interpolation
در نشریات گروه اکولوژی-
The present drought is a phenomenon that can occur in any climate, hence, due to its creeping and mysterious nature, economic losses, social effects as well as crises in agricultural, natural resources and ecosystems, its study is of great importance. Therefore, in this study, by using 9 drought indices including SPEI, SIAP, DI, SPI, PN, MCZI, CZI, RDI and ZSI, the drought was analyzed using 40 meteorological and synoptic stations in Fars Province, Iran during the last half century. In order to select the best drought index, three methods including minimum amount of precipitation, normal distribution, and correlation were used. Also, the severity, duration and frequency of droughts and their return period were determined using Run Theory (RT) method and SDF curves.Finally, after determining the best index, the drought events of the region were interpolated using ArcGIS techniques along with the simple and conventional kriging methods with spherical, exponential, and Gaussian models as well as the inverse weighted distance (IDW) method. In order to determine the most appropriate interpolation method, Cross-Validation method and MAE and MBE indices were used. The results showed that the SPI index performed as the best indicator to describe the drought. The results of RT method and SDF curves showed that by increasing time scale and return period, drought continuity and magnitude increase and as drought persisted, the severity of drought not increase at a constant rate. According to the results, the most severe and widespread droughts in the province occurred in 1970, 1993, 1999, 2007, 2014 and 2016. Also, Gaussian conventional Kriging method was the best method of drought interpolation in the study area due to its lower error rate. Therefore, by spatial monitoring and distribution of droughts, necessary measures can be taken to better deal with and manage water and natural resources.
Keywords: biodiversity, Run theory, Interpolation, Drought, SDF, GIS -
Aims
The availability of precipitation data plays an important role in many meteorological, hydrological and applications.
Materials & MethodsIn this study, to improve precipitation maps and increase the accuracy of precipitation maps, linear regression, multivariate, and Kriging subsets were used. The data from 14 meteorological stations and IMERG images in the period of 20 years (2001 to 2020), digital elevation model, Latitude and Longitude maps were used. At first, based on regression in Minitab software, the relationship between air and ground parameters was taken. Finally, with the interpolation methods and based on the error coefficients, the best equations for predicting precipitation were determined and the spatial distribution of precipitation was obtained.
FindingsAccording to the results, six out of 13 models were selected because of low RMSE and high R2, R, and NS. In regression models where only one climatic or edaphic parameter was used, forecast accuracy was reduced. But in the models that were used in the regression elevation, Longitude, Latitude and IMERG parameters in combination with interpolation methods, the extracted data matched the real data with a slight difference. In this study, instead of the average of the input parameters, the maps of each parameter were used, increasing the accuracy of the forecast model to R2=0.8.
Conclusionresults showed that combining satellite precipitation products with interpolation methods led to a more accurate estimate of precipitation in the points without recording data will be precipitated and the multivariate regression method will be more accurate than the linear gradient.
Keywords: Co-kriging regression, Interpolation, Kermanshah Watershed, Kriging, Precipitation Improvement, Regression -
بخش اصلی نیاز آبی کشور در مناطق خشک و نیمه خشک از آب های زیرزمینی تامین می شود، بنابراین بررسی تغییرات کیفی و کمی این آب ها و علل اثرگذار بر آن ها اهمیت ویژه ای دارد. تغییرات کاربری اراضی می تواند باعث تغییراتی در کیفیت آب های زیرزمینی شود. در اینجا تغییرات کاربری اراضی طی سال های 2003 تا 2020 در حوضه آبخیز دامغان با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8، 7 و 5، نرم افزار eCognition و سیستم اطلاعات جغرافیایی مورد بررسی قرار گرفت. از 1760 حلقه چاه در سطح استان جهت میان یابی، تهیه دقیق نقشه های کیفیت آب زیرزمینی و استخراج نقشه زمین آمار و از اطلاعات 58 حلقه چاه عمیق در داخل حوضه به منظور تحلیل و بررسی تغییرات کیفی استفاده شد. نتایج نشان داد سطح مراتع، جنگل و اراضی کشاورزی کاهش و سطح باغ ها، مناطق شهری، اراضی بدون پوشش و منابع آب سطحی (ناشی از احداث سد) افزایش یافته است. در این دوره تغییرات کیفی آب های زیرزمینی شامل کلر 01/1 میلی اکی والان افزایش، سولفات 34/0 میلی اکی والان کاهش، بی کربنات 46/0 میلی اکی والان افزایش، منیزیم 32/0 میلی اکی والان افزایش، کلسیم 25/2 میلی اکی والان کاهش و سدیم 58/3 میلی اکی والان افزایش، هدایت الکتریکی 81/44 میکرو موس بر سانتی متر افزایش، غلظت املاح محلول 88/103 میلی گرم بر لیتر افزایش و اسیدیته 09/0 افزایش است. این تغییرات با نرم افزار R مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان دادند تغییرات کیفیت آب در ارتباط با تغییرات کاربری اراضی است.
کلید واژگان: کیفیت آب، درون یابی، تغییرات کاربری اراضی، سنجش از دور، eCognitionMost of the water needs in arid and semi-arid regions is supplied through groundwater, so it is important to study the quantitative and qualitative changes of these waters and the factors affecting them. Land use changes can cause changes in groundwater quality. Here, land use changes in the period 2003 to 2020 in Damghan watershed were studied using Landsat 8, 7 and 5 satellite images, eCognition software and GIS. 1760 wells data in Semnan province were used for intermediation and accurate preparation of groundwater quality maps and extraction of geostatistical maps. Also, the information of 58 deep wells inside the watershed was used to analyze and study the groundwater quality changes. The results showed that the area of rangelands, forests and agricultural lands decreased and the area of gardens, urban areas, barren lands and surface water resources (due to the construction of the dam) increased. During this period, groundwater quality changes included Cl increased by 1.01 mEq, SO₄-2, decreased by 0.34 mEq, HCO3- increased by 0.46 mEq, Mg increased by 0.32 mEq, Ca decreased by 2.25 mEq, Na increased 3.58 mEq, electrical conductivity increased by 44.81 μmohs / cm, Total dissolved solids increased by103.88 mg / l and pH increased by 0.09. These changes were evaluated with R software and the results showed that changes in groundwater quality are related to land use changes.
Keywords: land use changes, interpolation, remote sensing, Water quality, R software -
تغییر اقلیم و تشدید گرمایش جهانی یکی از مهم ترین چالش ها در توسعه پایدار محسوب می گردد که ناشی از افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر می باشد. دی اکسیدکربن عمده ترین جزء گازهای گلخانه ای محسوب می شود. به منظور کاهش دی کسیدکربن اتمسفر و ایجاد تعادل در محتوای گازهای گلخانه ای، کربن اتمسفر می بایست جذب و در شکل های آلی ترسیب گردد. به منظور برآورد پتانسیل ترسیب کربن در اندام های گیاه سویا (Glycine max L.) در اراضی زراعی شهرستان گرگان طی سال زراعی 96- 1395، نمونه برداری از 150 مزرعه به روش تصادفی با کوادرات 5/0 × 5/0 مترمربعی انجام و اندام های هوایی و زیرزمینی به صورت جداگانه به طور کامل برداشت شده و به آزمایشگاه تحقیقات زراعی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان منتقل گردید. برای تعیین پتانسیل ترسیب کربن در اندام های سویا (شامل غلاف و بذر، ساقه، برگ و ریشه) از روش احتراق استفاده شد. همچنین نسبت اندام هوایی به زیرزمینی و شاخص برداشت به منظور تعیین تولید خالص اولیه بر اساس کربن در اندام هوایی، زیرزمینی و کل گیاه و ضرایب تخصیص کربن در هر یک از اندام های گیاهی نیز برآورد شد. بعد از بررسی نرمال بودن داده ها، با استفاده از انواع روش های مختلف درون یابی در محیط ArcGIS، توزیع مکانی پتانسیل ترسیب کربن در اندام های گیاهی برگ، ساقه، دانه، غلاف و ریشه سویا ترسیم شد. نتایج روش های درون یابی نشان داد که روش کریجینگ بهترین مدل جهت درون یابی پتانسیل ترسیب کربن در اراضی زراعی شهرستان گرگان می باشد. میزان پتانسیل ترسیب کربن در برگ، ساقه، دانه، غلاف و ریشه به ترتیب 64/579، 81/744، 16/881، 16/340 و 21/540 کیلوگرم در هکتار به دست آمد. اصولا عوامل مختلفی بر میزان ترسیب کربن موثرند، به عنوان مثال بهبود کیفیت خاک، افزایش میزان مواد آلی خاک و کاهش عملیات خاک ورزی از دلایل اصلی افزایش ترسیب کربن است. در مزارع سویا علاوه بر بهبود ساختمان خاک به واسطه تثبیت زیستی نیتروژن در ریشه ها، اضافه کردن بقایای گیاهی از