tectonic movements. Quantifying plate tectonic motion is important for understanding the internal structure and behavior of plate tectonics, including the relationship of these processes to earthquakes and volcanic activity.

    Keywords: Geodesy, Global Navigation Satellite System, Gravity field, Terrestrial Reference Frames
  • M. Kolbadi Nejad *, R. Sarvar Pages 153-162
    Background and Objectives

    In today's world, cities have garnered significant attention as central hubs for social and economic activities. This research aims to enhance urban development and improve the quality of life for Tehran's residents, focusing on land use in Tehran, the capital of Iran and one of the most populous and pressured cities. The primary objective is to evaluate the distribution of various land uses across Tehran and analyze shortcomings that do not align with urban needs and standards. The study particularly delves into issues related to the appropriate number of land uses in different areas of Tehran and the role of recreational land use in urban development.

    Methods

    To conduct this comprehensive research, Tehran was divided into various zones, with diverse land uses thoroughly examined in each zone. These zoning divisions aimed to provide a more precise understanding of the unique needs of each part of the city for development and productivity. The distribution of land uses across the city was analyzed, and the frequency of each land use at the macro level was measured. Utilizing urban standards as evaluation criteria, a detailed analysis of land use distribution was performed. These standards served as benchmarks for assessment, highlighting areas where the standards fell short. This analytical approach facilitated a better understanding of strengths and weaknesses in urban development. Through this method, land use distribution in the city was evaluated more optimally, leading to recommendations for improvement and optimization.

    Findings

    The outcomes of this study underscore significant deficiencies in the allocation of land uses across Tehran, signaling a compelling call for refinement and heightened precision in regulation, particularly within the identified areas of 7, 10, 13, 14, 16, and 17. The identified weaknesses in land use distribution offer invaluable insights for urban decision-makers and planners, serving as a clarion call for immediate interventions in the city's development trajectory. The critical nature of this information lies in its potential to guide strategic decisions and policy implementations aimed at rectifying existing imbalances. Furthermore, the research accentuates a growing imperative to prioritize recreational land use within Tehran, shedding light on the inadequacy of current land use patterns to align with established urban standards and the evolving needs of society. The pressing need for increased attention to recreational spaces emerges as a key takeaway, suggesting that the development of such areas within the city could yield tangible enhancements in residents' overall quality of life. The envisaged benefits extend beyond mere leisure, with the potential to foster the creation of green spaces, promoting environmental sustainability, and providing platforms for diverse recreational activities that contribute to a healthier, more vibrant urban community. In essence, the research outcomes advocate for a strategic reevaluation and recalibration of land use policies in Tehran, with a heightened focus on rectifying existing imbalances and proactively addressing the evolving needs of the city's residents.

    Conclusion

    This research serves as a valuable tool for urban decision-makers and city planners in the development and enhancement of the quality of life for Tehran's residents. The obtained results indicate that optimizing land use and addressing urban needs can contribute to sustainable development and improved living conditions in Tehran.

    Keywords: Land Use, Urban development, GIS, Land Use Distribution
  • M. Heidarimozaffar *, S.A. Hosseini Pages 163-176
    Background and Objectives

    In recent decades, geomatics science has made significant progress, and these advances are due to advanced measurement tools and innovative technologies in the field of geometric and spatial data acquisition. In this context, mobile laser scanners have been introduced as a basic and efficient tool that has the ability to perform accurate and fast measurements of various objects and environments, including urban spaces. These devices automatically record all the details of the urban space in the form of point cloud. To extract the geometric information of buildings from these details, it is necessary to use machine vision methods. In order to achieve accurate and reliable models of buildings, a sequence of post-processing operations is implemented when processing point cloud data. One of the most important stages of these processes is the segmentation of point cloud. These steps transform point cloud data into more conceptual and analyzable information. One of the important issues in processing point cloud data is the ability to extract planar surfaces of building facades (walls). These planar surfaces are of special importance as basic components in modeling and analyzing the condition of buildings. Accuracy in the information related to these planar surfaces allows for a more accurate and complete distinction between different components of buildings. This is important in several applications including urban planning, construction management, and energy consumption analysis of buildings.

