تئوری گراف

مقاله حاضر به منظور بررسی قابلیت سیستم پیشنهادی استخراج نیمه خودکار راه از تصاویر ماهواره ای با حد تفکیک های مکانی مختلف به منظور بهنگام کردن نقشه های متوسط و کوچک مقیاس پایگاه داده GIS سازمان راهداری و حمل ونقل جاده ای کشور تهیه گردیده است. هدف پژوهش حاضر حفظ و یا افزایش دقت و سرعت استخراج اطلاعات در مقایسه با عملیات زمینی و استفاده از GPS است. افزون بر این، میزان موفقیت این سیستم در استخراج اشکال مختلف راه اعم از راه مستقیم، مارپیچ، تقاطع و میدان مورد بررسی قرار گرفته است. داده های ورودی سامانة مورد نظر شامل تصاویر پانکروماتیک و Pansharpened ماهواره های Ikonos و D1-IRS (به ترتیب دارای قدرت تفکیک مکانی 1، 4 و 5 متر) و تصاویر Pansharpened ماهواره 7-Landsat (دارای قدرت تفکیک مکانی 15 متر) است. در روش پیشنهادی، ضمن انجام خوشه بندی FCM در فضای طیفی و بهبود کیفیت راه های کشف شده به وسیله اپراتورهای مورفولوژی با حذف نویز و پوشش گپ ها، اقدام به کشف عارضة راه شده است. روش مذکور با انجام خوشه بندی در فضای تصویر، موقعیت نقاط اصلی شبکة راه ها را شناسایی کرده و در پایان با بهره گیری از الگوریتم MST در تئوری گراف و انتخاب تابع وزن مناسب (فاصله اقلیدسی) اقدام به اتصال این نقاط و تشکیل محور مرکزی راه در فرمت برداری برای ورود به GIS کرده است. رسیدن به میانگین دقت کلی بیش از 98 درصد در طبقه بندی تصویر به دو کلاس راه و غیرراه و حصول میانگین خطای RMS حدود 68/0 پیکسل ـ از مقایسة محور راه استخراج شده با واقعیت زمینی آن ـ نشانگر موفقیت کلی سامانة معرفی شده برای استخراج نیمه خودکار راه به شمار می آید.

بازآرایی شبکه های توزیع برق، بالاخص در حضور سیستم های اتوماسیون، یکی از اهداف بهره برداری در شبکه های قدرت محسوب می شود. بازآرایی را می توان با اهداف متنوعی انجام داد که کاهش تلفات یکی از مهمترین آنهاست. در این مقاله، عملیات بازآرایی با ترکیب جدیدی از الگوریتم زنبورها و تئوری گراف، با کمک تابع هدف چندمنظوره بدیع و نسبتاً کاملی جهت کاهش تلفات، نامتعادلی توان در فیدر، تعداد عملیات سوئیچینگ و بهبود پروفیل ولتاژ صورت گرفته است. از الگوریتم زنبورها برای انجام عملیات بازآرایی چند منظوره و از تئوری گراف جهت بررسی وضعیت شعاعی شبکه ضمن تغذیه همه بارها پس از بازآرایی بهره گرفته شده است. برنامه مورد نظر جهت بازآرایی شامل ترکیب این دو تکنیک ، در محیط نرم افزار مطلب نوشته شده و بر روی یک شبکه نمونه 33 باسه و 12.66 کیلوولت آزمایش شده است. نتیجه نهایی نشان دهنده موفقیت ترکیب این دو تکنیک در معرفی ساختار جدید بهینه ای برای شبکه توزیع می باشد.

یکی از روش های اولیه مطرح در تئوری گراف که بیش از سه دهه است که در تحلیل روابط فضایی در معماری و برنامه ریزی شهری به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد شیوه تحلیل فضای محدب است. در مقابل، یکی از روش های این تئوری که در تحلیل های معمارانه کمتر مورد استفاده قرار گرفته تحلیل نقطه تقاطع است. با این وجود که روش نقطه تقاطع چندین مزیت بالقوه بر روش های قدیمی در تئوری گراف دارد اما تا کنون مقایسه متقاعد کننده ای بین این شیوه و سایر روش ها صورت نگرفته است. در این مقاله 3 نمونه از خانه های سنتی هم دوره در شهر کاشان، که وِیژگی مشترک هرسه بهره گیری از یک و فقط یک حیاط مرکزی می باشد، مورد بررسی قرار می گیرند و نتایج حاصل از تحلیل به شیوه فضای محدب و نقطه تقاطع در آن ها با یکدیگر مقایسه می شوند. شیوه نقطه تقاطع خود به دو روش تقسیم می شود: نقطه پایانی و نقطه تقاطع. این دو روش به ترتیب با شمول یا عدم شمول ریشه در یک گراف در ارتباط است. ریشه، بخشی از نقشه های محوری است که برای تولید گراف نقطه تقاطع مورد استفاده قرار می گیرد. نتیجه نشان می دهد که روش نقطه تقاطع در شناسایی مفهوم فضا از منظر حرکت و مسیریابی نسبت به روش فضای محدب تواناتر است و نیز شمول یا عدم شمول ریشه ها بر درجه همپیوندی تاثیر محسوس می گذارد. در نهایت می توان گفت پژوهش پیش رو در عین اینکه به طور عمده به کاربرد و ارزیابی دو روش تحلیل تئوری گراف می پردازد، نمونه هایی از معماری سنتی ارزشمند شهر کاشان را، مختصرا معرفی می نماید.

تولید در کلاس جهانی (WCM) یک مفهوم کلیدی و مهم در جهان معاصر است که توجه بسیاری از صنایع را به خود جلب کرده است. بسیاری سازمان ها از سیستم تولید در کلاس جهانی به منظور رقابت در بازار جهانی استفاده می کنند. دیدگاه های گوناگونی درمورد فلسفه و مفاهیم ویژگی های WCM مطرح است اما آنچه به عنوان عنصر کلیدی مطرح است، رسیدن به عملکردی مطابق با "بهترین ها در سطح جهانی" است. تاکنون عوامل متعددی شناسایی شده اند که بر پیاده سازی موفق تولید در کلاس جهانی مؤثر هستند، اما پژوهش های کمی در حوزه ارزیابی این عوامل در کشورهای در حال توسعه انجام شده است. هدف اصلی این مقاله، ارائه تکنیکی برای ارزیابی عوامل کلیدی پیاده سازی موفق تولید در کلاس جهانی و مقایسه توانایی دو شرکت مورد مطالعه در پیاده سازی WCM، با توجه به شاخص نهایی به دست آمده برای هر شرکت است. این تکنیک ترکیبی از دو رویکرد مدل سازی ساختاری تفسیری (ISM)، تئوری گراف و رویکرد ماتریسی (GTMA) است که در دو شرکت خودروسازی (ایران خودرو و سایپا) به کار گرفته شده است. براساس نتایج این پژوهش، امکان تعیین میزان توانایی شرکت ها در پیاده سازی WCM، همچنین مقایسه و رتبه بندی شرکت ها از حیث توانایی در پیاده سازی WCM با توجه به شاخص هر شرکت فراهم می شود.

امروزه مشکلات زیست محیطی و اجتماعی و هویتی شهرها ناشی از وسعت گرفتن آن ها و نفوذ هر چه بیشتر فضاهای انسان ساخت به فضاهای طبیعی است. فضاهای سبز نه فقط به مثابه لکه ای سبز در برابر توده ها بلکه به منزله عاملی برای ارتقای زیست شهروندان شناخته می شوند. از طرف دیگر تخریب و از بین بردن تجانس و پیوستگی زیرساخت های طبیعی و شبکه های سبز تنوع زیستی را تهدید می کند و محدودیت هایی برای توسعه به وجود می آورد. ازین رو، پیوستگی به وسیله فضاهای سبز شهری زیستگاه ها و کریدورهایی را فراهم می آورد که به حفظ تنوع زیستی کمک می کند. برنامه ریزان شهری برای توسعه شبکه های فضای سبز و افزایش پیوستگی و حفظ و احیای تنوع زیستی از اصول اکولوژی چشم انداز استفاده کرده اند. در این پژوهش با روش توصیفی تحلیلی و مرور منابع علمی ارتباطات سیمای سرزمین و اهمیت آن برای حفظ تنوع زیستی بررسی شد. بر اساس تئوری گراف، شبکه فضای سبز شهر مراغه در محیط  GISمدل سازی شد. سپس آنالیز پیوستگی اکولوژیک شهر با استفاده از نرم افزار Conefor همراه کاربرد سنجه انتگرال پیوستگی (IIC) و الگوریتم برداشت نقطه صورت گرفت و لکه های سبز شهری ارزش گذاری شدند. در نهایت کریدورهای بالقوه در شهر مراغه با استفاده از روش کمترین هزینه مسیر شناسایی شدند و شبکه های فضای سبز را توسعه و بهبود دادند. نتایج این تحقیق نشان می دهد عمده کریدورهای ایجادشده همانند یک کمربند سبز در اطراف شهر کشیده شده اند؛ که دلیل اصلی آن نیز قرارگیری زیستگاه های اصلی در حومه شهر است. همچنین، شبکه فضای سبز توسعه یافته بر اساس تئوری گراف چشم انداز پیچیده را ساده تر و منظم تر می سازد و به شناسایی فضای سبز و هدایت برنامه ریزی شهری برای حفاظت از تنوع زیستی کمک می کند.

حفظ و احیا بافت های تاریخی همواره مهمترین دغدغه های شهرسازان در دوره های مختلف بوده است. رونق صنعت گردشگری یکی از راه های حفظ و احیا این گونه بافت ها، می باشد چرا که با وجود پیشرفت تکنولوژی و ساخت فضاهای شهری جدید، بافت های قدیمی و تاریخی همچنان نقاط عطف شهرها هستند و اغلب تمایل گردشگری در این فضاها و مکان ها بیشتر است. از دیگر سو، تعریف و باز تعریف مسیرهای گردشگری پیاده در این بافت ها می تواند باعث ایجاد جریان زندگی در کالبد قدیم شود و از فرسودگی عینی و ذهنی بافت جلوگیری کنند. بافت تاریخی بازار تهران با قدمت بیش از 200 سال دارای ظرفیت های مناسب گردشگری پیاده است و هر روزه میزبان گردشگران مختلف بوده، اما فقدان مسیرهای گردشگری مناسب باعث متروکه شدن، فراموشی و مورد بازدید قرار نگرفتن بخش های از این محدوده شده است. مقاله حاضر با هدف و ماهیت کاربردی، بررسی مسیرهای پیاده گردشگری بافت تاریخی بازار تهران را هدف اصلی خود قرار داده است و در چهار بخش متوالی با استفاده از تئوری گراف، الگوهای رفتاری غالب را به صورت یک مسئله برنامه ریزی خطی توسط نرم افزارGIS معادل سازی نموده و در نهایت 10 مسیر استخراج نموده است. در ادامه جهت الویت بندی و دسته بندی مسیرها، از مدل چند معیاره ویکور استفاده شده و ده مسیر در غالب سه دسته، مسیرهای گردشگری تجاری، فرهنگی و آیینی دسته بندی و برای هر دسته یک مسیر پیشنهادی در نرم افزارGIS طراحی و ارائه شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که مسیرهای گردشگری تجاری 70 درصد الگوهای رفتاری محدوده را در برگرفته است که با تعریف مسیرهای گردشگری هدفمند، می توان ضمن تامین اهداف گردشگری، مسبب بازدید از دیگر بناها و بافت های قدیمی شد.

شبکه آبرسانی از جمله شریان های حیاتی هر جامعه و کشوری محسوب می شود و همواره در جنگ ها به عنوان هدفی مناسب قرار میگیرد. در تئوری واردن تاسیسات آبرسانی به عنوان محصولات کلیدی در حلقه دوم این تئوری قرار میگیرد بنابراین ادامه عملکرد درست تاسیسات آب برای هر کشور و جامعه ای امری حیاتی محسوب می گردد با توجه به اهمیت این موضوع مدل های مختلفی برای ارزیابی آسیب پذیری این شبکه بکار گرفته شده است. روش گراف از جمله متدها ریاضی است. که در محاسبه قابلیت اطمینان شبکه آب هنگام مواجه با بحران ها جوامع را یاری می دهد. هدف این پژوهش تحلیل آسیب پذیری شبکه با استفاده از تئوری گراف است.در این پژوهش با استفاده از نرم افزار گفی، پارامترهای مختلف تئوری گراف ارزیابی و تحلیل شد پارامترهایی همچون مرکزیت، درجه گره و ضریب خوشه بندی که از پارامترهای مهم در تئوری گراف هستند برای شبکه آبرسانی منتخبی از شهرستان تهران به عنوان مطالعه موردی انتخاب و مورد تحلیل و بررسی قرارگرفت. نتیجه برداشت شده از این پژوهش به این صورت بود که مرکزیت و درجه گره ارتباط مستقیمی با آسیب پذیری شبکه آب دارند. به این معنی که با افزایش مرکزیت و درجه گره در یک شبکه میزان میزان آسیب پذیری آن را افزایش خواهد یافت همچین ضریب خوشه بندی ارتباط معکوسی با میزان آسیب پذیری در شبکه را دارد و با افزایش ضریب خوشه بندی میزان آسیب پذیری شبکه کاهش می یابد.

با توجه به اهمیت استراتژیک شبکه ی انتقال نیرو، شناخت میزان اثرات ناشی از بین رفتن بخش های مختلف در اثر حملات خصمانه، ضرورت داشته و امکان پیش آگاهی و برنامه ریزی را فراهم می کند. هدف اصلی این تحقیق برآورد میزان آسیب پذیری مکانی- جمعیتی استان آذربایجان شرقی ناشی از تخریب زیرساخت های انتقال نیرو در اثر حملات خصمانه می باشد. به این منظور، روشی جدید بر مبنای استفاده از سیستم اطلاعات مکانی (GIS)، تئوری گراف و مفاهیم پدافند غیرعامل ارائه می شود. روش پیشنهادی برای شناسایی المان های مؤثر شبکه ی انتقال نیرو، در چهار سناریوی فرضی (تخریب پست های شهرستان اهر، میانه، جلفا و تیکمه داش) از نظر بعد مکانی و جمعیتی اعمال شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که با تخریب پست شهرستان اهر پهنه ای به وسعت 9190 کیلومترمربع دچار خاموشی شده و 287000 نفر تحت تأثیر قرار خواهند گرفت. در مقایسه با تخریب پست برق شهرستان اهر، تخریب پست های شهرستان های میانه، جلفا و تیکمه داش به ترتیب 37، 81 و 15 درصد از نظر مساحت خاموشی و 35، 81 و 44 درصد از نظر جمعیت، محدوده ی کوچک تری را تحت تأثیر قرار می دهد. روش ارائه شده امکان آزمون و برآورد میزان تخریب سناریوهای متعدد را فراهم کرده و می توان از الگوی ایجادشده در زیرساخت های دیگری مانند خطوط نفت و گاز نیز استفاده کرد. 

امروزه افزایش فعالیت انسانی دنیا را به سمت شهرنشینی سوق داده که این امر باعث بروز اختلال های ساختاری ازجمله تکه تکه شدن سرزمین و اراضی طبیعی شده است. عدم یکپارچگی و پیوستگی منظر اکولوژیک شهری و فقدان کریدورهای مرتبط بین زیستگاه های پراکنده در اکوسیستم شهری، خدمات اکوسیستمی را مختل نموده. با احیای کریدورهای سبز شهری و اتصال بقایای جداشده لکه های سبز شهری می توان زمینه پایداری توسعه را در جهت حفظ تنوع زیستی فراهم نمود. هدف این مقاله سنجش پیوستگی منظر اکولوژیک در پهنه شمال شرق تهران و ارائه کریدورهای بالقوه پیشنهادی با استفاده از تئوری گراف است. این تئوری روش جدیدی را برای کمّی سازی و پایش ساختار شبکه منظر اکولوژیک شهری ارائه می دهد. در همین راستا ابتدا سابقه کاربرد این تئوری در مطالعات پیشین اکولوژیک، روش ها، نرم افزارها و سنجه های مختلف جهت مدل سازی و سنجش شبکه بررسی شده اند. سپس با معرفی مدل بهبودیافته جاذبه در نرم افزار GIS و با استفاده از لایه های هزینه، مقاومت و لکه های اصلی به یک شیپ فایل چندنقطه ای که موقعیت کریدور ها و همچنین تعاملات آن ها را ارائه می دهد، دست می یابیم. در مطالعه موردی ما درمجموع ۱53 کریدور پیشنهاد شد که عمدتاً از میان زمین های بایر، فضاهای سبز عمومی، شبکه های جاده ای و حریم درختان عبور می کند. این کریدورها ابتدا رتبه بندی و اولویت بندی سپس شبیه سازی و درنهایت در چهار گروه طبقه بندی می شوند. خروجی مدل جاذبه که مشتمل بر کریدورهای پیشنهادی و اولویت بندی کریدورهای بین دو جفت گره است؛ به عنوان نقشه راه برنامه ریزان و طراحان شهری برای سناریو بندی چند کاربردی و ترکیبی از اولویت های مختلف، مورداستفاده قرار می گیرد تا به بهترین و کاربردی ترین پیشنهاد اجرایی با کمترین هزینه برسد.