جمله ساقه ها به خاک می تواند به طور مستقیم محتوی ماده آلی بهبود ببخشد و به طور غیرمستقیم در بهبود ترسیب کربن تاثیرگذار باشد. همچنین در این تحقیق بعد از دانه، رتبه دوم تجمع کربن به ساقه ها اختصاص یافت. علت بالا بودن میزان پتانسیل ترسیب کربن در دانه گیاه سویا را می توان فراهمی کمتر رطوبت خاک در هنگام پر شدن دانه ها دانست. با توجه به متوسط شاخص برداشت 32 درصد و عملکرد دانه 13/3461 کیلوگرم در هکتار، نسبت اندام هوایی به ریشه 30/4 و میزان تولید خالص کل گیاه (NPPc) 83/6734 کیلوگرم در هکتار، تولید خالص اندام هوایی (ANPPc) 2/4867 کیلوگرم در هکتار و تولید خالص بخش زیرزمینی (BNPPc) 63/1867 کیلوگرم در هکتار برآورد شد. میزان سهم ضریب تخصیص هر یک از اندام های اقتصادی، ساقه و برگ، ریشه و ترشحات ریشه به ترتیب برابر با 23/0، 49/0، 16/0 و 12/0تعیین گردید. نتایج پهنه بندی نشان داد که در بخش های شرقی، شمال و جنوب شرقی بیشترین و در بخش های مرکزی، غرب و جنوب غربی محدوده کشاورزی شهرستان گرگان کمترین میزان پتانسیل ترسیب کربن مشاهده شد. به طوری که، میزان کل پتانسیل ترسیب کربن (مجموع اندام هوایی و زیرزمینی) در گیاه سویا در این بررسی برابر با 98/3085 کیلوگرم در هکتار برآورد شد. در این بررسی بیشترین میزان سهم نسبی کربن به اندام های هوایی (مجموع ساقه و برگ) و بعد از آن ها به دانه اختصاص یافت و کربن حاصل از ترشحات ریشه کمتر از سایر اندام های گیاه بود، چرا که رابطه مستقیمی بین میزان تسهیم کربن و نوع گونه گیاهی وجود دارد، به طوری که معمولا هر چه نسبت بافت های چوبی درگیاه بیشتر باشد، توان جذب کربن افزایش می یابد. همچنین پایین تر بودن سهم اندام زیرزمینی گیاه سویا نسبت به کل اندام هوایی، باعث کاهش میزان حجم ریشه و تراوه های ریشه ای شده است. به طور کلی، نتایج نشان داد که بین اندام های گیاهی از نظر میزان پتانسیل ذخیره سازی کربن اختلاف وجود دارد و برخی از عوامل مانند مدیریت زراعی مزرعه، خاک و شرایط اقلیمی می تواند بر میزان آن تاثیرگذار باشد.
کلید واژگان: اندام های گیاهی، تولید خالص کربن، درون یابیAgroecology journal, Volume:12 Issue: 3, 2020, PP 541 -559Introduction:
Climate change and global warming are the most important challenges in sustainable development, which is due to increased concentration of greenhouse gases in the atmosphere. Carbon dioxide is a major component of greenhouse gases. In order to reduce atmospheric carbon dioxide and to create a balance in the content of greenhouse gases, atmospheric carbon must be absorbed in organic forms (Dieleman et al., 2015; Lichtfouse, 2009). For this aim, a study was done in agricultural lands of Gorgan in order to estimate the carbon sequestration potential of soybean plant (Glycine max L.).
Materials and MethodsThis research was carried out in 150 soybean fields of Gorgan township and sampled by quadrate 0.5Í0.5 m2 as random method, during 2016-2017. The soybean shoot and root organs were individually harvested and transferred to the laboratory. An electric burn furnace method was used to determine the carbon sequestration potential in soybean organs (including pods, seeds, stems, leaves and roots). Also, the amount of shoot to root and harvest index were estimated to determine the net primary production based on carbon content in the above ground organ, below ground organ and total plant, and the carbon allocation coefficients in each soybean organ. Then, using different interpolation methods, the spatial distribution of carbon sequestration of the plant organs was investigated in ArcGIS software. All data were analyzed by SPSS software.
