فهرست مطالب

سنجش از دور و GIS ایران - سال نهم شماره 2 (پیاپی 34، تابستان 1396)

فصلنامه سنجش از دور و GIS ایران
سال نهم شماره 2 (پیاپی 34، تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/07/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علمی - پژوهشی
  • محمد آخوندی، محمد سعدی مسگری، محمدرضا ملک، امید عسگری سیچانی صفحات 1-20
    ترافیک شهری در دنیای امروز، به خصوص در کلان شهرها، یکی از مشکلات مهم و فراگیر محسوب می شود. در سال های اخیر برای غلبه بر این مشکل، راه حل های بسیاری پیشنهاد شده که بیشتر آنها برمبنای مدل سازی کلان ترافیک شهری عرضه شده اند. ولی به دلیل پیچیدگی های زیاد محیط شهری و عوامل متعدد و متفاوت موثر در ترافیک شهری، این مدل ها نمی توانند به خوبی فضای دینامیک و متغیر ترافیک شهری را مدل سازی کنند. در مقابل، به دلیل قابلیت بالای عامل ها در مدل سازی تعاملات مولفه های موثر در ترافیک و همچنین مدل سازی فضای متغیر محیط شهری، روش عامل مبنا روشی مناسب و نویدبخش برای مدل سازی ترافیک شهری به شمار می رود. با توجه به مطالب بیان شده، در این تحقیق، به منظور ارتقا و بهبود مسیر یابی وسائط نقلیه برمبنای ایجاد قابلیت ارسال و دریافت اطلاعات ترافیکی در میان مولفه های ترافیک، یک مدل عامل مبنا مطرح شده است. همچنین، در این مدل، چراغ های راهنمایی و در واقع کنترل سبز و قرمزشدن آنها، با توجه به وضعیت ترافیکی (تعداد اتومبیل ها) در خیابان های متصل به تقاطع های در معرض کنترل، هوشمند سازی شده است. در مدل مطرح شده، فرض شده است تمامی وسایل نقلیه به GPS و وسایل ارتباطی مناسب مجهزند. برای پیاده سازی از پلتفرم JADE و کتابخانه کلاس های آن استفاده شده است. درنهایت، داده های شبیه سازی مناسب به مدل وارد شده و نتایج حاصل از روش ها و سناریو های گوناگون مطرح شده در مدل، از منظر کاهش ترافیک و میانگین زمان سفر در شبکه حمل ونقل شهری، ارزیابی شده است.
    کلیدواژگان: عامل مبنا، سیستم حمل ونقل هوشمند، ترافیک، مسیریابی، چراغ های راهنمایی و رانندگی هوشمند
  • سارا صالحی، محمد جواد ولدان زوج، محمودرضا صاحبی صفحات 21-40
    استفاده از داده های چندکاناله1 سنجنده های رادار با روزنه مجازی (SAR)2، به دلیل مستقل بودن از شرایط جوی و نور خورشید و نیز دارابودن قابلیت بالا در استخراج تغییرات، در مقایسه با حالت تک کاناله، در کاربردهای متفاوتی مانند نظارت بر محیط زیست و مدیریت بلایای طبیعی بسیار توجیه‏پذیر است. با این حال، بهره‏برداری از این قابلیت‏ها به استفاده از روش‏های دقیق و اتوماتیک برای تولید نقشه های تغییرات از تصاویر اخذشده از منطقه جغرافیایی یکسان، در پلاریزاسیون‏ها یا فرکانس‏های گوناگون مربوط به زمان‏های متفاوت، نیاز دارد. از سوی دیگر، حساسیت به بافت صحیح برای یک پیکسل می‏تواند به حذف خطاهای برچسب‏گذاری پیکسل‏های منفرد کمک کند و نقشه تغییرات را بهبود ‏بخشد. حذف نویز لکه‏ای و ماهیت ایزوتروپیک مدل‏سازی میدان‏های تصادفی مارکوف موجب نرم شدن مرزهای مکانی بین مناطق تغییریافته و تغییرنیافته در نقشه تغییرات نهایی می‏شود. به منظور حذف یا دست