به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب نیکروز مستوفی

  • امیررضا قندیان، نیکروز مستوفی*، عباس مجیدی زاده، حمید مطیعیان
    پیشینه و اهداف

    امروزه، توسعه شهرنشینی و افزایش جمعیت شهری، بیش از گذشته باعث گرم شدن هوا و ایجاد جزایر حرارتی شهری شده است. جزایر حرارتی شهری، پدیده ای ناشی از آثار شهرنشینی است که به واسطه آن، درجه حرارت در محیط شهری از مناطق حومه ای بالاتر می رود. این پدیده، به سبب افزایش دما جوی و محیطی می تواند صدمات جبران ناپذیری از قبیل آلودگی های زیستی، انتشار گازهای گلخانه ای، بیماری های ناشی از گرما و تاثیر در کیفیت آب را برای جوامع و محیط زیست به بار آورد. این پژوهش، به منظور کاهش دما و تلاش برای از بین بردن پدیده جزیره حرارتی، رویکرد موثر و کارآمدی را به کمک علم سنجش از دور و الگوریتم های بهینه سازی براساس جایگزینی پوشش بام های یک منطقه با پوشش های با جذب گرمای کمتر پیشنهاد می کند. در این پژوهش، سعی بر آن است تا اثر جزیره حرارتی شهری را بر مبنای الگوریتم ها و پارامترهای آماری تاثیرگذار بر دمای محیط که در تحقیقات گذشته کمتر مورد مطالعه قرار گرفته اند، کاهش دهیم. همچنین، استفاده از روش بهینه سازی هوشمند در این زمینه می تواند باعث نوآوری و ایجاد نتایج بهتر و دقیق تری شود. مسیر جدیدی که این مطالعه بررسی می کند، تغییر پوشش سقف یک منطقه با پوشش های کاربردی دیگر است که باعث کاهش دمای هوا در آن منطقه می شود. پوشش هایی که جهت جایگزینی پوشش بام ها برای تعدیل و خنک سازی دمای منطقه مورد مطالعه در نظر گرفته شدند، دو نوع پوشش خاک و گیاهی می باشند.

    روش ها

    رویکرد پیشنهادی این پژوهش، استفاده از دو الگوریتم بهینه سازی ژنتیک و ازدحام ذرات است و پارامترهایی که تابع هدف این دو الگوریتم را تشکیل می دهند، دو پارامتر انحراف معیار دما و میانگین هزینه مالی تغییر پوشش سقف هر قطعه ساختمانی است. مجموعه داده تحقیق، تصاویر ماهواره ای لندست 8 از محله اندیشه شهر تهران است. در این تحقیق، از تصاویر ماهواره ای برای اهدافی همچون تهیه تصاویر رنگی، نگاشت شاخص های گیاهی و غیرگیاهی منطقه مورد مطالعه، محاسبه دمای سطح زمین و جزایر حرارتی شهری استفاده شده است.

    یافته ها

    نتایج به دست آمده بیانگر این موضوع می باشد که هر دو الگوریتم بهینه سازی عملکرد خوبی را ارائه داده و پارامترهای مساله را بهبود بخشیده اند، اما الگوریتم بهینه سازی ژنتیک، نتیجه بهتری را در زمان و تکرار کم تری کسب کرده است. در مقایسه این دو الگوریتم، الگوریتم بهینه سازی ژنتیک انحراف معیار را 19 درصد کاهش داد و مقدار آن را به 42/0 رساند. از سوی دیگر، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات در مدت زمانی طولانی تر، انحراف معیار را 14 درصد کاهش داد و مقدار آن را به 44/0 رساند.

    نتیجه گیری

    الگوریتم ژنتیک در بهینه سازی پوشش بام ساختمان ها، نتایج بسیار خوبی را با هزینه کل 4678 و انحراف معیار 4177/0 کسب کرد. با تعداد 12100 بار ارزیابی تابع هدف به سرعت همگرا شد و هر دو پارامتر تابع هزینه را به میزان قابل توجهی کاهش داد (الگوریتم ژنتیک تا حد ممکن به بهترین جواب رسیده است). الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات نیز با کسب هزینه کل 4965، انحراف معیار 4430/0 و با تعداد 20100 بار ارزیابی تابع هدف نتوانست جوابی به خوبی الگوریتم ژنتیک برسد. در خصوص مقایسه بین این دو الگوریتم، ژنتیک با کم تر از 3000 بار ارزیابی تابع هدف، توانست بهینه ترین جوابی را که الگوریتم ازدحام ذرات در 20100 بار ارزیابی به آن رسیده، تجربه کند. استفاده از الگوریتم های فراابتکاری در بهینه سازی مسائل عملی، که امروزه در صنایع متنوع به دفعات با آن ها مواجه می شویم، می تواند بسیار کارآمد باشد. نتایج این الگوریتم ها، با وجود اختلافات در خروجی ها بسیار مناسب و رسیدن به چنین جواب هایی برای مسائل مختلف بدون استفاده از این گونه الگوریتم ها غیرممکن خواهد بود. به عنوان کارهای آتی براساس آن چه که در این پژوهش حاصل شده، پیشنهاد می شود از سایر الگوریتم های بهینه سازی و یا حتی الگوریتم های قدرتمند مدل سازی همچون شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شود. همچنین، می توان تغییر پوشش بام ساختمان ها و استفاده از پوشش های جدیدتر را در تعدیل دما با اتخاذ پارامترهای جدید از تابع هزینه در الگوریتم های بهینه سازی و یادگیری عمیق مورد بررسی قرار داد.

