دانلود رایگان ترجمه مقاله قانون گسترده هوتون برای بررسی الگوریتم های تعبیه شده (نشریه الزویر ۲۰۱۲) (ترجمه ارزان – نقره ای ⭐️⭐️)

elsevier

 

 

این مقاله انگلیسی ISI در نشریه الزویر در ۱۴ صفحه در سال ۲۰۱۲ منتشر شده و ترجمه آن ۳۲ صفحه میباشد. کیفیت ترجمه این مقاله ارزان – نقره ای ⭐️⭐️ بوده و به صورت کامل ترجمه شده است.

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

قانون گسترده و تعمیم یافته هوتون برای بررسی الگوریتم های تعبیه شده شبکه های توپولوژیکی رودخانه

عنوان انگلیسی مقاله:

Extending generalized Horton laws to test embedding algorithms for topologic river networks

 
 
 
 
 

 

مشخصات مقاله انگلیسی (PDF)
سال انتشار ۲۰۱۲
تعداد صفحات مقاله انگلیسی ۱۴ صفحه با فرمت pdf
رشته های مرتبط با این مقاله جغرافیا
گرایش های مرتبط با این مقاله ژئومورفولوژی و هیدروژئومورفولوژی در برنامه ریزی محیطی
چاپ شده در مجله (ژورنال) ژئومورفولوژی – Geomorphology
کلمات کلیدی شبکه های رودخانه ای، الگوریتم های تعبیه شده یا درونی،شبکه های اتفاقی خود شبیه، درختان خود همسان و خود شبیه، قانون های هورتون
ارائه شده از دانشگاه گروه مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه کلرادو، ایالات متحده آمریکا
رفرنس دارد  
کد محصول F1187
نشریه الزویر – Elsevier

 

مشخصات و وضعیت ترجمه فارسی این مقاله (Word)
وضعیت ترجمه انجام شده و آماده دانلود
تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش  ۳۲ صفحه با فونت ۱۴ B Nazanin
ترجمه عناوین تصاویر ترجمه شده است ✓ 
ترجمه متون داخل تصاویر ترجمه نشده است  
درج تصاویر در فایل ترجمه درج شده است  
درج فرمولها و محاسبات در فایل ترجمه  به صورت عکس درج شده است  
منابع داخل متن درج نشده است 
کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله متوسط میباشد 

 

فهرست مطالب

چکیده 
۱-مقدمه
۲- مدل شبکه رودخانه ای RSN و مسئله درونی سازی
۳-قانون مبسوط هورتون
۴- الگوریتم های تعبیه شده و درونی
۱-۴ الگوریتم درونی از بالا به پایین (TDE)
۲-۴ الگوریتم تعبیه شده و درونی پایین به بالا (BUE)
۱-۲-۴ انگیزه توسعه اگوریتم BUE
۲-۲-۴ توصیفی از الگوریتم BUE
۳-۲-۴ کاربردهای الگوریتم BUE
۵- زمین های مصنوعی سه بعدی
۶- نتیجه گیری
۷- تحقیقات آینده

 

 

