مدلسازی پراکنش مکانی کلاسهای خاک با استفاده از الگوریتمهای یادگیری ماشین در بخشی از اراضی استان زنجان
نویسندگان
1 استادیار موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.
2 دانشجوی دکتری گروه علوم خاک دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، ایران
3 دانشیار گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان
4 پژوهشگر گروه علوم خاک پردیس کشاورزی، دانشگاه تهران، ایران
doi
10.22092/ijsr.2023.361649.698چکیده
نقشهبرداری رقومی از روشهای نوینی است که از الگوریتمهای یادگیری ماشین و متغیرهای محیطی پیروی کرده و به دلیل صرفهجویی در زمان و هزینه انجام مطالعه برای پهنهبندی خصوصیات و کلاسهای خاک در سطوح مختلف طبقه بندی کاربرد گستردهای در سطح جهانی دارد. این پژوهش باهدف مقایسه کارایی مدلهای یادگیری ماشین در پیشبینی مکانی زیرگروههای خاک در بخشی از اراضی استان زنجان انجام شد. برای این منظور، بر اساس الگوی طبقهبندی تصادفی با میانگین فاصله 500 متر، 148 خاکرخ حفر و تشریح گردید و مطابق با سامانه جامع ردهبندی خاک به روش آمریکایی طبقهبندی شد. خاکها در سطح زیرگروه در پنج کلاس تیپیک کلسیزرپتز، تیپیک هاپلوزرپتز، جیپسیک هاپلوزرپتز، تیپیک زراورتنتز و لیتیک زراورتنتز طبقهبندی شد. متغیرهای محیطی شامل نقشههای ژئومورفولوژی، زمینشناسی، توپوگرافی و دادههای حاصل از تصاویر سنجشازدور بود. 57 متغیر محیطی بهعنوان نمایندگان عوامل خاکسازی استخراج گردید و با استفاده از روش تحلیل مؤلفه اصلی و نظر کارشناسان، مؤثرترین متغیرهای محیطی انتخاب شد. مدلسازی خاک - زمیننما با استفاده از الگوریتمهای جنگل تصادفی، درخت تصمیم توسعهیافته و رگرسیون لجستیک چندجملهای در محیط نرمافزار Rstudio انجام شد. صحت کلی و ضریب کاپا برای ارزیابی کلاسهای خاک در سطح زیرگروه به ترتیب در مدل رگرسیون لجستیک چندجملهای 65% و 0/41%، در مدل جنگل تصادفی 65% و 0/32 و در مدل درخت تصمیم توسعهیافته 60% و 0/35 به دست آمد. صحت کاربر و صحت تولیدکننده نشان داد که مدل رگرسیون لجستیک چندجملهای برآورد قابل قبولی در پیشبینی مکانی زیرگروههای خاک ارائه میدهد. متغیرهای عمق دره، فاصله تا شبکه آبراهه، شاخص همواری بالای پشته با درجه تفکیک بالا و شاخص طول در جهت شیب دارای بیشترین اهمیت در مدل رگرسیون لجستیک چندجملهای بود. کلاسهای خاک با فراوانی بیشتر صحت بالاتری داشت. که نشان میدهد رابطه مستقیمی بین فراوانی کلاسهای خاک در دادههای آموزشی با صحت نتایج پیشبینی کلاسهای خاک برقرار است.