مقاله استخراج نقشه تخریب ساختمان ها پس از زلزله برمبنای ترکیب تصاویر ماهوارهای با قدرت تفکیک بالا و نقشه های شهری

word قابل ویرایش
12 صفحه
27700 تومان

استخراج نقشه تخریب ساختمان ها پس از زلزله برمبناي ترکیب تصاویر ماهوارهاي با قدرت تفکیک بالا و نقشه هاي شهري
چکیده
امروزه از تصاویر ماهوارهاي به دلیل دسترسی سریع و افزایش قدرت تفکیک آنها در سالهاي اخیر به عنوان یک منبع اطلاعاتی مفید نسبت به سایر منابع اطلاعاتی به منظور اخذ اطلاعات از مناطق تخریب شده ناشی از زلزله مطرح میباشد. در این تحقیق، یک روش اتوماتیک به منظور تشخیص ساختمان هاي تخریب شده ناشی از زلزله با استفاده از تصاویر ماهوارهاي با قدرت تفکیکبه بالا مربوط قبل و بعد از زلزله اقدام شده است.
در روش پیشنهادي، پس از انجام پیشپردازش هاي لازم بر روي تصاویر از قبیل زمینمرجعکردن با نقشه و اعمال الگوریتمهاي بهبود تصاویر، یک ساختمان از نقشه به عنوان ساختمان کاندید در نظر گرفته شده و سپس موقعیت این ساختمان با استفاده از اطلاعات زمین مرجع تصاویر از دو تصویر ماهوارهاي قبل و بعد از زلزله استخراج می-شوند. سپس با بهره گیري از اطلاعات بافتی به منظور قسمتبندي مناطق ساختمان ی استخراجشده از تصاویر قبل و بعد، نواحی مربوط به سقف دو تصویر تشخیص داده میشوند. پس از بهبود نواحی استخراجی از نظر حذف نویز، در نهایت با مقایسه نواحی سقف استخراجی از تصویر قبل و بعد از زلزله تخریب یا سالم بودن آن ساختمان ارزیابی شده و با یک رنگ خاص در نقشه تخریب نمایش داده میشود.
روشپیشنهادي در این تحقیق با استفاده از دو داده تست مورد ارزیابی قرار گرفت. داده تست اول شامل تصاویر ماهواره QuickBird مربوط به قبل و بعد از زلزله شهر بم بود و داده تست دوم از تصاویر WorldView قبل و بعد از زلزله هایتی استفاده شد. ارزیابی نتایج بدست آمده توانایی الگوریتم پیشنهادي بر مبناي ادغام تصاویر قبل و بعد از زلزله به منظور تعیین میزان تخریب را در مقایسه با سایر روشهاي مطرح شده در سالهاي اخیر را نشان میدهد.
کلمات کلیدي: زلزله، ساختمان هاي تخریب شده، نقشه تخریب، تصاویر ماهوارهاي با قدرت تفکیک بالا، مدیریت بحران


