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This study aims to evaluate a new approach in modeling gully erosion susceptibility (GES) based on a deep learning neural network (DLNN) model and an ensemble particle swarm optimization (PSO) algorithm with DLNN (PSO-DLNN), comparing these approaches with common artificial neural network (ANN) and support vector machine (SVM) models in Shirahan watershed, Iran. For this purpose, 13 independent variables affecting GES in the study area, namely, altitude, slope, aspect, plan curvature, profile curvature, drainage density, distance from a river, land use, soil, lithology, rainfall, stream power index (SPI), and topographic wetness index (TWI), were prepared. A total of 132 gully erosion locations were identified during field visits. To implement the proposed model, the dataset was divided into the two categories of training (70%) and testing (30%). The results indicate that the area under the curve (AUC) value from receiver operating characteristic (ROC) considering the testing datasets of PSO-DLNN is 0.89, which indicates superb accuracy. The rest of the models are associated with optimal accuracy and have similar results to the PSO-DLNN model; the AUC values from ROC of DLNN, SVM, and ANN for the testing datasets are 0.87, 0.85, and 0.84, respectively. The efficiency of the proposed model in terms of prediction of GES was increased. Therefore, it can be concluded that the DLNN model and its ensemble with the PSO algorithm can be used as a novel and practical method to predict gully erosion susceptibility, which can help planners and managers to manage and reduce the risk of this phenomenon.
For this paper, the problem of energy/voltage management in photovoltaic (PV)/battery systems was studied, and a new fractional-order control system on basis of type-3 (T3) fuzzy logic systems (FLSs) was developed. New fractional-order learning rules are derived for tuning of T3-FLSs such that the stability is ensured. In addition, using fractional-order calculus, the robustness was studied versus dynamic uncertainties, perturbation of irradiation, and temperature and abruptly faults in output loads, and, subsequently, new compensators were proposed. In several examinations under difficult operation conditions, such as random temperature, variable irradiation, and abrupt changes in output load, the capability of the schemed controller was verified. In addition, in comparison with other methods, such as proportional-derivative-integral (PID), sliding mode controller (SMC), passivity-based control systems (PBC), and linear quadratic regulator (LQR), the superiority of the suggested method was demonstrated.
In this study, a new approach to basis of intelligent systems and machine learning algorithms is introduced for solving singular multi-pantograph differential equations (SMDEs). For the first time, a type-2 fuzzy logic based approach is formulated to find an approximated solution. The rules of the suggested type-2 fuzzy logic system (T2-FLS) are optimized by the square root cubature Kalman filter (SCKF) such that the proposed fineness function to be minimized. Furthermore, the stability and boundedness of the estimation error is proved by novel approach on basis of Lyapunov theorem. The accuracy and robustness of the suggested algorithm is verified by several statistical examinations. It is shown that the suggested method results in an accurate solution with rapid convergence and a lower computational cost.
Piping erosion is one form of water erosion that leads to significant changes in the landscape and environmental degradation. In the present study, we evaluated piping erosion modeling in the Zarandieh watershed of Markazi province in Iran based on random forest (RF), support vector machine (SVM), and Bayesian generalized linear models (Bayesian GLM) machine learning algorithms. For this goal, due to the importance of various geo-environmental and soil properties in the evolution and creation of piping erosion, 18 variables were considered for modeling the piping erosion susceptibility in the Zarandieh watershed. A total of 152 points of piping erosion were recognized in the study area that were divided into training (70%) and validation (30%) for modeling. The area under curve (AUC) was used to assess the effeciency of the RF, SVM, and Bayesian GLM. Piping erosion susceptibility results indicated that all three RF, SVM, and Bayesian GLM models had high efficiency in the testing step, such as the AUC shown with values of 0.9 for RF, 0.88 for SVM, and 0.87 for Bayesian GLM. Altitude, pH, and bulk density were the variables that had the greatest influence on the piping erosion susceptibility in the Zarandieh watershed. This result indicates that geo-environmental and soil chemical variables are accountable for the expansion of piping erosion in the Zarandieh watershed.
