نقشهبرداری رقومی اجزای بافت خاک با استفاده از رویکردهای یادگیری ماشین و متغیرهای محیطی
نویسندگان
1 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
2 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
3 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
4 گروه مهندسی منابع طبیعی و محیطزیست، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
doi
10.22067/jsw.2023.84413.1331چکیده
بافت بهعنوان یکی از ویژگیهای موثر بر وضعیت هیدرولوژیکی و مکانیکی خاک از اهمیت ویژهای برای رشد گیاهان برخوردار است. بنابراین، مطالعه حاضر با هدف مدلسازی مکانی ذرات خاک شامل شن، سیلت و رس با استفاده از مدلهای یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF)، رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) و مدل زمیناماری کوکریگینگ (Co-Kriging) و نقشه مدل رقومی ارتفاع و تصاویر ماهوارهای با وضوح مکانی بالا در دشت مرودشت استان فارس انجام گرفت. مطالعات میدانی شامل حفر 200 پروفیل مشاهداتی براساس روش نمونهبرداری ابر مکعب لاتین (cLHS) و نمونهبرداری از دو عمق، سطحی (30 سانتیمتر) و زیرسطحی (60-30 سانتیمتر) بود. طیف وسیعی از متغیرهای کمکی با دسترسی آسان شامل پارامترهای توپوگرافی و شاخصهای سنجش از دور بهعنوان پیشبینی کنندههای محیطی با وضوح مکانی 30 متر تهیه گردید. مناسبترین متغیرهای کمکی با استفاده از آزمون همخطی توسط شاخص تورم واریانس (VIF) و سپس رویکرد انتخاب متغیر باروتا انتخاب شد. نتایج نشان داد که مدل RF نسبت به مدلهای SVR و Co-Kriging دارای عملکرد بهتر و دقت بیشتر برای پیشبینی هر سه ذره شن، سیلت و رس است. ضریب تبیین (R2) پیشبینی شده برای رس در عمق سطحی و زیر سطحی بهترتیب 52/0 و 49/0، برای سیلت 48/0 و 64/0 و برای شن 54/0 و 36/0 درصد محاسبه شد. همچنین متغیر عمق دره مهمترین متغیر در پیشبینی توزیع مکانی شن، سیلت و رس شناسائی شد. تهیه نقشه توزیع مکانی اندازه ذرات خاک حاصل میتواند منبع مهمی از اطلاعات برای مدیریت کارآمد منابع زمین و نظارت بر محیطزیست باشد. بهطور کلی رویکرد مورد استفاده در این تحقیق بهدلیل استفاده از منابع اطلاعاتی با دسترسی آسان و ارزان میتواند بهعنوان راهنمایی برای تهیهی نقشههای مدیریتپذیر خاک در دشتهای کشاورزی کشور با قابلیت بهروز رسانی در حداقل زمان ممکن مورد استفاده قرار گیرد.