کم کاهش این اثر نامطلوب، استفاده از مدل‏ مارکوف با هدف دخیل کردن اطلاعات لبه ها در فرایند برچسب‏گذاری پیشنهاد می‏شود. این روند دقت لبه ها در محل مرزهای مکانی را بهبود می بخشد و دقت آشکارسازی تغییرات را ارتقا می‏دهد. در این تحقیق، یک مدل مارکوف به منظور تشخیص نظارت‏نشده تغییرات، ازطریق ترکیب اطلاعات موجود در هریک از کانال‏هایSAR ، اطلاعات بافت مکانی و نیز اطلاعات لبه، معرفی شده و با استفاده از «توابع انرژی» فرموله شده است. به منظور برآورد پارامترهای مدل، الگوریتم‏ بیشینه‏سازی امید ریاضی (EM)3 با روش مشتقات لگاریتمی (MoLC)4 ترکیب شده است. الگوریتم پیشنهادی با استفاده از تصاویر ASAR-ENVISAT به روش شبیه‏سازی ارزیابی شده است. براساس نتایج، روش پیشنهادی دقت کلی را، در مقایسه با روش‏های موجود آشکارسازی تغییرات (با میانگین 12%)، افزایش داده و قابلیت شناسایی هر سه نوع تغییرات (اندک- متوسط- زیاد) را داراست. این در حالی است که، با درنظرگرفتن اطلاعات باندها و بافت مکانی، قدرت شناسایی تغییرات اندک و متوسط بسیار پایین برآورد شده است. همچنین، با توجه به تعداد دفعات تکرار پایین، زمان اجرای الگوریتم بسیار کاهش یافته است. به طورکلی، بیشترین دقت الگوریتم، براساس روش پیشنهادی، 67/99% برآورد شد.
    کلیدواژگان: میدان های تصادفی مارکوف، اطلاعات بافت مکانی، اطلاعات لبه، سنجنده های رادار با گشودگی مصنوعی، مینیمم سازی انرژی
  • فرزانه عقیقی، امید مهدی عبادتی، حسین عقیقی صفحات 41-60
    امروزه در زمینه مدیریت شهری، رباتیک، تولید بازی های رایانه ای و مانند آن، از ابرنقاط لیدار در استخراج عوارض شهری و سه بعدی سازی استفاده گسترده ای می شود. خوشه بندی و طبقه بندی نقاط ابری لیدار یکی از گام های اصلی برای رسیدن به مدلی سه بعدی به شمار می رود؛ بنابراین، یکی از اهداف این تحقیق را می توان ارزیابی کارآیی روش های طبقه بندی K امین همسایگی نزدیک (KNN)، درخت تصمیم (DT)، بیز ساده (Naïve Bayes)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و میدان تصادفی مارکوف (MRF) در طبقه بندی مجموعه داده لیدار و تصاویر هوایی در محیط پیچیده شهری برشمرد. بدین منظور، داده هایی که ISPRS از شهر فایهینگن کشور آلمان فراهم آورده، به کار رفته است. سپس همه ویژگی های هندسی، مقادیر شدت ثبت شده از سوی لیدار، تصاویر هوایی و نیز ویژگی های استخراج شده مبتنی بر مقادیر ویژه را استخراج و به منظور تشخیص پنج کلاس اشیای شهری شامل سطوح نفوذناپذیر، ساختمان، گیاهان کم ارتفاع، درخت و اتومبیل به کار برده است. برای محاسبه مقادیر ویژه به کمک توزیع محلی نقاط، در این مقاله، یک ساختار مکعبی جدید معرفی شده است که در تحقیقات گذشته دیده نشده بود. نتایج نهایی تکنیک های طبقه بندی به کاررفته در این تحقیق با استفاده از نقشه های رفرنس ISPRS ارزیابی شدند. نتایج ارزیابی این تحقیق نشان می دهد که مدل MRF با دقت کلی 88.08% و ضریب کاپای 0.83 کارآتر از دیگر طبقه بندی هاست. همچنین، ساختار مکعبی پیشنهادی را می توان، به خوبی ساختارهای کروی و استوانه ای، در استخراج ویژگی های مبتنی بر مقادیر ویژه به کار برد.
