برآورد تغییرات مکانی رطوبت خاک با بهره گیری از روش جنگل تصادفی و ویژگی های محیطی حاصل از تصاویر ماهواره ای در حوضه مرغاب خوزستان

در مدیریت اراضی، تهیه نقشه یکپارچه تغییرات رطوبت خاک با وضوح مکانی بالا و کیفیت مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به کمبود ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری در حوزه های آبخیز، به ویژه در مناطق کوهستانی، مطالعات میدانی بررسی تغییرات رطوبت خاک فرآیندی زمان بر، پرهزینه و با خطا است. جهت دستیابی به مدلی مناسب برای پیش بینی مکانی رطوبت خاک در فصل کم بارش در حوضه مرغاب استان خوزستان با مساحت 683 کیلومترمربع، نمونه برداری میدانی به تعداد 174 نقطه در چهار عمق استاندارد با پروژه جهانی نقشه برداری رقومی خاک (5-0، 15-5، 30-15 و 60-30 سانتی متری) صورت گرفت. نقشه های تغییرات مکانی رطوبت خاک با استفاده از اجرای مدل یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF) و دو مجموعه داده ی فضاپایه شامل ویژگی های بیوفیزیکی سطح حاصل از تصاویر ماهواره لندست-8 و سنتینل-2 و ویژگی های توپوگرافی مستخرج از مدل رقومی ارتفاع تولید گردید. مناسب ترین ویژگی های کمکی پیش بینی کننده رطوبت خاک با روش حذف ویژگی برگشتی انتخاب گردیدند. نتایج میانگین تغییرات رطوبت خاک از لایه اول تا لایه چهارم به ترتیب 2/2، 24/3، 41/3 و 6/4 درصد مشاهده گردید. در عمق سطحی (5-0 سانتیمتر)، ویژگی های بیوفیزیک ارتباط بیش تری با تغییرات مکانی رطوبت خاک از خود نشان دادند و در اعماق پایین تر، ویژگی های توپوگرافی اهمیت بالاتری را نشان دادند. بررسی کارایی مدل RF در ارتباط با نوع تصویر مورد استفاده برای تولید ویژگی های بیوفیزیکی بیانگر آن است که بر مبنای ضریب تطابق همبستگی مدل، استفاده از تصاویر سنتینل-2 در تلفیق با فاکتورهای توپوگرافی در عمق های استاندارد بین 28/1 تا 66/3 درصد از دقت بالاتری نسبت به تصاویر لندست-8 برخوردار است. به طورکلی الگوریتم جنگل تصادفی به همراه ویژگی های بیوفیزیکی مستخرج از سنتینل دو و داده های توپوگرافی در سطح حوضه آبخیز قادر است نقشه های رطوبت خاک را با دقت بالایی فراهم نماید.