دوره 7, شماره 4

زمستان 1394

فهرست مطالب

مقالات

محققان همواره به‌دنبال توسعۀ روش‌های بهتر در طراحی، اجرا و بهره‌برداری از شبکه‌های توزیع آب در قالب سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بوده‌اند. اما GIS را، به‌دلیل نداشتن توابع تحلیلی هیدرولیکی، نمی‌شود به‌تنهایی به‌منزلۀ سیستم پشتیبان تصمیم‌گیری مکانی (SDSS) در بحث مدیریت این‌گونه شبکه‌ها درنظر گرفت. این پژوهش درصدد است ازطریق تلفیق توابع تحلیلی هیدرولیکی پیشرفته با قابلیت‌های تحلیل مکانی نرم‌افزار GIS، سیستم پشتیبان تصمیم‌گیری مکانی را در قالب نرم‌افزاری مستقل توسعه دهد تا شبکۀ توزیع آب شهرستان فریدون‌شهر را مدیریت کند. در این راستا پس از مرحلۀ شناخت و نیازسنجی، جهت توسعۀ مؤلفه‌های SDSS ازطریق توسعۀ مؤلفه‌ های مدیریت پایگاه داده، مدیریت مدل‌ها و واسط‌های کاربری به‌منزلۀ عناصر اصلی SDSS، اقدام شد. در مؤلفۀ مدیریت پایگاه داده با پیاده‌سازی مدل‌های مفهومی، منطقی و فیزیکی، پایگاه دادۀ مکانی منطقۀ مورد نظر توسعه داده شد. در مؤلفۀ واسط های گرافیکی، برای ارتباط مؤثر کاربران با سیستم، از واسط‌های گرافیکی کاربرپسند و با درک آسان استفاده شد. سپس در مؤلفۀ مدیریت مدل‌ها، مدل‌های هیدرولیکی کاربردی در شبکه‌های توزیع آب همچون مدل‌های تحلیل سرعت در لوله‌ها و فشار بر گره‌ها توسعه داده شد.درنهایت، مدل‌های ارزیابی سناریوها برای حل مسائل نیمه‌ساختاریافتۀ شبکه های توزیع آب شهری طراحی شد. با پیاده‌سازی سیستم یادشده بر مبنای رویکردی علمی، برای نخستین بار در کشور، مدیران و تحلیلگران این شبکه‌ها می‌توانند این نرم‌افزار را همچون سیستم پشتیبان تصمیم‌گیری مکانی جامعی در تحلیل شبکه‌های توزیع آب شهری به‌کار گیرند.
علی اکبر متکان, بابک میرباقری, عباس بیگی, مصطفی قیاسوند
PDF
1-12
فراوانی و شدت وقوع پدیدۀ طوفان‌های گردوغبار طی چند سال اخیر در منطقۀ غرب آسیا و به‌ویژه در کشور ایران، افزایش پیدا کرده است. تاکنون آثار زیانبار این پدیده در مراحل گوناگون زندگی گیاهی، جانوری و انسانی بررسی شده است. در این پژوهش، تأثیر این پدیده در بازتابندگی طیفی گیاه گندم که مهم‌ترین گونۀ کشاورزی کشور به‌شمار می‌رود، بررسی و باندهای بهینه برای هریک از شاخص‌های باریک‌باند در مطالعۀ تأثیر این پدیده در گندم تعیین شده است. دو رقم از گندم (Triticum aestivum L.) در محیط گلخانه و در شرایط کنترل‌شده پرورش داده شد و با استفاده از دستگاه تونل باد در طول روزهای متفاوت، بدون گردوغبار، دو، چهار و شش روز، و دو دورۀ رشد متفاوت، سه‌برگی شدن و خوشه‌دهی، درمعرض گردوغبار قرار گرفتند. اندازه‌گیری طیفی با استفاده از دستگاه طیف‌سنج Fieldspec-3-ASD با محدودۀ طیفی کامل انجام شد. چهار شاخص باریک‌باند طیفی جدید شامل NDVI، RVI، SAVI و PVI برای کل نمونه‌ها و همچنین، برای نمونه‌های مراحل سه‌برگی‌شده و خوشه‌دهی به‌طور جداگانه محاسبه و همبستگی بین این شاخص‌ها و تعداد روزهای گردوغباری بررسی شد. دقت نتایج تخمین تعداد روزهای گردوغباری با استفاده از R2 و RMSE و روش اعتبار متقابل سنجیده شد. فقط باندهای بهینۀ انتخاب‌شده در شاخص SAVI2 محاسبه‌شده برای داده‌های مرحلۀ خوشه‌دهی در محدودۀ طیفی SWIR قرار داشت. نتایج نشان دادند که در کل سه حالت، شاخص PVI ارتباط قوی‌تری (70/0 =RMSE،80/0=R2) به‌نسبت دیگر شاخص‌ها، با تعداد روزهای گردوغباری نشان می‌دهد. همچنین، شاخص‌ها قابلیت بهتری در تخمین تعداد روزهای گردوغباری در داده‌های مرحلۀ سه‌برگی شدن (77/0 67/0 و 80/0 63/0)، درقیاس با داده‌های مرحلۀ خوشه‌دهی (91/0 73/0 و 71/0 62/0) نشان دادند. بنابراین، تعداد روزهای گردوغباری با استفاده از روش شاخص‌های باریک باند در مراحل ابتدای رشد گیاه با دقت بالاتری تخمین زده می‌شود.
حسینعلی بهرامی, سهام میرزایی, علی درویشی بلورانی
PDF
13-26
پدیدۀ طوفان‌های گردوغبار از مهم‌ترین مخاطرات زیست‌محیطی جهان امروز است که هرساله خسارت‌های جبران‌ناپذیری را بر بخش‌های گوناگون، ازجمله محیط‌‌زیست و سلامت انسان‌ها وارد می‌کند. هدف از این مطالعه پایش و پیش‌بینی وقوع طوفان‌های گرد‌و‌غبار در جنوب و جنوب‌شرق ایران با استفاده از داده‌های سنجش‌ از دور در تلفیق با اطلاعات ایستگاهی است.  به این منظور، از 92 تصویر ماهواره‌ای سنجندۀ مودیس و نیز داده‌های سازمان هواشناسی ایران در 18 ایستگاه همدیدی جنوب و جنوب‌شرق  کشور طی سال‌های 2001 تا 2009 استفاده شد. در این مطالعه، روزهای گردوغباری با دو منشأ نزدیک و خارج از ایستگاه‌های همدیدی استخراج شد. پس از پایش سالیانه و ماهیانۀ طوفان‌ها، با استفاده از عناصر اقلیمی و شاخص NDVI برای پیش‌بینی طوفان‌های گردوغبار، با استفاده از مدل رگرسیون مکانی چندمتغیره اقدام شد. نتایج نشان می‌دهد که در اوایل هر سال میلادی وقوع طوفان‌ها افزایش و پس از ماه‌های ژوئن و ژوئیه سیر نزولی پیدا می‌کند. همچنین، گردوغبار با منشأ نزدیک ایستگاه باعث ایجاد بیشترین روزهای گردوغباری در منطقه است، به‌طوری‌که بیش از 78 درصد از روزهای گردوغباری بر اثر وقوع این نوع گردوغبار ایجاد شده است. آزمون اعتبارسنجی روابط رگرسیونی نشان داد که این روابط فراوانی طوفان‌های گردوغبار را در ماه‌های گرم و پرغبار با دقت بالاتری پیش‌بینی می‌کنند. با توجه به اینکه عمدۀ گردوغبار این منطقه با منشأ نزدیک ایستگاه‌هاست، می‌شود با اقدامات بیابان‌زدایی و مقابله با فرسایش بادی حجم قابل‌توجهی از این طوفان‌ها را کاهش داد
احسان تمسکی, اسداله خورانی, علی درویشی بلورانی
PDF
27-44
نوفۀ آشکارسازها در تصاویر ماهواره‌ای معمولا به صورت نوارهای افقی یا عمودی دیده می‌شوند. جهت نوارشدگی‌ها به تکنیک تصویربرداری سنجنده (پوش‌بروم یا ویسک‌بروم) بستگی دارد. در تصاویر سنجندۀ TM نیز برخی نوارشدگی‌ها دیده می‌شود که منشأ آنها آشکارسازهاست. از دلایل پیدایش نوفۀ نواری در تصاویر اخذشده به‌وسیلۀ سنجندۀ TM می‌شود به تطابق نداشتن آشکارسازها، واسنجی نامناسب آشکارسازها و یا فرسایش آنها در طول زمان اشاره کرد. با توجه به اینکه سنجندۀ TM از تکنیک تصویربرداری ویسک‌بروم استفاده می‌کند، این نوارشدگی‌ها در تصاویر به‌صورت افقی دیده می‌شوند. نوفۀ نواری در تصاویر اخذشده در باند 4 از سطوح تاریک مانند دریا که در سطح یک پیش‌پردازش شده‌اند، رخ‌نمون بیشتری دارد. این نوع نوفه موجب بروز خطا در برخی اعمال مانند تصحیحات جوی بااستفاده از پیکسل‌های تاریک و دشوار شدن استخراج اطلاعات از تصاویر می‌شود. در این پژوهش، برای اصلاح نوفۀ نواری سنجندۀ TM، پس از شناسایی آشکارسازهای نوفه‌ای، روش‌های میانه (MM)، تطبیق ممان‌های مکانی اصلاح‌شده (MSMM) و پالایش تصویر در حوزۀ فرکانس و مکان (IFFD & IFSD) پیشنهاد شده است. برای بررسی نتایج حاصل، از برخی کمیت‌های آماری همچون میانگین و انحراف‌ معیار و نیز، نمودار فراوانی و طیف فوریۀ تصاویر پیش و پس از اصلاح استفاده شده است. انحراف معیار در تصویر اولیه برابر با 56/1 است که پس از اصلاح تصویر، مقدارهای این کمیت برای روش‌های MM، MSMM، IFFD و IFSD به‌ترتیب برابر با 36/1، 42/1، 31/1و 26/1 است. کاهش به‌وجودآمده در انحراف معیار پس از حذف نوف، نواری، بهبود تصاویر را نشان می‌دهد. برای مقایسۀ این روش‌ها با یکدیگر و با کارهای دیگران، از MSE، RMSE و PSNR و همچنین، داده‌های شبیه‌سازی‌شده برای نوفۀ نواری متناوب استفاده شده است. مقدارهای به‌دست‌آمده PSNR برای روش‌های MM، MSMM، IFSD و IFFD به‌ترتیب برابر با 66/54، 14/51، 47/48و 65/45 دسی‌بل است. در این میان، بیشترین میزان PSNR و به‌تبع آن، کمترین میزان MSE مربوط به روش MM و MSMM بود که نشان از دقت بیشتر این روش‌ها درمقایسه با پالایه‌های حوزۀ فرکانس و مکان دارد.
محمدرضا مباشری, عرفان امرائی
PDF
45-60
توصیفگرها توزیع درجات خاکستری تصویر را در ناحیۀ اطراف عوارض توصیف می‌کنند و در تعیین مطابقت آنها، در کاربردهای گوناگونی همچون مرتبط‌سازی تصویر و تولید مدل سه‎بعدی در فتوگرامتری و سنجش از دور، نقش اساسی دارند. روش‌های گوناگونی برای ایجاد توصیفگر ارائه شده‌ که ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوتی دارند. شناخت ویژگی‌های الگوریتم‌ها و چگونگی عملکرد آنها در شرایط گوناگون نیازی اساسی برای استفادۀ مناسب از آنها در موارد گوناگون است. در این تحقیق عملکرد ده توصیفگر مطرح شامل SI، SC، SIFT، PIIFD، SURF، DAISY، LSS، LBP، LIOP و BRISK در انواع مختلف از تصاویر ماهواره‌ای اپتیکی با تنوع گسترده‌ای از اعوجاجات شامل اختلاف مقیاس، دوران، روشنایی و تغییر منظر مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. هشتاد جفت تصویر ماهواره‌ای در سه دستۀ گوناگون شامل شبیه‌سازی‌شده، چندزمانه و چندسنسوری انتخاب می‌شود و نتایج با استفاده از چهار معیار اساسی Recall، Precision، دقت هندسی و کارآیی مقایسه می‌شود. الگوریتمی که در همۀ حالت‌ها و برای همۀ تصاویر بهتر از دیگر الگوریتم‌ها باشد، وجود ندارد اما به‌طور میانگین، توصیفگر‌های DAISY و SIFT بهترین عملکرد، و الگوریتم‌های SI و SC نیز بدترین نتایج را در تصاویر ماهواره‌ای دارند.
امین صداقت, حمید عبادی
PDF
61-84
اندازه‌گیری موجودی سرپای جنگل یکی از متغیرهای کمّی مهم است که نقش بسیاری در برنامه‌ریزی و مدیریت جنگل دارد. در این تحقیق، تلاش شد تا این ویژگی در بخشی از جنگل‌های کوهستانی شمال ایران (نوشهر)، بااستفاده از داده‌های لیدار فضایی برآورد شود. بدین منظور، طی پیش‌پردازش‌های اولیه روی داده‌های ICESat/GLAS از دو مأموریت متفاوت (L3K و L3I)، ضمن حذف داده‌های نامطلوب، سنجه‌های گوناگونی همچون گسترۀ شکل‌موج (Wext)، گسترۀ لبۀ پیشتاز (Hlead)، گسترۀ لبۀ پشتی (Htrail) و سنجه‌های ارتفاع در چارک‌های انرژی (255075H و 100H) از شکل‌موج‌ها (waveform) استخراج شد. همچنین، با استفاده از روش تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) روی شدت سیگنال‌های شکل‌موج، ضمن حذف نویزها و فشرده‌سازی اطلاعات، مؤلفه‌های جدیدی تولید و به‌کار گرفته شد. با توجه به کوهستانی و شیب‌دار بودن منطقه و تأثیر آن در ویژگی‌های شکل‌موج، از مدل رقومی ارتفاع برای استخراج شاخص زمینی (TI) که بیانگر اطلاعات مربوط به توپوگرافی زمین است، استفاده شد. به‌منظور توسعۀ مدل‌های رگرسیونی و اعتبارسنجی آنها، حجم سرپا در 60 قطعه‌نمونۀ زمینی به قطر هفتاد متر اندازه‌گیری شد. سپس مدل‌های رگرسیون چندگانه و شبکۀ عصبی مصنوعی براساس دو دسته متغیر شامل سنجه‌های استخراج‌شده از شکل‌موج و مؤلفه‌های حاصل از PCA برای برآورد حجم سرپا توسعه داده شدند و به‌روش اعتبارسنجی متقابل پنج‌گردشی ارزیابی شدند. به‌طورکلی، هر دو روش رگرسیون چندگانه و شبکۀ عصبی مصنوعی نتایج تقریباً مشابهی داشتند. در این میان، روش شبکۀ عصبی مصنوعی براساس مؤلفه‌های حاصل از PCA قادر بود موجودی سرپای جنگل را با m3/ha9/119=RMSE و 73/0=  برآورد کند (6/26=RMSE%). یکی از نکات مثبت این مدل درمقایسه با دیگر مدل‌ها، وابسته نبودن متغیرهای ورودی به‌کاررفته (1PC، 2PC، 3PC و Wext)، به شناسایی صحیح قلۀ زمین است که در مناطق شیب‌دار مشکل و با خطا همراه است. نیاز نداشتن به دادۀ کمکی (مدل رقومی ارتفاع) و برآورد صحیح‌تر حجم جنگل در قطعه‌نمونه‌های تنک با موجودی سرپای کم از دیگر نکات مثبت این مدل است.
منیژه رجب‌پور رحمتی, علی‌اصغر درویش‌صفت, نیکلاس بغدادی
PDF
85-98
شناخت رفتار و خصوصیات رسوب‌گذاری رودخانه‌های منتهی به مخازن سدهای بزرگ باعث سهولت تصمیم‌گیری‌های راهبردی درمورد احداث سازه‌های مهندسی در طول رودخانه برای مدیریت رسوب ورودی به مخزن سد خواهد شد. فناوری سنجش از دور با داده‌های چندزمانه و چندطیفی تا حد زیادی سهولت کشف تغییرات ریخت‌شناسی رودخانه‌ها را در طول زمان به‌همراه داشته است. با وجود این، ماهیت خاص رودخانه‌های کم‌عرض و کم‌عمق باعث افزایش پیچیدگی مطالعات بررسی ریخت‌شناسی چنین رودخانه‌هایی، با استفاده از داده‌های موجود شده است. در این مطالعه قابلیت خودکار شش شاخص پرکاربرد آب شامل: شاخص تفاضل بهنجار آب، شاخص تفاضل بهنجار آب اصلاح‌شده، شاخص استخراج خودکار آب با سایه، شاخص استخراج خودکار آب بدون سایه، شاخص آب پیشرفته و شاخص آب 2015 مستخرج از دو سنجندۀ ETM+ و OLI ماهوارۀ لندست در تفکیک رودخانه‌‌های کم‌عرض و کم‌عمق بررسی شد. آستانۀ بهینۀ هر یک از این شاخص‌ها با استفاده از نمودار ROC تعیین شد. فرایند اعتبارسنجی نیز با استفاده از تصاویر گوگل ارث مربوط به آگوست سال 2013 انجام پذیرفت. صحت نتایج با آمار‌های متفاوت شامل خطای ترکیبی، صحت تولیدکننده، صحت کاربر، خطای omission و خطای commission بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد اگرچه صحت شاخص‌های مستخرج از سنجندۀ ETM+ به‌نسبت بیش از سنجندۀ دیگر است، به‌طور کلی بیشترین صحت تفکیک عارضۀ مورد نظر مربوط به شاخص تفاضل بهنجار آب اصلاح‌شده و شاخص استخراج خودکار آب با سایه است و شاخص استخراج خودکار آب بدون سایه نیز کمترین صحت را در تفکیک عارضۀ رودخانه داشته است. 
الهام طاهریان, میلاد خواستار بروجنی, حسین صمدی
PDF
99-116