شناسایی پارامتر های ژئومرفومتری مناسب برای تهیه نقشه رقومی خاک (مطالعه موردی: استان تهران)

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده

محقق مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان تهران

چکیده

امروزه برای تهیه نقشه های رقومی خاک از پارامترهای ژئومورفومتری موسوم به متغییرهای محیطی استفاده می گردد بطوری که با استفاده از این داده ها به تعمیم نتایج آزمون خاک به مناطق مشابه اقدام می گردد. بدین منظور، یافتن متغییرهای محیطی مطلوب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از آنجا که درک تغییرات در فرایندهای سطح زمین مستلزم شناسایی همه جانبه متغییرهای محیطی موجود در آن است (Bishop et al. 2012) و این تغییرات عمدتا ناشی از تغغیر در مورفولوژی، ساختار، ترکیب، گذشت زمان و فعالیت های انسان می‌باشد (Bishop et al., 2003) و با توجه به اهمیت انتخاب متغییرهای محیطی مناسب برای افزایش دقت در تهیه یک نقشه رقومی با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی، این پژوهش بدنبال شناسایی و معرفی این متغییرهای محیطی مناسب بر اساس تحلیل داده ها و بر مبنای آزمون های آماری معتیر می باشد تا بر این مبنا نقشه های رقومی با دقت مطلوب در محدوده جغرافیایی استان تهران تهیه گردد. علاوه بر این استفاده سایر محققین از نتایج این پژوهش و متغییرهای محیطی معرفی شده در آن، موجب بکارگیری متغییرهای اولیه یکسان در تهیه نقشه های رقومی مختلف شده و در نتیجه، امکان مقایسه بهتری میان نقشه های رقومی مختلف وجود خواهد داشت. اهمیت این پژوهش از آنجاست که بررسی این عوامل، مهم و حائز اهمیت بوده و نتایج پژوهشی در این زمینه قبلا در استان تهران انتشار نیافته لذا برای تهیه نقشه رقومی در مطالعات آتی می توانند مورد استفاده سایر محققان قرار گیرند.

هدف این پژوهش، تعیین متغییرهای محیطی مناسبی است که از آنها بتوان در مدلسازی برای تهیه نقشه رقومی خاک در استان تهران استفاده نمود. در پژوهش حاضر، باندهای تصاویر ماهواره ای سنجنده OLI_TIRS و نقشه رقومی ارتفاع استان تهران با استفاده از از نرم افزارهای جی آی اس مورد پردازش اولیه قرار گرفت. 49 داده محیطی شامل مدل رقومی ارتفاع (Digital Elevation Model)، Analytical Hillshading، شاخص اندفرم (Landforms)، شاخص بافت خاک (Texture)، شاخص تجمع جریان (Flow Accumulation)، اشخص حفاظت (Protection Index)، Clusters، Cross-Sectional Curvature، Longitudinal Curvature، LS Factor، شاخص فاصله عمودی تا شبکه کانال (Vertical Distance to Channel Network)، شاخص خیسی توپوگرافیک (Topographic Wetness Index)، شاخص سطح پایه شبکه کانال (Channel Network Base Level)، شاخص عمق دره (Valley Depth)، Catchment Slope، شاخص شیب (Slope)، شاخص وضعیت شیب نسبی (Relative Slope Position)، شاخص حوزه زهکش (Drainage Basins)، Closed Depression، شاخص جهت شیب (Slope Aspect)، Convergence Index، شاخص طول کانال (Channel Length)، Multi-resolution Valley Bottom Flatness Index، Multi-resolution index of ridge top flatness، Modified Catchment Area، Output، Variance، Sunset، Sunrise، Day Length، Bands Sensor، شاخص شوری خاک (Salinity Index)، شاخص گچ خاک (Gypsum) Index، شاخص درخشندگی (Brightness Index)، شاخص کربنات خاک (Carbonate Index)، شاخص رس خاک (Clay Index) و شاخص نرمال شده پوشش گیاهی (Normalized Difference Vegetation Index) بودند تجزیه و تحلیل آماری شدند و مقادیر دارای بیشترین R2، CV و کمترین RMSE به عنوان عوارض زمین مطلوب ارزیابی شدند. بر اساس نتایج این پژوهش، باندهای 2، 3، 4 و 8 به عنوان بهترین باندهای تصاویر ماهواره ای لندست 8 برای ارزیابی متغییرهای محیطی بودند. همچنین نقشه رقومی ارتفاع، شیب، فاصله عمودی تا شبکه کانال، سطح پایه شبکه کانال، لندفرم، بافت، طول دره، شاخص انحنا، شاخص تسطیح کف دره، شاخص تسطیح بالای پشته، شاخص خیسی توپوگرافیک، حوزه های زهکش، طول کانال و شاخص درخشندگی به عنوان 14 داده محیطی مناسب برای استفاده در مدلسازی برای تهیه نقشه رقومی خاک معرفی شدند. این پژوهش در خصوص ضرایب همبستگی با پژوهش های قبلی در این زمینه (زینالی و همکاران. 1395) و (دارستانی فراهانی و همکاران. 1395) همخوانی نشان داد. در تحقیقی دیگر باندهای 1 تا 5 و 7 سنجنده TM برای تهیه نقشه شوری خاک مناسب تشخیص داده شدند که با نتایج این پژوهش همخوانی نشان داد (زینالی و همکاران. 1395). نتایج این پژوهش، برای تحقیقات آتی در زمینه خاک کاربرد دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of Optimum Geo-morphometric Parameters to Digital Soil Map (Case Study: Tehran Province, Iran)

