فهرست مطالب

مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی - سال پنجم شماره 3 (پیاپی 19، شهریور 1393)

نشریه مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی
سال پنجم شماره 3 (پیاپی 19، شهریور 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/06/21
  • تعداد عناوین: 7
|
  • امید آذری، فرید کریمی پور صفحات 1-14
    اطلاعات مکانی مردم گستر، دربرگیرنده ابزاری به منظور تهیه، جمع آوری و توزیع آن دسته از داده های مکانی است که به صورت داوطلبانه توسط اشخاص فراهم می گردد. استفاده از سیستم های اطلاعات مکانی مردم گستر، تاکنون بیشتر با تاکید بر بکارگیری آنها برای جمع آوری داده های مکانی صورت گرفته است. بر اساس این دیدگاه، پیشرفت های چشمگیری در این زمینه صورت گرفته و این سیستم ها توانسته اند هزینه های جمع آوری داده را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. با این وجود، استفاده از اطلاعات مکانی مردم گستر و نقش داده های جمع آوری شده توسط آن در راستای انجام تحلیل ها و تصمیم گیری های مکانی، موضوعی است که کمتر از جانب تحلیل گران مکانی مورد توجه قرار گرفته است. اکثر فعالیت هایی که در حوزه VGI انجام می شود، به دلیل شناخت مکانی انسان ها - که حاصل درک مکانی انسانی است- از محیط اطراف و محل زندگی میسر گشته است. همین امر مزیتی بر اطلاعات جمع آوری شده در این حوزه می باشد. پارامتر تجربه موجود - که یکی از مولفه های درک مکانی انسانی به شمار می رود- در داده های مردم گستری که توسط افراد باتجربه جمع آوری شده است، باعث می شود که سطح اعتمادپذیری و کیفیت چنین داده هایی بالا رود، چنان که بتوان از این داده ها در انجام برخی تحلیل های مکانی استفاده کرد. این مقاله، رویکردی برای استفاده از داده های مکانی مردم گستر به منظور دخیل نمودن پارامتر تجربه در فرایند مسیریابی زمانمند پرداخته است. به عنوان یک نمونه عملی، نتایج استفاده از مدل ارائه شده برای محاسبه مسیر بهینه زمانمند بهینه سازی شده با پارامترهای درک مکانی انسانی در قسمتی از شبکه معابر شهری شهر تهران ارائه می شود.
    کلیدواژگان: اطلاعات مکانی مردم گستر، مسیریابی، مسیریابی زمانمند، مسیر بهینه، کوتاه ترین مسیر، درک مکانی انسانی
  • امید کاظمی زاده، رحیم علی عباسپور صفحات 15-24
    در دو دهه ی اخیر سه روند اصلی توسعه فناوری شبکه های ارتباطی بی سیم فراگستر، کوچک سازی سکوهای ذخیره سازی و محاسبات و توسعه ی حسگرهای جدید و مواد به کار رفته در این حسگرها تاثیرات مهمی در زمینه ی علوم اطلاعات مکانی داشته-اند. این سه روند موجب شده اند تا روش های پایش رویدادها و پدیده های محیطی و چگونگی پردازش اطلاعات مربوط به آن ها تغییر کند. در عین حال، توسعه فناوری دیگری، قابلیت های جدید قابل توجهی را در زمینه علوم مکانی مدرن اضافه کرده است. این فناوری که به اصطلاح شبکه های حسگر مکانی نامیده می شوند، کاربردهای ویژه ای از فناوری شبکه حسگر بی سیم در زمینه ی مکانی هستند، که پدیده های محیطی را کشف، بازبینی، پایش، ردیابی و پردازش می کنند. هر دو جنبه آنی بودن و افزایش قدرت تفکیک زمانی- مکانی چالش های تحقیقاتی جدیدی را در ارتباط با روش مدلسازی، پایش و پردازش های محیطی بوجود آورده است. در این مقاله ابتدا به معرفی شبکه های حسگر مکانی و چالش ها و مسائل مطرح در آن پرداخته شده است؛ سپس با توجه به محدودیت های مصرف انرژی موجود در این شبکه ها، سیستم محاسبات غیرمتمرکز معرفی شده که استفاده از الگوریتم های بر مبنای این سیستم محاسبات در شبکه های حسگر مکانی موجب بهینه شدن مصرف انرژی می شود. در پایان نیز نحوه ی پردازش اطلاعات در این شبکه ها، از جمله ذخیره سازی داخل شبکه ای و خلاصه سازی داده ها تشریح گردیده اند.
    کلیدواژگان: شبکه حسگر بی سیم مکانی، سیستم محاسبات غیرمتمرکز و متمرکز، خلاصه سازی داده ها
  • علی اصغر حیدری، رحیم علی عباسپور * صفحات 25-36

