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

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « support vector machine » در نشریات گروه « عمران »

تکرار جستجوی کلیدواژه «support vector machine» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • علی توکلی کاشانی*، علی مدقالچی، اعظم محمدی، محمد جزونقی

    بیشترین سهم تصادفات در جهان مربوط به کشورهای با درآمد متوسط و پایین است. از طرفی، آمار مجروحین و فوتی ها در تصادفات ترافیکی ایران رو به افزایش است؛ که بیانگر لزوم توجه و تمرکز بیش از پیش بر تحلیل تصادفات ترافیکی و یافتن علل موثر بر شدت تصادفات به منظور ارتقاء ایمنی راه های کشور و کاهش پیامدهای ناشی از آن می باشد. در مطالعه ی حاضر سعی شده است مهم ترین عوامل موثر بر شدت تصادفات برون شهری استان زنجان با دو مدل ماشین بردار پشتیبان و درخت تصمیم شناسایی شوند. بدین منظور از 25 هزار داده های تصادفات استان طی 9 سال اخیر استفاده شده است. پس از فرآیند پاکسازی داده ها، مدل ها در محیط برنامه نویسی پایتون توسعه داده شدند. نتایج تحلیل ها نشان داد در مدل ماشین بردار پشتیبان، نحوه تصادف، نوع وسیله و کیلومتر وقوع تصادف، و در مدل درخت تصمیم نحوه تصادف، نوع وسیله مقصر و کیلومتر وقوع تصادف به ترتیب سه متغیر دارای اهمیت برای پیش بینی شدت این تصادفات هستند. هم چنین بطور کلی درخت تصمیم قدرت پیش بینی بیش تری دارد و دقت این مدل در جراحات شدیدتر بیش تر از ماشین بردار پشتیبان می باشد.

    کلید واژگان: شدت تصادف, درخت تصمیم, ماشین بردار پشتیبان, تصادفات جاده ای, ایمنی ترافیک
    Ali Tavakoli Kashani *, Ali Medghalchi, Azam Mohammadi, Mohammad Jazvanaqi

    Traffic crashes are a significant problem in low and middle-income countries, while there is a worrying trend of increasing fatal and injury crashes Iran. This highlights the urgent need to analyze the causes of such accidents to improve road safety and reduce their negative consequences. To address this issue, a study was conducted to investigate the factors that contribute to the severity of rural crashes in Zanjan province, using advanced machine learning models such as Support Vector Machine and Decision Tree. The study utilized a crash database of 25,000 incidents over a 9-year period, and after cleaning the data, the models were developed in Python. The findings suggest that “type of crash”, “at-fault driver's vehicle type”, and “kilometer occurrence of the crash” are key variables for predicting the severity of these crashes. The Decision Tree model was also found to be more accurate than the Support Vector Machine model, particularly in predicting severe crashes. This study provides valuable insights for improving road safety and reducing the harmful effects of traffic crashes in rural areas.

    Keywords: Crash Severity, Decision Tree, Support Vector Machine, Rural Crashes, Traffic Safety
  • شیلان فعله گری، کامران مروج*، علیرضا شریفی، احمد گلچین، پرویز کرمی
    پیشینه و اهداف

    هر کشوری به خاک به عنوان یک منبع طبیعی حیاتی، متکی است که به طور قابل توجهی در حفظ محیط زیست و تولید مواد غذایی کمک می کند. تهیه نقشه توزیع عناصر غذایی خاک به عنوان یک ابزار ارزشمند برای تصمیم گیری مدیران عمل می کند. با توجه به ماهیت زمان بر و پرهزینه آنالیز آزمایشگاهی برای این متغیرها در مقیاس بزرگ، تلاش هایی برای کاوش نیتروژن خاک از طریق سنجش از دور انجام شده است. پژوهش حاضر، به کاربرد روش های سنجش از دور همراه با مدل های رگرسیون و تصادفی جنگل برای پیش بینی نیتروژن کل خاک در استان گیلان می پردازد. این مطالعه، با هدف پاسخ به دو سوال اصلی انجام شد: (1) آیا می توان از داده های SAR برای تعیین مقدار نیتروژن کل خاک استفاده کرد؟ (ب) الگوریتم های ماشین بردار پشتیبانی (SVM)، درخت رگرسیون تقویت شده (BRT) و جنگل تصادفی (RF) در پیش بینی محتوای نیتروژن خاک چگونه عمل می کنند؟

    روش ها

    این مطالعه بر ارزیابی قابلیت های داده ای ماهواره های Landsat-9 و Sentinel-1 به صورت جداگانه و ترکیبی، با استفاده از الگوریتم های پیشرفته مانند SVM، RF و BRT متمرکز شد.. نمونه برداری هدفمند به صورت استراتژیک انجام شد تا شرایط متنوع منطقه مورد مطالعه را بر اساس پوشش زمین/ کاربری زمین، پارامترهای اقلیمی و توپوگرافیکی نشان دهد. متغیرهای مختلف، از جمله پارامترهای آب وهوایی، اجزای توپوگرافی، و شاخص های زیرگروه سنجش از دور، در ارتباط با داده های SAR و تصاویر نوری مورد بررسی قرار گرفتند. الگوریتم های یادگیری ماشین غیرخطی، به ویژه SVM، RF و BRT برای پیش بینی وضعیت نیتروژن کل خاک با مدل سازی روابط پیچیده بین خواص خاک و متغیرهای محیطی مورد استفاده قرار گرفتند. نرم افزار R، با استفاده از بسته CARET برای ورودی پارامتر، برای پیاده سازی الگوریتم استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج، حاکی از موارد زیر بود: عملکرد الگوریتم های RF و BRT از SVM پیشی گرفت و در پایش مقادیر نیتروژن کل خاک موثر بود، تصاویر SAR چند زمانی دقت بالاتری را در نظارت بر محتوای نیتروژن کل خاک در مقایسه با داده های سنجش از دور نوری نشان دادند و پیش بینی های واقعی تر را در خاک های شالیزاری تسهیل کردند، ادغام متغیرهای محیطی منجر به افزایش دقت الگوریتم ها شد. متغیرهای سنجش از دور، نقش مهمی را در این پژوهش ایفا کردند و به ترتیب، تاثیر 61 و 51 درصدی در الگوریتم های RF و BRT گزارش شد. مقایسه الگوریتم های SVM و RF نشان داد که RF پس از اجرای الگوریتم BRT در رتبه دوم قرار دارد و دقت برآورد نیتروژن کل خاک با الگوریتم SVM به دست نیامد. با این حال، الگوریتم های BRT و RF قادر به نظارت بر تغییرات نیتروژن کل خاک بودند و BRT با ثبت دقیق 58٪ تغییرات به دلیل مقدار R2 بالاتر (58/0) و مقادیر RMSE (25/0 میلی گرم بر کیلوگرم) و  MAE (19/0 میلی گرم بر کیلوگرم) کمتر، عملکرد بهتری داشت.

    نتیجه گیری

    در انتها، موارد کلیدی زیر به عنوان نتیجه گیری کلی از این پژوهش استخراج شد: 1) الگوریتم های RF و BRT در نظارت بر سطوح نیتروژن کل خاک به طور موثر بهتر از SVM عمل کردند، 2) تصاویر SAR چند زمانی دقت بالایی در ردیابی نیتروژن کل خاک در مقایسه با سنجش از دور نوری ارائه می دهند و پیش بینی دقیق را در خاک های شالیزاری تسهیل می کنند، 3) ترکیب متغیرهای محیطی باعث افزایش دقت الگوریتمی شد و 4) متغیرهای سنجش از دور به ترتیب 61 و 51 درصد به الگوریتم های RF و BRT کمک کردند.

    کلید واژگان: درختان رگرسیون تقویت شده, لندست-9, جنگل تصادفی, سنتینل-1, ماشین بردار پشتیبانی, نیتروژن کل خاک
    Sh. Felegari, K. Moravej *, A. Sharifi, A. Golchin, P. Karami
    Background and Objectives

    Every country relies on soil as a vital natural resource that significantly contributes to environmental conservation and food production. Preparation of soil nutrient distribution map serves as a valuable tool for managers to make decisions. Due to the time-consuming and expensive nature of laboratory analysis for these variables on a large scale, efforts have been made to explore soil nitrogen through remote sensing. The current research deals with the application of remote sensing methods along with regression and random forest models to predict total soil nitrogen in Gilan province. This study aimed to answer two main questions: (1) Can SAR data be used to quantify total soil nitrogen (TSN) (2) How do SVM, BRT and RF algorithms perform in predicting soil nitrogen content?

