بخشی از مقاله
مقدمه
عقلانیترین و موثرترین راه دستیابی به اطلاعات دقیق در هر نقطه از منطقه مورد مطالعه، تلفیق دادههای مطمئن و نامطمئن با یکدیگر است. امروزه به صورت رایج از روشهای کریجینگ برای آنالیز مجموعه دادههای مکانی استفاده می شود. اما چهارچوب تئوریکی این روش امکان استفاده از دادههای نامطمئن، بدون تبدیل آنها با کدهای شاخص - بوگارت و دیور، - 2002 و یا لایه لایه کردن - اشتین و همکاران، - 1988 را نمیدهد. به منظور گسترش مفهوم تخمین مکانی، کریستاکوس - 1990 - ، از طریق تلفیق انتروپی حداکثر و روشهای اریب، فرمولی بسیار عمومی برای تخمین مکانی معرفی نمود. این روش از مزایای بیشماری نسبت به روشهای مرسوم زمین آمار کلاسیک برخوردار بود.
در این روش امکان استفاده همزمان از طیف وسیعی از اطلاعات نامطمئن به صورت دامنهها، توابع احتمال تراکمها، مدلها یا نمودارها وجود دارد. از طریق توابع احتمال تراکمهای نهائی، امکان تولید انواع مختلف نقشه از طریق محاسبه شاخصهائی که متناسب با هدف نهائی نقشهاند، فراهم میشوددی. اٌر و همکاران اولین بار در علوم خاک از روش انتروپی حداکثر اریب در تخمین مکانی اجزای شن، سیلت و رس در منطقه ای در بلژیک استفاده کردند - دیور و بوگارت، . - 2003 بوگارت از روش انتروپی حداکثر اریب برای تخمین مکانی متغیرهای ناپیوسته استفاده کرد - بوگارت، . - 2002 بروس و همکاران - 2007 - از این روش برای تخمین گروه های خاک استفاده کردند. آنها از نقشه خاک موجود به عنوان داده نامطمئن استفاده کردند.
دوآیک و همکاران - 2005 - از روش انتروپی حداکثر اریب در تخمین تغییرات زمانی- مکانی شوری خاک در منطقهای در مجارستان استفاده کردند. آنها در این تحقیق از دو دسته داده نامطمئن استفاده کردند و قابلیت اجرائی و دقت این روش را با روش های کریجینگ مقایسه کرد. آنها دریافتند که دقت روش BME حتی در نبود داده های مطمئن و فقط با استفاده از داده های نامطمئن بیش از روش های کریجینگ است. هدف از انجام این تحقیق استفاده از دادههای نامطمئن صحرائی در تخمین مکانی شوری خاک در اراضی حاشیه غربی دریاچه ارومیه با استفاده از روش انتروپی حد اکثر اریب و مقایسه دقت استفاده از دادههای نامطمئن در مقابل داده-های مطمئن میباشد.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه، حدود 5000 هکتار از اراضی واقع در جنوب دشت ارومیه، حاشیه غربی دریاچه ارومیه را دربر میگیرد. مختصات جغرافیائی آن بین 45 درجه و 5 دقیقه تا 45 درجه و 20 دقیقه طول شرقی و 37 درجه و 15 دقیقه تا 37 درجه و 35 دقیقه عرض شمالی است. برای انجام این تحقیق، نمونه برداری بر روی شبکه منظم با فواصل 500 متر صورت گرفت. نمونهها از عمق 20-0 سانتی متری، جمع آوری شدند. در زمان نمونهبرداری، شوری نمونهها با هدایتسنج صحرائی مدل Cone200 تعیین شد. به این ترتیب که حدود 10 گرم از نمونهی الک نشده با ترازوی دو کفه ای وزن و در لوله سانترفیوژ ریخته شد.
سپس 25 میلی لیتر آب مقطر به آن اضافه شده و به مدت یک دقیقه با دست به طور کامل مخلوط گردید و سپس شوری نمونه توسط هدایتسنج قرائت گردید - این روش قبل از شروع نمونه برداری، در آزمایشگاه بر روی 50 نمونه خاک انجام و دقت آن ارزیابی شده بود - . اندازهگیریهای صحرایی به عنوان داده نامطمئن یا شوری ظاهری خاک در نظر گرفته شدند. پس از اتمام نمونه برداری، نمونهها به آزمایشگاه منتقل شدند و شوری خاک نمونهها در عصاره 1 :2/5 خاک به آب با روش معمول آزمایشگاهی اندازهگیری شد. در مرحله بعدی دادههای مربوط به اندازهگیریهای صحرائی با داده های آزمایشگاهی کالیبره شدند.
بعد از کالیبراسیون و تبدیل اندازهگیریهای صحرایی به آزمایشگاهی توسط معادلات رگرسیونی، مقادیر حاصل بدلیل اینکه تنها تخمینهائی از یک مدل احتمالی هستند و با مقداری عدم قطعیت همراه میباشند به عنوان داده-های نامطمئن در تخمین با روش انتروپی حداکثر اریب استفاده شدند. یک سوم داده های موجود، برای اعتبارسنجی مدل، و مابقی برای مدلسازی و تخمین مکانی شوری خاک استفاده شدند. از پارامترهای آماری میانگین خطا و میانگین مربعات خطا برای اعتبارسنجی مدل استفاده شد. برای انجام تمام مراحل این تحقیق از نرم افزار - BMElib - استفاده شده است. این نرم افزار بر اساس زبان برنامه نویسی MATLAB نوشته شده است.
نتایج و بحث
-1 کالیبراسیون داده های صحرایی و آزمایشگاهی و تعریف داده های نامطمئن احتمالی به منظور تعیین قابلیت استفاده از دادههای صحرائی، اطلاعات به دست آمده از مطالعات صحرائی و آزمایشگاهی با مدلهای مختلف باهم مقایسه شدند. نتایج نشان داد که رابطه معنیداری بین اندازه گیریهای صحرائی و آزمایشگاهی وجود دارد و در بین مدلهای مورد مقایسه، مدل خطی توانست با کمترین میانگین خطای مطلق - - 0/38 و کمترین میانگین خطای اریب - -0/72 - به عنوان بهترین مدل برازش انتخاب شود. دوآیک و همکاران نیز در کالیبره کردن داده های حاصل از اندازه گیری های صحرائی شوری خاک با دستگاه EM38 به نتایج مشابهی رسیدند - دوآیک و همکاران، . - 2005 از معادله خط برازش شده برای تعیینECe تخمینی - داده های نامطمئن - در نقاطی که وارد مدل برازش نشده بودند، استفاده شد. از روی واریانس خطای محاسبه شده ، توابع احتمال تراکم در هر نقطه تعریف شدند - شکل1، ب - .
-2 برازش مدل های کوواریوگرامی و تخمین مکانی شوری خاک
بر روی 150 داده که برای مدل سازی استفاده شدند، بهترین تابع کوواریانس که مدل کروی بود برازش شد و پارامترهای مدل بدست آمدند - شکل 1، الف - . در این مدل اثر قطعهای برابر 0/025 و آستانه، 2/57 به دست آمدند.
