فهرست مطالب

نشریه علوم و فنون نقشه برداری
سال چهارم شماره 1 (پیاپی 13، امرداد 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/05/26
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمدرضا سیف*، محمدعلی شریفی صفحات 1-12
    روش های گوناگونی برای تعیین مدار ماهواره ها ارائه شده است که انتگرال گیری عددی یکی از روش های متدوال در این زمینه است. با وجود روش های بسیار متنوع در حل عددی معادلات دیفرانسیل، یکی از چالش های پیش روی محققین در تعیین مدار ماهواره ها چگونگی انتخاب یک روش انتگرال گیری عددی مناسب است. در این مقاله نتایج روش رونگ-کوتا بعنوان متداولترین روش تک پله ای و روش پیش بینی-برآورد-تصحیح-برآورد بعنوان متداولترین روش چند پله ای با یکدیگرمقایسه می شوند. نتایج نشان داد چنانچه از روش های انتگرال گیری با خطای کنترل شده استفاده شود با انتخاب مناسب تلورانس خطا اختلاف چندانی میان روش-های چند پله ای و تک پله ای نیست و با توجه به سرعت مناسب تر روش های چند پله ای بهتر است از این روش ها در حل معادلات حرکت ماهواره استفاده شود. در این مقاله روش لاگرانژ نیز بعنوان یک روش شبه-تحلیلی در تعیین مدار ماهواره ها معرفی می شود. برای استفاده از این روش کلاسیک در تعیین مدار ماهواره های ارتفاع پایین، ضرایب لاگرانژ از میدان کپلری به همه ضرایب میدان جاذبه زمین گسترش می-دهیم و برای تست دقت این ضرایب مدار حاصل از ضرایب لاگرانژ را با مدار حاصل از انتگرال گیری عددی مقایسه می کنیم. در بخش نتایج نشان داده خواهد شد که دقت نهایی روش لاگرانژ برای یک ماهواره ارتفاع پایین بعد از یک روز در حد میلیمتر است.
    کلیدواژگان: ماهواره های ارتفاع پایین، ضرایب لاگرانژ، انتگرال گیری عددی، روش انتگرال گیری تک پله ای و چند پله ای
  • محمدرضا جعفری*، مسعود مشهدی حسینعلی، بهزاد وثوقی صفحات 13-26
    نظریه تحلیلی تغییر شکل سطح پوسته زمین، برمبنای نظریه پوسته در مکانیک محیط های پیوسته است. این نظریه یک مدل بندی هندسه دیفرانسیلی است که سطح توپوگرافی زمین را رویه ای با انحنای متغیر در نظر می گیرد. با وجود اینکه در این نظریه از مشاهدات میدان های جابجایی سه بعدی استفاده می شود اما محاسبات، صرفا در دو بعد است. مولفه ارتفاع را تابعی از مختصات طول و عرض ژئودتیک سطح در نظر می گیرد. مشتقات ارتفاع را با روش درون یابی اجزای محدود (با کمک مثلث بندی دلونی) می توان بدست آورد و در ادامه تنسور متریک و تنسور اساسی دوم سطح زمین را تعیین می کند. آنگاه دو کمیت ناوردای تغییر شکل یعنی ((تغییرات انحناهای گاوسی و متوسط)) را بررسی نمود. بررسی های این تحقیق روی ایستگاه های سیستم تعیین موقعیت جهانیGPS شبکه موردی ایران سراسری در اپک های 2001 و 2005 میلادی است کهنشان می دهد که مدل تغییرات انحناهای (گاوسی=1.097×10-21/m2yr و متوسط =0.503×10-14/myr) پوسته زمین در شمال تنگه هرمز، شواهدی از پدیده فرورانش را در منطقه مکران آشکار می کند و بیشترین مقادیر تغییر انحنا هم، با امتداد دو رشته کوه البرز (-9.992×10-21/m2yr) و زاگرس (+1.574×10-21/m2yr) مطابقت دارند. نشست ها در مسیرهای شبکه ترازیابی دقیق سراسری ایران نیز اکثرا در مناطق با کاهش انحنا قرار دارند.