بخشی از ترجمه
 چکیده
شبکه های رودخانه ای در نقشه زمین نوعی درختان ریشه دار توپولوژیکی تعبیه و درونی شده در سطح سه بعدی توصیف می شوند. مسئله درختان دو ریشه ای توپولوژیکی (BRTها) را در این مقاله با بررسی دو روش تعبیه شده و درونی فضا پرکن توضیح می دهیم : روش اول همان روش بالا به پایین قدیمی طر ح شده در متن شبکه های خود شباهتی اتفاقی (RSN) است، و روش دوم طرح جدید از پایین به بالا است که در این مقاله بیان شده است. مفهوم قانون تعمیم یافته هورتون را به آبگیرهای فرعی دور از کرانه بسط می دهیم و مجموعه جدیدی از قانون های مقیاس بندی را می سازیم که برای آزمایش و بررسی الگورتیم های تعبیه شده و یا درونی استفاده می شوند. دو استراتژی جادهی و تعبیه شده را با خواص مقیاس سازی توزیع نواحی متراکم Aw، و دامنه شبکه Mw جریان های کامل مرتبه w مقایسه می کنیم. روش از پایین به بالا تساوی توزیع های Aw/E[Aw]=dMw/E[Mw] ویژگی و مشخصه مشاهده شده در حوضچه های حقیقی را حفظ میکند. شبکه های تعبیه شده از بالا به پایین به علت همبستگی قوی بین نواحی کاشی در موزاییک کاری نهایی قادر به حفظ این تساوی نیستند. نتیجه می گیریم که وجود یا فقدان این تساوی آزمایش مفیدی برای تشخیص مدلهای شبکه رودخانه است که هندسه / توپولوژی سیستم های طبیعی زهکشی را توضیح می دهد. نمونه های از اجرا الگوریتم های تعبیه شده و درونی درختان خود شبیه (SST) و RSN ها ارایه می دهیم. بالاخره، تکنیکی در این مقاله جهت طرح نواحی کاشی کاری شده در سطح سه بعدی ارایه می شود که مطابق با زمین زهکشی شده به وسیله شبکه انتخابی است. نتایج تحقیق ما اولین مرحله مهم دستیابی به هدف ساخت درخت های حقیقی تعبیه شده توپولوژیکی است که همچنین برای بررسی مقیاس بندی حداکثر جریان در شبکه های رودخانه در صورت وجود بارش های متغیر فضایی و طغیان سیل نیاز می شود.
 