    Methods

    This study focused on evaluating the data capabilities of Landsat-9 and Sentinel-1 satellites individually and in combination, using advanced algorithms such as Support Vector Machine (SVM), Boosted Regression Tree (BRT), and Random Forest (RF). The purpose of this evaluation was strategic, aiming to showcase the diverse conditions of the study area based on land cover/land use, climatic, and topographical parameters. Various variables, including climate parameters, topographic components, and remote sensing subscale indices, were investigated in conjunction with SAR data and optical images. Nonlinear machine learning algorithms, specifically SVM, RF, and BRT, were employed to predict total soil nitrogen status by modeling complex relationships between soil properties and environmental variables. R software, utilizing the CARET package for parameter input, was employed to implement the algorithm.

    Findings

    The results indicated the following: RF and BRT algorithms outperformed SVM and were effective in monitoring total soil nitrogen values. Multi-temporal SAR images showed higher accuracy in monitoring total soil nitrogen content compared to optical remote sensing data, facilitating more realistic predictions in paddy soils. The integration of environmental variables led to an increase in the accuracy of algorithms, where remote sensing variables played a crucial role, contributing to 61% and 51% effects in RF and BRT algorithms, respectively. The comparison of SVM and RF algorithms revealed that RF ranked second after the BRT algorithm, and the accuracy of total soil nitrogen estimation was not achieved with the SVM algorithm. However, both BRT and RF algorithms were able to monitor changes in total soil nitrogen. BRT performed better, accurately recording 58% of changes, as evidenced by a higher R2 value (0.58) and lower RMSE (0.25 mg/kg) and MAE (0.19 mg/kg) values.

    Conclusion

    In conclusion, the following key points were extracted from this research: 1) RF and BRT algorithms outperformed SVM in effectively monitoring total soil nitrogen levels; 2) multi-temporal SAR images demonstrated higher accuracy in tracking total soil nitrogen compared to optical remote sensing, enabling precise predictions in paddy soils; 3) the incorporation of environmental variables enhanced algorithmic accuracy; and 4) remote sensing variables contributed 61% and 51% to RF and BRT algorithms, respectively.

    Keywords: Boosted Regression Trees Landsat-9, Random Forest, Sentinel-1, Support Vector Machine, Total Soil Nitrogen
  • Pooya Zakian*, Pegah Zakian

    In this study, the support vector machine and Monte Carlo simulation are applied to predict natural frequencies of truss structures with uncertainties. Material and geometrical properties (e.g., elasticity modulus and cross-section area) of the structure are assumed to be random variables. Thus, the effects of multiple random variables on natural frequencies are investigated. Monte Carlo simulation is used for probabilistic eigenvalue analysis of the structure. In order to reduce the computational cost of Monte Carlo simulation, a support vector machine model is trained to predict the required natural frequencies of the structure computed in the simulations. The provided examples demonstrate the computational efficiency and accuracy of the proposed method compared to the direct Monte Carlo simulation in the computation of the natural frequencies for trusses with random parameters.

    Keywords: Machine Learning, Support Vector Machine, Truss, Random Eigenvalue Problem, Uncertainty Quantification, Monte Carlo Simulation
  • حسین محمدنژاد، میرعلی محمدی*، محمد باقرزاده

    آبشستگی پایین دست شیب شکن قایم می تواند یکی از عوامل ناپایداری و خرابی این سازه باشد. در تحقیق حاضر، عمق آبشستگی پایین دست شیب شکن قایم با استفاده از روش ماشین بردار پشتیبان (SVM) پیش بینی شده است. بدین منظور، برای تخمین عمق آبشستگی پایین دست شیب شکن قایم، 104 داده ی آزمایشگاهی مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. این داده ها تابعی از دو پارامتر بی بعد عدد فرود ذرات رسوبی (Frj) و عمق نسبی پایاب (yt/yj) می باشند که در سه مدل متفاوت وارد شبکه ماشین بردار پشتیبان شده اند. جهت ارزیابی نتایج حاصل، معیارهای ارزیابی ضریب تعیین (R2)، جذر میانگین مربعات نرمال سازی شده خطاها (NRMSE)، ضریب کارایی (DC) و میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE) به کار برده شده اند. نتایج نشان داده که مدل شماره (1) با ترکیب ورودی (Frj و yt/yj) با داده های آماری R2=0.9777، DC=0.929، NRMSE=0.0775 و MARE=%11.89 برای مرحله ی آزمون منجر به حصول بهترین نتیجه می شود و روش ماشین بردار پشتیبان نیز در تخمین عمق نسبی آبشستگی از دقتی مناسب، نتایجی مقبول و عملکردی مطلوب برخوردار است. همچنین، مشخص شد که عدد فرود ذره رسوبی تاثیر بیشتری بر تخمین عمق نسبی آبشستگی در مقایسه با عمق نسبی پایاب دارد.

    کلید واژگان: عمق آبشستگی, شیب شکن قائم, ماشین بردار پشتیبان, عمق پایاب, عدد فرود ذره رسوبی
    Hossein Mohammadnezhad, Mirali Mohammadi *, Mohammad Bagherzadeh

    The downstream scour of the vertical drop can be one of the causes of instability and failure of this structure. In the present study, the downstream scour depth of this structure predicted using the support vector machine (SVM) method. For this purpose, 104 experimental data used to estimate the scour depth. hese data are a function of the two dimensionless parameters of dansimetric Froude number (Frj) and tailwater depth (yt / yj) that have been entered into the SVM in three different models. To evaluate the results, the evaluation criteria of R2, NRMSE, DC, and MARE used. The results showed that model number (1) with the input combination (Frj and yt / yj) with R2 = 0.9777, DC = 0.929, NRMSE = 0.0775, and MARE = 11.89% for the test stage leads to the best result. The SVM method also has appropriate accuracy, acceptable results, and desirable performance in estimating the scour depth. Also, it was found that the densimetric froude number has a greater effect on estimating the relative scour depth compared to the tailwater depth.

    Keywords: Scour Depth, Vertical drop, Support Vector Machine, Tailwater Depth, Densimetric Froude Number
  • Seyyed Ali Habibi, Ali Hemmati *, Hosein Naderpour
    Corrosion is one of the most important and common factors in the destruction of structures. Among all kinds of structures, corrosion of submerged structures is of great importance and prevalence due to the impossibility of direct visibility, high reconstruction cost and special environmental conditions. The work done in the field of corrosion of these structures has mainly dealt with modeling the problem in the form of mathematical formulation or using soft computing methods. The work that has established the connection between these two methods has not been done, to the best of our knowledge. This article aims to develop a model in order to estimate the chloride diffusion coefficient in rebar corrosion in submerged concrete structures. Present study seeks to address the estimation of chloride diffusion coefficient, which is one of the determinant factors in computing the corrosion time/rate of rebar’s. In this article, using the Monte Carlo sampling method and the formulas available for chloride diffusion coefficient, we produced 2000 artificial data samples. A variety of methods such as support vector machines (e.g., linear, quadratic, cubic, Gaussian), K-nearest neighbors (fine, medium, coarse KNN), and two methods of ensemble learning (bagged tree, subspace discriminant) are applied to predict the chloride diffusion coefficient. The results indicated that the quadratic support vector method (with 93.5% accuracy) is the best technique in estimating the chloride diffusion coefficient. Best KNN model (medium KNN) and best ensemble method (bagged tree) have accuracy of 59.9% and 81.3%, resp.
    Keywords: Corrosion, Markov Chain, Support Vector Machine, Ensemble Learning, K-Nearest neighbors
  • حسن حسین زاده*، علیرضا حسنی، سینا آرمان، امیرسیاوش حجازی
    سازمان های مسیول ساخت و نگهداری راه ها معمولا از برخی معیارها برای واجد شرایط بودن مخلوط های آسفالتی قبل از استفاده در ساخت وساز استفاده می کنند. یکی از مهم ترین ویژگی هایی که در طرح اختلاط و کنترل کیفی آسفالت سنجیده می شود مقاومت مارشال آسفالت می باشد. این مطالعه استفاده از روش های یادگیری ماشین را برای پیش بینی مقاومت مارشال آسفالت را بررسی می کند. با توجه به زمان بر بودن و هزینه بر بودن فرایند تولید و کنترل کیفی آسفالت، استفاده از روش های نوین در این فرایند ضرورت دارد. در این پژوهش از دو الگوریتم نظارت شده ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی که از الگوریتم های یادگیری ماشین محسوب می شوند به منظور پیش بینی مقاومت مارشال آسفالت استفاده شد. برای این منظور، نتایج آزمایشات 2000 نمونه آسفالت کارخانه آسفالت سازمان عمران شهرداری مشهد شامل دانه بندی مصالح، درصد شکستگی مصالح، درصد جذب قیر، وزن مخصوص قیر، وزن مخصوص حقیقی مصالح، درصد قیر مصرفی، نسبت درصد وزنی فیلر به قیر موثر و مقاومت مارشال آسفالت برای آموزش و ارزیابی مدل ها بکاررفته است. پس ساخت مدل و ارزیابی آن ها، مقدار R2 برای روش ماشین بردار پشتیبان برابر 5/87 و برای جنگل تصادفی 69/82 به دست آمده است. همچنین مقادیر MAPE، RMES و SDE برای SVM به ترتیب معادل 1073/3، 042/40 و 0208/0 و برای RF به ترتیب معادل 1641/3، 870/41 و 0211/0 محاسبه گشت. نتایج حاصله نشان دهنده کارآمدی مدل های استفاده شده در برابر روش های آزمایشگاهی برای پیش بینی مقاومت مارشال آسفالت است که روش SVM عملکرد مطلوب تری را نسبت به RF داراست. از روش های یادگیری ماشین می توان برای پیش بینی سایر پارامترهای طرح اختلاط آسفالت استفاده و زمان، هزینه و خطای انسانی آزمایشات را کاهش داد.
    کلید واژگان: آسفالت, الگوریتم های یادگیری ماشین, جنگل تصادفی, ماشین بردار پشتیبان, مقاومت مارشال
    Hassan Hosseinzadeh *, Alireza Hasani, Sina Arman, Amir Siavash Hejazi
    Road construction and maintenance organizations usually use certain criteria to qualify asphalt mixtures before use in construction. One of the most important features that is measured in the asphalt mixing and quality control plan is the Marshall asphalt stability. This study examines the use of machine learning techniques to predict Marshall asphalt stability. Due to the time-consuming and costly process of asphalt production and quality control, it is necessary to use new methods in this process. In this research, two supervised support vector machine and random forest algorithms, which are machine learning algorithms, were used to predict the marshal asphalt stability. For this purpose, the test results of 2000 asphalt samples including Granulation of aggregate, Fracture percentage, bitumen adsorption, bitumen specific gravity, actual specific gravity of materials, bitumen consumption percentage, dust to effective binder ratio and Marshall asphalt stability for training and evaluation Models were used. After modeling and evaluation, the value of R2 is 87.5 for the support vector machine method and 82.69 for the random forest. Also, MAPE, RMES and SDE values for SVM were 3.1073, 40.042 and 0.0208, respectively, and for RF were 3.1641, 41.870 and 0.0211, respectively. The results show the efficiency of the models used against laboratory methods for predicting marshal asphalt stability, which SVM method has a better performance than RF. Machine learning methods can be used to predict other parameters of the asphalt mixing plan and reduce the time, cost and human error of the tests.
    Keywords: Asphalt, Machine Learning, Random forest, Support Vector Machine, Marshal Stability
  • آرش رساایزدی، سید احسان سیدابریشمی*