    در سال های اخیر، سکوهای پرنده بدون سرنشین (UAV) مجهز به سامانه خودکار ناوبری، در کاربردهای گوناگونی مانند مدیریت بحران، سنجش از دور، امداد و نجات، مراقبت، شناسایی و رهگیری تارگت بکار گرفته شده اند. اهمیت به کارگیری هواپیماهای خودکار بدون سرنشین به عنوان سکوی حامل سنجنده و نقش آن در مدیریت بحران نشان می دهد که برنامه ریزی انعطاف پذیر، بهینه و خودکار مسیر پرواز UAV با توجه به قیود مختلف مکانی-زمانی امری بایسته جهت هدایت و ناوبری خودکار می باشد. ازاین رو، این مسئله نیازمند فراکاوی مکانی جامعی از پارامترهای موثر در خط سیر سکو، توسعه الگوریتم های کارا و راهکارهای علمی و عملی جهت برنامه ریزی و ناوبری بهینه و خودکار می باشد. در این پژوهش افزون بر بررسی پژوهش های پیشین، ارزیابی جامع روش های عمومی برنامه ریزی مسیر ارائه شده است. سپس برخی ملاحظات و توصیه ها، نقاط ضعف و قوت این روش ها ارائه شده و افزون بر مقایسه، پیشنهادهایی ارائه می گردد. در پایان، راهبردهای مسیریابی و برنامه ریزی سکوها در سناریوهای جستجوی تارگت بررسی می شود.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی مسیر، سکوهای پرنده بدون سرنشین، ناوبری خودکار، مدیریت بحران
  • عبدالرضا صفری، محمد علی شریفی، عباس بحرودی، صمد زارعی * صفحات 37-46

    زمینه های کاربردی فراوان نقشه های عمق یابی از دیرباز تا کنون توجه بسیاری از دانشمندان را به روش هایی برای محاسبه آن به خود معطوف نموده است. روش های عمق سنجی با کشتی با وجود حصول به دقت بالا بسیار پر هزینه و زمان بر و در مناطق عمیق حتی غیر عملی میباشد.از اینرو استفاده از روش هایی که باتیمتری را به صورت غیر مستقیم اندازه گیری میکنند پیشنهاد میشود. ارتفاع سنجی ماهواره ای بیش از 30 سال است که نواسانات سطح دریاها را اندازه گیری میکند، ماموریت های ماهوراه ای جدید همچون Cryo_sat در چند سال اخیر بر صحت و تراکم داده های حاصل از ارتفاع سنجی افزوده است.در ژئودزی میتوان این نوسانات سطح دریا را به اطلاعات ثقلی از قبیل گرانی،ارتفاع ژئوئید،مولفه های انحراف قائم و... تبدیل نمود؛از طرفی میدان ثقل زمین تابعی از عوامل و منابع درونی آن میباشد،یکی از منابع مهم تولید آنامولی های گرانی در دریا،مرز جدایش آب با پوسته یا همان توپوگرافی بستر میباشد؛این مرز جدایش را میتون از طریق معکوس رابطه پارکر در حوزه فرکانس بر حسب داده های گرانی بیان نمود؛به نوعی باحل یک مساله معکوس مواجه هستیم؛از طرفی از روش کالوکیشن کمترین مربعات میتوان به عنوان یک مدل ریاضی کارا برای حل مسائل معکوس استفاده نمود. در این مقاله ما با استفاده از داده های گرانی 30 ساله حاصل از ارتفاع سنجی ماهواره ای، توپوگرافی بستر را در محدوده ای از دریای عمان از طریق کالوکیشن کمترین مربعات تخمین زده ایم. برای مقایسه نتایج از نقاط عمق سنجی حاصل از کشتی هاو مدل باتیمتری ETOPO1 استفاده شده است، انحراف معیار اختلافات نقاط عمق سنجی حاصل از کشتی ها با مدل ETOPO1 121.40 متر می باشد در حالی که همین مقدار برای باتیمتری محاسبه شده 117.87 متر می باشد و این امر نشان دهنده دقت بهتر مدل محاسبه شده در این تحقیق در مقایسه با مدل ETOPO1 می باشد.

    کلیدواژگان: کالوکیشن، توابع کووریانس، ارتفاع سنجی ماهواره ای، آنامولی جاذبه، توپوگرافی بستر
  • عبدالرضا صفری، محمد علی شریفی، صمد زارعی * صفحات 47-54

    نقشه های باتیمتری اقیانوسی زمینه های کاربردی فراوانی در علوم و مهندسی دارند،هر چند روش های عمق یابی صوتی روش هایی با دقت بالا برای تولید این نقشه ها می باشند، اما هزینه بالا و زمان بر بودن این روش ها سبب شده است تا در بسیاری از مناطق اقیانوسی به خصوص مناطق با عمق های بالا داده مناسبی وجود نداشته باشد. از اینرو استفاده از روش هایی که از لحاظ زمانی و هزینه مقرون به صرفه باشند مورد توجه قرار گرفته است. ماهواره های ارتفاع سنجی بیش از سه دهه است که تغییرات لحظه ای سطح آبهای آزاد را اندازه گیری می کنند. دانشمندان مدتهاست که از این داده ها برای اندازه گیری پارامترهای میدان ثقل زمین شامل شتاب ثقل، ارتفاع ژئوئید و مولفه های انحراف قائم استفاده می کنند. آنامولی های ثقلی بالاخص آنامولی جاذبه از ساختارهای زیر سطحی در منطقه سرچشمه می گیرند. یکی از منابع مهم تولید آنامولی ثقل در دریا توپوگرافی بستر می باشد. در این مقاله ما با استفاده از فیلترینگ داده های ثقلی حاصل از ارتفاع سنجی ماهواره ای و انتقال به پایین آنها به عمق متوسط و نیز استفاده از روش بهینه سازی وینر، به کمک پروفیلهای عمق سنجی موجود، توپوگرافی بستر را در محدوده ای از دریای عمان تخمین زده ایم و نتایج را با داده های عمق سنجی موجود در منطقه و مدل جهانی ETOPO مقایسه نموده ایم. با توجه به نتایج تحقیق هنگامی که از تلفیق داده های ثقلی با پروفیل های عمق سنجی استفاده می نماییم، انحراف معیار اختلافات با مدل ETOPO در مقایسه با حالتی که تنها از پروفیل های عمق سنجی استفاده می نماییم به میزان 7 متر بهبود پیدا می کند.

    کلیدواژگان: باتیمتری، ارتفاع سنجی ماهواره ای، آنامولی هوای آزاد، فیلتر وینر
  • سیامک طالبی نهر، اصغر زارع، سعید صادقیان، حسین عارفی صفحات 55-66
    شناسایی درختان توسط داده های سنجنده های هوایی در چند دهه ی اخیر توجه بسیاری از محققین علوم فتوگرامتری و سنجش از دور را به خود اختصاص داده است. در این مقاله سعی ما شناسایی درختان موجود در مناطق شهری شلوغ با استفاده از تصاویر هوایی و داده های لیزر اسکنر می باشد که به روش نظارت نشده انجام می شود. روش پیشنهادی این مقاله یک روند سلسله مراتبی است که از یکسری عملیات ساده تشکیل شده است. این روند به سه بخش کلی تقسیم می شود، که در بخش اول از تصاویر هوایی، و در بخش دوم و سوم از داده های لیدار استفاده شده است. در بخش اول سعی می شود پوشش گیاهی در مناطق سایه و آفتابی شناسایی شده و استخراج شود. این کار در مناطق آفتابی توسط شاخص پوشش گیاهی و در مناطق سایه توسط شاخص سایه انجام می گیرد. نتایج این بخش شامل چمن ها و بوته ها خواهد بود که باید حذف شوند. در بخش دوم برای حذف چمن ها از معیار نرخ تغییرات شیب استفاده می شود. نتایج این بخش نیز شامل عارضه های دیگری مانند بوته ها می باشد که این عارضه ها نیز باید حذف شوند. در بخش سوم با تهیه مدل رقومی زمین و سپس استخراج مدل رقومی نرمال شده سطح منطقه عوارض با یک ارتفاع خاص نیز از نتایج حذف می شوند. در نهایت 3 لایه بدست آمده از هر بخش در هم ضرب شده و لایه نتیجه نهایی بدست می-آید. برای اینکه بتوانیم نتایج کاری را با نتایج سایر روش های مشابه مقایسه کنیم از سری داده های انجمن بین المللی فتوگرامتری و سنجش از دور، کارگروه WG III/4 استفاده کردیم. این داده ها به عنوان داده های مرجع در اختیار اعضای مشارکت کننده WG III/4 قرار گرفتند تا روش های مختلف روی این داده ها ارزیابی شده و قابل مقایسه باشند. با مقایسه روند پیشنهادی با روش های دیگر به بررسی نقاط قوت و ضعف آن می پردازیم. در نواحی مختلف شناسایی درختان با توجه به شاخص کامل بودن %0/56 تا %2/70 و با توجه به شاخص صحت %7/65 تا %1/67 انجام شده است. با توجه به نظارت نشده بودن روش پیشنهادی و اتوماتیک بودن آن می توان با کار بیشتر در این زمینه به آینده امیدوار بود.
    کلیدواژگان: سلسله مراتبی، شناسایی درخت، لیدار، تصاویر هوایی، شیب، مدل رقومی سطح نرمال شده، شاخص سایه
  • سالار غر، جلال ا صفحات 67-84
    سنجنده ی رادار با روزنه ترکیبی به دلیل قابلیت های خاص خود مانند دید در شب و عبور امواج ماکروویو از ابر، در دهه های اخیر مورد توجه بسیاری از محافل علمی مرتبط با سنجش از دور قرار گرفته است. از این رو به دلیل نیاز روز افزون به تصاویر این نوع از سنجنده ها در ایران و گرانی و احتمالا نبود دسترسی به اغلب تصاویر سنجنده های راداری در سال های اخیر باعث شده است که شبیه سازی و ساخت این گروه از سنجنده ها یکی از اهداف سازمان های فضایی در ایران گردد.یک سنجنده SARبا ارسال هزاران پالس در هر ثانیه و دریافت و اندازه گیری زمان رفت و برگشت و پردازش پالس دریافتی در دو جهت امتداد ارسال پالس (رنج) و جهت پرواز سنجنده (آزیموت)، به قدرت تفکیک مکانی بهتری نسبت به رادارهای معمولی دست می یابد.فرکانس زمان رفت و برگشت پالس، با توجه به اثر داپلر ناشی از تغییرات سرعت و فاصله سنجنده تا تارگت مورد نظر محاسبه می شود. عوامل زیادی روی فرکانس مرکز داپلر موثر هستند.یکی از این عوامل، اثر دورانی زمین است. این اثر تاثیری دورانی بر روی فرکانس مرکز داپلر می گذارد؛ به طوری که پردازش خط به خط سیگنال در امتداد آزیموت (امتداد پرواز)، دچار مشکلی به نامحرکت رنج خواهد شد.به منظور حذف این اثر چندین روش وجود دارد؛یکی از این روش ها دوران محورهای مختصات محلی سنجنده است.در این مقاله روشی بر اساس دوران محورهای محلی سنجنده SARبا توجه به موت سنجنده در مدار در جهت محور داپلر صفر به منظور حذف اثردوران زمین استفاده می شود. از مزایای این روش تشکیل ساده تر تصویر و وجود اعوجاج کمتر در تصویر نهایی است. این کار باعث حداقل کردن خطای ناشی از حرکت رنج در پردازش خط به خط در امتداد آزیموت می شود.
    کلیدواژگان: پردازش سیگنال، سنجنده رادار با روزنه ترکیبی (SAR)، فرکانس مرکز داپلر، اندازه گیری فاز، آزیموت، حرکت رنج
|
  • O. Azari, F. Karimipour Pages 1-14
    Volunteered geographic information is one the most significant advances in GIScience following the well-known elements of Web 2. 0. It has been mainly looked at as a source of information، and the focus has been on improving its usage، understanding، and quality. This paper opens a discussion on considering VGI as an implicit source of users’ experience، which provides general users with solutions to help them take actions like an expert. As a case study، the idea has been applied on estimating the optimum travel time path through information collected by experts. Having introduced the methodology، the results for some examples are presented and discussed.
    Keywords: Volunteered Geographic Information, Optimum path finding, Time dependent routing, Human spatial cognition
  • O. Kazemizadeh, R. A. Abbaspour Pages 15-24
    In two recent decades، three main trends of the ubiquitous wireless communication networks technology development، the miniaturization of storage and computing platforms، and developments of new sensors and materials used in the sensors have significantly influenced the field of geospatial information sciences (GIS). These three trends have changed the monitoring methods of environmental phenomena and the ways their information are processed. Moreover، other technology developments have added new significant capabilities in modern geoscience field. This technology، so-called geosensor networks، is the special applications of wireless sensor network technology in geographic fields that detect، monitor، and track environmental phenomena and processes. Both real time aspects and improving spatiotemporal resolution has created new research challenges in environment modeling، monitoring، and processing of information. In this paper، firstly geosensor networks is introduced and the issues and challenges are expressed. Then، considering energy constraints in these networks، decentralized computation system is introduced. Using algorithms based on these computation systems improves energy consumption of network. Finally، the information processing in the network has been described، including in-network storage and processing and data abstraction.
    Keywords: geosensor network, decentralized, centralized computation system, data abstraction
  • A. A. Heidari, R. A. Abbaspour Pages 25-36

    In recent years، unmanned aerial platforms (UAV) equipped with autonomous navigation systems is used in various applications such as disaster management، remote sensing، search and rescue، surveillance، reconnaissance، and target tracking. Importance of using the autonomous unmanned aerial vehicles as sensor platforms and its role in disaster management shows that flexible، optimal، and automatic path planning of UAV flight trajectory is an essential task for automatic guidance and navigation due to various spatio-temporal constraints. Therefore، this problem requires a comprehensive spatial analysis of parameters that influence on platform''s trajectory، development of efficient algorithms، and robust approaches for planning and optimal autonomous navigation. In this paper، after reviewing pervious works، a comprative study of general path planning methods is presented. Then strengths and weaknesses of these approaches are discussed and after comparison، some suggestions are provided. Finally، routing strategies and planning for platforms in target search scenarios is studied.

    Keywords: Trajectory Planning, Unmanned Aerial Vehicle, Autonomous Navigation, Disaster Management
  • A. Safari, M.A. Sharifi, A. Bahroudi, S. Zarei Pages 37-46

    Practical Applications of bathymetry from ancient times until now، has attracted the attention of scientists to methods that compute it. Bathymetry with ship، despite high accuracy is very costly and time confusing and in the deep regions is impractical even. Hence، the use of indirect methods to predict bathymetry is taken into consideration. Satellite altimetry measure sea level anomaly over 30 years. With retracking methods and new satellite missions such as Cryo_sat، density and accuracy of satellite altimetry data has increased. In geodesy can convert this data to gravity field components such as geoid undulations، free air gravity anomaly، deflection of vertical and etc. on the other hand the internal sources of earth has an important effect on the gravity field components. One of the main this sources in sea is seafloor topography. An inverse can be made by parker relationship between seafloor topography and gravity anomaly data in the frequency domain. On the other hand، iterative least square collocation can be used as an effectively mathematical model to solve inverse problem. In this paper we use the gravity data derived from satellite altimetry and estimate bathymetry in Oman sea area using iterative least square collocation. And compare our result with ETOPO1 bathymetry model and some ship borne depth data in the area of study. Standard deviation between difference of ETOPO1 and ship borne depth data is 121. 4m while this for our computed model is 117. 87m. this is show that our model has better precision in this area compared with ETOPO1.

    Keywords: satellite altimetry, gravity anomaly, parker, least square collocation
  • A. Safari, M.A. Sharifi, S. Zarei Pages 47-54

    Estimating accurate bathymetry has many applications in science and engineering. although ship borne sounding are precise method to create bathymetry chart but this method is time confusing and extensive، hence in many oceans region especially in the deeper region don’t exist sufficient data. For this reasons the use of methods that are cost-effective in terms of time and cost are taken into consideration. Satellite altimetry، for over three decades، measures sea level anomaly. For some time، scientists have used these data to measure the gravity field parameters such as gravity، geoid undulations and component of deflection of vertical. Subsurface structures in a region affect in the gravity anomaly. One of the main sources of gravity on sea is seafloor topography. Smith and Sandwell proved that in the wave domain gravity anomaly are most correlated with the seafloor topography in the wavelength range from 15 to 160 km. in this paper we will try to estimate seafloor topography in Oman sea first we filter gravity anomaly and then downward continue them to the mean depth and finally by using Weiner optimization method and ship track line gravity data estimate seafloor topography. It is shown that when we combine gravity data and ship borne track our result improve 7 m with comparisons to shipborne track only.

    Keywords: bathymetry, satellite altimetry, free air gravity anomaly, Weiner filter
  • S. Talebi, A. Zarea, S. Sadeghian, H. Arefi Pages 55-66
    Tree detection using aerial sensors in early decades was focused by many researchers in different fields including Remote Sensing and Photogrammetry. This paper is intended to detect trees in complex city areas using aerial imagery and laser scanning data. The methodology used in this paper is a hierarchal unsupervised method consists of some primitive operations. This method could be divided into three sections، in which، first section uses areal imagery and both second and third sections use laser scanners data. In the first section a vegetation cover mask is created in both sunny and shadowed areas. In sunny areas Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and in shadowed areas a Shadow Index (SI) is employed to obtain vegetation cover mask. This mask contains grasses and bushes that should be eliminated in the other two sections. In the second section Rate of Slope Change (RSC) is used to eliminate grasses. Such areas that their RSC is below a threshold is eliminated. In the third section a Digital Terrain Model (DTM) is obtained from LIDAR data. By using DTM and Digital Surface Model (DSM) we would get to Normalized Digital Surface Model (nDSM). Then objects which are lower than a specific height are eliminated. Now there are three result layers from three sections. At the end multiplication operation is used to get final result layer. This layer will be smoothed by morphological operations. Our result has a good rank in comparing to other methods in ISPRS WG III/4، when assessed in terms of 5 indices including area base completeness، area base correctness، object base completeness، object base correctness and boundary RMS. With regarding of being unsupervised and automatic، this method is improvable and could be integrate with other methods to get best results.
    Keywords: Hierarchical, Tree Detection, Unsupervised, LiDAR, Areal Imagery, Slope, nDSM
  • S. Gharibi, J. Amini Pages 67-84
    In recent decades، SAR sensor for specific reliability and imagery at night and influence in cloud، is to be attention in remote sensing scientific centres. Because accessing to the SAR image and data in Iran is difficult، it is a challenge in Iranian space agency for SAR simulation and designing. In comparison of SAR with radar، A SAR sensor transmit thousand pulses in second and received them to making raw signals. The raw signals are processed in range and azimuth compression to making the SAR image with better resolution than radar. Many different parameters effect the Doppler centroid frequency. Earth rotation is one of these parameters that effect the azimuth processing. This paper uses a method based on the rotations of the sensor axes to reduce the earth rotation effect on SAR data. The advantages of the method is making process simple for final image with less distortion. This process lest the error due to range migration in line by line processing in azimuth direction.
    Keywords: Signal processing, SAR, Doppler centroid frequency, Azimuth, Range migration