    کلیدواژگان: طبقه بندی، یادگیری ماشین، ابرنقاط لیدار، میدان تصادفی مارکوف، عوارض شهری
  • وحید احمدی، عباس علیمحمدی، جلال کرمی صفحات 61-78
    مدیریت و برنامه ریزی آب شهری، به ویژه در کلان شهر ها، اهمیت بسیار زیادی دارد. توسعه مناطق شهری، تبدیل شهرها به کلان شهر و افزایش پیچیدگی عوامل تاثیرگذار در مصرف آب در شهر ها سبب دشواری مدیریت مصرف، تامین و توزیع آب شده است. بنابراین، استخراج قوانین نقش مهمی در کشف الگو های حاکم بر مجموعه داده و کاهش پیچیدگی ها دارد. اصل نظریه مجموعه های راف، که پائولاک در دهه 80 مطرح کرد، روشی توانمند و انعطاف پذیردر پردازش داده های دارای عدم قطعیت شمرده می شود و در این تحقیق، به منظور استخراج قوانین حاکم بر مصرف آب، به کار رفته است. در این تحقیق، از روش ترکیب الگوریتم های مجموعه های راف و ژنتیک از روش های داده کاوی، برای بهبود استخراج قوانین و طبقه بندی داده های آب مصرفی، با کاربری مسکونی در شهر تهران به منزله منطقه مورد مطالعه استفاده شده است. داده های مورد استفاده در این تحقیق شامل داده های اجتماعی اقتصادی، محیطی، اقلیمی و فنی مدیریتی می شوند. این داده ها به دو زیرمجموعه، شامل 60% با هدف آموزش و 40% به قصد ارزیابی نتایج، تقسیم شدند. نتایج نشان می دهند که تلفیق الگوریتم های ژنتیک و مجموعه های راف کارآیی بالاتری برای استخراج موثر قوانین از داده های مصرف آب شهر تهران را دارند. دقت طبقه بندی مجموعه داده آزمون، ازطریق قوانین استخراج شده از مجموعه های راف، 77% بود. پس از بهینه سازی قوانین با استفاده از الگوریتم ژنتیک در مجموعه های راف، دقت طبقه بندی در نسل ششم، با سرعت همگرایی متوسط، به 88% و در نسل دهم، به 92% افزایش یافت. براساس قوانین استخراج شده، عوامل موثر در مصرف سالیانه آب به ترتیب میزان تاثیرگذاری، جمعیت ساکن، آب بها، تراکم جمعیت در واحد سطح، بعد خانوار، موقعیت مکانی (عرض جغرافیایی)، تحصیلات ساکنان و سرانه فضای سبز به شمار می روند.
    کلیدواژگان: استخراج قوانین، مجموعه راف، الگوریتم ژنتیک، داده کاوی مکانی
  • طاهره انصافی مقدم، فرامرز خوش اخلاق، علی اکبر شمسی پور، رضا اخوان، طاهر صفرراد، فرشاد امیراصلانی صفحات 79-98
    گرد و غبار اتمسفر و تعاملات آن با بارش؛ در آب وهوای مناطقی که سرزمین های خشک و نیمه ]شک وسیعی در آن وجود دارد؛ تاثیرات زیادی برجای می گذارد. ابهامات بسیاری درمورد علت تفاوت مقدار بارندگی از محلی به محل دیگر و از زمانی به زمان دیگر وجود دارد؛ به طوری که حتی با گسترش دانش و فناوری، هنوز علت این نوسان ها کاملا مشخص نشده است. امروزه به منظور پایش تاثیر رخدادهای گرد و غبار بر تغییرات بارندگی، از تصاویر ماهواره ای استفاده گسترده ای می شود. هدف از اجرای این تحقیق بررسی روند تغییرات بارندگی، با درنظرگرفتن فراوانی رخدادهای گرد و غبار، با استفاده از روش های آماری خوشه بندی، سنجش از دور و پهنه بندی در محیط GIS، در منطقه جنوب غرب ایران است. این پژوهش تلاشی است برای بارزسازی ارتباط بین فراوانی روزهای همراه با گرد و غبار و تغییرات مقادیر بارندگی در ایستگاه های منطقه جنوب غرب ایران. در این تحقیق، مجموعه داده های روزانه رخدادهای گرد و غبار و مقادیر بارندگی روزانه 45 ایستگاه هواشناسی طی سی سال گذشته (2016- 1986) تحلیل شد. دو دسته اطلاعات شامل مجموعه داده های روزانه، ماهانه ، فصلی و سالیانه وقایع گرد و غبار و بارش و محصول ضخامت طیف نوری AOD ذرات گرد و غبار سنجنده MODISپردازش شدند. درمورد دسته نخست، اطلاعات با استفاده از روش تحلیل خوشه ایاز بین وقایع گرد و غبار، موارد گرد و غبار همراه با بارش، در یک روز مشخص شده، پردازش و محاسبه و سپس تحلیل شد. سپس نقشه های بارندگی و فراوانی روزهای گرد و غبار، در جنوب غرب ایران، با استفاده از روش میان یابی فاصله وزنی (IDW) تهیه شد. در گام بعدی، به منظور بارزسازی و مشاهده شدت غلظت گرد و غبار، خروجی محصول AOD با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS الگوریتم ترکیبیDeep Blue وDark Target، کد 064 در تاریخ های استخراج شده در محیط ArcGIS تبدیل به نقشه شد و مورد تحلیل قرارگرفت. نتایج نشان داد که روش مورد نظر به خوبی قادر به شناسایی پدیده گرد و غبار در منطقه مورد مطالعه است و می تواند تغییرات غلظت گرد و غبار را با داده های زمینی مورد سنجش قرار داده و مقایسه کند. همچنین، بین پارامتر ضخامت نوری هواویزه ها و اطلاعات تاریخی مربوط به فراوانی رخدادهای گرد و غبار در گزارش های سازمان هواشناسی، انطباق بسیار منطقی و روشنی وجود دارد.
    کلیدواژگان: تغییرات بارندگی، دید افقی، جنوب غرب ایران، رخدادهای گرد و غبار، ضخامت نوری آئروسل
  • آیسن یوسف دوست، عباس خاشعی سیوکی صفحات 99-116
    در سال های اخیر، افزایش جمعیت و به تبع آن، افزایش نیازهای آبی و کاهش کیفیت و آلودگی آب های زیرزمینی، به دلیل توسعه صنعت و کشاورزی، موجب توجه به کیفیت منابع آب زیرزمینی شده است. شناسایی و تهیه نقشه پهنه بندی مناطق آسیب پذیر آبخوان، یعنی مناطقی که در آنها امکان نفوذ و پخش آلاینده ها از سطح زمین به سیستم آب زیرزمینی وجود دارد، ابزار مدیریتی مناسبی برای پیشگیری از آلودگی منابع آب زیرزمینی است. در این پژوهش، برای تهیه نقشه پهنه بندی پتانسیل آسیب پذیری آبخوان دشت آستانه، در منطقه کوچصفهان از توابع استان مازندران، روش دراستیک ((DRASTIC به کار گرفته شد که یکی از کاربردی ترین روش های هم پوشانی است. برای صحت سنجی مدل، از داده های غلظت نیترات در منطقه استفاده شد. در این منطقه، استفاده از آب های زیرزمینی برای کشاورزی و تامین آب شرب اهمیت بسیاری دارد. از سوی دیگر، استفاده بی رویه ازکودهای شیمیایی، به ویژه کودهای نیتروژن دار، برای افزایش محصول و نداشتن دقت لازم در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی و رهاسازی آن از پارامترهای موثر بر افزایش مقدار نیترات در آب های زیرزمینی منطقه شمرده می شود. ازاین رو، بررسی آلودگی نیترات که یکی از مهم ترین مسائل زیست محیطی در آب های زیرزمینی است، به صورت منظم و دوره ای، بسیار مهم و ضروری خواهد بود. به همین علت، نیترات عامل اصلی آسیب پذیری این منطقه معرفی شد. نتایج نشان داد آسیب پذیری آبخوان دشت آستانه کوچصفهان در چهار محدوده قرار دارد. 18/56% دشت