ارزیابی تعمیم‌پذیری مدل جنگل تصادفی برای پیش‌بینی کلاس‌های خاک در سطح زیرگروه

Abstract

سابقه و هدف: در ایران بیشتر نقشه‌های خاکی که طی شش دهه گذشته با روش سنتی تهیه شده‌اند، به‌دلیل نیاز به هزینه و زمان زیاد به روز نشده‌اند. در سال‌های اخیر روش نقشه‌برداری رقومی خاک با هدف تهیه نقشه‌های دقیق بر مبنای مدل‌سازی کمی روابط بین کلاس‌ها یا خصوصیات خاک و داده‌های کمکی ارزان نماینده عوامل خاک‌سازی به‌عنوان روش جایگزین روش‌های سنتی معرفی شده است. در این رابطه یک روش استفاده از مدل‌سازی داده‌های موجود خاک در یک منطقه برای پیش‌بینی کلاس‌های خاک در یک منطقه دیگر فاقد نقشه خاک است. این مطالعه با هدف ارزیابی تعمیم‌پذیری مدل جنگل تصادفی مستخرج از منطقه دهنده اطلاعات برای تهیه نقشه کلاس‌های خاک در سطح زیرگروه برای منطقه گیرنده انجام شد.مواد و روش‌ها: دشت سعادت‌شهر استان فارس به‌عنوان منطقه دهنده یا مرجع و دشت سیدان در مجاور آن به‌عنوان منطقه گیرنده اطلاعات با توجه به شباهت متغیرهای محیطی در دو منطقه انتخاب شدند. در منطقه دهنده، موقعیت 82 پدون مشاهده‌ای بر اساس روش مربعات لاتین تعیین و طی مطالعه خاکشناسی مطابق سامانه رده‌بندی خاک آمریکایی (2014) طبقه‌بندی شدند. 25 متغیر کمکی پستی و بلندی و داده-های سنجش از دور با قدرت تفکیک 30 متر در مطالعه استفاده شدند. در منطقه دهنده با کاربرد روش جنگل تصادفی برای مدل‌سازی روابط بین کلاس‌های خاک و متغیرهای کمکی مهم، 70 درصد پدون‌ها برای آموزش مدل و 30 درصد برای آزمون به کار رفتند. در منطقه گیرنده با کاربرد متغیرهای کمکی مشابه در مدل‌های استخراج شده از منطقه دهنده (یکی با 70 درصد و دیگری با 100 درصد داده‌ها)، کلاس‌های پیش‌بینی شده با نتایج طبقه‌بندی 27 خاک‌رخ مطالعه شده در این منطقه مقایسه و صحت مدل‌ها در تعمیم داده‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. توانایی مدل در پیش‌بینی کلاس‌های خاک در هر دو منطقه بر اساس نتایج آماره‌های صحت کاربر، صحت تولید کننده، صحت کلی و ضریب کاپا مورد ارزیابی قرار گرفت.یافته‌ها: نتایج نشان داد از میان تمامی عوامل محیطی استفاده شده، شیب، شاخص همواری دره با درجه تفکیک بالا، شاخص ناهمواری‌های توپوگرافی، شاخص خیسی توپوگرافی و مساحت حوزه اصلاح شده بیشترین تأثیر را در پیش‌بینی کلاس‌های خاک در سطح زیرگروه داشته-اند. دستیابی به مقادیر 72 درصد برای صحت کلی و 59/0 برای ضریب کاپا در پیش‌بینی کلاس‌های خاک حاکی از ارتباط خوب بین داده-های مشاهده‌ای و پیش‌بینی در منطقه مرجع بود. در منطقه تعمیم، با استفاده از 70 درصد داده‌های آموزشی منطقه دهنده، صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب 45 درصد و 27/0 و با کاربرد 100 درصد داده‌ها، علاوه بر پیش‌بینی یک کلاس بیشتر در منطقه گیرنده، صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب تا 52 درصد و 38/0 بهبود نشان داد. در بین زیرگروه‌های خاک، بهترین پیش‌بینی مربوط به خاک غالب تیپیک کلسی-زرپتز و تیپیک زراورتنتز و ضعیف‌ترین آن مربوط به خاک‌های مشابه کلاس‌های غالب بود. علاوه بر آن نتایج گویای آن است که مدل قادر به پیش‌بینی کلاس‌های دارای فراوانی ناچیز در هر دو منطقه گیرنده و دهنده نبود.نتیجه‌گیری: این پژوهش نشان داد در مناطقی از ایران که فاقد نقشه خاک بوده یا نقشه‌های موجود به روز نشده است، انتقال مدل‌های ساخته شده بر پایه نقشه‌برداری رقومی در مناطق مشابه دارای داده‌های کافی می‌تواند ابزاری کارآمد برای تهیه نقشه خاک در این مناطق باشد. صرفه‌جوئی در هزینه و زمان و دقت قابل قبول، می‌تواند مشوق‌های اصلی استفاده از این روش توسط خاک‌شناسان باشد.

Keywords

• نقشه‌برداری رقومی خاک
• عوامل خاک‌سازی
• روش مربعات لاتین