پایان نامه ارشد:توسعه مدلی مبتنی بر فناوری سنجش از دور (اپتیکی) به منظور برآورد خسارت ساختمانها در برابر زلزله

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی عمران

گرایش :مهندسی زلزله

عنوان : توسعه مدلی مبتنی بر فناوری سنجش از دور (اپتیکی) به منظور برآورد خسارت ساختمانها در برابر زلزله

پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله

پایان‌نامه کارشناسی ارشد

مهندسی عمران- مهندسی زلزله

 

توسعه مدلی مبتنی بر فناوری سنجش از دور (اپتیکی) به منظور برآورد خسارت ساختمانها در برابر زلزله

 

استاد راهنما

دکتر بابک منصوری

 

زمستان 1393  

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

رخداد زلزله به دلیلی ماهیت غیرقابل پیش بینی بودن آن می تواند باعث خسارات مالی و تلفات جانی فراوانی بویژه در مناطق شهری شود. به منظور اثربخشی فرآیند مدیریت بحران پس از رخداد زلزله، نیاز مبرمی به  نقشه  تخریب است که در آن میزان تخریب ساختمان ها  نشان داده شده باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر، ارایه روشی کارآمد برای تولید نقشه تخریب می باشد. منابع مورد استفاده در این تحقیق، تصاویر ماهواره ای منطقه زلزله زده مربوط به قبل و بعد از زلزله و نیز داده های کمکی موجود می باشد. جهت شروع تحقیق ابتدا یک مرحله پیش پردازش که شامل هم مختصات سازی و تلفیق تصاویر است، انجام می شود. سپس با استفاده از داده های کمکی، سقف ساختمان ها در ناحیه مورد مطالعه از تصاویر استخراج می شود. به دلیل قابلیت بالای ویژگیهای بافتی در تعیین میزان تخریب ساختمان ها، ویژگی های بافتی مرتبه دوم هارالیک از تصاویر استخراج شدند. در ادامه با کمک الگوریتم ژنتیک، تعداد سه شاخص از میان شاخص های بافتی به عنوان شاخصهای بافتی بهینه استخراج گردیدند. تابع شایستگی مورد استفاده در الگوریتم ژنتیک، ضریب کاپای حاصل از طبقه بندی SVM می باشد. سپس با استفاده از الگوریتم طبقه بندی نظارت شده SVM و شاخصهای بافتی بهینه انتخاب شده، سقف ساختمان های موجود در سه کلاس سقف پابرجا، سقف نیمه فروریخته و سقف فروریخته طبقه بندی شدند و درصد پیکسل های هر کلاس برای هر سقف به عنوان ورودی های سیستم استنتاج فازی محاسبه شد. برای تصمیم گیری در مورد وضعیت ساختمان از لحاظ میزان تخریب، از سیستم استنتاج فازی با موتور استنتاجی ممدانی استفاده شد. مجموعه قواعد فازی با بهره گیری از تقابل درصد وجود پیکسل های هر کلاس در سقف ساختمان با نقشه تخریب مرجع موجود در داده های کمکی ایجاد شدند. اطلاعات بدست آمده در مرحله قبل برای تعداد 11294 ساختمان موجود در ناحیه مورد مطالعه وارد سیستم استنتاج فازی شدند و نقشه تخریب برای چهار حالت تولید شد. در ارزیابی دقت روش پیشنهادی در تحقیق حاضر با استفاده از  مقایسه نقشه تخریب حاصل با نقشه تخریب مرجع،میزان دقت برای چهار حالت به ترتیب 61 درصد، 73 درصد، 76 درصد و 89 درصد بدست آمد. در پایان نتیجه گیری انجام شد و همچنین پیشنهاداتی برای بهبود روش تعیین میزان تخریب ساختمان ها ارایه گردید.

 

کلمات کلیدی: سنجش میزان تخریب ساختمان ها، ویژگی های بافتی، طبقه بندی نظارت شده، ماشین بردار پشتیبان، الگوریتم ژنتیک، سیستم استنتاج فازی

 

                                                        فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                          صفحه

1- فصل اول:کلیات تحقیق  6

1-1- مقدمه  7

1-2- بیان مسئله و ضرورت انجام تحقیق   8

1-3- سوالات تحقیق   8

1-4- اهداف تحقیق   9

1-5- ساختار تحقیق   9

2- فصل دوم : مرور تحقیقات پیشین در زمینه تعیین تخریب ساختمان ها 10

2-1- ‏‏مقدمه  11

2-2- مروری بر روشهای پیشین در تعیین تخریب ساختمانها پس از رخداد زلزله  11

2-2-1- روش های موجود از دیدگاه نوع داده های مورد استفاده 11

2-2-2- روش های موجود از دیدگاه روش تعیین میزان تخریب   13

2-3- آنالیز بافت   25

2-3-1- ویژگی های بافتی آماری   28

2-4- مروری بر یافتن ویژگی های بافتی (باندهای) بهینه  35

2-4-1- الگوریتم ژنتیک (GA) 36

2-5- طبقه بندی تصاویر  39

2-5-1- طبقه بندی الگوریتم ماشین بردار(SVM) 40

2-6- مروری بر مدل نقشه تخریب   44

2-6-1- بکارگیری سیستم فازی جهت تصمیم گیری در مورد وضعیت ساختمان ها 45

2-7- جمع بندی تحقیقات پیشین   49

3- فصل سوم: روش پیشنهادی تحقیق   52

3-1- مقدمه  53

3-2- مراحل انجام تحقیق   53

3-2-1- جمع آوری داده های مورد مطالعه  54

3-2-2- آماده سازی داده ها 54

3-2-3- استخراج ویژگی های بافتی   55

3-2-4- یافتن ویژگی های بافتی (باندهای) بهینه با استفاده از GA و SVM    57

3-2-5- طبقه بندی سقف ساختمان ها 60

3-2-6- طراحی سیستم فازی جهت تصمیم گیری وضعیت ساختمان ها 62

3-2-7- نقشه تخریب   64

3-2-8- ارزیابی و برآورد دقت الگوریتم پیشنهادی تحقیق   65

3-3- نرم افزارهای مورد استفاده 67

4- فصل چهارم: پیاده سازی  69

4-1- مقدمه  70

4-2- منطقه مورد مطالعه و پیش پردازش داده ها 69

4-3-  استخراج سقف ساختمان ها 73

4-4- استخراج ویژگی های بافتی   74

4-5- استخراج ویژگی های بافتی بهینه با استفاده از الگوریتم ترکیبی SVM-GA  75

4-6-  طبقه بندی سقف ساختمان ها با الگوریتم SVM    77

4-7- طبقه بندی کلاس های تخریب بر اساس منطق فازی   80

4-7-1 توابع عضویت و فازی سازی   80

4-7- استنتاج فازی   81

4-8- تولید نقشه تخریب   84

4-9- برآورد دقت   85

5- فصل پنجم: جمع بندی و پیشنهادات  91

5-1- جمع بندی   92

5-2- پیشنهادات   96

مراجع  99

چکیده انگلیسی   101

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                          صفحه

شکل ‏2‑1  نتیجه تفسیر بصری تصاویر سنجنده Quick Bird زلزله بم توسط Yamazaki  و همکاران.. 16

شکل ‏2‑2  استخراج قطعات معنادار از تصاویر در آنالیز شئ مبنا 20

شکل ‏2‑3 مدل مفهومی روش ارائه شده توسط گوسلا  و همکاران.. 21

شکل ‏2‑4 مدل مفهومی روش ارائه شده توسط چینی و همکاران.. 23

شکل ‏2‑5 مدل مفهومی روش ارائه شده توسط صمدزادگان و همکاران.. 24

شکل ‏2‑6 چهار جهت اصلی تصویر برای تشکیل ماتریس هم اتفاق.. 31

شکل ‏2‑7 نحوه تشکیل ماتریس هم اتفاق.. 31

شکل ‏2‑8 نحوه تولید تصاویر بافتی با حرکت پنجره متحرک با ابعد 3*3. 35

شکل ‏2‑9 نمونه ای از انجام جهش بر روی یک کروموزوم. 39

شکل ‏2‑10 طبقه بندی به روش SVM  در دوکلاس با استفاده از کرنل خطی.. 42

شکل ‏2‑11 طبقه بندی بهینه دو کلاس با کرنل خطی.. 43

شکل ‏2‑12 سیستم منطق فازی.. 46

شکل ‏2‑13 نمودار یک سیستم استنتاج (ممدانی) 47

شکل ‏3-1 مدل مفهومی الگوریتم پیشنهادی تحقیق.. 54

شکل ‏3-2 فرآیند کلی الگوریتم ترکیبی GA-SVM 57

شکل ‏3-3 نحوه انتخاب ویژگی های بافتی بهینه. 58

شکل ‏3-4 نمونه ای از کروموزوم مورد استفاده در این تحقیق.. 58

شکل ‏3-5 فرآیند طبقه بندی ساختمان با الگوریتم SVM… 61

شکل3-6 نحوه تعریف ورودی های سیستم استنتاج فازی.. 66

شکل ‏4‑1 زلزله شهر بم، کرمان، ایران. 70

شکل ‏4‑2 تصویر ماهواره QuickBird  مربوط به قبل از زلزله بم. 71

شکل ‏4‑3 تصویر ماهواره QuickBird  مربوط به پس از زلزله بم. 72

شکل ‏4‑4 داده کمکی شامل بردارهای پلیگون ساختمانها و اطلاعات آن ها 73

شکل ‏4‑5 ماسک ساخته شده و سقف های ساختمانی استخراج شده 74

شکل ‏4‑6 اجرای الگوریتم GA-SVM… 77

شکل ‏4‑7  اجرای الگوریتم MAIN-SVM… 78

شکل ‏4‑8 نتایج طبقه بندی سقف ساختمان ها با استفاده از الگوریتم SVM… 79

شکل ‏4‑9 توابع عضویت مورد استفاده برای فازی سازی ورودی های سیستم فازی.. 81

شکل ‏4‑10 تابع عضویت مربوط به بخش خروجی سیسستم استنتاج فازی.. 83

شکل ‏4‑11 ساختار سیستم استنتاج فازی طراحی شده 83

شکل ‏4‑12 نقشه تخریب مرجع تهیه شده توسط یامازاکی و همکاران(C1,C3,C4,C5) 88

شکل ‏4‑13  نقشه تخریب نهایی حاصل از پیاده سازی الگوریتم پیشنهادی تحقیق(C1,C3,C4,C5). 89

شکل ‏4‑14  نقشه تخریب نهایی حاصل از پیاده سازی الگوریتم پیشنهادی تحقیق(C1&3,C4,C5). 89

شکل ‏4‑15 نقشه تخریب نهایی حاصل از پیاده سازی الگوریتم پیشنهادی تحقیق(c1,c3,c4&5). 89

شکل ‏4‑16 نقشه تخریب نهایی حاصل از پیاده سازی الگوریتم پیشنهادی تحقیق(c1&3,c4&5) 90

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                          صفحه

جدول ‏2‑1 رابطه بین بردار آفست و 4 جهت اصلی.. 31

جدول ‏2‑2 طبقه بندی ساختمان های آسیب دیده بر اساس آیین نامه(EMS98-2008) 45

جدول ‏2‑3 جمع بندی تحقیقات پیشین.. 49

جدول ‏3‑1 توصیف گرهای آماری استخراجی از ماتریس هم اتفاق(هارالیک) استفاده شده 56

جدول ‏3‑2   ماتریس خطا برا ی یک طبقه بندی با سه کلاس… 60

جدول ‏3‑3 نحوه تشکیل ماتریس خطا 65

جدول ‏4‑1 ویژگی های استخراجی آماری مرتبه دوم هارالیک… 74

جدول ‏4‑2 چند ساختمان نمونه به همراه درصد حضور هر کلاس در سقف ساختمان. 80

جدول ‏4‑3 تعدادی از قواعد فازی استفاده شده در سیستم استنتاج فازی.. 82

جدول ‏4‑4  نتیجه نهایی اعمال الگوریتم پیشنهادی بر روی ساختمان های ناحیه مورد مطالعه. 84

جدول ‏4‑5 کلاس ها ی تخریب نقشه مرجع و نمادهای متناظر در این تحقیق.. 86

جدول ‏4‑6 ماتریس خطا حاصل از الگوریتم پیشنهادی در تعیین تخریب ساختمان (C1,C3,C4,C5) 86

جدول ‏4‑7 ماتریس خطا حاصل از الگوریتم پیشنهادی در تعیین تخریب ساختمان (C1&3,C4,C5) 86

جدول ‏4‑8 ماتریس خطا حاصل از الگوریتم پیشنهادی در تعیین تخریب ساختمان (C1,C3,C4&5) 87

جدول ‏4‑9 ماتریس خطا حاصل از الگوریتم پیشنهادی در تعیین تخریب ساختمان (C1&3,C4&5) 87

 

1- فصل اول

کلیات تحقیق

  • مقدمه

سوانح طبیعی مجموعه ای از حوادثی است که خسارت های جانی و مالی فراوانی را به دنبال دارد. پیش بینی این رویدادها ممکن نبوده و یا بسیار دشوار است و اتفاق افتادن آنها غافلگیری را به دنبال خواهد داشت. در این میان زلزله به عنوان یکی از مخرب ترین بلایای طبیعی بویژه زمانی که در مناطق پرجمعیت شهری اتفاق می افتد گاها اثرات جبران ناپذیری بر جای می گذارد. به عنوان مثال زلزله های 1994 کالیفرنیای  آمریکا و زلزله سال 1995 کوبه ژاپن منجر به کشته شدن هزاران نفر و خسارات اقتصادی سنگین نزدیک به 200 میلیون دلار شد. زلزله سال 1999 ازمیر ترکیه با 15000 کشته و 24000 زخمی و برجای گذاشتن هزاران بی خانمان، در حدود 41000 بنا از جمله ساختمان های دولتی و اداری را ویران کرد. زلزله سال 2001 گجورات هند در حدود 20000 کشته و 166000 زخمی برجای گذاشت و 348000 خانه را ویران کرد.

با نگاهی به نقشه خطر زلزله جهانی در می یابیم که ایران در ناحیه ای بسیار فعال از لحاظ تکتونیکی واقع شده و زلزه های گذشته مصداق این امر است. بسیاری از شهرها در نزدیکی گسلها قرار دارند و از اینرو هر چند سال یکبار شاهد وقوع زلزله مخرب با خسارات مالی و جانی فراوان هستیم. مجموعه اقدامات مدیریت بحران پس از رخداد زلزله می تواند باعث کاهش میزان تلفات انسانی گردد. اما این موضوع زمانی می تواند موثر واقع شود که عملیات امداد و نجات، سریع و با طرح و برنامه همراه باشد. یکی از باارزشترین منابع اطلاعاتی که می تواند مدیران بحران را در امر سازماندهی عملیات امداد و نجات و همچنین تخصیص منابع یاری نماید، نقشه تخریب منطقه می باشد. با داشتن نقشه تخریب ساختمان ها  که در آن میزان تخریب هر ساختمان مشخص شده می توان عملیات امداد و نجات، اسکان، آواربرداری و حتی بازسازی مناطق آسیب دیده را کارآمدتر انجام داد.

به منظور تعیین سریع اثرات بلایای طبیعی بویژه زلزله، مجموعه داده های حاصل از سنجش از دور می تواند اطلاعاتی مفید و مهم در اختیار بگذارد. فناوری سنجش از دور امروزه با فراهم آوردن داده های متنوع و مفید و با گستره پوششی وسیع از منطقه بحران زده و با قدرت تفکیک مکانی بالا ابزاری مفید جهت تعیین میزان تخریب ساختمانها شده است. با ظهور نسل جدید سیستم های ماهواره ای جدید همچونIkonos   و Geoeye امکان تصویربرداری با قدرت تفکیک مکانی بالا فراهم گردیده است که این امر به نوبه خود امکان پردازش های دقیقتر و حصول نتایج بهتر در برآورد میزان خسارت ساختمان های شهری را در پی داشته است

تعداد صفحه : 111

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید