بخشی از مقاله
چکیده
این مطالعه در بخشی از اراضی استان چهارمحال و بختیاری برروی نقشه یک میلیونیوم خاکهای کشور با استفاده از روش نظارت شده تراکمزدائی و یکسانسازی واحدهای نقشه خاک با استفاده از درخت طبقهبندی نمونهبرداری مجدد تراکم زدائی شده است. در این روش از اطلاعات راهنمای نقشه یک میلیونیوم و متغیرهای کمکی محیطی استفاده شد و با استفاده از 125 پروفیل جمعآوری شده، اعتبارسنجی انجام شد.
نتایج نقشههای تراکم زدائی شده نشان داد که خلوص نقشه در سطح زیر گروه 33 درصد و در سطح گروه بزرگ 36 درصد میباشد و همچنین شاخص تنوع در سطح گروه بزرگ 0/69 و در سطح زیر گروه 0/70 میباشد. میزان بالای شاخص جهانی تنوع مؤید تولید نقشه با میزان اطلاعات بالا و پیشبینی انواع مختلف خاکها میباشد. بنابراین بکارگیری روشهای تراکمزدائی بههمراه متغیرهای کمکی و استفاده از پروفیلهای شاهد نقشه یک میلیونیوم منجر به تولید نقشه تراکمزدائی شده کلاسهای خاک با صحت بالا خواهد شد.
مقدمه
تراکمزدائی به عنوان یک مدل مفهومی جهت انتقال دادههای موجود سنتی به اشکال قابل استفاده برای نیازهای مدرن که بیان کننده فرآیندهای خاکسازی میباشد، است - بوی و موران، 2001، مکبرتنی، . - 1998 ادگرز و همکاران - - 2014 بیان کردند که یک روش کارآمد تراکمزدائی باید حداقل دارای قابلیت تراکمزدائی همه کلاسهای خاک در محدوده مورد نظر به طور همزمان باشد. بدین معنیکه درصورتیکه پلیگونهای موجود در منطقه مورد نظر به صورت جدا شده از یکدیگر باشند قابلیت شناسایی و برقراری ارتباط بین آنها را داشته باشد و همچنین روش تراکمزدائی وابستگی کمتری به مقیاس نقشه داشته باشد.
نامن و تامسون - 2014 - نقشههای سنتی خاک را با استفاده از اطلاعات بدست آمده از دادهکاوی و درختان طبقهبندی تراکمزدائی کردند. در روش بکار برده در این مطالعه، مدل تراکمزدائی شده دارای دقت 71- 74 درصد با دادههای آموزشی بوده است. همچنین دقت بدست آمده برای دادههای اعتبارسنجی در واحدهای نقشه39 درصد است.
مطالعه انجام شده توسط ادگرز و همکاران - 2014 - جهت تراکمزدائی نقشه کلاسهای خاک در منطقه وسیعی در کئویزلند استرالیا به وسعت 68 هزار کیلومتر مربع با استفاده از روش نظارت شده تراکمزدائی و یکسانسازی واحدهای نقشه خاک با استفاده از درخت طبقهبندی نمونهبرداری مجدد - DSMART - 1 نشان داد که با استفاده از دادههای کمکی حاصل از نقشه رقومی ارتفاع، تصاویر ماهوارهای و اجزاء تشکیل دهنده واحدهای خاک در نقشه اصلی با دقت نسبتاً قابل قبولی میتوان واحدهای نقشه سنتی را به اجزاء تشکیل دهنده تبدیل کرد . نتایج اعتبارسنجی این پژوهش نشان داد از تعداد 285 پروفیل اعتبارسنجی 48/4 درصد از آنها در نقشه-های احتمال وقوع کلاسهای خاک مرتبه یک، دو و سه قرار گرفتند.
مطالعات خاکشناسی و نقشهبرداری خاک انجام شده در ایران اکثراً قدیمی و در مقیاسهای کوچک میباشد. در این مطالعات عدم دقت کافی بر کسی پوشیده نیست. از آنجاییکه مطالعات صحرایی همراه با صرف وقت و هزینه زیاد میباشد و همچنین نیاز به بروز رسانی اطلاعات موجود جهت بهرهبرداری بهتر از منابع خاکی و اراضی بشدت در چند سال اخیر احساس میشود.
با توجه به نیاز روز افزون به نقشهها و اطلاعات در مقیاس بزرگ - با اطلاعات بیشتر - در مطالعات خاکشناسی و مطالعات محیطی اجرای روشهای تراکمزدائی از نقشههای کوچک مقیاس - نقشه یک میلیونیوم خاکهای کشور - در قالب نقشهبرداری رقومی یکی از سریعترین و در عین حال کارآمد و مناسبترین روشها میباشد. بنابراین در این مطالعه تراکم-زدائی کلاسهای خاک از نقشه یک میلیونیوم منابع و استعداد خاکهای ایران در محدوده منطقه مورد مطالعه به وسعت حدود 860 کیلومتر مربع با روش تراکمزدائی نظارت شده در دو سطح زیرگروه و گروه بزرگ صورت گرفته است.
مواد و روشها
بهمنظور اجرای روش تراکمزدائی از کلاسهای خاک در نقشه یک میلیونیوم خاک کشور و اطلاعات راهنمای نقشه آن، از متغیرهای کمکی محیطی کمّی مدلهای رقومی ارتفاع، تصاویر ماهوارهای و مشتقات آن در محدوده مورد مطالعه استفاده شده است. پلیگونهای موجود در منطقه مورد مطالعه بر روی نقشه یک میلیونیوم خاکهای کشور با استفاده از نرم افزار ArcGIS رقومی شدند و سپس اطلاعات هر پلیگون به صورت اجتماع خاکها از راهنمای نقشه استخراج شده و به پلیگونهای رقومی شده اختصاص پیدا کردند.
واحد زمیننما اراضی پست به صورت واحد غیر خاکی در نظر گرفته شده است ولی با توجه به مطالعات پیشین - غلامزاده، 1393 و فلاحتی مروست - 1392 و همچنین پروفیلهای مشاهده شده در این واحد در سطح رده دارای خلوص بیش از 90 درصد مالیسولز و در سطح زیر گروه Typic Endoaquolls میباشد. بنابراین این واحد Typic Endoaquolls در نظر گرفته شده است. شکل 1 نقشه یک میلیونیوم خاک کشور را به صورت رقومی شده به همراه راهنمای این نقشه را نشان میدهد. واحد Rock Outcrop موجود در راهنمای نقشه یک میلیونیوم در سطح زیر گروه به عنوان Lithic Xerorthents و در سطح گروه بزرگ به عنوان Xerorthents در نظر گرفته شده است.
شکل -1 نقشه یک میلیونیوم خاک کشور به همراه راهنمای نقشه.
الگوریتم DSMART به تفصیل توسط ادجرز و همکاران - 2014 - ارائه شده است. هدف الگوریتم DSMART پیشبینی پراکندگی مکانی کلاسهای خاک توسط تراکمزدائی از واحدهای نقشه خاک از نقشه پلیگونهای خاک است. جهت انجام این روش، واحدهای نقشه خاک شامل تعداد، نوع کلاسهای خاک در هر واحد و ترکیب نسبی هر کلاس در هر پلیگون باید مهیا باشد. روش DSMARTنهایتاً پراکندگی کلاسهای خاک تراکمزدائی شده را به صورت یک مجموعهای از نقشههای رستری برای هر یک از کلاسهای خاک ارائه میکند. خروجیهای رستری مدل احتمال وقوع هر یک از کلاسهای خاک را ارائه می-کنند. همچنین به منظور تولید احتمال وقوع کلاسهای خاک برای کل منطقه، یک روش نمونهبرداری مجدد جهت تولید n مرتبه احتمال وقوع پراکندگی کلاسهای خاک در هر واحد نقشه استفاده خواهد شد. سپس در هر پیکسل، احتمال وقوع هر کلاس خاک با استفاده از نسبت تعداد دفعاتی که یک پیکسل به عنوان کلاس خاصی در طول n مرتبه پیشبینی شده است، تخمین زده میشود. شکل2 مراحل روش تراکم زدائی DSMART را طور مختصر نمایش میدهد.
شکل -2 مراحل روش تراکمزدائی DSMART ادگرز و همکاران . - 2014 -
به منظور اجرای این روش تراکم زدائی به سه دسته داده و بانک اطلاعاتی ورودی نیاز میباشد : - 2014 - -1 نقشه پلیگونی کلاسهای خاک که فرآیند تراکمزدائی بر روی آن اجرا میشود
-2 اطلاعات در مورد نسبت کلاسهای خاک تشکیل دهنده در هر واحد پلیگون نقشه سنتی که فرآیند تراکمزدائی بر روی آن اجرا میشود. در این مطالعه واحدهای که دارای ترکیب 3 تایی از کلاسهای خاک بودند به صورت نسبت-های 50،30 و 20 درصد در نظر گرفته شدهاند. همچنین تعداد نقاط از هر پلیگون - n - برابر با 15 در نظر گرفته شده است.
-3 بانک اطلاعاتی از متغیرهای کمکی که نماینده فاکتورهای اسکورپن در کل منطقه باشند.
مدل تراکمزادئی DSMART در دو محیط C++ و زبان محاسباتی پاتون و همچنین در محیط نرم افزار R قابل اجرا می-باشد. در این مطالعه از بستههای الحاقی dsmart و dsmartR در محیط نرم افزار R استفاده شده است
جهت اعتبارسنجی نقشههای تراکمزدائی شده از 125 پروفیل مشاهده شده در منطقه مطالعه استفاده شده است. از معیار کیفی صحت کلی یا خلوص نقشه جهت ارزیابی صحت نقشههای تولید شده کلاسهای خاک تراکمزدائی شده استفاده شده است.
همچنین به منظور مقایسه و ارزیابی کارایی مدل تراکمزدائی، خلوص نقشه برای نقشه یک میلیونیوم با استفاده از 125 پروفیل مشاهده شده محاسبه شده است. خلوص نقشه دارای محدودهای بین صفر و یک میباشد و یک نقشه با پیشبینی خوب دارای مقدار خلوص نقشه نزدیک به یک میباشد - بهرنس و همکاران . - 2010 شاخص تنوع جهانی برای نقشههای تراکمزدائی شده کلاسهای خاک و همچنین نقشه یک میلیونیوم در سطوح زیر گروه و گروه بزرگ محاسبه گردید. هر چه مقدار این شاخص بیشتر باشد دقت نقشه تراکمزدائی شده بیشتر و در عین حال حاوی اطلاعات بیشتری میباشد.
نتایج و بحث
میزان اطلاعات موجود در سطوح مختلف ردهبندی - گروه بزرگ و زیر گروه - تعیین میکند که در چه سطحی از ردهبندی خاک عمل تراکمزدائی انجام شود. به عبارت دیگر، اطلاعات کامل با قدرت تفکیک مشخص در سطح تاکسونومیکی مورد نظر - مانند گروه بزرگ و زیر گروه - لازم است تا به عنوان اطلاعات تعلیمی در الگوریتم آماری دخیل در بزرگ مقیاسسازی مورد استفاده قرار گیرند. در نتیجه عمل تراکمزدائی یا کمپلکسزدائی در این سطوح از ردهبندی در واحدهای کمپلکس یا اجتماع نقشه خاک یک میلیونیوم انجام شده است. بنابراین، وقتی نقشه خاک یک میلیونیوم تحت فرآیند بزرگ مقیاسسازی قرارگرفت تا نقشهای با اندازه پیکسل 30 متر در 30 متر به دست آید
