نقشه برداری رقومی شوری خاک با استفاده از داده های کمکی و مدل های یادگیری ماشین در حوضه آبخیز بدر، جنوب شهرستان قروه استان کردستان

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان تهران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی(تات)، تهران، ایران.

2 کارشناس تحقیقات خاک و آب مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان تهران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی(تات)، تهران،

doi
10.22092/ijsr.2024.365959.753
چکیده

استفاده از تکنیک­های سنجش از دور و یادگیری ماشین به طور فزاینده­ای به عنوان روش­های مقرون به صرفه برای نمایش نقشه شوری خاک شناخته می­شود. در این مطالعه از داده­های ماهواره‌ای لندست 8 و تکنیک‌های پیچیده یادگیری ماشینی برای ترسیم و ارزیابی سطوح شوری خاک در حوضه آبخیز بدر استفاده گردید. به این منظور، از چندین تکنیک یادگیری ماشین در نرم افزار R برای پیش‌بینی مقادیر شوری در حوضه آبخیز بدر استفاده شد. این الگوریتم‌ها نزدیک ترین همسایه K  (KNN)، تحلیل درخت تصمیم (DTA)، شبکه عصبی مصنوعی(ANN) ، جنگل تصادفی (R.F.) و رگرسیون چند متغیره خطی ترکیبی(MLR) را در بر می‌گرفت.. برای انجام این مطالعه، بر اساس تکنیک ابر مکعب لاتین، محل 125 خاک­رخ در منطقه مطالعاتی انتخاب و حفر شد. نمونه‌های خاک، پس از هوا خشک شدن در محیط آزمایشگاه، کوبیده شد و از الک 2 میلی­متری عبور داده شد. سپس شوری خاک اندازه­گیری گردید. برای برآورد ویژگی­های خاک، دو حالت مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در حالت اول، مدل­های شبکه عصبی مصنوعی، تحلیل درخت تصمیم و رگرسیون چند متغیره خطی برای پیش­بینی استفاده شد. همچنین، برای ترکیب نتایج مدل­ها، از مدل نزدیک­ترین همسایه استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که متغیرهای کمکی مهم در پیش‌بینی شوری خاک به ترتیب اهمیت عبارت‌اند از: ژئومورفولوژی، عمق دره، شاخص همواری قله برآمدگی با درجه تفکیک بالا، شاخص خیسی، جهت شیب، مدل رقومی ارتفاع، شیب حوضه، موقعیت نسبی شیب، مقدار شیب و طول شیب. همچنین، نتایج ارزیابی مدل­ها نشان داد که در میان مدل­های استفاده‌شده برای پیش‌بینی شوری، مدل رگرسیون چند متغیره خطی ترکیبی(MLR) با ضریب تعیین 0/611 و ریشه دوم متوسط مربعات خطا 0/032 از بیشترین دقت برای پیش‌بینی برخوردار بوده است.