نویسنده [English]

  • Mahdi Sadeghi Pour Marvi
Researcher at Agricultural and Natural Resources Research and Education Center of Tehran Province
چکیده [English]

Todays, geo-morphometric parameters named as environmental co-variates are used to digital soil maps, so that using these data, the results of soil tests are generalized to similar areas. For this object, finding the suitable environmental variables is of special importance. Since understanding changes in land surface processes requires comprehensive identification of the environmental variables present in it (Bishop et al. 2012), and these changes are mainly due to changes in morphology, structure, composition, passage of time, and human activities (Bishop et al., 2003), and considering the importance of selecting appropriate environmental variables to increase the accuracy in preparing a digital map using a geographic information system, this research seeks to identify and introduce these appropriate environmental variables based on data analysis and reliable statistical tests, so that digital maps with the desired accuracy can be prepared in the geographical area of Tehran province. In addition, other researchers' use of the results of this study and the environmental variables introduced in it will result in the use of the same initial variables in the preparation of different digital maps, and as a result, there will be a better possibility of comparison between different digital maps. The importance of this study is that the study of these factors is important and significant, and research results in this field have not been published before in Tehran province, so they can be used by other researchers to prepare digital maps in future studies. The objective of this study was to determine the appropriate environmental data that can be used to a digital soil map of Tehran province. Data were processed and 49 environmental data were statistically analyzed included Digital Elevation Model، Analytical Hillshading، Landforms، Texture، Flow Accumulation، Protection Index، Clusters، Cross-Sectional Curvature، Longitudinal Curvature، LS Factor، Vertical Distance to Channel Network، Topographic Wetness Index، Channel Network Base Level، Valley Depth، Catchment Slope، Slope، Relative Slope Position، Drainage Basins، Closed Depression، Slope Aspect، Convergence Index، Channel Length، Multi-resolution Valley Bottom Flatness Index، Multi-resolution index of ridge top flatness، Modified Catchment Area، Output، Variance، Sunset، Sunrise، Day Length، Bands Sensor، Salinity Index، Gypsum Index، Brightness Index، Carbonate Index، Clay Index و Normalized Difference Vegetation Index

These environmental covariates were statistically analyzed and the values with the highest R2, CV and the lowest RMSE were evaluated as favorable environmental data. Based on these results, bands 2, 3, 4 and 8 were introduced as the best bands of Landsat 8 satellite images to evaluate environmental covariates. The selection of environmental data is of special importance in the preparation of digital maps by co-kriging method, on this basis, in this study, the identification of suitable environmental data for the preparation of digital soil maps in Tehran province was targeted. Based on the results of the present study, out of 49 environmental data reviewed, based on statistical analysis, 14 favorable environmental data were selected. Thus, it is concluded that in preparing a digital soil map, to ensure the accuracy of generalization of laboratory measurement results of soil samples to similar areas, DEM, Slope, CNBL, VDCN, Landforms, Texture, Valley Depth can be used. , Convergence Index, MRVBF, MRRTF, TWI, Drainage Basins, Channel and Brightness Index were used as desirable auxiliary data in soil studies in the geographical area of Tehran province. This study showed consistency with previous studies in this field regarding correlation coefficients (Zeinali et al. 2016) and (Darstani Farahani et al. 2016). In another study, bands 1 to 5 and 7 of the TM sensor were found to be suitable for preparing soil salinity maps, which was consistent with the results of this study (Zeinali et al. 2016).The results of these study use to future soil research.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Environmental Covariates
  • Digital Map
  • Soil
  • SAGA
  • GIS
  • Tehran