    کلیدواژگان: نظریه تحلیلی تغییرشکل سطح، تنسور متریک، تنسور انحنا، انحنای متوسط، انحنای گاوسی، معیارهای ناوردای تغییر شکل
  • فرزانه زنگنه نژاد*، علیرضا امیری سیمکویی، جمال عسگری صفحات 27-40
    پردازش داده های ژئودتیکی، عموما با روش کمترین مربعات صورت می گیرد. برای رسیدن به بهترین برآورد نااریب خطی، استفاده از مدل تصادفی مناسب و یا به بیان دیگر ارائه وزن مناسب برای مشاهدات، الزامی است. برای تعیین مدل تصادفی مناسب از روش برآورد مولفه های واریانس استفاده می شود. یکی از کاربرد های ژئودتیکی برآورد مولفه های واریانس، وزن دهی به مشاهدات سیستم تعیین موقعیت جهانی GPS می باشد. در این تحقیق از روش برآورد مولفه های واریانس کمترین مربعات جهت تعیین مدل تصادفی مناسب برای مشاهدات GPS استفاده می شود. مدل تابعی مورد استفاده در این پژوهش، مدل هندسه- مبنا برای مشاهدات تفاضلی مرتبه دوم GPS می باشد. نتایج برای گیرنده های تریمبل4000 SSi و تریمبلR7 ارائه شده است. نتایج بدست آمده همبستگی قابل توجه 0.55 بین مشاهدات کد CA و P2 در گیرنده تریمبل 4000 SSi و نیز همبستگی قابل توجه 0.64 بین مشاهدات فاز L1 و L2 در گیرنده تریمبل R7 را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: برآورد مولفه های واریانس، کمترین مربعات، مدل تصادفی مشاهدات GPS، مدل هندسه، مبنا
  • بررسی تغییر شکل میان گذر دریاچه ارومیه با استفاده از روش تداخل-سنجی راداری
    رقیه شمشیری*، مهدی معتق، محمد علی شریفی صفحات 41-50
    پل دریاچه ارومیه به طول 1300 متر و عرض 30 متر به منظور اتصال دو خاکریز آذربایجان غربی و شرقی در اواخر سال 2009 ساخته شده است. ساخت این پل نقش مهمی در توسعه ی گردشگری، حمل ونقل و بازرگانی منطقه دارد. از آنجا که تغییر شکل نامتقارن خاکریزهای موجود در طرفین پل ممکن است به سلامت پل آسیب برساند، مساله پایش دقیق خاکریزها در زمان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پوشش وسیع، قدرت تفکیک مکانی (20-1 متر) و زمانی (46-11 روز) بالا و دقت قابل قبول (میلی متر-سانتی متر)، داده های تداخل سنجی راداری را به ابزاری قدرتمند در این گونه مطالعات تبدیل کرده است. در میان روش های تداخل سنجی راداری، روش-های تحلیل سری زمانی مانند خطوط مبنای کوتاه، ابزاری قدرتمند در زمینه پایش سازه ها هستند که نقشه های تغییر شکل را با دقت میلی متر فراهم می کنند. در این مطالعه، روش فوق در مجموع بر روی 58 تصویر سنجنده های ENVISAT، ALOS و TerraSAR-X (TSX) از سال 2003 تا 2013، بکار گرفته شد. نتایج نشان می دهد تغییر شکل در این بازه زمانی با حداقل سرعت بیشینه ی 50 میلی متر در سال در جهت خط دید ماهواره روی خاکریزها در حال وقوع است و در طول این زمان بر سرعت تغییر شکل افزوده شده است.
    کلیدواژگان: تداخل سنجی راداری، تغییر شکل، میان گذر دریاچه ارومیه
  • خسرو مقتصد آذر*، مهدی غلام نیا صفحات 51-66
    هدف از انجام این تحقیق استفاده از تکنیک موجک ها برای کاهش اثر نویز در سری های زمانی بلند مدت GPS با اعمال آستانه گذاری های مختلف و مقایسه تاثیر آنها در روند کاهش نویز می باشد. روش های آستانه گذاری شامل: حد آستانه جریمه، راهکار بیرگه - ماسارت، روش هیبریدی شور- شرینک، روش آستانه گذاری سراسری، روش مینیماکس و روش آستانه گذاری با استفاده از کمینه کردن برآورد نااریب ریسک اشتاین بودند که برای مقایسه تاثیر آنها در کاهش نویز ها از سه مدل استوکاستیک برای ترکیب نویز ها در سری های زمانی ایستگاه های دائمی GPS استفاده شد: الف) مدل شامل نویز سفید (مدل I)، ب) مدل ترکیبی شامل نویز سفید و نویز نویز تصادفی (مدل II)، ج) مدل ترکیبی شامل نویز سفید و نویز فلیکر (مدل III). برای انجام محاسبات و تحلیل های عددی، به تعداد 264 ایستگاه GPS از آرشیو SOPAC با پوشش زمانی 10 ساله (از ژانویه 2001 تا ژانویه 2011) جهت انجام آنالیز و محاسبات انتخاب گردید. این داده ها بصورت خام بوده و هیچ گونه عملیات نویز بری روی آنها انجام نگرفته بود. نتایج حاصل نشان می دهد که از بین روش های آستانه گذاری، در مدل شامل نویز سفید (مدل I): روش حد آستانه جریمه و روش آستانه گذاری با استفاده از کمینه کردن برآورد نااریب ریسک اشتاین قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر می باشند، در صورتی که روش های مینیماکس و هیبریدی شور-شرینک قادر به کاهش فراوانی دامنه های بزرگتر از نویز سفید را دارند. راهکار بیرگه – ماسارت و روش آستانه گذاری سراسری هم قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر و هم کاهش فراوانی دامنه های بزرگتر می باشند. در مدل ترکیبی شامل نویز سفید و نویز تصادفی (مدل II) و مدل ترکیبی شامل نویز سفید و فلیکر نویز (مدل III)، تمامی روش ها قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر و بزرگتر از نویز سفید (در هر دو مدل) به یک میزان هستند. این در حالی است که برای نویز تصادفی و نویز فلیکر (به ترتیب در هر دو مدل) روش حد آستانه جریمه و روش آستانه-گذاری با استفاده از کمینه کردن برآورد نااریب ریسک اشتاین قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر می باشند، در صورتی که روش های مینیماکس و هیبریدی شور-شرینک قادر به کاهش فراوانی دامنه های بزرگتر از نویز رنگی را دارند. راهکار بیرگه – ماسارت و روش آستانه گذاری سراسری قادر به کاهش فراوانی دامنه های کوچکتر و بزرگتر از نویز رنگی می باشند.
