کارآیی فن آوری مجاورت سنجی به منظور برآورد مقادیر سیلت در خاک های استان مازندران

سیلت از مهمترین اجزای بافت بوده که بطور مستقیم در فرآیند فرسایش خاک دخیل است و در بسیار از پروژه های مدیریت فرسایش و حفاظت خاک، باید مد نظر قرار گیرد. مطالعه این جزء خاک، با استفاده از روش های سنتی و مرسوم آزمایشگاهی، در مقیاس وسیع، مستلزم صرف وقت، هزینه و انرژی بالایی می باشد. امرزوه، با استفاده از روش های نوین همچون فن آوری طیف سنجی، می توان با سرعت بیشتر و صرف هزینه و وقت کمتر، به بررسی اجزای خاک پرداخت. پژوهش حاضر قصد دارد به مطالعه رفتارهای طیفی اجزای سیلت خاک در استان مازندران با استفاده از فن آوری طیف سنجی بازتابی، بپردازد.

بدین ترتیب، مجموع 128 نمونه خاک از عمق 20 سانتی متری سطح خاک، بر اساس روش نمونه برداری طبقه بندی شده تصادفی (SRS) و نیز با کمک اطلاعات جانبی همچون: زمین شناسی، کاربری اراضی، نقشه راه ها، و خاک شناسی استان، جمع آوری شد. در ابتدا، مجموع نمونه ها به دو قسمت: برای ایجاد مدل (واسنجی) و برای صحت سنجی مستقل (اعتبارسنجی)، تقسیم شدند. با بهره گیری از تحلیل چندمتغیره رگرسیون حداقل مربعات جزیی (PLSR) و بر اساس تکنیک اعتبارسنجی متقاطع (CV)، و عملیات پیش پردازش ابرطیفی همچون: میانگین گیری (کاهش- داده های- طیفی)، الگوریتم های هموارسازی و مشتق اول طیفی (1st D) بر اساس الگوریتم ساویتسکی-گولای (SGA)؛ علایم طیفی و دامنه های بازتابی مختص اجزای سیلت، مشخص گردید.

بررسی علایم و رفتارهای طیفی ذرات سیلت، بر اساس عملیات مدل سازی بر مبنای الگوریتم PLS به انجام رسید. مدل نهایی با تعداد 4 فاکتور پنهان (LFs) با این مشخصات کالیبره شد، RC: 0/55، RMSEC: 8/31 %، RPDC تقریبی 1/20، و نیز RPIQC تقریبی 1/71، که به عنوان مطلوب ترین مدل جهت برآورد مقادیر سیلت خاک های استان مازندران، شناخته شد. نتایج، نشان دهنده توانایی مدل در تخمین مقادیر سیلت منطقه بوده است که در ادامه، دامنه های طیفی موثر در بررسی اجزای سیلت، نیز آشکارسازی شده و مشخص گردید. ضرایب همبستگی مقادیر سیلت با دامنه های طیفی موثر نیز بدین ترتیب محاسبه شدند: UV 390 نانومتر: 0/27، Vis 680 نانومتر: 0/31، NIR 970 الی 990 نانومتر: 0/32، SWIR: باندهای 1400 الی 1410 نانومتر: 0/34، 1910 الی 1930 نانومتر: 0/38، 2200 الی 2210 نانومتر: 0/39، 2340 الی 2350 نانومتر: 0/41 و نیز در آخر، برای باندهای 2430 الی 2460 نانومتر: 0/43 محاسبه گردید. باندهای طیفی تعیین شده با بیشترین مقادیر همبستگی (R(CCmax))، حاکی از نفوذ و تاثیر بالای آن ها به عنوان متغیرهای مستقل تخمین گر، در فرآیند مدلینگ پارامتر سیلت در استان مازندران، بوده اند. در نهایت، قابلیت فن آوری مجاورت سنجی بازتابی پراکنشی مریی-مادون قرمز نزدیک (VNIR-PS)، در بررسی اجزای سیلت در منطقه به اثبات رسید.

در این شیوه، علاوه بر فرآیند مدل سازی، دامنه ها و باندهای طیفی بارز تحت اثر سیلت مشخص گردید که می تواند به عنوان مبنایی جهت بررسی مقادیر سیلت در مقیاس بسیار وسیع، با عملیات بیش مقیاس سازی توسط داده های ابرطیفی هوایی- ماهواره ای، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، این امر نشان دهنده اهمیت فن آوری طیف سنجی بازتابش خاک، به عنوان پایه ای در آشکارسازی و تشخیص طول موج های طیفی مفید و نیز ایجاد مدل، جهت استفاده آن در داده های دورسنجی ماهواره ای می باشد. همچنین، توصیه می شود برای بهبود کیفیت مدل، از داده هایی با ضریب تغییرات بالاتر و نیز رنج بیشتر استفاده گردد تا الگوریتم pls بتواند به طور بهتری عمل کند.