شماره ركورد
24813
شماره راهنما
GEOG2 1140
عنوان
ارزيابي حساسيت فرسايش خندقي با استفاده از تكنيكهاي يادگيري ماشين (منطقه مورد مطالعه: حوضه آبخيز ميان¬آب- شوشتر)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
سنجش از دور و سيستم اطلاعات جغرافيايي- سيستم اطلاعات جغرافيايي
دانشكده
علوم جغرافيايي و برنامه ريزي
تاريخ دفاع
1403/10/26
صفحه شمار
149 ص.
استاد راهنما
رضا ذاكرينژاد , رحمان زندي دره غريبي
استاد مشاور
حسين باقري
كليدواژه فارسي
فرسايش خندقي , الگوريتمهاي يادگيري ماشين(MLA) , حوضه آبخيز ميان آب-شوشتر
چكيده فارسي
خاك يكي از منابع مهم و ارزشمند طبيعت است و حدود 95 درصد غذاي انسان از آن حاصل ميشود. بدون داشتن خاك سالم، حيات و زندگي روي زمين امكانپذير نخواهد بود. فرسايش خاك يك فرايند فيزيكي و يكي از خطرناكترين سازوكارهاي گسيختگي سطح زمين است كه باعث كاهش حاصلخيزي و آسيب به زمينهاي كشاورزي ميشود. يكي از فرايندهاي مهم تخريب خاك، فرسايش خندقي است كه در اقليمهاي مختلف موجب تلفات قابل توجه خاك و توليد مقادير فراوان رسوب ميشود. فرسايش خندقي يكي از پيچيدهترين و مخربترين انواع فرسايش آبي به شمار ميرود. بنابراين، مطالعه، شناسايي و پهنهبندي مناطق مستعد فرسايش خندقي ضرورت بسيار زيادي پيدا كرده است. هدف اين پژوهش شناسايي عوامل مؤثر بر وقوع فرسايش خندقي، پيشبيني و پهنهبندي احتمال وقوع آن در حوضه آبخيز ميانآب-شوشتر است. در ابتدا با استفاده از تصاوير گوگل ارث (Google Earth)، تصاوير ماهوارهاي و بازديدهاي ميداني، نقشه پراكنش نقاط خندقي تهيه شد. در اين پژوهش از 4000 نقطه براي وضعيت وجود خندق و 4000 نقطه ديگر براي عدم وجود خندق استفاده شد. در گام بعد، لايههاي مهمترين شاخصهاي توپوگرافي به عنوان پارامترهاي محيطي مؤثر در رخداد فرسايش خندقي تهيه گرديد. متغيرهاي مستقل مؤثر در وقوع فرسايش خندقي شامل ارتفاع، درجه شيب، جهت شيب، شاخص طول شيب (LS)، شاخص رطوبت توپوگرافي (TWI)، شاخص قدرت جريان (SPI)، شاخص انتقال رسوب (STI)، سنگشناسي، كاربري اراضي، 5 شاخص پوشش گياهي شامل NDVI، EVI، ARVI، SAVI و OSAVI، فاصله از آبراهه، تراكم آبراهه، فاصله از خطواره، تراكم خطواره، فاصله از جاده، تراكم جاده، متوسط بارندگي ساليانه، شاخص فرسايندگي باران (R)، بافت خاك (شن، رس و سيلت) و شاخص فرسايشپذيري خاك (k) ميباشند. از ميان مجموعه 14 الگوريتم يادگيري ماشيني اجرا شده در اين پژوهش، الگوريتمهاي CatBoost، LightGBM و AdaBoost با F1-score بالاي 94 درصد دقت بيشتري نسبت به ساير الگوريتمها داشتند. همچنين، از ميان 23 شاخص تأثيرگذار در وقوع فرسايش خندقي در اين منطقه، كاربري اراضي به عنوان مهمترين متغير مؤثر شناخته شد. پس از آن، شاخصهاي ARVI و تراكم آبراهه در رتبههاي بعدي قرار دارند. بر اساس نتايج كلاسبندي سه الگوريتم برتر، تقريباً 984/67 درصد از منطقه در كلاس خطر خيلي كم، 074/14 درصد در كلاس خطر كم، 739/7 درصد در كلاس خطر متوسط، 363/55 درصد در كلاس خطر زياد و 5837/4 درصد در كلاس خطر خيلي زياد قرار دارند. نتايج اين پژوهش نقش مهمي در پيشگيري و كاهش خسارات ناشي از وقوع فرسايش خندقي در منطقه مورد مطالعه خواهند داشت.
كليدواژه لاتين
Gully Erosion , Machine Learning Algorithms(MLA) , Mianab-Shushtar Watershed
عنوان لاتين
Gully Erosion Susceptibility Assessment Using Machine Learning Techniques (Case Study: Mianab-Shushtar Water-shed)
گروه آموزشي
جغرافياي طبيعي
چكيده لاتين
Soil is one of the most important and valuable natural resources, providing around 95% of human food. Without healthy soil, life on Earth would not be possible. Soil erosion is a physical process and one of the most dangerous mech-anisms of land degradation that leads to the reduction of fertility and damage to agricultural lands. One of the major processes of soil degradation is gully ero-sion, which causes significant soil loss and produces large amounts of sediment in various climates. Gully erosion is considered one of the most complex and destructive types of water erosion. Therefore, studying, identifying, and mapping areas prone to gully erosion has become highly necessary. The aim of this study is to identify the factors influencing gully erosion occurrence, predict, and map the likelihood of its occurrence in the Mianab-Shushtar watershed. Initially, us-ing Google Earth images, satellite imagery and field surveys, a map of gully dis-tribution points was prepared. In this research, 4000 points with the presence of gullies and another 4000 points without gullies were used. Next, the most im-portant topographic indices were prepared as environmental parameters influ-encing gully erosion occurrence. The independent variables affecting gully ero-sion include elevation, slope degree, slope direction, slope length index (LS), topographic wetness index (TWI), stream power index (SPI), sediment transport index (STI), lithology, land use, five vegetation indices including NDVI, EVI, ARVI, SAVI and OSAVI, distance to streams, stream density, distance to faults, fault density, distance to roads, road density, average annual precipitation, rain-fall erosivity index (R), soil texture (sand, clay and silt), and soil erodibility in-dex (K).Among the 14 machine learning algorithms implemented in this study, CatBoost, LightGBM, and AdaBoost algorithms showed higher accuracy with an F1-score over 94% compared to other algorithms. Additionally, among the 23 indices influencing gully erosion occurrence in the area, land use was identified as the most important variable. The next most influential indices were ARVI and stream density. Based on the classification results of the three best algorithms, about 67/984% of the area falls in the very low-risk class, 14/074% in the low-risk class, 7/739% in the moderate-risk class, 5/363% in the high-risk class, and 4/837% in the very high-risk class. The results of this study will play a signifi-cant role in preventing and reducing the damage caused by gully erosion in the studied region.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
138065
نويسنده