-1 مقدمه
در طول تاریخ، بشر همواره با زلزله به عنوان یکی از مرگبارترین نوع بلایاي طبیعی روبرو بوده است. عدم وجود تکنولوژي مناسب در پیشبینی زلزله باعث گردیده است تا مرحله امداد و نجات پس از وقوع زلزله به عنوان یکی از مهمترین مراحل مدیریت بحران مورد توجه باشد. در این راستا، نقشه وضعیت تخریب ساختمان میتواند نقش مهمی در تصمیمگیري نیروهاي امداد هنگام آواربرداري داشته باشد.
منابع اطلاعاتی مختلفی از قبیل تصاویر هوایی و ماهوارهاي، مشاهدات زمینی و دادههاي لیدار به منظور اخذ اطلاعات از منطقه آسیب دیده بعد از زلزله وجود دارد که بر اساس تحقیقات گذشته میتوان از تصاویر ماهوارهاي و هوایی به عنوان مهمترین منابع نام برد. با وجود تنوع سنجندههاي هوایی و ماهوارهاي هنوز هیچ سنجندهاي قادر نیست به تنهایی تمامی اطلاعات مورد نیاز جهت تهیه اتوماتیک و دقیق نقشه تخریب ساختمان ها با روش-هاي موجود ارائه دهد. بنابراین، تلفیق تصاویر قبل و بعد از زلزله به منظور تهیه نقشه تخریب به عنوان یکی از موضوعات تحقیقاتی متخصصان سنجش از دور و مدیران بحران در طول سالهاي اخیر مورد کهتوجه بوده است؛ در این راستا، روشهاي متعددي ارائه شده است. علیرغم تنوع این تحقیقات، هنوز یک روشی که بتواند بطور کامل و دقیق ساختمان هاي تخریبشده را تشخیص دهد وجود ندارد. لذا تحقیقات در زمینه ادغام تصاویر قبل و بعد از زلزله به منظور ارزیابی میزان تخریب ساختمان ها هنوز ادامه دارد.
هدف از این مقاله ارائه یک روش سریع به منظور استخراج نقشه تخریب با استفاده از تصاویر ماهوارهاي با قدرت تفکیک بالا میباشد. در این راستا، در ادامه مقاله روشهاي مختلف و تحقیقات صورت گرفته در زمینه استخراج نقشه تخریب مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه پس از شرح جزئیات روش پیشنهادي نتایج بدست آمده بر روي دادههاي تست ارائه شده است.

-2 استخراج نقشه تخریب
در بین منابع اطلاعاتی موجود به منظور تهیه نقشه تخریب، تصاویر هوایی و ماهوارهاي به عنوان مهمترین منابع اطلاعاتی مورد توجه محققان میباشد(.(Rezaiean, 2010; Li et al., 2008 توانایی تصاویر ماهوارهاي و هوایی از یک سو و اهمیت نقشه تخریب از سوي دیگر سبب شده است تا روشهاي متعددي بر مبناي ادغام تصاویر قبل و بعد از زلزله به منظور ارزیابی میزان تخریب ارائه شود و این مسئله به عنوان یکی از موضوعات داغ تحقیقاتی در زمینه فتوگرامتري و سنجش از دور مطرح باشد.
اولین معیار براي دستهبندي این روشها، بر اساس نوع تصویر استفاده شده میباشد که میتواند هوایی یا ماهواره- اي باشد. در مقایسه با تصاویر هوایی، پوشش پیوسته از مناطق و دسترسی سریع تصاویر ماهوارهاي باعث شده تا محققان بیشتر از این تصاویر براي ارزیابی میزان تخریب استفاده کنند( Yamazaki and Matsuoka, 2007; Vu .(and Ban, 2010 اگرچه در تحقیقاتی نیز از تصاویر هوایی به منظور ارزیابی میزان تخریب استفاده شده است(.(Rezaiean, 2010; Thomas, 2010; Turker and Sumer, 2008

یک تقسیمبندي دیگر براي روشهاي تعیین تخریب بر اساس نحوه تفسیر و پردازش تصویر مطرح میگردد که میتواند بصورت تفسیر بر اساس مشاهده یا پردازش اتوماتیک باشد. در نوع تفسیر بر اساس مشاهده یک تصویر و یا ادغام اطلاعات تصاویر مختلف توسط یک اپراتور انسانی در مورد میزان تخریب تصمیمگیري صورت میگیرد.
بنابراین، حرفهاي بودن اپراتور در کار با تصویر، اعتمادپذیري و دقت نقشه تخریب را افزایش میدهد(.(Yamazaki , 2000; Wang et al., 2011 اگرچه تفسیر مشاهدهاي یک راه قابل اعتماد در ارزیابی میزان تخریب میباشد، ولی زمانبر بودن این روش، که در مواقع اضطرار از مشکلات جدي میباشد، باعث شده است تا محققان علاقه کمتري به این روش نشان دهند. بنابراین تفسیر اتوماتیک تصویر یا تصاویر براي رفع این مشکل مطرح می- باشد، که در آن تفسیر و یا ادغام اطلاعات تصاویر مختلف توسط کامپیوتر و بر اساس اطلاعات از پیش مشخص- شده صورت میگیرد. در این روش، اطلاعات و مشخصه هاي مختلف از تصاویر استخراج شده و با ادغام این اطلاعات میزان تخریب ارزیابی میگردد. به عنوان مثال از اطلاعات پیکسلهاي مجاور مانند بافت و یا لبه در برخی از تحقیقات براي محاسبه میزان تخریب استفاده شده است
Rastiveis, 2011))
اگرچه تصویر قبل از زلزله به تنهایی شامل اطلاعاتی از میزان تخریب نمیباشد، ولی با ادغام این تصویر با تصویر بعد از زلزله تفسیرکننده (انسان و یا کامپیوتر) قادر است تصمیم بهتري در مورد میزان تخریب یک ساختمان بگیرد. در بیشتر تحقیقات صورت گرفته در مورد ارزیابی میزان تخریب، از ادغام تصاویر قبل و بعد از زلزله براي ارزیابی میزان تخریب استفاده شده است(.(Matsumoto et al., 2006; Rejaie and Shinozuka, 2004 ارزیابی میزان تخریب زلزله Sichuan چین، با ادغام تصاویر قبل و بعد ماهواره IKONOS توسط Tamura و Parape (2011) انجام شد(.(Parape and Tamura, 2011 درمقابل، در برخی تحقیقات دیگر تنها از تصویر بعد از زلزله براي ارزیابی میزان تخریب استفاده شده است. در این تحقیقات، از نشانه هایی که بین سطح تخریب شده و سالم مانده از تصویر تمایز قائل شود، براي ارزیابی میزان تخریب استفاده شده است. به عنوان مثال Turker و Sumer (2008) از تکنیک بخشبندي براي متمایز ساختن قسمت تخریب شده از قسمتهاي سالم در تصاویر هوایی استفاده کردند(.(Turker and sumer, 2008 این روش با استفاده از تصاویر هوایی شهر Golcuk، یکی از شهرهایی که در زلزله Izmit ترکیه به شدت آسیب دیده بود، مورد ارزیابی قرار گرفت و اینصحت کلی 80 درصد در تحقیق گزارش شده است.
کامل نبودن اطلاعات تصویر بعد از زلزله به تنهایی در مورد میزان تخریب سبب شده است تا بیشتر محققان از ادغام تصاویر قبل و بعد از زلزله براي این منظور استفاده کنند. در این تحقیق نیز، یک روش نوین براي ارزیابی میزان تخریب بر مبناي تلفیق تصاویر ماهوارهاي قبل و بعد از زلزله ارائه شده است که در فصل بعد جزئیات روش پیشنهادي شرح داده شده است.


-3 روش پیشنهادي
در روش پیشنهادي، که فلوچارت آن در شکل 1 نشان داده شده است، از نقشه مسطحاتی منطقه به عنوان داده کمکی همراه با تصاویر ماهوارهاي قبل و بعد از زلزله به منظور تهیه نقشه تخریب استفاده شده است. همانطور که در فلوچارت مشاهده میشود، پس از انجام پیشپردازش هاي لازم بر روي تصاویر، یک ساختمان به عنوان ساختمان کاندید در نظر گرفته شده و سپس ناحیه این ساختمان با استفاده از اطلاعات زمین مرجع تصاویر از دو تصویر قبل و بعد از زلزله استخراج میشوند. در ادامه با بهره گیري از اطلاعات بافتی به منظور قطعه بندي مناطق ساختمان ی استخراج شده از تصاویر قبل و بعد، نواحی مربوط به سقف دو تصویر تشخیص داده میشوند. در نهایت با مقایسه و ارزیابی نواحی سقف بدستآمده میزان تخریب ساختمان کاندید تعیین میشود. جزئیات مربوط به هر مرحله در ادامه ارائه شده است.


-1-3 پیشپردازش تصاویر ورودي
پیشپردازش داده هاي ورودي در اکثر الگوریتمهاي تشخیص عوارض در سنجش از دور به عنوان مرحله اولیه انجام میشود. در اینجا، ابتدا به منظور حذف خطاي جابجایی ارتفاعی تصاویر اورتو میشوند. در ادامه، تصاویر pan-sharpened با ادغام باندهاي رنگی و پانکروماتیک در سطح پیکسل ساخته میشوند. به منظور افزایش شباهت طیفی بین تصاویر تعادلسازي هیستوگرام بر روي دو تصویر و تناظرسازي هیستوگرام بین دو تصویر صورت میگیرد. در نهایت دو تصویر با استفاده از تعداد نقاط کنترل لازم با دقت بالا نسبت به نقشه زمینمرجع میشوند.

-2-3 استخراج ناحیه ساختمان
اطلاعات زمینمرجع تصاویر امکان تبدیل مختصات هر نقطه از نقشه به مختصات عکسی و برعکس را فراهم می- سازد. در این مرحله، ابتدا مختصات گوشههاي ساختمان کاندید بر روي نقشه استخراج شده و با استفاده از اطلاعات زمینمرجع به مختصات عکسی تبدیل میشوند. با داشتن مختصات عکسی گوشههاي یک ساختمان به آسانی ناحیه مربوط به ساختمان را میتوان استخراج کرد. بنابراین، ناحیه مربوط به ساختمان کاندید از هر دو تصویر قبل و بعد استخراج میشود.

-3-3 آنالیز بافت
تشخیص و جداسازي پیکسلهاي سقف ساختمان از سایر پیکسلها با استفاده از اطلاعات طیفی (درجه خاکستري پیکسلها) امر دشواري میباشد و انجام این امر نیازمند سایر اطلاعات از جمله اطلاعات بافتی میباشد.
در بسیاري از تحقیقهاي انجامشده در زمینه تعیین تخریب ساختمان ها، توصیفگرهاي بافتی به عنوان اطلاعات توانمند براي این اهم استفاده شدهاست(.(Vu and Ban, 2010; Rezaiean, 2010; Vijayaraj et al., 2008 نوع
اطلاعات بافتی استفاده شده نقش مهمی در میزان دقت دارد، بطوریکه بافت مناسبتر باعث تفکیک بهتر بین پیکس شده، و در نتیجه به دقت بهتر میانجامد. در این تحقیق، توصیفگرهاي هارالیک و توصیفگرهاي آماري به عنوان اطلاعات بافتی در کنار توصیفگرهاي طیفی استفاده شدهاست.

-4-3 استخراج و تشخیص سقف
هدف از این مرحله تقسیم پیکسلهاي موجود در ناحیه ساختمان به دستههاي مختلف به منظور جداسازي پیکسلهاي سقف ساختمان از سایر پیکسلها میباشد. این مرحله، هم بر روي ناحیه ساختمان در تصویر قبل از زلزله و هم تصویر بعد از زلزله انجام میشود. قطعه بندي در این مرحله با استفاده از روش خوشهبندي FCM و با بکارگیري توصیفگرهاي بافتی و طیفی صورت میگیرد. در اینجا، دو خوشه سقف و غیر سقف براي ناحیه ساختمان در تصویر قبل از زلزله در نظر گرفته شده است. در ناحیه ساختمان در تصویر بعد از زلزله نیز از آنجا که ممکن است بخشی از سقف تخریب شده باشد، سه خوشه سقف، تخریب و سایر عوارض در نظر گرفته میشود.

بنابراین، خروجی این مرحله قسمتبندي ناحیه ساختمان ی در تصویر قبل و بعد از زلزله بترتیب به دو و سه خوشه میباشد. در شکل 2 (ج) خوشههاي سقف تشخیص داده شده نشان داده شدهاند.
پس از خوشهبندي پیکسلهاي ناحیه ساختمان ی، خوشههاي سقف در ناحیه ساختمان ی قبل و بعد از زلزله تشخیص داده میشوند. در مورد تصویر قبل از زلزله این حقیقت وجود دارد که همیشه سقف خیلی بزرگتر از سایر عوارض بر روي ساختمان میباشد. بنابراین، به این اعتبار میتوان به آسانی خوشه سقف در تصویر قبل از زلزله را تشخیص داد. براي این منظور، از بین دو خوشه مربوط به ناحیه ساختمان ی قبل از زلزله خوشهاي که تعداد پیکسلهاي بیشتري به آن تعلق دارد خوشه سقف در نظر گرفته میشود.
در مورد تصویر بعد از زلزله میتوان گفت از بین سه خوشه متعلق به ناحیه بعد از زلزله، خوشهاي که بیشترین شباهت را به خوشه سقف قبل از زلزله دارد همان خوشه سقف بعد زلزله میباشد. در این حالت، میتوان از فاصله بین مراکز سه خوشه بعد از زلزله با خوشه سقف قبل از زلزله در فضاي توصیفگرها میزان شباهت خوشه ها را سنجید.
پس از استخراج و تشخیص ناحیههاي سقف یک مرحله بهبود کیفیت به منظور حذف پیکسلهاي اشتباه و بازسازي پیکسلهاي حذف شده به صورت اشتباه، بر روي قسمتهاي سقف استخراج شده صورت میگیرد. این عمل با بهره گیري از عملگرهاي مورفولوژیک انجام میشود. در شکل 2 (د) سقفهاي استخراجی پس از مرحله بهبود کیفیت نشان داده شده است.

-5-3 برآورد تخریب
پس از استخراج سقف قبل و بعد از زلزله و مقایسه آنها با یکدیگر میتوان میزان تخریب را برآورد کرد. یک نوع تخمین میتواند بصورت نسبت مساحت قسمت تخریب شده از سقف، بعد از زلزله، به مساحت سقف بدست آمده از قبل از زلزله

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 27700 تومان در 12 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع

گزارش کار اموزی روند طراحی نقشه های ساختمانی شرکت مشاوره ارکان توسعه

word قابل ویرایش
33 صفحه
18700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته عمران
چکیده طبقه همکف : اطلاعات، سرویس های بهداشتی آقایان و خانم ها، اتاق های مربیان، تعدادی انبار، آبدارخانه، آزمایشگاههای آنالیز و سیگامی، شیمی و فیزیک، معدنی عمومی، شیمی آلی، فیزیک مکانیک، مکانیک سیالات، تحقیقات شیمی، اتاق رسمی فنی. طبقه اول و دوم : سرویس های بهداشتی آقایان و خانم ها، اتاق های مربیان، تعدادی انب ...

بهینه سازی استخراج ترکیبات فنلی ، آنتوسیانین و بازده عصاره و بهینه یابی میزان اثر قدرت احیاکنندگی آهن و مهار رادیکال آزاد عصاره ریحان قرمز توسط امواج دهی فراصوت ، به کمک روش سطح پاسخ

word قابل ویرایش
10 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته شیمی
چکیدهدر جامعه امروزی صنعت غذا استفاده از روغن ها گسترش زیادی پیدا کرده و در بسیاری از مواد غذایی کاربرد دارد. جلوگیری از اکسیداسیون این مواد غذایی تبدیل به دغدغه ای گردیده است. آنتی اکسیدان ها ترکیباتی هستند که سرعت اکسیداسیون چربی ها و تولید رادیکال آزاد را بسیار کاهش می دهد. آنتی اکسیدان های سنتزی در بسیاری ...

دانلود مقاله تهیه نقشه کاداستر زراعی با استفاده از تصاویر ماهواره IKONOS نمونه مورد مطالعه شهر شهرکرد

word قابل ویرایش
9 صفحه
21700 تومان
امروزه تصاویر سنجش از دور به عنوان جدیدترین و بروز ترین اطلاعات در جهت تهیه نقشه و کاربری های اراضی شناخته شده است. این تصاویر به جهت ارائه اطلاعات به هنگام ، تنوع اشکال ، رقومی بودن و امکان پردازش در تهیه نقشه های اراضی از اهمیت بالایی برخوردارند. ازاینرو در گوشه و کنار جهان از این تصاویر برای تهیه نقشه های ...

دانلود مقاله بررسی کارآئی روشهای پردازش رقومی تصاویر ماهوارهای به منظور تهیه نقشه و شناسائی فرسایش خاک

word قابل ویرایش
11 صفحه
21700 تومان
مقدمهزمین به عنوان یکی از منابع قابل دسترس بشر برای ادامه حیات، پدیدهای پویا و در حال تغییر است. جهت دادن این تغییرات به سمت و سوی مطلوب انسانها همیشه و در همه حال ممکن نیست.فرسایش خاک یکی از همین تغییرات طبیعی است که امروزه به علت استفاده نابخردانه از اراضی توسط انسانها از وضعیت کند و طبیعی خود خارج شده و حا ...

مقاله طراحی نقشه استراتژی زنجیره تأمین با رویکرد ترکیبی ( BSC - SCOR ) ( مطالعه موردی : شرکت ایران خودرو )

word قابل ویرایش
20 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
طراحي نقشه استراتژي زنجيره تأمين با رويکرد ترکيبي (BSC-SCOR) (مطالعه موردي:شرکت ايران خودرو) چکيده هدف تحقيق حاضر طراحي نقشه استراتژي ، بر اساس اهداف ، مأموريت ها ، چشم انداز و استراتژي هاي ايران خودرو با استفاده از رويکرد ترکيبي کارت امتيازي متوازن و مدل مرجع عمليات زنجيره تأمين ١، در شش عامل ارزيابي زنج ...

مقاله تهیه نقشه جنگل با استفاده از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان با تصاویر ماهوارهای ETM+ سال 2014 ( مطالعه موردی : شهرستانهای شیروان و چرداول - استان ایلام )

word قابل ویرایش
14 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** تهیه نقشه جنگل با استفاده از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان با تصاویر ماهوارهای ETM+ سال 2014 (مطالعه موردی: شهرستانهای شیروان و چرداول-استان ایلام) چکیده در اختیار داشتن نقشه های کاربری اراضی در بسیاری از زمینه ها از جمله مدیریت منابع طبی ...

مقاله ارزیابی جامع تصاویر ماهواره ای WorldView - 2 به منظورتهیه نقشه توپوگرافی

word قابل ویرایش
18 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
ارزیابی جامع تصاویر ماهواره ای WorldView-2 به منظورتهیه نقشه توپوگرافی چکیده با پرتاب سه ماهواره Geoeye-1، WorldView-1، WorldView-2، نسل قدرتمندی از ماهواره های با توان تفکیک بالا به دنیا معرفی شدند. یکی از این کاربردهای این ماهواره ها تهیه نقشه های بزرگ مقیاس از تصاویر این ماهواره ها است. به دلیل پتانسیل ب ...

مقاله ارزیابی دقت روش های مختلف تهیه نقشه دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره ای ( منطقه مورد مطالعه : شهرستان تهران )

word قابل ویرایش
10 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** ارزیابی دقت روش های مختلف تهیه نقشه دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره ای(منطقه مورد مطالعه : شهرستان تهران) چکیده دمای سطح زمین یکی از متغیرهای کلیدی در دانش زمین می باشد. کاربرد مستقیم و غیر مستقیم دمای سطح زمین در اندازهگی ...