
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,606,693 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,199,374 |
ارزیابی تعمیمپذیری مدل جنگل تصادفی برای پیشبینی کلاسهای خاک در سطح زیرگروه | ||
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار | ||
مقاله 3، دوره 9، شماره 1، فروردین 1398، صفحه 45-64 اصل مقاله (731.87 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2019.15779.1847 | ||
نویسندگان | ||
محمد جمشیدی1؛ محمد امیر دلاور* 2؛ روح الله تقی زاده3؛ کلبی برانگارد4 | ||
1دانشجوی دکتری گروه علوم خاک، دانشگاه زنجان و مربی پژوهش مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی | ||
2دانشیار گروه علوم خاک، دانشگاه زنجان، | ||
3استادیار گروه علوم خاک، دانشگاه اردکان | ||
4استادیار گروه علوم محیطی، دانشگاه نیومکزیکو | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: در ایران بیشتر نقشههای خاکی که طی شش دهه گذشته با روش سنتی تهیه شدهاند، بهدلیل نیاز به هزینه و زمان زیاد به روز نشدهاند. در سالهای اخیر روش نقشهبرداری رقومی خاک با هدف تهیه نقشههای دقیق بر مبنای مدلسازی کمی روابط بین کلاسها یا خصوصیات خاک و دادههای کمکی ارزان نماینده عوامل خاکسازی بهعنوان روش جایگزین روشهای سنتی معرفی شده است. در این رابطه یک روش استفاده از مدلسازی دادههای موجود خاک در یک منطقه برای پیشبینی کلاسهای خاک در یک منطقه دیگر فاقد نقشه خاک است. این مطالعه با هدف ارزیابی تعمیمپذیری مدل جنگل تصادفی مستخرج از منطقه دهنده اطلاعات برای تهیه نقشه کلاسهای خاک در سطح زیرگروه برای منطقه گیرنده انجام شد. مواد و روشها: دشت سعادتشهر استان فارس بهعنوان منطقه دهنده یا مرجع و دشت سیدان در مجاور آن بهعنوان منطقه گیرنده اطلاعات با توجه به شباهت متغیرهای محیطی در دو منطقه انتخاب شدند. در منطقه دهنده، موقعیت 82 پدون مشاهدهای بر اساس روش مربعات لاتین تعیین و طی مطالعه خاکشناسی مطابق سامانه ردهبندی خاک آمریکایی (2014) طبقهبندی شدند. 25 متغیر کمکی پستی و بلندی و داده-های سنجش از دور با قدرت تفکیک 30 متر در مطالعه استفاده شدند. در منطقه دهنده با کاربرد روش جنگل تصادفی برای مدلسازی روابط بین کلاسهای خاک و متغیرهای کمکی مهم، 70 درصد پدونها برای آموزش مدل و 30 درصد برای آزمون به کار رفتند. در منطقه گیرنده با کاربرد متغیرهای کمکی مشابه در مدلهای استخراج شده از منطقه دهنده (یکی با 70 درصد و دیگری با 100 درصد دادهها)، کلاسهای پیشبینی شده با نتایج طبقهبندی 27 خاکرخ مطالعه شده در این منطقه مقایسه و صحت مدلها در تعمیم دادهها مورد ارزیابی قرار گرفت. توانایی مدل در پیشبینی کلاسهای خاک در هر دو منطقه بر اساس نتایج آمارههای صحت کاربر، صحت تولید کننده، صحت کلی و ضریب کاپا مورد ارزیابی قرار گرفت. یافتهها: نتایج نشان داد از میان تمامی عوامل محیطی استفاده شده، شیب، شاخص همواری دره با درجه تفکیک بالا، شاخص ناهمواریهای توپوگرافی، شاخص خیسی توپوگرافی و مساحت حوزه اصلاح شده بیشترین تأثیر را در پیشبینی کلاسهای خاک در سطح زیرگروه داشته-اند. دستیابی به مقادیر 72 درصد برای صحت کلی و 59/0 برای ضریب کاپا در پیشبینی کلاسهای خاک حاکی از ارتباط خوب بین داده-های مشاهدهای و پیشبینی در منطقه مرجع بود. در منطقه تعمیم، با استفاده از 70 درصد دادههای آموزشی منطقه دهنده، صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب 45 درصد و 27/0 و با کاربرد 100 درصد دادهها، علاوه بر پیشبینی یک کلاس بیشتر در منطقه گیرنده، صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب تا 52 درصد و 38/0 بهبود نشان داد. در بین زیرگروههای خاک، بهترین پیشبینی مربوط به خاک غالب تیپیک کلسی-زرپتز و تیپیک زراورتنتز و ضعیفترین آن مربوط به خاکهای مشابه کلاسهای غالب بود. علاوه بر آن نتایج گویای آن است که مدل قادر به پیشبینی کلاسهای دارای فراوانی ناچیز در هر دو منطقه گیرنده و دهنده نبود. نتیجهگیری: این پژوهش نشان داد در مناطقی از ایران که فاقد نقشه خاک بوده یا نقشههای موجود به روز نشده است، انتقال مدلهای ساخته شده بر پایه نقشهبرداری رقومی در مناطق مشابه دارای دادههای کافی میتواند ابزاری کارآمد برای تهیه نقشه خاک در این مناطق باشد. صرفهجوئی در هزینه و زمان و دقت قابل قبول، میتواند مشوقهای اصلی استفاده از این روش توسط خاکشناسان باشد. | ||
کلیدواژهها | ||
نقشهبرداری رقومی خاک؛ عوامل خاکسازی؛ روش مربعات لاتین | ||
مراجع | ||
1.Abbaszadeh Afshara, F., Ayoubib, S., and Jafari, A. 2018. The extrapolation of soil great groups using multinomial logistic regression at regional scale in arid regions of Iran. Geoderma. 315: 1. 367-48.
2.Breiman, L. 2001. Random forests. Machine Learning. 45: 1. 5-32.
3.Brungard, C.W., Boettinger, J.L., Duniway, M.C., Wills, S.A., and Edwards, T.C. 2015. Machine earning for predicting soil classes in three semi-arid landscapes. Geoderma. 239-240: 1. 68-83.
4.Bui, E.N. 2004. Soil survey as a knowledge system. Geoderma. 120: 1-2. 17-26.
5.Carré, F., and Girard, M.C. 2002. Quantitative mapping of soil types based on regression kriging of taxonomic distances with landform and land cover attributes. Geoderma. 110: 3-4. 241-263.
6.Coll, C., Galve, J.M., Sanchez, J.M., and Caselles, V. 2010. Validation of Landsat-7/ETM+ thermal-band calibration and atmospheric correction with ground-based measurements. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 48: 1. 547-555. 7.Congalton, R. 1991. A review of assessing the accuracy of classifications of remotely sensed data. Remote Sensing of Environment. 37: 1. 35-46.
8.Debella-Gilo, M., and Etzelmüller, B. 2009. Spatial prediction of soil classes using digital terrain analysis and multinomial logistic regression modeling integrated in GIS. Examples from Vestfold County, Norway. Catena. 77: 1. 8-18.
9.Gallant, J.C., and Austin, J.M. 2015. Derivation of terrain covariates for digital soil mapping in Australia. Soil Research. 53: 1. 895-90.
10.Grimm, R., Behrens, T., Marker, M., and Elsenbeer, H. 2008. Soil organic carbon concentrations and stocks on Barro Colorado Island-Digital soil mapping using random forests analysis. Geoderma. 146: 1-2. 102-113.
11.Grinand, C., Arrouays, D., Laroche, B., and Martin, M.P. 2008. Extrapolating regional soil-landscapes from an existing soil map: sampling intensity, validation procedures, and integration of spatial context. Geoderma. 143: 1-2. 180-190.
12.Guo, P.T., Li, M.F., Luo, W., Tang, Q.F., Liu, Z.W., and Lin, Z.M. 2015. Digital mapping of soil organic matter for rubber plantation at regional scale: an application of Random Forest plus residual kriging approach. Geoderma. 237-238: 1. 49-59.
13.Heung, B.C., Bulmer, C.E., and Schmitdt, M.G. 2014. Predictive soil parent material mapping at a regional-scale: A random forest approach. Geoderma. 214-215: 1. 141-154.
14.Ho, H.C., Knudby, A., Sirovyak, P., Xu, Y., Hodul, M., and Henderson, S.B. 2014. Mapping maximum urban air temperature on hot summer days. Remote Sensing of Environment. 154: 1. 38-45.
15.Jenny H. 1941. Factors of Soil Formation, a System of Quantitative Pedology. McGraw-Hill, New York, 281p.
16.Lagacherie, P. 2002. Cartographie de la diversité des sols viticoles de versant par imagerie à haute résolution: contribution à la connaissance des terroirs, Montpellier, France.
17.Lagacherie, P., Legros, J.P., and Burrough, P.A. 1995. A soil survey procedure using the knowledge on soil pattern of a previously mapped reference area. Geoderma. 65: 3-4. 283-301.
18.Mahler, P.J. 1970. Manual of Multipurpose Land Classification. Report no. 212. Soil and Water Research Institute, Tehran. Iran.
19.Mallavan, B.P., Minasny, B., and McBratney, A.B. 2010. Homosoil: a methodology for quantitative extrapolation of soil information across the globe. P 137-149. In: J.L. Boettinger (ed.) Digital Soil Mapping: Bridging Research, Environmental Application, and Operation. Springer, London. 20.Malone, B.P., Sanjeev, K.J., Minasny, B., and McBratney, A.B. 2016. Comparing regression-based digital soil mapping and multiple-point geostatistics for the spatial extrapolation of soil data. Geoderma. 262: 1. 243-253.
21.McBratney, A.B., Mendonça Santos, M.L., and Minasny, B. 2003. On digital soil mapping. Geoderma. 117: 1-2. 3-52.
22.Mehnatkesh, A., Ayoubi, S., Jalalian, A., and Sahrawat, K.L. 2013. Relationships between soil depth and terrain attributes in a semi-arid hilly region in western Iran. J. Moun. Sci. 10: 1. 163-172.
23.Minasny, B., and McBratney, A.B. 2006. A conditioned Latin hypercube method for sampling in the presence of ancillary information. Computer and Geoscience. 32: 9. 1378-1388.
24.Minasny, B., and McBratney, A.B. 2007. Spatial prediction of soil properties using EBLUP with the Matern covariance function. Geoderma. 140: 1. 324-336.
25.Moore, I.D., Gessler, P., Nielsen, G., and Peterson, G. 1993. Soil attribute prediction using terrain analysis. Soil Sci. Soc. Amer. J. 57: 2. 443-452.
26.Pahlavan Rad, M.R., Toomanian, N., Khormali, F., Brungard, C.W., Komaki, C.B., and Bogaert, P. 2014. Updating soil survey maps using random forest and conditioned Latin hypercube sampling in the loess derived soils of northern Iran. Geoderma. 232-234: 1. 97-106.
27.RStudio. 2015. RStudio: Integrated Development Environment for R, Boston, MA. Available at http://www. r-studio.com. (Visited 20 November 2018). 28.Saga Development Team. 2011. System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA). Available at http://saga-gis. org/en/index.html (visited 12 August 2012).
29.Schoeneberger, P.J., Wysocki, D.A., Benham, E.C., and Broderson, W.D. 2012. Field book for describing and sampling soils, version 3.0. USDA Natural Resources Conservation Service, National Soil Survey Center, Lincoln, NE.
30.Sim, J., and Wright, C.C. 2005. The kappa statistic in reliability studies: use, interpretation and sample size requirements. Physical Therapy. 85: 3. 257-268.
31.Soil and Water Research Institute. 1999. Semi detailed soil survey of Saadat Shahr, Sivand, Seydan and Arsenjan. Soil and Water Research Institute of Iran, Ministryof Agricultures, Tehran, Iran. (In Persian)
32.Soil Survey Staff. 2014. Keys to soil taxonomy, 12th edition. USDA Natural Resources Conservation Service.
33.Taghizadeh-Mehrjardi, R., Nabiollahi, K., Minasny, B., and Triantafilis, J. 2015. Comparing data mining classifiers to predict spatial distribution of USDA-family soil groups in Baneh region, Iran. Geoderma. 253-254: 1. 67-77.
34.Thompson, J.A., Pena-Yewtukhiq, E.M., and Grove, J.H. 2006. Soil-landscape modeling across a physiographic region: topographic patterns and model transportability. Geoderma. 133: 1-2. 57-70. 35.United State Department of Agriculture. Soil Conservation Service. 1993. Soil survey manual. Soil Survey. Div. Staff. US. Department of Agriculture. Handbook. 18. Washington, DC. 36.Zhu, A.X., Hudson, B., Burt, J., Lubich, K., and Simonson, D. 2001. Soil mapping using GIS, expert knowledge, and fuzzy logic. Soil Sci. Soc. Amer. J. 65: 5. 1463-1472.
37.Zhu, A.X., Liu, J., Du, F., Zhang, S.J., Qin, C.Z., Burt, J., Behrens, T., and Scholten, T. 2015. Predictive soil mapping with limited sample data. Europ. J. Soil Sci. 66: 1. 535-547.
| ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 637 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 524 |