    Methods

    In this article, MSAC and G-DBSCAN algorithms are used to extract planar surfaces from point cloud data. These two algorithms are executed sequentially. First, the most probable planar surfaces in the study area are extracted using MSAC, and then G-DBSCAN is used to separate the walls from these planar surfaces. In this article, the GeoSLAM ZEB-HORIZON mobile laser scanner device is used to collect data, and the area chosen for this purpose is the buildings of the Faculty of Engineering of Bo Ali Sina University in Hamedan. Because this place has features such as architectural diversity, the presence of non-planar and planar facades, different positions of the walls relative to each other with different dimensions, and challenges related to the diverse architecture of the space around the buildings.

    Findings

    Comprehensive evaluation of this research that includes three separate buildings. The results show an average precision of over 93%, which guarantees accurate data extraction. In addition, it has achieved an average recall of over 94%, which captures the majority of elements in the view. As a result, F1 score with an average value of 94% has been obtained. This research contributes to the progress in the field of accurate building data extraction and architectural modeling. Of course, when dealing with buildings and more complex environments, the algorithm faces challenges. Among the challenges that can be mentioned are various architectural features of buildings and external obstacles. For example, in buildings with large glass doors and windows, these algorithms may incorrectly extract interior walls. Also, the presence of dense vegetation around the facade can create obstacles that hinder the laser scanner's ability to fully capture the facade.

    Conclusion

    However, the results show that the algorithm in general was able to provide a significant performance in extracting the facade information of buildings, especially in challenging architectural scenarios. These developments are promising and create new possibilities in the field of spatial data analysis and building modeling. This innovative approach can be used in various applications and help to develop modern and data-based architectural models.

    Keywords: Mobile Laser Scanner, DBSCAN, RANSAC, Building Modeling, Plane Extraction, Point Cloud Segmentation, Point Cloud Clustering
  • S. Abolali, T. Silavi, J. Saberian * Pages 177-188
    Background and Objectives

    The oil sector has served as the predominant catalyst of our nation's economy since the oil industry was nationalized in Iran. Oil facilities are integral to the oil industry, and among the most crucial facilities throughout the nation are pipelines. The extensive network of pipelines, which facilitate the transportation of oil from production sites to the country's refineries, as well as the distribution of refined products to consumption centers, represent vital economic and industrial lifelines. The spatial challenge lies in the intersection points of these pipelines, which can be effectively addressed through the use of geographic information systems. The accurate and optimal routing of pipelines is of utmost significance and should be executed in a manner that aligns with technical and economic ideals, while minimizing adverse societal and environmental impacts.

    Methods

    In this research, an attempt has been made to ascertain the routing of the multi-directional pipeline by taking into account a plethora of criteria, data, and spatial and descriptive information. This information encompasses factors such as land slope, vegetation, water flow, faults, residential and population centers, power transmission lines, pipelines in the region, and roads, among others. Given the extensive range of indicators associated with the routing of energy transmission lines in existing research references and executive reports of projects, this article focuses on thoroughly examining and providing a specialized classification of these indicators. In the subsequent stage, Geographic Information System (GIS) is employed as a framework to integrate the diverse components of information. This integration allows for the utilization of varying influence weights during the compilation of indicators, based on the significance of each indicator's impact on the subject matter. For this purpose, the conventional fuzzy AHP method has been used.

    Findings

    The research conducted in this study focuses on the geographical area of Khuzestan province, specifically its northern region located between Rig Valley and Sabzab. The objective of this research is to establish the optimal route for the transmission line of oil, taking into account three different scenarios: economic optimality, environmental optimality, and a combination of both. The findings reveal that selecting the most favorable route in this context, in comparison to the current transmission line, leads to a reduction of 141 meters in terms of the economic scenario, 635 meters in terms of the environmental scenario, and 586 meters in terms of the comprehensive scenario. These outcomes represent tangible accomplishments resulting from the research.

    Conclusion

    The findings of this study clearly demonstrate that the conventional techniques for designing pipelines are insufficient in incorporating all the relevant criteria in the pipeline route design. Regardless, it is crucial to acknowledge that the quality of the routes produced with the aid of Geographic Information Systems (GIS) heavily relies on the quality of the input data. Any discrepancy or flaw in the input information may yield design outcomes that raise doubts about the effectiveness of the work. Consequently, in addition to harnessing the capabilities of GIS, meticulous attention to detail must be exercised during the data collection process. Another notable aspect of this research is its capacity to consider various scenarios. By leveraging this capability, decision-makers are empowered to make informed choices regarding the pipeline by examining the outcomes of diverse scenarios and taking into account a range of factors.

    Keywords: Oil Pipeline, Environmental Factor, spatial index, overlay analysis
  • R. Naeimaei, E. Ghanbari Parmehr * Pages 189-204
    Background and Objectives

    Close-range photogrammetry aims to produce accurate 3D geometric models of objects using images taken from the subject. Nowadays, the creation of realistic 3D models and their visualisation is a common practice that is becoming more popular every day. On the other hand, choosing the right modelling software for photogrammetry has always been a challenge and a topic of discussion among experts and researchers. Therefore, it is essential to examine and evaluate the models produced by different software tools. Due to the widespread use of Agisoft software among engineers and researchers in this field, this study aimed to perform image processing and modelling using two versions of this software, namely Photoscan and Metashape. In previous research, the criterion for optimising the image mesh has been based on improving the accuracy of the modelling. In order to assess and evaluate the 3D models produced by the two versions of the software, we defined different scenarios for the design of the image mesh. We compared the 3D models generated for each scenario with a mathematical reference model. We also examined the complete modelling in the software under different conditions using two different textures, as the texture of the image directly affects the quality of the point cloud. It is important to analyse the role of the image texture together with the geometry of the image mesh. Therefore, we evaluated the image texture as a radiometric index and investigated how these two factors affect the quality of the point cloud. As a result, we determined the optimal number of images with appropriate texture required to produce an accurate and high-quality 3D model.

    Methods

    close-range photogrammetry, we capture a series of images of an object using a specific image network. These images are then used with the Structure from Motion (SfM) method to generate point clouds and 3D models. The concept behind SfM is inspired by how our eyes perceive objects. This approach offers a quick, automated, and cost-effective way to obtain 3D data. It involves creating 3D coordinate models by processing a sequence of overlapping images of the object. Finally, the resulting 3D models are compared with a reference point cloud using the Cloud Compare point cloud processing software.

    Findings

     The results of using images with simple texture show that in Photoscan software, increasing the number of images not only leads to noise in the point cloud, but also reduces the similarity of the generated model to the cube. According to the results, the best 3D model with a high similarity to the cube is associated with the fourth scenario (45 images) with an error of 0.01 millimetres. In the case of the Metashape software, the best model is associated with the third scenario (90 images) with an error of 0.05 millimetres. On the other hand, in cases where images with complex textures were used, the best point cloud is related to the fourth scenario (45 images) with an error of 0.02 millimetres in Photoscan software and to the third scenario (90 images) with an error of 0.04 millimetres in Metashape software. In general, the use of objects with complex textures leads to a better match and therefore to denser point clouds due to the presence of complex and non-uniform gradients in the images.

    Conclusion

    The results show that the optimal number of images and the presence of a complex image texture have a significant impact on the improvement of the quality of the 3D point cloud of the object. Despite the increased processing time, the quality of the 3D model does not increase significantly with a large number of images; it only leads to denser point clouds due to increased noise in the point cloud.

    Keywords: Close-Range Photogrammetry, Structure from Motion, D3. Point cloud, Imaging Network, Image texture, Agisoft
  • M. Abolghasemi * Pages 205-215
    Background and Objectives

    Earth has a complex ecosystem that is affected by natural processes and human activities, and understanding these processes is a real necessity. Environmental changes, from climate change to the reduction of natural resources, affect human life, economies, and the well-being of future generations. Therefore, the need for comprehensive Earth observation has never been more critical. To address this need, the Copernicus program was created by the European Space Agency in the early 2000s. The goal of this program was to create an operational system for earth monitoring with open access to high quality satellite data. The Sentinel satellites, as the core of the Copernicus program, is one of the symbols of humanity's progress in earth observation and environmental monitoring. This research examines the Sentinel satellites and shows the importance, basic principles and unique features of each of them. Sentinel satellites are unique operational platforms compared to the satellites of the previous generation.

    Methods

    In this paper, the main framework of the Copernicus program, such as open access to satellite data, global coverage, operational stability, diverse sensors, and the framework of global cooperation, which is of great help to researchers, policymakers, and other users of satellite data, has been evaluated. The Sentinel satellites includes several satellites that acquire images from the earth in different spectral ranges, with global coverage and different viewing times. These satellites have operational stability and new generations of satellites are developed and launched to replace older satellites. Each satellite is equipped with special sensors according to its mission goals and makes it possible to monitor the land, oceans and atmosphere with the best possible tools from space.

