به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

multiple linear regression

در نشریات گروه کشاورزی
  • جوانشیر عزیزی مبصر*، علی رسول زاده، امین اکبری مجد
    به دلیل افزایش فشار جهانی بر در دسترس بودن منابع آب، توجه به تلفات آب بیش تر از قبل مشخص می گردد، تبخیر و تعرق (ET) به عنوان بخش مهمی از تلفات بوده و تخمین آن برای بررسی تغییرات آب و هوا، جلوگیری از آبیاری ناکارآمد و استفاده مناسب از منابع آب، حیاتی است. علی رغم مدل های تجربی فراوان برای پیش بینی ET، هنوز هیچ اجماع جهانی در مورد استفاده از یک مدل تجربی مشخص وجود ندارد. مدل های محاسبات نرم به دلیل نیاز به داده های کم تر، برای جلوگیری از محدودیت مدل های تجربی و برای برآورد دقیق تر ET توسعه داده شده اند. در این تحقیق برای تخمین تبخیر و تعرق مرجع با داده های هواشناسی در حدفاصل سال های 1385 تا 1401 و در دشت اردبیل کارایی دو مدل جنگل تصادفی (RF) و رگرسیون خطی چندگانه (MLR) ارزیابی شد. برای ساخت مدل، از ترکیبب داده های 4 ایستگاه هواشناسی استفاده و از ایستگاه پنجم برای ارزیابی نهایی مدل ها استفاده شد. آماره های ارزیابی شامل R2، NSE و RMSE بود. نتایج به دست آمده برای مدل RF به ترتیب برابر بود با 74/0، 743/0 و 20/8 میلی متر که در مقایسه با نتایج مدل MLR از دقت بالاتری برخوردار بود. مطالعه حاضر نشان داد که مدل های جنگل تصادفی می تواند یک مدل مطمئن با در نظر گرفتن دقت و ثبات، برای پیش بینی ETo و با استفاده از مجموعه داده های محدود باشد. به طور کلی، با استفاده از نتایج این تحقیق می توان گفت که مدل های RF، تبخیر و تعرق مرجع را در مناطقی با داده های محدود با دقت قابل قبولی شبیه سازی می کند.
    کلید واژگان: جنگل تصادفی، رگرسیون خطی چندگانه، تبخیر و تعرق مرجع، یادگیری ماشین
    Javanshir Azizi Mobaser *, Ali Rasoulzadeh, Amin Akbari Majd
    As the global demand for water resources increases, the reduction in water loss, including Evapotranspiration, becomes more obvious. Although many models have been developed to predict evapotranspiration, no universally accepted model for all climate regions has been established. Several soft computational models have been created to circumvent the constraints of empirical models and accurately predict ET. Soft computing models typically require less data and are applicable across various climatic zones. This study aimed to analyze how well two Random Forest models and Multiple Linear Regression could predict ETo in the Ardabil plain region. Meteorological data from the Iranian Meteorological Organization were used to calculate the reference evapotranspiration from 2014 to 2016. In constructing the model, data from 4 meteorological stations were combined to generate a random time series, while the fifth station was reserved for evaluating the models. The assessment metrics used comprised RMSE, R2, and NSE. The RF model achieved higher accuracy with R2, NSE, and RMSE values of 0.74, 0.743, and 8.20 mm, respectively, compared to the MLR model. The results demonstrate that random forest models are reliable tools for forecasting ETo with minimal climate data. In general, using the results of this study and other similar research, we conclude that RF and MLR models simulate potential evapotranspiration with acceptable accuracy but are sensitive to the number of input parameters.
    Keywords: Machine Learning, Multiple Linear Regression, Random Forest, Reference Evapotranspiration
  • هادی بیگی حیدرلو*، اسما کرامت میرشکارلو
    مقدمه و هدف

    آتش سوزی های جنگلی یک چالش زیست محیطی مهم در سطح جهان هستند، زیرا تغییرات آب وهوایی، فراوانی و شدت آنها را در بسیاری از بوم سازگان های جنگلی تشدید کرده است. در جنگل های زاگرس شمالی ایران، آب وهوای مدیترانه ای حاکم است که با تابستان های گرم و خشک و زمستان های به نسبت معتدل مشخص می شود و این جنگل ها را به ویژه در معرض آتش سوزی قرار می دهد. درک رابطه بین تغییرات آب وهوایی و آتش سوزی های جنگلی در این منطقه برای اطلاع رسانی راهبردهای مدیریت موثر و کاهش خطرات مرتبط ضروری است. این پژوهش با هدف بررسی اثرات تغییر اقلیم بر آتش سوزی های جنگل های زاگرس شمالی ایران (شهرستان سردشت) با تمرکز بر تغییرات فراوانی و گستردگی آتش سوزی در یک دوره 17 ساله از سال 1385 تا 1402 انجام شد.

    مواد و روش ها

    برای دستیابی به این هدف، ترکیبی از تجزیه وتحلیل های آماری، از جمله همبستگی پیرسون و رگرسیون خطی چندگانه (MLR)، با استفاده از داده های آب وهوایی و سوابق تاریخی آتش سوزی مورد استفاده قرار گرفتند. در این پژوهش رابطه بین تعداد و وسعت آتش سوزی ها و متغیرهای آب وهوایی مانند متوسط دمای سالانه، متوسط بارندگی سالانه و متوسط رطوبت نسبی سالانه مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفتند. از همبستگی پیرسون برای ارزیابی قدرت و جهت رابطه خطی بین این متغیرها استفاده شد؛ درحالی که از MLR برای پیش بینی تعداد و وسعت آتش سوزی ها بر اساس این متغیرهای اقلیمی استفاده شد.

    یافته ها

    جنگل های سردشت از سال 1385 تا 1402 تعداد دفعات آتش سوزی بالایی را تجربه کردند که بیشترین وقوع آتش سوزی در ماه های مرداد، تیر، شهریور و خرداد رخ داده است. بیشترین سطح سوخته شده به اندازه 62/211 هکتار در سال 1402 هکتار و بیشترین دفعات وقوع آتش سوزی در سال 1400 ثبت شد. انتظار می رود این روند ادامه یابد. در این بررسی، بین تعداد آتش سوزی ها و مساحت سوخته در جنگل های سردشت و متوسط دمای سالانه رابطه مثبت و معنی داری در سطح اطمینان 95 درصد مشاهده شد، اما بین دیگر داده های اقلیمی و عوامل آتش سوزی رابطه معنی داری یافت نشد. نتایج تجزیه وتحلیل MLR قدرت پیش بینی دما و رطوبت را در تعیین سطح و فراوانی آتش سوزی ها نشان داد و اهمیت آنها را به عنوان محرک های فعالیت آتش سوزی در منطقه برجسته کرد.

    نتیجه گیری کلی:

     در نتیجه، یافته های این پژوهش بر تهدید فزاینده آتش سوزی در جنگل های زاگرس شمالی ایران که ناشی از تغییرات اقلیمی، به ویژه تغییرات دما و رطوبت است، تاکید می کند. افزایش مشاهده شده در فراوانی و وسعت آتش سوزی، نیاز فوری به اقدامات پیشگیرانه را برای کاهش خطرات آتش سوزی و افزایش انعطاف پذیری در بوم سازگان های مستعد آتش نشان می دهد. با ادغام بررسی های علمی با مشارکت ذی نفعان و اقدامات سیاستی، می توان راهبرد های مدیریت آتش سوزی موثری را توسعه داد که حفاظت از محیط زیست را با اولویت های اجتماعی-اقتصادی متعادل می کند و در نتیجه دوام دراز مدت بوم سازگان های جنگلی و جوامع وابسته به آنها را تضمین می کند.

    کلید واژگان: رگرسیون خطی چندگانه، همبستگی پیرسون، فراوانی آتش سوزی، سطح سوخته شده
    Hadi Beygi Heidarlou *, Asma Karamat Mirshekarlou
    Background and objectives

    Wildfires represent a significant environmental challenge globally, with climate change exacerbating their frequency and severity in many regions. In the Iranian Northern Zagros Forests, a Mediterranean climate prevails, characterized by hot, dry summers and relatively mild winters, rendering these forests particularly susceptible to fire. Understanding the relationship between climate change and wildfires in this region is essential for informing effective management strategies and mitigating associated risks. This study aims to investigate the effects of climate change on wildfires in the Iranian Northern Zagros Forests, focusing on changes in fire frequency and extent over a 17-year period from 2006 to 2023.

    Methodology

    To achieve this objective, we employed a combination of statistical analyses, including Pearson's correlation and multiple linear regression (MLR), using climate data and historical wildfire records. We analyzed the relationship between the number and extent of fires and climatic variables such as average annual temperature and relative humidity. Pearson's correlation was utilized to assess the strength and direction of the linear relationship between these variables, while MLR was employed to predict the burned area based on temperature and humidity.

    Results

    From 2006 to 2023, the forests of Sardasht experienced a significant number of fires, with the most occurring in the months of August, July, September, and June. The greatest scorched area of 211.62 hectares was reported in 1402, while the most frequent fires were recorded in 1400. This tendency is likely to continue. The study found a positive and significant relationship at the 95 percent confidence level between the number of fires and the burned area in Sardasht forests and the average annual temperature, but no significant relationship was found between other climate data and fire factors. The results of the MLR analysis demonstrated the predictive power of temperature and humidity in determining the burned area, highlighting their significance as drivers of wildfire activity in the region.

    Conclusion

    In conclusion, our findings underscore the escalating threat of wildfires in the Iranian Northern Zagros Forests driven by climate change-induced changes in temperature and humidity. The observed increase in fire frequency and extent highlights the urgent need for proactive measures to mitigate fire risks and enhance resilience in fire-prone ecosystems. By integrating scientific research with stakeholder engagement and policy action, we can develop effective wildfire management strategies that balance ecological conservation with socio-economic priorities, thereby ensuring the long-term viability of forest ecosystems and the communities that depend on them.

    Keywords: Burned Area, Fire Frequency, Multiple Linear Regression, Pearson Correlation
  • Somayeh Fathi, Ali Ahadiyat, Mohammad Nateq Golestan*, Hashem Kamali

    Saffron (Crocus sativus: Iridaceae) is a fall-blooming perennial plant and its dried stigma is the priciest spice and a key non-oil export for Iran's economy. The bulb mite, Rhizoglyphus robini, is a polyandrous and multivoltine species and its damage to saffron corms directly and indirectly causes lower yields of saffron crops. Environmental conditions and abiotic factors, such as temperature, humidity, density, and diet affect the morphological traits of living organisms and subsequently affect biological abilities. In this study, changes in temperature, soil moisture, density (nymphs + adults), time, and corm weight on the morphological traits of the saffron bulb mite, including body length and width, and leg sizes of adult females were investigated in a saffron field in the Dargaz County of Iran during 2022. The results of variance analysis of the morphometrical parameters of the mite species, including body length, body width, and four pairs of legs in different months were significant. Based on simple and multiple linear regression models as well as non-linear regression, the effect of temperature and density (nymphs + adults) was reversed and the effect of soil moisture and corm weight was direct on morphometrical parameters of this species. Based on our results, soil moisture has a strong relation with female body size traits (body length, width, and leg lengths). This indicates that irrigation cycle management might be an important factor in bulb mite management in saffron agroecosystems.

    Keywords: Body Size, Bulb Mites, Morphological Characteristics, Multiple Linear Regression, Northeast Iran
  • کیمیا زهساز، صابره دربندی*، احسان میرزانیا

    مدل سازی و برآورد بارندگی، یکی از مسائل مهم و اساسی در زمینه هیدرولوژی است. به منظور کاهش خطا در زمینه مدل سازی از الگوریتم های جدید و متنوعی که در علوم مهندسی و کامپیوتر ارائه شده اند، استفاده می شوند. این موضوع در هیدرولوژی بسیار کارآمد است. این الگوریتم ها به منظور دست یابی به یک جواب بهینه، به تعداد کمی تکرار نیاز دارند و همین امر موجب افزایش سرعت در رسیدن به نتایج مورد نظر می شود. در این پژوهش از سه مدل MLR، ANN و هیبرید HBA-ANN به منظور مدل سازی زمانی و مکانی بارش استان آذربایجان شرقی طی بازه زمانی 2022 -1996 استفاده شد. بدین منظور، در مرحله اول از گام های تاخیر زمانی یک ماهه و دو ماهه بارش، به عنوان متغیر ورودی در مدل سازی زمانی و در مرحله دوم از متغیرهای طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی و ارتفاع جغرافیایی به عنوان متغیر ورودی در مدل سازی مکانی استفاده شد. جهت بررسی عملکرد تکنیک های مورد استفاده در پژوهش از پنج شاخص آماری RMSE، R،NRMSE ،NSE ،MBE استفاده شد. علاوه براین، برای برآورد مقدار بارش در مناطقی از استان که فاقد ایستگاه باران سنجی هستند از روی داده های ایستگاه های موجود، از روش های درون یابی هم باران و پلیگون تیسن استفاده شد. در نهایت، طبق نتایج به دست آمده از هر سه مدل در مدل سازی زمانی، هیبرید HBA-ANN عملکرد بهتری نسبت به مدل های MLR و ANN از خود نشان داد. هم چنین، باتوجه به نتایج مدل هیبریدی HBA-ANN، ایستگاه هریس با R برابر با 94/0 و RMSE برابر با 25/2 و ضریب NSE برابر با 79/0 و NRMSE برابر با 04/0 و MBE برابر با 06/1 در مرحله آزمون عملکرد بهتر نسبت به سایر ایستگاه ها در مرحله آزمون ارائه داد. براساس نتایج به دست آمده از مدل سازی مکانی، مدل هیبریدی HBA-ANN با R برابر با 95/0، RMSE برابر با 03/1، NSE برابر با 92/0، NRMSE برابر با 03/ 0 و MBE برابر با 81/0- دقت قابل توجهی در مدل سازی مکانی بارش از خود نشان داد و مجددا به عنوان مدل پیشنهادی انتخاب می شود. در این پژوهش، باتوجه به دقت بالای مدل هیبریدی HBA-ANN در مطالعات آتی پیشنهاد می شود، از این مدل در زمینه مدل سازی تبخیر، دما و غیره استفاده و نتایج ارزیابی شود.

    کلید واژگان: پولیگون تیسن، رگرسیون خطی چندگانه، شبکه عصبی مصنوعی، منحنی هم باران، هیبرید شبکه عصبی مصنوعی و گورکن عسل خوار
    Kimia Zehsaz, Sabereh Darbandi *, Ehsan Mirzania
    Introduction

    Life on Earth is influenced by precipitation. Precipitation is one of the most significant factors that affect the hydrological cycle. Considering that precipitation is non-linear, complex, and can be changed according to spatial and temporal, estimating the amount of this important atmospheric factor in each month or year for each region and watershed is particularly important in managing and optimizing water resources. Various optimization models and algorithms have been proposed for modeling hydrological systems in recent decades. These algorithms have significantly reduced errors and increased accuracy. Still, since hydrological systems rely on random events, none of the methods can be completely and accurately selected as a superior model for modeling and estimating. The honey badger algorithm is an innovative algorithm that requires a few iterations to achieve an optimal solution, and this increases the speed of reaching the desired results. In current study investigates the performance of three models, including multiple linear regression (MLR), artificial neural network (ANN), and hybrid artificial neural network with honey badger optimization algorithm (HBA-ANN) for modeling the temporal and spatial precipitation in East Azarbaijan province. The best-developed model was selected by evaluation criteria such as R, RMSE, NRMSE, MBE, and NSE, the best model is selected.

    Materials and Methods

    The MLR model is one of the methods to analyze and investigate several variables. In this method, the model has one dependent variable and several independent variables, so that a linear equation is generated between the independent variables called X1, X2, ..., Xn and the dependent variable Y. ANN is a black box model of neural networks in the human brain. One of the most used methods is the BP method, which includes two stages. In the first stage, which is entitled feed-forward, the error value is calculated, after comparing output and objective values. In the second stage, which is labeled the back-propagation, the error value calculated in the previous step is corrected. The mentioned two stages continue until the output of the model approaches the desired output. The HBA is a new algorithm that simulates the honey-seeking behavior of a creature called the honey badger. The HBA includes two stages. In the first phase, the locations of this creature are calculated, and in the second phase, the exact distance between the HBA and the prey (dj) is calculated based on the honey intensity (S) and the honey smell intensity (Ij), as well as its new and optimal location for the prey Xnew. In the HBA-ANN model, the HBA algorithm is used to determine the most optimal output value in the ANN and increase performance in modeling. Therefore, the developed hybrid model can have the characteristics of both ANN and HBA methods.

    Results and Discussion

    In this study, in the first stage, the temporal modeling, and in the second stage, the spatial modeling of the monthly precipitation of 18 stations in East Azarbaijan province during the period of 1996-2022 using MLP, ANN, and HBA-ANN models has been paid. For temporal modeling of precipitation, one and two-month precipitation delay steps of the stations were used as input parameters. The first 70% of the dataset was selected for the training phase and the last 30% of the dataset was selected for the testing phase. Based on the results obtained from evaluation criteria and graphic diagrams, it can be concluded that the HBA-ANN model indicated significant accuracy compared to other models in the temporal modeling of precipitation. Also, by comparing the results of the stations in the HBA-ANN model, the Heris station with R =0.94, RMSE=2.25, NSE=0.79, NRMSE=0.04, and MBE=1.06 in the testing stage performed better compared with other stations. For spatial modeling of precipitation, the geographic coordinates of the stations, which include longitude, latitude, and altitude, are used as input parameters, and average monthly precipitation is used as the output parameter. From eighteen stations, 70% of the stations were selected for the training phase and 30% of the stations were selected for the testing phase. Based on the results obtained from R=0.95, RMSE=1.03, NSE =0.92, NRMSE = 0.03, and MBE = -0.81 and graphical diagrams, it can be concluded that the HBA-ANN model revealed significant accuracy compared to other models in spatial modeling of precipitation.

    Conclusion

    Precipitation is one of the most important factors that significantly change the hydrological cycle. Therefore, modeling and estimating this parameter is vital. In this study, the performance of multiple linear regression (MLR), artificial neural network (ANN), and hybrid ANN using honey badger algorithm (HBA-ANN) models were used for the spatial and temporal modeling of precipitation in East Azarbaijan province. For spatial modeling, the time delay steps of one and two months of station precipitation were selected as input parameters. Also, for temporal modeling, the longitude, latitude, and altitude parameters were used. The mentioned models were evaluated by R, RMSE, NSE, NRMSE, and MBE assessment criteria. According to the results of temporal modeling, the HBA-ANN model for all stations, especially Heris station with R equal to 0.94, RMSE equal to 2.25, NSE equal to 0.79, NRMSE equal to 0.04, and MBEequal to 1.06 is selected as the superior model. Also, based on the results obtained from spatial modeling, the HBA-ANN model with R equal to 0.95, RMSE equal to 1.03, NSE equal to 0.92, NRMSE equal to 0.03, and MBEequal to -0.81 was selected as the best model. The MLR and ANN models, respectively, presented a relatively poor performance compared to the developed hybrid model.

    Keywords: Artificial Neural Network, Hybrid Artificial Neural Network, Honey Badger Algorithm, Isohyet Curve, Multiple Linear Regression, Thiessen Polygon
  • مجتبی پورسعید*، امیرحسین پورسعید، سعید شعبانلو

    هوش مصنوعی یکی از روش های ابداعی نسبتا جدید در تحلیل و شبیه سازی پدیده های طبیعی است. مدل های هوش مصنوعی به عنوان روش های قدرتمند در مدل سازی مسایل غیرخطی و پیچیده توانایی قابل توجهی داشته است. تحقیقات مختلفی در شاخه مدل سازی و تحلیل پارامتریک منابع آب انجام گرفته است. ولی در این مطالعه از 4 مدل هوش مصنوعی برای شبیه-سازی کیفی و کمی آب دریاچه میقان واقع در شهرستان اراک استان مرکزی استفاده شد. مدل های بکار گرفته شده در این مطالعه عبارتند از: مدل ماشین یادگیری نیرومند خودتطبیق (SAELM)، مدل حداقل مربعات رگرسیون بردار پشتیبان (LSSVM)، مدل شبکه های عصبی-فازی (ANFIS) و مدل آماری رگرسیون خطی چندگانه (MLR) که برای پیش بینی تغییرات پارامترهای هیدروژیولوژیکی استفاده شد. در این مطالعه پارامترهای کل جامدات محلول (TDS)، هدایت الکتریکی (EC)، شوری و سطح آب زیرزمینی (GWL) شبیه سازی شدند. همچنین با توجه به آمار شاخص های سنجش عملکرد، مدل SAELM دارای بالاترین دقت در شبیه-سازی دو پارامتر GWL و EC، مدل LSSVM بالاترین دقت را در شبیه سازی TDS و مدل MLR نیز در تخمین تغییرات پارامتر Salinity به عنوان بهترین مدل انتخاب گردید. جهت بررسی جامع دقت مدل ها برای مدل های برتر در شبیه سازی، با پنج رویکرد عملکرد مدل ها مورد سنجش قرار گرفت. رویکردهای مورد نظر عبارت بودند از: 1) سنجش با نمودار پیش بینی 2) سنجش عملکرد با شاخص های ریاضی 3) سنجش عملکرد به روش عدم قطعیت ویلسون 4) سنجش دقت با نمودارهای توزیع خطا و 5) سنجش عملکرد با نمودارهای نرخ اختلاف خطا. در پایان کلیه نتایج به ترتیب در پایان هر قسمت آورده شده است.

    کلید واژگان: ماشین یادگیری نیرومند خودتطبیق، ماشین یادگیری حداقل مربعات بردار پشتیبان، شبکه های عصبی نروفازی، رگرسیون خطی چندگانه، تحلیل عدم قطعیت
    Mojtaba Poursaeid *, Amirhussain Poursaeid, Saeid Shabanlou
    Background and Objectives

    Artificial intelligence models as powerful methods in modeling nonlinear complex problems, have a significant ability and this has been proven in numerous articles. Artificial intelligence has been used in various issues, including engineering, medicine, etc. The success of this method in comparison with analytical and numerical methods, their easiness, speed and accuracy caused to open their place among researchers as much as possible. Today, Considering that one of the challenges of human life is the issues related to water resources management, so in this study, an attempt has been made to investigate the performance of artificial intelligence and regression models in the cases of water resources. Various researches have been done in the case of modeling and parametric analysis of water resources. However, in this study, artificial intelligence (Learning Machine) models were used to simulate the qualitative and quantitative parameters of water. The models used in this study are: Self-Adapting Extreme Learning Machine (SAELM), Least Square Support Vector Machine (LSSVR), Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) and Multiple Linear Regression (MLR) model which was used to predict changes in hydrogeological parameters. Today, due to the growing global population, one of the most important challenges is access to safe drinking water. In our country, Iran, due to its location in the semi-arid region and low rainfall, this danger is felt more than ever. One of the serious issues is the salinity leakage into groundwater resources. In this study, an attempt has been made to simulate the leakage of salinity dynamic flow into the freshwater resources of the coastal aquifer, using artificial intelligence and statistical models. At the end, the simulation results and the accuracy of the models are given. The study area in this work, is Mighan Wetland and Mighan aquifer in Markazi province. Annual rainfall occurs in small amounts in this area. According to the statistical results provided by synoptic and rain gauge stations in the region, the maximum and minimum rainfall values range from 461 mm in the northeast to 208 mm in the center of Arak plain. The hydraulic outlet of the aquifer to the Mighan plain is located in the center of the plain. The water entering the Mighan plain and leaves the system due to evaporation from the water table. Observatory wells were used to sampling this lake due to its saline water. The wells were located in an area called Vismeh near the lake.

    Methodology

    In this study, qualitative and quantitative parameters: water salinity, total dissolved solids (TDS), chlorine ion (cl), sampling time (t), electrical conductivity (EC), Salinity and groundwater level (GWL) were simulated. In this work, Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS), Least square support vector machine (LSSVM), Self Adaptive Extreme learning machine (SAELM) and Multiple linear regression (MLR) models were used for simulation. In this study, data from 173 months of sampling were used. 70% of the sample size was used for training and 30% for testing models.

    Findings

    Simulation was performed using artificial intelligence models and regression model. The simulation results showed higher accuracy of artificial intelligence models. After simulation and obtaining the results, then the uncertainty analysis was performed by Wilson Score method without continuity correction. In this method, the prediction error (ei), the mean prediction error (Mean) and the standard deviation of the error is (Se). If the mean error value of a model in predicting the target variable is positive, it means that the performance of the model is Over Estimated. Also, if the average value of the model error is negative, the performance of the model is Under Estimated. Moreover, the results of Uncertainty Analysis with a significance of 5% were obtained. and finally we briefly write the subsequent performance Over Estimated (OS) and Under Estimated (US).

    Conclusions

    The results showed that different models were successful in predicting water parameters. In order to comprehensively evaluate the accuracy of the models in the simulation, the performance of the models was measured by five approaches. The proposed approaches were: 1) Evaluation of prediction by accuracy chart, 2) Performance evaluation by mathematical indices, 3) Performance evaluation, by Uncertainty Analysis by Wilson Score method without continuity correction, 4) Accuracy evaluation by error distribution charts and 5) Performance evaluation by discrepancy rate (DR) charts. Finally, all the results are given at the end of each section, respectively.Approach 1- According to the prediction accuracy charts, 16 charts were drawn and the most accurate models of which are depicted in Figures 4 to 7. After modeling, the results showed that the most accurate models in simulating groundwater parameters were SAELM model in GWL simulation. According to the results, SAELM model in GWL and EC simulation, LSSVM in TDS simulation and MLR in Salinity simulation were the superior midel, Respectively.Approach 2- According to the performance measurement indices, finally the results showed that SAELM model was the best model in simulating parameters (EC) and (GWL). The LSSVM model was also the most accurate model in modeling (TDS). MLR model was the best model in (Salinity) parameter simulation.Approach 3- Uncertainty analysis was performed based on Wilson score method. The performance of the models in the simulation showed that the performance of the SAELM model was determined as Under estimated and other superior models in simulation had Over estimated performance.Approach 4- Based on the error distribution diagrams, the best accuracy was assigned to SAELM and MLR models.Approach 5- Based on the discrepancy ratio, SAELM and MLR models were estimated to be the most accurate models in the simulation.

    Keywords: Self Adaptive Extreme Learning Machine, Least Square Support Vector Machine, Adaptive neuro fuzzy inference system, Multiple linear regression, Uncertainty analysis
  • آذر قیصریان، پرویز فاتحی*، وحید اعتماد

    تنوع زیستی به عنوان یکی از نمایه های مهم پایداری جنگل، نقش مهمی در بررسی اثرات تغییرات اقلیمی بر بوم سازگان های جنگلی ایفا می کند. اندازه گیری تنوع درختان و درختچه ها در سطح جنگل، پیش نیازی برای نظارت و ارزیابی تغییرات تنوع زیستی است. سنجش از دور از جمله ابزارهای مناسب جهت جمع آوری داده ها برای برآورد تنوع گونه ای است. بدین منظور در پژوهش حاضر توانایی داده های سنجنده MSI ماهواره سنتینل-2 مورد آزمون قرار گرفت. ابتدا در بخش های پاتم، نم خانه، و گرازبن جنگل خیرود تعداد 75 قطعه نمونه با ابعاد 20×20 متر پیاده سازی و مشخصات نوع، تعداد گونه ها در هر قطعه نمونه برداشت شدند. سپس شاخص های تنوع گونه ای بتا (جاکارد و سورنسن) برای هر یک از قطعه های نمونه در نرم افزار R محاسبه شدند. تصاویر سنتینل -2 مربوط به تاریخ های 19 مرداد ماه (فصل تابستان) و 22 مهر ماه (فصل پاییز) سال 1400 دریافت شدند. پس از انجام پیش پردازش ها و اطمینان از کیفیت داده های ماهواره ای، پردازش های شامل تهیه شاخص های پوشش گیاهی، اعمال تجزیه مولفه های اصلی (PCA)، تبدیل تسلدکپ و محاسبه متغیرهای بافتی انجام شدند. همبستگی بین شاخص های تنوع گونه ای اندازه گیری شده زمینی و متغیرهای طیفی و بافتی در سطح احتمال 95 درصد بررسی شد. به منظور مدل سازی از رگرسیون خطی چندمتغیره به روش گام به گام و جنگل تصادفی استفاده شد. نتایج تحلیل رگرسیون نشان دادند متغیرهای بافتی حاصل از تصویر فصل پاییز با ضریب تبیین برابر  0/383 و درصد خطای جذر میانگین مربعات معادل 36/57 مطلوب ترین عملکرد را در برآورد شاخص تنوع گونه ای سورنسن داشته است. به طور کلی، نتایج پژوهش حاضر بیان کرد تصاویر ماهواره ای سنتینل-2 عملکرد متوسطی در برآورد شاخص های تنوع گونه ای در سه بخش مورد مطالعه جنگل خیرود دارد.

    کلید واژگان: تنوع گونه ای بتا، جنگل تصادفی، جنگل های هیرکانی، رگرسیون خطی چندمتغیره، سنتینل-2
    Azar Ghaisaryan, Parviz Fatehi *, Vahid Etemad

    As a sustainable forest indicator, biodiversity plays a crucial role in understanding the effects of climate change on forest ecosystems. Measuring the diversity of trees and shrubs in forests is essential for monitoring and evaluating changes in biodiversity. Remote sensing (RS) is an effective tool for collecting such data. To estimate tree and shrub species diversity, we used Sentinel-2 data from August 10 and October 13, 2021. We measured 75 field plots with dimensions of 20 m × 20 m in the Patom, Namkhaneh, and Gorazban districts. In each field plot, the tree species and diameter at breast height of all trees with a diameter greater than 7.5 cm were recorded. We used the Jaccard and Sorensen indices in R software to calculate the beta diversity indices for each sample plot. Preprocessing steps were applied to the Sentinel2 data, and we then performed several spectral transformation approaches, that is, vegetation indices (VIs), principal component analysis (PCA), and Tasseled Cap, and generated texture variables. A vector map was used to extract the spectral and textural values corresponding to each field plot. Correlation analysis between the measured species diversity and spectral and textural variables was conducted at a 95% probability level. Multiple Linear Regression (MLR) analysis was performed using stepwise and Random Forest (RF) methods for modeling. Our regression analysis revealed that texture variables with a window size of 5×5 and spatial resolution of 10 m in Sentinel-2 summer images had the best performance in estimating the Sorensen diversity index( R2= 0.383 and RMSE%= 36.57). However, based on our results, we can conclude that the Sentinel-2 data has a moderate performance in estimating diversity in the Patom, Namkhaneh, and Gorazbon districts.

    Keywords: Beta Species Diversity, Hyrcanian forests, Multiple Linear Regression, Random forest, Sentinel-2
  • سعادت حنیفیان، محمدرضا خالقی*، محسن نجارچی، رضا جعفرنیا، جواد وروانی

    در سال های اخیر، منابع آب زیرزمینی دشت اراک تحت تنش شدید قرار گرفته است، به طوری که در بعضی مناطق به علت خشک شدن چاه های بهره برداری، برای دسترسی به آب اقدام به افزایش عمق چاه کرده اند. در بعضی مناطق، سطح آب زیرزمینی بالاست که در آینده، زهدار شدن آن اراضی را در پی خواهد داشت. برای ساماندهی و سنجش واکنش منابع آب زیرزمینی دشت اراک در مقابل اعمال سناریوهای مختلف مدیریتی و اجرایی از مدل سازی منطقه ای استفاده شد. هدف این مطالعه، بررسی عوامل موثر در عمق سفره های آب زیرزمینی به منظور ارایه مدل منطقه ای با روش رگرسیون چند متغییره برای آبخوان دشت اراک بود. بدین منظور عمق متوسط سفره های آب زیر زمینی در دشت اراک، به عنوان متغییر وابسته و عوامل هدایت آبی تشکیلات آبخوان، ارتفاع، متوسط بارش منطقه، میزان تبخیر و فاصله از منابع آبی به عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته شد و در محیط نرم افزار SPSS تجزیه رگرسیونی به منظور ارایه یک مدل خطی انجام گرفت. در مرحله بعد مدل ارایه شده با بکارگیری در مکان هایی که از آمار و اطلاعات آن برای ارایه مدل استفاده نشده بود، مورد ارزیابی و کارایی آن مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت با بکارگیری این مدل در محیط GIS نقشه عمق سفره آب زیرزمینی برای منطقه مورد مطالعه تهیه شد. همچنین از شبکه عصبی مصنوعی ANN برای شبیه سازی عمق آب زیرزمینی استفاده گردید. عملکرد شبکه عصبی از طریق پارامترهایی چون خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) و ضریب همبستگی بین خروجی های حقیقی و دلخواه (R) سنجیده شد. نتایج حاصل از هر دو روش نشان داد که عوامل نوع قابلیت انتقال تشکیلات آبخوان، افت سفره، توپوگرافی (ارتفاع محل چاه در سطح حوضه آبخیز)، مقادیر بهره برداری در حداکثر شعاع عمل چاه و فاصله از منابع آب از عوامل اصلی افت آب زیرزمینی می باشند اما کارایی شبکه عصبی مصنوعی در برآورد افت آب زیرزمینی بیشتر از روش رگرسیون چند متغیره است.