۱- مقدمه
تحقیق توپولوژی شبکه رودخانه ای یکی از موضوعات فعال و گسترده تحقیق در ژئو مورفولوژی است. بسیاری از مدلهای ریاضی در این مقاله جهت توضیح استفاده از اصول ساده، توپولوژی پیچیده شبکه رودخانه ای معرفی شده اند. این مدل های توپولوژی منجر شده تا پژوهشگران اساس و پایه ریاضی خود را روی پاشنه و سطوح ثابتی پایه گذاری کنند، و بسیاری از آنها در توضیح مشخصات ژئو ریخت شناسی مشاده شده در شبکه طبیعی رودخانه ای موفق بوده اند.
تعریف مدلهای توپولوژی شبکه رودخانه ای فقط روش اتصال گره های شبکه را با یکدیگر توضیح می دهند. این مدلها روشهای تعبیه فضا توپولوژیکی را در نقشه سه بعدی زمین حوضچه رودخانه توصیف نمی کنند. در نتیجه، آنها برای بررسی تاثیرات متقابل و برهم کنشی بین پروسه های همبسته فضایی بارش و تولید رواناب و اثرآن بر حمل جریان ها از شبکه رودخانه ای مناسب نیستند. برخی ز مدلهای شبکه ای مثل شبکه بهینه آبراه ها، شبکه های جیبسی، و شبکه های تولید شده توسط پیاده رو های اتفاقی صریحاٌ منجر به تولید هندسه فضایی شبکه ها با تعبیه آنها در شبکه دو بعدی میشود. البته، دو نقص مدلهای شبکه ای نسبت به مدلهای توپولوژیکی عبارتند است: اولاٌ تولید مدلهای شبکه ای نیازمند کارهای محاسباتی بیشتری است و ثانیاٍ دستیابی به نتایج تحلیلی این مدلهای شبکه ای مشکل است.
شبکه های خود شبیه یا همسان رودخانه ای نقش اصلی را در درک مقیاس های مشاهده شده در دامنه های حداکثر جریان ایفامیکند. مثلاٌ، گوپتا و همکاران (۱۹۹۶)، منا بد و سیو پالان (۲۰۰۱)، و تروتمن و اویر (۲۰۰۱) شبکه های ایده ال خود شبیه یا همسان تعبیه و درونی شده در فضا دو بعدی را جهت درک روش برهم کنشی بین بارش چند انحرافی و چگونگی تعیین دامنه ومشخصات مقیاس بندی حداکثر جریان توسط شبکه های همسان و خودشبیه رودخانه ای بررسی کردند. گوپتا و همکاران (۱۹۹۶) معتقد بودند که بارندگی به طور فضایی آب شیب های اتفاقی بتا همبسته را دنبال و تعقیب می نند که روی شبکه آبراه Peano ته نشین می شوند. تروتمن و اویر( ۲۰۰۱) فرضیه کلی تری را در مورد تغییر پذیری سازه های شبکه بارش و همسان یاخود شبیه جهت بررسی مقیاس بندی های حداکثر جریان طرح کردند، البته سازه آبشار فضایی بارش همطراز با توپولوژی شبکه تصور شد. مانتیلا (۲۰۰۷) شبیه سازی مقیاس بندی حداکثر جریان را در RSN ها بررسی کرد. شبکه های حقیقی تعبیه شده توپولوژیکی در فضا سه بعدی به منظور تعمیم این روش به بارش های همبسته فضایی مورد نیاز است.
پروسه درونی سازی توپولوژی بسیار ساده شبکه ای در شکل ۱ نشان داده شده است. ابتدا به بررسی شبکه ای می پردازیم که فرض می شود در آن سازه و ساختار زنجیره ای (درخت توپولوژیکی) مشخص است (شکل ۱a) و سپس، ناحیه دو بعدی دارای شکل ثابت (شکل ۱b) که در آن شبکه تعبیه می شود را توضیح می دهیم. هدف از این تحقیق طرح الگوریتمی است که طبق شکل ۱c شبکه تعبیه شده و درونی شده ای را ارایه می دهد. پروسه درونی شده تعریف شده در این مقاله باید حداقل دو نیاز زیر را برآورده کند : (۱) باید فضا پر کن باشد به این معنا که هر نقطه در ناحیه مورد نظر باید به اتصال منحصر بفرد درخت دو ریشه ای (BRT) اختصاص داده شود یا در آن زهکشی شود، این پروسه موزاییک کاری نامیده می شود (۲) سازه توپولوژیکی شبکه باید حفظ شد.
البته این دو احتیاج پروسه درونی سازی لگوریتم دستیابی به شبکه تعبیه شده را مشخص و تعیین نمی کند، بنابراین هر دو روش طرح شده باید به گونه ای انجام شود تا بتواند تا حد امکان، خواص مهم هندسی حوضچه های حقیقی زهکشی را حفظ کند. بررسی شکل ۱c مشخص میکند که توزیع اندازه نواحی اختصاص یافته به اتصالات اختصاصی و اندازه منتجه مناطق متراکم حوضچه های فرعی مشخصه اصلی شبکه ای تعبیه شده هستند. و این مسئله کانون توجه این بخش از مقاله است. هدف مهم این مقاله اجرا قانون های تعمیم یافته هورتون جهت دستیابی به اندازه حساس انطباق توزیع ناحیه ای شبکه های تعبیه شده با رفتار مشاهده شده در شبکه های حقیقی است.
قوانین درونی و تعبیه شده هورتون مبتنی بر نظریه خود شباهتی آماری (SSS) توزیع متغیرهای حوضچه رودخانه تعیین شده در جریان های مختلف مرتبه اسراهلر است. ترتیب و رده بندی جریان های استراهلر با قوانین زیر مشخص می شود: جریان های مرتبه اول، که همان جریان های فاقد جریان های ورودی بالا دست هستند وw1+1 اگر w1=w2 باشد جریان های هستند که فوراٌ از اتصال و زنجیره دو جریان دارای مرتبه w1 و w2 به پایین دست حرکت می کنند، و در صورت عدم تساوی عبارت w_1≠w_2 حداکثر اندازه جریان بین w1 و w2 خواهد بود. دو متغیر حوضچه مورد نظر در این مقاله ناحیه زهکشی A هستند و دامنه شبکه M به صورت تعداد جریان های مرتبه اول در شبکه تعریف می شوند. مقایسه توزیع آماری این دو متغیر امکان آزمایش الگوریتم های درونی و تعبیه شده را فراهم می سازد.
ما در بخش ۲ این مقاله زمینه و سوابق مسئله BRT های تعبیه شده و داده های شبکه های حقیقی را ارایه می دهیم. استفاده از مفهوم تجزیه حوضچه به شیب تپه ها جهت معرفی بسط قانون های هوتون در بخش ۳ مقاله توضیح داده می شود. این مفهوم برای آزمایش خواص موزائیک فرش های تولید شده توسط استراتژی های درونی و تعبیه شده ما استفاده می شود. ما دو استراتژی درونی سازی را در زیر توضیح می دهیم. روش درونی سازی ویلزر (۱۹۸۹) در بخش ۱-۴ توضیح داده می شود که آن را الگوریتم درونی از بالا به پایین (TDE) می نامیم. سپس نقایص این الگوریتم را طبق قانون تعییم یافته هورتون توضیح میدهیم. الگوریتم درونی شده از پایین به بالا (BUE) در بخش ۲-۴ این مقاله توضیح داده می شود و با استفاده از این روش شرح داده می شود. برخی از نمونه های BUE با استفاده از درختان همسان و خود مشابه) SST) و RSN ها توضیح داده می شود. ما در بخش ۵ روش تولید نقش های سه بعدی زمین را با استفاداز ناحیه کاشی کاری شده بدست آمده از BUE توضیح می دهیم. نتیجه گیری ها و مسائل مهم تحقیقات آینده در بخش ۶ ارایه می شوند.