    کلید واژگان: الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات, الگوریتم بهینه سازی ژنتیک, تصاویر ماهواره لندست 8, جزایر حرارتی شهری, سنجش از دور}
    A. Ghandian, Ni. Mostofi *, A. Majidizadeh, H. Motieyan
    Background and Objectives

    Nowadays, the development of urbanization and the increase of urban population have caused the air to heat up more than in the past and create urban heat islands. Urban heat islands are a phenomenon caused by the urbanization effects, due to which the temperature in the urban environment rises higher than in the suburbs. This phenomenon can cause irreparable damage due to the increasing atmospheric and environmental temperature, such as biological pollution, greenhouse gas emissions, diseases caused by heat, and impact on water quality brought to communities and the environment. This research proposes an effective and efficient approach with the help of remote sensing and optimization algorithms based on replacing the roof covering of an area with less heat-absorbing coverings to reduce the temperature and try to eliminate the heat island phenomenon. In this research, we are trying to reduce the urban heat island effect based on algorithms and statistical parameters affecting the ambient temperature, which has had few studies in past research. Also, using the intelligent optimization method in this field can cause innovation and create better and more accurate results. The new way that this study examines is to change the roof covering of an area with other functional coverings that reduce the air temperature in that area. The coverings that we considered to replace the covering of the roofs to moderate and cool the temperature of the studied area are two types of coverings: soil and vegetation.

    Methods

    The proposed approach of this research is to use two optimization algorithms of genetic and particle swarm, and the parameters that form the objective function of these two algorithms are the temperature standard deviation and the average financial cost of the coverage changing of each building parcel. The research dataset is Landsat 8 satellite images of Andisheh neighborhood in Tehran. This research uses satellite images for purposes such as preparing color images, mapping the vegetation and non-vegetation indices of the study area, and calculating the earth's surface temperature and urban heat islands.

    Findings

    The results indicate that both optimization algorithms have provided good performance and improved the problem parameters, but the genetic optimization algorithm obtained a better result in less time and iteration. In comparing the two algorithms, the genetic optimization algorithm reduced the standard deviation by 19%, bringing its value to 0.42. On the other hand, the particle swarm optimization algorithm for a longer time, reduced the standard deviation by 14%, bringing its value to 0.44.

    Conclusion

    The genetic algorithm in optimizing the building roofs obtained excellent results with a total cost of 4678 and a standard deviation of 0.4177. It converged quickly with the 12100 number of objective function evaluations and significantly reduced both the cost function parameters (The genetic algorithm has reached the best possible answer). The particle swarm optimization algorithm also failed to achieve an answer as good as the genetic algorithm with a total cost of 4965, a standard deviation of 0.4430, and a 20100 number of objective function evaluations. About the comparison between these two algorithms, the genetic, with less than 3000 objective function evaluations, was able to experience the most optimal solution that particle swarm algorithm reached with the 20100 number of function evaluations. The use of metaheuristic algorithms in practical problem optimizations, which we frequently encounter in various industries today, can be very efficient. The results of these algorithms are very suitable despite the differences in the outputs, and it will be impossible to reach such answers to different problems without using such algorithms. In future work, based on what we obtained in this research, we suggest using other optimization algorithms or even powerful modeling algorithms such as artificial neural networks. Also, it is possible to study the change in building roof covers and the use of newer coverings in moderating the temperature by adopting new parameters from the cost function in optimization and deep learning algorithms.

    Keywords: Genetic Optimization Algorithm, Remote Sensing Genetic Optimization Algorithm, Landsat 8 Satellite Images, Particle Swarm Optimization Algorithm, Remote Sensing, Urban Heat Islands}
  • آوا توکلی دارستانی، نیکروز مستوفی*، آرمین مقیمی

    زیست توده جزء کلیدی در چرخه کربن می باشد، از این رو ارزیابی دقیق آن به منظور مدیریت جنگل و درک نقش آن در تغییرات آب و هوایی، اهمیت بسیاری دارد. امروزه استفاده از تکنیک های سنجش از دور با کمک داده های میدانی، تحولی شگرف را در برآورد زیست توده جنگل ها ایجاد کرده است. در این تحقیق به منظور بهبود دقت برآورد زیست توده مناطق جنگلی، از ویژگی های مستخرج از تصاویر اپتیک سنجنده Sentinel-2 و داده های راداری Sentinel-1 و همچنین داده های میدانی مناطق جنگلی نور، استان مازندران که نوع پوشش جنگلی آن، ممرز-بلوطستان است و همچنین شامل گونه های نادر از جمله درختان سفید پلت می باشد که در این مطالعه در چهار کلاس پوشش گیاهی مخلوط، جنگل طبیعی، جنگل تخریب شده و ذخایر جنگلی مورد بررسی قرار گرفتند و روش بهینه سازی ژنتیک استفاده شده است. در این راستا، جهت مدلسازی بین داده های زمینی و ویژگی های راداری و نوری از روش رگرسیون خطی چند متغیره و رگرسیون ماشین بردار پشتیبان استفاده شده است. همچنین به منظور انتخاب ویژگی های بهینه مستخرج از تصاویر راداری و نوری از الگوریتم ژنتیک در طول فرآیند مدلسازی با استفاده از رگرسیون خطی چند متغیره استفاده شده است. ارزیابی نتایج نشان داد که استفاده از روش رگرسیون چند متغیره منجر به نتایج دقیق تری نسبت به روش رگرسیون ماشین بردار پشتیبان در منطقه مورد مطالعه شده است. همچنین، ارزیابی نتایج حاصل از اعمال رگرسیون خطی چند متغیره نشان می دهد که استفاده از ویژگی های انتخاب شده مبتنی بر الگوریتم ژنتیک، منجر به افزایش دقت ضریب تعیین R2 به میزان 78/0، 87/0، 68/0، و 79/0 به ترتیب در کلاس های اول تا چهارم پوشش گیاهی انتخابی شده است. لذا نتایج حاصل نشان دهنده این است که بکارگیری الگوریتم ژنتیک به همراه روش رگرسیون چند متغیره موجب بهبود دقت برآورد زیست توده در این تحقیق شده است.

    کلید واژگان: برآورد زیست توده, الگوریتم ژنتیک, تصاویر راداری و اپتیک, رگرسیون خطی چند متغیره}
    A. Tavakoli Darestani, N. Mostofi*, A. Moghimi

    Biomass is a crucial component of the carbon cycle; thus, accurate evaluation is essential to manage the forest and understand its role in climate change. Biomass estimation also supports the international reduced emission from deforestation and forest degradation (REDD), including cases such as deforestation reduction, sustainable management of forests, protection and enhancement of forest carbon reserves). Today, using remote sensing techniques with the help of field data has revolutionized the estimation of forest biomass. Forest biomass estimation can be based on the processing of remote sensing data obtained from active sensors (for example, lidar and radar) and passive sensors (for example, optical sensors). In most previous studies, mainly vegetation indices (such as Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Ratio Vegetation Index (RVI), and Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI)) have been used to estimate biomass. Using terrain data, the amount of biomass is estimated using allometric equations, and the required pre-processing is done on optical and radar images. The attributes obtained from the scattering matrix and the ratios of the components of the scattering matrix and the attributes obtained from H/α decomposition are extracted from the radar image and the attributes of vegetation, soil and water are extracted from the optical image. Results and discussion  In this study, in order to improve the accuracy of estimating the biomass of forest areas, the features extracted from the optical images of Sentinel-2 sensor and Sentinel-1 radar data as well as field data of Noor forest areas, Mazandaran province, whose forest cover type, Carpinus betulus and Quercus Castaneifolia and also includes rare species such as Populus Caspica Bornm trees. In this study, we used the genetic optimization method in four classes of mixed vegetation, natural forest, degraded forest, and forest reserves were studied. In this regard, multivariate linear regression and support vector regression have been used to model between ground data and radar and optical features. Genetic algorithm (GA) is one of the most common evolutionary algorithms. This method finds potential solutions to optimize problems at the right time, especially when the search space is very wide. Also, a genetic algorithm has been used during the modeling process using multivariate linear regression to select the optimal features extracted from radar and optical images. Evaluation of the results showed that the use of the multivariate regression method led to more accurate results than the support vector regression method in the study area. Also, evaluation of the results showed that using features selected by a genetic algorithm led to an accurate R2 of 0.78, 0.87, 0.68, and 0.79 for first to fourth vegetation classes, respectively. Therefore, the results showed that the efficiency of the genetic algorithm in feature selection for biomass estimation from satellite images using the multivariate regression method.

    Keywords: Biomass Estimation, Genetic Algorithm, Radar, Optics Images, Multivariate Linear Regression}
  • آرزو امینی، نیکروز مستوفی*
    فرونشست سطح زمین در اثر استخراج بی رویه از منابع آب زیرزمینی، یکی از رویدادهایی است که در ایران به وفور مشاهده شده است. با توجه به استخراج بی رویه منابع آب زیرزمینی در کشور، متاسفانه روزبهروز استان های بیشتری دچار فرونشست زمین شده یا در معرض خطر فرونشست زمین قرار می گیرند دشت کبودرآهنگ همدان غنی ترین دشت استان همدان از نظر دارا بودن منابع آب زیرزمینی می باشد اما متاسفانه در 30 سال اخیر به علت برداشت بیش از حد از آب های زیرزمینی به منظور تامین نیازهای کشاورزی و صنعتی و عدموجود نظارت کافی بر این مسیله، به شدت با افت سطح آب های زیرزمینی مواجه شده است که سبب بروز فرونشست و البته وقوع فروچاله ها در شهر کبودرآهنگ شده است. هدف از انجام این پژوهش شناسایی مناطق مستعد وقوع فروچاله با بررسی نرخ فرونشست جهت پیشگیری و کاهش آسیب های ناشی از آن می باشد.با نتایج پردازش بدست آمده به کمک شش سری تصاویر راداری ماهواره SENTINEL-1در بازه زمانی سال 2017 الی 2018 با استفاده از نرم افزار SNAPنرخ فرونشست بدست آمده است و براساس نرخ بدست آمده نواحی پرخطر و مستعد وقوع فروچاله شناسایی شده است. نتایج این بررسی نشان می دهد که در بازه یک ساله به میزان 5/14 سانتی متر محدوده مورد مطالعه فرونشست داشته است، که این فرونشست به طور جزیی بیشتر در مناطق کردآباد، نوآباد، کبودرآهنگ، فامنین و به طور کلی در دشت فامنین، کبودرآهنگ، قهاوند و اطراف همدان اتفاق افتاده است. که این نتایج می تواند خبر وقوع خطر فروچاله ها در این مناطق را بدهد.نتایج نهایی در مجموع فرونشست حدود 5/14 سانتی متر در محدوده را نشان می دهد که بیشتر این فرونشست ها در اطراف مناطق شهری و نزدیک به مناطق مسکونی اتفاق افتاده است که این عامل می تواند خبر از وقوع فاجعه ای انسانی قریب به وقوع را در استان همدان به خصوص دشت کبودرآهنگ را بدهد.
    کلید واژگان: فرونشست, فروچاله, تداخل سنجی راداری, شهر کبودرآهنگ, استان همدان}
    Arezou Amini, Nikrouz Mostofi *
    Land subsidence due to uncontrolled extraction of groundwater resources is one of the events that has been observed in abundance in Iran. Due to the improper extraction of groundwater resources in the country, unfortunately, . Kabudrahangplain of Hamedan is the richest plain of Hamedan province in terms of having groundwater resources, but unfortunately in the last 30 years due to excessive abstraction of groundwater to meet agricultural and industrial needs and lack of adequate monitoring of this issue, Groundwater level has decreased, which has caused subsidence and, of course, sinkholes in Kabudrahang city. The purpose of this study is to identify sinkholes to prevent or reduce the damage caused by it.In this research, the radar interference method with the help of SENTINEL-1 satellite radar images using SNAP software has been used to monitor subsidence and subsidence, and the subsidence rate and the number of subsidence have been reported.After reviewing the approximately quarterly periods of the study area using the image of the first period and the last period to a period of 361 days, i.e. the images of 09/15/2017 to 10/09/2018 in the study area in general was examined. The results of this study show that in the period of one year, the study area has subsided by 14.5 cm, which is more subsidence in Kordabad, Noabad, KaboudarAhang, Famenin and in general in Fameninplain,Kabudrahang, Qahvand and around Hamedan has happened. These results can indicate the danger of landslides in these areas.The final results show a total subsidence of about 14.5 cm in the range that most of these subsidence occurred around urban areas and close to residential areas that this factor can be a news of occurrence. To bring about imminent human catastrophes in Hamedan province, especially KaboudarAhang plain.
    Keywords: subsidence, sinking, Radar Interference, KaboudarAhang city, Hamadan province}
  • نیکروز مستوفی*، حمید مطیعیان

    یکی از عوامل تاثیرگذار بر روی پدیده جزایر حرارتی شهری، نوع پوشش سقف قطعات ملکی است که امروزه در جوامع پیشرفته توجه ویژه ای به آن می شود. اما با توجه به نحوه تاثیر متفاوت پوششهای مختلف و همچنین نتایج متفاوت پوششها در مکانهای مختلف، وجود یک سامانه تصمیم گیری مکانی جهت انتخاب پوشش بهینه در مکان بهینه اجتناب ناپذیر می باشد که تاکنون چنین سامانه ای پیاده سازی نشده است. لذا در این تحقیق سامانه ای ایجاد شده است که شامل دو مرحله اصلی برآورد درجه حرارت سطح منطقه مورد مطالعه و انتخاب مجموعه ای بهینه از قطعات ملکی برای تغییر پوشش سقف آنها با سه نوع پوشش ازقبل تعریف شده می باشد. سپس به منظور ارزیابی نتایج، مقادیر جدید درجه حرارت سطح و نمایش جزایر حرارتی شهری مجددا محاسبه گردید. با توجه به مدل فوق، انحراف معیار جزایر حرارتی منطقه از 222/13 درجه سلسیوس به 781/10 درجه سلسیوس بهبود یافته است که نشان دهنده افزایش یکنواختی این اثر در سطح منطقه است. همچنین نتایج حاصل از انتخاب قطعات ملکی و نوع پوشش آنها توسط مدل ارائه شده نشان می دهد که برای کنترل جزایر حرارتی در نیازمند استفاده از پوشش گیاهی در پیرامون منطقه می باشد زیرا این پوشش تاثیرات وسیعتری نسبت به سایر پوششها دارد.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, تحلیلهای مکانی, تصاویر لندست 8, جزایر حرارتی شهری, مدل رگرسیون خطی}
    Nikrouz Mostofi *, Hamid Motieyan
    Introduction

    Migration to cities and urban development have led to the irregular growth of cities and the uncontrolled transformation of natural land cover into artificial and impenetrable cover. As a result, it has created numerous environmental consequences for cities, including the phenomenon of heat islands, as a result of which the temperature of urban areas has increased compared to the surrounding areas, causing changes in ambient temperature, air pollution and harmful effects such as greenhouse emissions. Therefore, measuring and controlling the effects of urban heat islands, based on scientific and justifiable principles, helps decision-makers to overcome the resulting problems. Today, one of the most effective ways to control the effects of heat islands in developed countries is to use less heat-absorbing coverings, such as green infrastructure, high-albedo materials and flagstone, to cover the roofs of buildings. Therefore, in this study, an optimal planning based on spatial analysis, using the remote sensing and computational intelligence in the form of a spatial decision support system that can determine the effects of changing the roof covering of buildings in the study area.

    Materials and Methods

    To survey the research, a neighborhood from a central region of Tehran, the 7th region, was chosen to develop a software package for green roof planning. It is expected that the UHI effect has a significant role in this neighborhood since the region that the neighborhood belongs to, is one of the central regions in Tehran. Moreover, for developing the software package, map of parcels with attributes related to the area and land use and Images of Landsat 8 over the neighborhood are employed. Two main groups have a pivotal role in calculating UHI indices including vegetation and urban groups. When the indices are developed, the relationship between UHI and indices is investigated using the linear regression method (LRM) to obtain indices’ coefficients. Afterward, the software package tries to find some parcels, which constitute a certain and predefined percentage of area, that have a significant impact on UHI’s standard deviation by changing their roofs’ covers into three types cover including green, high albedo materials, and flagstones as the novelty of the research. Since there are a lot of feasible solutions, it is necessary to use a metaheuristic algorithm for finding the optimal solution. Therefore, in the second step of the proposed method, the optimal solution is conveyed by the Genetic algorithm (GA), as the most common algorithm in metaheuristic algorithms. After finding the optimum parcels for changing roofs’ cover, the UHI effect is computed once again to show the improvements.

    Discussion of Results

    As mentioned, the Genetic Algorithm is used to select the optimum subset of parcels for changing their roofs’ infrastructure with three covering classes including vegetation, high-albedo materials, and flagstones. This subset is assumed as 10 percent of all parcels in the area. However, some parameters should be set before using the algorithm such as the number of population and generation, the ratio of selection, crossover, and mutation. Besides, minimizing the standard deviation of SHI values was assumed as a fitness function for GA. As a result of the algorithm, the selected parcels and their appropriate roofs’ infrastructure for minimizing the standard deviation of SHI in the area are presented. This optimal solution was obtained through 252 generations that its convergence trend is presented. Additionally, based on the changes of selected parcels for roofs’ cover, the SHI values for the study area are computed again. These new values for the SHI and UHI effects are presented. However, the obtained standard deviation of SHI values for the changed roofs’ cover is 10.781°C while this value before changes is 13.222°C.
    By examining the selected parcels obtained from the GA results with green spaces in and around the study area, it is found that the GA selects parcels for changing the roof covering with vegetation that is not contiguous with the green spaces in their surrounding area. whereas, according to results, the GA did not choose any parcel in these areas to change their roofs’ infrastructure to vegetation cover. However, highly efficient covering in SHI values such as vegetation and high albedo materials circumscribed the study area. This fact shows that in order to control the variation of UHI in the center of the area, it is necessary to curb the SHI values in the border of the study area. However, the less efficient cover compared to vegetation and high-albedo materials, which is flagstones, are located dominantly in the center of the study area since their influence is more limited and local than the other types.
    It is also can be perceived that all changes in roofs’ infrastructure are not in line with changing to the vegetation cover, although this type of covering has the best effect to reduce SHI value. This consequence is because of the fitness function of GA, which is based on the standard deviation and not the mean value. The type of vegetation for covering decreases the SHI value, and thereby leads to decreasing mean value, while the objective of the software is to minimize the variation of SHI values. Therefore, vegetation cover is used in a location where the study area confronts with hotspot SHI value at that location. To verify this claim, the vegetation cover is utilized for all parcels selected by the GA to compute the SHI value for this scenario

    Conclusion

    With the widespread growth of cities and the increase in population, natural covers have been changed to artificial and impenetrable land cover, which lead to several environmental problems for cities, including UHI effects. Due to these changes, which are caused by the UHI effects, the temperature of urban areas becomes higher than the surrounding areas. One of the most practical and efficient methods for controlling the effects of urban heat islands is utilizing the green infrastructure and high albedo materials for roofs’ infrastructures; however, previous studies did not model this subject in quantitative practice. Based on this shortcoming, the present study proposed a software package to investigate quantitatively the changes of UHI effects based on the substitution of present roofs’ infrastructures to three selected types of covering class including vegetation, high-albedo materials, and flagstones. Additionally, the software used GA as a sub-model of the software to select the best set of parcels in the study area for changing their roofs’ infrastructure according to a specified fitness function. The fitness function assumed for this research is the standard deviation of the SHI values in the study area. This fitness function controls the variation of the SHI values and prevents the creation of UHI hotspots in the study area. . Examining the selected parcels obtained from the results of the GA with the surrounding green space and the study area, it was found that the genetic algorithm selects parcels to change the roof covering with vegetation that is not adjacent to the green space. This fact shows that in order to control the change of UHI in the center of the region, it is necessary to limit these values at the border of the region. However, less efficient cover compared to vegetation and high albedo materials, which is flagstone, is predominantly studied in the center of the area. It can be also seen that not all changes in roof infrastructure are consistent with changes in vegetation, although this type of cover has the best effect on reducing the amount of urban heat islands. This result is due to the fitness function of the genetic algorithm, which is based on minimizing the standard deviation of SHI in the area. Therefore, the vegetation is used in a place where the study area is exposed to a high amount of urban heat islands. Additionally, this cover type is more effective in the range of 100 and 150 meters of green areas.

    Keywords: Genetic Algorithm, Spatial Analysis, Landsat 8 images, urban heat islands, linear regression model}
  • نیکروز مستوفی*، مهدی حسنلو

    امروزه، بکارگیری سنجنده های تصویربرداری غیرمتریک در سکوهای بدون سرنشین بسیار متداول شده است. بطوریکه می توان این روش را جایگزینی برای نقشه برداری زمینی در تهیه نقشه های بزرگ مقیاس دانست. به دلیل محدودیت هایی مانند ماهیت سکوی پهپاد، ابعاد و وزن سکو، استفاده از سنجنده های اپتیکی متریک با حجم و وزن بالا امکان پذیر نمی باشد. اغلب سنجنده های مورد استفاده در سکوهای پهپاد دوربین های سبک با ماهیت غیرمتریک می باشد. دانستن مقادیر پارامترهای توجیه داخلی سنجنده به منظور پایش تغییرات آنها و بهبود نتایج مثلث بندی این تصاویر نقش اساسی دارد. بنابراین، انجام کالیبراسیون هندسی آزمایشگاهی برای سنجنده های ذکر شده در شرایط مشابه در شرایط عملیاتی، نتایج مناسبتری را در مراحل بعدی تولید می نماید. ایستگاه موردنظر توانایی انجام مشاهدات کالیبراسیون طیف وسیعی از انواع دوربین های غیرمتریک را دارا بوده و با امکان ارزیابی صحت نتایج حاصل از روند کالیبراسیون، هم اکنون در حال خدمت رسانی است.

    کلید واژگان: دوربین های غیرمتریک, کالیبراسیون هندسی, کنترل کیفی, سکوهای بدون سرنشین}
    Nikrouz Mostofi *, Mahdi Hasanlou

    In recent years, use of non-metric imaging sensors is becoming increasingly common in unmanned vehicles. This can be considered as an alternative to terrestrial mapping. Due to the limitations such as dimension, system weight, and the nature of UAV platform, it is not possible to use high volume and heavy metric sensors. Consequently, most sensors used in UAV platforms are light weight non-metric cameras. Determining the values of the internal parameters of the sensor is important in monitoring the variations of these sensors and improving the triangulation results of these images. Therefore, laboratory geometric calibration for these sensors under similar operating conditions produces better results in later stages. Our station is capable of performing calibration observations and also the calculations of a wide range of non-metric cameras and is currently serving in related organizations with ability to evaluate the accuracy of calibration results.

    Keywords: Non-metric Camera, Camera Calibration, Quality assessment, UAV}
  • نیکروز مستوفی، حسین آقامحمدی زنجیرآباد*، علیرضا وفایی نژاد، مهدی رمضانی، امیرهومن حمصی

    در تحقیقات اخیر، دانشمندان توجه ویژه ای به مسئله گرمایش جهانی داشته اند، زیرا دمای سطح زمین در طول قرن گذشته به طور قابل توجهی افزایش یافته است. جزایر حرارتی شهری[1] به پدیده ای ناشی از آثار شهرنشینی اشاره دارد که درجه حرارت در محیط شهری از مناطق اطراف آن بالاتر می رود. بررسی این دما توسط سنسورها دارای مشکلاتی همچون هزینه و گسسته بودن نقاط اندازه گیری را دارد. بنابراین تحقیق حاضر تلاش می کند، با تکنیک سنجش از دور مدلی کمی و پیوسته را برای پوشش این مشکلات در شهر تهران ارایه دهد. لذا با استفاده از تصاویر لندست 8 [2]، و داده های سنجنده مودیس، فاکتور هایی تولید و بررسی می شوند که در تولید جزایر حرارتی شهری موثر هستند. به منظور تولید این فاکتورها ابتدا با انجام تصحیحات لازم برروی تصاویر مورد نیاز، تعداد چهارده شاخص انتخاب و در سه سناریو مختلف محاسباتی شامل روش رگرسیون خطی، رگرسیون بردار پشتیبان و با استفاده از الگوریتم ژنتیک بکارگرفته شد. به منظور مدل سازی رویکردهای بیان شده، مجموعا 2400 نقطه دارای دما به عنوان داده میدانی از منطقه مورد مطالعه (شهر تهران) جمع آوری شده است. برای ارزیابی کارایی سناریو های مورد استفاده، 30% داده ها (جمعا 720 نقطه) به صورت اتفاقی انتخاب شده و بعنوان داده های آموزشی در نظر گرفته و مابقی 70% داده ها (جمعا 1680 نقطه) به عنوان داده های تست مورد ارزیابی قرار گرفت.براساس نتایج بدست آمده، ترکیب مدل رگرسیون بردار پشتیبان و الگوریتم ژنتیک بهترین تطابق را (میانگین خطای مربعی 9324/0، نرمال شده میانگین خطای مربعی 2695/0 و ضریب همبستگی 9315/0) با داده های زمینی مورد استفاده دارند.

    کلید واژگان: جزایر حرارتی شهری, رگرسیون خطی, رگرسیون بردار پشتیبان, الگوریتم ژنتیک, تصاویر لندست 8}
    Nikrouz Mostofi, Hossein Aghamohammadi Zanjiirabad *, Alireza Vafaeinezhad, Mahdi Ramezani, Amir Houman Hemmasi
    Introduction

    Surface temperature is considered to be a substantial factor in urban climatology. Italso affects internal air temperature of buildings, energy exchange, and consequently the comfort of city life. An Urban heat island (UHI) is an urban area with a significantly higher air temperature than its surrounding rural areas due to urbanization. Annual average air temperature of an urban area with a populationof almost one million can be one to three degreeshigher than its surrounding rural areas. This phenomenon can affect societies by increasing costs of air conditioning, air pollution, heat-related illnesses, greenhouse gas emissions and decreasing water quality. Today, more than fifty percent of the world’s population live in cities, and thus, urbanization has become a key factor in global warming. Tehran, the capital of Iran and one of the world’smegacities, is selected as the case study area of the present research. A megacity is usually defined as a residential area with a total population of more than ten million. We encountered significant surface heat island (SHI) effect in this area due to rapid urbanization progress and the fact that twenty percent of population in Iran are currently living in Tehran.SHI has been usually monitored and measured by in situ observations acquired from thermometer networks. Recently, observing and monitoring SHIs using thermal remote sensing technology and satellite datahave become possible. Satellite thermal imageries, especially those witha higher resolution, have the advantage of providing a repeatable dense grid of temperature data over an urban area, and even distinctive temperature data for individual buildings.Previous studies of land surface temperatures (LST) and thermal remote sensing of urban and rural areas have been primarily conducted using AVHRR or MODIS imageries.

    Materials and Methods

    Recently, most researchers use high resolution satellite imagery to monitor thermal anomalies in urban areas. The present study takes advantage of themost recentsatellite in the Landsat series (Landsat 8) to monitor SHI, and retrieve brightness temperatures and land use/cover types.Landsat 8 carries two kind of sensors: The Operational Land Imager (OLI) sensor has all former Landsat bands in addition of three new bands: a deep blue band for aerosol/coastal investigations (band 1), a shortwave infrared band for cirrus detection (band 9), and a Quality Assessment (AQ) band. The Thermal Infrared Sensor (TIRS) provides two high spatial resolution thirty-meter thermal bands (band 10 and 11). These sensors use corrected signal-to-noise ratio (SNR) radiometric performance quantized over a 12-bit dynamic range. Improved SNR performance results in a better determination of land cover type. Furthermore, Landsat 8 imageries incorporate two valuable thermal imagery bands with 10.9 µm and 12.0 µm wavelength. These two thermal bands improve estimation of SHI by incorporating split-window algorithms, and increase the probability of detectingSHI and urban climatemodification. Therefore, it is necessary to design and use new procedures to simultaneously (a) handle the two new high resolution thermal bands of Landsat 8 imageries and (b) incorporate satellite in situ measurement into precise estimation of SHI.Lately, quantitative algorithms written for urban thermal environment and their dependent factors have been studied. These include the relationship between UHI and land cover types, along with its corresponding regression model. The relation between various vegetation indices and the surface temperature was also modelled in similar works. The present paper employ a quantitative approach to detect the relationship between SHI and common land cover indices. It also seeks to select properland coverindices from indices like Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Enhanced Vegetation Index (EVI), Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI), Normalized Difference Water Index (NDWI), Normalized Difference Bareness Index (NDBaI), Normalized Difference Build-up Index (NDBI), Modified Normalized Difference Water Index (MNDWI), Bare soil Index (BI), Urban Index (UI), Index based Built up Index (IBI) and Enhanced Built up and Bareness Index (EBBI). Tasseled cap transformation (TCT) which is a method used for Landsat 8 imageries, compacts spectral data into a few bands related to thecharacteristics of physical scene with minimal information loss. The three TCT components, Brightness, Greenness and Wetness, are computed and incorporated to predict SHI effect.The main objectives of this research include developing a non-linear and kernel base analysis model for urban thermal environment area using support vector regression (SVR) method, and also comparing the proposed method with linear regression model (LRM) using a linear combination of incorporated land cover indices (features). The primary aim of this paper is to establish a framework for an optimal SHI using proper land cover indices form Landsat 8 imageries. In this regard, three scenarios were developed:  a) incorporating LRM with full feature set without any feature selection; b) incorporating SVR with full feature set without any feature selection; and c) incorporating genetically selected suitable features in SVR method (GA-SVR). Findings of the present study can improve the performance of SHI estimation methods in urban areas using Landsat 8 imageries with (a) an optimal land cover indices/feature space and (b) customized genetically selected SVR parameters.

    Result and Discussion

    The present study selects Tehran city as its case study area. It employs a quantitative approach to explore the relationship between land surface temperature and the most common land cover indices. It also seeks to select proper (urban and vegetation) indices by incorporating supervised feature selection procedures and Landsat 8 imageries. In this regards, a genetic algorithm is applied to choose the best indices by employing kernel, support vector regression and linear regression methods. The proposed method revealed that there is a high degree of consistency between affected information and SHI dataset (RMSE=0.9324, NRMSE=0.2695 and R2=0.9315).

    Keywords: Urban heat island, Support vector regression, Linear regression model, genetic algorithm, Landsat8 Imagery}
  • نیکروز مستوفی، جواد صابریان*
    با توجه به بحران کمبود آب و خشکسالی هایی که در سال های اخیر در کشور رخ داده است برنامه ریزی جهت مدیریت بهینه استفاده آب در مصارف مختلف امری لازم و ضروری است. بخش کشاورزی از بخش هایی است که بیشترین مصرف آب شرب در آن اتفاق می افتد و درعین حال بیشترین میزان هدر رفت آب نیز مربوط به آن است. به طوری که گفته می شود حدود 60 درصد آب شرب در بخش کشاورزی هدر می رود و به استفاده گیاه نمی رسد. ازآنجایی که مسئله برنامه ریزی آبیاری زمین های کشاورزی اصولا یک مسئله مکانی بوده و به اطلاعات مکانی همچون محل و موقعیت زمین، موقعیت کانال های انتقال و... مربوط است، می توان از قابلیت های سیستم های اطلاعات مکانی (GIS) در برنامه ریزی بهتر و موفق تر آن بهره برد. در این مقاله با استفاده از قابلیت های بهینه سازی در GIS، برنامه آبیاری زمین های کشاورزی از سدهای مخزنی را طوری تنظیم کرده ایم که هم نیاز کشاورزان تا حد توان پوشش داده می شود و هم میزان پرتی آب حداقل می شود. برای این منظور هم مسیر حرکت آب در شبکه کانال ها به حداقل می رسد و هم آبیاری زمین های تحت یک کانال به صورت همزمان انجام می گیرد. در مواردی که آب موجود در مخزن سد کافی نباشد، روش تعیین الگوی کشت بهینه با استفاده از روش AHP ارائه شده است. روش ارائه شده در این مقاله در یک مطالعه موردی در شبکه آبیاری سد گلستان پیاده سازی و مورد ارزیابی قرارگرفته است.
    کلید واژگان: GIS, برنامه آبیاری, بهینه سازی, نیاز آبی, شبکه}
    N. Mostofi, J. Saberian*
    Due to the water shortage and drought that have occurred in recent years in our country, the planning for the optimal management of water use in different applications is necessary. The agricultural sector is the largest consumer of water and yet most of the water loss is also related to it. As it is said, about 60% of drinking water is wasted in agriculture.
    Since irrigation is primarily a matter of spatial case, and is related to the location information such as the location and position of land, location of transmission canals and etc., so capabilities of spatial information systems (GIS) could be used for better and more successful planning.
    In this paper, using optimization capabilities in GIS, program of irrigation of reservoir dams have been set, so that the farmer’s water need to be covered and the amount of waste water to be at least. For this purpose, the path of the water motion in the canals is minimized and the irrigation of farms that are under one canal be done simultaneously. If not enough water in the reservoir, Method of determining the optimum cropping pattern using the AHP method are provided. The method presented in this paper has been implemented and evaluated in a case study in Golestan dam irrigation network.
    Keywords: GIS, Irrigation Program, Optimization, Need Water, Network}
  • F. Samadzadegan, M. Kavosh, N. Mostofi
    Building extraction becomes one of important fields of research in photogrammetry and machine vision. Involving airborne laser scanner (LiDAR) in geomatics, as an active sensor of 3D data acquisition, great evolution happened in data preparing to 3D outdoor object modeling. In consequence a great trend in developers and geomatics science researcher’s communities leaded them to develop techniques in extracting interesting objects from point cloud such as buildings. The LiDAR data don’t explicitly contain any geometric information and feature of objects. The feature such as planes, lines and corners can be only indirectly extracted by segmentation algorithms. In this research, a method for segmentation of LiDAR data for extracting buildings is proposed. In the proposed method, input data is an irregular LiDAR data and an adaptive clustering method for roof plane extraction from LiDAR data is implemented. So, to extract the roof structure, an assumption of planarity has been made. It is assumed that the roof can be modeled by a set of planar segments. In the proposed method the clustering is done without having any prior information about the number of the clusters. The clustering is done using FCM algorithm with considering maximum cluster number and then the extracted cluster will be modified using an iteratively split and merge technique. In this technique, small parallel planes are merged to create a new plane and a big plane created from different planes is divided to generate correct planes. This approach was evaluated using some buildings of used data set and the results prove high efficiency and reliability of this method for extraction of buildings.
    Keywords: Clustering, Segmentation, LiDAR data, Building extraction, Fuzzy Logic}
بدانید!
  • 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.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال