بهناز بیگدلی
-
پژوهش حاضر، به دنبال مکان یابی مراکز اسکان موقت در منطقه 22 شهر تهران به کمک معیارهای موثر است. این معیارها شامل: فاصله از هلال احمر، فاصله از پل، فاصله از مدارس، فاصله از جاده اصلی، فاصله از ایستگاه پلیس، فاصله از منبع گاز، فاصله از مساجد، فاصله از مراکز پخش مواد غذایی، فاصله از خطوط مترو، فاصله از ایستگاه مترو، فاصله از مراکز سلامتی، فاصله از پارک و فضای سبز، فاصله از بیمارستان، فاصله از مراکز آتش نشانی، تراکم جمعیت، ریسک زلزله و شیب است؛ بنابراین نوآوری تحقیق حاضر، استفاده از ترکیب مناسب و کافی از معیارها برای مکان یابی مراکز اسکان موقت می باشد. در این راستا، از روش ادغام داده محور رگرسیون وزن دار جغرافیایی «GWR» با دو هسته گوسین و مکعبی سه گانه استفاده شد. روش پیشنهادی مناسب برای مسائل، رگرسیون مکانی است، زیرا این روش با دو خاصیت منحصربه فرد داده های مکانی یعنی؛ خودهمبستگی مکانی و ناایستایی مکانی سازگار است. مقادیر «R2 و RMSE» حاصل از روش «GWR» با هسته مکعبی سه گانه به ترتیب 9413/0 و 3470/0 به دست آمد که نشان دهنده سازگاری بالای هسته مکعبی سه گانه نسبت به هسته گوسین است. همچنین نتایج به دست آمده نشان می دهد که پارک چیتگر و مجموعه ورزشی آزادی، یکی از وسیع ترین و مناسب ترین پهنه ها برای احداث پناهگاه های اسکان موقت پس از بروز بحران زلزله برای منطقه 22 شهر تهران می باشند.کلید واژگان: زلزله, اسکان موقت, رگرسیون وزن دار جغرافیایی, منطقه 22 شهر تهرانThe purpose of this research is site selection of temporary accommodation centers in District 22 of Tehran with the help of effective criteria. These criteria are including Red Crescent, distance to bridge, distance to schools, distance to the main road, distance to the police station, distance to the gas source, distance to mosques, distance to food distribution centers, distance to metro lines, distance to Metro station, distance to health centers, distance to park and green space, distance to hospital, distance to fire stations, population density, earthquake risk, and slope. The novelty of this study is the use of an appropriate and sufficient combination of criteria for locating temporary accommodation sites. In this regard, the geographically weighted regression (GWR) method with two Gaussian and tri-cube kernels was used. This method is compatible with two unique properties of spatial data, namely spatial autocorrelation, and spatial non-stationarity. The values of R2 and RMSE obtained by the GWR method with tri-cube kernel were 0.9413 and 0.3470, respectively, which indicates the high compatibility of the tri-cube kernel with respect to the Gaussian kernel. The results also show that Chitgar Park and Azadi Sports Complex are some of the largest and most suitable areas for the construction of temporary shelters after the earthquake crisis in the case study.Keywords: Earthquake, Temporary Accommodation, Geographically Weighted Regression, District 22 Of Tehran
-
پایش دقیق آب های سطحی یکی از کاربردهای مهم و ضروری در استفاده از سیستم های سنجش از راه دور است. برآوردن نیازهای مطرح شده در استفاده از داده های سنجش از دور برداشت شده از سطح زمین در بسیاری از کاربردها، تنها با استفاده از یک محصول و الگوریتم طبقه بندی کننده کافی و ممکن نیست و برای درک دقیق تر، ادغام داده ها می تواند گزینه بهتری باشد. لذا در این پژوهش از رویکردهای مختلفی همچون به کارگیری تصاویر دو سنجنده، شاخص های استخراج آب و الگوریتم های طبقه بندی جهت شناسایی پهنه های آبی استفاده گردید. در این راستا ابتدا تصاویر سنجندهای نوری لندست-8 و سنتینل-2 با یکدیگر ادغام شدند که در نتیجه آن وضوح مکانی این سنجنده ها با حفظ اطلاعات طیفی، از 30 به 10 متر ارتقا یافت. سپس شاخص های استخراج آب همچون (NDWI, MNDWI, AWEI_sh, AWEI_nsh, WI) بر تصاویر ادغام شده اعمال شد و پس از ترکیب آن با تصاویر اصلی ماهواره های منتخب، با استفاده از الگوریتم های طبقه بندی (SVM, Maximum Likelihood, Minimum Distance, Neural Network, Random Forest) محدوده مطالعاتی به دو دسته پهنه های آبی و غیرآبی طبقه بندی شد و در نهایت با استفاده از روش حداکثر رای گیری که از رویکردهای ادغام در سطح تصمیم گیری محسوب می شود نتایج حاصل از تمام الگوریتم های طبقه بندی برای تصاویر قبل و بعد از سیلاب استان مازندران در واقعه سیلاب سال 1398 شمسی با یکدیگر ادغام شدند. الگوریتم طبقه بندی جنگل تصادفی با دقت کلی 76/97 و 12/94 و ضریب کاپا 49/94 و 41/91 برای تصاویر قبل و پس از سیلاب بهترین عملکرد طبقه بندی در بین الگوریتم های مورداستفاده در این پژوهش را داشت. ادغام الگوریتم های طبقه بندی نشان از بهبود عملکرد تفکیک پهنه های آبی و غیرآبی با افزایش دقت کلی تفکیک به 41/98 و 24/95 و ضریب کاپا 12/96 و 81/92 برای تصاویر قبل و پس از سیلاب داشت.کلید واژگان: ادغام تصاویر, الگوریتم طبقه بندی, روش حداکثر رای گیری, سنجنده نوری, شاخص های استخراج آبAccurate monitoring of surface water is one of the important and necessary applications in the use of remote sensing systems. Meeting the needs raised in the use of remote sensing data collected from the earth's surface in many applications, using only one product and classification algorithm is not sufficient and possible, and for a more accurate understanding, data fusion can be a better option. In this system, various approaches such as water extraction indices or classification algorithms are used to identify water areas. In this research, an fusion approach of Landsat-8 and Sentinel-2 optical sensor images was used. Firstly, the spatial resolution of these sensors was enhanced from 30 to 10 meters by Pansharpening them and preserving spectral information. Then, water extraction indices such as NDWI, MNDWI, AWEI_sh, AWEI_nsh, and WI were applied to the integrated images. Subsequently, using classification algorithms such as SVM, Maximum Likelihood, Minimum Distance, Neural Network, and Random Forest, the study area was classified into two categories of water and non-water areas. Finally, the results obtained from all classification algorithms for pre and post-flood images of Mazandaran province in the 2019 flood event were merged using the majority voting method, which is considered an integration approach at the decision-making level. Random forest classification algorithm with overall accuracy of 97.76 and 94.12 and Kappa coefficient 94.49 and 91.41 for images before and after flood had the best classification performance among the algorithms used in this research. The fusion of classification algorithms showed an improvement in the separation performance of water and non-water areas with an increase in the overall accuracy of separation to 98.41 and 95.24 and Kappa coefficient 96.12 and 92.81 for the images before and after the flood.Keywords: Classification Algorithms, Image Fusion, Majority Voting Method, Optical Sensor, Water Extraction Indices
-
قیمت مسکن یکی از شاخص هایی است که شناخت عوامل موثر بر آن برای افزایش کارایی طرح ها و ارائه راهبردها و سیاست های برنامه ریزی مسکن کمک شایانی می کند. با وجود نوسان های فراوان نرخ ارز در سال های اخیر لزوم استفاده از مدلی که در آن علاوه بر ویژگی های مسکن به عوامل اقتصادی تاثیرگذار بر قیمت مسکن از جمله نرخ ارز توجه شود بیش از پیش احساس می شود. از آنجا که مدل سازی قیمت مسکن از جمله مسائلی است که دارای مولفه مکانی است باید در ارائه مدل مربوط به قیمت مسکن به مکان قرارگیری آن نیز توجه شود. از این رو در این پژوهش تحلیل پراکنش فضایی قیمت مسکن در منطقه 5 شهرداری تهران و عوامل موثر بر آن بررسی شده است. در این زمینه از داده های خرید و فروش مسکن در این منطقه در بازه سال های 1397 و 1398 و 1399 برای مدل سازی قیمت مسکن استفاده شده است. نتایج تحقیقات با استفاده از روش رگرسیون وزن دار جغرافیایی چندمقیاسه (MGWR: Multiscale Geographically Weighted Regression) به دست آمده است که در قیاس با روش های رگرسیون وزن دار جغرافیایی (GWR: Geographically Weighted Regression) و حداقل مربعات معمولی (OLS: Ordinary Least Squares) نتایج بهتری را ارائه کرد. میزان ضریب تعیین تعدیل شده در الگوریتم های OLS و GWR و MGWR به ترتیب برابر با 762/0 و 821/0 و 853/0 حاصل شد. در این زمینه روش MGWR توانست ناهمگونی های فضایی موجود در داده های قیمت مسکن را مدل سازی کند. بر اساس نتایج به دست آمده متغیر نرخ ارز (قیمت دلار) بیشترین تاثیر را در مدل سازی قیمت مسکن دارد.کلید واژگان: تهران, رگرسیون وزن دار جغرافیایی, رگرسیون وزندار جغرافیایی چندمقیاسه, قیمت مسکن, منطقه 5Housing prices are one of the indicators that identify the factors affecting it and could help to increase the efficiency of plans and to present housing planning strategies and policies. Despite many exchange rate fluctuations in recent years, there is a need to create a model that pays attention to the economic factors affecting housing prices in addition to the ordinary housing features. Since the housing price modeling is one of the issues that has a spatial component, therefore, in presenting the model related to housing prices, its location should also be considered. Therefore, in this study, the analysis of the spatial distribution of housing prices in district 5 of Tehran municipality and the factors affecting that have been investigated. In this regard, housing sales data in this region in 2018, 2019, and 2020 have been used to model housing prices. The research results have been obtained by the Multiscale Geographically Weighted Regression (MGWR) method, which provided better results compared to those by both the Geographically Weighted Regression (GWR) and Ordinary Least Squares (OLS) methods. The adjusted coefficient of determination in OLS, GWR, and MGWR algorithms was obtained equal to 0.762, 0.821, and 0.853, respectively. The MGWR method is one of the methods that can model the spatial heterogeneity of housing price data. According to the results, the exchange rate variable (dollar price) has the greatest impact on housing price modeling.Keywords: Spatial governance system, spatial planning, Organizational Culture, Strategic leadership, Iran
-
با توجه به ضرورت پیش بینی جریان در مسائل هیدرولوژی از قبیل تعیین ورودی مخازن و پیش بینی سیل، مدل های پیش بینی جریان در علم هیدرولوژی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این تحقیق، از مدل های ترکیبی هوش مصنوعی شامل: ANFIS و GA-ANN برای پیش بینی کوتاه مدت جریان (روزانه) استفاده شده است. هدف این پژوهش پیش بینی جریان خروجی حوضه لتیان، استان تهران، در بازه مطالعاتی 1398-1397 می باشد. برای این منظور ابتدا، با بهره گیری از رویکرد تلفیق شاخص گذاری و روش های طبقه بندی، سطح پوشش برف حاصل از پردازش ماهواره نوری Sentinel-2 تهیه می شود. سپس به منظور استخراج سطح پوشش برف موثر، الگوریتم ادغام تصاویر با تصاویر ماهواره راداری Sentinel-1 اعمال می شود. نهایتا، مدل هوش مصنوعی با کمک پارامتر برف موثر در کنار سایر داده های روزانه هیدرومتری و هواشناسی شامل: بارش، دما و جریان به پیش بینی روزانه جریان خروجی حوضه می پردازد. همچنین، به منظور ارتقاء عملکرد مدل پیش بینی از شاخص فصلی در جهت شناسایی تغییرات و آموزش بهتر مدل استفاده شده است. نتایج نشان داد، مدل پیش بینی با استفاده از داده های ماهواره ای تا میزان 37 درصد بهبود عملکرد داشته است. این امر نشان دهنده تاثیر مستقیم پارامتر برف موثر بر روند رواناب حوضه می باشد. علاوه بر این، روند تغییرات سطح پوشش برف موثر هم خوانی مطلوبی با روند جریان حوضه، مخصوصا در نقاط پیک جریان، دارد. همچنین، استفاده از اطلاعات فصلی به عنوان پارامتر ورودی می تواند نتایج مدل های پیش بینی، بر پایه تست-آموزش، را به میزان حدود 22% افزایش دهد. در نهایت، روش هوش مصنوعی برپایه استنتاج فازی عملکرد بهتری نسبت به روش شبکه عصبی بهینه برپایه شاخص های آماری نشان داد.