    پیش بینی متغیرهای ترافیکی یکی از ابزارهای کارآمد در مدیریت تقاضای سفر است. با استفاده از این ابزار، متغیرهای ترافیکی پیش بینی شده در اختیاران کاربران و گردانندگان سیستم حمل ونقل قرار می گیرد تا برنامه ریزی های فردی و سیاست گذاری های کلی اتخاذ شوند. در این پژوهش دو متغیر ترافیکی سرعت متوسط و حجم ترافیک ساعتی، در جاده برون شهری کرج به چالوس به عنوان محوری با نوسانات زیاد متغیرهای ترافیکی، پیش بینی شده است. از میان مدل های متنوع پیش بینی کننده، مدل ساریما به عنوان یک مدل پارامتری و مدل های شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان به عنوان مدل های غیرپارامتری استفاده شده اند. در فرآیند پیش پردازش داده، متغیرهای اثرگذار بر سرعت متوسط و حجم ترافیک استخراج و به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده به مجموعه داده اضافه شده است. همچنین ازآنجاکه اطلاع داشتن از مقادیر بیشینه و کمینه سرعت متوسط و حجم ترافیک به عنوان وقایع نادر ترافیکی، اهمیت بیشتری به نسبت مقادیر عادی دارد، ارزیابی مدل ها با تاکید بر پیش بینی وقایع نادر انجام شده است. نتایج نشان می دهد، برای داده آزمون، کمترین ریشه میانگین مربعات خطای پیش بینی سرعت متوسط و حجم ترافیک به ترتیب با استفاده از مدل های شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان و برابر با 139 وسیله نقلیه بر ساعت و 5 کیلومتر بر ساعت حاصل شده است. کم ترین ریشه میانگین مربعات خطا پیش بینی سرعت متوسط برای چارک اول و چهارم به عنوان مقادیر نادر ترافیکی مقادیر مشاهده شده به ترتیب توسط مدل های ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی به دست آمده است. همچنین چارک اول و چهارم مقادیر مشاهده شده حجم ترافیک با مدل ماشین بردار پشتیبان دقیق تر از دو مدل دیگر پیش بینی شده اند.

    کلید واژگان: پیش بینی متغیرهای ترافیکی, پیش بینی وقایع نادر, ساریما, شبکه عصبی مصنوعی, ماشین بردار پشتیبان
    Arash Rasaizadi, Seyed ehsan Seyedabrishami*

    One of the information needed for all planning problems and specifically transportation planning is to have accurate prediction about the future. Traffic variables prediction is one of the efficient tools in travel demand management. Using this tool and advanced traveler information systems (ATIS), the predicted traffic variables are informed to the users and transportation system operators to make plans and set policies. In this study, the average speed and traffic volume of the Karaj to Chalus suburban road with the high variation of traffic variables in the north of Iran is predicted. The Karaj to Chalous road is part of the route from Tehran as the capital of Iran to the country's northern coast. Along the Karaj to Chalous road, three parallel roads, with different lengths, connect Tehran with the cities of the north. In general, finding the pattern of non-mandatory trips is more complicated than mandatory trips. Generally, the predictive methods are divided into three groups, naïve, parametric and non-parametric methods. Among the various predictive models, the SARIMA as a parametric model and the artificial neural network and the support vector machine as nonparametric models are employed. In the data pre-processing step, the variables affecting the average speed and traffic volume are extracted and added to the dataset as predictor variables. These variables are related to time, calendar, holidays, weather, and roads blockage. Also, because of the importance of the maximum and minimum values of traffic speed and volume, as critical values and rare events, models are evaluated with emphasis on the prediction of rare events compared to normal values. The results show that, for the test data, the lowest root mean square error of predicting the average traffic speed and traffic volume are obtained using artificial neural network and support vector machine models equals 139 vehicles per hour and 5 kilometers per hour, respectively. In terms of R2 of prediction-observation plot, the performance of SARIMA for predicting the average speed and traffic volume is the same for the test dataset. In contrast the R2 of hourly traffic volume prediction is higher for the training data. The R2 of artificial neural network model and the support vector machine for traffic volume prediction is higher than traffic speed prediction. The lowest root mean square error of predicting the first and fourth quartile of the observed average traffic speed values is obtained by support vector machine models and artificial neural network, respectively. Also, predicting the first quartile and fourth quartile of the observed traffic volume values by the support vector machine model is more accurate than two other models. Using predicted traffic parameters and providing them to travelers and transportation agencies by intelligent transportation systems leads to make a balance between travel demand and travel supply in the near future which is the main aim of this study. Travelers can have a better personal plan for their future trips based on these predictions. Also, the transportation agencies are more prepared to deal with critical traffic situations and can prevent traffic congestion.

    Keywords: Traffic variables prediction, Rare event prediction, SARIMA, Artificial neural network, Support vector machine
  • هادی فتاحی*، فاطمه جیریایی

    در پیش بینی رفتار سازه های ژیوتکنیکی که بر خاک های غیر اشباع احداث می شوند، دانستن خواص ژیومکانیکی به ویژه تنش موثر از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تاثیر مکش در خاک های غیراشباع موجب تغییر در رفتار حجمی و برشی خاک می شود. از این رو در تعیین مقاومت برشی در خاک های غیراشباع، پارامتر تنش موثر (χ) به عنوان تابعی از مکش نقش اساسی دارد. تعیین این پارامتر نیازمند زمان و هزینه زیادی است که در آزمون های آزمایشگاهی صرف می شود. هدف از این تحقیق ارزیابی چند روش هوشمند برای ایجاد مدل هایی است که از طریق غیرمستقیم پارامتر χ را به طور دقیق تخمین بزند. بدین منظور از 120 داده (که از نتایج آزمایش های سه محوره، برشی، صفحه فشار و کاغذ فیلتر است) و روش های هوشمند جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان و نزدیک ترین همسایگی در نرم افزار هوشمند WEKA استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مدل های توسعه یافته توسط سه روش هوشمند جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان و نزدیک ترین همسایگی، از عملکرد و دقت بسیار خوبی برخوردار هستند. اما مدل جنگل تصادفی در ارزیابی بر روی داده های آزمون با R2=0.918 و RMSE=0.079، بهتر از دو مدل دیگر است. به علاوه در این تحقیق آنالیز حساسیت به منظور تعیین اهمیت پارامترهای موثر بر روی پارامتر χ انجام شد که از بین پارامترهای ورودی در مدل سازی، مشخص شد که پارامتر محتوای آب حجمی بیشترین تاثیر را بر روی پارامتر χ دارد.

