بخشی از مقاله
چکیده
در مطالعه حاضر جهت ارزیابی مقدار هدایت الکتریکی در دشت سمنان تعداد 85 نقطه با استفاده از روش مربع لاتین ا صلاح شده نمونهبرداری شد. متغیرهای کمکی ا ستفاده شده در این تحقیق ت صاویر ماهوارهای لند ست 8 و شاخصهای مستخرج شده از آن میباشد.جهت ارتباط دادن متغیرهای کمکی و دادههای خاک از مدل ماشین بردار پشتیبان استفاده شد. نتایج نشان داد به ترتیب برای آمارههای میانگین ریشه مربعات خطا، میانگین قدر مطلق خطا، ماکزیمم خطا و ضریب همبستگی این پارامتر به ترتیب19/54، 11/01، 110/68، 0/74 میباشد. همچنین نتایج نشان داد برای پیشبینی هدایت الکتریکی خاک مطالعه باند 3 ،4 و10 ماهواره لند ست ه شت و شاخص IN بهعنوان مهمترین پارامترهای تأثیرگذار شناخته شدند.
.1 مقدمه و هدف
سطح وسیعی از کشور ایران را خاکهای شور فراگرفته است. این خاکها در مساحتهای کوچک در نقاط مختلف کشور پراکنده است. که اراضی مجاور خود را در اثر شوری مورد تهدید و خطر جدی قرار میدهند. پدیدهی شوری در مناطق نیمه مرطوب تا خشک پیش میآید. خاکهای شور دارای مقدار زیادی املاح نمکی هستند و به دلیل زهکشی نامناسب به وجود میآیند.بیش از 90 درصد کشور ایران در منطقه خشک و نیمهخشک واقعشده است.میزان تبخیر سالیانه از700 میلیمتر در کرانهی دریای خزر تابیش از4000میلیمتر درکویر و جنوب شرقی استان خوزستان تغییر میکند.
[4] اراضی مناطق خشک حدود 41 درصد از سطح زمین را پوشاندهاند و 37 درصد از جمعیت جهان را در خود جایدادهاند. حدود 70 درصد از اراضی خشک جهان تخریبشدهاند و حداقل یکسوم بیابانهای موجود، ساخته دست بشر هستند. تخریب خاک و پوشش گیاهی در اراضی خشک، بیابانزایی نامیده میشود و میتواند خطر بزرگی برای تداوم زندگی بشر محسوب گردد.[15] اراضی تخریبشده اراضی هستند که نسبت به شرایط قبلیشان ازنظر اقلیم، توپوگرافی، خصوصیات خاک و انتظارات مدیران اراضی دچار تغییر نامطلوب شدهاند. کاهش پتانسیل تولید زمین نیز میتواند به معنای تخریب اراضی باشد .[6] شورشدن خاک نیز جزو مهمترین فرایندهای تخریب اراضی است که بهطور عمده در نواحی خشک و نیمهخشک اتفاق میافتد و باعث کاهش تولید زمین می شود.
[7] شوری خاک یکی از خطرهای جدی زیستمحیطی است که رشد بسیاری از محصولات را تحت تأثیر قرار میدهد.[9] شورشدن خاک هم بهصورت طبیعی یا اولیه و هم براثر فعالیت انسانی یا ثانویه اتفاق میافتد. شوری اولیه به تجمع نمک از طریق فرایندهای طبیعی هم چون مواد مادری گچی نمکی، آب زیرزمینی، یا شرایط خشکی بهعنوان عواملی در تشدید شوری مربوط میشود؛ اما شوری ثانویه با دخالتهای انسانی، بهویژه مدیریت نامناسب، مرتبط است. اراضی خشک نسبت به تخریب، آسیبپذیری بالایی دارند که دلیل این موضوع استرسهای اقلیمی و فشارهای ناشی از افزایش جمعیت میباشد؛ بنابراین، شناخت بهتر روابط بین تخریب اراضی و شرایط محیطی لازم به نظر میرسد.[6]
امروزه موضوع شوری خاک و شورشدن اراضی مجاور یکی از معضلات میباشد.بایستی باتدبیر مدیریت صحیح علمی این روند مهار گردد.اولین گام در این راه شناسایی مناطق شور و تهیه نقشه شوری خاکهای کشور است. ازآنجاییکه بخش و سیعی از خاکهای ک شور در مناطق خ شک و نیمهخ شک قرارگرفته ا ست، شناخت و طبقهبندی این خاکها برای مدیریت آنها ضروری ا ست.[3] برای ا صلاح خاکهای شور نیاز به آب شویی با حجم زیادی آب شیرین ا ست و این آب شویی باید به همراه زهکشی مناسبی انجام گیرد تا املاح از پروفیل خاک خارج شوند.
اگر آبشویی بدون زهکشی انجام گیرد موجب شورتر شدن ارا ضی میگردد. همانطورکه گفته شد ک شور ما جزو مناطق خ شک و نیمهخ شک ا ست و با کمبود آب مواجه ا ست درنتیجه آبشویی با حجم وسیعی از آب امکانپذیر نیست.بنابراین برای حل این مشکل باید به دنبال راهکارهای دیگری باشیم.یکی از این راهکارها میتواند شناسایی مناطق شور و تهیه نقشه شوری خاک آن منطقه باشد. به دلیل فقدان عکسهای هوایی بهروز و جدید بهترین روش، استفاده از عکسهای ماهوارهای است،زیرا هم اطلاعات را در زمانها و فصول مختلف در اختیار ما قرار میدهند، هم دارای هزینه کمتر هستند .همچنین حجم و زمان عملیات را کاهش میدهند .[2]
مطالعات صحرایی شناسایی خاک از روشهای اولیه برای به دست آوردن خصوصیات خاک همچون بافت خاک و شوری خاک است. اگرچه صحت نقشههای خاک ممکن است با افزایش دادههای نقطهای بیشتر شود اما باید اذعان داشت که مطالعات صحرایی شناسایی خاک پرهزینه و زمانبر است. به علت تغییرات مکانی زیاد خصوصیات خاک برای تولید نقشههای خاک با صحت زیاد، تعداد نقاط نمونهبرداری زیاد لازم است. علاوه بر این، صحت نقشه متأثر از کیفیت دادههای جمعآوری شده هم میباشدمثلاً، تجربه صحرایی فردی که شناسایی خاک را انجام میدهد میتواند مؤثر باشد.
[5] در ایران نقشههای خاک مختلفی وجود دارد که بر اساس روشهای سنتی تهیهشدهاند. اطلاعات این نقشهها با توجه به ماهیت کیفی آن برای استفاده در مطالعات کمی غیرعملی میباشد. علاوه بر این، مقیاس این نقشهها برای درک دقیق از تنوع خاک و یا برای مدیریت خاکهای کشاورزی در مزرعه، بیشازحد کوچک و غیرکاربردی است. برای حل این مشکلها و محدودیتها، استفاده از نقشهبرداری رقومی خاک بهعنوان یک روش جایگزین بسیار کارآمد است و برای تهیه نقشه شوری خاک با صحت بالا، منطقی و بهصرفه است.
همانطورکه ذکر شد دلایل متعدد دیگری نظیر قابلیت حمل آسان، سهولت کار، کاهش صرف وقت و همچنین تقلیل هزینههای نمونهبرداری صحرایی نیز وجود دارد که آن را نسبت به سایر روشهای متداول در این زمینه متمایز مینماید. در ایران متأسفانه پژوهشهای اندکی در مورد نقشهبرداری و مدلسازی رقومی خاک اجراشده، همچنین در سیاستگذاریهای دولت در بخش توسعه کشاورزی و علوم خاک متأسفانه این مسائل نادیده گرفتهشده است.
.2 تئوری و پیشینهی تحقیق
در بین روشهای طبقهبندی تصاویر ماهوارهای، روش طبقهبندی ماشین بردار پشتیبان - - SVM1، یکی از مهمترین روشهای طبقهبندی نظارتشده بر اساس نمونههای آموزشی است[10] که امکان طبقهبندی تصاویر ماهوارهای با دقت مطلوب را فراهم میآورد. این روش اولین بار تو سط واپنیک و همکاران در سال1995 ابداع شد.[1] یکی از مزیتهای مهم این روش عدم نیاز به دانش قبلی از توزیع آماری دادههای موردنظر ه ست. علاوه بر این روش SVM امکان کاهش خطای طبقهبندی با افزایش سطح تفکیکپذیری در کلاسهای مورد طبقهبندی را فراهم میکند.
[14] این مزیت، SVMرا قادر میسازد تا در پردازش دادههایی با ابعاد زیاد و باکلاسهایی با فضای توزیع چندبعدی عوارض، بهتر عمل کند و اغلب در مقایسه با روشهای پارامتریک یا غیر پارامتریک دیگر نتایج بهتری را تولید کند[19]، [13]، .[16] الگوریتم ماشین بردار پشتیبان، یک روش طبقهبندی باینری است که با تعیین یک صفحه تفکیککننده بهینه در فضای دادههای آموزشی کلاسهای مختلف را با حداکثر تفکیکپذیری، طبقهبندی مینماید.
فرا صفحهای که بیشترین تفکیک رابین دو کلاس فراهم مینماید - شکل - 1، فرا صفحه بهینه و دادههای نزدیکتر به فرا صفحه، بردارهای پشتیبان نامیده میشوند[11]، .[14] بهطورکلی الگوریتم ما شین بردار پ شتیبان یک طبقهبندی کننده باینری و خطی ا ست که با تو سعه آن و ا ستفاده از توابع کرنل، بهعنوان یک طبقهبندی کننده چندکلاسی و غیرخطی نیز مورداستفاده قرار میگیرد. [12] در پیادهسازی این روش در مقایسه با سایر روشها به پارامترهای آماری کمتری نیاز است و بنابراین به جهت سهولت استفاده از آن روش کاربرپسندی محسوب میشود.[10] علاوه براین، روش الگوریتم ماشین بردار پشتیبان در مقایسه با سایر روشها به نمونههای آموزشی کمتری نیاز داشته و نتایج مطلوبتری را ارائه میکند.
[16] فر شاد و فریفته، درروند تحقیق خود برای مدل سازی خ صو صیات خاک سطحی با ا ستفاده از سنجشازدور به این نتیجه رسیدند ماهوارههای لندست و ASTER مناسبترین ماهوارههای منابع زمین برای مطالعه ویژگیهای خاک، پدیدههای تخریب خاک - مثل شور شدن - و تعیین رطوبت خاک ا ست. دا شتن تعداد باندهای زیاد، محدوده طیفی و سیع از م حدوده مرئی تا مادونقرمز حرارتی 14 - تا 0/4 میکرومتر - و قدرت تفک یک م کانی بالا سنج نده در م حدوده مرئی و مادونقرمز نزدیک، را دلایل این امر دانستند.[7]