    کلیدواژگان: سری های زمانی، نویز، آنالیز موجک، روش های آستانه گذاری
  • مسعود فرسایی*، فرشاد حکیم پور صفحات 67-78
    اتوماتای سلولی از روش های پرکاربرد و رایج در شبیه سازی فرآیند توسعه شهری می باشد که در سال های اخیر، پیاده سازی-های مختلفی بر مبنای این روش ها جهت مدل سازی نحوه گسترش شهرها صورت گرفته است. مقیاس مدل یکی از مشخصه های مهم در مدل های توسعه شهری است که در نتایج خروجی این مدل ها در فضاهای رستری موثر می باشد. در این تحقیق تاثیر تغییر مقیاس مدل بر نتایج خروجی یک نوع اتوماتای سلولی پیوسته در فضای رستری مورد بررسی قرار می گیرد. در ابتدا به بررسی مبانی پایه و اجزای سازنده مدل پیشنهادی اتوماتای سلولی پرداخته می شود و خطاهای مربوط به عدم قطعیت در سلول های این مدل مورد بررسی قرار می گیرد، سپس به بررسی رفتار مدل پیشنهادی بروی یک شهر واقعی پرداخته می شود. منطقه مورد مطالعه شهر اصفهان است که داده های مربوط به پوشش زمین در این منطقه با کمک روش های طبقه بندی بانظارت از تصاویر ماهواره ای استخراج شده است. آزمایش تغییر مقیاس مدل اتوماتای سلولی پیوسته براساس دو استراتژی مختلف پیاده سازی شده است در استراتژی اول ضریب افزایش سطح سلول در مقیاس های مختلف یکسان در نظر گرفته شده و در استراتژی دوم مقدار آن بر حسب مقیاس مدل تغییر می کند. برآورد دقت مدل در هر مقیاس تولید شده از داده های مربوط به پوشش زمین بر اساس شاخص مجذور میانگین مربعات خطاها صورت گرفته است. در استراتژی اول در گام اجرایی با ابعاد سلولی 68.5 متر بهترین شبیه سازی بر اساس این شاخص رخ داده است و بیشترین میزان انحراف کران بالا از پایین بر اساس مجذور میانگین مربعات خطاها برابر با 0.0035 متر بوده است، اما در استراتژی دوم بهترین نتیجه در گام اجرایی با ابعاد سلولی 63.5 متر و بیشترین میزان انحراف کران بالا از پایین برابر با 0.1055 متر بوده است.
    کلیدواژگان: اتوماتای سلولی، مدل سلولی، تاثیر مقیاس، شبیه سازی، مدل سازی، تغییر پوشش، توسعه شهری
  • سروش اجاق*، محمدرضا ملک صفحات 79-90
    بسیاری از سرویس های مکانی در محیط های اطلاعات همراه و هرجاگاه نه تنها به موقعیت، بلکه به جهت نیز وابسته اند. برقراری ارتباط با موضوعات فیزیکی در همسایگی کاربران دستگاه های همراه را می توان به عنوان کاربردی ترین خدمات مکان مبنا و جهت آگاه بر شمرد. در این دسته از خدمات، کاربران به واسطه استفاده از دستگاه های همراه، می توانند با موضوعات فیزیکی متفاوت و از فواصل دور یا نزدیک تعاملی اطلاعاتی برقرار نمایند. مهمترین مشکل در مرحله مدلسازی برای اینگونه خدمات وجود ابهام ناشی از طبیعت مشاهده امتداد می باشد. در مقاله حاضر بدون کاستن از ارزش مدل سازی بابت اهمیت ساختمان و سازه در انواع پرس و جو های مکانی، روی ارتباط اطلاعاتی با ساختمان نشانه روی شده توسط کاربر متمرکز شده ایم. اما در راستای برآورد این هدف با مشکلاتی همچون وجود ابهام در ساختمان مورد نظر کاربر مواجه خواهیم بود. در این مطالعه، به منظور بر طرف نمودن مشکل یاد شده ابتدا ترکیب مشخصاتی همچون بافت کاربری مورد علاقه، بافت نزدیکی موقعیت و بافت فضای شامل کاربر به منظور انجام پیش پردازشی بر روی تمام ساختمان های موجود در پایگاه داده استفاده می شود. در مرحله بعد به منظور برطرف نمودن ابهام باقی مانده در تشخیص صحیح ساختمان مورد نظر کاربر، پیشنهاد استفاده از تکنیک نوین ترسیم شکل فضایی ساختمان مورد نظر و همچنین بهره گیری از روش های احتمالاتی ارائه شده است. برای ارزیابی سرویس ارائه شده، اطلاعات توصیفی و هندسی120 ساختمان در سه ناحیه متفاوت از منطقه های 2، 3 و 5 شهر تهران جمع آوری گردید. پس از 60 نشانه روی متفاوت توسط کاربرانی که اطلاعاتی ناکافی از منطقه مورد آزمایش داشتند و بررسی اظهارات هر یک از آنها و همچنین محاسبه آماره های ریاضی کارایی سرویس ارائه شده به اثبات رسید.