    Findings

    The Sentinel-1 satellite, which is equipped with a radar sensor, can image in the C frequency band and different spatial powers from 5 to 40 meters. Also, this satellite is able to take images in any weather conditions and at any hour of the day and night, which is valuable for many applications. The accuracy of Sentinel-1 data is very high in monitoring changes in the shape of the earth's surface, crisis management, polar ice observations and ocean monitoring. This vital role in detecting and monitoring land subsidence in urban areas makes it effective in urban planning and helping to prevent crises. On the other hand, the Sentinel-2 satellite with a multispectral sensor provides a powerful tool for Earth observation. By recording data in a wide spectral range in 13 spectral bands from visible to short-wave infrared, this satellite has been able to deepen our understanding of the features of the Earth's surface. The re-viewing time of this satellite has made it possible to monitor crops and evaluate the health of vegetation. Also, the spatial resolution of Sentinel-2 satellite images is an effective factor in urban planning, tree health monitoring, and natural disaster monitoring, such as fire and flood. In addition, the high bandwidth of this satellite helps to efficiently cover large areas and increases its efficiency in environmental monitoring.

    Conclusion

    The Copernicus program is known for several key principles that have underpinned their success. These principles include open access data, global coverage, operational interoperability, diverse sensors, and a global cooperation framework. The principle of open access has given the assurance to the general users, including researchers, policymakers and commercial companies, that a continuous flow of satellite images will support their activities. The Copernicus program with a system of satellites ensures global coverage with optimal revisit time. The operational continuity of the program has resulted in new generations of satellites being developed and launched to replace older generations, to ensure a continuous flow of data. Each Sentinel satellite is equipped with specific sensors designed for its mission objectives, enabling it to monitor the Earth, oceans, atmosphere, and more. According to the characteristics of the Copernicus program, Sentinel satellites have started a new era of Earth observation and have provided a powerful and versatile tool for monitoring and understanding the Earth's ecosystem.

    Keywords: Sentinel Satellites, Earth Observation, Copernicus Program, Environmental Monitoring, Remote Sensing, Aeroscope sensors
  • K. Borooshan, S. Behzadi * Pages 217-226
    Background and Objectives

    Rice, recognized as a strategic product for food security, holds a significant position not only in national economies but also globally. The importance of rice in meeting the dietary needs of populations and its role in achieving food security have led to a serious and substantial emphasis on this staple crop. In this regard, accurate and up-to-date data collection on the status of rice fields, especially information related to the quantity and quality of products, is crucial. Remote sensing technologies have been proposed as an efficient and effective solution in this context, enabling cost-effective data collection over extensive areas. Among these technologies, drones, due to their superior spatial resolution and higher precision in various monitoring tasks compared to satellites, offer relative advantages. This research employs an advanced approach called deep learning to estimate the cultivation area of rice seedlings or seedbeds using RGB images captured by drones in the Wufeng region of Taichung Province, Taiwan. The method leverages the capabilities of deep neural networks as an effective tool for analyzing complex data, achieving high accuracy in distinguishing various types of rice seedling or seedbed cultivation areas.

    Methods

    In this study, an advanced deep learning technique called DenseNet is employed for modeling and predicting the rice seedling or seedbed cultivation area in RGB images taken by drones. This method, utilizing complex algorithms and a set of processing layers, can extract high-level abstract concepts from the data. One unique feature of DenseNet is its use of a layer-to-layer algorithm instead of traditional layer concatenation approaches, resulting in reduced weights and parameters, as well as increased network efficiency. The ability of deep learning to process data in real-time immediately after image acquisition demonstrates the dynamic potential of DenseNet in quickly and accurately processing information. This capability allows real-time analysis and prediction of the rice seedling or seedbed cultivation area, providing the necessary information for optimal farm management.

    Findings

    The results obtained from this research demonstrate a confirmation of an accuracy exceeding 99.8% on validation data. This exceptionally high percentage indicates the remarkable capability of the DenseNet deep learning method in accurately estimating the cultivation area of rice seedlings or seedbeds. This high accuracy not only showcases the excellent performance of the model in identifying and predicting the rice cultivation area but also instills confidence in users. The presented model has successfully achieved precise detection and assessment of the rice seedling or seedbed cultivation area. This practical application provides valuable tools for farmers and farm managers to gain more accurate and timely awareness of their farm's status, facilitating better decision-making in cultivation and productivity.

    Conclusion

    This study convincingly shows the viability of employing drones in conjunction with sophisticated deep learning techniques for accurately estimating the cultivation area of rice seedlings or seedbeds. This approach proves feasible, especially in geographical areas similar to Wufeng in Taichung Province, Taiwan. The integration of drones and deep learning represents a notable technological leap in monitoring capabilities, offering substantial assistance to pertinent authorities involved in agricultural management and ensuring food security.

    Keywords: Deep Learning, DenseNet network, Detection, Rice seedlings, Remote Sensing, UAV
  • M. Ezazi, M. Shirazian *, F. Hosseinali, F. Haj Mahmoud Attar Pages 227-238
    Background and Objectives

    The field of navigation, which is widely recognized as one of the most efficient and effective means of reaching a desired destination, holds immense significance in today's society. In order to cater to the needs of users by providing them with accurate routes to their intended destinations, navigation systems rely on the determination of the mobile location and the destination on the map. At present, the majority of location-based services heavily rely on navigation systems that utilize the Global Navigation Satellite System (GNSS) for determining the mobile location. However, it is crucial to acknowledge that this method is not applicable in indoor environments due to a multitude of limitations. Consequently, in order to overcome these limitations, a plethora of technologies have been developed for indoor positioning, such as Wi-Fi, Bluetooth, Inertial Navigation System (INS), ultrasonics, and acoustic waves. The range of applications involved in location-based services varies depending on the position quality (uncertainty), ranging from prevalent navigation that requires accuracy in the tens of meters to precise automatic object location that necessitates centimeter-level accuracy. The focus of this specific study is centered upon the utilization of image-based methods as a novel approach to address the problem of indoor mobile positioning.

    Methods

    The implementation of the image-based navigation method presents a series of challenges that must be comprehensively addressed in order to ensure its accuracy, efficiency, and cost-effectiveness. Extensive research has been conducted to tackle these challenges, and the aim of this study is to contribute to the existing knowledge base by delving into the accuracy requirements of the image-based navigation technique. To achieve this, a meticulous 3D model of the building was meticulously created, and the position of the image focal point was determined as the mobile location through the utilization of photography and image matching techniques. It is important to highlight the fact that this particular technique capitalizes on the widespread availability of current mobile phones, which are equipped with cameras, thereby rendering it an incredibly inexpensive, rapid, efficient, and accurate solution for indoor navigation.

    Findings

    The primary outcome of this study revolves around the assessment of positioning accuracy using the proposed image-based navigation method. The results obtained from this research possess significant implications for the design and development of an optimal image-based navigation system. The numerical analysis showcases an impressive average planimetric accuracy of 2.5 centimeters, thereby underscoring the efficacy of the proposed method in achieving precise indoor navigation.

    Conclusion

    In light of the findings derived from this study, it can be conclusively affirmed that the proposed image-based navigation method possesses a level of accuracy that fulfills all indoor navigation requirements. Furthermore, the widespread adoption of smartphones among the general population ensures that the utilization of this method is highly feasible. The outcomes of this study strongly bolster the applicability of the image-based navigation method for a myriad of indoor navigation applications, as well as certain close-range outdoor applications. Thus, it is evident that this research has paved the way for the implementation of a reliable and efficient navigation solution in both indoor and outdoor environments.

    Keywords: GNSS, Image Matching, Indoor Positioning, Navigation
  • S. Ahmadi, A. Nabizadeh * Pages 239-246
    Background and Objectives

    Every year, floods cause significant damages around the world. Timely and accurate prediction can significantly minimize the amount of human and financial losses after flood. In recent years, several machine learning models have been used to predict floods; So that their results indicate the better performance of these models compared to classical statistical models. However, these models do not take into account the spatial features that lead to the creation and strengthening of floods. Using convolutional long-short-term memory model (ConvLSTM), time series prediction is combined with spatial features and hydrological information. Therefore, a new model of combination of spatiotemporal prediction has been designed with the aim of extracting spatiotemporal features in order to solve the main challenge in flood prediction, which combine spatial data with time series hydrological data as much as possible.

    Methods

    In order to comprehensively analyze the spatiotemporal features of precipitation, we integrated the spatial features with time series analysis. For this purpose, the ConvLSTM model was used, whose inputs include longitude, latitude, altitude, precipitation, discharge and others gathered by ground stations. ConvLSTM is a time series processing model that extracts spatial features. To achieve spatiotemporal prediction, ConvLSTM was used as a basic block so that features can be extracted layer by designing a dense network, so that after mapping them, prediction can be performed. In the simulation stage, the batch size and the number of epochs were selected as 64 and 30, respectively. Also, a three-layer convolutional network with the number of kernels 1, 8 and 32 and the number of neurons 20, 40 and 80 in each layer was used.

    Findings

    By analyzing the results, it was found that the prediction accuracy gradually decreases with the increase of time. However, when the prediction time is 10 hours before the flood event, the prediction accuracy is lower than other times. The reason is that when the prediction time increases, the amount of accurate information will be less, which leads to less accuracy in learning the model and as a result, the prediction accuracy decreases. To solve this problem, the depth of the network should be increased, which increases the modeling time, which shows the importance of trade-off between the expected accuracy and processing time.

    Conclusion

    In conclusion, the ConvLSTM model is able to provide suitable prediction results, especially in short-term times, and this model is a suitable tool for time series prediction. Even though the ConvLSTM model achieved a remarkable performance for short-term prediction, there are still some limitations, including long-term flood prediction based on time series data. Moreover, the complexity and dependence of the ConvLSTM model on the number of training samples can be mentioned. Therefore, more accurate model requires the collection of more data in this model. Thus, in regions with limited number of samples, the accuracy of the prediction may be affected.

    Keywords: ConvLSTM model, Flood prediction, Hydrology, Spatiotemporal features
  • D. Akbari * Pages 247-254
    Background and Objectives

    Land evaluation is a very important link in the chain that leads to sustainable management of land and soil resources. Exploitation of lands according to their capabilities, in addition to meeting the needs of the present and future generations, also maintains the ecological balance of the earth. Analyzing the suitability of land by using a variety of factors affecting the quantitative and qualitative production of products and examining the intricacies of their relationships with each other, as well as simultaneously with land use analysis, is one of the most useful applications of spatial information systems in agricultural land management. Many methods have been developed since the presentation of the FAO framework for land suitability assessment, and some of them are still widely used. In the present study, the qualitative assessment of land suitability using geographic information system (GIS) and multi-criteria evaluation (MCE) for three strategic crops of wheat, barley and rice was investigated in four study areas in northern Iran.

    Methods

    In order to implement the proposed model, data related to soil characteristics, climate data, topography data, geological map and land cover map were collected. Among the collected data, temperature plays an important role in determining the suitability of land for agricultural products, spatial patterns of rainfall are important for assessing water availability, and the slope of the land has a great impact on drainage, the amount of light received from the sun and, consequently, the required energy. It has plants to grow. Then, according to the climatic diversity in the north of Iran and the diverse set of crops that are grown in this region, appropriate criteria were selected. The selected criteria are: soil type, temperature, precipitation, slope and geological parameters. In order to assign weight to each of the criteria and intensify their effect in the land suitability assessment stage, a weight assignment process was carried out. This weight allocation was done by experts. Each criterion was evaluated based on its effect on the cultivation of different crops in this area and the weight of each layer was determined. Finally, a detailed examination of the results and analysis of suitability of land for agriculture in the studied areas was carried out.

    Findings

    The analysis of the results of the geospatial information system showed that the west of Gilan Province is an ideal place for rice cultivation, but this area has challenges for barley and wheat cultivation. Relatively good scores for all three crops, wheat, barley and rice in the east of Gilan Province showed that this area is prone to growing diverse crops. The center of Mazandaran Province did not get good points for the cultivation of wheat, barley and rice crops. Also, the center of Golestan Province was determined as a very suitable place for wheat and barley cultivation.

    Conclusion

    In conclusion, the areas with a relatively suitable score provide facilities for diversifying the cultivation methods, which increases flexibility and reduces the risks associated with market fluctuations and climate changes. Also, in areas with a low suitability score, the role of environmental protection and sustainable land management practices is important. From another dimension, the classification of land suitability allows the policy makers and managers of the agricultural sector to allocate resources correctly and optimally. For future research, it is suggested to analyze the time series of satellite data using deep learning models.

    Keywords: Agriculture, GIS, Land Suitability, Multi-Criteria Evaluation, Sustainable Land Use Planning