    کلید واژگان: افت آب زیرزمینی، تشکیلات آبخوان، رگرسیون چند متغیره، شبکه عصبی مصنوعی
    Saadat Hanifian, MohammadReza Khaleghi *, Mohsen Najarchi, Reza Jafarnia, Javad Varvani

    In recent years, the groundwater resources of Arak plain have been under severe stress, so in some areas, due to the drying up of wells, they have increased the depth of wells to access water. In some areas, the groundwater depth (GWD) is high, which will lead to the salinization of those lands in the future. Regional modeling was used to organize and measure the response of the groundwater resources of Arak plain against the implementation of different management and implementation scenarios. This study aims to investigate the effective factors in the GWD to provide a regional model with multiple linear regression (MLR) method for Arak plain aquifer. For this purpose, the average GWD in the Arak plain, as a dependent variable, and the transmissivity of the aquifer formations, groundwater exploitation values, altitude, average precipitation of the region, the amount of evaporation, and the distance from water resources  are considered independent variables and regression analysis is done in SPSS software media. It was done to present a linear model. In the next stage, the presented model was evaluated by applying it to places where its statistics and information were not used to present the model, and finally, by applying this model in the GIS environment, the GWD map for the region was created. The study was prepared. Also, an artificial neural network (ANN) was used to simulate the depth of underground water. The performance of the ANN was measured through parameters such as root mean square error (RMSE) and correlation coefficient between real and desired outputs (R). The results of both methods indicate that factors such as the transmissivity of aquifer formations, GWD drawdown, topography (the height of the well site on the level of the watershed), the groundwater exploitation values ​​at the maximum operating radius of the well, and the distance from water resources are the main factors of GWD drawdown. But the effectiveness of ANN in estimating GWD drawdown is higher than the MLR method.

    Keywords: Aquifer formation, Artificial Neural Network, GWD drawdown, Multiple Linear Regression
  • مریم ملایم، سید علی ابطحی*، مجتبی جعفری نیا، جعفر یثربی
    سابقه و هدف

    نفوذ آب به خاک نقش مهمی در مدیریت صحیح آبیاری، ذخیره رطوبت در خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک و افزایش عملکرد زراعی ایفا می نماید. آگاهی از نفوذ آب به خاک اهمیت زیادی در طراحی و اجرای راهکارهای حفاظت آب، کنترل سیل و روان آب و مدیریت فرسایش خاک دارد. همچنین، سنجش دقیق مقادیر نفوذ آب به خاک با توجه به زمان برای برآورد آب ذخیره شده در ناحیه ریشه گیاه، اهمیت زیادی در طراحی و برنامه ریزی های آبیاری و مدیریت زراعی دارد. بنابراین، تهیه نقشه های دقیق از نفوذپذیری خاک می تواند در مدیریت اراضی و پیاده سازی کشاورزی دقیق نقش مهمی داشته باشد. هدف پژوهش حاضر، بررسی امکان تخمین نفوذ آب به خاک در زمان های مختلف با استفاده از توابع پیش بینی مکانی خاک و تخمین گرهای مکانی بود.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه، 72 نمونه خاک به صورت تصادفی از زمین های دشت مرودشت، استان فارس برداشت شد. در نقاط انتخاب شده چگالی ظاهری خاک، میزان شن، سیلت، رس، pH، قابلیت هدایت الکتریکی، کربنات کلسیم معادل خاک، سدیم محلول، کلسیم و منیزیم محلول و کربن آلی خاک اندازه گیری شدند. به منظور اندازه گیری نفوذ آب به خاک از روش استوانه های مضاعف استفاده شد. برای پی ریزی توابع پیش بینی مکانی خاک به منظور برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان های 5، 10، 20، 45، 90، 150، 210 و 270 دقیقه از انواع مدل ها از قبیل رگرسیون، شبکه عصبی مصنوعی و تخمین گرهای مکانی استفاده گردید. در پژوهش حاضر، از داده هایی شامل خصوصیات زودیافت خاک اندازه گیری شده به همراه متغیرهای محیطی (اطلاعات سنجش از دور و توپوگرافی) در قالب توابع پیش بینی مکانی خاک استفاده گردید.

    یافته ها

    نتایج حاصل از ارزیابی مدل های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی پی ریزی شده براساس آماره های ارزیاب شامل میانگین خطا، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین در فاز آزمون نشان داد که مدل های شبکه عصبی مصنوعی توسعه یافته در مطالعه حاضر در مقایسه با مدل های رگرسیونی برای برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان های مختلف برتری داشتند. افزون بر این، نتایج ارزیابی تخمین گرهای مکانی متفاوت در منطقه مورد مطالعه نشان داد که تخمین گر مکانی تلفیقی شبکه عصبی-کریجینگ در مقایسه با تخمین گر مکانی کریجینگ معمولی، از کارآیی بیشتری در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک برخوردار بود.

    نتیجه گیری

    نتایج این مطالعه نشان داد که به کارگیری توابع پیش بینی مکانی خاک (استفاده از اطلاعات کمکی به همراه ویژگی های زودیافت خاکی جهت تخمین نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان های مختلف)، پتانسیل بسیار خوبی در تخمین مکانی نفوذ تجمعی آب به خاک در اکثر زمان های مورد نظر برخوردار بود.

    کلید واژگان: تخمین گرهای مکانی، رگرسیون خطی چندگانه، شبکه عصبی مصنوعی، نفوذ آب به خاک
    Maryam Molayem, Seyed Ali Abtahi *, Mojtaba Jafarinia, Jafar Yasrebi
    Background and Objectives

    Water infiltration to soil play an important role in irrigation management, storage moisture in soil especially in dry and semi-dry area and increasing agronomy yield. Understanding water infiltration to soil is of important in designing and applying water conservation methods, flood and runoff control and soil erosion management. Additionally, accurately measuring water infiltration to soil in different times is more important for predicting water storage in root zone, irrigation designing and planning and agronomy management. In other hand, water infiltration to soil is a base for precision agriculture, therefore, producing accurate maps for water infiltration to soil play an important role in land management and applying precision agriculture. Modeling soil water infiltration at the field scale with ruler of calcareous, saline and sodic conditions is important for a better understanding of infiltration processes in these soils and future of infiltration modeling. The present study aimed for estimating water infiltration to soil at different times using soil spatial prediction functions and spatial estimators.

    Materials and methods

    in present study, 72 soil samples were collected using a random sampling method in Marvdasht plain, Fars Province. In selected points, soil bulk density, sand silt, clay, pH, electrical conductivity, calcium carbonate, solution sodium, solution calcium and magnesium and organic carbon contents. For measuring water infiltration to soil, the double ring method were used. Multiple linear regression (MLR), artificial neural network (ANN) and spatial estimators were used for deriving soil spatial prediction functions models between water infiltration to soil in different times including 5, 10, 20, 45, 90, 150, 210 and 270 min. In this study, the readily available soil properties and auxiliary variables such as remote sensing and topography data were used in soil spatial prediction functions.

    Results

    The results of evaluating regression and artificial neural networks models based on the mean error (ME), coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) criteria in testing phase were showed that the developed artificial neural network models in present study performed better than multiple linear regression models in water infiltration to soil prediction at different times. Moreover, the results showed that the combined estimators (artificial neural network - Kriging) performed better than ordinary kriging model for estimating water infiltration to soil.

    Conclusion

    In totally, the results of this study showed that the applying soil spatial prediction functions (using auxiliary variables such as remote sensing data and topography data with the readily available soil properties) had a great potential to predict spatial estimation of water infiltration to soil at most considered times.

    Keywords: Artificial neural network, multiple linear regression, Spatial estimators, Water infiltration to soil
  • حسن فرامرزی*، سعید شعبانی، اکرم احمدی

    جهت اداره جنگل ها و بهره برداری بهینه و پایدار از جنگل آگاهی از اطلاعات حجم توده سرپا ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه، آماربرداری به صورت تصادفی سیستماتیک به تعداد 186 پلات 10 آری دایره ای شکل در جنگل آموزشی و پژوهشی دارابکلا ساری انجام پذیرفت و حجم هر یک از این پلات ها بدست آمد. در گام بعد، با استفاده از نقشه ی توپوگرافی، لایه های فیزیوگرافی منطقه تهیه و با استفاده از تصویر LISS-III ماهواره IRS-P6 با اندازه تفکیک 5/23 مشخصه های پوشش گیاهی تهیه گردید. پس از تهیه لایه های فیزیوگرافی و مشخصه های پوشش گیاهی، مقدار آن ها برای تمام پلات ها محاسبه شد. سپس با در نظر گرفتن این متغیرها و با استفاده از دو روش پرسپترون چند لایه شبکه های عصبی و رگرسیون چندگانه مدل سازی صورت گرفت. نتایج نشان داد که مدل خطی چندگانه با مقدار 75/0 =R2  و 3/0  = RMSE تغییرات حجم در منطقه را با دقت بالاتری توانست مدل سازی نماید. از نتایج این تحقیق می توان در برنامه ریزی های مدیریتی و به عنوان یکی از عوامل اثرگذار در طراحی مسیرهای چوبکشی و جاده های جنگلی استفاده نمود، به گونه ای که مناطق دارای حجم بیشتر تحت پوشش بیشتری قرار گیرند.

    کلید واژگان: مدل سازی حجم توده سرپا، رگرسیون خطی چندگانه، سنجش از دور، شبکه ی عصبی مصنوعی، پرسپترون چند لایه
    Hassan Faramarzi*, Saeid Shabani, Akram Ahmadi

    In order to manage the forests and optimal and sustainable utilization of the forest, it seems necessary to know the information on the volume of the residual stand. In this study, a systematic randomized inventory was carried out in 186 circular 10-acre plots in the educational and research forest of Darabkola, Sari, Golestan, Iran and the volume of each plot was obtained. In the next step, the physiographic layers of the area were prepared using the topographic map and the vegetation characteristics were prepared using the LISS-III image of the IRS-P6 satellite with a resolution of 23.5. After preparing physiographic layers and vegetation characteristics, their value was calculated for all plots. Then, regarding these variables and using two methods of multilayer perceptron neural network and multiple regression model, modeling was done. The results showed that the multiple linear model could model the volume changes in the region with higher accuracy (R2=0.75 and RMSE=0.3). The results of this research can be used in management planning and as one of the effective factors in the design of logging routes and forest roads so that areas with larger volumes are covered more.

