تعیین عاملهای مؤثر و ارزیابی حساسیت به زمین لغزش با روش های جنگل تصادفی و شبکهی عصبی مصنوعی در منطقهی دوآب صمصامی استان چهارمحال و بختیاری
نویسندگان
1 دانشیار، پژوهشکدهی حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
2 کارشناس مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران
doi
10.22092/wmrj.2021.354962.1421چکیده
زمینلغزش از جمله خطرهای زمینشناسی است که امروزه روشهای دادهکاوی مبتنی بر یادگیری ماشین برای مدلسازی و پیشبینی آن توسعه داده شدهاست. هدفهای این پژوهش اولویتبندی عاملهای مؤثر، پهنهبندی و پیشبینی حساسیت به رخداد زمینلغزش با مدلهای شبکهی عصبی مصنوعی و جنگل تصادفی، و معرفی مناسبترین آنها در منطقهی دوآب صمصامی استان چهارمحال و بختیاری است. برای پهنهبندی و مدلسازی از 15 عامل زمینشناسی، ریختشناسی، آبشناسی، انسانساخت (متغیرهای مستقل) و 174 رخداد زمینلغزش شناسایی و ثبتشده (متغیر وابسته) بهرهگیری شد. رخدادهای زمینلغزش به دو دستهی دادهی آموزشی (70%) و آزمایشی (30 %) برای مدلسازی و اعتبارسنجی بهشکل تصادفی تقسیم شد. ارتباط میان عاملهای مؤثر و رخدادهای لغزشی با نسبت فراوانی کمّی و وزندار شد. برای کاهش اثر همپوشانی اطلاعاتی عاملهای مؤثر، با تحلیل وایازی چندمتغیرهی خطی، استقلال دادهها آزموده شد. برای مدلسازی و پهنهبندی حساسیت زمین لغزش، مدلهای جنگل تصادفی و شبکهی عصبی مصنوعی برازش و توسعه داده شد. نقشههای پهنه بندی حساسیت بهدستآمده از برازش دو مدل با شاخصهای نسبت فراوانی-سطح سلول هسته، نرخ توفیق، و سطح زیر منحنی ویژگی عملکرد گیرنده (AUC-ROC) ارزیابی، اعتبارسنجی و مقایسه کرده شد. نتیجههای بررسی عاملهای مؤثر در هر دو مدل نشان داد که عاملهای سنگ شناسی، کاربری و وجه شیب تأثیر بسزایی در رخداد زمین لغزشها دارند و بخش زیادی (بیش از 82%) از زمینلغزشها در ردههای حساسیت خیلیزیاد و زیاد قرار میگیرند. نتیجه ارزیابی طبقهبندی و اعتبارسنجی مدلها نشان داد که دقت و کارآمدی مدل جنگل تصادفی (0/919AUC-ROC=) در پیشبینی رخداد زمین لغزشها بیشتر از شبکهی عصبی مصنوعی (0/845AUC-ROC=) است. نتیجههای این پژوهش ممکن است برای بهرهگیری دستگاههای اجرایی در مدیریت و برنامهریزی کردن طرحهای توسعهیی و اجرایی عمرانی، توسعهی شهری، و روستایی، برآورد دقیقتر در مدلهای فرسایش و رسوب در آبخیزها، حفاظت خاک و عرصههای منابع طبیعی کشور سودمند باشد.