ریز مقیاس سازی نقشه های رقومی برخی از ویژگی های سطحی خاک (مطالعه ی موردی: حوضه ی آبخیز مرک، استان کرمانشاه)

نقشه های رقومی خاک با قدرت تفکیک مکانی ریز، یکی از نیازهای اساسی کاربران و برنامه ریزان بخش کشاورزی، یکی از نیازهای اساسی کاربران و برنامه ریزان بخش کشاورزی، منابع طبیعی و محیط زیست نقشه ی رقومی ویژگی-های خاک با قدرت تفکیک مکانی ریز است. اما در کشور، از یک-سو با کمبود چنین داده هائی مواجه هستیم و از سوی دیگر تهیه این گونه داده بسیار پرهزینه است. در چنین شرایطی، ریزمقیاس سازی نقشه های رقومی خاک به عنوان گزینه ای مناسب برای تهیه ی نقشه هایی با اندازه پیکسل ریز مطرح می گردد. هدف از این پژوهش، بررسی و ارزیابی تهیه نقشه های رقومی با اندازه پیکسل 10 متر از نقشه های رقومی ویژگی های سطحی خاک با اندازه پیکسل 50، 100 و 250 متر با استفاده از روش ریز مقیاس سازی مستقیم در سطح 240000 هکتار از اراضی زیر حوضه آبخیز مرک واقع در استان کرمانشاه بود.
ابتدا ساختار مکانی ویژگی های خاک سطحی شامل درصد شن، درصد سیلت، درصد رس، درصد کربن آلی، درصد کربنات کلسیم معادل و درصد سنگریزه بر اساس داده-های میراثی خاک(320 نمونه با توزیع تصادفی نامنظم) در کل ناحیه مورد مطالعه، با ترسیم تغییرنما و برازش مدل مناسب تعیین گردید. سپس نقشه ی کریجینگ بلوکی ویژگی های مورد نظر در اندازه پیکسل 50، 100 و250 متر تهیه شد. اجزاء سرزمین، تصاویر ماهواره ای، نقشه ی زمین شناسی، ژئومورفولوژی و کاربری اراضی به عنوان متغیرهای کمکی در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفتند. به منظور انتخاب متغیرهای کمکی تاثیرگذار بر متغیر هدف، از ضریب همبستگی استفاده شد. متغیرهای کمکی که در سطح 01/0 با ویژگی های مورد مطالعه ی خاک همبستگی معنی دار داشتند؛ برای ورود به فرایند مدل سازی انتخاب شدند. سپس از روش مستقیم برای ریز مقیاس سازی نقشه-های مذکوراستفاده شد. در این روش، ابتدا از طریق مدل های خطی تعمیم یافته و درختان رگرسیون به سادگی رابطه ی بین خصوصیات خاک و متغیرهای کمکی(هر دو با اندازه پیکسل درشت) شناسائی می گردد و سپس از پارامترهای واسنجی مدل و ویژگی های محیطی با اندازه پیکسل ریز برای پیش بینی خصوصیات خاک در اندازه پیکسل ریز استفاده می شود. آموزش مدل ها بر اساس 75درصد داده های ساپورت بلوکی منطبق با داده های اولیه وارزیابی نتایج بر اساس 25 درصد بقیه داده ها به روش اعتبار سنجی کا مرتبه با کای معادل با4 انجام شد.
نتایج نشان داد مقدار شن کمترین و مقدار سنگریزه بالاترین همبستگی با متغیرهای کمکی دارند. با در نظرگرفتن همه ی اندازه پیکسل ها، بیشترین همبستگی بین ویژگی های خاک و ارتفاع، مدت تابش،تحدب، شیب، شاخص خیسی توپوگرافی و شاخص همواری دره با درجه تفکیک بالا مشاهده شد. ریزمقیاس سازی سنگریزه با استفاده از روش مدل های خطی تعمیم یافته از اندازه پیکسل 50 متر به 10 متر بهترین کارائی را نشان داد(ریشه میانگین مربعات خطای 57/5%). ریزمقیاس سازی شن، رس، کربنات کلسیم معادل و کربن آلی از اندازه پیکسل250 و سیلت از اندازه پیکسل 50 متر به اندازه پیکسل 10 متر با روش درختان رگرسیون منجر به برآورد کمترین مقدار ریشه میانگین مربعات(به ترتیب 9/3%، 0/3%، 39/4%، 21/0% و 31/2 % ) خطا گردید. همچنین نتایج نشان داد که درختان رگرسیون در ریزمقیاس سازی ویژگی های خاک با اندازه پیکسل مختلف بهتر عمل می کند.
به نظر می رسد روش مستقیم توانسته است نقشه-ی رقومی برخی متغیرهای خاک (مانند سیلت، کربنات کلسیم معادل، کربن آلی و درصد سنگریزه) را با صحت و کارائی قابل قبولی ریزمقیاس نماید. بدیهی است همبستگی قوی بین متغیر هدف و متغیرهای کمکی سبب افزایش کارائی مدل ها و صحت نقشه های ریز مقیاس شده می گردد. همچنین مشخص گردید متغیرهای کمکی در اندازه پیکسل های مختلف، وابستگی متفاوتی با متغیر هدف دارند که بر کارائی ریزمقیاس-سازی اثر می گذارد.