دارای آسیب پذیری کم، 51.29% دارای آسیب پذیری اندک تا متوسط، 28.46% دارای آسیب پذیری متوسط تا زیاد و 1/67% دارای آسیب پذیری زیاد است. میزان همبستگی بین شاخص دراستیک (شاخص آسیب پذیری) با غلظت نیترات 80% به دست آمده است. در ادامه، با کمک چهار روش هوش مصنوعی، شامل شبکه عصبی مصنوعی، مدل فازی، مدل ماشین بردار پشتیبان و فازی- عصبی، مقدار نیترات تخمین زده شد. برای این منظور، داده های ورودی (پارامترهای دراستیک) و خروجی (مقدار نیترات اندازه گیری و پهنه بندی شده در سی حلقه چاه موجود در منطقه ) مدل و مقادیر نیترات مربوط، به دو دسته آموزش و آزمایش، تقسیم شد. نتایج نشان داد که تمامی مدل های هوش مصنوعی به کار گرفته شده تخمین مناسبی از مقدار نیترات می دهند اما، در این میان، مدل شبکه عصبی بهترین نتایج را دربر داشت؛ به طوری که بین نیترات محاسباتی و مقدار نیترات مشاهداتی همبستگی 98 درصدی دیده شد. در ادامه، با انتخاب مدل شبکه عصبی به منزله مدل برتر، کوشش شد با کاهش پارامترهای ورودی، مقدار نیترات تخمین زده شود. درنهایت، مشخص شد که با پنج پارامتر محیط خاک، محیط غیراشباع، محیط اشباع، تراز آب، هدایت هیدرولیکی و حذف دو پارامتر تغذیه و توپوگرافی مقدار همبستگی نیترات تخمین زده شده با مقدار واقعی نیترات اندازه گیری شده برابر 0.90 است. درنتیجه، می توان تخمین مناسبی از مقدار نیترات و نیز آسیب پذیری این منطقه داشت. این نکته برتری روش های هوش مصنوعی در بررسی آسیب پذیری را، ور مقایسه با روش دراستیک، نشان می دهد. نتایج نشان داد که مدل های هوش مصنوعی روشی کارآ در تخمین آسیب پذیری آبخوان محسوب می شوند و نتایج دقیقی از برآورد پتانسیل آلودگی در منطقه مورد مطالعه می دهند.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری، دراستیک، GIS، شبکه عصبی و فازی، ماشین بردار پشتیبان
  • علی شمس الدینی، شهربانو اسماعیلی صفحات 117-132
    در طبقه بندی تصاویر با قدرت تفکیک مکانی متوسط، مانند لندست، تمایز اراضی کشاورزی بدون پوشش گیاهی از زمین های بایر و همچنین، شناسایی زمین های بایر از مناطق ساخته شده معمولا دشوار و همراه با خطاست. به همین علت در این مطالعه، ترکیب های متفاوتی از ویژگی های ورودی، به روش های طبقه بندی، به منظور بررسی امکان ارتقای دقت طبقه بندی مقایسه شد. داده های ورودی شامل باندهای طیفی تصویر لندست-7، ویژگی های بافتی شامل ماتریس وقوع هم زمان گام های خاکستری و شاخص های حرارتی و مکانی پیشنهادی در این تحقیق است. در بررسی حاضر، به منظور طبقه بندی سناریوهای متفاوت، از سه روش طبقه بندی شامل بیشترین میزان شباهت، شبکه عصبی و ماشین بردار پشتیبان با هسته های متفاوت استفاده شد. نتایج نشان داد که ادغام تمامی داده های ورودی و استفاده از روش ماشین بردار پشتیبان با هسته پایه شعاعی، با صحت کلی 81/98% و ضریب کاپا 25/98%، ممکن است نتایجی بهتر از دیگر روش ها و سناریوها داشته باشد. همچنین، در تحلیل اهمیت متغیرهای ورودی، با استفاده از روش انتخاب ویژگی برپایه جنگل تصادفی، مشخص شد که شاخص های پیشنهادی در این مطالعه نقش مهمی در طبقه بندی با صحت بالا و کارآمد داشته اند.