Results and DiscussionThe results showed that Kriging method was the best model for carbon interpolation and distribution of carbon sequestration potential in agricultural lands of Gorgan township. The amount of stored carbon was obtained as 579.64 kg.ha-1 in leaves, 744.81 kg.ha-1 in stem, 881.16 kg.ha-1 in seeds, 340.16 kg.ha-1 in pods and 540.21 kg.ha-1 in root. Also, according to harvest index (32%) and grain yield (3461.13 kg.ha-1), other indexes were calculates as the ratio of shoot to root about 4.30, the total net primary carbon production 6734.8 kg.ha-1, above-ground net primary carbon production 4867.2 kg.ha-1 and below-ground net primary carbon production about 1867.63 kg.ha-1. Also, the shares of the allocation coefficients of economic organs, stems, leaves, root and root secretions were 0.23, 0.49, 0.61 and 0.12, respectively. The zoning results showed that the total stored carbon potential in soybean plant was highest in the eastern, north and southeastern regions of the surveyed area, and the central, western and southwestern parts of this township had the lowest stored carbon potential. Also, the amount of carbon sequestration potential (total above ground and below ground organs) was as 3085.98 kg.ha-1 in this study.
ConclusionThe highest proportion of carbon was allocated to the shoot organs, and the carbon of root exudates was also lower than other plant organs. In this study, it has been found that the potential of carbon sequestration was different in soybean plant organs and some variable such as agronomical management, soil and climatic condition can affect on its contents.AcknowledgementsWe are thankful to Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (GUASNR), Agriculture Services Centers of Gorgan and soybean farmers for all their companions and supports.
Keywords: Carbon net production, Interpolation, Plant organs -
طرح های جنگلداری، با برداشت درختان و نهال کاری گونه های مختلف در تنظیم تنوع گونه های درختی تاثیرگذار بوده اند و بررسی تغییرات تنوع گونه های درختی و حفظ پایداری توده با استفاده از آماربرداری طرح های جنگلداری می تواند ابزاری مناسب به منظور تصمیم گیری ها در مدیریت جنگل ها به شمار آید. برای بررسی تغییرات تنوع گونه های درختی در جنگل می توان از شاخص هایی نظیر شاخص شانون- وینر و سیمپسون استفاده کرد. در این تحقیق از آماربرداری های طرح جنگلداری سری واتسون در سال 1383 و 1393 استفاده شد. در این سال ها 369 قطعه نمونه دایره ای شکل به شعاع 10 آر با شدت 3/3 درصد و با شبکه آماربرداری 200×150 متر با GPS برداشت شد. شاخص های سیمپسون و شانون- وینر در قطعات نمونه محاسبه و سپس با استفاده از بررسی هیستوگرام، نمودار Q-Q، سمی واریوگرام و RMSE، نرمال بودن داده ها و کارایی درون یابی به روش کریجینگ بررسی شد و نقشه زمین آمار شاخص های گفته شده در سال 1383 و 1393 و نیز نقشه تغییرات آنها تهیه شد. نتایج نشان داد، طی دوره 10 ساله اجرای طرح جنگلداری، شاخص های تنوع گونه ای سیمپسون و شانون-وینر در حدود 30 درصد سطح سری بهبود یافته و حدود 60 درصد عرصه بدون تغییر و حدود 11 درصد منطقه نیز کاهش تنوع گونه ای داشته است.
کلید واژگان: شاخص شانون- وینر، شاخص سیمپسون، واریوگرام، درون یابی، شبکه آماریForestry plans have been influential on tree species and planting in different ways, regulating tree species diversity. Investigation of the changes in tree species diversity and preservation livestock sustainability by using forestry inventory can be an appropriate tool for decision makers in management. Indicators such as the Shannon Wiener and Simpson indices can be used to study the variations in tree species diversity in the forest. In this research, the Watson series forestry inventory was used in 2004 and 2014. In the aforementioned years, 369 circular sampling plots were taken with an intensity of 3.3% and using a 200 * 150 m inventory grid with GPS. The Simpson and Shannon Wiener indices were calculated in sampling plots pieces; then, Kriging ability was investigated using histogram, QQ plot, semivariogram and RMSE, and data normalization. The land maps of these indices were analyzed in 2004, 2014; also, their change detections were prepared. The results showed that during the 10-year period of the implementation of the forestry plan, the Simpson and Shannon Wiener species diversity indices were increased by 30%, and about 60% of the area remained unchanged; also, about 11% of the area had reduced species diversity.
Keywords: Shannon Wiener Index, Simpson Index, Variogram, Interpolation, Inventory Grid -
ECOPERSIA, Volume:7 Issue: 4, Autumn 2019, PP 223 -231Aims
Monitoring and zoning of water resources are one of the important principles in environmental planning and management. Therefore, considering the issues raised and the importance of Anzali wetland monitoring, the assessment of effective factors in zoning (GIS) along with TSI p, TSI n, and NSFWQI indices and the study of land use effects justifies the necessity of this study.
Materials & MethodsIn this study, physicochemical parameters of water (phosphate, total nitrogen and total dissolved solids, dissolved oxygen, acidity, electrical conductivity, and BOD5 properties) and water quality indicators (TSI p, TSI n, and NSFWQI) were modeled using GIS interpolation functions. To determine the effect of land use, the partial and Pearson correlations coefficient were used.
FindingsAccording to zonation maps of annual mean values of qualitative parameters, the lowest dissolved oxygen content was in the eastern part of the wetland, the highest electrical conductivity, as well as BOD5 observed in the center of the north, in the east and north of the wetland, respectively. A survey of the total phosphate zonation map revealed the increasing trend from west to east of the wetland. The partial correlation analysis showed that the electrical conductivity, acidity and total dissolved solids were directly affected by inputs and effluent from the land use (p<0.05; p<0.01).
ConclusionBased on the coefficient of determination, about 70% of the pollution derived from the use of wetlands surrounding and entering wastewater from agricultural fields, industrial and urban.
Keywords: Anzali Wetland, Partial Correlation, Buffer, Water Quality Index, Interpolation -
این مطالعه با هدف پیش بینی پراکنش بالقوه گونه کما (Ferula ovina) و تهیه منحنی های عکس العمل آن نسبت به متغیرهای محیطی با استفاده از روش خطی تعمیم یافته در منطقه فریدون شهر اصفهان انجام شد. داده های حضور و غیاب گونه کما به روش تصادفی طبقه بندی شده از 278 سایت (138 سایت حضور و 140 سایت غیاب) جمع آوری شد. به منظور تهیه نقشه های طبقات ارتفاعی، جهت و شیب از نقشه رقومی ارتفاع و برای تولید نقشه های اقلیمی و خاک، داده های مربوط به 70 پروفیل خاک و 10 ایستگاه هواشناسی معرف منطقه مورد بررسی قرار گرفت و با استفاده از روش های میان یابی تعداد 31 نقشه محیطی منطقه تولید شد. براساس نتایج حاصل از آنالیز مدل رگرسیون خطی تعمیم یافته متوسط درجه حرارت سالانه، درصد سیلت، ماده آلی، درصد اشباع، کربنات کلسیم و ارتفاع از سطح دریا به عنوان موثرترین عوامل محیطی انتخاب شد. ارزیابی مدل با استفاده از ضرایب آماری کاپا و سطح زیر منحنی پلات (AUC) به ترتیب برابر 0/79 و 0/83 به دست آمد. از نتایج این تحقیق می توان برای برنامه ریزی های مدیریتی در توسعه پایدار اکوسیستم های مرتعی، احیا، حفاظت و ارزیابی آنها استفاده کرد.کلید واژگان: سیستم اطلاعات جغرافیایی، میان یابی، مدل پراکنش گونه ای، منحنی عکس العمل گونه ایThis study was aimed to predict the potential distribution of Ferula ovina (Boiss) in Feridoonshar, in the western part of Isfahan province, and to produce species response curves in relation to the environmental variables using the Generalized Linear Model (GLM). The presence and absence of the species in 278 sites (including 138 presence sites & 140 absence sites) were collected using random stratified sampling. Digital elevation model was used to produce elevation classes, aspect and slope maps. Seventy soil profiles and 10 climate stations data were used to produce 31 environmental maps including climate and soil maps using kriging methods. According to the results, the presence of Ferula ovina was correlated with silt percent, average annual temperature, elevation, organic matter content, soil saturation percentage and CaCO3 content. The produced species distribution model had high accuracy, as indicated by calculated Kappa coefficient (0.79) and ROC area under curve plots (0.83). The result of this study can be, therefore, used in the rehabilitation and restoration of this valuable species in the rangeland ecosystems.Keywords: Geographic information system, Interpolation, Species distribution model, Species response curve
-
بررسی تغییرات مکانی رسوب و عواملی که بر آن تاثیر می گذارد، برای کنترل آن امری ضروری است. در این پژوهش تغییرات مکانی ویژگی های تولید و غلظت رسوب طی آبراهه فصلی واقع در تیپ دشتسر فرسایشی بررسی شد. مکانیابی کرتها در فواصل 50 متری انجام و آزمایشها در 10 نقطه (با سه تکرار) اجرا شد. برای بررسی مقادیر رسوب تولیدی و غلظت آن، بارشی با شدت 4/1 میلیمتر در دقیقه و دوام 10 دقیقه توسط شبیهساز باران ایجاد و از مجاورت هر کرت، نمونه خاک سطحی برداشت شد. پس از انجام تحلیلهای آماری، با استفاده از روش کوکریجینگ، نقشه توزیع مکانی متغیرها تهیه شد. نتایج نشان داد بین غلظت رسوب 10 نقطه نمونهبرداری شده تفاوت معناداری وجود نداشت، اما بین مقادیر بار رسوب نقاط تفاوت معنادار مشاهده شد. نتایج برازش مدلهای تجربی بر نیمتغییرنماها نشان داد بهترین مدل برای ساختار مکانی غلظت رسوب، مدل گوسین و برای بار رسوب، مدل نمایی است و هر دو متغیر، ساختار مکانی خوبی دارند. نتایج اعتبارسنجی مدلها نیز نشان داد روش کوکریجینگ نقطهای، دقت کمی برای تخمین غلظت رسوب دارد، اما برای تخمین بار رسوبی، از دقت بیشتری برخوردار است.کلید واژگان: دانه بندی، درون یابی، دشت سر فرسایشی، مدل سازی مکانیStudy of the spatial variations of sediment and its influencing factors, is essential to control it. In this study, the spatial variations of production characteristics and sediment concentration in a seasonal stream located in an erosional pediment, studied. The location of plots at the 50 meters intervals selected and experiments done in 10 locations (with 3 replications). Then a rainfall with rainfall intensity of 1.4 mm/min and duration of 10 minutes, created using rainfall simulator and in the vicinity of each plot, surface soil samples were taken. The statistical analysis performed then using the cokriging method, the spatial distribution of characteristics prepared. The results showed that for sediment concentration variable among 10 locations, was no significant difference, but for the sediment load variable it was significant. The results of fitting experimental models on semivariograms, showed that the best fitted model to the spatial pattern of sediment concentration was gaussian and for sediment load was exponential model, respectively. Also two mentioned variables had strong spatial patterns. The results of the validation of applied model showed that the point-cokriging method has low accuracy to estimate sediment concentration, but for estimation of sediment load, the method has higher accuracy.Keywords: Erosional pediment, Granulometry, Interpolation, Spatial modeling
-
During recent years, oak decline has been widely spread across Brants oak (Quercus Brantii Lindl.) stands in the Zagros Mountains, Western Iran, which caused large-area forest dieback in several sites. Mapping the intensity and spatial distribution of forest dieback is essential for developing management and control strategies. This study evaluated a range of geostatistical and interpolation methods to explore the spatial structure and provide area-based maps of the intensity of forest dieback across a representative test site - Ilam Province - that was severely affected by Oak decline. The geostatistical analysis provided in-depth measures of the spatial structure amongst the selective sampling units (120 quadratic sample plots of 1200 m2), which eventually resulted in an area-based maps of dieback intensity. The accuracy of the applied methods was assessed by mean error percentage (%ME), root mean squared error percentage (%RMSE) and coefficient of determination (R2). Results showed moderate spatial structure within the sampling units. Moreover, cokriging (associated with soil humidity and aspect as independent variables) approach resulted in the highest accuracy, followed by two other methods of kriging and Radial Basis Function. Results suggested that cokriging can accurately estimate the intensity of dieback and its spatial distribution in the study area. According to this, an average dieback intensity of 18.12 % was estimated within the study area.Keywords: Oak decline, Spatial structure, Interpolation, geostatistics, Zagros
-
بهینهسازی تعداد ایستگاه های سینوپتیک در تخمین میزان بارندگی به لحاظ کاهش هزینه تعمیر و نگهداری، گامی مهم است. هدف اصلی این تحقیق، تعیین تعداد بهینه ایستگاه های سینوپتیک برای تخمین میزان بارندگی است. بر این اساس، ابتدا مقادیر باران ایستگاه های سینوپتیک مربوط به دوره آماری مشترک 14 ساله از سازمان هواشناسی کشور اخذ شد و عملکرد پنج روش مختلف درونیابی ارزیابی شد. با توجه به نتایج، روش تابع پایه شعاعی (RBF)، با میزان خطای 63/0 به عنوان مناسبترین برازش داده، انتخاب شد و سپس با استفاده از روش یادشده و PCA بهینهسازی ایستگاه ها صورت پذیرفت. بررسی های انجام شده نشان میدهد با حذف ایستگاه های سینوپتیک در روش PCA خطای برآورد RMSE از 48/0 به 52/0 نسبت به حالتی که از همه ایستگاه های سینوپتیک استفاده میشد، افزایش یافت و در روش میانیابی تابع پایه شعاعی میزان خطا از 63/0 به 55/0 کاهش یافت که بیان کننده مناسب بودن این روش در بهینهسازی ایستگاه های سینوپتیک کشور است. نتایج بیان می کند که با حذف 34 نقطه در روش PCA و 22 نقطه در روش میانیابی تابع پایه شعاعی از شبکه ایستگاه های سینوپتیک ایران مقدار خطای به دست آمده قابل قبول است.کلید واژگان: اعتبارسنجی، ایستگاه سینوپتیک، بهینه سازی، درون یابی، PCAOptimization the number of synoptic stations in the estimation of rainfall is an important step in terms of reducing the maintenance cost and saving in the data collection. The main objective of this study was to determine the optimal number of synoptic stations to estimate the amount of rainfall in Iran country. Accordingly, the amount of rainfall of synoptic stations related to a common 14-year period was received from the National Weather Service and the performances of five different interpolation methods were evaluated. Based on the results of radial basis function (RBF), with a margin of error of 0.63, this method was selected as the most appropriate method in fitting the data. Studies show by eliminating the synoptic stations in PCA method the estimation error of RMSE increases from 0.48 to 0.52 related to the case that all synoptic stations were used and in the radial basis function interpolation method decreases from 0.63 to 0.55 which indicates the suitability of this method in the optimization of synoptic stations. The results indicate that removing 34 and 22 points from the network of synoptic stations in Iran respectively in the PCA method and interpolation method of radial basis, the resulting error is acceptable.Keywords: optimization, Interpolation, PCA, validation, synoptic stations
-
The performance of geostatistical and spatial interpolation techniques were investigated for estimation of spatial variability of heavy metals and water quality mapping of groundwater resources in Ramiyan district (Golestan province, Iran). 24 spring/well water samples were collected and the concentration of heavy metals (Ni, Co, Pb, Cd and Cu) was determined using differential pulse polarography. Multivariate and geostatistical methods have been applied to differentiate the influences of natural processes and human activities as the sources of heavy metal pollutants in groundwater across the study area. The results of the cluster analysis and factor analysis show that Ni and Co are grouped in the factor F1, whereas, Pb and Cd in F2 and Zn and Cu in F3. The probability of presence of elevated levels for the three factors was predicted by utilizing the most appropriate Variogram Model, whilst the performance of methods, was evaluated using mean absolute error, mean bias error and root mean square error. The spatial structure results show that the variograms and cross-validation of the six variables can be modeled with three methods, namely, the radial basis fraction, inverse distance weight and ordinary kriging. Moreover, the results illustrated that radial basis fraction method was the best due to its highest precision and lowest error. The geographic information system can fully display spatial patterns of heavy metal concentrations in groundwater resources of the study area.Keywords: Groundwater, Heavy metals, Geostatistical, Multivariate statistics, Interpolation, Spatial mapping
-
بررسی و پهنه بندی دقیق غلظت فلزات سنگین و به ویژه آرسنیک در منابع آب زیرزمینی، تاثیر زیادی در برنامه ریزی و پایش مستمر منابع آب و جلوگیری از بروز مشکلات سلامت برای انسان ها دارد. هدف اصلی این تحقیق ارزیابی روش نوین استنتاج فازی سوگنو و مقایسه آن با روش های درون یابی وزن دهی معکوس فاصله (IDW)، کریجینگ (ساده، عمومی و عادی) و کوکریجینگ در تخمین مقدار آرسنیک در محدوده آبخوان دشت خوی بود. بررسی نتایج بعد از بهینه سازی المان های موثر در فرمول های اجرای هر روش نشان داد که ریشه میانگین مربعات خطا RMSE)) به علت تراکم کم و نحوه چیدمان چاه های نمونه برداری برای همه روش های درون یابی بالاست. در بین روش هایی که از داده های کمکی استفاده نمی کنند، روش های فازی سوگنو و IDW به ترتیب با RMSE برابر با ppb 5/26 و ppb 28 در قیاس با روش های کریجینگ برآورد بهتری داشتند. استفاده از داده های کمکی کلر، سدیم و آهن، دقت روش های کوکریجینگ و فازی را نسبت به حالت تک متغیره به ترتیب 46 و 51 درصد بهبود بخشید. علت اصلی برتری 19 درصدی روش فازی بر کوکریجینگ وابسته نبودن عملکرد روش فازی به نرمال بودن توزیع داده هاست. نتایج نشان داد که روش نوین فازی سوگنو در درون یابی مکانی انعطاف پذیرتر است و راحت تر و سریع تر (هم از نظر اجرای کاربر و هم به لحاظ نرم افزاری) اجرا می شود.کلید واژگان: آرسنیک، درون یابی، زمین آمار، فازی سوگنوAccurate analysis and interpolation of heavy metals, especially arsenic concentrationin ground watercan play a significant role in planning and continuous monitoring of water resources. The analysis may also prevent human health issues.The purpose of this paper was to evaluate newly published Sugeno type fuzzy inference system as an interpolation method for estimating the amount of arsenic in Khoy Aquifer. It is done by assessinginverse distance weighting (IDW), Kriging (simple, ordinary and universal), Cokriging and Sugeno type fuzzy inference system. The results after optimization of the influencing factors in the interpolation methods indicated that RMSE, due to the low density and odd arrangement of wells, for all of the interpolation methods is high. Among the methods that did not use the auxiliary data, soft computing and IDW, with 53ppb and 56ppb RMSE respectively, lays better estimation than Kriging methods.Chlorine (Cl), Sodium (Na) and Iron (Fe) were used as auxiliary data. These data improved the accuracy of kriging and fuzzy methods by 46% and 51% than single univariate methods. The main cause of 19% improvement of the fuzzy method is attributed to its independence of normal distribution. The results showed that fuzzy Sugeno in the modeling of interpolation is more flexible and easier to execute (in terms of both users knowledge and in software development).Keywords: Arsenic, interpolation, geostatistical, Fuzzy Sugeno
-
شاخص های زیست اقلیمی که شامل روندهای سالانه، رژیم و حدود آستانه یا فاکتورهای محدود کننده محیط زیستی می باشند، از مهم-ترین متغیرهای مستقل در مدل های پراکنش توزیع گونه ها به شمار می روند. از آنجا که در اکوسیستم های خشک مرکز کشور، آب و دما، عوامل کنترل کننده فعالیت های زیستی است، بنابراین نقشه سازی عوامل اقلیمی در مدل های پراکنش گونه ها ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه ابتدا نحوه استخراج 20 متغیر مهم زیست اقلیمی از داده های اقلیمی بیان شده و سپس روش وزنی معکوس فاصله، سه روش کریجینگ (کریجینگ معمولی، کریجینگ با روند خارجی، کوکریجینگ) و پنج روش توابع شعاع محور با یکدیگر مقایسه شدند. داده-های نرمال اقلیمی (2010-1950) در 26 ایستگاه سیوپتیک در مرکز کشور برای استخراج داده های زیست اقلیمی مورد استفاده قرار گرفت. بررسی هم بستگی مکانی، ناهمسان گردی و روند داده ها با استفاده از سه مدل نیم تغییرنمای کروی، نمایی و گوسی انجام شد و بهترین مدل با استفاده از روش ارزیابی متقاطع انتخاب شد. انتخاب مدل بهینه برای درون یابی متغیرهای زیست اقلیمی بر اساس محاسبه ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین خطای اریب انجام گرفت. نتایج تحلیل نیم تغییرنما، مدل نمایی را بهترین مدل ریاضی برازش نیم تغییرنمای تجربی معرفی کرد. هم چنین مقایسه روش های مختلف نشان داد که بهترین روش برای درون یابی متغیر متوسط دمای سالانه روش کوکریجینگ و برای بارندگی سالانه IDW است. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از متغیر ارتفاع به عنوان متغیر کمکی نقش مهمی در بهینه کردن روش های درون یابی داده های اقلیمی و زیست اقلیمی دارد.
کلید واژگان: درون یابی، کوکریجینگ، متغیرهای زیست اقلیمی، مدل سازی پراکنش، مرکز ایران، نیم تغییرنماClimatic change can impose physiological constraints on species and can therefore affect species distribution. Bioclimatic predictors، including annual trends، regimes، thresholds and bio-limiting factors are the most important independent variables in species distribution models. Water and temperature are the most limiting factors in arid ecosystem in central Iran. Therefore، mapping of climatic factors in species distribution models seems necessary. In this study، we describe the extraction of 20 important bioclimatic variables from climatic data and compare different interpolation methods including inverse distance weighting، ordinary kriging، kriging with external trend، cokriging، and five radial basis functions. Normal climatic data (1950-2010) in 26 synoptic stations in central Iran were used to extract bioclimatic data. Spatial correlation، heterogeneity and trend in data were evaluated using three models of semivariogram (spherical، exponential and Gaussian) and the best model was selected using cross validation. The optimum model for bioclimatic variables was assessed based on the root mean square error and mean bias error. Exponential model was considered to be the best fit mathematical model to empirical semivariogram. IDW and cokriging were recognised as the best interpolating methods for average annual temperature and annual precipitation، respectively. Use of elevation as an auxiliary variable appeared to be necessary for optimizing interpolation methods of climatic and bioclimatic variables.Keywords: Interpolation, Cokriging, Bioclimatic variables, Distribution modeling, Semivariogram, Central Iran
- 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.