بهار و تابستان 1402
برگشت به فهرست مقالات |
برگشت به فهرست نسخه ها
دانشگاه علوم کشاورزی ساری
چکیده: (23 مشاهده)
مقدمه و هدف: سیلت از مهمترین اجزای بافت بوده که بطور مستقیم در فرآیند فرسایش خاک دخیل است و در بسیار از پروژههای مدیریت فرسایش و حفاظت خاک، باید مد نظر قرار گیرد. مطالعۀ این جزء خاک، با استفاده از روشهای سنتی و مرسوم آزمایشگاهی، در مقیاس وسیع، مستلزم صرف وقت، هزینه و انرژی بالایی میباشد. امرزوه، با استفاده از روشهای نوین همچون فنآوری طیفسنجی، میتوان با سرعت بیشتر و صرف هزینه و وقت کمتر، به بررسی اجزای خاک پرداخت. پژوهش حاضر قصد دارد به مطالعۀ رفتارهای طیفی اجزای سیلت خاک در استان مازندران با استفاده از فنآوری طیفسنجی بازتابی، بپردازد.
مواد و روشها: بدین ترتیب، مجموع 128 نمونۀ خاک از عمق 20 سانتیمتری سطح خاک، بر اساس روش نمونهبرداری طبقهبندی شدۀ تصادفی (SRS) و نیز با کمک اطلاعات جانبی همچون: زمینشناسی، کاربریاراضی، نقشۀ راهها، و خاکشناسی استان، جمعآوری شد. در ابتدا، مجموع نمونهها به دو قسمت: برای ایجاد مدل (واسنجی) و برای صحتسنجی مستقل (اعتبارسنجی)، تقسیم شدند. با بهرهگیری از تحلیل چندمتغیرۀ رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLSR) و بر اساس تکنیک اعتبارسنجی متقاطع (CV)، و عملیات پیشپردازش ابرطیفی همچون: میانگینگیری (کاهش-دادههای-طیفی)، الگوریتمهای هموارسازی و مشتق اول طیفی (1st D) بر اساس الگوریتم ساویتسکی-گولای (SGA)؛ علائم طیفی و دامنههای بازتابی مختص اجزای سیلت، مشخص گردید.
یافتهها: بررسی علائم و رفتارهای طیفی ذرات سیلت، بر اساس عملیات مدلسازی بر مبنای الگوریتم PLS به انجام رسید. مدل نهایی با تعداد 4 فاکتور پنهان (LFs) با این مشخصات کالیبره شد، RC: 55/0، RMSEC: 31/8 %، RPDC تقریبی 20/1، و نیز RPIQC تقریبی 71/1، که بهعنوان مطلوبترین مدل جهت برآورد مقادیر سیلت خاکهای استان مازندران، شناخته شد. نتایج، نشان دهندۀ توانایی مدل در تخمین مقادیر سیلت منطقه بوده است که در ادامه، دامنههای طیفی مؤثر در بررسی اجزای سیلت، نیز آشکارسازی شده و مشخص گردید. ضرایب همبستگی مقادیر سیلت با دامنههای طیفی مؤثر نیز بدین ترتیب محاسبه شدند: UV 390 نانومتر: 27/0، Vis 680 نانومتر: 31/0، NIR 970 الی 990 نانومتر: 32/0، SWIR: باندهای 1400 الی 1410 نانومتر: 34/0، 1910 الی 1930 نانومتر: 38/0، 2200 الی 2210 نانومتر: 39/0، 2340 الی 2350 نانومتر: 41/0 و نیز در آخر، برای باندهای 2430 الی 2460 نانومتر: 43/0 محاسبه گردید. باندهای طیفی تعیین شده با بیشترین مقادیر همبستگی (R(CCmax))، حاکی از نفوذ و تأثیر بالای آنها بهعنوان متغیرهای مستقل تخمینگر، در فرآیند مدلینگ پارامتر سیلت در استان مازندران، بودهاند. در نهایت، قابلیت فنآوری مجاورتسنجی بازتابی پراکنشی مرئی-مادون قرمز نزدیک (VNIR-PS)، در بررسی اجزای سیلت در منطقه به اثبات رسید.
نتیجهگیری: در این شیوه، علاوه بر فرآیند مدلسازی، دامنهها و باندهای طیفی بارز تحت اثر سیلت مشخص گردید که میتواند بهعنوان مبنایی جهت بررسی مقادیر سیلت در مقیاس بسیار وسیع، با عملیات بیشمقیاسسازی توسط دادههای ابرطیفی هوایی-ماهوارهای، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، این امر نشان دهندۀ اهمیت فنآوری طیفسنجی بازتابش خاک، بعنوان پایهای در آشکارسازی و تشخیص طولموجهای طیفی مفید و نیز ایجاد مدل، جهت استفادۀ آن در دادههای دورسنجی ماهوارهای میباشد. همچنین، توصیه میشود برای بهبود کیفیت مدل، از دادههایی با ضریب تغییرات بالاتر و نیز رنج بیشتر استفاده گردد تا الگوریتم pls بتواند به طور بهتری عمل کند.
مواد و روشها: بدین ترتیب، مجموع 128 نمونۀ خاک از عمق 20 سانتیمتری سطح خاک، بر اساس روش نمونهبرداری طبقهبندی شدۀ تصادفی (SRS) و نیز با کمک اطلاعات جانبی همچون: زمینشناسی، کاربریاراضی، نقشۀ راهها، و خاکشناسی استان، جمعآوری شد. در ابتدا، مجموع نمونهها به دو قسمت: برای ایجاد مدل (واسنجی) و برای صحتسنجی مستقل (اعتبارسنجی)، تقسیم شدند. با بهرهگیری از تحلیل چندمتغیرۀ رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLSR) و بر اساس تکنیک اعتبارسنجی متقاطع (CV)، و عملیات پیشپردازش ابرطیفی همچون: میانگینگیری (کاهش-دادههای-طیفی)، الگوریتمهای هموارسازی و مشتق اول طیفی (1st D) بر اساس الگوریتم ساویتسکی-گولای (SGA)؛ علائم طیفی و دامنههای بازتابی مختص اجزای سیلت، مشخص گردید.
یافتهها: بررسی علائم و رفتارهای طیفی ذرات سیلت، بر اساس عملیات مدلسازی بر مبنای الگوریتم PLS به انجام رسید. مدل نهایی با تعداد 4 فاکتور پنهان (LFs) با این مشخصات کالیبره شد، RC: 55/0، RMSEC: 31/8 %، RPDC تقریبی 20/1، و نیز RPIQC تقریبی 71/1، که بهعنوان مطلوبترین مدل جهت برآورد مقادیر سیلت خاکهای استان مازندران، شناخته شد. نتایج، نشان دهندۀ توانایی مدل در تخمین مقادیر سیلت منطقه بوده است که در ادامه، دامنههای طیفی مؤثر در بررسی اجزای سیلت، نیز آشکارسازی شده و مشخص گردید. ضرایب همبستگی مقادیر سیلت با دامنههای طیفی مؤثر نیز بدین ترتیب محاسبه شدند: UV 390 نانومتر: 27/0، Vis 680 نانومتر: 31/0، NIR 970 الی 990 نانومتر: 32/0، SWIR: باندهای 1400 الی 1410 نانومتر: 34/0، 1910 الی 1930 نانومتر: 38/0، 2200 الی 2210 نانومتر: 39/0، 2340 الی 2350 نانومتر: 41/0 و نیز در آخر، برای باندهای 2430 الی 2460 نانومتر: 43/0 محاسبه گردید. باندهای طیفی تعیین شده با بیشترین مقادیر همبستگی (R(CCmax))، حاکی از نفوذ و تأثیر بالای آنها بهعنوان متغیرهای مستقل تخمینگر، در فرآیند مدلینگ پارامتر سیلت در استان مازندران، بودهاند. در نهایت، قابلیت فنآوری مجاورتسنجی بازتابی پراکنشی مرئی-مادون قرمز نزدیک (VNIR-PS)، در بررسی اجزای سیلت در منطقه به اثبات رسید.
نتیجهگیری: در این شیوه، علاوه بر فرآیند مدلسازی، دامنهها و باندهای طیفی بارز تحت اثر سیلت مشخص گردید که میتواند بهعنوان مبنایی جهت بررسی مقادیر سیلت در مقیاس بسیار وسیع، با عملیات بیشمقیاسسازی توسط دادههای ابرطیفی هوایی-ماهوارهای، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، این امر نشان دهندۀ اهمیت فنآوری طیفسنجی بازتابش خاک، بعنوان پایهای در آشکارسازی و تشخیص طولموجهای طیفی مفید و نیز ایجاد مدل، جهت استفادۀ آن در دادههای دورسنجی ماهوارهای میباشد. همچنین، توصیه میشود برای بهبود کیفیت مدل، از دادههایی با ضریب تغییرات بالاتر و نیز رنج بیشتر استفاده گردد تا الگوریتم pls بتواند به طور بهتری عمل کند.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
حفاظت آب و خاک
دریافت: 1400/11/12 | ویرایش نهایی: 1401/12/24 | پذیرش: 1400/11/27
دریافت: 1400/11/12 | ویرایش نهایی: 1401/12/24 | پذیرش: 1400/11/27
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