    کلید واژگان: تنش موثر, جنگل تصادفی, ماشین بردار پشتیبان, نزدیک ترین همسایگی, آنالیز حساسیت, نرم افزار WEKA
    Hadi Fattahi *, Fatemeh Jiryaee

    In predicting the behavior of geotechnical structures that are constructed on unsaturated soils, knowing the geomechanical properties, especially effective stress, is of particular importance. The effect of suction in unsaturated soils changes the volumetric and shear behavior of soil. Therefore, in determining the shear strength in unsaturated soils, the effective stress parameter (χ) plays an essential role as a function of suction. Determining this parameter requires a lot of time and money that is spent on laboratory tests. The purpose of this study is to evaluate several intelligent methods for creating models that indirectly accurately estimate parameter (χ). For this purpose, 120 data (which are the results of thriaxial, shear, pressure plate and filter paper tests) and intelligent methods of random forest, support vector machine and k-nearest neighbor were used in WEKA intelligent software. The results show that the models developed by the three intelligent methods of random forest, support vector machine and k-nearest neighbor, have excellent performance and accuracy. But the random forest model is better than the other two models in evaluating the test data with R2 = 0.918 and RMSE = 0.079. In addition, in this study, sensitivity analysis was performed to determine the importance of the parameters affecting parameter (χ). Among the input parameters in modeling, it was found that the volume water content parameter (θ_r/θ_s ) has the greatest effect on parameter (χ).

    Keywords: Effective Stress, random forest, Support vector machine, k-Nearest Neighbor, WEKA Software
  • داود بیکی حسن*، مسعود اسمعیل زاده
    امروزه روش های مختلف سنجش از دور یکی از کاربردی ترین روش ها در حوزه اکتشافات معدنی در مناطق کوهستانی، مرزی و فاقد نمونه های ژیوشیمی و رسوبات آبراهه معتبر در مرحله شناسایی محسوب می گردد. روش های طیفی نظیر فیلتر تنظیم پیکسل های مخلوط همسان (MTMF)، نقشه بردار زاویه طیفی (SAM) و ناآمیختگی طیفی خطی (LSU) بر اساس طیف هر پیکسل تصویر عارضه های مختلف را شناسایی می کنند. این مطالعه به منظور تعیین مناطق آلتراسیون، تفکیک سنگ ها و کانی های مختلف، طبقه بندی تصاویر و در نهایت تعیین مناطق مستعد و امیدبخش کانی سازی افیولیتی، سرپانتینیت ها، هاربورژیت های سرپانتینی شده، لیستونیت ها، کرومیت و منگنز در محدوده سیاه چشمه و دیزج صورت گرفته است. در مرحله پردازش از روش نوین ساعت شنی اتوماتیک (ASH) مبتنی بر روش های طیفی مذکور به منظور تعیین مناطق دگرسان شده و تفکیک کانی ها استفاده شده است. به منظور طبقه بندی تصاویر نیز از روش های شبکه عصبی کانولوشن عمیق (CNN)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و درخت تصمیم J48 (DT) استفاده شده است. در نهایت نیز عملکرد مدل های مختلف براساس معیارهای ارزیابی مختلف مقایسه و مدل CNN با دقت و صحت 98% نسبت به دو مدل SVM و DT با دقت و صحت 96% به عنوان بهترین مدل برای تهیه نقشه کلاسه بندی استفاده شده است.
    کلید واژگان: دورسنجی, ساعت شنی اتوماتیک, شبکه عصبی کانولوشن, ماشین بردار پشتیبان, درخت تصمیم
    Davud Beikihassan *, Masoud Esmailzadeh
    Nowadays, different Remote Sensing methods are one of the most practical methods in the field of mineral exploration in mountainous, border areas and without valid geochemical samples and waterway sediments in recognition phase. Spectral methods such as Mixture Tuned Matched Filtering, Spectral Angle Mapper and Linear Spectral Unmixing. The spectrum of each pixel in the image identifies different effects. This study was conducted to determine the areas of alteration, separation of different rocks and minerals, classification of images and finally to determine high potential areas of Ophiolite mineralization, Serpentinites, serpentinized harbors, Listvenites, Chromite and Manganese in Siahcheshmeh and Dizajj areas. In the processing stage, the new Automated Spectral Hourglass method based on spectral methods has been used in order to determine the altered areas and separate the minerals. In order to classify the images, Deep Convolutional Neural Network (CNN), Support Vector Machine (SVM) and Decision Tree J48 (DT) have been used. Finally, the performance of different models was compared based on different evaluation criteria and the CNN model with 98% accuracy compared to the two SVM and DT models with 96% accuracy has been used as the best model for preparing the classification map.
    Keywords: Remote Sensing, Automated Spectral Hourglass, Convolutional Neural Network, Support vector machine, Decision Tree
  • آرش رساءایزدی، سید احسان ابریشمی*

    پیش بینی متغیرهای ترافیکی و اطلاع رسانی آن به مسافرین و گردانندگان شبکه حمل ونقل یکی از راه کارهای مدیریت تقاضای سفر است. با اطلاع رسانی وضعیت آینده ترافیک از طریق سیستم های حمل ونقل هوشمند، آمادگی بیشتری جهت اجتناب از وقوع تراکم ترافیک به وجود می آید. در این مطالعه به منظور پیش بینی وضعیت ترافیک ساعتی، شامل سه وضعیت روان، نیمه سنگین و سنگین، در جاده برون شهری کرج به چالوس در شمال ایران، سه مدل یادگیری ماشین، شامل ماشین بردار پشتیبان، جنگل تصادفی و حافظه طولانی کوتاه مدت به دو صورت کوتاه مدت و میان مدت آموزش داده شده اند. متغیرهای پیش بینی کننده در مدل های میان مدت اطلاعات تقویمی، آب وهوا و محدودیت های ترافیکی هستند درصورتی که در مدل های کوتاه مدت علاوه بر متغیرهای نامبرده، وضعیت ترافیک مشاهده شده در سه تا هشت ساعت گذشته نیز استفاده شده است و این مدل ها تنها قادر به پیش بینی وضعیت ترافیک یک و دو ساعت آینده هستند. نتایج نشان می دهد مدل حافظه طولانی کوتاه مدت با دقتی معادل با 11/90 درصد دقیق ترین مدل پیش بینی کننده وضعیت ترافیک با افق کوتاه مدت است. این مدل برای افق بلندمدت نیز متغیر وضعیت ترافیک را با 07/82 درصد دقت، دقیق تر از دو مدل دیگر پیش بینی کرده است و بیشترین مقادیر شاخص F (F1) برای پیش بینی سه وضعیت ترافیک سبک، نیمه سنگین و سنگین را به همراه داشته که به ترتیب برابر با 86/0، 93/0 و 81/0 به دست آمده اند. همچنین متغیرهای ساعت و تعطیلی همان روز و نوع تعطیلی و متغیرهای مشاهدات سه تا هشت ساعت پیش وضعیت ترافیک به ترتیب بیشترین تاثیر را بر افزایش دقت مدل های میان مدت و کوتاه مدت دارند.

    کلید واژگان: پیش بینی وضعیت ترافیک, ماشین بردار پشتیبان, جنگل تصادفی, حافظه طولانی کوتاه مدت, سیستم های حمل ونقل هوشمند
    Arash Rasaizadi, Seyed Ehsan Seyedabrishami *

    Predicting traffic variables and informing the passengers and the transportation network operators is one way to manage the travel demand. By informing the future state of traffic through intelligent transportation systems, there is more readiness to avoid congestion. In this study, three machine learning models, including support vector machine (SVM), random forest (RF), and long short-term memory (LSTM), were used to predict the hourly traffic state, consist of light, semi-heavy and heavy states, for Karaj to Chalus rural road in the north of Iran. Predictor variables of mid-term models are calendar information, weather, and road blockage policies. In contrast, in short-term models, in addition to mentioned variables, the observed traffic states in the past three to eight hours have been used, and these models can only predict the future of one and two hours of future. The results show that short-term LSTM is the most accurate traffic state predictor model with accuracy equal to 90.11%. Among the mid-term models, the LSTM model has predicted traffic state more accurately than SVM and Rf, and its accuracy is equal to 82.07%. Also, LSTM has the highest values of f1 to predict light, semi-heavy, and heavy, which are equivalent to 0.86, 0.93, and 0.81, respectively. Also, the hour, holiday, and type of holiday variables and traffic state observed in 3 to 8 hours later variables have the greatest effect on increasing the accuracy of mid-term and short-term models, respectively.

    Keywords: Traffic state prediction, Support Vector Machine, Random forest, Long short-term memory, Intelligent Transportation Systems
  • رضا محمدحسنی*، ارش رسایزدی
    سرعت غیرمجاز یکی از عوامل اصلی وقوع تصادفات رانندگی است. در اثر سرعت غیرمجاز در راه های برون شهری نه تنها احتمال وقوع تصادف افزایش پیدا می کند بلکه بر شدت تصادفات نیز افزوده می شود، لذا کنترل سرعت امری واجب به نظر می رسد. نکته حایز اهمیت دیگر تلاش برای جلوگیری از وقوع تخلف سرعت غیرمجاز است. در این پژوهش سرعت متوسط ترافیک برای محور خرم آباد به اراک برای آینده نزدیک پیش بینی می شود. چنانچه سرعت متوسط پیش بینی شده به سرعت مجاز نزدیک یا از آن بیشتر شود، می توان قبل از وقوع حادثه تمهیدات لازم به منظور کاهش سرعت متوسط ترافیک به وسیله استفاده کنندگان از راه یا گردانندگان سیستم اندیشیده شود. به منظور پیش بینی سرعت متوسط ترافیک، داده ترافیکی محور یاد شده توسط دستگاه های سرعت سنج در سال های اخیر ثبت شده است. استخراج ویژگی های موثر بر سرعت ترافیک نیز سبب تکمیل شدن مجموعه داده شده می شود تا بتوان از این ویژگی ها برای پیش بینی سرعت متوسط استفاده کرد. سه مدل ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی مصنوعی بازگشتی به عنوان سه روش مبتنی بر یادگیری ماشین مورد استفاده قرار گرفته اند. هر سه روش قابلیت تحلیل داده های حجیم ترافیکی را داشته و در ضمن روش شبکه عصبی مصنوعی بازگشتی به عنوان یک روش مبتنی بر یادگیری عمیق تطابق بیشتری با ماهیت سری زمانی داده دارد. نتایج نشان می دهد برای هر دو جهت رفت وبرگشت این محور، زمانی که تنها از ویژگی های تقویمی و آب وهوا استفاده شود میانگین درصد خطای مطلق مدل ها بین 8/2 تا 1/5 درصد است و درصد پیش بینی صحیح سرعت های بالای 85 کیلومتر بر ساعت بالای 80 درصد است. همچنین با افزودن مقادیر مشاهده شده سرعت در بازه زمانی 3 تا 8 ساعت گذشته به عنوان متغیر پیش بینی کننده، میانگین درصد خطای مطلق مدل ها به 5/2 تا 6/4 درصد تقلیل پیدا می کند.
    کلید واژگان: تشخیص تخلف سرعت, شبکه عصبی بازگشتی, شبکه عصبی مصنوعی, ماشین بردار پشتیبان, یادگیری ماشین
    Reza Mohammad Hasany *, Arash Rasaizadi
    Speed violation is one of the main causes of accidents. High speed not only increases the probability of occurrence of accidents but also increases the severity of accidents. So a vital point is trying to prevent the occurrence of speed violations. In this study, the hourly average traffic speed for Khorramabad to Arak highway is predicted for the future. If the predicted speed is near or exceeds the permitted speed, it is necessary to consider arrangements and preparations to reduce the average speed of traffic by users or the transportation network operators. In order to predict hourly average traffic speed, related traffic data was recorded in recent years. Many new features that affect traffic speed are extracted and used in predictive models. Three machine learning methods, including support vector machine, artificial neural network, and recurrent neural network, have been used. All three methods have the ability to analyze big traffic data, and in addition, the recurrent neural network has more consistency with the time-series nature of data. The results show that for both directions of this highway, by using only calendar and weather features, the mean absolute percentage error of the models is varied between 2.8 to 5.1 percent. Models can predict speeds over 80 kilometers per hour with precision over 80 percent. By adding the observed speed of the previous 3 to 8 hours as predictive features, the mean absolute percentage error of the models is decreased to 2.5 to 4.6.
    Keywords: Speed violation detection, Recurrent Neural Network, Artificial Neural Network, Support Vector Machine, Machine Learning
  • مهدی ماجدی اصل*، سعیده ولی زاده، یاور محمدتقی زاده

    در تحقیق حاضر برای اولین بار، به پیش بینی میزان استهلاک انرژی سازه پایانه سرریز اوجی (سازه گابیونی) با استفاده از ماشین بردار پشتیبان پرداخته شد و تاثیر ابعاد و دانه بندی سازه گابیونی بر میزان استهلاک انرژی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در تمامی مدل های مورد بررسی، استهلاک انرژی جریان با کاهش قطر سنگدانه ها و میزان بازشدگی در عرض گابیون و افزایش ارتفاع سازه گابیونی رابطه مستقیم داشته و پارامتر عمق نسبی آب پایین دست گابیون بیشترین تاثیر را در پیش بینی درست استهلاک انرژی ناشی از سازه گابیونی دارد. ارتباط بین سه نوع دانه بندی ریز، متوسط و درشت به ترتیب با قطرهای متوسط 15، 22 و 30 میلی متری در بازشدگی های عرضی متفاوت با استهلاک انرژی سازه گابیونی در پایین دست سرریز اوجی نشان می دهد که در دبی یکسان با کاهش عدد فرود عمق جریان افزایش یافته و عمده جریان بصورت جریان روگذر از روی سازه گابیونی عبور می کند و میزان استهلاک انرژی کاهش می یابد. در عمق جریان کم که تمام یا قسمت اعظم جریان از درون سازه عبور می کند قسمت بیشتر استهلاک انرژی در اثر برخورد جریان با ذرات درون سازه است. این در حالی است که در اعداد فرود بیشتر، سازه در زیر جریان مستغرق شده و هر دو جریان درونگذر و روگذر در استهلاک انرژی موثر هستند با این تفاوت که در سازه های درشت دانه جریان روگذر و در سازه های ریزدانه جریان درون گذر غالب است.

    کلید واژگان: سازه گابیونی, ماشین بردار پشتیبان, استهلاک انرژی
    Mahdi Majedi Asl *, Saeideh Valizadeh, Yavar Mohammad Taghizadeh

    Weirs are structures to provide the passage for excess water to flow from upstream to downstream in flood conditions. Since the special geometry of ogee weir in terms of matching the flow Trajectory with the surface of the weir, increases the efficiency of this type of weirs, so the use of terminal structures to dissipate destructive energy downstream of weir is of great importance. Increasing the water level in the Ogee weirs generally increases the contact level and head loss, but specifically in gabion weirs leads to increased permeability. One of the new methods of energy dissipation is the use of gabion structures, artificial roughness, blocks and lattice plates in the flow path as alternative solutions to using the stilling basins. Based on the results of previous research in the field of artificial intelligence, in the present study, the amount of energy consumption of the Ogee weir terminal structure (gabion structure) was predicted using the support vector machine and the effect of dimensions and grain size of the gabion structure. The amount of energy dissipation was also examined.

    Methodology

    For this purpose, the experiments were performed in a rectangular channel located in the hydraulic laboratory of Maragheh University, 13 meters long, 120 cm wide and 80 cm high, with a metal floor and a glass wall 1 cm thick, which allows accurate observation of flow behaviors. The gabion used in this experiment was made of rebar number 6 with a width of 120 cm, a length of 10 cm (in the direction of flow) and a variable height, then it was surrounded by a metal mesh with a thickness of 1 mm and a diameter of 1 cm. To predict energy dissipation in the support vector machine, we need a series of functions based on the parameters extracted in the dimensional analysis. Models with different percentages of training and testing (65-35, 70-30, 75-25 and 80-80) and using the radial basis function (RBF), with the appropriate gamma value obtained during trial and error, were checked by a support vector machine. The following criteria were used to evaluate the obtained results and evaluate the efficiency of the models. 1- Normal root mean square error (RMSE), which no matter how close the index (RMSE) is to zero, the model has high accuracy. 2. The normal root mean square error (NRMSE) where NRMSE below 10% indicates the accuracy of the model, 10-20% indicates the suitability of the model, 20-30% the average accuracy and more than 30% indicates the weakness of the model. 3. Performance coefficient (Nash and Sutcliffe) which shows the linear correlation between the measured and predicted values and the closer the value is to one, the better the data correlation.

    Results and discussion

    The results are presented in three sections: Laboratory, Soft Computing and Sensitivity Analysis. To investigate the energy dissipation of the downstream gabion structure, the Ogee weir was performed according to the various variables extracted in the dimensional analysis, including the number and width of openings, grain size, and Froude number. It can be seen that in all models, energy dissipation values are directly related to the Froude number. At the same flow rate, with decreasing Froude number, the flow depth increases and most of the flow passes through the gabion structure as a weir and the energy dissipation decreases. At shallow flow where all or most of the flow passes through the structure, most of the energy dissipation is due to the collision of the flow with the particles inside the structure. However, in higher Froude numbers, the structure is submerged under the flow and both internal flow and overflow are effective in energy dissipation, with the difference that in overgrowth structures, overflow and in fine-grained structures, internal flow is predominant.

    Conclusion

    Therefore, at a constant opening, fine-grained has the highest amount of energy dissipation. In other words, with increasing the diameter of the rock grains, the volume of the pores increases and the flow passes more easily through the rock grains and the turbulence and flow of the flow in this area decreases, so the energy dissipation decreases. It can be seen that for all models, the values predicted by the support vector machine are close to the laboratory results, but in the Froude numbers the accuracy of the support vector machine is further reduced. The reason for this can be considered as turbulence and turbulence in higher Froude numbers. Finally, it can be stated that the energy dissipation of the gabion structure in the test and training phase has acceptable compliance and overlap with laboratory values. Sensitivity analysis showed that the parameter of relative water depth after gabion has the greatest effect on the correct prediction of energy consumption due to gabion structure.

    Keywords: Gabion structure, Support Vector Machine, Energy dissipation
  • ارسلان گرانمایه، پیمان همامی*، سید حسین حسینی لواسانی

    در دهه های اخیر علم پایش سلامت سازه نقش اساسی در پیش گیری از خرابی و افزایش طول عمر سازه ها ایفا کرده است. استفاده از ابزار هایی برای انجام رفتارسنجی مطلوبست که دقت کافی را همراه با هزینه ی کم تحقق بخشند. برای پردازش داده های بدست آمده از رفتارسنجی به روش هایی نیاز است که قادر باشند سطوح مختلف آسیب را از اطلاعات موجود شناسایی و به درستی عیب یابی کنند.رفتارسنجی اپتیکی و عملیات فتوگرامتری بردکوتاه بدلیل هزینه کم و دقت مناسب، اخیرا مورد توجه قرار گرفته اند در این مقاله تلاش شده است تا کاربرد روش مذکور در ترکیب با روش تحلیل استقرایی (با ابزارهای مقایسه و یادگیری ماشین) برای رفتارسنجی و عیب یابی ماکت آزمایشگاهی سازه ی یک پل معلق که دارای رفتار نسبتا پیچیده ای است مورد ارزیابی قرار گیرد. به این منظور، سازه ی پل مورد نظر تحت سه تراز بارگذاری استاتیکی در سه حالت سالم و آسیب دیده در عرشه و کابل ها مورد رفتارسنجی قرار گرفت. آسیب ها کاملا آگاهانه در مدل آزمایشگاهی ایجاد شدند و از اطلاعات حاصل، پایگاه داده ای از رفتار پل در حالات گوناگون ایجاد شد. به منظور امکان سنجی استفاده از روش های مختلف در پردازش داده ها و عیب یابی، ابتدا داده های موجود در پایگاه، در روش خطی ساده (مقایسه مستقیم) و آموزش در الگوریتم های روش های یادگیری ماشین، مورد استفاده قرار گرفتند. پس از آن، مجددا آسیب های آگاهانه ای در سازه ی آزمایشگاهی  ایجاد شد تا امکان آزمون کارآیی و دقت روش های مختلف فراهم شود. در انتها، دقت، صحت و پایداری روش های پردازش داده ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی با یکدیگر مقایسه شدند.نتایج نشان داد که با توجیه به باندل اجسمنت رفتارسنجی دو بعدی اپتیکی فتوگرامتری بردکوتاه، می توان به دقت تضمین شده ی  mm0021/0 دست یافت. در سطح نخست پردازش داده ها یعنی تشخیص وجود آسیب یا عدم وجود آن موفقیت شبکه های عصبی بطور کامل و با دقت 100% همراه بود و در سطح دوم یعنی تشخیص منطقه ی آسیب دیده، شبکه عصبی با تابع انتقال تانژانت هایپربولیک 93% موفقیت داشت و ماشین بردارپشتیبان با موفقیت 68% همراه بود.

    کلید واژگان: پایش سلامت سازه ای, پل معلق, فتوگرامتری برد کوتاه هوشمند, تشخیص خرابی, یادگیری ماشین, ماشین بردار پشتیبان, شبکه ی عصبی مصنوعی
    Arsalan Granmayeh, PEYMAN HOMAMI*, Seyed Hossein Hosseini Lavassani

    In recent decades, the science of structural health monitoring has played a key role in preventing damage and extending the life of structures. To conduct behavioral assessment, it is desirable to use tools that achieve sufficient accuracy with low cost. The processing of behavioral data requires methods that are able to identify and correctly troubleshoot different levels of damage from existing information. Nowadays, sensors are used to measure the behavior of structures including deformations and displacements and even deflections, but these sensors have some weak points. For example, Risk of damage to the sensor, pointwise and one-dimensional measuring, their data is difficult to analyze and using multiple or high-tech sensors becomes expensive. Optical behavior measurement and close-range photogrammetric operations have recently received attention due to their low cost and good accuracy. This method has some advantages like Indirect contact with objects, high-speed image capture, easy access to convenient digital cameras, low viewing costs, and the ability to process composite and instant data with easy operation. In addition, the high flexibility of this method in measuring accuracy and design capability to achieve predetermined accuracy is an important feature of this tool. Analytical methods are based on rules or equations that provide a clear definition of the problem. These methods work well in the cases which the rules are accurately clear and defined but there are many practical cases for which the rules are not known or it is very difficult to discover that calculations cannot be performed using analytical methods. Neural network is a generalizable model, which is based on the experience of a set of training data and therefore free of explicit law. Neural networks have the ability to collect, store, analyze, and process large amounts of data from numerical analyzes or experiments. Therefore, they have the ability to predict and build diagnostic models to solve various engineering problems and tasks In this paper, an attempt has been made to use this method to measure and troubleshoot laboratory model of a scaled suspension bridge that has a relatively complex behavior. For this purpose, the structure was subjected to uniform static loading in three step levels with three states: healthy and damaged in the deck and cables. Damages were created quite intentionally in the laboratory model, and from the information obtained, a database of bridge behavior in various situations was created. In order to assess the feasibility of using different methods in data processing and troubleshooting, first the data in the database were used in a simple linear method (direct comparison) and training in algorithms of machine learning methods. After that, deliberate damage was done again in the laboratory structure to allow testing the efficiency and accuracy of different methods. Finally, the accuracy, precision, and stability of the data processing methods of the support vector machine and artificial neural network were compared. The results showed that by object bundle justification of two-dimensional optical behaver measurement with close-range photogrammetry, a guaranteed accuracy of 0.0021 mm could be achieved. Using intensity image processing seems helpful to ease the calculation. Using high number of nodes in hidden layer makes it more difficult and time-consuming to train the neural network. In the first level of processing, the detection of the presence or absence of damage was associated with the complete superiority of neural networks with 100% accuracy and in the second level, the detection of the affected area, depending on the type of processing, the neural network with hyperbolic tangent transfer function archived 93% accuracy and the support vector machine archived 68% of the accuracy.

    Keywords: Structural Health Monitoring, Suspension Bridge, Intelligent Close Range Photogrammetry, Machine Learning, Support Vector Machine, Artificial Neural Network
  • هادی فتاحی*، فاطمه جیریایی، محمد عشوری

    انفجار سنگ در حفریات زیرزمینی عمیق پدیده ای است که به صورت شکست ناگهانی سنگ و آزاد سازی انرژی کرنشی ذخیره شده در معادن زیرزمینی و تونل های سنگی، معمولا در نقاط پر تنش و با عمق زیاد نسبت به سطح زمین، مشاهده می شود. بر اثر این شکست انفجاری، سنگ به صورت قطعات کوچک و بزرگ به اطراف پرتاب شده و در اثر برخورد به انسان و یا تجهیزات باعث آسیب آن ها می شود. در تحقیق حاضر به بررسی پدیده ترکیدن خودبخودی سنگ با استفاده از روش های هوشمند و مقایسه ی نتایج آن ها با سه روش تجربی (معیار تنش مماسی، معیار تردی و شاخص انرژی الاستیک) پرداخته می شود. در این مقاله از روش های هوشمند ماشین بردار پشتیبان (SVM)، نزدیک ترین همسایگی (KNN)، شبکه های بیزین (BNs)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و مدل درختی CHAID در نرم افزار قدرتمند WEKA استفاده شده است. برای ارزیابی دقت مدلسازی از شاخص های مختلف آماری استفاده شد که نهایتا نتایج بدست آمده نشان از برتری روش های هوشمند نسبت به روش های تجربی دارد. در میان روش های هوشمند بکار گرفته شده، مدل ماشین بردار پشتیبان با دقت 8/80 درصد از توانایی بالایی در ارزیابی پدیده ترکیدن خودبخودی سنگ برخوردار است.

    کلید واژگان: پدیده ترکیدن خودبخودی سنگ, حفریات زیرزمینی عمیق, روش های هوشمند, ماشین بردار پشتیبان, نرم افزار WEKA
    H. Fattahi *, F. Jiriyaee, M. Ashori

    Rockburst in deep underground excavations is a phenomenon that is observed in the form of sudden rock failure and release of strain energy stored in underground mines and rock tunnels, usually in stressful places and at a depth greater than the earth's surface. Due to this explosive failure, rock in pieces Small and large are scattered around and cause damage to humans or equipment. In the present study, the potential of rockburst using data mining techniques and comparing their results with three experimental methods, tangential stress criterion (SC), brittleness criterion (BC) and elastic energy index (EEI) are investigated. For this purpose, data mining models such as support vector machine (SVM), k-nearest neighbor (KNN), Bayesian networks (BNs), artificial neural network (ANN) and CHAID tree model have been used in WEKA software. The results show the superiority of data mining algorithms over experimental methods. Among data mining algorithms, the support vector machine model had the highest accuracy with 80.8% accuracy. However, measuring the accuracy of the models by RMSE method considers the artificial neural network model with the value of RMSE = 0.337 as the best model. In addition, among the experimental methods, the elastic energy index method with an accuracy of 60.7 is the best method.

    Keywords: Rockburst Potential, Deep underground excavations, Artificial intelligence methods, Support Vector Machine, WEKA software
  • Arash Rasaizadi, Seyedehsan Seyedabrishami *, Mohammad Saniee Abadeh
    Short-term prediction of traffic parameters and informing them to travelers and transportation operators is a useful tool for advanced traveler information systems. Also, as an advanced traffic management system, it helps to make or maintains the balance between travel demand and supply for the near future. This paper predicts the hourly traffic level of service, which has easily understandable information for all users. Data used in this study is related to 5 sections of a critical suburban road in the north of Iran. This data was collected for five years, and due to its high volume, it is considered big data. Long short term memory and deep neural network as two deep learning algorithms and support vector machine as a well-known classifier are trained by the first four years records. Results show that in average long short term memory predictions are more accurate for all sections, which compared to the second precise model, long short term memory predictions are higher between 1 and 14%. Using long short term memory for predicting level of services A and C, support vector machine for predicting level of services B and D and deep neural network for predicting E and F, bring the highest accuracy for each level of service.
    Keywords: Big Data, Short-Term Prediction, Support Vector Machine, Deep Neural Network, Long Short-Term Memory
  • Soheila Kookalani *, Bin Cheng

    The gridshell structure is a kind of freeform structure, which is formed by the deformation of a flat grid and the final shape is a double curvature structure. The structural performance of the gridshell is usually obtained by finite element analysis (FEA), which is a time-consuming procedure. This paper aims to present a framework for structural analysis based on the machine learning (ML) model in order to reduce computational time. To this aim, design parameters including the length, width, height, and grid size of the structure are taken into consideration as inputs. The outputs are the member-stresses and the ratio of displacement to self-weight. Therefore, a combination of two algorithms, least square support vector machine (LSSVM) and particle swarm optimization (PSO), is considered. PSO-LSSVM hybrid model is applied to predict the results of the structural analysis rather than the FEA. The results show that the proposed hybrid approach is an efficient method for obtaining structural performance.

    Keywords: Particle Swarm Optimization, Support Vector Machine, Machine Learning, Gridshell structure, structural analysis
  • احسان درویشان*

    امروزه روش های پایش سلامتی که بتوانند خسارت را در مراحل اولیه شناسایی کنند اهمیت زیادی پیدا کرده اند. برای این کار لازم است که روش های مذکور بتوانند خسارت های جزیی را شناسایی کنند. با این حال بسیاری از روش هایی که تاکنون برای شناسایی خسارت سازه ها معرفی شده اند در شناسایی خسارت های کوچک دچار ضعف هستند. یکی از راهکارهای نیل به این هدف استفاده از رویکرد فراکتالی است. در این مقاله یک روش شناسایی خسارت بر مبنای تلفیق تحلیل چندفراکتالی نوسانات روند زدایی شده و جداسازی کور منبع ارایه شده است. در بخش اول، سه روش جداسازی کور منبع با یکدیگر مقایسه شده و کارامدترین آنها برای تجزیه سیگنالهای سازه ای انتخاب شده است. این روش های عبارتند از روش شناسایی کور مودال، روش ترکیبی و روش با استفاده از برنامه نویسی تنک. از سه مدل سازه ای برای سنجش کارایی این روش ها استفاده شده است که بازه مدل های عددی با درجات آزادی محدود تا سازه واقعی را شامل می شود. در بخش دوم، یک شاخص خسارت بر مبنای عرض طیف چند فراکتالی ارایه شده است. نتایج نشان می دهد که روش مذکور می تواند با دقت بالایی الگوهای مختلف خسارت را تشخیص داده و خسارت های جزیی را شناسایی کند.

    کلید واژگان: شناسایی خسارت, پایش سلامت سازه ها, شاخص خسارت, جداسازی کور منبع, تحلیل چند فراکتالی
    Ehsan Darvishan *

    Today, structural health monitoring techniques that can detect damage in early stages have become very important. For these reason, such techniques must be able to detect slight damages. However, a large number of algorithms that have proposed so far for damage detection are unable to identify early-stage damages. One of the approaches that can be employed is multifractal method. In this paper, a damage detection technique is proposed based on multifractal detrend fluctuation analysis and blind source separation. In the first stage, the accuracy of three methods of blind source separation is compared and the most efficient method in decomposing structural vibration signals is selected. These methods include blind modal identification, combined method, and sparse coding. Three structural models are employed to investigate efficiency of the procedures which consists of a range of numerical MDOF model with limited degree of freedom to real structures. In the second stage, a damage index is proposed based on the width of multifractal spectrum. Results show that the aforementioned method is able to identify various damage patterns and can detect slight damages.

    Keywords: Structural health monitoring, damage detection, signal processing, Cross wavelet transform, Support Vector Machine
  • محمدتقی اعلمی*، نسیم حجابی، وحید نورانی، سید مهدی ثاقبیان

    افزایش نگرانی در مورد مسایل زیست محیطی متخصصین را تشویق کرده است که توجه خود را روی عملکرد و کنترل درست تصفیه خانه های فاضلاب (WWTPS) متمرکز کنند. در مطالعه حاضر دو روش شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان برای مدل سازی کیفیت پساب خروجی تصفیه خانه فاضلاب شهر تبریز مورد استفاده قرار گرفته است. داده های ورودی شامل پارامتر های BODinf، CODinf، TSSinf و PHinf فاضلاب در ورودی تصفیه خانه تبریز است که برای پیش بینی مقادیر متناظر مشخصه های BODeff، CODeff و TSSeff در پساب خروجی تصفیه خانه به کار برده شده است. داده ها بصورت میانگین روزانه، هفتگی و ماهانه مورد بررسی قرار گرفته است. بر طبق نتایج، هر دو روش ذکر شده، دارای عملکرد بهتری در مدل سازی پارامترهای کیفیت پساب خروجی تصفیه خانه تبریز به صورت ماهانه می باشد. مقادیر عددی معیارهای ارزیابی، R2، RMSE و DC مربوط به داده های تست ماهانه برای مدل برتر روش شبکه عصبی به ترتیب برای BODeff 87/0، 86/2 و 76/0، برای CODeff 859/0، 51/4 و 715/0، و برای TSSeff 8/0، 2 و 63/0 بدست آمد و مقادیر عددی معیارهای ارزیابی، R2، RMSE و DC مربوط به داده های تست ماهانه برای مدل برتر روش ماشین بردار پشتیبان به ترتیب برای BODeff 88/0، 8/2 و 77/0، برای CODeff 86/0، 38/4 و 73/0، و برای TSSeff 79/0، 03/2 و 62/0 بدست آمد.

    کلید واژگان: تصفیه خانه فاضلاب, مدل های هوش مصنوعی, شبکه عصبی مصنوعی, ماشین بردار پشتیبان, کیفیت پساب خروجی تصفیه خانه فاضلاب
    MohammadTaghi Aalami *, Nasim Hejabi, Vahid Nourani, SEYEDMAHDI SAGHEBIAN

    Due to the excessive concern about environmental issues, researchers had to come up with a better solution to control the Wastewater treatment plants (WWTPs).In this research, two approaches, including Artificial Neural Network (ANN) and Support Vector Machine (SVM) have been used for modeling the effluent quality of the Tabriz Wastewater Treatment Plant. Input data of models consist ofBODinf, CODinf, TSSinf, and PHinf of influent sewage related to Tabriz Treatment Plant which has been used to predict the corresponding value of BODeff, CODeff, and TSSeff concerning the treatment plant effluent. The daily, weekly, and monthly average data have been studied. According to the results, the two approaches mentioned, have the best performance in the prediction of the monthly average dataset of effluent parameters of Tabriz Wastewater Treatment Plant.

    Keywords: Wastewater treatment plant, Artificial Intelligence Models, artificial neural network, Support Vector Machine, Effluent quality of Wastewater Treatment Plant
  • مژده میرکی، هرمز سهرابی*، پرویز فاتحی، ماتیاس کناب

    شناسایی گونه های درختی برای انواع فعالیت های مدیریت و نظارت بر منابع طبیعی از جمله آماربرداری، ارزیابی خطر آتش سوزی، نظارت بر تنوع زیستی و بهبود زیستگاه حیات وحش از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در طی سالیان اخیر، پیشرفت در فن آوری سنجش از دور امکان طبقه بندی گونه های درختی در سطح تک درخت را با استفاده از سنجنده های مختلف فراهم کرده است. در این بین استفاده از تصاویر رنگی واقعی مبتنی بر پهپاد به دلیل سهولت در استفاده و مقرون به صرفه بودن به یک انتخاب محبوب تبدیل شده است. اما با توجه به نتایج متفاوت الگوریتم های شناسایی درختان در توده های مختلف، لازم است که تاثیر استفاده از الگوریتم ها بر دقت شناسایی درختان در گونه های مورد مطالعه داخل کشور مورد بررسی قرار گیرد. بنابراین هدف ما در این تحقیق شناسایی گونه های پهن برگ جنگلی با استفاده از تصاویر پهپاد با وضوح مکانی بالا و مقایسه عملکرد الگوریتم های ناپارامتری ماشین بردار پشتیبان، جنگل تصادفی و شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم پارامتری تحلیل تشخیص خطی در طبقه بندی درختان بود.  به همین منظور تصویربرداری و برداشت زمینی درختان در خرداد 1398 در قسمت جلگه ای جنگل های شهرستان نور در مجاورت پارک جنگلی نور انجام شد. پس از پردازش تصاویر، اورتوموزاییک جنگل مورد مطالعه با انداره پیکسل 5/2 سانتی متر با استفاده از الگوریتم ساختار حرکت مبنا تولید شد. سپس باندهای اصلی، شاخص ها و نسبت های باندی به دست آمده از اورتوموزاییک به عنوان داده ورودی در الگوریتم های طبقه بندی مورد استفاده قرار گرفت.  نتایج نشان داد که الگوریتم پارامتری تحلیل تشخیص خطی با صحت کلی 87/0 بهترین نتیجه را برای طبقه بندی درختان ارایه داد. همچنین گونه سفیدپلت (صحت کاربر 97/0) و گونه انجیلی (صحت کاربر 72/0) به ترتیب بیشترین و کمترین صحت طبقه بندی را نشان دادند. در کل نتایج این تحقیق نشان داد که تصاویر پهپاد در جنگل های جلگه ای خزری قابلیت طبقه بندی و شناسایی درختان با الگوریتم های مختلف را دارد.

    کلید واژگان: تحلیل تشخیص خطی, ماشین بردار پشتیبان, جنگل تصادفی, شبکه عصبی مصنوعی, پهپاد, شاخص های طیفی
    M. Miraki, H. Sohrabi*, P. Fatehi, M. Kneubuehler

    Knowing the tree species combination of forests provides valuable information for studying the forest’s economic value, fire risk assessment, biodiversity monitoring, and wildlife habitat improvement. Fieldwork is often time-consuming and labor-required, free satellite data are available in coarse resolution and the use of manned aircraft is relatively costly. Recently, unmanned aerial vehicles (UAV) have been attended to be an easy-to-use, cost-effective tool for the classification of trees. In fact, given the cost-efficient nature of UAV derived SfM, coupled with its ease of application, it became a popular choice. The type of imagery is an important factor in classification analysis because the spatial and spectral resolution can influence the accuracy of classification. On the other hand, classification algorithms also play an important role in the accuracy of tree species identification. So, this study investigated the performance of four classifiers for tree species classification using UAV-based high-resolution imagery in broadleaf forests and takes a comparative approach to examine the three non-parametric classifiers including support vector machines (SVM), random forest (RF), artificial neural network (ANN), and one parametric classifier including linear discriminant analysis (LDA) classifiers in heterogeneous forests of Noor city located in Mazandaran province. In June 2019, the study area was photographed. The field survey was carried out to record the species and position of the mature overstory trees which were clearly identifiable on the orthomosaics. Individual tree crowns were clipped by one-meter buffer and the digit numbers were summarized at for each tree by computing descriptive statistics from the orthomosaics. Using zonal statistics, mean, standard deviation, variance, unique, range, mode, and median were calculated for raw bands (Red, Green, Blue), vegetation indices (NRB, NGB), and band ratios (G/R, R/B) from RGB orthomosaics. We classified the tree into 4 classes: Parrotia persica (Ironwood tree), Populus capsica (Caspian poplar), Ulmus minor (Common Elm), and Quercus castaneifolia (Chestnut-leaved oak). Finally, the classification algorithms were applied using R software. The classification accuracy for identified trees was performed using 10-fold cross-validation by computing the producer’s accuracy, user’s accuracy, and Overall accuracy. All algorithms resulted in overall accuracies above 80%. Of course, the results showed that, as a parametric algorithm, LDA with an overall accuracy of 0.87 provided the best results for tree classification, because it does not require the tuning of free parameters. As for parameter value, the mean was the most important that this can be related to the similarity of this feature in any sample. Caspian poplar with user accuracy of 0.97 and Ironwood tree with user accuracy of 0.72 had the highest and lowest classification accuracy, respectively. Caspian poplar high accuracy is probably due to its crown color which is quite different from the other species. The main error (misclassification) is a classification between “Ironwood tree” and “Common Elm” classes. This may be caused by the fact that the spectral signatures between Ironwood tree and Common Elm trees are very similar. In general, our study showed that UAV derived orthomosaic can be used for tree classification with very high accuracy in mix broadleaf forests by different algorithms.

    Keywords: Linear Discriminant Analysis, Support Vector Machine, Random Forest, Artificial Neural Network, UAV, Spectral Indices
  • احسان درویشان*

    امروزه با کمک روش های پایش سلامت سازه ها می توان وقوع خسارت را در همان مراحل اولیه شناسایی کرد و از وقوع خسارت های مالی و جانی جلوگیری کرد. با این حال یکی از موانع بر سر راه متداول شدن این روش ها در کشور گران قیمت بودن سیستمهای پایش سلامت است. هدف از این پژوهش ارایه یک روش شناسایی خسارت با هزینه کم برای پل ها با استفاده از تکنیک های پردازش سیگنال و فراگیری ماشین است. جهت کاهش هزینه ها تعداد سنسورها جهت پایش ارتعاش سازه به یک سنسورکاهش یافته است. از آنجا که کاهش تعداد سنسورها ممکن است از دقت پایش سلامت سازه ها بکاهد، از به روزترین روش های پردازش سیگنال استفاده شده است. در مرحله اول چند روش پردازش سیگنال دامنه زمان-فرکانس با یکدیگر مقایسه شده اند و روش تبدیل موجک تجربی به عنوان بهترین روش از میان آنها انتخاب شده است. در مرحله بعد پس از تجزیه سیگنالها یک شاخص خسارت جدید بر مبنای تبدیل موجک متقاطع معرفی شده و سپس با استفاده از ماشین بردار پشتیبان شاخص های خسارت طبقه بندی شده اند تا قابلیت تفکیک حالت سالم و خسارت فراهم شود. نتایج نشان می دهد روش فوق با دقت بالا می تواند خسارت را در سازه شناسایی کند.

    کلید واژگان: پایش سلامت سازه ها, شناسایی خسارت, پردازش سیگنال, تبدیل موجک متقاطع, ماشین بردار پشتیبان
    Ehsan Darvishan *

    Today, it is possible to detect damage in the early stages with the aid of structural health monitoring (SHM) techniques to avoid financial losses and loss of lives. However, large expenses of SHM systems has caused low popularity of such systems in our country. The aim of this study is to provide a low-cost damage detection technique for bridges based on signal processing and machine learning. To reduce expenses, the number of sensors to monitor vibration of the structure is decreased to only one sensor. Since reduction of number of sensors can lead to drop in damage detection accuracy, most up to date signal processing methods are used. In the first step of the paper, several time-frequency signal processing techniques are compared and EWT is selected as the best signal processing method. In the next step, after decomposition of signals by time-frequency techniques, a new damage index is introduced base on cross wavelet transform (CWT) and then calculated damaged indices are classified using support vector machine (SVM) to be able to distinguish healthy and damage states. Results show that the proposed method can detect damage with high accuracy.

    Keywords: Structural health monitoring, damage detection, signal processing, Cross wavelet transform, Support Vector Machine
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال