بخشی از مقاله
چکیده
امروزه یکی از روش های اساسی به منظور رسیدن به توسعه ی پایدار در برنامه ریزی ها و همچنین جلوگیری از خسارات وارده از قبیل سیل، فرسایش، یخبندان وغیره .اندازه گیری پارامترهای هواشناسی در مناطق فاقد ایستگاههای مربوطه می باشد یکی از مهم ترین عوامل مورد استفاده در مطالعات منابع طبیعی، میزان بارش و بیشتر متوسط بارش منطقه ای است و برآورد توزیع مکانی بارندگی در مقیاس های زمانی مختلف از مراحل اصلی مطالعات منابع آبی به شمار می رود .
موقعیت و تراکم نامناسب ایستگاه های باران سنجی ضرورت برآورد داده های بارش در نقاط فاقد آمار و تعمیم داده های نقطه ای به داده های منطقه ای را نشان می دهد وازطرفی درونیابی یکی ازمهم ترین روشهایی است که اقلیم شناسان درمطالعات جغرافیایی ازآن بهره مندمی شوند درمطالعات هواشناسی وجغرافیایی برداشت اطلاعات اغلب بصورت نقطه ای انجام گردیده ومعمولا ٌضرورت دارد طلاعات حاصل ازنمونه برداری نقطه ای به سطح تعمیم داده شود .
برای مثال درمطالعات هواشناسی ازداده های ایستگاههای هواشناسی استفاده شده ودراین حالت لازم است براساس داده های ایستگاه های موجود ،وضعیت داده های ایستگاههای هواشناسی مجاوربازسازی شود برآورددقیق وصحیح عوامل هواشناسی وآبسنجی نقش مهمی درمدیریت پایدارحوزه آبخیزومدیریت منابع آب ایفا می کند. وبا توجه به اینکه روشهای مبتنی بر تابع پلی نومیال بسته به نوع درجه تابع نتایج متفاوتی از مقادیر بارش را می دهند بنابراین تابع های مختلف نتایج متفاوتی میدهند.
همچنین بواسطه پراکندگی متفاوت ایستگاههای باران سنجی در مناطق مختلف، شرایط ونوع تابع متفاوت خواهد بود لذا تعیین تابعی که بتواند باتوجه به هر شرایط موجود در هر منطقه بهترین جواب رابدهد مشکل است بدین منظور در این پژوهش ضمن معرفی روش های درون یابی، بهینه ترین تابعی راکه بتواند با توجه به شرایط موجود در هر منطقه مطالعاتی بهترین جواب را بدهد با استفاده از تست های اماری تعیین گردیده است.
مقدمه
بارش یکی ازعوامل مهم تولید محصولات کشاورزی بویژه زراعت های دیم درایران می باشدعلاوه براین شدت بارش نیزنقش مهمی درزهکشی اراضی کشاورزی وشهری،ایجاد فرسایش،کنترل سیلاب، منابع آب بویژه سدسازی ،پل سازی وشهرسازی ایفا میکند . شناخت پراکنش بارش ازنظرزمانی ومکانی می تواند مارادرطراحی ومدیریت بهینه پروژه های مختلف کشاورزی ،آبخیزداری ومنابع آب یاری کند .
به طوری که اقلیم بارش درنقاط مختلف ایرا ن وجهان کم وبیش مطالعه شده است. [1] به فرایند برآوردارزش های کمی،برای نقاط بدون داده،به کمک نقاط مجاورومعلوم،درونیابی می گویند این فرایندبه دلیل محدودیت داده های نقطه ای وضرورت تدوین نقشه ازکل یک پهنه ،به منظورتهیه نقشه های هم ارزش - همباران،همدماو غیره - نجام میگیرد .[2] لذا مطالعه ی توزیع بارشی آن از طریق روشهای مختلف درون یابی علاوه بر اینکه میزان بارش دریافتی مناطق فاقد ایستگاه را در محدوده ی مورد مطالعه برآورد میکند که با توجه به این امر کمک مؤثری در برنامه ریزی توسعه ی آتی محدوده ی مورد مطالعه از لحاظ تأمین آبی می شود بلکه میتوان با بررسی میزان دقت در تخمین بارش دریافتی مناطق فاقد ایستگاه در داخل محدوده ی مورد مطالعه به مقایسه ی میزان دقت روشهای درونیابی در محدودهی مذکور نیز پرداخت. [3]
درتعیین ارزشی نقطه تمامی نقاط مجاور ومعلوم به گونه یکسان وهمسان موثر نیستند .لذا، هریک ازنقاط یادشده به تناسب تاثیرشان بر ارزش نقطه ی مجهول،حامل وزنی خواهندبود. روشهای تعیین وزن های مرتبط باهریک ازنقاط سبب تکوین روشهای گوناگون دردرونیابی شده است .ارکان اساسی دردرونیابی عبارتنداز :تعیین پیمونگاه محدوده ای که متغیرمکانی درآن اندازه گیری شده ودارای ارزش معلوم میباشدوتعیین شبکه که به معنی تشخیص اندازه ی بهینه برای سلول های نقشه است به گونه ای که کیفیت وتوان تفکیک نقشه به بهترین شیوه نمودیابد .
تهیه نقشه وآنالیزمکانی پارامترهای مختلف هواشناسی نیازمندبه تبدیل اندازه گیری های میدانی به پهنه های پیوسته میباشد . موانع جغرافیایی همچون بیابانهای گسترده،سوزان وغیرمسکون وکوهستان های سرد وفرازناک،برپایی ایستگاههای هواسنجی رامحدود می ساخته است وبرای کشورهایی که ازفناوری ایستگاههای خودکارهواسنجی بی بهره انداین گونه موانع جغرافیایی هنوزمحدودکننده هستند .
درمطالعات هواشناسی از داده های ایستگاههای هواشناسی استفاده شده ودراین حالت براساس داده های ایستگاههای موجود می توان داده های ا یستگاه های هواشناسی مجاوررا بازسازی نمودوازطرفی درمناطقی که درآنهااندازه گیری انجام نشده است ،مقدارپارامترموردنظرراتخمین زد ،[4] درونیابی رابه چندروش میتوان انجام داد .درابتدا میتوان این روش هارابه دوگروه جهانی ومحلی طبقه بندی کرددرون یابی جهانی تمامی نقاط معلوم رابرای برآوردارزش نقاط نامعلوم بکارمی گیرد،درحالی که روش محلی برای برآوردهرنقطه ی نامعلوم،تنها نمونه هایی ازنقاط معلوم رابکارمی برد .
درطبقه بندی دیگر،دقت روش ملاک طبقه بندی است درروش دقیق مقادیربرآوردشده به مشاهدات - اندازه گیریها - نزدیکتراست،درحالی که درروش غیردقیق تقریبی ازارزش ها بوده وسطحی رابرآوردمی کندکه ازپیمونگاه میگذرد. سومین ملاک طبقه بندی روش های درونیابی،مبتنی بر قطعی یا احتمالی بودن تخمین است .درروش قطعی، مقادیرتخمینی فاقدخطا،ولی درروش احتمالی ،برآورد حاوی خطاست روش های درونیابی،ازهرنوع که باشند، می تواند به صورت معادله ی خطی یا غیرخطی باشند[2]
حوزه ابخیز وشبکه زهکشی پایه واساس بسیاری ازتحلیل های هیدرولوژیکی راتشکیل می دهند .ازاهداف مهم ابخیز داری به خصوص مطالعات هواشناسی وهیدرولوژی محاسبه میانگین پارامترهایی نظیربارش، دما،تبخیروفیزیوگرافی حوزه ابخیز است . امروزه فرآیندتهیه وتولید اطلاعات موردنیازمطالعات ابخیز داری، سالانه بودجه نسبتا زیادی رابه سازمان های مربوطه تحمیل می کند . ازطرف دیگر روش های قدیمی وسنتی درتولیدخصوصاپردازش اولیه داده ها،خطای بالایی راواردفرآیندهای محاسباتی هیدرولولوژیک می کندازابعادمهم فرایندمیان یابی ارزیابی همسانگردی رفتارمکانی متغیرموردبررسی است..بارش درسطح هرمنطقه ای به صورت نقطه ای اندازه گیری می شود .
یکی ازمشکلات مهم مطالعات منابع آب ،برآوردمنطقه ای بارندگی براساس مشاهدات نقطه ای می باشد ، بدین منظور جهت تعمیم داده نقطه ای به کل منطقه ودرهرنقطه ای ،عملیات درونیابی برروی نقاط اندازه گیری شده انجام میگیرددرونیابی یکی ازمهمترین روشهایی است که اقلیم شناسان درمطالعات پهنه بندی ازآن بهره مندمیشوند .روشهای مختلف ی برای درونیابی وجودداردکه دریک تقسیم بندی کلی می توان آنهارابه روشهای زمین آماری وروشهای کلاسیک تقسیم بندی نمود [5] اندازه گیری پارامترهای هواشناسی به روش سنتی نیاز به شبکه های متراکم سینوپتیکی و باران سنجی دارد اما به دلیل موقعیت توپوگرافی و نیز مشکلات هزینه ای آن به خصوص در کشورهای در حال توسعه و توسعه نیافته ایجاد چنین شبکهای غیرممکن مینماید .
[6] الگوریتم های متفاوتی برای درونیابی فضایی وجود دارد که برخی از آنها مبتنی بر روشهای زمین آمار و ژئومتری می باشد . به رغم تمام پیشرفتهایی که طی چند دهه اخیر بویژه با توسعه سیستم اطلاعات جغرافیایی در زمینه مدل سازی فضایی بوجود آمده است در ارتباط با آنالیز مکانی متغیرها ، میانیابی و تحلیل فضایی آنها تا کنون تحقیقات زیادی صورت گرفته است گالیچاند و مارکوت - - 1993 برای تهیه نقشه رس های خاک سطحی به بررسی و ارزیابی روشهای مختلف درونیابی پرداختند و دریافتند که روشهای میانگین متحرک وزنی ، کریجینگ وکوکریجینگ به مدیگر شباهت دارند.
هالیت و همکاران - - 2004 از شش روش میان یابی برای برآورد پارامترهای اقلیمی تشعشع خورشیدی، ساعات آفتابی،درجه حرارت، رطوبت نسبی، سرعت باد و بارندگی در جنوب شرقی آناتولی ترکیه استفاده کردند و با معیار میانگین توان دوم خطا دریافتند که برای درجه حرارت، تشعشع خورشیدی، رطوبت نسبی، سرعت باد کوکریجینگ ساده و برای ساعات آفتابی و بارش اسپی لاینکاملاٌ منظم بهترین تخمینگر می باشند .
در مطالعه دیگری که توسط فرجی و عزیزی - - 1382 در مورد ارزیابی روشهای درونیابی فضایی در حوزه کارده مشهد بر روی بارندگی صورت گرفته است، حسینی و همکاران برای تجزیه و تحلیل شوری و رسم نقشه های آن از روشهای میانیابی استفاده کرده و دریافتند که در مجموع دقت میانیابی همه روشها به کاربرده شده پائین است دراین تحقیق با توجه به اهمیت موضوع در تعیین میزان بارندگی متوسط حوضه های مطالعاتی در پژوهش های مختلف بر هدف اصلی خود یعنی تعیین دقیق تر میزان متوسط بارش روزانه در هرحوضه مطالعاتی با روش برازش پلی نومیال از طریق تست های اماری قدم بر می دارد.
منطقه مورد مطالعه
حوضه رودخانه ماربره–تیره واقع در استان لرستان بین طول جغرافیایی 47,8086درجه تا 51,2025 درجه و عرض جغرافیایی 32,6045 درجه تا 34,7014درجه و بامساحت6860,906 کیلومترمربع.در این مطالعه از 22ایستگاههای باران سنج سازمان هواشناسی و ایستگاههای وزارت نیرو درحومه شهرستان های دورود،ازنا،الیگودرز،بروجرد واقع در استان لرستان وهمجوار ان استفاده شده است .بارش یکی از مهمترین پارامترهای آب و هواشناسی میباشد که در این گزارش نیز مورد بررسی قرار میگیرد؟
منظور از بارش کلیه نزولات جوی است که به سطح زمین میرسد؟ منشا عمده بارش در این استان لرستان نزولات جوی جریانهای هوای مرطوبی میباشد که از مدیترانه، خلیج فارس، دریای سرخ و اطلس شمالی به منطقه میرسند ×؟بارش برف نیز حجم بزرگی از بارشهای منطقه را به خود اختصاص میدهد و نقش مهمی در رژیم بارش منطقه دارا میباشد×؟منطقه مورد نظر از از لحاظ سینوپتیکی تحت تاثیر جبهه پرفشار حرارتی می باشد؟
مواد وروش ها
امار پارامتریک مستلزم پیش فرض هایی در مورد جامعه ای که از ان نمونه گیری صورت گرفته می باشد وبه عنوان مهم ترین پیش فرض در امار پارامتریک فرض می شود که توزیع جامعه نرمال است اما امار نا پارامتریک مستلزم هیچگونه فرضی در مورد توزیع نیست.به همین خاطر بسیاری از تحقیقات علوم انسانی که با مقیاس های کیفی سنجیده شده وفاقد توزیع هستند. وبا شاخص امار ناپارامتریک سنجیده می شوند.[15]
برآورد توزیع مکانی بارندگی درمقیاس های زمانی مختلف ازمراحل اصلی مطالعات منآبع آب محسوب می شود فنون امار ناپارامتریک شدیدا تحت تاثیر مقیاس سنجش متغیرها وتوزیع اماری جامعه است.اگر متغیرها از نوع اسمی وترتیبی بوده حتما از روش ناپارامتریک استفاده می شود.اگر متغیرها از نوع اسمی وفاصله ایی باشند در صورتی که فرض شود که توریع اماری جامعه نرمال یا بهنجار است از روش های پارامتریک استفاده می شود ودر غیر این صورت از روش های ناپارامتریک استفاده می شود.[10]
ازمون پارامتریک
ازمون های پارامتریک،ازمون هاییهستندکه توان اماری بالا وقدرت پرداختنبه داده های جمع اوری شده در طرح هایپیچیده رادارند ودر این ازمون داده ها توزیع نرمال دارند. مانند ازمون تی.[10]
ازمون غیر پارامتریک
ازمون های می باشند که داده ها توزیع غیر نرمال داشته ودر مقایسه با ازمون های پارامتریک از توان تشخیصی کمتری برخوردارند مانند ازمون کروسکال ووالیس
روش وزنی معکوس فاصله
روش وزنی معکوس فاصله یکی از روشهایی است که در مطالعات هواشناسی و جغرافیا از آن زیاد استفاده می شود . فرض اساس این روش بر آن است که با افزایش فاصله میزان تاثیر پارامترها در برآورد واحد سطح کاهش می یابد . برای پیش بینی در مکان هایی که داده های آنها اندازه گیری نشده است از مقادیر اندازه گیری شده پیرامون محل استفاده می شود . در پیش بینی، عامل وزن بر اساس فاصله نقاط از یکدیگر تعیین می شود بدین ترتیب که به نقاط نزدیک محل نمونه وزن بیشتر و به نقاط دورتر وزن کمتری اختصاص می یابد.
یکی دیگر از عوامل موثر در روش وزنی معکوس فاصله تعداد و موقعیت نقاط مجاور و به عبارتی وضعیت واحدهای همسایگی است از آنجایی که اشیایی که نزدیک تر هستند شباهت بیشتری دارند ، مکانهای دورتر تاثیر کمتری داشته و می توان آنها را از محاسبات خارج کرد تا سرعت محاسبات افزایش یابد . بنابر این انتخاب و محدودکردن تعداد نقاط مجاور و به عبارتی پنجره جستجو برای نقاط مجاور در تحلیل ها مهم می باشد.[7]