    کلیدواژگان: سامانه اطلاعات مکانی همراه، خدمات مکان مبنا و جهت آگاه، ابهام، پردازشگری بافت آگاه
  • عباس شیخ محمدزاده*، محمد علی رجبی صفحات 91-106
    تردد و مسافرتهای درون شهری افراد از طریق کانالهایی بنام خیابانها صورت می پذیرد بطوریکه هر یک از این کانالها به نوبه خود دارای ارتباطات مکانی با سایر کانالهای مجاور بوده و در مجموع یک چیدمان مکانی را تشکیل می دهند. نوع و وضعیت این ارتباطات مکانی، ساختار مکانی شبکه مزبور نامیده می شود. بر اساس این دیدگاه، ساختار مکانی یک شبکه را می توان قیدی مکانی برای حرکت و مسیریابی افراد در شبکه در نظر گرفت که می تواند بر نحوه شکل گیری الگوی حرکتی آنها تاثیرگذار باشد. در تحقیق حاضر سعی شده است تا کیفیت و چگونگی تاثیرگذاری ساختار مکانی شبکه بر نحوه عملکرد معابر شهری مورد ارزیابی قرار گیرد. برای انجام اینکار معیاری تحت عنوان فرکانس کوتاهترین مسیر (SPF) جهت ارزیابی اهمیت ساختاری معابر شبکه مورد استفاده قرار گرفته و نتایج آن با عملکرد هر معبر در دنیای واقعی (شامل آزادراه، بزرگراه، خیابان اصلی و...) مقایسه شده است. آزمون آماری انجام شده برای مقایسه، نشان می دهد که بین خصوصیات ساختاری هر معبر و نحوه عملکرد آن در توزیع و انتقال ترافیک یک رابطه معنادار با سطح اطمینان 99% وجود دارد. بطوریکه معابری که از نظر ساختاری با اهمیت می باشند در محیط شهری نیز جزو معابر شریانی بوده و مشارکت بالایی در توزیع و انتقال ترافیک دارند. تبیین ارتباط بین ساختار مکانی و الگوی شکل گیری ترافیک می تواند از دیدگاه طراحی شهری و توسعه شبکه های حمل و نقل شهری بسیار حائز اهمیت باشد. بدین معنا که می توان در خصوص معابر مهم ساختاری پیش بینی های لازم در زمینه ویژگی های فیزیکی لازم و یا طراحی کاربری خاص اراضی به منظور مدیریت حجم بالای ترافیک مورد انتظار در این قبیل از معابر را پیش از اجرا و پیاده سازی صورت داد.
    کلیدواژگان: ساختار مکانی شبکه های حمل و نقل شهری، مدلهای توپولوژیکی شبکه، گراف، شکل گیری الگوی ترافیک
  • محمدحسن وحیدنیا*، علی اصغر آل شیخ صفحات 107-118
    ساختارهای مبتنی بر عامل محیط مناسبی برای آزمودن فرضیه های پیچیده، مدلسازی و شبیه سازی طرح های پویای اطلاعاتی می باشند. در حیطه علوم مکانی نیز گرایش به استفاده از عامل های خودمختار و معقول، به دلیل واقع گرایی بیشتر در مسائل، افزایش یافته است. در این تحقیق به برنامه ریزی و توزیع وظیفه میان موجودیت های متحرک در فضای جغرافیایی با رویکرد عامل-محور پرداخته می شود. در ابتدا نشان داده می شود که عامل ها به طور منطقی مایل به رسیدن به بیشترین رضایت/سودمندی می باشند. برای دستیابی به رضایت گروهی در یک فعالیت جمعی، رسیدن به مفهوم توازن، برآمده از نظریه بازی ها، منطقی تر و واقع گرایانه تر از بهینه سازی چندهدفه به نظر می رسد. استدلال پیرامون این موضوع با بحث در مورد وابستگی و تزاحم سودمندی عامل های متحرک بیان می گردد. سپس با توجه به پیچیدگی محاسباتی بسیار بالا و نمایی تعیین توازن، یک الگوریتم ابتکاری غیرقطعی و کارآمد پیشنهاد می گردد. راهکار ارائه شده که همسو با روش های تکاملی می باشد، با چندین مجموعه داده ارزیابی گردید که نتایج حاکی از همگرایی مناسب، سرعت بالای الگوریتم، دقت مناسب تعیین توزان در مقایسه با روش قطعی (80% در بدترین حالت) و دقت بالا در تعیین توازن با بیشترین بهینگی (92% در بدترین حالت) می باشد.
    کلیدواژگان: سیستم اطلاعات مکانی، عامل های متحرک، نظریه بازی، توزان نش، الگوریتم تکاملی ابتکاری
  • علی عزیزی*، اعظم هادیلو، محمد علی شریفی صفحات 119-132
    دراین مقاله، یک مدل شبه فیزیکی برای حل توجیه نسبی دو بعدی تصاویر ماهواره ای آرایه خطی که در زمان های بازدید مجدد ماهواره اخذ شده اند ارائه و دقت آن ارزیابی گردیده است. برخلاف روش های متداول در حل توجیه نسبی که در آنها فقط پارالاکس y نقش اساسی را ایفاء می کند، در روش ارائه شده در این مقاله، پارالاکس x نیز علاوه بر پارالاکس y در حل توجیه نسبی دخالت داده شده است و در نتیجه، حل توجیه نسبی در تصاویر آرایه خطی در زمین های کوهستانی، مشروط بر اینکه تصاویر دارای زوایای دید مشابه باشند، امکان پذیر گردیده است. اهمیت کاربردی حل توجیه نسبی این تصاویر در مطالعات مربوط به تعیین جابجائی های هندسی ناشی از رانش زمین است. پایش جابجائی های گسترده در مناطق پرشیب کوهستانی از طریق تصاویر اپتیکی ماهواره ای مستلزم هم مرجع سازی تصاویر با حداکثر دقت ممکن است که از طریق روش پیشنهادی در این مقاله می تواند متحقق گردد. تصاویر دید عقبنگر سنجنده IRS-P5 از یک منطقه کوهستانی دارای رانش زمین، در دو اپوک زمانی متعلق به سالهای 2008/2009 جهت تحلیل مدل پیشنهادی استفاده شده است. دقت بدست آمده در توجیه نسبی این تصاویر با استفاده از مدل بهینه شده، به ترتیب، 30/0 و 47/0 پیکسل برای باقیمانده پارالاکس های x و y در فضای تصویر، برآورد گردید.
    کلیدواژگان: توجیه نسبی، تصاویر ماهواره ای آرایه خطی، هم مرجع سازی تصاویر، تصاویر جلونگر و عقبنگر، رانش و لغزش زمین
  • فاطمه علیدوست*، فرزام دادرس جوان صفحات 133-144
    زمین مرجع نمودن تصاویر ماهوارهای با قدرت تفکیک مکانی بالا در اکثر کاربردهای سنجش از دور و فتوگرامتری مانند تولید تصاویر ارتو و مدل ارتفاعی رقومی مطرح میشود. در فرآیند زمین مرجع نمودن، وجود نقاط کنترل زمینی در تصویر نقش مهمی در برآورد پارامترهای مورد نیاز طی محاسبات سرشکنی دارد. بنابراین حضور اشتباهات در این نقاط، میتواند باعث اشتباهات بنیادی در محاسبات زمین مرجع نمودن و نتایج حاصل از سرشکنی شود. از الگوریتمهای سنتی به منظور کشف اشتباهات، میتوان دو روش Data Snooping و برآوردگر پایدار را نام برد. در حضور خطاهای سیستماتیک و اشتباهات در مشاهدات و یا در مدل ریاضی، هر دو روش دارای مشکلات قابل توجهی برای یافتن اشتباهات و حذف اثر آنها از روی نتایج هستند. در این تحقیق روشی جدید مبتنی بر الگوریتم تکاملی به منظور زمین مرجع نمودن تصاویر ماهوارهای و کشف هم زمان اشتباهات در نقاط کنترل زمینی، ارائه و نتایج آن با روش های سنتی مقایسه شده است. در این الگوریتم، طی برآورد کمترین مربعات، از طریق بیشینه کردن جذر میانگین مربعات باقیمانده های مربوط به نقاط چک، پارامترهای مربوط به زمین مرجع نمودن، برآورد و اشتباهات موجود در نقاط کنترل پیدا میشوند. توانایی این روش بر روی داده های ماهوارهای IKONOS و Worldview2 در دو منطقهی مختلف، و در حالتی که اشتباهات دارای توزیعهای گروهی و منفرد هستند، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که روش ارائه شده دارای کارایی بیشتری نسبت به روش های سنتی است به خصوص وقتی اشتباهات در مجموعهای از نقاط کنترل مجاور هم وجود داشته باشد، این روش قادر به کشف همهی اشتباهات است.
    کلیدواژگان: زمین مرجع نمودن، الگوریتم تکاملی، کشف اشتباه، تصاویر ماهوارهای با قدرت تفکیک مکانی بالا
  • معصومه حمیدی*، فرهاد صمدزادگان صفحات 145-168
    با توجه به اهمیت ناوبری اتوماتیک سکوهای پرنده و با در نظر گرفتن مشکلات مطرح در سیستم های ناوبری GPS و IMU، همواره نیاز به سیستم های ناوبری و کمک ناوبری مستقل و یا مکمل این سیستم ها احساس می شود. ناوبری سکوهای پرنده با استفاده از اطلاعات تصویری گزینه مناسبی برای این سیستم ها می باشد. در این راستا، استفاده از اطلاعات تصویری ستارگان برای ناوبری، منجر به توسعه سیستم های ردیاب ستاره گردیده اند. شبیه سازهای این سیستم ها نقش مهمی در بررسی و ارزیابی الگوریتم های ناوبری پیش از تست های واقعی پرواز ایفا می کنند. از آن جا که تمامی پارامترهای سنجنده و مختصات ستارگان از پیش معلوم است، می توان این شبیه سازی را برای بررسی صحت و دقت تمامی الگوریتم های مطرح در پردازش داده های ردیاب ستاره، مانند الگوریتم های تعیین مرکز، شناسایی ستاره، و تعیین وضعیت، مورد استفاده قرار داد. در این تحقیق طراحی و پیاده سازی یک سامانه شبیه ساز ردیاب ستاره با هدف ناوبری سکوهای پرنده ارائه گردیده است. سامانه ارائه شده، قابلیت انجام پیش پردازش های مختلفی را بر روی کاتالوگ ستاره امکان پذیر می نماید، همچنین امکان تنظیم پارامترهای مختلف سنجنده و نیز وضعیت دورانی سکوی حامل آن در فضای اینرشیال توسط این سامانه شبیه ساز فراهم شده است. بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی با در نظرگرفتن پارامترهای مختلف سنجنده و در وضعیت های مختلف جهت گیری سکو در فضای اینرشیال و با نرخ های دورانی مختلف، بیانگر توانایی بالای سامانه ارائه شده می باشد.
    کلیدواژگان: سامانه شبیه ساز، ناوبری سماوی بینایی مبنا، ردیاب ستاره، کاتالوگ ستاره، سکوی پرنده
|
  • M. R. Seif *, M. A. Sharifi Pages 1-12
    The various methods are published for satellite orbit propagation and the numerical integration is one of the most common methods. The numerical integrators can be divided into two main methods، Single-Step and Multi-Step methods. In this paper، the results of Runge-Kutta method as the most common Single-Step method and prediction-estimation-correction-estimation method as the most common Multi-step method are compared. In this paper، it is proved that if the error-controlled integration methods are used، the difference between Single-step and Multi-step methods would be at sub-millimeter level. In this paper، the Lagrange method is introduced as a semi-analytical method too and the Lagrange coefficients are developed from central field to full gravitational field of Earth. By this development، the Lagrange method can be used in LEO satellite orbit determination. The results show that the accuracy of the Lagrange method for LEO satellite orbit determination is about 5 millimeter over one day.
    Keywords: Low Earth Orbiter satellites, Lagrange coefficients, Numerical integration, Single, Step, Multi, Step methods
  • M. R. Jafari *, M. M. Hossainali, B. Voosoghi Pages 13-26
    In the context of shell theory in continuum mechanics، based on three-dimensional displacement fields and assuming height as a differentiable function of the geodetic surface coordinates; analytical surface deformation theory provides a method for analyzing the contemporary state of surface deformation of the Earth''s crust using differential geometry. In this method، based on finite elements representation of the Earth''s crust (Delaunay triangulation); deformation analysis is based on a two-dimensional computational approach: Gaussian and mean curvatures are computed using metric tensor and the second fundamental form. Variations of the mean and Gaussian curvatures in Makran، 0. 503×10-14/myr and 1. 097×10-21/m2yr respectively، obtained from the Iran global GPS campaigns (epochs 2001 and 2005) are a signature for the subduction process in this area. Moreover، maximum change in the curvature are in accord with the main Zagros and Alborz (+1. 574×10-21/m2yr and-9. 992 ×10-21/m2yr) folds in Iran. Frequently; the subsidence paths in precise leveling network of Iran are in areas with reduction in curvature.
    Keywords: Analytical SurfaceDeformation, Differential Geometry, Metric Tensor, Curvature Tensor, Mean Curvature, Gaussian Curvature, DeformationInvariant Variables, Finite Elements, GPS Observations
  • Farzaneh Zangeneh, Jamal Asgari, Ar Amirisimkooei Pages 27-40
    Geodetic data processing usually is performed using the least-squares method. To achieve the best linear unbiased estimation، it is necessary to use the proper and realistic stochastic model of the observables. The estimation of the unknown (co) variance components of the observables is referred to as variance component estimation (VCE). In geodetic applications، VCE is also known as the observables weights estimation. In this paper، least-squares variance component estimation is applied in a straightforward manner to GPS observables for determination of the realistic stochastic model. For this purpose، the functional model used in the analysis is the GPS geometry-based observation model (GFOM). The numerical results for two receivers، namely Trimble 4000 SSi and Trimble R7، are presented. The results indicate that the correlation between observation types is significant. A positive correlation of 0. 55 is observed between the code observations on CA and P2 for Trimble 4000 SSi. Also، a significant positive correlation of 0. 64 is observed between the phase observations on L1 and L2 for Trimble R7.
    Keywords: Variance component estimation, least squares method, GPS geometry, based model, GPS observables
  • Deformation Analysis of the Lake Urmia Causeway Embankments in Northwest Iran Using Interferometry Synthetic Aperture Radar (Insar) Data
    R. Shamshiri *, M. Motagh, M.A. Sharifi Pages 41-50
    In order to make a connection between West and East Azerbaijan embankments a bridge with the length of ~1300 m and width of ~30 m has been constructed in the late 2009s. This bridge has an important role in the development of tourism، transportation and trade in the area. The difference between the deformation rates of the embankments on both sides of the bridge may seriously damage the bridge itself، so it is very important to accurately monitor them in space and time in order to assess the state of the bridge concerning deformations. Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) is a powerful geodetic technique for precise deformation monitoring in space and time due to its extensive area coverage، high spatial (1-20 m) and temporal resolution (11-46 days) and acceptable accuracy (cm to mm level). Advanced interferometric time-series techniques such as Small BAseline Subset (SBAS) approach is a valuable tool for structural monitoring and provide deformation maps with millimeter accuracy. In this study، this technique has been applied on a dataset of 58 SAR images acquired by ENVISAT، ALOS and TerraSAR-X (TSX) satellites from 2003 to 2013 to monitor spatio-temporal evolution of ground deformation on the embankments. The InSAR results show deflation on both embankments of the bridge is occurred with peak amplitude of ~50 mm/year in the line of sight direction.
    Keywords: Radar Interferometry, Deformation, Lake Urmia causeway
  • Kh. Moghtased-Azar *, M. Gholamnia Pages 51-66
    The goal of this study is the role of using different thresholding effects on types of noise reductions based on wavelet schemes. Assumed thresholding techniques are penalized threshold، Birgé-Masssart Strategy، SureShrink threshold، universal threshold، minimax threshold and Stein’s unbiased risk estimate. In order to compare the performance of them in denoising of types of noise components (white noise، flicker noise and random walk noise) we have constructed three kinds of stochastic models: the pure white noise model (I)، the white plus random walk noise model (II) and the white plus flicker noise model (III). The numerical computations are performed through the analyzing 10 years (Jan 2001 to Jan 2011) of raw daily GPS solutions which are selected of 264 stations of SOPAC. According to results of computations، among the thresholding schemes in de-noising of the pure white noise model (I): minimax threshold and Stein’s unbiased risk estimate could reduce the distribution of low amplitude of white noise. However، minimax threshold and SureShrink threshold could reduce the distribution of high amplitude of white noise. Birgé-Masssart Strategy and universal threshold could reduce both low and high amplitudes of white noise. In model II (white noise plus random walk noise) and model III (white noise plus flicker noise)، all of threshold schemes could reduce both high and low amplitudes of white noise in same level. Whereas for power-law noise (flicker noise and random walk noise) penalized threshold and Stein’s unbiased risk estimate led to reduction of low amplitudes and SureShrink threshold and minimax threshold led to reduction of colored noise with high amplitudes. Birgé-Masssart Strategy and universal threshold could reduce both low and high amplitudes of colored noise.
    Keywords: Time series, Noise, Wavelet Analysis, Threshold Methods
  • M. Farsaie *, F. Hakimpour Pages 67-78
    Cellular Automata are common approach to simulate urban expansion and different implementations based on them have done for modeling urban growth in recent years. Scale of model is one of the important properties that are effective on the results of these models in urban expansion area. In this study، the effect of changing scale was considered based on results of modified continuous cellular automata. At the first step، fundamentals and basic components of proposed model were represented and uncertain effects of changing scale in cells were demonstrated. Furthermore، the proposed model was implemented on a real city. The study area is the Isfahan city and land cover data for modeling of this area were derived from satellite images using supervised classification methods. Scale change experiments were done based on two different strategies in this study. In the first strategy the growing factor of cells was constant in experiment but the value of this factor was changed according to cell size during the next experiment. The estimations of error were done by the Root Mean Square error. In the first strategy، the best simulation results were given at phase with the cell size of 68. 5 meters and the maximum deviation between the upper and lower error based on this index was 0. 0035 meters. In the later strategy، the best simulation results were given at phase with the cell size of 63. 5 meters and the maximum deviation between the upper and lower error was 0. 1055 meters.
    Keywords: Cellular Automata, Cellular model, Scale impact, Simulating, modeling, Land Cover Change, Urban Expansion
  • S. Ojagh *, M. R. Malek Pages 79-90
    One of the most important services in mobile environments is Location Based and orientation aware services. Mobile Geo Information System (MGIS) users by using of various ways can interact with physical objects. One of this ways is pointing. In this study، by similar manner we want to use mobile devices as a pointer for obtaining information from buildings. It has recently been studied by researchers for specific purposes، but in most of their researches making true target is not investigate or they use heavy process to do this. Elements of ambiguity in selecting true target، is one of the most important problems that ought to be monitored. To deal with mentioned problem، first we classified the ambiguity into two categories. The first type occurs when selected buildings in pointing line are more than one. In this regards، we consider some kind of contextual information. These contexts consist of: user interest land use، proximity of current user position to position of buildings، point in polygon concept. Besides، we develop a method so called space digitizing based on drawing simple geometry shape of buildings. The other kind of ambiguity occurs when the intersect position of pointing line and building’s edge، is on the boundary of those buildings. We proposed probabilistic method to overcome this kind of ambiguity. In order to implementing above objectives، an application for mobile devices with Android operating system has been developed. By implementing this in K. N. Toosi University of Technology faculty of Civil and Survey Engineering، the correctness of application functionalities has been confirmed.
    Keywords: Android OS, Mobile GIS, Contextual computing, Location Based, Orientation aware services
  • A. Sheikh Mohammadzadeh *, M. A. Rajabi Pages 91-106
    This paper is intended to determine whether there is a meaningful relationship between urban spatial structure and functionality of streets. Urban spatial structure refers to spatial configuration and arrangement of streets in an urban transportation network. Also، in this context، functionality of a street defines if the street is an arterial or local path. In order to evaluate the spatial structural properties of streets in an urban transportation network، this paper applies an indicator called “Shortest Path Frequency” (SPF). This indicator determines the frequency in which a given street participates in possible shortest paths throughout the network. Higher SPF indicates that the street is more structurally important. Moreover، in order to achieve the mentioned goal، the SPF indicator was adopted to assess the structural importance of streets in a case study network. Then، the assessed importance of each street is compared to its functionality in real network. The functionality of streets was categorized in four level including: main arterial، secondary arterial، main streets and local streets. The comparison between calculated and observed importance of streets was achieved by using a statistical test. The test revealed that there is restrict meaningful relationship between structural importance level of streets and functionality of streets. In other words، the streets which were identified as structurally important also are identified in the category of main or secondary arterials in real world. As a result، this procedure can help urban designers to predict structurally important streets in a network and provide required plans such as particular land-use policy or specific design to avoid from congestion in such streets.
    Keywords: Spatial Structure, Topologic Models, Graph, Urban Transportation Network
  • M. H. Vahidnia *, A. A. Alesheikh Pages 107-118
    Agent-based methodologies facilitate complicated hypotheses verification، modeling and dynamic simulation. Hence، there are many interests in the geospatial information science to model rational autonomous agents due to their closer-to-realism decision-making and influence on environment. In this study، we consider the planning and task distribution among vehicle entities in the geospatial domains based on an agent-based approach. We show at the beginning of the paper، the rational agents have tendency to change their strategies to reach the highest possible satisfaction/utility. To obtain such a utility in the group of collaborative agents، equilibrium، a key concept taken from the Game theory، appears more efficient than the common multi-objective optimization. We challenge this issue according to the dependency or contention of moving agents'' payoffs. Because of high complexity of determining equilibrium، i. e. exponential، an efficient non-deterministic heuristic algorithm is proposed. We get our inspiration from evolutionary computations to introduce this novel algorithm. We have evaluated our approach with several datasets and received perfectly acceptable convergence، accuracy and speed. In comparison to a pure deterministic method، retrieving the equilibrium and the optimality of the best equilibrium solution were experimented at least as 80% and 92% respectively.
    Keywords: geospatial information system, moving agents, game theory, Nash equilibrium, heuristic evolutionary algorithm
  • A. Azizi *, A. Hadiloo, M.A. Sharifi Pages 119-132
    In this paper a quasi-rigorous approach for the solution of a two-dimensional relative orientation of two images، acquired during the satellite revisit، is proposed. Unlike the conventional relative orientation methods in frame photography، the proposed approach utilizes both x and y parallaxes for the solution of the relative orientation. Since the revisit images have similar viewing geometry، the ill-conditioning problem arising from the height undulations in the x-parallaxes، does not occur. The proposed algorithm is tested on two afterwards Cartosat IRS-P5 revisit images acquired over a highly mountainous terrain. The accuracy figures indicate a sub-pixel precision of 0. 30 and 0. 47 pixels for the residual x and y parallaxes respectively. The proposed algorithm is suitable for the landslide applications for which highly accurate image co-registration is required
    Keywords: Relative orientation, Linear satellite images, image co, registration, Forward, Afterward images, Landslide
  • F. Alidoost *, F. D. Javan Pages 133-144
    The georeferencing of High Resolution Satellite Imagery (HRSI) is an important task for various remote sensing and photogrammetric applications. During the process of georeferencing، Ground Control Points (GCPs) in the image have an essential role to obtain the georeferencing parameters via the adjustment method. Therefore، the appearance undesirable blunders can cause the fundamental problem for image georeferencing and influence in adjustment results. There are traditional algorithms for detecting the presence of blunders in a set of points، such as data snooping and robust estimation. In case of blunders or systematic errors appearance either in the mathematical model or in the observations to be adjusted، both of these methods have considerable problems for isolating them and avoiding their influence. In this study، a novel method based on evolutionary algorithms is described for georeferencing and blunder detection simultaneously and is analyzed versus the traditional approaches. Based on the proposed method، through least square estimation، by maximizing the residual on each individual check point، the estimated values of parameters are computed and blunders in control points are found. The novel method is implemented on IKONOS and WorldView2 images with respect to the different number and propagation of blunders. The results show that the genetic algorithm based proposed method is a more efficient method for detecting blunders than data snooping and robust estimation even when the cluster of blunders exist in GCPs.
    Keywords: Georeferencing, Blunder Detection, Genetic Algorithm, High Resolution Satellite Imagery
  • M. Hamidi *, F. Samadzadegan Pages 145-168
    According to importance of aerial vehicle automatic navigation and involved problems in GPS and IMU navigation systems there are always needs for other navigation or aided navigation systems. Navigation of aerial vehicles using image information is a proper option for these systems. In this regard، using image information of stars for navigation has led to development of star tracker systems. Simulators of these systems have important role in evaluating navigation algorithms before real flight tests. As all parameters of sensor and star positions are known this simulation can be used for assessment of accuracy and precession of all involved algorithms in star tracker data processing scheme، such as center detection، star identification، and attitude determination algorithms. In this research a star tracker simulator system have been presented. The presented simulator can does different pre-processing schemes on star catalogue. Tuning of sensor parameters and its carrier platform in inertial space also has been provided by presented simulator system. Assessment of different simulations considering different sensor parameters and in different attitudes with different rotational rates shows the high capability of the proposed system
    Keywords: Simulator System, Celestial Vision Based Navigation, Star Tracker, Star Catalogue, Aerial Vehicle