کلید واژگان: مدل پیش بینی جریان, حوضه لتیان, روش های هوش مصنوعی, سنجنده Sentinel-1, 2, رویکرد ادغام تصاویرStreamflow forecasting models play a crucial role in hydrological issues, such as the determination of reservoir inflows and flood forecasting. In this research, artificial intelligence hybrid models including ANFIS and GA-ANN have been used for short-term (daily) streamflow forecasting. This research aims to predict the outlet of the Latiyan basin, Tehran province, from 2017 to 2018. For this purpose, a snow-covered area (SCA) is obtained from the processing of Sentinel-2 optical satellite images. Then, in order to extract the effective snow, the fusion algorithm is applied for Sentinel-1 and 2 integrations. Finally, the artificial intelligence model with the help of the effective snow parameter along with other daily hydrometric and meteorological data including daily precipitation, temperature, and discharge is applied to forecast the daily outlet of the basin. Also, to improve the model performance, the seasonal index has been used to identify streamflow trends and better model training. The results showed that the prediction model using satellite data has improved its performance by 37%, which shows the direct effect of the snow parameter on the basin runoff. In addition, the trend of changes in the effective snow parameter has a favorable agreement with the flow trend of the basin, especially in the peak flows. Also, using seasonal information as an input parameter can improve the results of the prediction models by approximately 22%. In addition, the AI method based on fuzzy inference (ANFIS) showed better performance than the developed neural network method (GA-ANN) based on statistical indices.
Keywords: streamflow forecast, . Latiyan Basin, AI methods, Sentinel I, II, fusion approach -
ایجاد تعادل میان تقاضا و ارائه خدمات بهداشتی و درمانی نیازمند بهره برداری از بیمارستان های جدید است، اما مسئله مهم این است که کدام مکان برای احداث بیمارستان بهینه است. تحقیق حاضر به منظور تعیین مکان بهینه احداث بیمارستان در منطقه 2 کلان شهر تهران از روش ترکیبی استفاده کرده است. روش ترکیبی استفاده شده مبتنی بر سیستم اطلاعات مکانی، مدل وزن دهی بهترین-بدترین و روش های تصمیم گیری چندمعیاره واسپاس و تاپسیس است. مقایسات زوجی کمتر در فرایند وزن دهی روش پیشنهادی موجب افزایش دقت و قابلیت اطمینان نتایج تصمیم گیری شده است. انجام توام مدل سازی مکانی و رتبه بندی نیز موجب کاهش فضای جست وجوی مکان های مناسب احداث بیمارستان شده است. این ابتکار علاوه بر افزایش دقت، موجب افزایش سرعت و سهولت تصمیم گیری می شود؛ بر این اساس، پس از تعیین معیارهای مناسب در تصمیم گیری، فرایند وزن دهی با مدل جدید بهترین-بدترین انجام شد و لایه مکانی هر معیار با استفاده از سیستم اطلاعات مکانی تهیه شد. براساس نتایج روش وزن دهی، معیارهای فاصله از بیمارستان های موجود و فاصله از مراکز بهداشتی و درمانی، به ترتیب بیشترین و کمترین وزن را به خود اختصاص دادند. در گام بعد، نقشه تناسب اراضی با تلفیق لایه های مکانی تهیه شد. تقریبا 88 درصد نتایج مدل سازی مکانی با واقعیت های منطقه مطابقت داشت و نیمه غربی به ویژه قسمت جنوب غربی برای احداث بیمارستان جدید، از تناسب بیشتری در مقایسه با سایر قسمت ها برخوردار بود. درنهایت سایت های شماره 2، 5 و 8 از میان 11 سایت کاندید، به عنوان بهینه ترین مکان برای احداث بیمارستان جدید در منطقه 2 کلان شهر تهران تعیین شد. پیشنهاد می شود که متناسب با جمعت ساکن در قسمت های فاقد دسترسی مطلوب به امکانات بیمارستانی در منطقه 2، یک یا چند بیمارستان در سایت های بهینه تعیین شده احداث شود تا علاوه بر بهبود دسترسی شهروندان به خدمات بهداشتی و درمانی، هزینه های دسترسی ساکنان منطقه به خدمات بهداشتی و درمانی کاهش یابد.
کلید واژگان: مدل سازی مکانی, مکان یابی بیمارستان, مدل بهترین-بدترین, واسپاس, تاپسیس, سیستم اطلاعات مکانیJournal Of Geography and Regional Development Reseach Journal, Volume:21 Issue: 4, 2024, PP 125 -161Making a balance between the demand for healthcare services and the response to it requires the operation of new hospitals. But the important problem is finding the optimal for the construction of a hospital. The present research used a mixed method for determining the optimal location for a hospital in District 2 of Tehran. The mixed method is based on the Geospatial Information System (GIS), Best-Worst Method (BWM), and Multi-Criteria Decision-Making Methods, WASPAS, and TOPSIS. Fewer pairwise comparisons in the weighting process of the proposed method have increased the accuracy and reliability of decision-making results. The combination of spatial modeling and ranking has also reduced the search space for suitable places to build a hospital. For this purpose, after determining the appropriate criteria, the weighting process was carried out with BWM, and the spatial layer of each criterion was prepared using GIS. Based on the weighting results, the criteria of distance from existing hospitals and distance from healthcare centers have had the highest and lowest weight, respectively. In the next step, the land suitability map was prepared by combining the spatial layers. Almost 88% of the spatial modeling results corresponded with the realities of the region, and the western half, especially the southwestern part, for the construction of a new hospital, had a higher proportion than other parts. Finally, sites number 2, 5, and 8 among 11 candidate sites were determined as the most optimal places for the construction of a new hospital in the studied area. It is suggested that one or more hospitals should be built in the designated optimal sites in accordance with the population living in areas without optimal access to hospital facilities so that in addition to improving health spatial equity, the cost of citizens’ access to hospitals could be reduced.
Keywords: Spatial Modeling, Hospital Location Selection, Best-Worst Method, WASPAS, TOPSIS, GIS -
تعیین مکان بهینه برای احداث بیمارستان موجب افزایش رضایت شهروندان از خدمات بهداشتی و درمانی و کیفیت زندگی شان می شود. هدف پژوهش حاضر، تعیین مکان بهینه برای احداث بیمارستان در منطقه 2 کلان شهر تهران است که بدین منظور یک روش ترکیبی شامل سیستم اطلاعات جغرافیایی، وزندهی سوارا و رتبهبندی کوپراس ارایه شده است. روش ارایه شده، مدل سازی مکانی و رتبه بندی بهینه مکان احداث بیمارستان را به طور یکپارچه انجام داده است و موجب افزایش دقت، سهولت پیاده سازی و کاهش پیچیدگی های معمول می شود. روش های تصمیم گیری چند معیاره سوارا و کوپراس جزو بهترین روش های تصمیم گیری هستند و در زمینه تعیین مکان بهینه بیمارستان و در ترکیب با سیستم اطلاعات جغرافیایی کمتر موردتوجه قرار گرفته اند. نتایج روش وزن دهی نشان دهنده آن بود که معیارهای فاصله از بیمارستان های موجود و توزیع مکانی ذرات PM2.5 به ترتیب مهم ترین و کم اهمیت ترین معیارها در فرایند تصمیم گیری تعیین مکان بهینه بیمارستان هستند. نتایج مدل سازی مکانی نشان دهنده آن بود که قسمت های جنوب غربی منطقه از پتانسیل بسیار زیادی برای احداث بیمارستان برخوردارند و به طور تقریبی 48 درصد از منطقه دارای پتانسیل احداث بیمارستان است. به عبارتی، عدالت فضایی برای شهروندان نیمی از منطقه در استفاده از خدمات درمانی بیمارستان ها برقرار نیست. نتایج رتبه بندی سایت های کاندید نشان دهنده آن بود که دو سایت 5 و 6 مناسب ترین مکان برای احداث بیمارستان جدید در منطقه 2 بوده اند. براساس نتایج تحقیق، روش وزن دهی مورداستفاده با وجود پیچیدگی اجرایی و محاسباتی بسیار کمتر نسبت به روش وزن دهی رایج فرایند تحلیل سلسله مراتبی دقتی مشابه دارد؛ همچنین رویکرد یکپارچه مدل سازی مکانی و رتبه بندی نسبت به حالت های مستقل موجب افزایش دقت و سهولت تصمیم گیری می شود.
کلید واژگان: مکان یابی بهینه بیمارستان, مدل سازی مکانی, سوارا, کوپراس, سیستم اطلاعات جغرافیاییDetermining the optimal location for the construction of the hospital will increase citizens' satisfaction with health services and increase their quality of life. The aim of the present study is to determine the optimal location for the construction of a hospital in the second district of Tehran’s metropolis. For this purpose, an integrated methodology including GIS, SWARA weighting method, and COPRAS ranking method has been presented. SWARA and COPRAS multi-criteria decision-making methods are among the best methods and have received less attention in the field of determining the optimal location of the hospital in combination with the GIS. The results of the weighting method showed that the criteria of distance to existing hospitals and the geospatial distribution of PM2.5 particles are the most and least important criteria in the decision-making process of the optimal location of the hospital, respectively. The results of geospatial modeling showed that the southwestern parts of the district have a very high potential for hospital construction and almost 48% of the region has the potential to build a hospital. In other words, there is no spatial justice for the citizens of half of the region in using the medical services of the hospitals. The results of ranking candidate sites showed that sites 5 and 6 were the most suitable places to build a new hospital in the second district. According to the research results, the weighting method used has the same accuracy as the fashionable weighting method of the analytic hierarchical process, despite the executive and computational complexity.
Keywords: Optimal Hospital Location Selection, Geospatial Modeling, SWARA, Copras, Geographic Information Systems (GIS) -
سیل مهمترین بحران طبیعی می باشد که هر ساله موجب خسارات جانی و مالی می گردد، بنابراین مدیریت آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. اساسی ترین گام در مدیریت بحران سیل، تهیه نقشه حساسیت می باشد که تلفیق سیستم اطلاعات مکانی و تصمیم گیری چند معیاره رویکردی کارا جهت انجام آن می باشد. تحقیق حاضر به منظور مدلسازی مکانی حساسیت سیل به ارایه یک رویکرد مبتنی بر ادغام وزن معیارهای موثر بر حساسیت سیل با استفاده از تیوری ادغام اطلاعات دمپستر-شفر پرداخته است. هدف از ادغام وزن معیارها، افزایش قابلیت اطمینان، کاهش عدم قطعیت فرایند وزندهی و افزایش دقت مدلسازی حساسیت سیل می باشد. تحقیق حاضر با ادغام نتایج دو روش وزندهی تحلیل سلسله مراتبی و بهترین-بدترین، به ارایه یک روش وزندهی ترکیبی پرداخته است. روش های وزندهی ترکیبی تحقیقات پیشین عمدتا مبتنی بر عملگرهای ریاضی ساده بوده اند و عملگرهای پیچیده همانند تیوری ادغام دمپستر-شفر مورد استفاده در تحقیق حاضر کمتر مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج ادغام وزن های بدست آمده از دو روش وزندهی فرایند تحلیل سلسله مراتبی و بهترین-بدترین بیانگر وزن بسیار بالای معیار جریان تجمعی (437/0) و وزن بسیار پایین معیار شاخص پوشش گیاهی (004/0) بوده است. مقایسه نتایج تحقیق با واقعیت های منطقه مورد مطالعه نشان داد رویکرد وزندهی ترکیبی ارایه شده با دقت 96 درصد در مقایسه با هر یک از روش های وزندهی پایه مورد استفاده، از عملکرد بالاتری برخوردار بوده است. همچنین، مدلسازی حساسیت حاصل از روش نوین وزندهی بهترین-بدترین در مقایسه با روش رایج فرایند تحلیل سلسله مراتبی از دقت بالاتری برخوردار بوده است. بر اساس نتایج تحقیق، بیش از 92 درصد منطقه مورد مطالعه از حساسیت سیل متوسط به بالا و کمتر از 8 درصد منطقه از حساسیت کمتر از متوسط برخوردار بوده است که این نشان دهنده سیل خیز بودن منطقه مورد مطالعه می باشد.
کلید واژگان: مدلسازی حساسیت سیل, تئوری دمپستر-شفر, روش بهترین-بدترین, فرایند تحلیل سلسله مراتبی, سیستم اطلاعات مکانیThe flood is the most important natural disaster that causes human and financial losses every year, then its management is very important. The most basic step in flood disaster management is the preparation of a flood susceptibility map, which integrating the geospatial information system and multi-criteria decision making is an efficient approach to handle it. In order to spatially model flood susceptibility, the present study has presented an approach of fusion the weights of the effective criteria on flood susceptibility using the Dempster-Shafer information fusion theory (DST). The purpose of the fusion of the weights of the criteria is to increase reliability, reduce the uncertainty of the weighting process, and increase the accuracy of flood susceptibility modeling. The present research has presented a hybrid weighting method by integrating the results of two weighting methods (Analytical Hierarchy Process (AHP) and Best-Worst Method (BWM)). The hybrid weighting methods of previous researches are mainly based on simple mathematical operators, and complex operators such as DST used in the present research are less used. The results of the fusion of the weights obtained from the two weighting methods of AHP and BWM indicate the very high weight of the flow accumulation criterion (0.437) and the very low weight of the vegetation index criterion (0.004). Comparing the results of the research with the facts of the studied area showed that the presented hybrid weighting approach with 96% accuracy Compared to each of the basic weighting methods used, is of higher performance. Also, the susceptibility modeling resulting from the new BWM weighting method has been more accurate compared to the common method of the AHP. According to the results of the research, more than 92% of the studied area has moderate to high flood susceptibility and less than 8% of the area has less than moderate susceptibility, which indicates that the studied area is prone to flooding.
Keywords: Flood Susceptibility Modeling, Dempster-Shafer Theory, Best-Worst Method, Analytical Hierarchy Process, Geospatial Information System -
پژوهش حاضر با هدف مکان یابی مراکز اسکان موقت پس از بحران زلزله به منظور تامین نیازمندی های حادثه دیدگان انجام شد. در این تحقیق سعی شد جایگاه های اسکان موقت در منطقه 22 شهر تهران به کمک معیارهای موثر شناسایی شوند. داده های مورد نیاز از طریق سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران و نتایج سرشماری عمومی نفوس و مسکن سال 1397 به دست آمد. نوآوری تحقیق حاضر ارائه یک رویکرد ترکیبی جدید جهت تعیین معیارهای موثر برای مکان یابی جایگاه های اسکان موقت است. در این زمینه از ترکیب رگرسیون وزن دار جغرافیایی (هسته های گوسین و مکعبی سه گانه) و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات گسسته استفاده شد. روش ترکیبی پیشنهادی مناسب برای مسائل رگرسیون مکانی است. زیرا این روش با دو خواص منحصربه فرد داده های مکانی، یعنی خودهمبستگی مکانی و ناایستایی مکانی، سازگار است. بهترین مقدار تابع برازش (1-R2) برای هسته های گوسین و مکعبی سه گانه به ترتیب 04616/0 و 0097/0 به دست آمد که نشان دهنده سازگاری بالای هسته مکعبی سه گانه با معیارهای موثر است. بر اساس نقشه های حاصل شده، پارک چیتگر و مجموعه ورزشی آزادی وسیع ترین و مناسب ترین پهنه ها برای احداث جایگاه های اسکان موقت پس از بروز بحران زلزله در منطقه مورد مطالعه هستند. با شناسایی جایگاه های اسکان موقت، سازمان های مربوطه می توانند زیرساخت های اولیه و مناسب را برای این مراکز منتخب فراهم کنند تا در صورت وقوع زلزله نیاز به صرف وقت برای تامین این خدمات نباشد.کلید واژگان: اسکان موقت, الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات گسسته, رگرسیون وزن دار جغرافیایی, زلزلهThe purpose of this research is to select temporary accommodation centers after the earthquake crisis to meet the needs of the victims. Therefore, this research has tried to identify temporary accommodation sites in District 22 of Tehran with the help of effective criteria. The required data has been obtained from the Tehran Disaster Mitigation and Management Organization and the results of the general population and housing census of 2017. The novelty of this research is to present a new combination approach to determine the effective criteria for locating temporary shelter sites. In this regard, the combination of geographically weighted regression (Gaussian and tri-cube kernels) with a binary particle swarm optimization algorithm was used. The recommended combination method is suitable for spatial regression problems because it is compatible with two unique properties of spatial data, i.e. spatial autocorrelation and spatial non-stationarity. The best value of the fitness function (1-R2) for Gaussian and tri-cube kernels was obtained at 0.04616 and 0.0097, respectively, which indicates the high compatibility of the tri-cube kernel with effective criteria. According to the obtained maps, Chitgar Park and Azadi Sports Complex are some of the widest and most suitable areas for the construction of temporary shelter sites after the earthquake crisis in the case study. By identifying temporary shelters, relevant organizations can provide the appropriate infrastructure for these selected centers so that there is no need to spend time to provide these services in the event of an earthquake.Keywords: earthquake, Temporary Shelter, Geographically weighted regression, Binary particle swarm optimization algorithm
-
در این پژوهش، تحلیل پراکنش فضایی زمانی قیمت مسکن در منطقه 5 شهرداری تهران و عوامل موثر بر آن بررسی شد. در این زمینه از داده های خرید و فروش مسکن در این منطقه در بازه سال های 1397، 1398، و 1399 برای مدل سازی قیمت مسکن استفاده شد. نتایج تحقیقات با استفاده از روش GTWR به دست آمد که در قیاس با روش های GWR و OLS نتایج بهتری را ارایه کرد. میزان ضریب تعیین تعدیل شده در الگوریتم های OLS، GWR، و GTWR به ترتیب برابر با 759/0، 798/0، و 835/0 حاصل شد. روش GTWR از روش هایی است که می تواند ناهمگونی های فضایی زمانی موجود در داده های قیمت مسکن را مدل سازی کند. بر اساس نتایج به دست آمده متغیر نرخ ارز (قیمت دلار) بیشترین تاثیر را در مدل سازی قیمت مسکن دارد. پس از متغیر نرخ ارز، ویژگی های فیزیکی مسکن، همچون مساحت واحد مسکونی و عمر بنا، اهمیت بیشتری در مدل سازی قیمت مسکن دارند. در نهایت، سطح دسترسی به خدمات شهری همچون فاصله از مراکز درمانی، ورزشی، آموزشی، مذهبی، فضای سبز، بزرگراه، و ایستگاه های حمل ونقل شهری میتوانند مدل سازی قیمت مسکن را بهبود بخشند. یافته های این پژوهش نشان می دهد در صورت بهره بردن از قیمت دلار به عنوان متغیر مستقل می توان با دقت مناسبی به مدل سازی قیمت مسکن پرداخت.
کلید واژگان: تهران, رگرسیون وزن دار جغرافیایی, رگرسیون وزن دار جغرافیایی زمانی, قیمت مسکن, منطقه 5In this study, the spatial-temporal distribution analysis of housing prices in District 5 of Tehran Municipality and the factors effective on it were investigated. To this end, the data related to housing buying and selling in this district in the years 2018, 2019, and 2020 were used to model the housing price. The results were obtained using GTWR method, which gave in a better measure compared to GWR and OLS methods. The adjusted coefficient of determination in OLS, GWR, and GTWR algorithms were found to be 0.759, 0.798, and 0.835, respectively. GTWR is a method that can model the spatial-temporal heterogeneities that exist in the housing price data. Based on the obtained results, the currency exchange rate (dollar to rial) has the highest effect on modeling housing prices. After that, the physical characteristics of housing – such as its footage and age – are important in modeling housing prices. Finally, the access rate to urban services – such as distance to hospitals, sports centers, educational centers, religious sites, green space, highways, and urban public transportation stations – can improve the modeling of housing prices. The findings of this study show that using dollar-to-rial exchange rate as the independent variable, we can model the housing price with a proper precision.
Keywords: Tehran, Geographically weighted Re-gression, Geographically, temporally weighted regression, Housing prices, District 5 -
شناسایی و پایش آب های سطحی با استفاده از سنجش از دور بدلیل اهمیت در تامین نیازهای بشر و همچنین تصمیم گیری های سیاسی در دهه های اخیر بسیار مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. از همین رو، در این مطالعه با استفاده از سیستم های سنجش از دور و با بکارگیری ماهواره های راداری سنتینل-1 و نوری سنتینل-2 به مطالعه بر روی آب های سطحی پرداخته شده است. در این مقاله دو رویکرد ادغام داده ها و سپس ادغام تصمیم گیری ها به منظور بهبود در دقت شناسایی آب های سطحی برای دو منطقه پیشنهادی در استان مازندران بدلیل وجود جنگل های انبوه، رودخانه های گل آلود، و زمین های کشاورزی، پیشنهاد شده اند. رویکرد ادغام داده ها با افزایش توان تفکیک مکانی ماهواره نوری سنتینل-2 از 20 متر به 10 متر و استفاده از داده های راداری و شاخص های آب در یک لایه، پایش آب های سطحی با دقت مناسبی توسط ابزار طبقه بندی نظارت شده ای همچون ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی، و جنگل تصادفی صورت پذیرفت. در ادامه با تلفیق نتایج و با استفاده از روش رای گیری حداکثری، دقت نتیجه خروجی نسبت به رویکرد ادغام داده ها 4 الی 5 درصد افزایش پیدا کرد. از آنجایی که رودخانه های کم عرض و گل آلود به راحتی قابل شناسایی و استخراج نیستند، رویکرد پیشنهادی می تواند نقشه دقیقی از آب های سطحی را استخراج کند.
کلید واژگان: آب های سطحی, سنجش از راه دور, طبقه بندی نظارت شده, رای گیری حداکثریIranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, Volume:16 Issue: 57, 2022, PP 24 -31Identification and monitoring of surface water using remote sensing have become very important in recent decades due to its importance in human needs and political decisions. Therefore, surface water has been studied using remote sensing systems and Sentinel-1 and Sentinel-2 sensors in this study. In this paper, two data fusion approaches and decision fusion improve the accuracy of surface water identification for the two study areas in Mazandaran province, Iran, due to dense forests, turbid rivers, and land Agricultural products have been proposed. Data fusion approach by increasing the spatial resolution of Sentinel-2 optical sensor from 20 meters to 10 meters and using radar dataset and water indices in one layer, monitoring surface water with much higher accuracy by classification using supervised classifiers such as Support Vector Machine (SVM), Neural Network (NN), and Random Forest (RF) were performed. Then, by combining the results using the Maximum Voting (MV) method, the accuracy of the results compared to the data fusion approach increased by 4 percent to 5 percent. Since narrow and confused rivers are not easily identifiable and extractable, the proposed approach was able to extract an accurate map of surface water.
Keywords: Surface Water, Remote Sensing, Supervised Classifier, Majority Voting -
بیمارستانها یکی از مراکز خدماتی مهم اند و انتخاب مکان بهینه بیمارستان به منظور توزیع فضایی مطلوب بیمارستانها و دسترسی مطلوب شهروندان به آن ها بسیار مهم و پیچیده است. در تحقیق حاضر به منظور مکان یابی بهینه بیمارستان در منطقه 5 کلان شهر تهران از ترکیب سیستم اطلاعات جغرافیایی و روشهای وزن دهی عینی و تصمیمگیری چندمعیاره استفاده شد. در این تحقیق از سیستم اطلاعات جغرافیایی به منظور تجزیه وتحلیل و مدیریت معیارهای مکان یابی بهینه بیمارستان و از روش وزن دهی کریتیک به دلیل در نظر گرفتن همبستگی بین معیارها و از روش وزن دهی آنتروپش شانون به دلیل مدل سازی عدم قطعیت موجود در معیارها استفاده شد. روش تصمیمگیری چندمعیاره کوداس به دلیل جدید بودن و ارزیابی گزینهها بر اساس دو معیار ارزیابی مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس نتایج روش وزن دهی کریتیک معیارهای فاصله از مراکز بهداشتی و درمانی و بر اساس نتایج روش وزن دهی آنتروپی شانون معیارهای فاصله از مناطق صنعتی مهم ترین معیار در مکان یابی بهینه بیمارستان بودند. نتایج رتبهبندی سایتهای کاندید با استفاده از دو روش کریتیک کوداس و آنتروپی شانون کوداس تقریبا یکسان بود و هر دو روش سایتهای واقع در نیمه غربی منطقه مورد مطالعه را که فاقد بیمارستان بودند به عنوان سایتهای مناسب تشخیص دادند. نتایج تحقیق بیانگر صحت بالای ترکیب روشهای وزن دهی عینی و تصمیمگیری چندمعیاره در مکان یابی بهینه بیمارستان بود. این روشها میتوانند جایگزین روشهای وزن دهی موضوعی، همانند فرایند تحلیل سلسله مراتبی، شوند.
کلید واژگان: آنتروپی شانون, تصمیمگیری چندمعیاره مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی, کریتیک, کوداس, مکان یابی بهینه بیمارستانHospitals are among the most important service centers, and the selection of the optimal site for them is a very important (yet complex) undertaking, as it can bring about optimal spatial distribution of hospitals and can make them optimally accessible for citizens. In the present study, in order to optimally locate hospitals in District 5 of Tehran metropolis, a combination of the geographical information system, objective weighting methods, and multi-criteria decision making method was used. The geographical information system was used to analyze and manage the optimal hospital locating criteria, the CRITIC weighting method was implemented to account for the correlation between the criteria, and Shannon's entropy method was used to model the existing uncertainty in the criteria. CODAS multi-criteria decision making method was used due to its novelty and the evaluation of alternatives based on two criteria. Based on the results obtained from CRITIC weighting method, distance from health centers, and based on the results of Shannon's entropy method, distance from industrial areas were the most important optimal hospital locating criteria. The results of ranking the candidate sites using CRITIC-CODAS and Shannon’s entropy-CODAS were almost the same, and both methods identified the sites on the western side of the District (that did not have any hospital) as the appropriate sites. The results of the study indicated the high accuracy of combined objective weighting and multi-criteria decision making methods in optimal locating of the hospitals. It might be asserted that these methods can replace thematic weighting methods such as analytical hierarchy process.
Keywords: Optimal hospital site selection, GIS-based Multi-Criteria Decision Making, Critic, Shannon Entropy, CODAS -
مجله مخاطرات محیط طبیعی، پیاپی 31 (بهار 1401)، صص 173 -192
با توجه به بالا رفتن وقوع سیلاب مخصوصا در سطح شهرها و به وجود آمدن خطرات جانی، مالی و محیط زیستی ناشی از افزایش آن، پهنه بندی مناطق سیل خیز از اهمیت بالایی برخوردار است. لذا در این تحقیق سعی شد مناطق وقوع سیلاب به کمک تعیین معیارهای موثر پهنه بندی شود. معیارهای مورد استفاده در این تحقیق شامل شاخص فورنیه اصلاح شده، شاخص موقعیت توپوگرافی، منحنی رواناب، جریان تجمعی، شیب، مدل رقومی ارتفاعی، شاخص رطوبت توپوگرافی، فاصله قایم تا رواناب، فاصله افقی تا رواناب و شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی است. نوآوری این مطالعه ارایه روش ترکیبی جدید برای تعیین معیارهای موثر در پهنه بندی خطر سیل (شهرستان مانه و سملقان) است. در این راستا از ترکیب رگرسیون وزن دار جغرافیایی (هسته های گوسین و مکعبی سه گانه) و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات گسسته استفاده گردید. روش ترکیبی پیشنهادی مناسب برای مسایل رگرسیون مکانی است، زیرا این روش با دو خواص منحصر به فرد داده های مکانی یعنی خودهمبستگی مکانی و ناایستایی مکانی سازگار است. بهترین مقدار تابع برازش (1-R2) برای هسته های گوسین و مکعبی سه گانه به ترتیب 0745/0 و 0022/0 به دست آمد که نشان دهنده سازگاری بالای هسته مکعبی سه گانه نسبت به هسته گوسین با معیارهای موثر است. هم چنین مشخص شد که معیارهای به کار برده شده تاثیر قابل توجهی بر میزان سیل خیزی در منطقه موردمطالعه دارند.
کلید واژگان: پهنه بندی خطر سیلاب, رگرسیون وزن دار جغرافیایی, الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات گسستهDue to the increase in the occurrence of floods, especially in the cities, and the emergence of human, financial, and environmental risks due to its increase, the flood zoning areas are of great importance. Therefore, in this study, it was tried zoning the areas of floods with the help of determining effective criteria. The criteria used in this research include Modified Fournier Index, Topographic Position Index, Curve Number, Flow Accumulation, Slope, Digital elevation model, Topographic Wetness Index, Vertical Overland Flow Distance, Horizontal Overland Flow Distance, and Normalized difference vegetation index. The novelty of this study is to present a new combination approach to determine the effective criteria in flood hazard zoning (Maneh and Samalqan County). In this regard, the combination of geographically weighted regression (Gaussian and tri-cube kernels) and binary particle swarm optimization algorithm was used. The recommended combination method is suitable for spatial regression problems because it is compatible with two unique properties of spatial data, i.e. spatial autocorrelation and spatial non-stationarity. The best value of the fitness function (1-R2) for Gaussian and tri-cube kernels were obtained 0.0745 and 0.0022, respectively, which indicates higher compatibility of the tri-cube kernel than the Gaussian kernel. It was also found that the criteria used have a significant effect on the rate of flooding in the study area.
Keywords: Flood hazard zoning, geographically weighted regression, Binary Particle Swarm Optimization -
سنجش از دور در بسیاری از زمینه های علمی و تحقیقاتی، از جمله در مهندسی راه و حمل و نقل، کاربرد های گسترده ای دارد که می توان به مهم ترین کاربرد آن یعنی استخراج شبکه راه و تهیه نقشه شماتیک آن اشاره کرد. استخراج شبکه راه ها از تصاویر ماهواره ای نوعی فناوری مکمل برای دستیابی به اطلاعات به شمار می آید که تفسیر و آنالیز تصویر را ساده تر کرده و باعث ارتقای کیفیت می شود. هدف اساسی این پژوهش، استخراج اتوماتیک شبکه راه در مسیر شاهرود- میامی بوده که نقشه شبکه راه حاصله به عنوان ورودی سیستم مدیریت روسازی (PMS) مورد استفاده قرار گیرد. روش پیشنهادی در این مطالعه مبتنی بر تکنیک ادغام و تلفیق تصاویر ماهواره های سنتینل1 و سنتینل2 با روش حداکثر رای گیری به منظور استفاده بیشینه از اطلاعات طیفی و مکانی چند تصویر (افزایش جزییات) به جای تک تصویر، با استفاده از ویژگی های بافت، می باشد. در ادامه، برای انجام طبقه بندی نظارت شده، از دو طبقه بند غیرپارامتریک شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) و یک طبقه بند پارامتریک حداکثر احتمال شباهت (ML) در دو کلاس کلی راه و غیرراه استفاده شد. نمونه های آزمایشی به صورت تصادفی و همگن و نمونه هایی از تصاویر و نقشه های موجود منطقه برای ارزیابی دقت طبقه بندی استفاده شدند. نتایج نشان داد که ادغام و تلفیق نتایج طبقه بندی ها با روش حداکثر رای گیری موجب بهبود دقت حدود 4% برای ماهواره سنتینل1 و حدود 6% برای ماهواره سنتینل2 در شناسایی مسیر و شبکه راه ها شده است. همچنین، ضریب کاپا در روش حداکثر رای گیری نسبت به ANN (بهترین عملکرد موثر طبقه بندی ها) برای ماهواره سنتینل1 حدود 11/0 و برای ماهواره سنتینل2 حدود 06/0 رشد داشته است.
کلید واژگان: استخراج راه, شبکه عصبی مصنوعی, ادغام تصویر, طبقهبندی نظارت شده, سنجش از دورRemote sensing has wide applications in many scientific and research fields, including road engineering and transportation, the most important of which is extraction of road network and preparation of a schematic map of road network. Extraction of road network from satellite images is a complementary technology for accessing information, which simplifies the interpretation and analysis of image and improves the quality, which is one of the most important goals of planners. The main purpose of this study was to automatically extract road network on Shahroud-Miami route so that the resulting road network map can be used as the input of pavement management system (PMS). The proposed method in this study is based on the technique of merging and combining images of Sentinel-1 and Sentinel-2 satellites with the majority voting method in order to make maximum use of spectral and spatial information of multiple images (detail increase) instead of single image using texture features. Then, for the monitored classification, three classifications of artificial neural network (ANN), support vector machine (SVM) and maximum likelihood of similarity (ML) were used in two general classes of road and non-road. Random and homogeneous experimental samples and evaluation samples from the existing images and maps of the region were used to assess the accuracy of classification. Results of this study showed that integration of the results of classifications with the majority voting method improved the accuracy by 4% for Sentinel-1 satellite and 6% for Sentinel-2 satellite in identifying the route and the road network. Also, the kappa coefficient in the majority voting method has increased by about 0.11 for Sentinel-1 satellite and by about 0.06, compared to ANN (the best effective classification performance).
Keywords: Road extraction, Artificial Neural Network, image fusion, supervised classification, remote sensing -
خدمات بهداشتی و درمانی از مهم ترین خدمات شهری بوده که دسترسی مناسب به مراکز ارایه دهنده این خدمات بسیار مهم و حیاتی است. مسئله تعیین مکان بهینه بیمارستان یک مسئله دشوار تصمیم گیری چند معیاره است و استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی موجب بهبود عملکرد آن می شود. در این تحقیق به منظور تعیین مکان بهینه احداث بیمارستان در منطقه 5 تهران از تلفیق سیستم های اطلاعات جغرافیایی و تصمیم گیری چند معیاره استفاده شده است. بدین منظور ابتدا معیارهای موثر در فرایند تعیین مکان بهینه بیمارستان با مرور ادبیات و نظرات کارشناسان انتخاب شده و لایه مکانی هر معیار تهیه شده است. در گام بعدی تعداد 10 سایت در این منطقه انتخاب شده و مقادیر معیارها برای هر کدام محاسبه شده است. آنگاه با استفاده از روش وزن دهی اهمیت معیارها از طریق همبستگی بین معیارها (کریتیک) وزن معیارها تعیین شده است. نتایج وزن دهی نشان داد که معیار آسیب پذیری لرزه ای موثرترین معیار در فرایند تصمیم گیری است. در مرحله بعد به وسیله دو روش تصمیم گیری چند معیاره ارزیابی ترکیبی مبتنی بر فاصله (کوداس) و ویکور ارزیابی و رتبه بندی سایت ها انجام شده و نتایج بیانگر تشابه عملکرد دو روش بوده است. نتایج رتبه بندی دو روش نشان داد که سایت شماره 7 و سایت شماره 1 به ترتیب بهترین و نامناسب ترین مکان جهت احداث بیمارستان می باشند. جهت ارزیابی صحت رتبه بندی روش ها، نتایج رتبه بندی دو روش با رتبه بندی صورت گرفته توسط کارشناسان مورد مقایسه قرار گرفت. ارزیابی صحت روش ها نشان داد که روش کوداس به منظور انتخاب مکان بهینه بیمارستان از صحت بالاتری نسبت به روش ویکور برخوردار است.
کلید واژگان: تصمیم گیری چند معیاره, سیستم های اطلاعات جغرافیایی, کریتیک کوداس, ویکورHealthcare is one of the most important urban services and proper access to healthcare centers is critical. Determining the hospital’s prospect location is a difficult problem of multi-criteria decision-making (MCDM) and the use of Geographic Information Systems (GIS) improves this decision. In this study, integration of GIS and MCDM was used in order to determine the prospective location of the hospital in the fifth district of Tehran. For this purpose, firstly, the effective criteria in the process of determining the prospect location of the hospital was selected by reviewing the literature and expert's opinions, and the spatial layer of each criterion was prepared. Then, ten sites in this district were selected and the criteria values were calculated for each. Then, the criteria weights were determined by the Criteria Importance Through Inter-criteria Correlation (CRITIC) weighting method. Weighting results showed that the seismic vulnerability was the most effective criterion in the decision-making process. In the next step, the sites were evaluated and ranked by two MCDM methods, that is, the Combinative Distance-based Assessment (CODAS) and the Vlse Kriterijumska Optimizacija Kompromisno Resenje (VIKOR), and the results showed the similarity of the performance of the two methods. The ranking results of the two methods showed that sites No. 7 and 1 were the most suitable and the most unsuitable place to build a new hospital, respectively. In order to evaluate the accuracy of the ranking, the ranking results of the two methods were compared with the ranking performed by experts. Evaluation of the accuracy of the methods showed that the CODAS method for selecting the prospect location of the hospital has higher accuracy than the VIKOR method.
Keywords: Multi-criteria decision making, Geographic Information Systems, CRITIC, CODAS, Vikor -
نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1399)، صص 25 -46پیشینه و هدف
زمین لغزش به عنوان یک حادثه مهیب می تواند موجب آسیب رساندن به انسان، از دست دادن زندگی، زیان اقتصادی و از بین بردن میراث فرهنگی و طبیعی شود. درحالی که نیاز به روشی برای پیش بینی مستقیم محل وقوع زمین لغزش احساس می شود و در حال حاضر امکان پیش بینی مستقیم وجود ندارد، پهنه بندی خطر زمین لغزش می تواند روش غیرمستقیم مناسبی برای پاسخ به این نیاز باشد. هدف از این مطالعه پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوزه رودخانه ماربر در محدوده سمیرم استان اصفهان با استفاده از ادغام داده در ترکیب با روش های تحلیل سلسله مراتبی است. مواد و روش ها در مرحله اول، اطلاعات مربوط به منطقه جمع آوری و لایه های اطلاعاتی در فضای سیستم اطلاعات جغرافیایی فراهم گردید. سپس با استفاده از دو روش تحلیل سلسله مراتبی فازی و غیر فازی و با قضاوت کارشناسان، لایه ها و زیر لایه ها وزن دهی شدند. از دو روش همپوشانی وزن دار و همپوشانی فازی برای پهنه بندی نتایج تحلیل های سلسله مراتبی فازی و غیرفازی استفاده شد. ترکیب دو روش تحلیل سلسله مراتبی و دو روش همپوشانی باعث ایجاد چهار نقشه پهنه بندی برای منطقه موردنظر شد. ابزار همپوشانی فازی امکان تجزیه وتحلیل احتمال وقوع پدیده متعلق به چندین مجموعه را در تحلیل همپوشانی چند معیاره فراهم می کند. نه تنها همپوشانی فازی اعضای تاثیرگذار در وقوع یک پدیده را تعیین می کند، بلکه روابط بین عضویت چند مجموعه را تجزیه وتحلیل می کند. همپوشانی وزنی نیز یکی از روش های مورداستفاده برای تجزیه و تحلیل های همپوشانی برای پاسخ به سوالات چند معیاری مانند انتخاب محل و مدل مناسب است. که این روش مقادیر موجود در رسترهای ورودی را به یک مقیاس ارزیابی مشترک ازنظر مناسب بودن یا اولویت، ریسک و یا مقیاس مناسب یکسان سازی می کند و مقادیر سلول هر یک از ردیف ورودی را با توجه به اهمیت رسترها افزایش می دهد. همچنین مقادیر حاصل سلول را باهم ترکیب می کند تا رستر خروجی تولید کند. در ادامه پس از ایجاد چهار نتیجه پهنه بندی از مفهوم ادغام تصمیم گیری ها برای تلفیق نتایج و ایجاد نتیجه نهایی استفاده می شود. ادغام تصمیم گیری ها یا در حالت کلی ادغام یا تلفیق داده، تصمیم گیری های مختلف حاصل از روش ها یا داده های متفاوت را باهم ترکیب یا تلفیق می کند تا درنهایت تصمیم گیری را حاصل کند که هم دقت بیشتری دارد و هم اعتماد به آن بسیار بیشتر از نتیجه یک تصمیم گیری انفرادی است. نتایج و بحث منطقه موردمطالعه در فاصله 60 کیلومتری از شهر سمیرم در حوزه رودخانه ماربر واقع شده است. به طورکلی عوامل مختلفی می توانند در ناپایداری شیب ها و فراهم کردن شرایط برای بروز زمین لغزش موثر باشند. از میان تمامی عوامل موثر، در این تحقیق هشت عامل شیب، جهت شیب، فاصله تا گسل، فاصله تا راه ها، فاصله تا زهکش، فاصله تا مناطق مسکونی، لیتولوژی و میزان بارش جهت بررسی بیشتر زمین لغزش انتخاب شدند. این لایه های موثر با استفاده از لایه های اطلاعاتی مدل رقومی ارتفاعی، خطوط گسل، موقعیت راه ها، موقعیت آبراهه ها، موقعیت مناطق مسکونی، لیتولوژی و ایستگاه های سینوپتیک منطقه به دست آمد. مدل رقومی ارتفاعی منطقه با اندازه پیکسل 30 متر از سایت USGS تهیه شد. با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی منطقه و در فضای GIS، نقشه های شیب و جهت شیب در 5 کلاس تولید گردید. نقشه گسل های منطقه از نقشه زمین شناسی 1:100000 سازمان زمین شناسی کشور تهیه شد. سپس در محیط ArcGIS و به کمک ابزار فاصله اقلیدسی لایه فاصله تا گسل ایجاد و با توجه به میزان فاصله هر نقطه تا گسل ها، لایه نهایی فاصله تا گسل در 5 گروه کلاس بندی شد. همچنین برای تهیه نقشه میزان بارش محدوده مورد مطالعه از میانگین اطلاعات بارش سازمان هواشناسی کشور در 10 سال اخیر در 19 ایستگاه اطراف ناحیه مورد مطالعه استفاده شد. سپس با توجه به میزان بارش، فاصله میان 19 ایستگاه هواشناسی به 5 گروه تقسیم بندی گردید. منطقه مورد مطالعه در قسمت بارندگی زیاد و بسیار زیاد قرارگرفته است. نقشه راه های منطقه از نقشه 1:25000 سازمان نقشه برداری کشور برای ناحیه موردمطالعه تهیه شد. برای مطالعه تاثیرات راه های محدوده موردمطالعه در ایجاد زمین لغزش نیاز به تولید نقشه فاصله تا راه ها بود که این نقشه با استفاده از نقشه راه تهیه شد و فاصله هر نقطه تا راه ها در 5 گروه مشخص گردید. برای تهیه نقشه زهکش منطقه از نقشه های 1:25000 سازمان نقشه برداری کشور برای ناحیه مورد تحقیق استفاده شد. جهت استفاده از لایه زهکش به عنوان یک لایه موثر، لایه فاصله تا زهکش در محیط ArcGIS و ابزار فاصله اقلیدسی تولید شد. درنهایت لایه فاصله تا زهکش در 5 گروه کلاس بندی شد. جهت بررسی مناطق مسکونی در پدیده زمین لغزش از نقشه های 1:25000 سازمان نقشه برداری کشور برای منطقه موردمطالعه استفاده شد. برای مشاهده تاثیر لایه مناطق مسکونی در وقوع زمین لغزش نیاز به تولید پهنه بندی فاصله تا مناطق مسکونی وجود داشت که این لایه در محیط ArcGIS و در پنج کلاس تولید شد. برای بررسی تاثیر لیتولوژی در این منطقه از نقشه زمین شناسی 1:100000 سازمان زمین شناسی کشور استفاده شد. همچنین سنگ ها با توجه به جداول کانی شناسی به 2 گروه سنگ نرم و سنگ سخت تقسیم بندی شد. نتیجه گیری پهنه بندی با روش تحلیل سلسله مراتبی-همپوشانی وزن دار، تحلیل سلسله مراتبی-همپوشانی فازی، تحلیل سلسله مراتبی فازی- همپوشانی وزن دار و درنهایت تحلیل سلسله مراتبی فازی-همپوشانی فازی به ترتیب دارای دقت 80%، 86% و 75% و 88% بود و پس از ادغام نتایج حاصل از این 4 روش، دقت پهنه بندی به 90% افزایش یافت. مقایسه و صحت سنجی نتایج با نرخ پیش بینی زمین لغزش های تاریخی منطقه نشان داد رو ش های پهنه بندی، نتایج مناسبی داشتند اما درنهایت با ادغام اطلاعات، نتایج بهبود بیشتری یافتند.
کلید واژگان: تحلیل سلسله مراتبی فازی, پهنه بندی, خطر زمین لغزش, حوزه رودخانه ماربرBackground and ObjectiveLandslide as a terrifying disaster can cause human and economic losses and the destruction of cultural and natural heritage. While the need for a method to directly predict the location of landslides has vital importance but currently, the prediction is not possible. The zoning of landslide hazard can be an efficient indirect approach. This paper proposes a method for landslide hazard zoning based on the decision fusion and Analytical Hierarchy Process (AHP) in the Semirom of Isfahan province.
Materials and MethodsIn the first step of the proposed methodology of this research, GIS information layers of the study area are collected. Then by using of fuzzy and non-fuzzy hierarchical analysis method and based on expert knowledge, the layers and sub-layers were weighted. In addition, two different overlay methods including weighted overlay and fuzzy overlay are applied for zoning of the AHP and fuzzy AHP results. Combination of both AHP and fuzzy AHP methods with two overlay methods create four zoning maps for the area. The Fuzzy Overlay tool makes it possible for the analysis of the possibility of a phenomenon belonging to multiple sets in a multi-criteria overlay analysis. Not only the fuzzy overlay determines the influential members in the occurrence of a phenomenon but also analyzes the relationships between the memberships of several sets. Weight overlapping is one of the most effective methods used to overlay analysis to address multiple-criteria questions such as location selection and appropriate models. This method will adopt the values in the input raster to a common evaluation criterion for suitability or priority, risk, or appropriate scale. The cell values of each row of inputs increase with the increase of importance of the raster. It also combines the resultant cells to produce the output raster. After obtaining four zoning maps, a decision fusion strategy is applied for the fusion of these maps. Decision fusion systems or in general data fusion or combination strategies combines various decisions made from different methods or data to ultimately make decisions that are more precise and reliable than the result obtained from a single decision. One of the most important and effective methods for integrating decisions is based on the concept of voting. In this method, one vote is assigned to each decision. The simplest form of this method is known as the majority voting. In this method, if all decision-making methods have the same weight and accuracy, the decision of all strategies for an input sample is considered to be the same weight, and the decision with the highest score will be introduced as the winning class for the input sample.
Results and DiscussionThe study area is located approximately 60 kilometers from Semirom city. Also, this area is located in Marbur River watershed. Generally, different factors can be effective in slope instability and landslide, which in this research, slope, aspect, distance to fault, distance to roads, distance to drainages, distance to residential areas, lithology and rainfall were selected for assessing the landslide phenomenon. These effective layers are obtained from information data such as Digital Elevation Model (DEM), fault lines, rivers location, streams location, residential areas, roads location, lithology and synoptic stations. The digital elevation model (DEM) of the region is prepared with 30 meters pixel size from the USGS website. By using DEM in GIS, slope and aspect maps in five classes are created. Faults map of the studied area is obtained from 1:100000 geology map of the Geology organization center of the country. Also, by using Euclidean distance in GIS, distance to faults layer is created in five classes. For preparation of rainfall map, the rainfall content of the studied area has been used from the average rainfall data of the Iran Meteorological Organization in the last 10 years of 19 meteoroidal stations. Based on the rainfall information, the area is divided into five classes. Roads map of the area is obtained from 1:25000 map of National Cartographic Center. The distance to road layer is created from roads map of the area and divided into five classes. For drainage and residential area maps, a 1:25000 map from NCC is applied. Also, distance to residential area layer is created by this map in five classes. For assessment of the lithology in this area, a 1:100000 geology map is applied.
ConclusionResults showed that the zoning methods provide satisfactory results, but eventually the results were improved with the decision fusion strategy. For validation our finding the results were compared with historical landslides. Based on the results, it was concluded that zoning by four different combinations: hierarchical analysis and overweight analysis, hierarchical analysis and fuzzy overlay, fuzzy hierarchical analysis and weighted overlay, and fuzzy hierarchical analysis and fuzzy overlaying, have a precision of 80%, 86%, 75% and 88% respectively. After integrating the results of these four methods, the accuracy of the zoning increased to 90%.
Keywords: Fuzzy analytical hierarchy process (FAHP), zoning, landslide hazard, Marbar river basin -
سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در هیدرولوژی آب های سطحی و زیرسطحی و شناسایی مناطق دارای پتانسیل منابع آب زیرزمینی کاربرد فراوانی دارند. در کشورهای واقع در خاورمیانه با آب و هوای خشک و با وجود حجم گسترده از خشکسالی و تغییرات آب و هوایی، شناسایی و دنبال کردن تغییرات منابع آب زیرزمینی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این تحقیق با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، پتانسیل یابی و ارزیابی منابع آب در سازندهای سخت غرب و شمال غرب شاهرود در وسعتی حدود 480 کیلومترمربع را بررسی می کند. در این منطقه به دلیل وجود سنگ های کربناته و همچنین عملکرد فرسایش و نیروهای تکتونیکی در بخش هایی از منطقه، آبخوان های نسبتا مناسبی شکل گرفته اند. برای این منظور لایه های اطلاعاتی گسل، لیتولوژی، شیب، جهت شیب، آبراهه ها، مقدار بارندگی و نوع بارش توسط روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) ارزیابی شدند. در این پژوهش تهیه لایه های اطلاعاتی با استفاده از توانایی RS و GIS در سه مرحله اصلی صورت پذیرفت: استخراج نقشه زمین شناسی، استخراج خطواره های منطقه و استخراج سایر لایه های اطلاعاتی. در تهیه نقشه زمین شناسی با تاکید بر سازندهای آهکی از تکنیک های تحلیل مولفه مستقل، کمترین کسر نویز، ترکیب رنگی و نسبت باندی بر روی تصاویر ماهواره لندست 8 استفاده شد. با استفاده از اندیس خلوص پیکسل، Endmember های منطقه استخراج و با روش های ماشین بردار پشتیبان و بیشترین شباهت طبقه بندی صورت گرفت. نقشه لیتولوژی منطقه با دقت قابل قبول و ضریب کاپا 0.83 در مقایسه با نقشه زمین شناسی منطقه به دست آمد. در ادامه، خطواره های منطقه با استفاده از داده های لندست 8 و داده راداری سنتینل1 با تلفیق روش اتوماتیک و دستی استخراج گردید و نتایج حاصل از این دو سنجنده با هم ادغام شد. بر اساس نتایج، جهت گیری خطواره های استخراج شده با جهت گیری گسل های نقشه زمین شناسی منطقه از انطباق خوبی برخوردار است. تعداد خطواره های استخراج شده در بازه های طولی مختلف نیز پیوستگی خوبی با تعداد گسل ها در بازه های طولی مختلف دارد. همچنین تراکم طول خطواره های استخراج شده در سازندهای مختلف در مقایسه با تراکم طول گسل ها در سازندها از تطابق عالی به میزان 99 درصد برخوردار است. سایر لایه های اطلاعاتی با استفاده از SRTM 30 متری استخراج گردیدند. همچنین ملاحظه شد که نقشه پتانسیل آب های زیرزمینی عمدتا توسط عوامل بارش، سنگ شناسی و تراکم خطواره ها کنترل می شوند.
کلید واژگان: پتانسیل آب زیرزمینی, سیستم اطلاعات مکانی, سنجش از دور, تحلیل سلسله مراتبیIn recent years, rapid population growth has led to increase per capita water use in various sectors including agriculture and industry and a growing gap between water demand and water supply has emerged. Therefore, identifying and tracking changes in groundwater resources as an alternative and reliable source of surface water resources are so important to region located in the Middle East with dry weather and large volumes of drought and climate changes. In the current study, the potential and evaluation of water resources are investigated in the west and northwest formations of Shahroud in an area of about 480 square kilometres using remote sensing and spatial information techniques. In this region, due to the presence of carbonate rocks as well as the function of erosion and tectonic forces in parts of the region, relatively suitable aquifers have been formed. For this purpose, information layers including lineament, lithology, slope, aspect, waterways, precipitation and type of precipitation were evaluated by Analytical Hierarchy Process (AHP) method. In this study, information layers were prepared using the ability of RS and GIS in three main stages: extraction of geological map, extraction of area lineaments and extraction of other information layers. The proposed methodology applied two different types of remote sensing sensors including Landsat 8 as optical data and Sentinel-1 as radar data. In preparing lithology map with emphasis on calcareous formations, the proposed method applied four techniques including independent component analysis (ICA), minimum noise fraction (MNF), band ratio (BR) and color composition on Landsat 8. Using the pixel purity index, the endmemberes were extracted and the obtained maps were classified by Support Vector Machine (SVM) and maximum likelihood (ML). Among the classification methods, SVM has a higher ability to classify than ML and identified formations with higher accuracy in the region. Finally, tree decision making system was used to improve the classification of images. The geology of the area was extracted in four classes focusing on calcareous formations. The map was compared with the geological map prepared by the surveying organization and the following results were obtained: Kappa coefficient 0.83, Accuracy of Ku and Jd Formation (calcareous formations) with 99.2% accuracy, Shemshak Formation (Js) with 80.2% accuracy, Lalun Formation (Cl) with 81.2% accuracy and Alloviume (Q) with 78% accuracy were identified. Subsequently, lineaments area were extracted using integration of Landsat 8 and Sentinel 1 radar remote sensing data based on semiautomatic methods. Based on the results, the lineaments were in good agreement with the faults in terms of orientation and numbers at different lengths. Also, the densities of the lineaments extracted in different formations of the geological map of the region had 99% compliance with the densities of faults in the formations. Therefore, by combining band6 of Landsat8, VV and VH polarization Sentinel1, the area lineaments can be extracted with high accuracy. Other thematic layers were extracted by using remote sensing and GIS Techniques using 30 m SRTM. It was also observed that the groundwater potential map is mainly controlled by precipitation, lithology, and lineament density factors.
Keywords: Groundwater Potential Mapping, GIS, Remote Sensing, AHP, SVM, ML -
در این پژوهش عامل های موثر بر آتش سوزی جنگل های پارک ملی گلستان مشخص شد و سپس با استفاده از این عامل ها، مدل سازی توسعه آتش سوزی جنگل بر مبنای اتوماتای سلولی انجام شد. برای تعیین عامل های موثر بر آتش سوزی جنگل های پارک ملی گلستان، از رگرسیون چندگانه خطی به همراه الگوریتم ژنتیک استفاده شد. برای بررسی مقدار تاثیر توان تفکیک مکانی نقشه های مورد استفاده بر روی نتایج حاصل از مدل سازی، عامل های موثر در توان های تفکیک مکانی مختلف تولید می شوند و از این داده ها به عنوان ورودی الگوریتم پیشنهادی، استفاده شد. همچنین از فیلترهای همسایگی 3×3، 5×5 و 7×7 برای بررسی تاثیر فیلتر همسایگی در فرآیند توسعه آتش سوزی جنگل به کار گرفته شد. برای مدل سازی توسعه آتش سوزی جنگل های پارک ملی گلستان از اتوماتای سلولی استفاده می شود که برای کالیبره کردن آن از الگوریتم بهینه سازی زنبورعسل، بهره گرفته شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که استفاده از الگوریتم پیشنهادی با فیلتر همسایگی 3×3 دارای دقت بالاتری نسبت به دیگر فیلترهای همسایگی است. در بهترین حالت شاخص کاپا، دقت کلی و شاخص عامل نسبی به ترتیب برابر با 92/0، 96/0 و 94/0 به دست آمده است که این نتایج برای آتش سوزی تاریخ 26 آبان 1389 با توان تفکیک مکانی 30 متر است.کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, بهینه سازی زنبورعسل, آتش سوزی جنگل, رگرسیون چندگانه خطیIn the present study, firstly, the effective factors of Golestan national park forests fire have been identified. Then, by using these factors, forest fire development modeling is performed based on cellular automata. Multiple linear regression and genetic algorithm are used to determine the effective factors on Golestan national park forests fire. In order to investigate the effect of spatial resolution of the maps are used on the results of modeling, effective factors have been generated in different spatial resolution and these data are used as the input of the proposed algorithm. Also, the neighboring filters 3×3, 5×5, and 7×7 are used to investigate the effect of the neighboring filter in the forest fire development process. Cellular automata is used for modeling Golestan national park forests fire development, and the artificial bee colony is proposed to calibrate it. The results of this study show that using the proposed algorithm with 3×3 neighboring filter is more accurate than the other neighboring filters. In the best case, the Kappa index, the overall accuracy, and the relative operating characteristic are 0.924, 0.960, and 0.494, respectively that these results are for spatial resolution of 30 meters on November 17, 2010.Keywords: Artificial bee colony, Forest fire, Genetic algorithm, Multiple linear regression
-
امروزه شناسایی فاکتورهای موثر بر آتش سوزی جنگل ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است زیرا سالانه مساحت زیادی از جنگل های جهان بر اثر آتش سوزی نابود می شوند و تکرار این اتفاق در بلندمدت می تواند خسارات جبران ناپذیری بر زمین و ساکنین آن وارد کند. با شناسایی این فاکتورها می توانیم زمان ها و نقاط دارای ریسک بالای آتش سوزی را شناسایی نماییم و با وضع قوانین و سیاست های مدیریتی کارآمد، آموزش به مردم و نظارت بیشتر در جهت مقابله با عوامل محرک آتش برآییم. در این تحقیق سعی شده است فاکتورهای موثر بر آتش سوزی های جنگل گلستان شناسایی شود و برای این منظور از سه روش رگرسیون خطی چندگانه، رگرسیون لجستیک و رگرسیون اسپلاین تطبیقی چندمتغیره در ترکیب با الگوریتم ژنتیک استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که هر دو دسته فاکتورهای بیوفیزیکی و انسانی در آتش سوزی های منطقه مورد مطالعه دارای تاثیر هستند. از این میان تنها فاکتورهای حداقل دما و حداکثر سرعت باد در هر سه حالت موثر شناخته شدند. روش رگرسیون اسپلاین تطبیقی چندمتغیره در مقایسه با دو روش دیگر عملکرد بهتری از خود نشان داد. مقدار RMSE نرمال شده این سه روش برابر 0/4291 برای رگرسیون خطی چندگانه، 0/9416 برای رگرسیون لجستیک و 0/1757 برای رگرسیون اسپلاین تطبیقی چندمتغیره و مقدار R2 آن ها نیز به ترتیب برابر 0/9862، 0/9912 و 0/9886 به دست آمد.
کلید واژگان: آتش سوزی جنگل, رگرسیون اسپلاین تطبیقی چندمتغیره, رگرسیون خطی چندگانه, رگرسیون لجستیک, الگوریتم ژنتیکIntroductionNowadays, Determining the effective factors on fire is so important, because the plenty areas of forests around the world are destroyed annually by fire and recurrence of that in the long term can irreparably damage to the earth and its inhabitants. It helps us to identify most dangerous locations and times in forest fire. Hence, we can prevent many of driving factors of forest fire by law enforcement, efficient forest management policies and more supervision. In the current study, we identified the effective factors on the fire in Golestan forest through integration of three different methods including multiple linear regression, logistic regression and multivariate adaptive regression spline with Genetic Algorithm.
Study Area
Golestan Province is in the North of Iran and 18% of it is covered by forests. Golestan Province is a touristic province and several roads pass through its forests and according to statistical records, most of the occurred fires were in proximity of these roads. Our study area is located in 36°53′-37°25′N and 55°5′- 55°50′E and its area is about 3719.5 km2. We selected this area, because includes the most of fires have been occurred in Golestan Province in recent years.Materials and MethodsA big fire was occurred on 12 December, 2010 in our study area and we used it as the dependent variable. The actual burnt area and some other data, such as Digital Elevation Model (DEM), the roads network, the rivers, the land uses, and soil types in the area were provided from Golestan Province Department of Natural Resources. Also, geographic coordination of the synoptic weather stations near the area and their data, including maximum, minimum, and mean temperature; total rainfall, as well as maximum wind speed and azimuth in December 2010 were obtained from National Meteorological Organization of Iran.
The land use and soil layers were in scale of 1:100000 and the roads and the rivers layers were in 1:5000 and all of them were provided in 2006. The region DEM is generated from topographic maps of Iran National Cartographic Center in scale of 1:25000 with positional resolution of 30m and we produced the slope and the aspect layers from it in ArcGIS software with the same resolution. The roads and the rivers were in vector format, hence, we used the Euclidean Distance analysis to generate rasters that each cell of them shows the distance from the nearest road or river.
At first we had 5 weather stations, which is very few for GWR. In this regard, we generated 1000 random points in the area and interpolated data to these points using Ordinary Kriging method with exponential semivariogram model in 30m resolution in ArcGIS software.
The multiple linear regression (MLR) model is the generalization of simple linear regression that is modeling the linear relation between one dependent variable and some independent variables. The general formula of MLR is seen below: (1)The unknown coefficients are obtained using least squares adjustment as follows: (2)The logistic regression (LR) model is a nonlinear model for determination of the relation between a binary dependent variable and some independent variables. If we use the values of 0 and 1 for non-fire and fire points respectively, then the probability that a point be a fire point is obtained by Eq. (3): (3)If the number of parameters is insignificant compared to the observations, then we use the unconditional maximum likelihood estimation shown by Eq. (4) to compute the unknown coefficients of this model. (4)The multivariate adaptive regression spline (MARS) model is a flexible non-parametric model that requires no assumption about the relation between the dependent andindependent variables. Hence it has a high ability in determination of complex nonlinear relations among the variables. The general formula of MARS is seen below: (5) is the m’th basic function that is obtained by Eq. (6): (6)These basic functions are chosen in such a way that leads to minimum RMSE of model.
We use the genetic algorithem (GA) with the fitness function of the normalized RMSE to select the optimum combination of effective factors on forest fire.Results and DiscussionIn this paper we study the dependence of the forest fire to 14 factors shown in table 1, in the study area. Our results are shown in figures 1 to 3.
ConclusionThis research shows that both of the biophysical and anthropogenic factors have significant effects on forest fire in our study area. Just two factors were identified as impressive factors in all three cases including the minimum temperature and the maximum speed of wind. This study concluded to the NRMSE=0.4291 and R2=0.9862 for the multiple linear regression, NRMSE=0.9416 and R2=0.9912 for the logistic regression and NRMSE=0.1757 and R2=0.9886 for the multivariate adaptive regression spline and totally the multivariate adaptive regression spline method showed a better performance in comparison to the other two methods.
Keywords: Forest fire, Multivariate Adaptive Regression Spline, Multiple Linear Regression, Logistic Regression, Genetic Algorithm -
جنگل ها از مهم ترین منابع طبیعی و اکولوژیکی در کره زمین و از ارکان مهم توسعه پایدار در هر کشوری به حساب می آیند. آتش سوزی هر سال حدود 5500 هکتار از جنگل ها را در ایران از بین می برد. در این تحقیق با استفاده از داده های آتش سوزی سازمان جنگل ها در تلفیق با داده های سنجنده MODIS بین سال های 91 تا 96 نقاط آتش شناسایی شدند. ازآنجا که بیش از 75 درصد آتش سوزی ها در فصل گرم سال یعنی سه ماه تیر، مرداد و شهریور اتفاق افتاده بود، از داده های این سه ماه برای مدل سازی استفاده شد. پارامترهای موثر در وقوع آتش سوزی ارزیابی و پارامترهای وابسته حذف شدند. سپس دو روش رگرسیون چندگانه خطی و رگرسیون انطباقی چندمتغیره اسپیلاین برای پیش بینی ریسک وقوع آتش سوزی بررسی شدند. برای ارزیابی از چند پارامتر مهم شامل جذر میانگین مربعات خطاها، ضریب تعیین R2، درصد برآورد درست نقاط آتش و غیرآتش و توزیع خطا استفاده شد. نتایج نشان داد که روش رگرسیون انطباقی چندمتغیره اسپیلاین با داشتن خطای میانگین مربعات باقی مانده ها داده های آموزشی برابر با 0/1628، R2 داده های آموزشی برابر با 8932/0، درصد پیش بینی درست نقاط آتش آزمایشی نزدیک به 94 درصد، درصد پیش بینی درست نقاط غیرآتش آزمایشی نزدیک به 88 درصد و توزیع مناسب تر خطا عملکرد بهتری نسبت به روش دیگر دارد. این امر در واقع نشان دهنده مدل سازی دقیق تر یک روش محلی در مقایسه با یک روش غیرمحلی است. به همین دلیل نقشه ریسک تهیه شده با رگرسیون انطباقی چندمتغیره اسپیلاین اعتمادپذیری بیشتری از روش دیگر دارد. در نهایت با استفاده از نقشه ریسک این روش مناطق پرریسک شناسایی شدند. ویژگی این مناطق شامل فاصله کم تا مناطق مسکونی و راه، دارای خاک غنی از مواد عالی، دمای به نسبت زیاد و ارتفاع کم بود.
کلید واژگان: آتش سوزی جنگل, رگرسیون انطباقی چندمتغیره اسپیلاین (MARS), رگرسیون چندگانه خطی(MLR), نقشه ریسک آتش سوزیForest areas are among the most important natural and ecological resources on the Earth and are considered as one of the main pillars of sustainable development in any country. Fires ruins almost 5500 hectares of Iran’s forests yearly. In this research, firstly, the fire points were identified using the fire data of Forest Organization in combination with MODIS sensor data between 2012 and 2017. Due to the fact that more than 75% of fires were happened in the hot season of the year (June, July, and August), the data of the three months was used for modeling. Then, the effective parameters in fire occurring were evaluated and the dependent parameters were removed. Accordingly, two methods, including multiple linear regression and multivariate adaptive regression spline were studied to predict the fire risk. Some important parameters including the root-mean-square error (RMSE), R2, the correct estimation percentage of fire and non-fire points, and error distribution were used to evaluate. After modeling, it was found that the multivariate adaptive regression spline has better performance—where its RMSE of test data was 0.1628, its R2 of test data was 0.893, and its correct estimation percentage of test fire points and test non-fire points was near 94% and 88% respectively, as well as its error distribution was better than the other method. This actually shows that modeling with a local method is very better than modeling with a global method. Therefore, the risk map resulted by multivariate adaptive regression spline has better reliability compared to those of the other method. Finally, the high-risk areas were recognized using the risk map of this method. The traits of these areas were a short distance to residential areas and roads, having rich soil with organic materials, relatively high temperature, and low height.
IntroductionIn 2000, a convention was established in the United Nations to improve the quality of human life in which the principles of the Millennium Development Goals were adopted. One of these goals was to ensure the stability of the environment and natural resources. In the contemporary world, the value of forests is about 120 billion dollars and the livelihood of almost 9.1 people is dependent on forest (in)directly.
According to the opinion of global experts including FAO, if the forest cover of a country is less than 25% of that country’s area, that country is in critical condition in terms of the human environment. Almost 190000 hectares of Iranian forests have been ruined by fire in a 28-year period. Forest fire not only changes the natural ecosystem and ruins many plant and animal species of a region, but also makes other destructive effects like air pollution, respiratory problems, soil erosion, increased flowing surface waters, increased acidity of soil, decreased fertility, tourism industry losses, manufacturing industry and economy losses, and even climate change.
Immediate and accurate detection of the fire location and the ability to determine the effective parameters on it, as well as the detection of the areas with high-risk of fire is among the main concerns of environmental protection and disaster management. We can prevent the fire by training people, making effective regulations and management policies, and increased monitoring to deal with fire triggers. Moreover, in the case of fire occurrence, we must take necessary actions like deploying fire-fighting equipment near hazardous areas and making easy access to these areas. In fact, nowadays, the increasing importance of protecting the forests and natural resources has led to change the focus from crisis management to risk management.MethodologyThe modeling was not possible without non-fire points. Accordingly, at the beginning, some points are randomly selected in the whole area with a certain distance from the fire points and are identified as non-fire points. To implement the methods in MATLAB programming environment, firstly, the parameters used in the modeling are extracted using the maps of these parameters for fire and non-fire points. These parameters are used as inputs in each of these methods.
Constantly, 70% of the selected data were used as the training data and 30% of them were used as the test data. Initially, the multivariate linear regression and then the multivariate adaptive regression spline were used for modeling. The steps of the research implementation are shown in Figure (1).
After implementation of the modeling, the evaluation parameters of each method were provided to compare. Then, the risk map of the area was provided using trial points and Inverse Distance Weighting (IDW) and by employing 12 lateral points for each method (Figures 2 and 3). The points with a high risk were extracted from the resulted map. Then, the main traits of these points are considered as the traits of high-risk points.
Fig. 1. The steps of the research implementation
Fig. 2. Fire risk map provided using the MLR method on test data
Fig. 3. Fire risk map provided using the MARS method on test dataDiscussion and Results
After removing the dependent parameters from the effective parameters on the fire, the optimal effective parameters are presented in Table (1). These parameters are divided into three groups including climate, ground physical, and human parameters.
The modeling of fire risk was done by two methods. In the training and testing data section, the RMSE and R2 are presented in Table (2) for multivariate adaptive regression spline and multivariate linear regression methods, respectively. The results achieved by the training data section indicate that the training procedure is more accurate (R2 closer to 1) and with less error (less RMSE) in the multivariate adaptive regression spline than those achieved by the multivariate linear regression method. The appropriate amount of evaluation parameters for test data shows that the model does not experience over-fitting in these methods.
Table 1. Effective parameters on fire occurrence in the case-study area
In the linear regression method, the two parameters of the correct estimation percentage of fire points and non-fire points have a low value, hence, the worst possible scenario has happened and the risk map has the least amount of reliability. In the multivariate adaptive regression spline, the fire and non-fire points are simultaneously estimated with a high accuracy. This makes the risk map provided by the multivariate adaptive regression method becomes to be more reliable.
As seen in the results, the risk map provided by the multivariate adaptive regression spline method has a very higher reliability compared to the risk map provided by multivariate linear regression method. Hence, the risk map resulted by the first method was used to determine the features of the areas with a high risk of fire (Figure 4).
Since the fire risk has a normal distribution, the areas which satisfy Equation (1) are among the 2.5% of the areas that have the most fire risk.
(1)
where is the average, is the standard deviation, and R is the fire risk. The main features of the mentioned areas can be used as the important tools for decision making. The extraction of high-risk areas is done in ArcGIS environment. Statistical analysis of effective parameters’ features in these areas shows some key points. These features include low distance from the residential regions (less than 2 km), low distance from the road (less than 2 km), having mollisol, relatively high average temperature (more than , and low height (less than 50 m).
Fig. 4. High risk map provided using the MARS method on test dataConclusionsThis research attempted to identify the optimal method for modeling of fire points risk using climate, ground physical, and human parameters. Therefore, an accurate local method (MARS) was used along with a non-local method (MLR).
In the test data and the training data sections, the MARS method had the lowest RMSE and a value closer to 1. The outputs showed that the MARS method had a more accurate performance in the estimation of the fire and non-fire points compared to the MLR method. This indicated the high reliability of the MARS method. After determining the optimal method for the modeling of the area’s fire occurrence, the points of the area with high risk of fire were detected. After doing a statistical analysis it was found that these points have some fundamental features including low distance from the residential regions (less than 2 km), low distance from the road (less than 2 km), having mollisol, relatively high average temperature (more than and low height (less than 50 m).Keywords: Forest Fire, Multiple Linear Regression, Multivariate Adaptive Regression Spline, Risk Map -
در سال های اخیر داده های راداری به منظور استخراج عوارض مورد استفاده و توجه قرار گرفته اند. مستقل بودن سنجنده های راداری از شرایط آب و هوایی و تابش خورشیدی در کنار قابلیت نفوذ امواج ماکروویو در بسیاری از عوارض زمینی، باعث شده است استفاده از آنها در زمینه طبقه بندی عوارض زمینی شدت یابد. در این میان اطلاعات جمع آوری شده توسط سیستم های سنجش از دوری راداری بسیار متفاوت از سنجنده های معمول نوری است که تفسیر این داده ها را بسیار مشکل تر از داده های نوری می سازد. به همین دلیل معمولا می توان از داده های راداری در کنار داده های نوری به منظور طبقه بندی و شناسایی عوارض زمینی استفاده کرد. ادغام داده های سنجش از دوری به منظور استفاده از مزایای هر یک از آنها و رفع عیوب آنها از دیرباز مورد توجه فراوان بوده است. تحقیق پیش رو روشی بر پایه استفاده همزمان داده های راداری را در کنار داده های نوری و لیدار به منظور بهبود نتایج طبقه بندی در مناطق شهری ارائه می دهد. ابتدا الگوریتم های مختلف استخراج ویژگی برای هر سه داده سنجش از دوری اجرا می شوند تا فضای ویژگی گسترش یابد. در مرحله دوم یک روش انتخاب ویژگی براساس الگوریتم کلونی مورچگان بهترین زیرمجموعه از ویژگی های حاصل را انتخاب می کند. سپس روش های طبقه بندی مختلفی مانند ماشین بردار پشتیبان (SVM) ، بیشترین شباهت (ML) و نزدیکترین همسایگی (KNN) به منظور طبقه بندی فضای ویژگی انتخاب شده بکار برده می شوند. با ایجاد مجموعه تصمیم ها حاصل از طبقه بندی کننده های مختلف، روش ادغام وزندار به منظور ادغام نتایج طبقه بندی کننده ها بکار برده می شود. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی از مجموعه داده ایی شامل داده راداری حاصل از سنجنده TerraSAR-X، داده چندطیفی حاصل از سنجنده WorldView-2 و داده لیدار استفاده می شود. این مجموعه داده از منطقه سانفرانسیسکو در آمریکا با قدرت تفکیک مکانی 1 متر تهیه شده است. نتایج حاصل نشان می دهد روش پیشنهادی مبتنی بر استفاده همزمان سه داده راداری، نوری و لیزری می تواند باعث افزایش دقت مناسب برای برخی کلاسها و یا اندک برای دیگر کلاسها شود. همچنین نتایج ادغام در مقایسه با نتایج طبقه بندی هر داده به صورت مجزا می تواند بهبود متفاوتی را ایجاد کند.کلید واژگان: داده های راداری, داده های چندطیفی, لیدار, ادغام داده, استخراج عوارضObject Extraction from Urban Area based on Simultaneously Use of RADAR, Multispectral and LiDAR DataRecently, Synthetic Aperture Radar (SAR) data are of high interest for different applications in remote sensing specially land cover classification. SAR imaging is independent of solar illumination and weather conditions; it is not affected by rain, fog, hail, smoke, or most importantly, clouds. It can even penetrate some of the Earth’s surface materials to return information about subsurface features. However, SAR images are difficult to interpret due to their special characteristics, i.e., the geometry and spectral range of SAR are different from optical imagery. In addition, the exhibition of the property of speckle caused SAR image is visually difficult to interpret. Consequently, optical data can be applied in fusion of SAR data to improve land cover classification. On the other hand, Light Detection and Ranging (LiDAR) data provide accurate height information for objects on the Earth, which makes LiDAR become more and more popular in terrain and land surveying. Regarding to the limitations and benefits of these three remote-sensing sensors, fusion of them improved land-cover classification. For this purpose, it is necessary to apply data fusion techniques. In recent years, significant attention has focused on multisensory data fusion for remote sensing applications and, more specifically, for land cover mapping. Data fusion techniques combine information from multiple sources, providing potential advantages over a single sensor in terms of classification accuracy. In most cases, data fusion provided higher accuracy than single sensors. Furthermore, fusion of sensors with inherent differences such as SAR, optical and LiDAR data need higher level of fusion strategies. Ability to fuse different types of data from different sensors, independence to errors in data registration step and accurate fusion methods could be mentioned as the benefits of decision-level fusion methods rather than other level fusion (pixel and feature level fusion methods).
This paper presents a method based on the simultaneously using of RADAR, multispectral and LiDAR data for classification of urban areas. First, different feature extraction strategies are utilized on all three data then a feature selection method based on Ant Colony Optimization (ACO) is applied to select optimized features. Maximum Likelihood (ML), Support Vector Machine (SVM) and K-nearest neighbor (KNN) are applied to classify optimized feature space as three classification methods. Finally a decision fusion method based on Weighted Majority Voting (WMV) is applied to provide final decision. A co-registered TerrraSAR-X, WorldView-2 and LiDAR data set form San Francisco of USA was available to examine the effectiveness of the proposed method. The results show that the proposed method based on the simultaneous use of three radar, optical and LiDAR data can increase the accuracy of some classes more and some other classes less. Also, the results of the data fusion can provide a different improvement compared to the results of the classification of each data individually. Generally, the results show that the use of multisensor imagery is worthwhile and the classification accuracy is significantly increased by such data sets. There are also several practical issues to be considered in future studies. Note that only a decision ensemble system was explored in this study. Additional research is needed in areas such as further study on more powerful feature spaces on each data, further processing of DSM of LiDAR, novel fusion strategies such as rule-based and object based classification strategies.Keywords: RADAR Data, Multispectral Data, LiDAR, Data Fusion, Object Classification -
محدودیت های سنجنده های مختلف سنجش از دور و ضعف آنها در شناسایی عوارض مختلف باعث شد ادغام داده های حاصل از سنجنده های مختلف به منظور بهبود نتایج طبقه بندی مورد توجه قرار گیرد. در میان سنجنده های مختلف کنونی، در سال های اخیر دو سنجنده فراطیفی و لیدار به منظور طبقه بندی زمین بسیار پرکاربرد بوده اند. داده های حاصل از لیدار اطلاعات ارتفاعی مناسبی را از عوارض زمینی به ویژه عوارض دارای ارتفاع مانند ساختمان فراهم می کنند در حالی که اطلاعات طیفی ضعیفی از عوارض ایجاد می کنند. در همین حال داده های حاصل از سنجنده های فراطیفی اطلاعات طیفی مناسبی از عوارضی مانند خاک، آب و چمنزارها فراهم می کنند ولی اطلاعات ارتفاعی مناسبی از آنها در دسترس نیست. تحقیق پیش رو به منظور طبقه بندی بهتر عوارض زمینی، از مفهوم سیستم طبقه بندی کننده چندگانه فازی برای طبقه بندی داده های فراطیفی و لیدار استفاده می کند. پس از استخراج فضای ویژگی برای هر دو داده فراطیفی و لیدار، از روش طبقه بندی فازی نزدیکترین همسایگی برای طبقه بندی فازی هر داده استفاده خواهد شد. روش ادغام مورد استفاده برای ادغام تصمیمات فازی، روش الگوی تصمیم گیری می باشد. به منظور ارزیابی هر چه بیشتر روش پیشنهادی، یک سیستم طبقه بندی کننده چندگانه تک مقداری نیز به منظور مقایسه نتایج با روش پیشنهادی فازی ارائه می شود. در قسمت تک مقداری از طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان (SVM) برای طبقه بندی هر داده بصورت مجزا استفاده می شود و در ادامه روش ادغام بیزین برای ادغام نتایج طبقه بندی در سطح تصمیم گیری مورد استفاده قرار می گیرد. روش پیشنهادی روی داده فراطیفی و لیدار دانشگاه هیوستون و محوطه شهری اطراف آن پیاده سازی شد. نتایج طبقه بندی فازی داده های لیدار و فراطیفی 75% و 88% بوده است. این درحالی است که سیستم فازی ادغام طبقه بندی کننده ها دقت 96% را ایجاد کرده است. استفاده از ادغام طبقه بندی کننده ها باعث بهبود طبقه بندی کلاس های زمینی می شود. به علاوه این تحقیق نشان می دهد سیستم طبقه بندی کننده چندگانه در حالت فازی در نهایت بیشترین افزایش دقت را در مقایسه با سیستم های تک مقداری حاصل می کند.کلید واژگان: سیستم های طبقه بندی کننده چندگانه, داده فراطیفی, داده لیدار, طبقه بندی فازی, طبقه بندی تک مقداریRegarding to the limitations and benefits of remote sensing sensors, fusion of remote sensing data from multiple sensors is effective at land cover classification. All these data have different characteristics, e.g., different spatial and spectral resolutions, different angle of view, and different abilities and disabilities. For many applications, the information provided by individual sensors is incomplete, inconsistent, or imprecise. Fusion of information from different sensors can produce a better understanding of the observed site, which is not possible with single sensor. Particularly, Light Detection And Ranging (LiDAR) provides accurate height information for objects on the earth, which makes LiDAR become more and more popular in terrain and land surveying. On the other hand, hyperspectral imaging is a relatively new technique in remote sensing that acquires hundreds of images corresponding to different spectral channels. The rich spectral information of HS data increases the capability to distinguish different physical materials, leading to the potential of a more accurate image classification. As hyperspectral and LIDAR data provide complementary information (spectral reflectance, and vertical structure, respectively), a promising and challenging approach is to fuse these data in the information extraction procedure.
This paper presents a multiple fuzzy classifier system (Multiple Classifier System or MCS) for fusions of hyperspectral and LiDAR data based on Decision Template (DT). After feature extraction on each data, the classification was performed by fuzzy K-Nearest Neighbor (KNN) on hyperspectral and LiDAR data separately. In a multiple fuzzy decision system, a set of decisions is first produced and then combined by a specific fusion method. The output of the fuzzy classifiers that provide the class belongingness of an input pattern to different classes is arranged in a matrix form defined as decision profile (DP) matrix. Then, a fuzzy decision fusion method (Decision Tempate) is utilized to fuse the results of fuzzy KNNs on hyperspectral and LiDAR data. In order to assess the fuzzy MCS proposed method, a crisp MCS based on (Support Vector Machine) SVM as crisp classifier and Naive Bayes (NB) as crisp classifier fusion method is applied on hyperspectral and LiDAR data. The experiments were executed on a hyperspectral image and a LiDAR derived Digital Surface Model (DSM); both with spatial resolution of 2.5 m. The dataset have captured over the University of Houston campus and the neighbouring urban area by the NSF-funded Centre for Airborne Laser Mapping (NCALM). Also hyperspectral image has 144 spectral bands in 380 nm to 1050 nm region. Training and testing samples were selected from different areas of the images. They are spatially disjointed.
Fuzzy MCS on hyperspectral and LiDAR data provide interesting conclusions on the effectiveness and potentialities of the joint use of these two data. Overall accuracies of fuzzy classifiers on LiDAR and hyperspectral data are %75 and %88 respectively. Fusion of these two fuzzy classifiers produced %96 as overall accuracy. Second scenario for joint use of hyperspectral and LiDAR data is fusion of these two data through a crisp decision fusion system. The results show that fuzzy classifier provided higher accuracies than crisp classification based on SVM for both data. In the presence of mixed coverage pixels in remote sensing data, crisp classifiers may produce errors while fuzzy classifiers are not affected by such errors and in principle can produce a classification that is more accurate than any crisp classifier. Also, fusion of ensemble of fuzzy classifiers based on Decision Template method produced more accuracy than fusion of crisp SVMs based on Bayesian Theory.Keywords: Multiple Classifier System, Hyperspectral, LiDAR, Fuzzy Classification. Crisp Classification -
با پیشرفت های کنونی در سنجش از دور و علوم مرتبط با آن، داده سنجش از دور فراطیفی با فراهم آوردن حجم بالای اطلاعات طیفی برای تشخیص بهتر کلاس های زمینی مورد استفاده فراوان قرار می گیرد، اگرچه تعداد زیاد باندهای طیفی در مقابل تعداد کم نمونه های آموزشی در دسترس، مشکل «پدبده هیوز» را در این داده ایجاد می کند. به علاوه تعداد زیاد باندهای طیفی که اغلب به یکدیگر وابسته می باشند، شامل اطلاعات زاید فراوانی هستند. این سطح بالا از پیچیدگی در داده های فراطیفی، باعث عدم کارایی روش های طبقه بندی کلاسیک در طبقه بندی این نوع داده می شود. با توجه به محدودیت های طبقه بندی کننده های انفرادی در این شرایط، سیستم های حاوی مجموعه طبقه بندی کننده ها ممکن است کارایی بهتری نسبت به طبقه بندی کننده های انفرادی داشته باشند. تحقیق پیش رو یک روش نوین برای طبقه بندی داده های فراطیفی با بکارگیری یک سیستم چندگانه ماشین های بردار پشتیبان که شامل گروه بندی باندهای طیفی است، معرفی می کند. روش پیشنهادی در اولین گام برای گروه بندی باندهای طیفی از روشی براساس اطلاعات دوطرفه یا متقابل استفاده می کند. روش پیشنهادی در دومین گام، از ماشین بردار پشتیبان به منظور طبقه بندی هر گروه از باندهای طیفی استفاده می کند تا مجموعه ای از طبقه بندی کننده ها حاصل شود. سرانجام روش پیشنهادی یک الگوریتم ادغام طبقه بندی کننده ها براساس تئوری بیز با نام (Naïve Bayes (NB را بکار می برد. نتایج حاصل از روش پیشنهادی برای دو نمونه از داده های فراطیفی نشان می دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با SVM استاندارد-طبقه بندی کننده ایی که همه باندها را در یک زمان طبقه بندی می کند- نتایج بهتری را ایجاد می کند. این نتایج همچنین کارایی مفهوم گروه بندی باندها و سیستم های طبقه بندی کننده چندگانه را در مقایسه با روش های معمول پیشین نشان می دهد.
کلید واژگان: داده فراطیفی, ماشین های بردار پشتیبان, سیستم های طبقه بندی کننده چندگانه, گروه بندی باندهای طیفی, تئوری بیزینWith recent technological advances in remote sensing sensors and systems, very high-dimensional hyper spectral data are available for a better discrimination among different complex land-cover classes. However, the large number of spectral bands, but limited availability of training samples makes the problem of Hughes phenomenon or ‘curse of dimensionality’ in these data. Moreover, these high numbers of bands are usually highly correlated and the information provided can contain several data redundancies. Because of these complexities of hyperspectral data, traditional classification strategies have often limited performance in classification of hyperspectral imagery. Referring to the limitation of single classifier in these situations, classifier ensemble systems may have better performance than single classifiers especially on hyperspectral data with this high level of complexities. This paper presents a new method for classification of hyperspectral data based on a band grouping strategy through a SVM ensemble system. Proposed method used a band grouping process based on a mutual information (MI) strategy to split data into few band groups. After band grouping step, the proposed algorithm aims at benefiting from the capabilities of SVM as classification method. So, proposed method applied SVM on each band groups that produced in previous step. Finally, this paper applied Naive Bayes (NB) as a novel and robust classifier fusion method for combining classifiers in classifier ensemble system. NB is a precise classifier fusion based on the concepts of Bayesian theory. Experiments are applied on two common hyperspectral data. Obtained results show that the classification accuracy is significantly improved by the proposed method in comparison with standard SVM on all bands of hyperspectral data. Also, these results confirm the high performance of band grouping strategy in contrast to using of standard SVM on all feature space.Keywords: Hyperspectral data, Support Vector Machine, Multiple Classifier System, Band Grouping -
Support Vector Machine (SVM) has emerged in recent years as a popular approach for classification of remote sensing data. SVMs don’t require huge training samples and have little possibility of over fitting however; the accuracy of SVM mainly depends on the parameters selection of it. So, one of the significant research problems in SVM is the selection of optimal parameters that can increase the accuracy of this classifier. Regularization constant C and kernel function parameters exert a considerable influence on the accuracy of SVM. In recent years, the development of parameter optimization for SVM is supported by evolutionary algorithms and bio-inspired metaheuristic algorithms such as swarm-based methods. This paper evaluates the potential of one of the swarm-based bio-inspired optimization methods called Firefly Algorithm (FA) for SVM optimization. FA is a metaheuristic algorithm, inspired by the flashing behavior of fireflies. The primary purpose for a firefly's flash is to act as a signal system to attract other fireflies. Firefly algorithm isKeywords: Classifier Optimization, Support Vector Machine, Firefly Algorithm, Artificial Bee Colony, Genetic
-
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.