Journal of Geomatics Science and Technology

fa استخراج رابطه توپولوژیک بین ناحیه‌های حفره‌دار در محیط شبکه‌های حسگر مکانی بی‌سیم Extraction of Topological Relations between Regions with Holes in Wireless Geosensor Networks سامانه های اطلاعات مکانی GIS پژوهشي Research شبکههای حسگر مکانی بیسیم از تعداد زیادی گره تشکیل شدهاند که هر یک از این گرهها به صورت کامپیوترهایی با توانمندی حسگر هستند. یکی از موارد مهم کاربرد این شبکهها استخراج رابطه توپولوژیک بین ناحیهها در برخی پدیدهها، مانند کشف عوامل ایجاد آتشسوزی جنگلها است، زمانی که رابطه توپولوژیک توده هوای بسیار گرم، مواد اشتعالزا و محدوده جنگل از رابطه توپولوژیک «جدا» به «همپوشانی» و «درون» تبدیل میشود. وجود حفرهها در پدیدههای محیطی، مانند وجود باتلاقها یا کوهها در برخی مناطق، مستلزم این است که این ناحیهها در محیط شبکههای حسگر مکانی بیسیم به صورت ناحیههای مکانی حفره‌دار مدل شوند. در این مقاله، ناحیههای حفره‌دار توسط شبکه حسگر مکانی پایش شده و رابطه توپولوژیک بین آنها استخراج میشود. به منظور استخراج رابطه توپولوژیک بین ناحیههای حفره‌دار در محیط شبکههای حسگر مکانی، الگوریتمی طراحی شد. مدلهای تئوری قبلی مانند 4-اشتراکی، 9-اشتراکی و RCC تنها برای استخراج رابطه توپولوژیک بین ناحیههای بدون حفره به کار میروند و قادر به متمایز کردن رابطههای توپولوژیک گوناگون بین ناحیههای حفره‌دار نیستند؛ در الگوریتم طراحی شده از مدل 9-اشتراکی توسعه یافته استفاده شده تا بتوان رابطه توپولوژیک بین یک ناحیه بدون حفره و ناحیه حفره‌دار دیگر را استخراج کرد. با توجه به شرایط محیطی شبکه ممکن است تعیین موقعیت گرهها با استفاده از GPS امکانپذیر نباشد، لذا الگوریتم به گونهای عمل خواهد کرد که گرهها بدون داشتن موقعیت مکانی، تنها با تکیه بر اطلاعات همسایگی مجاور خود رابطه توپولوژیک بین دو ناحیه را بدست آورند. در الگوریتم طراحی شده از سیستم محاسبات غیرمتمرکز استفاده شده و پیادهسازی آن در یک محیط شبیهسازی انجام شده است. Geosensor networks are constituted from a large number of nodes that each of these nodes are same sensor-enabled computers. Geosensor network can be imagined as microscopy environmental that gives collection and process of environmental information with specified spatial temporal resolution and high detailed in real time. One of the important applications of these networks is the extraction of topological relation between regions in some phenomena, such as discovery of the causes of forest fires creation, when the topological relation between very hot air, flammable materials, and forest region is converted from “disjoint” to “overlap” and “inside”. Due to existence of cavities in environmental phenomena, marshes or mountains in some regions, these regions must be modeled as regions with holes in geosensor networks. In this research, the regions with holes are monitored by geosensor network and the topological relation between them is extracted. In order to extract topological relation between regions with holes in geosensor networks, an algorithm was designed. Theoretical models, for example 4-intersection, 9-intersection, and RCC are used only for extraction of topological relation between regions that have not any holes, and these models cannot distinguish different topological relations between regions with holes; in designed algorithm, the modified 9-intersection model is used to derive topological relation between a region and another region with a hole. To calculate the this 9-intersection model and extracting relations between these two regions, only it is required that topological relation between the region without hole with each of hole and general region elements of region with holes is determined. In this research, in the first step, 4-intersection model is used and then topological relations between two regions are determined by calculating the modified 9-intersection model. Due to the environment conditions of network, it might not possible to carry out positioning the nodes by GPS; hence, the algorithm will act in such a method that nodes without position obtain topological relation between two regions only based on one-hop neighborhood information. In designed algorithm, decentralized computing system is used and its implementation is evaluated in a simulation. For implementation of designed algorithm, it is required that regions, geosensor network, and communication between nodes are modeled in the simulation program. After modeling of the regions, distributing of nodes is modeled randomly on these regions. It is required that communication between nodes to be possible through neighboring structures. The most basic network neighboring structure is unit disk graph which was used as the default structure in this research. Moreover, it is required to have a coverage structure for merging and integrating of information in the network, that a rooted tree structure is used in this research. Based on the rooted tree structure, one of the network nodes is selected as the root node and other nodes send own local information to the root node in path of tree branches. The local processing is done in each of network nodes and topological relation is calculated locally. Then, the local information was integrated with each other across network nodes and sent to root node. Finally, topological relation between two regions is determined in the root node based on the developed 9-intersection model. شبکه حسگر مکانی بی‌سیم, سیستم محاسبات غیرمتمرکز, رابطه توپولوژی, ناحیه‌های حفره‌دار Geosensor Network, Decentralized Computing System, Topology Relation, Regions with Holes 217 232 http://jgst.issgeac.ir/browse.php?a_code=A-10-252-2&slc_lang=fa&sid=1 O. Kazemizadeh امید کاظمی زاده kazemizade.omid@ut.ac.ir 10031947532846002624 10031947532846002624 Yes School of Surveying and Geospatial Informtion Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran دانشکده مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی– پردیس دانشکده‌های فنی – دانشگاه تهران R. A. Abbaspour رحیم علی عباسپور abaspour@ut.ac.ir 10031947532846002625 10031947532846002625 No School of Surveying and Geospatial Informtion Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran دانشکده مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی– پردیس دانشکده‌های فنی – دانشگاه تهران