boosted regression tree
در نشریات گروه آب و خاک-
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و چهارم شماره 2 (پیاپی 92، تابستان 1399)، صص 153 -163
نقشه برداری رقومی خاک همگام با پیشرفت های زیرساخت داده های مکانی، نقش مهمی را در جهت ارتقاء دانش مطالعات خاکشناسی ایفا می کند. لذا تحقیق حاضر با هدف تهیه نقشه رقومی کلاس فامیل خاک با استفاده از مدل های جنگل تصادفی و رگرسیون درختی توسعه یافته در بخشی از اراضی نیمه خشک استان ایلام اجرا شد. متغیرهای محیطی از مدل رقومی ارتفاع با قدرت تفکیک مکانی 30 متر با استفاده از نرم افزار SAGAGIS نسخه 7/3 استخراج شد. تعداد 46 خاکرخ حفر و ویژگی های فیزیکوشیمیایی نمونه های خاک اندازه گیری و بر اساس سامانه آمریکایی 2014 در سطح فامیل رده بندی شد. در محدوده مورد مطالعه سه رده مالی سولز، اینسپتی سولز و انتی سولز شناسایی شد. بر اساس نتایج داده کاوی متغیرهای محیطی با استفاده از آنالیز تورم واریانس (VIF)، متغیرهای کمکی ارتفاع، ارتفاع استاندارد شده و شاخص زبری پستی و بلندی بیشترین میزان تغییرپذیری مکانی خاک ها را در منطقه مدل سازی می کند. بهترین پیش بینی مکانی کلا س های خاک مربوط به فامیل خاکFine, carbonatic, thermic, Typic Haploxerolls است. همچنین نتایج نشان می دهد که مدل های جنگل تصادفی و رگرسیون درختی توسعه یافته به ترتیب صحت عمومی 0/80 و 0/64 و شاخص کاپای 0/70 و 0/55 را ارایه می کند. بنابراین، روش جنگل تصادفی می تواند یک روش قابل اعتماد و با دقت مناسب باشد که حتی با تعداد نمونه کم تخمین قابل قبولی را ارایه کند.
کلید واژگان: پیش بینی مکانی، کلاس خاک، رگرسیون درختی توسعه یافته، جنگل تصادفیDigital soil mapping plays an important role in upgrading the knowledge of soil survey in line with the advances in the spatial data of infrastructure development. The main aim of this study was to provide a digital map of the soil family classes using the random forest (RF) models and boosting regression tree (BRT) in a semi-arid region of Ilam province. Environmental covariates were extracted from a digital elevation model with 30 m spatial resolution, using the SAGAGIS7.3 software. In this study area, 46 soil profiles were dug and sampled; after physico-chemical analysis, the soils were classified based on key to soil taxonomy (2014). In the studied area, three orders were recognized: Mollisols, Inceptisols, and Entisols. Based on the results of the environmental covariate data mining with variance inflation factor (VIF), some parameters including DEM, standard height and terrain ruggedness index were the most important variables. The best spatial prediction of soil classes belonged to Fine, carbonatic, thermic, Typic Haploxerolls. Also, the results showed that RF and BRT models had an overall accuracy and of 0.80, 0.64 and Kappa index 0.70, 0.55, respectively. Therefore, the RF method could serve as a reliable and accurate method to provide a reasonable prediction with a low sampling density.
Keywords: Spatial prediction, Soil class, Boosted Regression Tree, Random Forest -
این مطالعه به منظور نقشه برداری رقومی گروه های مرجع خاک در سیستم مرجع جهانی طبقه بندی خاک با استفاده از روش رگرسیون درختی توسعه یافته در منطقه ای به وسعت 60000 هکتار از اراضی شهرستان هیرمند اجرا شد. بدین منظور 108 خاکرخ حفر گردید و براساس سیستم مرجع جهانی طبقه بندی خاک تشریح و نمونه برداری شدند. به منظور پیش بینی کلاس های خاک 20 متغیر کمکی شامل اجزای سرزمین و شاخص های سنجش از دور مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد خاک های تشکیل شده در منطقه مورد مطالعه جوان بوده و بیشتر تحت تاثیر رسوبات و سیلاب هستند و در گروه های فلوی سول و کمبی سول قرار می گیرند و در مناطقی، شوری خاک سبب تشکیل خاک های سلونچاک شده است. نتایج اهمیت متغیرها در مدل سازی نشان داد پارامترهای سرزمینی شامل شاخص همواری دره با درجه تفکیک بالا، عمق دره، شاخص همگرایی، سطح ویژه حوضه به همراه شاخص شوری بیشترین اهمیت را در بین تمامی متغیرها در پیش بینی گروه های مرجع خاک در هر دو سطح سیستم مرجع جهانی طبقه بندی خاک داشتند. نتایج اعتبارسنجی نشان داد روش رگرسیون درختی توسعه یافته گروه های مرجع خاک را در دو سطح اول و دوم به ترتیب با خلوص نقشه 47 و 25 درصد پیش بینی کرده است و با افزایش کلاس های خاک از سطح اول به سطح دوم، شاخص های ارزیابی کاهش می یابند، به عبارتی دیگر توانایی مدل در پیش بینی صحیح کم شده است. در مناطقی با پستی و بلندی کم و خاک های جوان که تنوع خاک شدید نیست، روش نقشه برداری رقومی می تواند به عنوان روشی مفید، کارآمد و سریع جهت تهیه نقشه خاک مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: رگرسیون درختی توسعه یافته، سیستم مرجع جهانی طبقه بندی خاک، متغیرهای محیطی، نقشه برداری رقومیDigital Soil Mapping of Soil Classes in Floodplain and Low Relief Lands (Case Study: Hirmand County)This study was conducted in order to digital mapping soil classes according to WRB system was conducted by boosted regression tree (BRT) method on about 60.000 hectares of Hirmand county lands. 108 soil profiles were dug and soil profiles were sampled and described based on WRB system. Twenty environmental covariates were used as estimators for soil mapping including terrain attributes and remote sensing covariates. Results showed that the young soil covered the study area and mostly influenced by flood sediment which classified as Fluvisol and Cambisol groups and Solonchak group in salt -affected area. The variable importance showed that the environmental attributes such as Multi-resolution Valley Bottom Flatness Index (MrVBF), Valley Depth, Convergence Index, Catchment Area and Salinity Index (NDSI) had the highest importance among all covariates for two levels of WRB prediction. The validation results showed that the BRT model could predict WRB1 and WRB2 levels with overall accuracy of 47 and 25%, respectively, and also from WRB1 to WRB2 levels the accuracy decreased. In low relief area and young soil that the low soils variability, digital soil mapping approach could be useful, efficient, and fast technique to produce and predict soil classes map.
Keywords: Boosted regression tree, Digital soil mapping, environmental variables, WRB classification -
نقشه برداری رقومی خاک شامل پیش بینی مکانی خاک ها و ویژگی های آنها براساس ارتباط با متغیرهای کمکی می باشد. این مطالعه به منظور نقشه برداری رقومی خاک با استفاده از مدل های رگرسیونی لاجیستیک دوتایی و درختی توسعه یافته در منطقه زرند کرمان طراحی گردید. یک طرح نمونه برداری طبقه بندی شده در منطقه ای به مساحت نود هزار هکتار تعریف شد و در نهایت، 123 خاک رخ حفر و تشریح گردید. در هر دو مدل، ابتدا احتمال حضور افق های مشخصه از طریق ارتباط دادن با متغیرهای کمکی، تخمین زده شد و سپس حضور کلاس های مختلف خاک پیش بینی گردید. متغیرهای کمکی شامل نقشه ژئومرفولوژی، اجزای سرزمین و شاخص های سنجش از دور بودند. نتایج نشان داد که نقشه ژئومرفولوژی، یک ابزار مهم در روش های نقشه-برداری رقومی خاک است که به افزایش دقت پیش بینی کمک می کند. پس از سطوح ژئومرفیک، اجزای سرزمین به عنوان پارامترهای کمکی موثر شناخته شدند. هر دو مدل، احتمال بالای حضور افق سالیک را در سیمای اراضی پلایا، افق جیپسیک را در تپه های گچی و افق کلسیک را در مخروط افکنه ها پیش بینی کردند. در بین کلاس های خاک مورد پیش بینی، کلاس «کلسی جیپسیدز»، دقت و قابلیت اعتبار تخمین پایینی را نشان داد، در صورتی که تخمین کلاس های «هپلوسالیدز» و «هپلوجیپسیدز» از دقت بالایی برخوردار بود.
کلید واژگان: رگرسیون لاجیستیک دوتایی، رگرسیون درختی توسعه یافته، افق های مشخصه خاک، کلاس خاک، رده بندی خاک آمریکاییDigital soil mapping includes soils, spatial prediction and their properties based on the relationship with covariates. This study was designed for digital soil mapping using binary logistic regression and boosted regression tree in Zarand region of Kerman. A stratified sampling scheme was adopted for the 90,000 ha area based on which, 123 soil profiles were described. In both approaches, the occurrence of relevant diagnostic horizons was first mapped, and subsequently, various maps were combined for a pixel-wise classification by combining the presence or absence of diagnostic horizons. Covariates included a geomorphology map, terrain attributes and remote sensing indices. Among the predictors, geomorphology map was identified as an important tool for digital soil mapping approaches as it helped increase the prediction accuracy. After geomorphic surfaces, the terrain attributes were identified as the most effective auxiliary parameters in predicting the diagnostic horizons. The methods predicted high probability of salic horizon in playa landform, gypsic horizon in gypsiferous hills and calcic horizon in alluvial fans. Both models predicted Calcigypsids with very low reliability and accuracy, while prediction of Haplosalids and Haplogypsids was carried out with high accuracy.Keywords: Binary logistic regression, Boosted regression tree, Soil diagnostic horizon, Soil class, Soil taxonomy
- 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.