محمدعلی زارع چاهوکی

از جمله اثرات مستقیم و مشهود تغییرات آب و هوایی، دگرش در میزان بارش برف در مناطق مختلف جغرافیایی است. این در حالی است که بارش برف در حوضه های کوهستانی همواره به عنوان مهم ترین منبع تأمین منابع آب در فصول خشک تلقی می شود. یکی از آشکارترین ویژگی های پوشش برف کوهستان، ناهمگنی مکانی آن می باشد. به دلیل محدودیت های عملی، جمع آوری داده ها به ویژه در مقیاس های وسیع، دشوار و گاهی غیرممکن بوده و استفاده از روش های غیرمستقیم توصیه می شود. در این پژوهش کارایی حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان در مدل سازی عمق برف و همچنین اثر کاهش ویژگی با مدل الگوریتم ژنتیک در منطقه کوهستانی چلگرد ایران مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا با استفاده از روش هایپرکیوب محل ۱۰۰ نقطه مشخص و داده های عمق برف در نقاط موردنظر و همچنین در ۱۹۵ نقطه دیگر به صورت تصادفی برداشت گردید. سپس با استفاده از مدل رقومی ارتفاع ۲۵ پارامتر ژئومورفومتری استخراج گردید و همراه با شش باند تصاویر ماهواره لندست هشت و شاخص تفاوت نرمال شده برف به عنوان ورودی های مدل ها انتخاب گردید. در این پژوهش از الگوریتم ژنتیک برای افزایش سرعت و آماده سازی شبکه ماشین بردار پشتیبان که به عنوان یک دسته بندی کننده عمل می کند و همچنین انتخاب متغیرهایی که بیشترین همبستگی را با عمق برف دارند استفاده گردید. ازآنجایی که کاهش ویژگی های غیر مؤثر می تواند سبب افزایش دقت یادگیری شود، در این پژوهش از الگوریتم ژنتیک برای فرایند بهینه سازی استفاده گردید. نتایج نشان داد روش حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان با میزان ضریب تعیین 36/0 و جذر میانگین مربعات خطای 8/17 مدل سازی عمق برف را انجام داده است؛ اما الگوریتم ژنتیک با انتخاب ویژگی های مؤثر توانست با ضریب تعیین ۹۵/۰ و جذر میانگین مربعات خطا برابر با ۹۷/۳ سانتی متر و بادقت بهتری نسبت به استفاده از تمامی ویژگی ها تغییرات عمق برف را مدل کند.

شناسایی کامل مخاطرات و اولویت بندی آن ها در جهت عدم آسیب به طبیعت از اولین گام های مدیریت منابع طبیعی می باشد. لذا معرفی یک سیستم جامع قابل ارزیابی، درک و ارزشیابی، درجهت کنترل مخاطرات ضروری می باشد این پژوهش با هدف مدلسازی و پیش بینی میزان مخاطرات محیطی به دنبال افزایش تخریب در محیط های طبیعی به کمک شبکه عصبی مصنوعی (ANN) انجام گرفت. به این ترتیب تعداد 600 نمونه خاک و پوشش گیاهی در واحدهای همگن اکولوژیک برداشت شد. نمونه های خاک با روش ترانسکت نواری به توجه به عمق خاک و در چهار پروفیل (cm5،10،15،20) تهیه شد. نمونه های گیاهی نیز با روش سطح حداقل و با استفاده از پلات های مربع 2 2 با توجه به نوع، تراکم و پراکنش پوشش گیاهی برداشت شد. نمونه برداری در دو زون امن و سایر استفاده ها مدل سازی با کمک ANN در محیط متلب انجام شد. مدل بهینه پرسپترون چندلایه با دو لایه پنهان، تابع تانژانت سیگموئید و 19 نورون در هر لایه و ضریب تبیین 90/0 انتخاب شد. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد، رطوبت وزنی خاک در شدت کاهش تنوع زیستی و ریسک سیل و همچنین افزایش ریسک انقراض گونه های اندمیک منطقه اثرگذار خواهد بود، و پس از آن وزن مخصوص ظاهری و حقیقی و تخلخل خاک و فاصله از جاده نقش کلیدی در تخریب پوشش گیاهی، افزایش سیل و افزایش ریسک انقراض پوشش گیاهی را دارند. لذا پیشنهاد می شود اقدامات مرتبط با احیای خاک و پوشش گیاهی در این پارک به منظور کاهش تخریب های آتی هرچه سریعتر انجام شود.

ارتقاء اطلاعات کمی به بهبود پیش بینی پارامتر های برف کمک می کند. تاکنون تعاملات بین اندازه ی پیکسل به صورت محدود بررسی شده است. هدف از این تحقیق، بررسی اثر قدرت تفکیک مکانی بر روی پیش بینی عمق برف از طریق آزمون تجربی روابط بین مدل های رقومی ارتفاع و پارامترهای مؤثر در مدل سازی عمق معادل برف با قدرت تفکیک مختلف و با استفاده از مدل رگرسیون چندمتغیره می باشد. به همین منظور ابتدا با استفاده از روش هایپرکیوب محل 100 نقطه مشخص و طی یک عملیات صحرایی داده های عمق برف در نقاط مورد نظر و همچنین در 195 نقطه دیگر به صورت سیستماتیک و با نمونه بردار مدل فدرال برداشت گردید.. سپس یک مدل رقومی ارتفاع 10 متری به عنوان مبنا انتخاب گردید و از مدل رقومی ارتفاع مبنا تعداد 25 پارامتر مرفومتری استخراج و به عنوان ورودی شبکه ی عصبی ان تخاب و با استفاده از آنالیز حساسیت مهم ترین پارامترهای تأث یرگذار در مدل سازی ع مق برف مشخص شد. در مرحله ی بعد با استفاده از مدل رقومی ارتفاع مبنا 9 مدل رقومی ارتفاعی با اندازه ی پیکسل متفاوت استخراج گردید. سپس در ادامه پارامترهای مؤثر در عمق برف با استفاده از 10 مدل رقومی ارتفاع استخراج و بین آن ها و عمق برف نمونه برداری شده یک رابطه ی رگرسیونی ایجاد و عمق برف محاسبه گردید. جهت ارزیابی دقت مدل ها از پارامترهای RMSE، NMSE، MSE و MAE استفاده و در نهایت مدل رقومی ارتفاع 150 متر با مقادیر به ترتیب 75/24، 350/0، 975/612 و 97/18 بهترین مدل رقومی ارتفاع جهت مدل سازی عمق برف انتخاب گردید. این مسأله می تواند در کاهش هزینه ها و افزایش دقت برآورد عمق برف کمک بسیاری نماید.