This paper reports the formation and structure of fast setting geopolymers activated by using three sodium silicate solutions with different modules (1.6, 2.0 and 2.4) and a berlinite-type aluminum orthophosphate. By varying the concentration of the aluminum orthophosphate, different Si/Al-ratios were established (6, 3 and 2). Reaction kinetics of binders were determined by isothermal calorimetric measurements at 20 °C. X-ray diffraction analysis as well as nuclear magnetic resonance (NMR) measurements were performed on binders to determine differences in structure by varying the alkalinity of the sodium silicate solutions and the Si/Al-ratio. The calorimetric results indicated that the higher the alkalinity of the sodium silicate solution, the higher the solubility and degree of conversion of the aluminum orthophosphate. The results of X-ray diffraction and Rietveldt analysis, as well as the NMR measurements, confirmed the assumption of the calorimetric experiments that first the aluminum orthophosphate was dissolved and then a polycondensation to an amorphous aluminosilicate network occurred. The different amounts of amorphous phases formed as a function of the alkalinity of the sodium silicate solution, indicate that tetrahydroxoaluminate species were formed during the dissolution of the aluminum orthophosphate, which reduce the pH value. This led to no further dissolution of the aluminum orthophosphate, which remained unreacted.
Die Sicherstellung der medizinischen Versorgung in der Bundesrepublik wird seit einigen Jahren verstärkt diskutiert. Besonders in ländliche Regionen ist die Gewährleistung einer bedarfsgerechten medizinischen Versorgung problematisch. Längst ist dies zu einem gesamtgesellschaftlichen Thema geworden. Die Bachelorarbeit von Lena Wild untersucht die Schnittstelle von räumlicher Planung und medizinischer Planung mit der Frage „Inwiefern leisten die derzeitigen Planungen und Förderprogramme einen positiven Beitrag zur Sicherstellung der medizinischen Versorgung im ländlichen Raum Thüringens?“
Neben einer Literatur- und Datenanalyse stehen Expert:inneninterviews mit verschiedenen kommunalen und medizinischen Akteur:innen aus ausgewählten Landkreisen in Thüringen im Fokus der Arbeit.
Nach einer Einordnung der medizinischen Versorgung in den Kontext der räumlichen Planung wird eine Übersicht über das Gesundheitssystem der Bundesrepublik und die Besonderheiten in Ostdeutschland gegeben. Darauffolgend werden Instrumente zur Steuerung der medizinischen Versorgung genauer untersucht. Besonders die kassenärztliche Bedarfsplanung als zentrales Steuerungsinstrument und die Fördermöglichkeiten in Thüringen und deren Wirkungsweisen stehen dabei im Fokus. Im Weiteren wird auf ländliche Räume und deren Herausforderungen für die Sicherstellung der medizinischen Versorgung und die Kommunikation und Zusammenarbeit der Akteur:innen eingegangen.
Die Arbeit ist als Exkurs der Raumplanung in eine Fachplanung zu verstehen. Zwischen medizinischer Fachplanung und räumlicher Planung bestehen Wechselwirkungen. Das Kennen von Instrumenten und Wirkungsweisen der anderen Disziplin schafft dabei einen Mehrwert, um gemeinsame Ziele, wie die flächendeckende medizinische Versorgung und damit einhergehend eine nachhaltige räumliche Entwicklung, zu erreichen.
A complex artistic research on the theme of cultural heritage and (neo)colonial processes of material and immaterial expropriation. Starting from the encounter with a phonographic relic at the Berliner Phonogramm-Archiv, the artist embarks on a journey to her own roots embodied in the practice of the Afro-Brazilian religion Candomblé. In the form of a theoretical treatise, an archive (photos, diagrams, maps, newspaper clippings, letters, documents), as well as a sound performance in the public space of the city of Weimar, several theoretical and performative elements are brought together in this transmedia artistic research that proposes a true decolonial practice.
Despite digitization and platformization, mass media and established media companies still play a crucial role in the provision of journalistic content in democratic societies. Competition is one key driver of (media) company behavior and is considered to have an impact on the media’s performance. However, theory and empirical research are ambiguous about the relationship. The objective of this article is to empirically analyze the effect of competition on media performance in a cross-national context. We assessed media performance of media companies as the importance of journalistic goals within their stated corporate goal system. We conducted a content analysis of letters to the shareholders in annual reports of more than 50 media companies from 2000 to 2014 to operationalize journalistic goal importance. When employing a fixed effects regression analysis, as well as a fuzzy set qualitative comparative analysis, results suggest that competition has a positive effect on the importance of journalistic goals, while the existence of a strong public service media sector appears to have the effect of “crowding out” commercial media companies.
Die zu beobachtenden kürzeren Produktlebenszyklen und eine schnellere Marktdurchdringung von Produkttechnologien erfordern adaptive und leistungsfähige Produktionsanlagen. Die Adaptivität ermöglicht eine Anpassung der Produktionsanlage an neue Produkte, und die Leistungsfähigkeit der Anlage stellt sicher, dass ausreichend Produkte in kurzer Zeit und zu geringen Kosten hergestellt werden können. Durch eine Modularisierung der Produktionsanlage kann die Adaptivität erreicht werden. Jedoch erfordert heutzutage jede Adaption manuellen Aufwand, z.B. zur Anpassung von proprietären Signalen oder zur Anpassung übergeordneter Funktionen. Dadurch sinkt die Leistungsfähigkeit der Anlage.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Interoperabilität in Bezug auf die Informationsverwendung in modularen Produktionsanlagen zu gewährleisten. Dazu werden Informationen durch semantische Modelle beschrieben. Damit wird ein einheitlicher Informationszugriff ermöglicht, und übergeordnete Funktionen erhalten Zugriff auf alle Informationen der Produktionsmodule, unabhängig von dem Typ, dem Hersteller und dem Alter des Moduls. Dadurch entfällt der manuelle Aufwand bei Anpassungen des modularen Produktionssystems, wodurch die Leistungsfähigkeit der Anlage gesteigert und Stillstandszeiten reduziert werden.
Nach dem Ermitteln der Anforderungen an einen Modellierungsformalismus wurden potentielle Formalismen mit den Anforderungen abgeglichen. OWL DL stellte sich als geeigneter Formalismus heraus und wurde für die Erstellung des semantischen Modells in dieser Arbeit verwendet. Es wurde exemplarisch ein semantisches Modell für die drei Anwendungsfälle Interaktion, Orchestrierung und Diagnose erstellt. Durch einen Vergleich der Modellierungselemente von unterschiedlichen Anwendungsfällen wurde die Allgemeingültigkeit des Modells bewertet. Dabei wurde gezeigt, dass die Erreichung eines allgemeinen Modells für technische Anwendungsfälle möglich ist und lediglich einige Hundert Begriffe benötigt.
Zur Evaluierung der erstellten Modelle wurde ein wandlungsfähiges Produktionssystem der SmartFactoryOWL verwendet, an dem die Anwendungsfälle umgesetzt wurden. Dazu wurde eine Laufzeitumgebung erstellt, die die semantischen Modelle der einzelnen Module zu einem Gesamtmodell vereint, Daten aus der Anlage in das Modell überträgt und eine Schnittstelle für die Services bereitstellt. Die Services realisieren übergeordnete Funktionen und verwenden die Informationen des semantischen Modells. In allen drei Anwendungsfällen wurden die semantischen Modelle korrekt zusammengefügt und mit den darin enthaltenen Informationen konnte die Aufgabe des jeweiligen Anwendungsfalles ohne zusätzlichen manuellen Aufwand gelöst werden.
Die Verbreitung mobiler Smartphones und besonders deren allgegenwärtige Lokalisierungstechnologien verändern das Navigationsverhalten im Raum nachhaltig. Parallel zur schnell voranschreitenden Entwicklung alltäglicher Geräte, die mitgeführt werden, setzt der Übergang der bereits länger dauernden Entwicklung von Virtual-Reality-Technik in eine erweiterte und augmentierte Mixed Reality ein. In diesem Spannungsfeld untersucht die vorliegende Arbeit, inwieweit richtungsgebundene und binaural wiedergegebene Stereofonie die menschliche Bewegung im Raum beeinflussen kann und versucht zu erörtern, welche Potenziale in der Wiederentdeckung einer relativ lange bekannten Technik liegen. Der Autor hat im Rahmen dieser Arbeit eine binaurale mobile Applikation für richtungsgebundene Stereofonie entwickelt, mit der virtuelle bewegte oder statische Audio-Hotspots im Raum platziert werden können. So kann links, rechts oder 30 Meter vor einer Person ein virtueller oder tatsächlicher Klang im Raum verortet sein. Durch die in Echtzeit berechnete binaurale Wiedergabe der Klangquellen mit einem Stereo-Kopfhörer können diese räumlich verorteten Klänge mit zwei Ohren dreidimensional wahrgenommen werden, ähnlich dem räumlichen Sehen mit zwei Augen. Durch den Einsatz mehrerer lokalisierter Klangquellen als Soundscape entsteht eine augmentierte auditive Realität, die die physische Realität erweitert. Die Position und Navigation des Nutzers wird durch binaurale Lautstärkenmodulation (die Lautstärke nimmt bei abnehmender Distanz zur Quelle zu) und Stereopanning mit Laufzeitmodulation (die Richtung wird über ein Stereosignal auf beiden Ohren räumlich links-rechts-vorne verortet) interaktiv und kybernetisch beeinflusst. Die Nutzer navigieren — durch ihr Interesse an den hörbaren virtuellen Klangquellen geleitet — durch einen dynamisch erzeugten, dreidimensionalen akustischen Raum, der gleichzeitig ein virtueller und kybernetischer Raum ist, da die Repräsentation der Klänge an die Bewegung und Ausrichtung der Nutzer im Raum angepasst wird. Diese Arbeit untersucht, ob die Bewegung von Menschen durch (virtuelle) Klänge beeinflusst werden kann und wie groß oder messbar dieser Einfluss ist. Dabei können nicht alle künstlerischen, architektonischen und philosophischen Fragen im Rahmen der vorliegenden Schrift erörtert werden, obwohl sie dennoch als raumtheoretische Fragestellung von Interesse sind. Hauptgegenstand der vorliegenden Arbeit liegt in der Erforschung, ob richtungsgebundene Stereofonie einen relevanten Beitrag zur menschlichen Navigation, hauptsächlich zu Fuß, in urbanen Gebieten — vorwiegend im Außenraum — leisten kann. Der erste Teil gliedert sich in »Raum und Klang«, es werden raumtheoretische Überlegungen zur menschlichen Bewegung im Raum, Raumvorstellungen, räumliche Klänge und Klangwahrnehmung sowie die Entwicklung stereofoner Apparaturen und Aspekte der Augmented Audio Reality besprochen. Im zweiten Teil werden drei Demonstratoren als Anwendungsszenarien und drei Evaluierungen im Außenraum vorgestellt. Die Tests untersuchen, ob sich das Verfahren zur Navigation für Fußgänger eignet und inwieweit eine Einflussnahme auf das Bewegungsverhalten von Nutzern getroffen werden kann. Die Auswertungen der Tests zeigen, dass sich stereofone Klänge grundsätzlich als Navigationssystem eignen, da eine große Mehrzahl der Teilnehmer die akustisch markierten Ziele leicht gefunden hat. Ebenso zeigt sich ein klarer Einfluss auf die Bewegungsmuster, allerdings ist dieser abhängig von individuellen Interessen und Vorlieben. Abschließend werden die Ergebnisse der Untersuchungen im Kontext der vorgestellten Theorien diskutiert und die Potenziale stereofoner Anwendungen in einem Ausblick behandelt. Bei der Gestaltung, Erzeugung und Anwendung mobiler Systeme sind unterschiedliche mentale und räumliche Modelle und Vorstellungen der Entwickler und Anwender zu beachten. Da eine umfassende transdisziplinäre Betrachtung klare Begrifflichkeiten erfordert, werden Argumente für ein raumtheoretisches Vokabular diskutiert. Diese sind für einen gestalterischen Einsatz von richtungsgebundener Stereofonie — besonders im Kontext mobiler Navigation durch akustisch augmentierte Räume — äußerst relevant.