• شماره ركورد
    23967
  • شماره راهنما
    MAP2 116
  • عنوان

    تخمين محصول عمق نوري هواويز MODIS و بهبود قدرت تفكيك زماني آن‌‌، بر اساس داده‌هاي ماهواره زمين ثابت METEOSAT-9 با استفاده از يادگيري ماشين

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران نقشه برداري - سنجش از دور
  • دانشكده
    مهندسي عمران و حمل و نقل
  • تاريخ دفاع
    1403/6/27
  • صفحه شمار
    72 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر مهدي مومني
  • كليدواژه فارسي
    عمق نوري ذرات آلودگي هوا , محصول MAIAC-AOD , سنجندهٔMODIS , سنجندهٔSEVIRI , روش‌هاي يادگيري ماشين
  • چكيده فارسي
    AOD يكي از پارامترهاي كليدي براي اندازه‌گيري ذرات معلق در هوا است. دو روش اصلي براي تخمين AOD شامل ايستگاه‌هاي زميني AERONET و مشاهدات ماهواره‌اي وجود دارد. ايستگاه‌هاي زميني دقت بالايي دارند اما به دليل توزيع محدود، قادر به تخمين AOD در پوشش وسيع مكاني نيستند. محصولات ماهواره‌اي با پوشش بيشتر و هزينه كمتر، مزاياي بيشتري ارائه مي‌دهند، اما تخمين AOD در اين محصولات وابسته به روش‌هاي فيزيكي است و به داده‌هاي فيزيك زيادي نياز دارد. بنابراين با وجود پيشرفت‌هاي ماهواره‌اي، توسعه روشي كه AOD را در زمان واقعي و با قدرت تفكيك زماني بالا ارائه دهد، همچنان ضروري است. هدف از اين تحقيق، به‌كارگيري يادگيري ماشين و داده‌هاي reflectance ماهواره زمين‌ثابت MSG-2 سنجنده SEVIRI براي بهبود قدرت تفكيك زماني محصول MAIAC-AODسنجنده Terra در دو منطقه مختلف است. در ابتدا به منظور آموزش الگوريتم‌هاي مورد نظر و ارزيابي آن‌ها با ايستگاه‌هاي AERONET، از داده‌هاي كشور ايتاليا استفاده شد. چهار روش يادگيري ماشين كه شامل ماشين بردار پشتيبان، جنگل تصادفي، XGBoost و پرسپترون چندلايه مي‌باشد، برروي ايستگاه‌هاي اين كشور آموزش ديدند. مقايسه نتايج با داده‌هايAERONET نشان داد، روش XGBoost نسبت به ساير روش‌ها عملكرد بهتري دارد. براي بهبود دقت مدل، از داده‌هاي هواشناسي همراه با داده‌هاي reflectance سنجنده SEVIRI استفاده شد كه منجر به بهبود چشم‌گيري در نتايج گرديد. XGBoost با RMSE معادل 0.04 و R² برابر با 0.70 بهترين عملكرد را ارائه داد، در حالي كه SVR با RMSE برابر 0.08 و R² معادل 0.48، ضعيف‌ترين نتايج را نشان داد. براي ارزيابي تعميم‌پذيري زماني، مدل‌هاي آموزش‌ديده با داده‌هاي ساعت 10:30 UTC بررسي شدند. مدل XGBoost در بازه زماني 9:30 (زمان آموزش مدل) داراي R² برابر با 0.8 و ضريب همبستگي 0.87 بود و در زمان 10:30 UTC(زمان ارزيابي مدل براي تعميم زماني)، R² برابر با 0.68 و ضريب همبستگي 0.75 بدست‌آمد. اين نتايج نشان‌دهنده عملكرد برتر XGBoost نسبت به ساير روش‌ها است. مدل‌ها براي استان اصفهان نيز آموزش داده شدند، كه در اين منطقه نيز XGBoost از ديگر روش‌ها برتر بود. در اين منطقه مدل‌هاي مورد نظر با داده‌هاي ساعت07:30 UTC ( زمان عبور ماهوارهTerra ) مورد آموزش قرار گرفتند. سپس به منظر تعميم زماني با داده‌هاي ساعت 10:30 UTC ( زمان عبور ماهوارهAqua ) مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان‌دهنده R² برابر با 0.51 و ضريب همبستگي 0.75 بود.
  • كليدواژه لاتين
    Aerosol optical depth , MAIAC , SEVIRI , Machine learning
  • عنوان لاتين
    Estimation of MODIS aerosol optical depth product and improvement of temporal resolution based on METEOSAT-9 geostationary satellite data using Machine learning
  • گروه آموزشي
    مهندسي نقشه برداري
  • چكيده لاتين
    AOD (Aerosol Optical Depth) is a key parameter for measuring particulate matter in the air. There are two main methods for estimating AOD: ground-based AERONET stations and satellite observations. Ground stations provide high accuracy but have limited spatial coverage, making it difficult to estimate AOD over large areas. Satellite products, on the other hand, offer broader coverage at lower costs but rely on physical methods and require a lot of physical data for AOD estimation. Despite advances in satellite technology, developing a method that can provide real-time AOD estimates with high temporal resolution remains essential. The goal of this research is to use machine learning and the reflectance data from the geostationary MSG-2 satellite’s SEVIRI sensor to improve the temporal resolution of the Terra sensorʹs MAIAC-AOD product in two different regions. Initially, to train and eva‎luate the algorithms using AERONET stations, data from Italy were utilized. Four machine learning methods—Support Vector Machines (SVR), Random Forest, XGBoost, and Multilayer Perceptron—were trained on the country’s stations. The results compared with AERONET data showed that XGBoost performed better than the other methods. To improve model accuracy, meteorological data were used alongside the SEVIRI sensorʹs reflectance data, leading to significant improvements. XGBoost achieved an RMSE of 0.04 and an R² of 0.70, while SVR showed the weakest performance with an RMSE of 0.08 and an R² of 0.48. To eva‎luate temporal generalization, models trained on data from 9:30 UTC were tested at 10:30 UTC. The XGBoost model had an R² of 0.8 and a correlation coefficient of 0.87 at 9:30 (training time), and an R² of 0.68 and a correlation coefficient of 0.75 at 10:30 UTC (eva‎luation time for temporal generalization). These results demonstrate the superior performance of XGBoost compared to the other methods. The models were also trained for the Isfahan region, where XGBoost again outperformed the other methods. In this region, the models were trained on data from 07:30 UTC (Terra satellite overpass time) and were then eva‎luated for temporal generalization using data from 10:30 UTC (Aqua satellite overpass time). The results showed an R² of 0.51 and a correlation coefficient of 0.75.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    76357
  • نويسنده

    جنگ علي، نصيره