    Keywords: Modeling of residual stand volume, Multiple linear regression, Remote sensing, Artificial neural network, Multilayer perceptron
  • محسن شاهرخی، سعید خاوری خراسانی، آسا ابراهیمی*، اسلام مجیدی هروان، منصوره کرمانی
    برای شناسایی موثرترین صفات بر عملکرد دانه، 24 لاین اینبرد ذرت فوق شیرین تحت دو شرایط رطوبتی (نرمال و تنش خشکی) در طول سال زراعی 2017 مورد بررسی قرار گرفتند. این آزمایش به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در هر دو شرایط انجام شد. تجزیه واریانس عملکرد دانه و هشت صفت مورد مطالعه اختلاف معنی داری را بین لاین های مورد بررسی نشان داد. محاسبه همبستگی های فنوتیپی نشان داد که عملکرد دانه با تعداد دانه در ردیف، قطر بلال، تعداد ردیف بلال و قطر ساقه در شرایط نرمال  و با  تعداد دانه در ردیف و ارتفاع بوته در شرایط تنش خشکی همبستگی معنی داری داشتند. رگرسیون خطی چندگانه گام به گام نشان داد که تعداد دانه در ردیف، قطر بلال و قطر ساقه  72٪ از تغییرات عملکرد دانه را در شرایط نرمال و درصد چوب بلال، ارتفاع بوته، قطر بلال و طول بلال 60٪ از تغییرات عملکرد دانه را در شرایط تنش خشکی توضیح دادند. تجزیه علیت در شرایط نرمال نشان داد که تعداد دانه در ردیف بالاترین اثر مستقیم مثبت (0.717) را روی عملکرد دانه ذرت فوق شیرین و به دنبال آن قطر ساقه (0.292) و قطر بلال (0.273) داشتند. در شرایط تنش خشکی، بیشترین اثر مستقیم مثبت روی عملکرد دانه ذرت فوق شیرین به صفات قطر بلال (0.455) و ارتفاع بوته (0.436) تعلق داشت.
    کلید واژگان: تجزیه علیت، خشکی، ذرت، رگرسیون خطی چندگانه، همبستگی فنوتیپی
    Mohsen Shahrokhi, Saeed Khavari Khorasani, Asa Ebrahimi *, Eslam Majidi Heravan, Mansoure Kermani
    To identify the most effective characteristics on grain yield, 24 super-sweet maize inbred lines were investigated under two moisture conditions (normal and drought stress) during the 2017 growing season. The experiment was carried out as a randomized complete block design with four replications. Analysis of variance for grain yield and eight agronomic characteristics showed significant differences among investigated inbred lines. Phenotypic correlations indicated that grain yield had a significant relationship with kernel number per row, ear diameter, row number per ear, and stem diameter under normal conditions, and with kernel number per row and plant height under drought-stress conditions. Stepwise multiple linear regression showed that kernel number per row, ear diameter, and stem diameter explained 72% of the variation for grain yield at normal conditions. On the other hand, cob present, plant height, ear diameter, and ear length governed 60% of the grain yield variation under drought-stress conditions. Path analysis under normal conditions revealed that kernel number per row had the highest positive direct effect (0.717) on the grain yield followed by the stem diameter (0.292) and ear diameter (0.273). In the drought stress conditions, ear diameter (0.455) and plant height (0.436) showed the highest positive direct effects on grain yield.
    Keywords: Drought, Maize, Multiple linear regression, Path coefficient, Phenotypic correlation
  • منیره مینا، مهروز رضایی*، عبدالمجید ثامنی، سید علی اکبر موسوی، سید رشید فلاح شمسی

    ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) از مهم ترین ویژگی های شیمیایی خاک است که در حاصلخیزی خاک نقش بسزایی دارد. با این حال، روش های استاندارد آزمایشگاهی برای اندازه گیری CEC دشوار، هزینه بر و زمان بر است. این پژوهش با هدف برآورد CEC خاک با به کارگیری روش های نوین مانند 1) توابع انتقالی خاک (PTF) بر اساس ویژگی های زودیافت خاک با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه (MLR)، 2) طیف سنجی خاک (,Vis - NIR2500 تا 400 نانومتر) با استفاده از رگرسیون حداقل مربعات جزیی (PLSR) و رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) انجام شده است. همچنین با استفاده از نتایج تجزیه و تحلیل ضریب رگرسیون، طول موج های کلیدی برای برآورد CEC معرفی شدند. برای این منظور، CEC در آزمایشگاه با استفاده از روش سدیم استات برای 72 نمونه خاک جمع آوری شده از خاک های آهکی استان فارس اندازه گیری شد و بازتاب طیفی نمونه های خاک با دستگاه طیف سنج اندازه گیری شد. این روش ها از مجموعه واسنجی (70% داده ها) ساخته شده و با مجموعه اعتبارسنجی (30% داده ها) ارزیابی شدند. نتایج نشان داد دقت نتایج روش  طیف سنجی از دقت نتایج PTF بیشتر بود. در این پژوهش، طول موج های 566، 854، 1354، 1418، 1906، 2071، 2203، 2319 و 2341 نانومتر به عنوان طول موج های کلیدی برای برآورد CEC خاک به دست آمد. مدل SVR در مقایسه با PLSR عملکرد بهتری داشت. به طور کلی این پژوهش نشان داد که روش طیف سنجی (Vis- NIR) یک روش امیدوارکننده برای برآورد CEC خاک می باشد.

    کلید واژگان: رگرسیون بردار پشتیبان، رگرسیون حداقل مربعات جزئی، رگرسیون خطی چندگانه، طول مو ج های کلیدی
    Monireh Mina, Mahrooz Rezaei *, Abdolmajid Sameni, AliAkbar Moosavi, RASHID FALLAH SHAMSI

    Cation exchange capacity (CEC) is one of the most important soil chemical properties that plays an important role in soil fertility. However, standard laboratory methods for measuring CEC are difficult, costly, and time-consuming. The aim of this study was to use new methods such as 1) Pedotransfer Functions (PTF) based on the basic soil properties using Multiple Linear Regression (MLR), 2) soil spectroscopy (Vis–NIR, 400 – 2500 nm) using Partial Least Squares Regression (PLSR), and Support Vector Regression (SVR), for estimating soil CEC. Also, from the regression coefficient analysis, key wavelengths were introduced. For this purpose, CEC was measured using the sodium acetate method for 72 soil samples collected, and spectral reflection of soil samples was determined using spectroscopy. These methods are made from a calibration set (70% of data) and evaluated with a validation set (30% of data). The results showed that Vis - NIR method performed better than PTF. In this study, wavelength ranges around 566, 854, 1354, 1418, 1906, 2071, 2203, 2319, and 2341 nm were investigated as the key wavelengths for estimation of CEC. Furthermore, the results of prediction models showed that SVR has a better performance than PLSR. This study proved that Vis-NIR is a promising method for soil CEC estimation.

    Keywords: Support Vector Regression, Partial least squares regression, Multiple Linear Regression, Key Wavelength
  • مجتبی پورسعید*، امیرحسین پورسعید، سعید شعبانلو
    تحلیل کمی و کیفی منابع آب امروزه به یکی از موضوعات مهم در تحقیقات منابع آب تبدیل شده است. در این تحقیق از داده کاوی، تکنیک های هوش مصنوعی و ریاضی برای شبیه سازی رفتار آب و تخمین تغییرات پارامتریک آن استفاده شده است. نام مدل های بکار گرفته شده عبارتند از: مدل ماشین یادگیری نیرومند خودتطبیق SAELM، حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان LSSVM، مدل شبکه های عصبی نروفازی ANFIS و مدل آماری رگرسیون خطی چندگانه MLR که برای تخمین پارامترهای هیدروژیولوژیکی استفاده شده است. همچنین برای ارزیابی عملکرد مدل ها، در قالب 5 رویکرد دقت مدل ها بررسی گردید. نتایج تحقیق نشان داد که براساس نمودارهای شبیه سازی و همبستگی مدل SAELM برترین مدل بود. براساس شاخص های ارزیابی دقت، مدل SAELM با شاخص های RMSE و MAPE و R به ترتیب برابر با 1545/0، 0070/0 و 9979/0 دارای بالاترین دقت در تخمین پارامترهای هیدروژیولوژیکی بود. بر اساس تحلیل عدم قطعیت ویلسون (Wilson Score method) عملکرد مدل برتر (SAELM) دست پایین (Underestimated) برآورد گردید. همچنین براساس نمودارهای نسبت اختلاف خطا، دقیق ترین نتایج مربوط به مدل SAELM بود. در پایان با استفاده از نمودارهای توزیع خطا کمترین میزان خطا به مدل SAELM اختصاص یافت.
    کلید واژگان: ماشین یادگیری نیرومند خودتطبیق، ماشین یادگیری حداقل مربعات بردار پشتیبان، شبکه های عصبی نروفازی، رگرسیون خطی چندگانه، تحلیل عدم قطعیت
    Mojtaba Poursaeid *, Amirhossain Poursaeid, Saeid Shabanlou
    Quantitative and qualitative analysis of water resources has become one of the most widely used topics in water resources research today. In this research, data mining, artificial intelligence, mathematical techniques have been used to simulate water behavior and estimate its parameters changes. The models used to estimate hydrogeological parameters are Self-adaptive Extreme learning machine (SAELM), Least square support vector machine (LSSVM), Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) and Multiple linear regression (MLR) models. Also, to evaluate the performance of these models, the accuracy of the models was assessed in the form of 5 approaches. The results showed that the SAELM model was the best model based on the simulation and correlation diagrams. Based on accuracy evaluation indices, the SAELM model with RMSE, MAPE and, R indices equal to 0.1545, 0.0070, and 0.9979, respectively, had the highest accuracy in hydrogeological parameters prediction. Based on Uncertainty Analysis by the Wilson Score method, the performance of the top model (SAELM) was estimated to be underestimated. Also, based on the error ratio diagrams, the most accurate results were related to the SAELM model. Finally, the SAELM model was assigned the lowest error rate using the error distribution diagrams.
    Keywords: Self Adaptive Extreme Learning Machine, Least Square Support Vector Machine, Adaptive neuro fuzzy inference system, Multiple Linear Regression, Uncertainty analysis
  • محمد بیرانوند، مسلم اکبری نیا*، غلامرضا صالحی جوزانی، جواد قره چاهی، یحیی کوچ
    مقدمه و هدف

    شاخص هوموس یک نمره عددی مبتنی بر ارزیابی بصری افق های ارگانیک و شناسایی اشکال هوموس است که می تواند ویژگی های توده های جنگلی و خاک را منعکس کند. هوموس جنگلی حد واسط بین گیاهان و خاک است که تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند توپوگرافی، اقلیم، پوشش گیاهی و خاک قرار می گیرد. با حفر پروفیل هوموس و تعیین شاخص آن می توان در مورد بسیاری از عوامل بوم شناختی اظهار نظر کرد. هدف از پژوهش حاضر بررسی شاخص هوموس و ارتباط آن با مشخصه های توپوگرافی، خاک و پوشش جنگلی در امتداد یک گرادیان ارتفاعی در قالب چهار طبقه ی 0، 500، 1000 و 1500 متر از سطح دریا، در جنگل های واز واقع در استان مازندران است.

    مواد و روش ها

    در هر طبقه ارتفاعی مشخصه های درختی مانند تاج پوشش، تراکم، قطر برابر سینه و ارتفاع و همچنین مشخصه های توپوگرافی و خاک مانند ارتفاع از سطح دریا، درصد شیب، رطوبت و دمای خاک در نه قطعه نمونه 400 متر مربعی در قالب طرح تصادفی برداشت شد و همچنین برای شناسایی نیمرخ اشکال هوموس در هر قطعه نمونه پنج پروفیل 30 × 30 سانتی متر ی حفر و بر اساس طبقه بندی هوموسیکا شناسایی و طبقه بندی شدند. به منظور ارزیابی شاخص هوموس بین طبقات مختلف ارتفاعی از آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) و جهت بررسی ارتباط آن با مشخصه های مذکور از تحلیل رگرسیون چند گانه خطی استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که بیشترین میزان شاخص هوموس و ضخامت لاشبرگ متعلق به طبقه ارتفاعی 1500 متر بوده است و روند آنها در امتداد گرادیان ارتفاعی افزایشی است. همچنین نتایج رگرسیون چند گانه بیانگر وجود ارتباط خطی و معنا دار بین شاخص هوموس و مشخصه های توپوگرافی و خاک با ضریب تعیین بالا (0/76= R2)، بخصوص دمای خاک با (0/000= P-value) است در حالی که مشخصه های پوشش درختی با ضریب تعیین (0/31= R2)، به خوبی نمی توانند پیش گوی مناسبی برای ارزیابی شاخص هوموس باشند. در این بین مشخصه های دمای خاک و تاج پوشش درختی عواملی هستند که بالاترین آماره t را در رابطه با شاخص هوموس نشان داده اند به طوری که کاهش دمای خاک و تاج پوشش جنگلی باعث افزایش شاخص هوموس شده است.

    نتیجه گیری

    به طور کلی می توان نتیجه گرفت که با افزایش ارتفاع از سطح دریا، کمیت بخش آلی کف جنگل و شاخص هوموس افزایش می یابند و تغییرپذیری آنها بیشتر به واسطه تغییر در مشخصه های توپوگرافی و دمای خاک است.

    کلید واژگان: ارتفاع از سطح دریا، انواع هوموس، ترکیب گونه های درختی، رگرسیون خطی چندگانه، دمای خاک، طبقه بندی هوموسیکا
    Mohammad Bayranvand Bayranvand, Moslem Akbarinia*, Gholamreza Salehi Jouzani, Javad Gharechahi, Yahya Kooch
    Introduction and objective

    The humus index is a numerical score based on the visual assessment of organic horizons and humus forms identification. This index reflects different characteristics of forests stand and soil. Forest humus is an intermediate between plants and soil, which is affected by various factors, such as topography, climate, vegetation and soil. Nevertheless, by digging the humus profile and determining its index, it is also possible to determine many ecological factors. The aim of this study was to investigate the humus index and its relationship with topographic, soil and forest cover characteristics along an altitudinal gradient in the four-altitude class, including 0, 500, 1000 and 1500 meters above sea level (m a.s.l.), in Vaz forests located in Mazandaran province.

    Materials and methods

    In each altitude class, the characteristics of the trees such as crown canopy, density, diameter and height, as well as topography and soil characteristics such as altitude, slope percentage, soil moisture and temperature were taken in 400 m2 plots, and in each plot, five 30 × 30 cm profiles for identification of humus forms were drilled and then identified and classified based on Humusica classification. In order to evaluate the humus index between different altitude classes was used one-way analysis of variance (ANOVA), as well as to analyze its relationship with the mentioned characteristics, multiple linear regression analysis (MLR) was used.

    Results

    The results showed that the highest amount of humus index and litter thickness belonged to the altitude class 1500 m a.s.l. and their trend is increasing along the altitudinal gradient. Also, the results of MLR indicate the existence of a linear and significant relationship is between humus index and topographic and soil characteristics with high determination coefficient (R2 = 0.76), especially soil temperature with (P-value = 0.000), while the tree cover characteristics with a low determination coefficient (R2 = 0.31), cannot well be a good predictor for evaluating the humus index. Meanwhile, soil temperature and trees crown canopy are two factors that have shown the highest t-statistics in relation to the humus index, so that the decrease in soil temperature and trees crown canopy has increased the humus index.

    Conclusion

    In general, it can be concluded that with increasing altitude, the organic part of the forest floor and Humus index increase, and their variability is mostly due to changes in topographic and soil temperature characteristics.

    Keywords: Altitude, Humus forms, Humusica classification, Multiple linear regression, Soil temperature, Tree species composition
  • رحمان باریده، سینا بشارت*، حبیب خداوردیلو
    نفوذ آب به خاک نقش مهمی در چرخه‏ی آبی طبیعت دارد و از آنجا که اندازه گیری مستقیم این پارامتر در هر جایی امکان پذیر نیست، لذا این پژوهش به منظور بررسی امکان برآورد توابع انتقالی تخمین ضرایب معادلات نفوذ آب به خاک کاستیاکف، کاستیاکف-لوییس، هورتن و سازمان حفاظت خاک آمریکا با استفاده از ویژگی های زودیافت فیزیکی خاک و ارزیابی این توابع در خارج از منطقه اشتقاق آن ها انجام گرفت. بنابراین ویژگی های فیزیکی خاک و نفوذ تجمعی در دو منطقه متفاوت (T1 و T2) اندازه گیری شد. با استفاده از اندازه گیری های محل T1 و رگرسیون خطی چندگانه، توابع انتقالی شکل گرفت و با استفاده از اندازه گیری های مستقل T2 کارایی برون یابی این توابع بررسی شد. نفوذ تجمعی در 78 نقطه به وسیله استوانه دوگانه با سه تکرار اندازه گیری شد. بیشترین دقت توابع انتقالی در مرحله اشتقاق، مربوط به ضرایب معادله SCS با مقدار ضریب تبیین (R2) برابر 66/0 و کمترین دقت با مقدار R2 برابر 04/0 مربوط به توان معادله هورتن بود. در مرحله اعتبارسنجی در خارج از محل اشتقاق، دقت توابع انتقالی کاهش زیادی نشان داد به طوری که بازه تغییرات R2 از 00/0 تا 26/0، بازه تغییرات ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (nRMSE) از 76/1 تا 93/80 و بازه تغییرات نسبت خطای میانگین هندسی (GMER) از 94/0 تا 73/1 به دست آمد. بنابراین نتایج نشان داد که استفاده از توابع انتقالی تخمین ضرایب معادلات نفوذ فقط در محل اشتقاقشان کارآمد است و امکان استفاده از این توابع در خارج از محل اشتقاق آن ها بدون واسنجی امکان پذیر نیست.
    کلید واژگان: استوانه دوگانه، رگرسیون خطی چندگانه، معادلات نفوذ، نفوذ تجمعی
    Rahman Barideh, Sina Besharat *, Habib Khodaverdiloo
    Soil water Infiltration plays an important role in the water cycle of nature. However, since the direct measurement of soil water infiltration is laborious, time-consuming and expensive. Therefore, in this study was conducted to investigate the possibility of estimating the coefficients of water infiltration equations such as Kastiakov, Kastiakov-Lewis, Horton and USA Soil Conservation Service (SCS) using readily available soil properties and to evaluate the validity of these functions outside of their derivation regions. Therefore, soil physical properties and cumulative infiltration were measured in two different regions (T1 and T2). Parametric functions were derived using T1 location measurements and validation was performed using independent T2 measurements. Cumulative infiltration was measured using double rings with three replications at 78 points. Parametric functions were created using multiple linear regression. The highest accuracy of parametric functions in the derivation stage was related to SCS equations with the coefficient of explanation (R2) equal to 0.66 and the lowest accuracy with the value of R2 equal to 0.04 was related to the power of Horton equation. In the validation stage, the accuracy of the functions showed a large decrease. R2 changes range from 0.00 to 0.26, normalized root mean square error (nRMSE) range from 1.76 to 80.93 and geometric mean error ratio (GMER) range from 0.94 to 1.73 Was obtained. Therefore, in this study, the use of parametric functions to estimate the coefficients of infiltration equations outside of their derivation regions was not efficient.
    Keywords: Cumulative infiltration, Infiltration equations, Multiple linear regression, Double ring
  • محمد عربی*، اکبر رستم پور هفتخوانی، رضا پوربابا

    امروزه روش های مدلسازی متعددی برای پیش آگاهی و کاهش هزینه های تولید به منظور پیش بینی خواص فیزیکی و مکانیکی فراورده های صفحه ای چوبی استفاده می شود. از جمله این روش ها می توان به روش رگرسیون های و شبکه عصبی مصنوعی اشاره کرد. در این تحقیق امکان پیش بینی مقادیر مدول خمشی (MOR) و مدول الاستیسیته (MOE) تخته خرده چوب با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی چند متغیره و بر اساس مهم ترین پارامتر های ساختاری تخته خرده چوب مانند دانسیته در سه سطح (65/0، 7/0، g/cm3 75/0)، درصد چسب در سه سطح (8، 5/9 و %11) و ضریب کشیدگی در سه سطح (13، 33 و 47) بررسی شد. داده های آزمایشگاهی و داده های پیش بینی شده با مدل های مختلف براساس پارامترهای میانگین قدر مطلق خطا (MAPE)، میانگین مربع خطا (MSE) و ضریب تعیین (R2) مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند. نتایج این مطالعه نشان داد که اگرچه هر دو مدل رگرسیون خطی چندگانه و شبکه عصبی مصنوعی توانایی پیش بینی مقادیر MOR و MOE را با دقت بالایی دارند، اما شبکه عصبی مصنوعی نسبت به رگرسیون خطی چند گانه، مدول خمشی و مدول الاستیسیته تخته خرده چوب را با R2 بالاتر و MAPE کمتری پیش بینی نمود. مقادیر R2 و MAPE برای شبکه عصبی به ترتیب 77 /0 و 72/7 درصد برای MOR و 86/0 و 7 درصد برای MOE به دست آمدند. مقادیر متناظر آنها برای مدل رگرسیون چندگانه به ترتیب 3/8 و 738/0، و 06/9 و 783/0 بودند. این مقدار خطا برای پیش بینی خواص تخته خرده چوب از نظر صنعتی و کاربردی رضایت بخش است.

    کلید واژگان: تخته خرده چوب، مدول خمشی، مدول الاستیسیته، شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون
    Mohammad Arabi *, Akbar Rostampour Haftkhani, Reza Poorbaba

    Today, several modeling methods have been used to cost-efficiently predict the physical and mechanical properties of wood-based panel products which in turn reduce the cost of quality control of these products. Two common methods include regression and artificial neural network (ANN). In this study, the possibility of predicting the modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE) of particleboard by simple and multiple linear regression and ANN based on structural parameters including density in three levels (0.65, 0.7, and 0.75 g/cm3), slenderness ratio of particles in three levels (47, 30, and 13) adhesive percent in three level of (8, 9.5, and 11%) were evaluated. experimental and predicted data were compared with different criteria including mean absolute percentage error (MAPE), mean squared error (MSE) and coefficient of determination (R2). The results revealed that although both multiple linear regression models and artificial neural network were able to predict MOR and MOE values with acceptable accuracy, but ANN model predicted them with higher R2 and lower MAPE than multiple linear regression model. The value of MAPE and R2, for prediction of MOR and MOE by ANN model were 7.72% and 0.77, and 7% and 0.86, respectively. the corresponding value for multiple regression model were 8.3% and 0.738, and 9.06% and 0.783, respectively. These levels of error are industrially and practically satisfactory for the prediction of properties in particleboard.

    Keywords: Particleboard, Modulus of rupture, Modulus of Elasticity, Artificial neural network, Multiple Linear Regression
  • ناصح میری، علی اصغر درویش صفت*

    تاج پوشش یک مشخصه مهم ساختار جنگل برای بسیاری از برنامه های کاربردی در بوم شناسی، آب شناسی و مدیریت جنگل است. این مطالعه با هدف بررسی قابلیت داده های سنجنده OLI ماهواره Landsat 8 در مدل سازی و برآورد تاج پوشش جنگل در بخشی از جنگل های زاگرس انجام شد. ابتدا کیفیت تصاویر از نظر وجود خطاهای هندسی و رادیومتری بررسی شد. پردازش های مورد نیاز مانند شاخص های پوشش گیاهی، تجزیه مولفه های اصلی و تبدیل تسلدکپ روی تصاویر منطقه مورد مطالعه انجام شد. به منظور اندازه گیری زمینی تاج پوشش با استفاده از روش عکس برداری نیم کروی، تعداد 60 قطعه نمونه با ابعاد مربعی شکل 45×45 متر برداشت شد. ارزش های طیفی متناظر در محل قطعات نمونه زمینی با استفاده از نقشه پلی گونی قطعات نمونه تهیه شده از تصاویر استخراج شدند. برای مدل سازی تاج پوشش جنگل از روش آماری رگرسیون خطی چندمتغیره به روش گام به گام استفاده شد و دقت مدل حاصل با استفاده از اعتبارسنجی متقابل به روش k-fold ارزیابی شد. نتایج حاصل از رگرسیون خطی چندمتغیره بین تاج پوشش با باندهای اصلی و محاسباتی سنجنده نشان داد که مدل حاصل از شاخص پوشش گیاهی SR و باند 8 با ضریب تعیین 0/662 و درصد مجذور میانگین مربعات خطای 15/24 درصد بهترین مدل است. در مجموع، نتایج این پژوهش نشان داد که با استفاده از ماهواره Landsat 8 می توان تاج پوشش جنگل را با هزینه بسیار پایین در کمترین زمان برآورد کرد.

    کلید واژگان: تاج پوشش جنگل، جنگل های زاگرس، سنجنده OLI، عکس برداری نیم کروی، رگرسیون خطی چندمتغیره
    Naseh Miri, Ali Asghar Darvishsefat*

    Canopy cover is an important forest structure parameter with many applications in ecology, hydrology and forest management. This study aimed at investigating the capability of Landsat 8 satellite OLI data for modeling and estimation of forest canopy in a part of the Zagros forests. First the images were evaluated in terms of geometrical and radiometric errors. Required processing such as Vegetation Indices, Principle Component Analysis (PCA), and Tasseled Cap transformation were performed on the images of the study area. To measure aboveground canopy cover using hemispherical photography method, 60 sample plots were designed with a square dimension of 45 × 45 m. The spectral values of the corresponding sample plots were extracted using a polygon map of sample plots. Forest canopy cover was modeled using stepwise multiple linear regression and the accuracy of the model was evaluated via the k-fold cross validation technique. The results of multiple linear regression between canopy cover with main and computational bands showed that the model obtained from SR vegetation index and band 8 with R2 = 0.662 and RMSE (%) = 15.24 was the best model. Overall, this study demonstrated that the estimation of forest canopy cover is cost-effective and requires low computation power using Landsat 8 satellite.

    Keywords: Forest canopy cover, Hemispherical photography, Multiple linear regression, OLI data, Zagros forests
  • عیسی اسفندیارپور*، ایرج کوچمی ساردو، حسین شیرانی، علی اصغر بسالت پور

    پایداری خاکدانه ها به عنوان یکی از کلیدی ترین شاخص های کیفیت فیزیکی خاک، بیان گر قدرت نسبی خاک در برابر نیروهای فرساینده و تخریب مکانیکی است. در این پژوهش، به منظور شناسایی یک زیرمجموعه از مهم ترین ویژگی های موثر بر شاخص میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (MWD)، از الگوریتم ترکیبی ژنتیک-شبکه عصبی مصنوعی (GA-ANN) استفاده گردید. افزون بر آن، قابلیت شبکه های عصبی مصنوعی (ANNs) و رگرسیون چند متغیره خطی (MLR) برای کمی سازی رابطه بین شاخص MWD و ویژگی های خاک موثر بر آن، ارزیابی شد. پس از فرآیند مدل سازی، اهمیت هر یک از ویژگی های انتخاب شده در ارتباط با تغییرات مکانی پایداری خاکدانه ها بررسی گردید. به منظور دست یابی به یک مجموعه داده مناسب، شاخص MWD و تعدادی از ویژگی های خاک در نمونه های خاک جمع آوری شده از 90 نقطه مشاهداتی اندازه گیری شدند. نتایج حاصل از انتخاب ویژگی نشان داد که شش ویژگی خاک شامل رس، شن، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل، قابلیت هدایت الکتریکی و نسبت جذب سدیم، بیش ترین تاثیر را بر روی شاخص MWD خاک های مورد مطالعه داشتند. با توجه به نتایج به دست آمده از برآورد شاخص MWD، مقادیر محاسبه شده ضریب تبیین (R2)، میانگین درصد خطای مطلق (MAEP) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) برای عملکرد شبکه عصبی مصنوعی، به ترتیب برابر با 94/0، 39/21 و 075/0 درصد بودند. این نتایج بیان گر آن بود که مدل ANN توسعه داده شده به خوبی توانسته است روابط پیچیده و غیرخطی بین شاخصMWD  و ویژگی های خاک انتخاب شده توسط الگوریتم GA-ANN را پیش بینی و کمی سازی کند. بر اساس نتایج به دست آمده از تحلیل حساسیت، کربنات کلسیم معادل، ذرات شن و ماده آلی به عنوان فاکتورهای کلیدی برای تخمین پایداری خاکدانه ها معرفی شدند. به طور کلی، این پژوهش یک چارچوب قوی برای تخمین پایداری خاکدانه ها و شناسایی مهم ترین ویژگی های موثر بر آن در خاک های مناطق خشک و نیمه خشک فراهم می کند که می تواند برای سایر مناطق با چالش های مشابه، مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: بهینه سازی، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، رگرسیون چند متغیره خطی، آنالیز حساسیت
    Iraj Kouchami Sardoo, Hossein Shirani, AliAsghar Besalatpour

    Aggregate stability of soils informs about their relative strengths against erosive forces and mechanical disruption. In this research, a hybrid Genetic Algorithm-Artificial Neural Network method was used to select the best subset of features affecting the mean weight diameter (MWD. In addition, the ability of ANNs and multiple linear regression (MLR) for quantifying the relationship between the MWD index and some soil properties was assessed. After the modeling process, the importance of the selected features in relation to spatial variability of aggregate stability was investigated. In order to prepare a suitable data set; MWD index and some soil features were measured in collected soils from 90 sampling points. Feature selection results showed that six soil features including clay, sand, organic matter, calcium carbonate, electrical conductivity, and sodium adsorption ratio had the greatest effect on the aggregates stability of the studied soils. According to the MWD modeling results, the obtained values of coefficient of determination (R2), mean absolute error percentage (MAEP), and root mean square error (RMSE) for the ANN model performance were 0.94, 21.39, and 0.07% respectively. These findings indicated that the developed ANN model was able to predict the complex and nonlinear relationships between the MWD index and the soil properties selected by the algorithm. Based on the sensitivity analysis results, calcium carbonate equivalent, sand particles, and organic matter were identified as key factors in estimating aggregate stability. Overall, this study provides a robust framework for the prediction of aggregate stability and identifying the most determinant parameters influencing it in arid and semi-arid soils that could be applied to other regions with similar challenges.

    Keywords: Optimization, Mean weight diameter, Multiple linear regression, sensitivity analysis
  • مسعود اکبری*، فرزین سلماسی، هادی ارونقی، مسعود کرباسی، داود فرسادی زاده

    سرریز کلیدپیانویی نوع جدیدی از سرریزهای تاج طولانی است. به دلیل پیچیدگی هندسی این نوع سرریزها، در سال های اخیر مطالعات زیادی بر روی آنها صورت گرفته است. ایده ی اضافه کردن دریچه در کلیدورودی سرریزکلیدپیانویی به منظور بهبود عملکرد هیدرولیکی این نوع سرریز برای اولین بار در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب دانشگاه تبریز بررسی شد. به منظور بررسی پارامترهای موثر بر روی ضریب دبی سرریزکلیدپیانویی دریچه دار نظیر: ابعاد دریچه، عمق جایگذاری دریچه در کلید ورودی، نسبت عرض کلیدورودی به عرض کلید خروجی و بارآبی روی سرریز کلیدپیانویی دریچه دار، از 156 داده ی آزمایشگاهی مربوط به سرریزهای کلیدپیانویی دریچه دار استفاده شد. همچنین با استفاده از مدل های رگرسیون خطی و غیر خطی چند متغیره در نرم افزار متلب 2018، دو رابطه برای ضریب دبی سرریز کلیدپیانویی درچه دار ارایه شد. از میان 188 داده آزمایشگاهی برای سرریز کلید پیانویی و سرریز کلیدپیانویی دریچه دار، تعداد 156 داده مربوط به سرریز کلیدپیانویی دریچه دار می باشد. از این تعداد 70% به عنوان داده های آموزش و 30% بعنوان داده های آزمون مدل استفاده شد. نتایج بررسی نشان داد بارآبی روی سرریز کلیدپیانویی، نسبت عرض کلیدورودی به عرض کلید خروجی، عمق جایگذاری دریچه در کلید ورودی، ابعاد دریچه به ترتیب بیشترین تاثیر را بر روی ضریب دبی سرریز کلیدپیانویی دریچه دار، دارند. روش رگرسیون غیرخطی با 0/035= RMSE و 0/961= R2 و %4/526 = MARE نتایج بهتری نسبت به روش رگرسیون خطی با 0/061= RMSE و 0/865= R2 و %9/491 = MARE ارایه داده است.

    کلید واژگان: سرریزکلیدپیانویی دریچه دار، ضریب دبی، مد ل رگرسیون خطی چندمتغیره، مد ل رگرسیون غیر خطی چندمتغیره، مدل آزمایشگاهی
    Masood Akbari*, Farzin Salmasi, Hadi Arvanaghi, Masoud Karbasi, Davood Farsadizadeh

    Rainfed cultivation is one of the best ways to rich the sustainable development with optimal use of green water. About 75 percent of the world's cultivated areas are rainfed, which forms important part of the international economy. For a long time rainfed cultivation has been a common method in low-rainfall areas of Iran and mentioned method is one of the main ways of producing crops yet. Rainfall is an important factor in rainfed agriculture, so its limitations and non-conformity with planting season can reduce the production efficiency. Wheat growing period consists of three seasons of the year. Rainfall in spring, fall and winter is effective on wheat growth. Cereal grains, especially wheat, are the most important food source in the world. After cereals, legumes are considered to be the main human food source and have significant nutritional and agricultural importance. In addition to being high in quality and valuable, suitable and complementary protein for cereals in the nutritional pattern, lentils are also among the legumes that stabilize the air nitrogen in the soil, which lends itself to crop rotation. Thus, intermittent cultivation of rainfed wheat with rainfed lentil is an important factor in stabilizing production in the developing countries. Given that Iran is in arid and semi-arid regions and its population is growing, it is important to plan, and evaluate the past in order to predict the future. Zanjan province is the fifth country with 6.9% of total grains production. In this study, the effect of precipitation in water requirement of these two important products and their water stress has been studied in the climatic conditions of Zanjan plain. Zanjan province is located at the longitude of 47º 10' to 50 º 5' East and the latitude of 35º 25'37º10' North. The area of Zanjan province is about 39369 square kilometers. According to the De Marten climate classification, the tropical, temperate and subtropical climatic zones can be identified at the applied level. Average rainfall over the past decade has been reported as 301 mm. For conducting this study, statistical data including meteorological and crop yield data 2004-2014 obtained from the Meteorological and Agriculture-Jahad Organization, respectively. Zanjan synoptic station with the latitude and longitude of 48º 31' East and 36º 39' North, respectively, is located 1663 meters above the sea level. In the last 50 year, the annual precipitation trend has been decreasing and this trend is affecting the water availability of rainfed plants in the region and can decrease yield of crops. Although in the long term the average temperature trend is slightly constant, the yield has also declined with decreasing rainfall. Regarding the importance of wheat and lentil in arid lands of Zanjan plain, these two main rainfed crops were investigated in this study by determining the regression relationship between yield and evapotranspiration with precipitation and water stress coefficient. The results showed that the average evapotranspiration values of wheat and lentil for Zanjan plain during the study period were 398 and 262 mm and the mean temporal stress coefficients were 36 and 33%, respectively. Regression analysis showed the highest correlation between actual evapotranspiration and yield. The highest correlation was observed between temporal stress coefficient and yield of rainfed wheat. But, in lentils this trend was different and the correlation between water stress coefficient (Ks) and yield was more than the precipitation and lentil yield. For 25% decrease in precipitation, wheat yield reduced almost 18%. Generalizing this issue, the response to water stress coefficient of the product or Ky become 1.14. The regression equation also indicated that in case of being precipitation about 300 mm, wheat yield in the area will be near one tone. For 25% decrease in precipitation, wheat yield reduced about 22%. According to figures, the fitted model was significant and well-acted; and during the growth period of these crops, lack of water supply caused water stress as well as severe yield loss. The occurrence of high tension time percentage of 25% for wheat and 20% for lentil in all years of the study period confirms that the climatic potential of the region does not reach the standard requirements of plants, so it is not possible to achieve optimal performance. Hence, new methods of tillage, conservation agriculture and supplemental irrigation are recommended for achieving high yield, as well as the expected cultivation method for crops.

    Keywords: Gated Piano Key (GPK) weir, Discharge coefficient (Cd), Multiple linear regression, Multiple nonlinear regression, Experimental model
  • پرهام پهلوانی*، حمیدرضا صحرائیان، بهناز بیگدلی
    در این پژوهش عامل های موثر بر آتش سوزی جنگل های پارک ملی گلستان مشخص شد و سپس با استفاده از این عامل ها، مدل سازی توسعه آتش سوزی جنگل بر مبنای اتوماتای سلولی انجام شد. برای تعیین عامل های موثر بر آتش سوزی جنگل های پارک ملی گلستان، از رگرسیون چندگانه خطی به همراه الگوریتم ژنتیک استفاده شد. برای بررسی مقدار تاثیر توان تفکیک مکانی نقشه های مورد استفاده بر روی نتایج حاصل از مدل سازی، عامل های موثر در توان های تفکیک مکانی مختلف تولید می شوند و از این داده ها به عنوان ورودی الگوریتم پیشنهادی، استفاده شد. همچنین از فیلترهای همسایگی 3×3، 5×5 و 7×7 برای بررسی تاثیر فیلتر همسایگی در فرآیند توسعه آتش سوزی جنگل به کار گرفته شد. برای مدل سازی توسعه آتش سوزی جنگل های پارک ملی گلستان از اتوماتای سلولی استفاده می شود که برای کالیبره کردن آن از الگوریتم بهینه سازی زنبورعسل، بهره گرفته شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که استفاده از الگوریتم پیشنهادی با فیلتر همسایگی 3×3 دارای دقت بالاتری نسبت به دیگر فیلترهای همسایگی است. در بهترین حالت شاخص کاپا، دقت کلی و شاخص عامل نسبی به ترتیب برابر با 92/0، 96/0 و 94/0 به دست آمده است که این نتایج برای آتش سوزی تاریخ 26 آبان 1389 با توان تفکیک مکانی 30 متر است.
    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی زنبورعسل، آتش سوزی جنگل، رگرسیون چندگانه خطی
    Parham Pahlavani *, Hamidreza Sahraiian, Behnaz Bigdeli
    In the present study, firstly, the effective factors of Golestan national park forests fire have been identified. Then, by using these factors, forest fire development modeling is performed based on cellular automata. Multiple linear regression and genetic algorithm are used to determine the effective factors on Golestan national park forests fire. In order to investigate the effect of spatial resolution of the maps are used on the results of modeling, effective factors have been generated in different spatial resolution and these data are used as the input of the proposed algorithm. Also, the neighboring filters 3×3, 5×5, and 7×7 are used to investigate the effect of the neighboring filter in the forest fire development process. Cellular automata is used for modeling Golestan national park forests fire development, and the artificial bee colony is proposed to calibrate it. The results of this study show that using the proposed algorithm with 3×3 neighboring filter is more accurate than the other neighboring filters. In the best case, the Kappa index, the overall accuracy, and the relative operating characteristic are 0.924, 0.960, and 0.494, respectively that these results are for spatial resolution of 30 meters on November 17, 2010.
    Keywords: Artificial bee colony, Forest fire, Genetic algorithm, Multiple linear regression
  • حسین زادمهر، احمد فرخیان فیروزی*
    دمای خاک عامل کلیدی است که فرآیندها و خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک را کنترل می کند؛ لذا بر کمیت و کیفیت تولید محصولات کشاورزی تاثیر می گذارد. هدف از انجام این پژوهش برآورد دمای خاک با استفاده از پارامترهای هواشناسی به روش های مختلف ماشین یادگیری بوده است. بدین منظور داده های هواشناسی و دمای خاک در عمق های 5، 10، 20، 30، 50 و 100 سانتی متری از 17 ایستگاه سینوپتیک استان خوزستان مربوط به 25 سال (1994 تا 2018) گردآوری شد. مدل های شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLPNN)، ماشین یادگیری سریع (ELM) و رگرسیون خطی چندگانه (MLR) برای برآورد دمای خاک استفاده شدند. داده های دمای هوا، سرعت باد، رطوبت نسبی هوا، فشار بخار، تبخیر و بارندگی به عنوان ورودی برای آموزش مدل ها استفاده شدند. نتایج نشان داد که تمام مدل ها برآوردی بهتری از دمای لایه سطحی خاک (عمق 30-0 سانتی متری) داشته و با افزایش عمق دقت آن ها کاهش می یابد، به طوری که بهترین دقت برآورد دمای خاک مربوط به عمق 5 و کمترین آن مربوط به عمق 100 سانتی متری بود. نتایج نشان داد مدل های MLR، MLPNN و ELM عملکردی مطلوب در مدل سازی دمای خاک در تمام عمق ها داشتند. برای مدل های MLR، MLPNN، ELM به ترتیب مقادیر R2 از 864/0-700/0، 997/0-967/0 و 996/0-967/0، مقادیر RMSE از 823/2-557/2، 072/0-034/0 و 078/0-028/0 درجه سلسیوس و مقادیر MAE از 529/1-398/1، 063/0-023/0 و 065/0-023/0 درجه سلسیوس بود. نتایج نشان داد که دو مدل MLPNN و ELM دارای عملکردی تقریبا مشابه و بهتر از مدل رگرسیون خطی چندگانه بودند؛ اما به دلیل سرعت محاسبات بسیار بالای مدل ELM، پیشنهاد می گردد از مدل MLPNN برای تخمین دمای نیمرخ خاک استفاده شود.
    کلید واژگان: استان خوزستان، پارامترهای هواشناسی، رگرسیون خطی چندگانه، شبکه عصبی پرسپترون چندلایه، ماشین یادگیری سریع
    Hossein Zadmehr, Ahmad Farrokhian Firouzi *
    Soil temperature (Ts) is a key factor controlling the soil physical, chemical and biological properties and processes and consequently affects agricultural crop productions. The objective of this study was to estimate Ts from meteorological data using different machine learning methods. For this purpose, meteorological data and soil temperature at different depths (5, 10, 20, 30, 50 and 100 cm from the soil surface) for 25 years (1994-2018) were collected from 17 synoptic stations in Khuzestan province, Iran. Air temperature, wind speed, relative humidity, evaporation, precipitation, and vapor pressure were used as inputs to train the models. Multiple Linear Regression (MLR), Multilayer Perceptron Neural Network (MLPNN) and Extreme Learning Machine (ELM) models were used to predict soil temperature from metrological data. The results indicated that all models predicted temperature of the top layer (0-30 cm) better than the ones in sublayers. on the other hand, by increasing soil depth the accuracy of the models diminished; so that, the best and worst Ts predictions were belong to 5 cm and 100 cm depth, respectively. The results revealed that MLR, MLPNN and ELM models provided desirable performance in modeling Ts at all depths, with R2 values ranging 0.700-0.864, 0.967-0.997, and 0.967-99, RMSE values ranging 2.557–2.873, 0.034–0.072, and 0.028–0.078 °C, and MAE values ranging 1.398–1.529, 0.023–0.063, and 0.023–0.065 °C, respectively. Overall, the results showed that MLPNN and ELM models had approximately similar performance and better accuracy than MLR model. However, because of the high computational speed of the ELM model, it is recommended to use MLPNN model for estimation of soil profile Ts.
    Keywords: Khuzestan Province, meteorological parameters, Multiple Linear Regression, Multilayer Perceptron Neural Network, Extreme learning machine
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال