شماره مدرك
21108
شماره راهنما
18097
پديد آورنده
محربي، مرضيه
عنوان
ارزيابي كارائي نقشه¬ ژئومورفولوژي تهيه شده به روشهاي مختلف براي ارزيابي برخي ويژگيهاي خاك در بخشي از اراضي استان زنجان
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
علوم و مهندسي خاك
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
يازده، 73ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
نقشه برداري رقومي , ژئومورفولوژي , فيزيوگرافي , سلسلهمراتبي , مدلسازي مكاني , متغيرهاي محيطي
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/16
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي كشاورزي
دانشكده
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/03/19
كد ايرانداك
23226224
چكيده فارسي
ارزيابي دقيق و مكاني ويژگيهاي خاك براي مديريت پايدار منابع طبيعي و برنامهريزي كشاورزي امري حياتي است. ژئومورفولوژي، به عنوان علم مطالعه اشكال زمين و فرآيندهاي شكلدهنده آنها، ابزاري قدرتمند براي استنتاج ويژگيهاي خاك در مقياس منطقهاي فراهم ميكند. اين مطالعه با رويكردي تلفيقي، نه تنها به كارگيري مدلهاي ژئومورفولوژيك را براي منطقهاي با پوشش زمين خاص مورد بررسي قرار ميدهد، بلكه با مقايسه مستقيم روشهاي مختلف تهيه نقشه، شفافيت لازم را در انتخاب بهترين ابزار مكاني براي مطالعات خاكشناسي فراهم ميآورد. با توجه به تنوع محيطي منطقه ماهنشان، استفاده از نقشههاي ژئومورفولوژيك تهيه شده و مدلهاي رقومي ارتفاع (DEM) و تصاوير ماهوارهاي سنتينل 2 ميتواند به پيشبيني پارامترهاي مهم خاك، مانند كربن آلي و كربنات كلسيم كمك كند. اين پژوهش با هدف ارزيابي كارايي نقشههاي ژئومورفولوژيك حاصل از روشهاي فيزيوگرافي و سلسلهمراتبي براي استنتاج دقيق ويژگيهاي خاك در بخش مورد مطالعه از منطقه ماه نشان است. اهداف فرعي شامل تحليل آزمايشگاهي، تهيه نقشه خصوصيات محيطي (مانند شيب، جهت شيب، شاخص پوشش گياهي و ...)، تهيه نقشههاي ژئومورفولوژي منطقه و تعيين ميزان همبستگي و دقت بين ويژگيهاي استخراجشده از نقشههاي ژئومورفولوژي و مقادير اندازهگيري شده ويژگيهاي خاك است. بدين منظور از 63 نقطه در منطقه نمونهبرداري انجام شد. روش تحقيق حاضر از نوع توصيفي-تحليلي و مبتني بر دادههاي مكاني (GIS) است. از روشهاي آماري ضريب همبستگي پيرسون و تحليل رگرسيون چندگانه براي سنجش رابطه بين پارامترهاي ژئومورفولوژيك و خصوصيات خاك استفاده شد. به منظور ارزيابي كارايي نقشههاي توليدي و مدلسازي مكاني ويژگيهاي خاك، از نرمافزار R استفاده گرديد. در اين راستا، پنج مدل يادگيري ماشين شامل جنگل تصادفي (Random Forest)، كيوبيست (Cubist)، شبكه عصبي مصنوعي (ANN)، K نزديكترين همسايه (KNN)، و ماشين بردار پشتيبان (SVM) براي برآورد ويژگيهاي خاك بر اساس پارامترهاي ژئومورفولوژيك آموزش داده شده و عملكرد آنها مقايسه گرديد. نتايج مدلسازي مكاني ويژگيهاي خاك نشان داد كه مدل جنگل تصادفي ، كوبيست و شبكه عصبي مصنوعي با كمترين خطا و بيشترين ضريب تبيين، بهعنوان برترين مدل در پيشبيني خصوصيات خاك در مقابل مدل ماشين بردار پشتيبان و knn انتخاب شد. آناليز حساسيت مدلها نشان داد كه متغيرهاي Aspect،ValleyDepth ، Elevation ، TWI ، نقشه فيزيوگرافي وسلسلهمراتبي مهمترين عوامل در پيشبيني كربن آلي، كربنات كلسيم، شن، سيلت و رس در منطقه مورد مطالعه هستند. اين يافتهها تأييد ميكند كه تلفيق واحدهاي ژئومورفيك با مدلهاي يادگيري ماشين، دقت پيشبيني مكاني ويژگيهاي خاك را بهطور معناداري افزايش ميدهد. رويكرد ارائهشده در اين پژوهش ميتواند بهعنوان چارچوبي مؤثر براي مديريت پايدار منابع خاك در مناطق نيمهخشك و مطالعات تفصيلي خاكشناسي مورد استفاده قرار گيرد.
چكيده انگليسي
Accurate and spatially explicit assessment of soil properties is essential for the sustainable management of natural resources and agricultural planning. Geomorphology, as the science of studying landforms and the processes shaping them, provides a powerful tool for inferring soil characteristics at the regional scale. Using an integrated approach, this study not only examines the application of geomorphological models in an area with a specific land cover, but also, through direct comparison of different mapping methods, provides the clarity needed to select the best spatial tool for soil science studies. Given the environmental diversity of the Mahneshan region, the use of prepared geomorphological maps, digital elevation models (DEM), and Sentinel-2 satellite imagery can help predict important soil parameters such as soil organic carbon and calcium carbonate. The aim of this research is to evaluate the efficiency of geomorphological maps derived from physiographic and hierarchical methods for accurately inferring soil properties in the studied part of the Mahneshan region. The subsidiary objectives include laboratory analysis, preparation of environmental property maps such as slope, aspect, vegetation index, and so on, production of geomorphological maps of the area, and determining the degree of correlation and accuracy between features extracted from geomorphological maps and measured soil property values. For this purpose, sampling was conducted at 63 points across the study area. The present study is descriptive-analytical and based on spatial data (GIS). Pearson correlation coefficient and multiple regression analysis were used to assess the relationship between geomorphological parameters and soil properties. In order to evaluate the performance of the generated maps and the spatial modeling of soil properties, R software was used. In this regard, five machine learning models, including Random Forest, Cubist, Artificial Neural Network (ANN), K-Nearest Neighbors (KNN), and Support Vector Machine (SVM), were trained to estimate soil properties based on geomorphological parameters, and their performance was compared. The results of spatial modeling of soil properties showed that the Random Forest, Cubist, and Artificial Neural Network models, with the lowest error and highest coefficient of determination, were selected as the best models for predicting soil properties, compared with the Support Vector Machine and KNN models. Sensitivity analysis of the models showed that Aspect, Valley Depth, Elevation, TWI, and the physiographic and hierarchical maps were the most important factors in predicting organic carbon, calcium carbonate, sand, silt, and clay in the study area. These findings confirm that integrating geomorphic units with machine learning models significantly increases the accuracy of spatial prediction of soil properties. The approach presented in this research can be used as an effective framework for the sustainable management of soil resources in semi-arid regions and for detailed soil science studies.
استاد راهنما
شمس اله ايوبي
استاد داور
فرشيد نوربخش , سعيد اسلاميان