Skip to main content
SUPERVISOR
حسین خادمی موغاری (استاد مشاور) شمس اله ایوبی (استاد راهنما) نورایر تومانیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ahmad Pilevar shahri
احمدرضا پیله ورشهری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Incorporation of Remotely Sensed Data and Terrain Attributes to Predict Soil Organic Carbon in Zargham Abad, Semirom
Prediction of soil organic carbon (SOC) is a crucial proxy to manage and conserve natural resources, monitoring CO 2 and preventing soil erosion strategies at the landscape, regional, and global scales. The objectives of this study were (i) to evaluate capability of regression models to predict SOC using terrain attributes and remote sensing data (ii) to evaluate capability of artificial neural network models to predict SOC using terrain attributes and remote sensing data and determining the most important factors which could explain the variability of SOC in the hilly regions and (iii) to evaluate spatial estimation of SOC by Ok, IDW, RBF and Cok using auxiliary data including the remotely sensed data and terrain attributes. A study area of 24 km 2 in hilly regions of Zargham Abad in south of Semirom, central Iran, under natural range land use located at 51 ? 39 ? E longitude and 31? 18? N latitude was selected. The average elevation of the study area is 2500 m a. s. l. The mean annual temperature and average annual precipitation are 10.6ْ C and 350 mm respectively. 125 soil samples from 0-10 cm depth were collected. Soil organic carbon was measured for the collected soil samples. The elevation data were used to create a 3m digital elevation model (DEM) using ILWIS. Then, primary and secondary topographical indices were generated from the DEM using ILWIS, DIGEM and TAS softwares. Remote sensing data used to develop the models included Landsat ETM. Image geocoding was performed using ground control points obtained through 1/25000 topographic maps with UTM coordinates, with 0.21 pixel accuracy. Finally, regression and ANN models were developed for SOC estimation in the study area and then the developed models were validated by additional samples (25 % of total data set). In the four developes models, different groups of inputes were included. In model 1 and 2 terrain attributes and remote sensing data were considered as predictors, respectively. In model 3 inclusion of terrain attributes and remote sensing data were evaluated and soil texture in addition to model 3 were examined in model 4. The results showed that the regression models explained 60%, 54%, 71% and 83% and ANN models explained 89%, 84%, 94% and 95% of the total variability of SOC in the study area using models 1, 2, 3 and 4, respectively.
با توجه به نقش کربن آلی در پایداری خاک، جلوگیری از فرسایش و کنترل میزان دی اکسیدکربن هوا، پایش کربن آلی خاک از اهمیت خاصی برخوردار است. برآورد ذخیره کربن آلی خاک در مقیاس منطقه ای، ملی و جهانی بیشترین اهمیت را در ارزیابی تغییرات چرخه کربن دارد. اهداف این مطالعه عبارتند از: 1) مقایسه مدل های رگرسیون چندمتغیره در برآورد کربن آلی خاک به کمک داده های محیطی سرزمین و سنجش از دور، 2) مقایسه مدل های هوشمند شبکه عصبی در برآورد کربن آلی خاک به کمک داده های محیطی سرزمین، سنجش از دور و برخی از ویژگی های خاک و تعیین فاکتورهای مهم در برآورد کربن آلی خاک در منطقه، 3) برآورد توزیع مکانی کربن آلی خاک با استفاده از روش های کریجینگ، نزدیک ترین فاصله، توابع شعاع محور و کوکریجینگ با استفاده از داده های سنجش از دور و ویژگی های توپوگرافی و مقایسه دقت روش های ذکر شده در برآورد کربن آلی خاک. منطقه مورد مطالعه با مساحت 24 کیلومتر مربع در اراضی تپه ماهوری ضرغام آباد، جنوب سمیرم واقع در استان اصفهان با کاربری مرتع واقع در طول جغرافیایی ?39 ?51 شرقی و عرض جغرافیایی ?18?31 شمالی با میانگین ارتفاع برابر با 2500 متر و میانگین بارندگی سالیانه و دمای سالیانه به ترتیب برابر با 350 میلی متر و 6/10 درجه سانتی گراد انتخاب و نمونه برداری در 125 نقطه از عمق 10-0 سانتی متری انجام شد. میزان کربن آلی نمونه های خاک جمع آوری شده اندازه گیری شد. سپس مدل رقومی ارتفاع منطقه در پیکسل هایی به ابعاد 3×3 متر در محیط نرم افزار ILLWIS تهیه و با استفاده از آن ویژگی های پستی و بلندی اولیه و ثانویه محاسبه شد. در این تحقیق از داده های رقومی سنجنده + ETM ماهواره لندست به عنوان متغیر کمکی به منظور پیش بینی کربن آلی خاک استفاده گردید. تصحیح هندسی تصاویر با استفاده از نقاط کنترل حاصل از نقشه توپوگرافی 25000/1 انجام گردید. در نهایت مدل hy;های رگرسیون چند متغیره و شبکه عصبی مصنوعی بین داده های توپوگرافی، داده های سنجش از دور، برخی از ویژگی های خاک و کربن آلی خاک، برقرار و سپس به وسیله ی نقاط اضافی نمونه برداری شده (25 نقطه)، مدل های به دست آمده اعتبارسنجی شدند. نتایج پژوهش نشان داد که مدل های رگرسیونی توانستند 60، 54، 71 و 83 درصد از تغییرات مکانی کربن آلی و مدل های شبکه عصبی مصنوعی با استفاده از داده های آنالیز سطح زمین، سنجش از دور، تلفیق داده های سنجش از دور و آنالیز سطح زمین و همچنین تلفیق داده های سنجش از دور، آنالیز سطح زمین و برخی از ویژگی های خاک شامل درصد رس و سیلت به ترتیب 89، 84 ، 94 و 95 درصد از تغییرات را در منطقه مورد مطالعه توجیه نماید. نتایج آنالیز حساسیت شبکه عصبی مصنوعی با ویژگی های توپوگرافی، داده های سنجش از دور، رس و سیلت به عنوان ورودی نشان داد که باند 2، انحنای قائم، رس، شیب، سیلت، باند 1، شاخص پوشش گیاهی، شاخص حمل رسوب، شاخص قدرت جریان، انحنای افقی، باند 5، شاخص رطوبت، باند 7، جهت شیب و انحنای سطحی زمین به عنوان فاکتورهای مهم در تبیین تغییرات کربن آلی خاک در اراضی تپه ماهوری مورد مطالعه بودند. بر اساس معیار جذر میانگین مربعات خطا که در مدل های رگرسیونی به ترتیب 27/0، 26/0، 11/0 و

ارتقاء امنیت وب با وف بومی