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

machine learning algorithm

در نشریات گروه آب و خاک
تکرار جستجوی کلیدواژه machine learning algorithm در نشریات گروه کشاورزی
تکرار جستجوی کلیدواژه machine learning algorithm در مقالات مجلات علمی
  • سمیرا همتی، کامران مروج*، احمد گلچین، محمدصادق عسکری

    این مطالعه با هدف اصلی مقایسه توانایی چهار الگوریتم یادگیری ماشین غیرپارامتری از جمله ماشین بردار پشتیبان (SVM)، جنگل تصادفی (RF)، درخت طبقه بندی و رگرسیون (CART) و حداقل فاصله (MD) برای تولید نقشه های کاربری و پوشش زمین انجام شده است. داده های چند زمانی سنجنده های سنتینل 2 و لندست 8، در پلتفرم گوگل ارث انجین (GEE) استفاده شد. نتایج نشان داد که طبقه بندی تصاویر سنتینل 2 با دقت و ضریب کاپای بالاتر برای همه طبقه بندی کننده ها، دقیق تر از طبقه بندی تصاویر لندست 8 است. طبقه بندی کننده SVM با میانگین دقت کلی 92.9 و 92.2 درصد به ترتیب برای تصاویر  سنتینل 2 و لندست 8 بهترین عملکرد را نسبت به سایر طبقه بندی کننده ها ارائه داد. نتایج شناسایی تغییرات LULC در طول دوره مطالعه با استفاده از مناسب ترین طبقه بندی کننده نشان داد مساحت کاربری های باغ زیتون، شالیزار و مناطق شهری در دوره مورد مطالعه افزایش یافت. در مقابل، مساحت گستره های آبی و زمین بایر کاهش یافته است. بررسی تاثیر تغییرات کاربری و پوشش زمین بر دمای سطح زمین بیان می کند که با افزایش سطوح پوشش گیاهی در منطقه، مقدار دمای سطح زمین (LST) از حداکثر و حداقل 36.48 و 21.8 درجه سلسیوس در سال 2019 به 33.84 و 19.67 درجه سلسیوس در سال 2023 رسیده است. استفاده از داده های ماهواره ای با وضوح فضایی بالا و الگوریتم SVM، می تواند به عنوان یک روش دقیق و کارآمد برای تهیه نقشه کاربری و پوشش زمین و ارزیابی تغییرات محیطی معرفی شود. بنابراین می توان از آن به عنوان یک داده ارزشمند برای تصمیم گیری های مرتبط با مدیریت منابع طبیعی و برنامه ریزی شهری در مناطق مشابه استفاده نمود.

    کلید واژگان: تصاویر ماهواره ای، دمای سطح زمین، یادگیری ماشین، کاربری و پوشش زمین، گوگل ارث انجین
    Samira Hemmati, Kamran Moravej *, Ahmad Golchin, Mohammadsadegh Askari

    This research aims to evaluate the abilities of four non-parametric machine learning algorithms, including Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), Classification and Regression Tree (CART), and Minimum Distance (MD), to produce LULC maps. Utilizing multi-temporal data from Sentinel-2 and Landsat-8 sensors, the investigation was conducted within the Google Earth Engine (GEE) framework. The outcomes underscore the superior reliability of Sentinel-2 data compared to Landsat-8 data across all classifiers. The SVM classifier, with an overall accuracy of 92.9% and 92.2% for Sentinel-2 and Landsat-8 images, respectively, provided the best performance compared to other classifiers. The results pertaining to the identification of LULC alterations during the study duration, employing the optimal classifier (SVM), revealed an expansion in the expanse of olive groves, rice paddies, and built-up areas, alongside a contraction in water bodies and barren lands. The evaluation of the implications of LULC variations on Land Surface Temperature (LST) manifested that augmenting vegetation cover corresponded with diminished LST values within the study area. This shift led to LST values ranging from 36.48 to 21.8 Celsius in 2019, which evolved to 33.84 and 19.67 Celsius in 2023. The research concludes that the combination of high-spatial-resolution satellite data and the SVM algorithm presents an accurate and efficient approach for generating LULC maps and assessing environmental transformations.

    Keywords: Google Earth Engine, LST, LULC Classification, Machine Learning Algorithm, Satellite Imagery
  • مهدی امیرآبادی زاده*، مهدیه فروزانمهر، مصطفی یعقوب زاده، سعیده حسین ابادی

    افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر باعث تغییرات زیادی در مولفه های اقلیمی کره زمین شده است که این تغییرات در پارامترهای اقلیمی به صورت افزایشی یا کاهشی است. امروزه تغییر اقلیم یکی از چالش های بشر در بهره برداری و مدیریت منابع آب است، همچنین شرایط کنونی آب و هوای جهانی نشان دهنده افزایش خطرات ناشی از پدیده خشکی در بسیاری از مناطق جهان در آینده است. مدل های گردش کلی جوی یکی از مهم ترین و پرکاربردترین روش ها در مطالعات تغییرات اقلیمی در مقیاس منطقه ای می باشد. یکی از اولویت های اصلی ریزمقیاس نمایی آماری انتخاب پیش بینی کننده ها به عنوان ورودی به مدل ریزمقیاس نمایی در پژوهش می باشد. برای انتخاب پیش بینی کننده های مهم از بین 26 متغیر جو بالا، از چهار الگوریتم یادگیری ماشین شامل لاسو، ستیغی، GBM، SPSA در ریزمقیاس نمایی آماری دمای بیشینه در ایستگاه بیرجند استفاده گردید و عملکرد این روش ها با سه شاخص نش-ساتکلیف نسبی، کلینگ-گوپتا و بازده حجمی در بخش صحت سنجی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین میزان اهمیت برای مولفه سرعت نصف النهاری نزدیک سطح و کمترین مقدار آن در مولفه سرعت مداری در ارتفاع 500 هکتو پاسکال می باشد که مقادیر آن به ترتیب 2/73% و 15% تعیین شد. همچنین نتایج شاخص های ارزیابی عملکرد نش- ساتکلیف نسبی و کلینگ-گوپتا، نشان دادند که الگوریتم SPSA دارای عملکرد بهتری از سایر الگوریتم ها درانتخاب پیش بینی کننده ها و به تبع آن ریزمقیاس نمایی دمای بیشینه می باشد. مقایسه میانگین و واریانس خروجی ریزمقیاس شده توسط الگوریتم های مورد استفاده و داده های مشاهداتی در بخش صحت سنجی نشان داد که الگوریتم SPSA  نسبت به سایر الگوریتم ها در باز تولید میانگین و واریانس دمای بیشینه مشاهداتی در ایستگاه سینوپتیک بیرجند دارای توانایی بیشتری می باشد.

    کلید واژگان: الگوریتم یادگیری ماشین، پیش بینی کننده، شهرستان بیرجند، مدل گردش عمومی جو- اقیانوس
    M. Amirabadizadeh *, Mahdieh Frozanmehr, M. Yaghoobzadeh, Saeideh Hosainabadi
    Introduction

    Nowadays, climate change is one of the human challenges in the exploitation and management of water resources. Temperature along with precipitation is one of the most important climatic elements and is one of the main factors in zoning and climatic classification. Due to location of Iran within the drought belt and proximity to the high-pressure tropical zone, this country has an arid and semi-arid climate and suffers from drought in majority of years. Therefore, temperature fluctuations and variability are important issues, and make the study of temperature changes a necessity. In the current study, four data mining algorithms in selecting predictors for downscaling of maximum temperature in Birjand synoptic station have been studied, compared and the superior algorithm has been introduced. As the number of large scale features are high, selection of machine learning algorithm will play as an important role in statistical downscaling of climatic variables such as maximum temperature. 

    Materials and Methods

    Today, the data set is such that many variables are used to describe the climatic phenomenon in environmental studies. As the number of data is huge, choosing the predictors is one of the most important steps in preprocessing machine learning. In this study, four machine learning methods including stochastic approximation of simultaneous turbulence (SPSA), Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO), Ridge and Gradient Boosting Method (GBM) in selecting important features in downscaling of maximum temperature in Birjand synoptic station during the statistical period of 1961-2019 were studied and compared. It is a mechanism to find a combination of predictors that with a minimum number of predictors can produce an acceptable evaluation index in estimating the variable under study. For the present study, the weather information of Birjand Synoptic Meteorological Station has been prepared by the Meteorological Organization of Iran. In order to calibrate and validate the machine learning algorithms, 70% and 30% of the available monthly data, respectively, were allocated for this purpose. To conduct this research, coding in R-Studio environment and Caret and Fscaret packages were used. In this study, to evaluate the performance of the algorithms, three indices includes relative Nash-Sutcliffe Efficiency (rNSE), Volume Efficiency (VE) and Kling-Gupta Efficiency (KGE) were used.

    Results and Discussion

    Before using the algorithms in selecting large-scale predictors, the correlation between these variables and the maximum observational temperature at Birjand station was investigated. Large scale variables mslp, P1_v, P8_v, P8_u, P850 Temp, with a maximum correlation temperature of 0.6 showed that the correlation is acceptable given the complexity of the climate change phenomenon. In addition, these results show that all the algorithms used the important factors including F1, F2, F15, F16, F18, F20 and F26 by more than 50% and the first variable (mean pressure at the ocean surface) was the most important parameter in downscaling of maximum temperature. Also, the highest importance was for P1_v and the lowest value related to P5_u, as 73.2% and 15%, respectively. Violin plots of downscaled maximum temperature in validation step of different algorithms along with the observed maximum temperature in Birjand synoptic station in each of the algorithms showed that the values of the first and third quartiles in the output data of SPSA algorithm compared to other algorithms were closer to the observed data. According to the evaluation criteria, SPSA algorithm has a higher performance than other algorithms in reproducing the maximum monthly temperature values in Birjand synoptic station. Also, based on the volumetric efficiency evaluation criteria and relative Nash-Sutcliffe, GBM algorithm was more successful in selecting predictors than Ridge and LASSO algorithms. It is also observed that SPSA algorithm shows different results than other algorithms. In comparison of mean and variance of downscaled and observed maximum temperature, the results of t-test and F-test showed that SPSA algorithm has higher efficiency than other algorithms in regenerating mean and variance of observed maximum temperature in Birjand synoptic station at the 5% significance level.

    Conclusion

    The data used in this study included large scale atmospheric variables and the maximum observed temperature at Birjand station. The algorithms were used to select important predictors and the performance of these methods in the validation part. According to the results of this study, the highest importance among large-scale variables is related to P1_v and the lowest value is related to P5_u, the values of which were 73.2% and 15%, respectively. The SPSA algorithm also performs better than other algorithms in selecting predictors and consequently the maximum temperature.

    Keywords: Atmosphere- Ocean General Circulation Model, Downscaling, Feature selection, Machine Learning Algorithm, Maximum temperature
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