شماره ركورد
25241
شماره راهنما
MAP2 128
عنوان
ارزيابي كارائي مدلهاي يادگيري ماشين در مدلسازي ژئوئيد منطقه اي با استفاده از اندازهگيريهاي GPS/Leveling
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي نقشه برداري- ژئودزي
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1404/07/19
صفحه شمار
81 ص .
استاد راهنما
حميد مهرابي
كليدواژه فارسي
ژئوئيد , روشهاي يادگيري ماشين , ارتفاع ژئودتيك , ارتفاع اورتومتريك
چكيده فارسي
ژئوئيد يكي از سطوح هم پتانسيل ميدان ثقل زمين بوده كه به بهترين نحوه ممكن (براساس تئوري روش كمترين مربعات) سطح متوسط درياها (MSL) را تقريب ميكند. اين سطح به عنوان مبناي ارتفاعي (ديتوم ارتفاعي – شكل فيزيكي) زمين شناخته شده و در پروژههاي عمراني و ساختماني جهت تعيين ارتفاعات استفاده ميشود. بنابراين مدلسازي دقيق اين سطح از اهميت زيادي در نقشهبرداري و ژئودزي برخوردار است. روشهاي مختلف و متفاوتي جهت مدلسازي ژئوئيد وجود دارد. اين روشها عبارتنداز: روش هندسي تعيين ژئوئيد، تعيين ژئوئيد به روش ماهوارهاي، روشهاي جاذبي تعيين ژئوئيد و تعيين ژئوئيد با استفاده از GPS/leveling. هر كدام از اين روشها داراي معايب و مزايايي ميباشند. اما، امروزه با توجه به گسترش شبكههاي GNSS و همچنين انجام ترازيابي دقيق در ايستگاههاي اين شبكهها، استفاده از روش GPS/Leveling مقبوليت بيشتري پيدا كرده است. در اين روش با در اختيار داشتن ارتفاعات اورتومتريك و نرمال، ميتوان ارتفاع ژئوئيد را محاسبه نمود.
در ساليان اخير از روشهاي يادگيري ماشين جهت مدلسازي محلي ارتفاع ژئوئيد استفاده شده است. حسن و مزيت اصلي روشهاي يادگيري ماشين در محاسبات ساده و سريع، همچنين دقت و صحت بالا در نتايج حاصل ميباشد. بنابراين در اين پاياننامه از مدلهاي شبكه عصبي رگرسيون عمومي (GRNN)، مدل استنتاج عصبي-فازي سازگار (ANFIS) و مدل رگرسيون بردار پشتيبان (SVR) جهت برآورد ارتفاع ژئوئيد محلي در منطقه ايران استفاده شده است. جهت ارزيابي مدلهاي پيشنهادي، 31 و 26 ايستگاه GPS/Leveling در محدوده فلات ايران در دو شبكه البرز مركزي و شبكه محلي شمالغرب كشور در سه سناريو مختلف به كار گرفته شده است. در اين سه سناريو به ترتيب با در نظر گرفتن 2، 4 و 7 ايستگاه به عنوان ايستگاههاي آزمون، دقت و صحت مدلها مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين نتايج مدلهاي يادگيري ماشين در ايستگاههاي آزمون با مدلهاي ژئوئيد محلي ايران IRG2016 و مدل جهاني ژئوئيد EGM2008 مقايسه شده است. در سناريو اول كه تعداد ايستگاههاي آموزش بيشتر از دو سناريو ديگر است خطاي RMSE مدلهاي ANFIS، SVR، GRNN، IRG2016 و EGM2008 در شبكه البرز مركزي به ترتيب برابر با 35/27، 69/63، 35/62، 26/25 و 20/63 سانتيمتر شده است. براي شبكه شمالغرب مقدار خطا به ترتيب برابر با 94/3، 27/83، 11/93، 05/23 و 65/45 سانتيمتر حاصل شده است. در اين سناريو و در هر دو شبكه مورد مطالعه خطاي مدل ANFIS كمتر از دو مدل ديگر شده است. اما در سناريوهاي دو و سه خطاي مدل ANFIS بيشتر شده ولي خطاي مدلهاي SVR و GRNN كاهشي بوده است. اين موضوع نشان ميدهد كه دو مدل SVR و GRNN با دادههاي ورودي كمتر، دقت بالاتري را ارائه ميدهند. ميانگين خطاي مدلهاي IRG2016 و EGM2008 در دو شبكه مورد مطالعه به ترتيب برابر با 15/26 و 42/54 سانتيمتر شده است. بنابراين مدل محلي IRG2016 نسبت به مدل جهاني از دقت بالاتري برخوردار بوده است. اما مقايسه مدل IRG2016 با مدل ANFIS ارائه شده در اين پاياننامه نشان ميدهد كه مدل جديد در صورت وجود مشاهدات ايستگاههاي GPS/Leveling بيشتر با توزيع يكنواخت و مناسبتر، ميتواند دقت بالاتري را در برآورد تغييرات مكاني ارتفاع ژئوئيد ارائه دهد.
كليدواژه لاتين
Geoid , machine learning methods , normal height , orthometric height
عنوان لاتين
Efficiency of machine learning models in local geoid modeling using GPS/Leveling observations
گروه آموزشي
مهندسي نقشه برداري
چكيده لاتين
The geoid is one of the equipotential surfaces of the Earthʹs gravity field, which approximates the mean sea level (MSL) in the best possible way (according to the theory of the least squares method). This level is known as the height base (elevation datum - physical form) of the earth and is used in civil and construction projects to determine heights. Therefore, accurate modeling of this level is very important in surveying and geodesy. There are different methods for geoid modeling. These methods include: geometrical method, geoid determination by satellite method, gravimetric methods and geoid determination using GPS/leveling. Each of these methods has advantages and disadvantages. However, nowadays, due to the expansion of GNSS networks and also accurate leveling in the stations of these networks, the use of GPS/Leveling method has gained more acceptances. In this method, having the orthometric and normal heights, the height of the geoid can be calculated.
In recent years, machine learning methods have been used for local geoid height modeling. The main advantage of machine learning methods is simple and fast calculations, as well as high accuracy and precision in the results. Therefore, in this thesis, the generalized regression neural network (GRNN), adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and support vector regression (SVR) models have been used to estimate the local geoid height in the Iranian region. In order to evaluate the proposed models, 31 and 26 GPS/Leveling stations have been used in the Iranian plateau in central Alborz network and northwest network in three different scenarios. In these three scenarios, considering 2, 4 and 7 test stations, the accuracy of the models have been investigated. Also, the results of the machine learning models in the test stations have been compared with the IRG2016 and EGM2008 models. In the first scenario, where the number of training stations is more than the other two scenarios, the RMSE of ANFIS, SVR, GRNN, IRG2016 and EGM2008 models in the central Alborz network is 27/35, 63/69, 62/35, 25/26, and 63.20 cm, respectively. For the northwest network, the RMSE is 3.94, 83.27, 93.11, 23.05 and 45.65 cm, respectively. In this scenario and in both studied networks, the error of the ANFIS model is lower than the other two models. However, in scenarios two and three, the error of the ANFIS model increased, but the error of the SVR and GRNN models decreased. This shows that the SVR and GRNN models provide higher accuracy with less input data. The averaged RMSE of IRG2016 and EGM2008 models in two studied networks is 26.15 and 54.42 cm, respectively. Therefore, the local model of IRG2016 has been more accurate than the global model. But the comparison of the IRG2016 model with the ANFIS model presented in this thesis shows that the new model can provide higher accuracy in estimating the spatial varations of the geoid height if there are more GPS/Leveling station observations with a more uniform distribution.
تعداد فصل ها
6
فهرست مطالب pdf
149067
نويسنده