 

بخشی از مقاله انگلیسی

Abstract

River networks in the landscape can be described as topologic rooted trees embedded in a three-dimensional surface. We examine the problem of embedding topologic binary rooted trees (BRTs) by investigating two space-filling embedding procedures: Top-Down, previously developed in the context of random selfsimilar networks (RSNs), and Bottom-Up, a new procedure developed here. We extend the concept of generalized Horton laws to interior sub catchments and create a new set of scaling laws that are used to test the embedding algorithms. We compare the two embedding strategies with respect to the scaling properties of the distribution of accumulated areas Aω and network magnitude Mω for complete order streams ω. The Bottom-Up procedure preserves the equality of distributions Aw/E[Aw]=dMw/E[Mw] ; a feature observed in real basins. The Top-Down embedded networks fail to preserve this equality because of strong correlations of tile areas in the final tessellation. We conclude that the presence or absence of this equality is a useful test to diagnose river network models that describe the topology/geometry of natural drainage systems. We present some examples of applying the embedding algorithms to self similar trees (SSTs) and to RSNs. Finally, a technique is presented to map the resulting tiled region into a three-dimensional surface that corresponds to a landscape drained by the chosen network. Our results are a significant first step toward the goal of creating realistic embedded topologic trees, which are also required for the study of peak flow scaling in river networks in the presence of spatially variable rainfall and flood-generating processes.

۱ Introduction

The study of river network topology is an active area of research in geomorphology (Meakin et al., 1991; Maritan et al., 1996; Dodds and Rothman, 2000; Molnar, 2005). Several mathematical models have been introduced in the literature to describe, using simple principles, the complex network topology of river networks (Tokunaga, 1966; Scheidegger, 1967; Shreve, 1967; Veitzer and Gupta, 2000). These topologic models have helped put their mathematical foundations on a firm footing, and many of them have been successful in explaining major geomorphic features observed in natural river networks. Topologic river network models, by definition, only describe how nodes of the network are connected with each other. These models do not provide a description of the spatial embedding of the topology in the three-dimensional landscape of a river basin. As a result, they are unsuitable to study the interaction between spatially correlated rainfall and runoff generation processes and its impact on the transport of flows through a river network. Some network models, such as optimal channel networks (Rigon et al., 1993; Maritan et al., 1996; Rinaldo et al., 2006), Gibbsian networks (Troutman and Karlinger, 1994, 1998), and networks generated by random walks (Leopold and Langbein, 1962; Meakin et al., 1991) include explicitly the spatial geometry of networks by embedding them on a twodimensional lattice. However, two disadvantages of lattice models relative to topologic models are, first, that generation of lattice models is typically more computationally demanding and, second, that it is more difficult to obtain analytic results for lattice models. Self-similar river network models play a fundamental role in understanding observed scaling in the magnitudes of peak flows (Gupta et al., 2010). For example, Gupta et al. (1996), Menabde and Sivapalan (2001), and Troutman and Over (2001) considered idealized self-similar networks embedded in a two-dimensional space to understand how the interaction between multifractal rainfall and self-similar river networks determines the magnitude and scaling characteristics of peak flows. Gupta et al. (1996) assumed that rainfall follows spatially correlated beta random cascade that is deposited on a Peano channel network. Likewise, Menabde and Sivapalan (2001) assumed that rainfall follows a log-normal cascade on a Mandelbrot–Viscek network. Troutman and Over (2001) made more general assumptions regarding spatial variability of rainfall and self-similar network structure to study scaling in peak flows. In all these studies, however, the spatial cascade structure of rainfall was assumed to be aligned with the topology of the network. Mantilla (2007) conducted simulation of scaling in peak flows on RSNs. In order to generalize this approach to spatially correlated rainfall embedding realistic1 topological networks in a three-dimensional space is necessary. The embedding process is schematically illustrated in Fig. 1 for a very simple network topology. We begin with, first, a network for which it is assumed that only the connectivity structure (a topologic tree) is known (Fig. 1a) and, second, a two-dimensional region with a fixed shape (Fig. 1b) into which the network will be embedded. The goal is to develop an algorithm, which yields the embedded network, as shown in Fig. 1c. The embedding process, as defined in this paper, must therefore fulfill two minimal requirements: (i) it must be space filling, which means that every point in the given region has to be assigned to, or drain into, a unique link of the binary rooted tree (BRT); the process is known as tiling, and (ii) the topologic structure of the network needs to be preserved. These two minimal requirements of the embedding process do not uniquely define an algorithm for obtaining the embedded network, so clearly any proposed procedure needs to be further tailored so as to preserve, to the extent possible, important geometrical properties of real drainage basins. Examination of Fig. 1c makes clear that the distribution of the size of areas assigned to the individual links, and the resulting size of accumulated areas of sub basins is a fundamental characteristic of embedded networks. It is the focus here. A key contribution of this paper is to apply generalized Horton’s laws (Peckham and Gupta, 1999; Veitzer and Gupta, 2000; Troutman, 2005) to obtain a sensitive measure of how well the area distribution of embedded networks conforms with behavior observed in real networks. Generalized Horton’s laws are based on the idea of statistical selfsimilarity (SSS) of the distribution of basin variables defined for streams of different Strahler orders (Strahler, 1957). Strahler ordering of streams is determined by the following rules: first-order streams are those with no upstream inflows and the stream immediately downstream from the junction of two streams of order ω۱ and ω۲ is ω۱+ ۱ if ω۱=ω۲ and the maximum between ω۱ and ω۲ if ω۱≠ω۲٫ The two basin variables of interest here are drainage area, A, and network magnitude, M, defined as the number of first-order streams in the network. A comparison of the statistical distribution of these two variables provides a test of embedding algorithms. In Section 2 we provide some background on the problem of embedding BRTs and also present data from real networks. In Section 3, the concept of basin decomposition into hillslopes is used to introduce an extension of Horton’s laws (Horton, 1945; Strahler, 1957). It is used to test the properties of the tessellations generated by our embedding strategies. In Section 4 we present two embedding strategies. First, in Section 4.1 we present the embedding procedure that Veitzer (1999) developed that we call the top-down embedding (TDE) algorithm. We explain the deficiencies of this algorithm with respect to the generalized Horton’s laws. In Section 4.2 the bottom-up embedding (BUE) algorithm is described, and advantages of using this approach are explained. Some examples of the BUE are presented using self similar trees (SSTs) and RSNs. In Section 5 we develop a method to generate three-dimensional landscapes using the tiled region obtained by the BUE. Finally, in Section 6 our conclusions are presented and areas of future research are highlighted.

 

 

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

قانون گسترده و تعمیم یافته هوتون برای بررسی الگوریتم های تعبیه شده شبکه های توپولوژیکی رودخانه

عنوان انگلیسی مقاله:

Extending generalized Horton laws to test embedding algorithms for topologic river networks

 
 
 
 
 

 

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *