شماره ركورد
33733
پديد آورنده
محمد قديمي
عنوان
تخمين ارتفاع موج به وسيله رادار دريايي باند ايكس با استفاده از روش تجزيه و تحليل بافت تصاوير
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران گرايش سواحل، بنادر و سازه هاي دريايي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/6/31
استاد راهنما
دكتر سيد مصطفي سيادت موسوي - دكتر ناصر شابختي
استاد مشاور
فاقد استاد مشاور
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
اين پژوهش با هدف تخمين دقيق ارتفاع موج دريايي از دادههاي رادار دريايي باند ايكس و تحليل بافت تصاوير، در راستاي رفع محدوديتهاي روشهاي سنتي مانند بويهها و حسگرهاي فشارسنج و با بهرهگيري از ظرفيتهاي سنجش از دور انجام شده است. در اين مطالعه دو رويكرد متفاوت شامل روش تبديل فوريه سهبعدي و روش مبتني بر شيب مورد بررسي و مقايسه قرار گرفتند تا مزايا و معايب هر يك از آنها از جنبههاي زماني، مكاني و آماري به دقت شناسايي شوند. دادههاي بهدستآمده پس از پيشپردازش دادهها و حذف نويزهاي محيطي با يك مدل مرجع مورد مقايسه قرار گرفت.
نتايج بهدستآمده نشان داد كه روش تبديل فوريه سهبعدي توانسته است ارتفاع موج مشخصه را با دقت بالا بازسازي كند. ميانگين مقادير اين روش بسيار نزديك به مدل مرجع بوده و پراكندگي دادهها نيز تفاوت اندكي با واقعيت داشته است. نمودارهاي آماري همچون پراكندگي، توزيع تجمعي و نمودار جعبهاي نيز نشان دادند كه خروجي اين روش همبستگي قوي با مدل مرجع داشته و بيش از نود درصد خطاهاي آن كمتر از ده سانتيمتر بوده است. به بيان ديگر، اين روش هم در سطح محلي و هم در سطح كلي، توانسته است رفتار واقعي ميدان موج را بازتاب دهد و الگويي پايدار و دقيق ارائه كند. در مقابل، روش مبتني بر شيب در شرايط اين پژوهش و بهويژه براي امواج با دامنه كوچك و تصاوير ناقص نتايج قابل قبولي بهدست نياورد. خروجيهاي اين روش عموماً به مقادير بسيار كوچك متمايل بودند و انطباق چنداني با مدل مرجع نداشتند. علت اين امر را ميتوان در حساسيت بالاي روش به نويز در دادههاي رادار، زاويه فرود كم رادار و ناقص بودن بخشي از فريمها دانست. با اين حال، اين نتيجه به معناي ناكارآمدي مطلق روش نيست، بلكه نشان ميدهد كه اين روش در شرايط فعلي نيازمند بهبود و يا تلفيق با ساير الگوريتمها است تا بتواند كارايي خود را نشان دهد.
در مجموع، يافتههاي اين تحقيق نشان داد كه روش تبديل فوريه سهبعدي روشي پايدار، دقيق و قابل اعتماد براي تخمين ارتفاع موج دريايي است و توانسته است هم در مقياسهاي زماني و هم در مقياسهاي مكاني دقت چشمگيري به دست آورد. اين بهبود دقت نه تنها موجب افزايش قابليت اتكا در پايش شرايط دريايي ميشود، بلكه به كاهش هزينههاي عملياتي و افزايش پوشش مناطق وسيعتر نيز كمك ميكند. در مقابل، روش مبتني بر شيب در شرايط خاص اين پژوهش و بهويژه براي امواج با دامنه كوچك و دادههاي ناقص نتايج رضايتبخشي ارائه نكرده و نشان داد كه براي دستيابي به كارايي مناسب نيازمند بهبود، اصلاح در پيشپردازش يا تلفيق با ساير روشها است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/07
عنوان به انگليسي
Estimation of wave height by X-band marine radar using image texture analysis method
تاريخ بهره برداري
9/22/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد قديمي
چكيده به لاتين
This research was conducted with the aim of accurately estimating ocean wave height using X-band radar data and texture analysis of images, as an alternative to traditional methods such as buoys and pressure sensors and within the broader framework of remote sensing.
Two different approaches, namely the three-dimensional Fourier transform (3D-FFT) method and the Tilt method, were examined and compared to identify their advantages and limitations in terms of temporal, spatial, and statistical performance. The acquired data were preprocessed, denoised, and validated against a reference model.
The results showed that the 3D-FFT method was able to reconstruct the significant wave height with high accuracy. The mean values of this method were very close to those of the reference model, and the data dispersion exhibited only slight deviations from reality. Statistical analyses, including scatterplots, cumulative distribution functions, and boxplots, confirmed a strong correlation between the 3D-FFT outputs and the reference model, with more than ninety percent of the errors being less than ten centimeters. In other words, this method successfully captured the actual wave field both locally and globally, providing a stable and reliable framework.
In contrast, the Tilt method, under thespecific conditionsof this study particularly in the case of small-amplitude waves and incomplete radar frames did not produce satisfactory results. Its outputs tended to converge toward near-zero values and showed limited agreement with the reference model. This can be attributed to the high sensitivity of the method to noise, low radar incidence angles, and missing frames. Nevertheless, this does not imply that the method is inherently ineffective; rather, it indicates that under the present conditions it requires improvements in preprocessing or integration with other algorithms to achieve better performance.
Overall, the findings of this study demonstrate that the 3D-FFT method is a stable, accurate, and reliable approach for estimating ocean wave height, achieving high precision across both temporal and spatial scales. Such accuracy not only enhances the reliability of marine monitoring but also contributes to reducing operational costs, expanding spatial coverage, improving navigation safety, and supporting coastal management.
كليدواژه هاي فارسي
ارتفاع موج، ارتفاع موج مشخصه، سنجش از دور، رادار دريايي باند ايكس، تحليل بافت تصاوير، تبديل فوريه سهبعدي، روش مبتني بر شيب
كليدواژه هاي لاتين
Wave height, Significant wave height, Remote sensing, X-band marine radar, Texture analysis, Three-dimensional Fourier transform, Tilt method.
Author
mohammad ghadimi
SuperVisor
Dr. Seyed Mostafa Siadatmousavi _ Dr. Naser Shabakhty