    کلیدواژگان: لندست 7، جنگل تصادفی، اطلاعات بافت، شاخص های مکانی، دمای روشنایی، ماشین بردار پشتیبان
|
  • Akhondim., Mesgarim., Malek, M. R., Askari Sichani, O Pages 1-20
    Nowadays, heavy traffic is one of the major problems of living in big cities. In recent years, to overcome this problem, various solutions are proposed, many of which have been on the basis of general and comprehensive models. However, because of the essential complexity of urban environment and because of the diversity of parameters affecting urban traffic, those models cannot represent the dynamic space of urban traffic, properly. In contrast to them, agent based approach is a promising approach for modeling of urban traffic. This is mainly because of its ability in modeling the interactions of traffic components, and in the modeling of the dynamic nature of urban environment. Much research has been made in the field of application of agent technology to the modeling of urban traffic. The majority of these researches are focused on a particular area of traffic phenomenon. Some of them are on providing traffic lights with some levels of intelligence. Others try to simulate the behavior and decision making of the drivers. In other cases, agent based modeling is used for simulation of dynamic vehicle routing systems using real-time traffic information. Nonetheless, less attention is paid to the more comprehensive modeling of traffic using intelligent agents. Therefore, in this research, an agent based model is proposed for improving the navigation of vehicles, on the basis of communicating traffic information amongst traffic components. The urban environment is modeled as a vector space. The model components include the two-way streets, intersections, traffic lights, origin and destination of cars. Environment comprises of intersections, streets between intersections, and streets between intersections and the origin/destination points. Active agents are the cars, traffic lights and traffic control center. In this agent based model, the green-red changing of traffic lights is controlled and programmed based on the traffic jam condition (number of cars) of the streets connected to the light. It is assumed that all vehicles are equipped with GPS and necessary communication media. The system is implemented using JADE platform and its class libraries. The data of a simulated traffic network is entered to the model. The main result of this study is a simple model of the basic part of the urban traffic, in which mobile vehicles and traffic lights have access to online traffic information. In this model, all three types of agents, i.e. cars, traffic lights and traffic control center, can communicate with each other. By defining some criteria, the impact of such communications and access to online information can are assessed. In other words, the results of different scenarios are evaluated using criteria such as traffic jam and average of traveling time. An important aspect of the model is that, although communicating with each other, all agents including drivers and traffic lights act and decide independently, i.e. without any centralized decision-making system. In this study, no GIS software is directly used. However, the behavior of vehicles and traffic lights are modeled on the basis of metric spatial relationships (distance calculations) and topological relations (connections of the street edges with each other and with traffic lights). In other words, in this study, a simple spatial environment and simple spatial behaviors are modeled. Spatial environment of two-way street and moving in them is represented by movements in a set of simple lines in the direction of X and Y axes. This model is the first step towards a more complete modeling of urban traffic. In this model, the spatial movements of vehicles are modeled as vectors. The lengths of these vectors are calculated using the assumed vehicle speeds, the distance between points, and simple estimations of traffic jams.
    Keywords: Agent-based, ITS, Navigation, Intelligent, Traffic, Urban
  • Salehis., Valadan Zoej, M.J., Sahebi, M Pages 21-40
    In applications related to environmental monitoring and disaster management, multichannel synthetic aperture radar (SAR) data present a great potential, owing both to their insensitivity to atmospheric and Sun-illumination conditions and to the improved discrimination capability they may provide as compared with single-channel SAR. However, exploiting this potential requires accurate and automatic techniques to generate change maps from images acquired over the same geographic region in different polarizations or at different frequencies at different times. Furthermore, sensitivity to contextual information of each pixel reduces the error rates in labeling process, thus generates accurate change maps. The smoothing effect of despeckling and the isotropic formulation of the Markov Random Field model cause over-smoothing of the spatial boundaries between changed and unchanged areas in the final change maps. In order to reduce this drawback, edge-preserving MRF models could be integrated in the labeling process. This method improves the precision of edges at spatial boundaries and increases the change detection accuracy. In this paper, a contextual unsupervised change-detection technique (based on a data-fusion approach) is proposed for two-date multichannel SAR images. A Markov Random Field model is formulated by using “energy functions” that combines the information conveyed by each SAR channel, the spatial contextual information concerning the correlation among neighboring pixels and the edge information. In order to estimate the model parameters, the expectation–maximization algorithm is combined with the recently proposed “method of log-cumulants.” The proposed technique was experimentally validated with semisimulated data produced by ASAR-ENVISAT images. Experiments illustrate a significant improvement (average 12%) with the proposed technique over the other change detection approaches. Integrating edge information yielded accurate results in exploiting various levels of changes (low-medium-high) whereas contextual information and information conveyed by channels were unable to detect low and medium level changes. Considering the small number of iterations, computation time is reduced considerably. Generally the highest accuracy achieved by the proposed algorithm is 99/67%.
    Keywords: Markov random eld (MRF), Spatial contextual information, Edge information, Synthetic aperture radar (SAR), Energy minimization
  • Aghighif., Ebadati, O.M., Aghighi, H Pages 41-60
    Light Detection and Ranging (LiDAR) point cloud dataset and 3 dimensional (3-D) models have been extensively used for urban feature extraction, urban management, forestry management, managing urban green space, tourism management, robotics, and video and computer game's production. One of the main steps toward reaching accurate 3-D models is clustering and classification of LiDAR point clouds data. The main purpose of this research is to find out, particular machine learning techniques, which are promising for best learning and classification of LiDAR point cloud data in an urban area. Therefore, the performances of K-nearest neighbor (KNN), Decision Trees (D3), Artificial Neural Networks (ANN), Naive Bayes (NB), Support Vector Machine (SVM), and Markov Random Field (MRF) classifiers were evaluated on the LiDAR and aerial image dataset of Vaihingen, Germany, in the context of the "ISPRS Test Project on Urban Classification and 3D Building Reconstruction." In regard to the literature review, MRF model has not been used to classify LiDAR point cloud data in Iran. In this research, we utilized all the geometrical features, intensity values of LiDAR and aerial images as well as extracted eigenvalues based features to distinguish five urban object classes, including impervious surfaces, buildings, low vegetation, trees and cars. In order to compute eigenvalues using local point distribution, this paper introduces a new cubic structure, which has been not found in previous studies. The final results of 3D classification techniques in this research were 2D maps that evaluated by the benchmark ISPRS tests maps. The evaluation shows that the performance of MRF model with an overall accuracy of 88.08% and the kappa value of 0.83 is higher than other techniques to classify the employed LiDAR point clouds.
    Keywords: LiDAR Point Clouds, Classification, Machine Learning, Markov Random Field, Urban
  • Ahmadiv., Alimohammadia., Karami, J Pages 61-78
    Management and planning of urban water supply in metropolis is very important. Development of the region urban and make cities to metropolis and increase of effective complex factor on water usage in the cities make consumption management and supply and distribution Water difficult. So rule extraction plays an important role in exploring patterns over data and decreasing complex. Rough Set Algorithm, which was developed in 1980s by Pawlak, is a powerful and flexible method to deal with uncertain and ambiguous data which has been used in this research to extract dominant rules over data set. The method used in this paper is combination of the rough set and genetic algorithms from data mining methods to develop rule extraction and data classification of water usage in Tehran city as the studying area. Socio-economic, environmental, time and water consumption and management zones have been used as the explanatory variables for prediction of the water use that database divided to 2 part 60% for result extraction and 40% as test set. Independent test sets have been used for evaluation of the accuracy of the extracted rules. Results have shown that, combination of the genetic algorithms and Rough Set leads to extraction of more reliable rules. Classification accuracy of the extracted rules from Rough sets was 77 percent. But optimization of rules by combination of the genetic algorithm with Rough sets, resulted in classification accuracy of 88 percent in 6th generation with average speed of convergence. By using the same speed of convergence in the accuracy increased to 92 percent in 10th generation. According to the extracted rules, important effective factors on annual water consumption are respectively the resident population, water price, population density, family size, spatial location (latitude), education levels, and per capita green spaces.
    Keywords: Rule Extraction, Rough Set, Genetic Algorithm, Spatial Data Mining
  • Ensafi Moghaddamt., Khoshakhlaghf., Shamsipour, A.A., Akhavanr., Safarradt., Amiraslani, F Pages 79-98
    Dust in the atmosphere and their interactions with precipitation have great impacts on regional climate where there are large arid and semiarid regions. Dust is one of the factors affecting precipitation. There are many ambiguities about the cause of the difference between amount of rainfall from an area to another area and from time to time. So that even with the spread of knowledge and technology yet still there is not completely specified the cause of these fluctuations. Nowadays, satellite images are broadly used for monitoring the effects of dust variations on the precipitation changes. Nowadays, satellite images are broadly used for monitoring the effects of dust variations on the precipitation changes. The aim of this study was to investigate the relationship between dust dynamic and precipitation variations. This research can be help to find the impact of dust occuarrances on precipitation changes in the South-West parts of Iran during thirty years by cluster analysis, remote sensing, and aridity zoning in GIS software. In this investigation, we analyzed data sets of daily average visibility(a proxy for surface aerosol concentration), daily No of reports frequency of dust occurance and daily precipitation at 45 meteorological stations during past 30 years(1986-2016)were obtained from the Iran Meteorological Organization. The consistent trends in observed changes in visibility, precipitation, and daily No of reports frequency of dust occurance appear to be a testimony to the effects of dust. In present study, we tried to determine the relationship between dust events data and measured precipitation changes in a ground stations. Therefore frequency of dust occurrence from 1986 to 2016 at 30 stations, compared with rainfall anomalies for South-West of Iran as a whole. Rainfall is expressed as a regionally averaged, standardized departure (departure from the long-term mean divided by the standard departure), but the axis of the rainfall graph is inverted to facilitate comparison with dust occurrence. Dust is represented by the number of days with dust haze. Then‚ dust days ratios which measured by number of days with dust in month and horizontal viewing which measured by number of days with visibility min
    Keywords: AOD, Dust occuarrances, Horizontal visibility, Precipitation changes, South-West of Iran
  • Yoosefdooi., Khashei Siuki, A Pages 99-116
    The use of groundwater plays an important rule for agricultural and drinking water purposes in the north of Iran especially in Koochesfehan region. In these areas, the excessive use of chemical fertilizers, especially nitrogen based ones, beside the inadequacy in the treatment and release of urban and industrial wastewater are some of the most effective parameter in groundwater pollution, especially about the concentration of nitrate. Therefore, identification and mapping of vulnerable aquifer areas, i.e. areas where pollutants can be penetrated and discharged from the ground surface to the groundwater system, is an appropriate management tool for preventing the pollution of groundwater resources. In this study, with the purpose of identifying vulnerable aquifers and areas with high nitrate content as the main vulnerability areas, by using 7 variables the Drastic method and by using the Aller weighing criterion, vulnerability index of the region was estimated. Then, by comparing the vulnerability index and the amount of nitrate measured in the zoned area, the correlation between nitrate and Drastic vulnerability index was calculated. The results showed that the vulnerability of the Astaneh-Koushfahan plain aquifer is located in four areas: 56.16% of the plain has a low vulnerability, 51.29% has a low to moderate vulnerability, 28.46% has a moderate to high vulnerability, 67.1% is vulnerable. It is too much. The correlation between the Drastic (vulnerability) index and the concentration of nitrate was 80%, which confirmed that nitrate was the main cause of vulnerability in this the aquifer. So, finding a method for estimating the amount of nitrate in present and future in this area with high speed and precision was assumed as the goal of this study. The amoun of nitrate were estimated with four artificial intelligence
    Methods
    artificial neural network, fuzzy model, support vector model and fuzzy-neural network. For this purpose, the seven Drastic variables data assumed as input parameters and the measured nitrate content in 30 different wells of the area were zoned by use of GIS software and divided into two categories of training and experimentation and they give as output parameters to all data-driven models. The results showed that all used artificial intelligence models give a good estimation of the amount of nitrate, but the neural network model had the best results, so that there was a correlation of 98% between computational nitrate and observation nitrate value. Finally, by choosing the model of the neural network as the superior model, it was tried to estimate the nitrate by decreasing the input parameters. The results showed that with 5 parameters of soil environment-unsaturated medium-saturated environment -water-hydraulic and eliminating two parameters of nutrition and topography, the correlation of estimated nitrate with the actual amount of measured nitrate is 0.90.
    Keywords: Vulnerability, Drastic, Nitrate concentration, Artificial Neural Network, Fuzzy Network, Support Vector Machine
  • Shamsoddinia., Esmaeili, Sh Pages 117-132
    Differentiating agricultural areas which are not covered by vegetation from bare lands as well as identifying bare lands from urban areas in medium spatial resolution images, e.g. Landsat imagery, are usually difficult and erroneous tasks which lead to the inaccurate classification results. Therefore, this study aims to present a new approach to increase the accuracy of the classification. For this purpose, different scenarios were applied based on different input attributes. The input attributes comprised of spectral bands, textural attributes, i.e. grey level co-occurrence matrix (GLCM), and two types of indices including spatial and thermal attributes proposed in this study. Three classification methods, maximum likelihood (ML), artificial neural networks (ANN), and support vector machine (SVM) embedded with different kernels, were applied to examine different scenarios. The results showed that SVM algorithm embedded with Radial basis function (RBF) results in better accuracy, with overall accuracy of 98.81% and Kappa coefficient of 98.25%, when all types of input attributes were combined together. Finally, the variable importance analysis by random forest feature selection indicated that the proposed indices played an important role to execute more efficient classification by SVM.
    Keywords: Landsat 7, Random forest, Textural information, Spatial index, Brightness temperature, Support vector machine