ژپوهشی( - )مقالهعلمی

ناريا کاخ و بآ تاقيقحت هرود|

|52 هرامش

|12 دنفسا 1400 ( ص 3018 - 3001 )

https://dx.doi.org/10.22059/ijswr.2022.333856.669130

یملع هلاقم(

- )یشهوپژ

The Use of Spectral Indices to Estimate Soil Surface Moisture using Machine Learning Algorithms

AZADEH SEDAGHAT¹, MAHMOUD SHABANPOUR SHAHRESTANI^1*, ALI AKBAR NOROOZI², ALIREZA FALLAH NOSRATABAD³, HOSSEIN BAYAT⁴

1. Department of Soil Science, Faculty of Agriculture Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran.

2. Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.

3. Soil and Water Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.

4. Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran (Received: Nov. 12, 2021- Revised: Jan. 2, 2022- Accepted: Jan. 4, 2022)

ABSTRACT

Detailed information about soil moisture and its spatial and temporal distribution provides opportunity for optimized land resources utilization. Our study aimed to estimate soil surface moisture through readily availabile soil parameters and spectral index obtained from Sentinel-2 sensors using two methods, artificial neural networks (ANN) and support vector regression (SVM). There were 124 soil samples collected from three regions of Iran (Tehran, Garmsar, and Lorestan). After normalizing the data, the significance of the correlation between input variables (spectral indices and basic soil properties) and output variables (surface moisture) was evaluated statistically. In the next step, the mentioned methods were used to perform a modeling process, and the results were evaluated. The results showed that the ANN method outperformed the SVM method. Based on ANN technique, the Root Mean Square Error (RMSE), Akaike Information Criterion (AIC), coefficient of determination (R²) and Relative Improvement (RI) in the training step were 0.033, -538, 0.71, 21.25, and in the testing step they were 0.410, -266, 0.69, and 16.06, respectively. Also, RMSE, AIC, R², and RI in the SVM method in training step were respectively 0.035, -474, 0.71, and 35.16 and in testing step were respectively 0.046, 252, 0.63, and 20.21. Using the ANN method, soil color index (CI) has been shown to estimate soil moisture more accurately than other spectral indices. Therefore, the ANN method constructs a nonlinear relationship between soil surface moisture and input parameters, which enables soil moisture to be estimated with acceptable accuracy in the study area.

Keywords: Transfer Functions, Soil Color Index, Salinity Index, Soil Temperature Index, Soil Surface Moisture.

*Corresponding Author’s Email: shabanpour@guilan.ac.ir

صخاش زا هدافتسا کاخ یحطس تبوطر دروآرب رد یفيط یاه

رب نيشام یريگداي متيروگلا ساسا

تقادص هدازآ دومحم ،1

یناتسرهش روپنابعش

1

یزورون ربکا یلع ،*

ترصن حلاف اضريلع ،2 3دابآ

تايب نيسح ،

4

1 . هورگ و مولع کاخ یسدنهم

، مولع هدکشناد ،یزرواشک

هاگشناد ،نلایگ ،تشر ناریا .

2 . نامزاس ،یرادزیخبآ و کاخ تظافح هدکشهوژپ تاقیقحت

ناریا ،نارهت ،یزرواشک جیورت و شزومآ ، .

3 . ناریا ،جرک ،یزرواشک جیورت و شزومآ ،تاقیقحت نامزاس ،بآ و کاخ تاقیقحت هسسوم .

4 . هورگ کاخ یسدنهم و مولع

، اد انیس یلعوب هاگشناد یزرواشک هدکشن ،

نادمه ناریا ، .

:تفایرد خیرات(

21 / 8 / 1400 - :یرگنزاب خیرات 12

/ 10 / 1400 - :بیوصت خیرات 14

/ 10 / 1400 )

هديکچ

علاطا قیقد زا نازیم تبوطر حطس کاخ و عیزوت یناکم ینامز و نآ یم دناوت رجنم هب هرهب یرادرب هنیهب زا تاناکما نیمز

زا فده .ددرگ شهوژپ

دروآرب رضاح کاخ یحطس تبوطر

هب هلیسو یاهرتماراپ صخاش و کاخ تفایدوز

لصاح یفیط یاه

لنیتنس هدنجنس زا -1

2 ود اب ( یعونصم یبصع هکبش شور و )ANN

نویسرگر رادرب نابیتشپ ( .تسا )SVM

دادعت هب 124

هس زا کاخ هنومن هقطنم

)ناتسرل و راسمرگ ،نارهت( ناریا سپ .دش هتشادرب

زا لامرن یزاس هداد یاه رظندروم ینعم ، یراد

یگتسبمه یاهریغتم

صخاش( یدورو هیاپ تایصوصخ و یفیط یاه

)کاخ یا اب

زا )یحطس تبوطر( یجورخ رظن

یرامآ

.دیدرگ یسررب

،سپس لدم یزاس اب شور یاه روکذم ماجنا و جیاتن دروم یبایزرا رارق .تفرگ جیاتن ناشن هک داد شور

ANN

ییاراک یرتهب شور هب تبسن

SVM

دراد شور رد.

اطخ تاعبرم نیگنایم هشیر ،ریداقم نیگنایم ،ANN (RMSE)

کیئاکآ ،

(AIC)

نییعت بیرض ،

2)

یبسن دوبهب بیرض و ،(R

ترت هب(RI)

ی ب شزومآ هلحرم رد 033

/ 0 ، 538 - ، 71 / 0 و 25 / 21 رد و

نومزآ هلحرم 410

/ 0 ، 266 - ، 69 / 0 و 06 / 16 نینچمه .دندمآ تسد هب نیگنایم ریداقم

،RMSE

،AIC R2

و شور ردRI

ترت هبSVM

ی ب شزومآ ۀلحرم رد 035

/ 0 ، 474 - ، 71 / 0 و 16 / 35 نومزآ ۀلحرم رد و 046

/ 0 ، 252 - ، 63 / 0 و 21 / 20 هب

( کاخ گنر صخاش شهوژپ نیا رد .دندمآ تسد صخاش ریاس هب تبسن )CI

شور اب یفیط یاه تقداب ANN

یرتلااب

ک دروآرب ار کاخ تبوطر تسا هدر

اربانب ؛ ی ن شور هکبش یعونصم یبصع اب

طابترا داجیا یطخریغ

نیب تبوطر حطس کاخ

و یدورو یاهرتماراپ رداق

هب دروآرب تبوطر کاخ اب لباق تقد لوبق رد هقطنم .تسا هعلاطمدروم

هژاو یاه :یديلک کاخ یحطس تبوطر ،کاخ یترارح صخاش ،یروش صخاش ،کاخ گنر صخاش ،یلاقتنا عباوت .

همدقم یسررب زوت ی ع یناکم پ کاخ تبوطر ی

ش نی زا دم و شهوژپ ی

ر ی ت

زرواشک ی حم و ی ط ز ی تس یم دشاب . تبوطر تاعلاطا جارختسا

تسا یگرزب شلاچ راومهان قطانم رد کاخ یحطس (

Luo et al.,

)2019

. تبوطر

،کاخ هب تدش هب هتسباو نامز

و هدوب ناکم و

رادقم

نآ رد ره هقطنم تبسن نامز هب و

ناکم رییغت -یم

دنک

.(Rosenbaum et al., 2012)

رگا یطابترا نیب هداد یاه

هراوهام یا و تبوطر کاخ دوش رارقرب

، ریواصت هراوهام یا رداق

دهاوخ

،دوب نیمخت تبوطر کاخ رد حطس هضوح ار لیهست و

هب یسرتسد طاقن

رود ای جراخ زا سرتسد ار

مهارف دزاس

(

Soleimani et al., 2008

.) هب لکروط ی شور یاه هزادنا یریگ

:لوئسم هدنسیون* shabanpour@guilan.ac.ir

1. Sentinel-2 Satellite

تبوطر کاخ هب هس هتسد یلک میسقت یم دنوش : هتسد لوا ا هزادن -

یریگ تبوطر کاخ رد هعرزم هب تروص میقتسم ای میقتسمریغ

تسا . هتسد مود شور یاه ینتبم رب شجنس رودزا تسا . هتسد

موس هدافتسا زا لدم یاه یضایر رد هیبش یزاس تبوطر کاخ

تسا . تیدودحم مود و لوا هتسد طسب هک دنراد ییاه

نیا هزادنا -

یریگ اه هب سایقم یاه گرزب راک یلکشم یم

دشاب

.(Zhao et al., 2010)

یارب هبلغ رب نینچ تیدودحم

،ییاه قیفلت

هداد یاه شجنس رودزا و لدم یزاس تبوطر کاخ هدافتسا هدش

تسا . شجنس زا رود رب یانبم طابترا یوق نیب صاوخ -ید

کیرتکلا بآ و کاخ لمع یم دنک و لد هب ی ل دید عماج و خاونکی ت

زا یحاون فلتخم

،نیمز یرادربریوصت ررکم

زا قطانم عیسو و

غ ی لباقر سرتسد

، هب تسد ندروآ تاعلاطا اب لصاوف ینامز مظنم و

شهاک رثا حرط یاه ییاسانش ینادیم

رب حم ی ط ز ی تس رایسب م دیف

هدوب ( تسا

Escorihuela and Quintana-Seguí., 2016

.)

یلاقتنا عباوت

(PTF)

کاخ تفایدوز تایصوصخ زا هدافتسا اب

،تارذ رطق یسدنه نیگنایم ،یرهاظ یلاگچ ،کاخ تفاب دننام هدام رادقم یم داجیا کاخ تارذ یسدنه درادناتسا فارحنا و یلآ

-

( دنوش

Bouma, 1989

هب رما نیا .) هک ییاهرتماراپ یارب هژیو

هزادنا نآ یریگ نامز و تخس اه

هتیسیتسلاپ دننام تسا رب

کاخ

(Al Masmoudi et al., 2021)

هدام ، کاخ یلآ

(Keskin et

al., 2019)

یکیلوردیه تیاده ،

(Sedaghat et al., 2016)

مرج ،

یرهاظ صوصخم

(Souza et al., 2016)

رادقم و کاخ بآ

(

Santra et al., 2018

.دراد یدایز تیمها ) یگدیچیپ و تلاکشم

-

رجنم ،تسا هدش نایب لااب رد هک کاخ تبوطر نیمخت رد هک ییاه لدم یاهرازبا زا هدافتسا هب هکبش دننام ،هداد رب ینتبم یزاس

یاه

یعونصم یبصع

(ANN)

نیشام ، ینابیتشپ رادرب یاه

(SVM)

و ،

یفداصت لگنج

(RF)

شیپ یارب ینیب

تسا هدش کاخ تبوطر

.

هداد

1یواک شیپ یارب بوبحم کینکت کی ینیب

،کاخ تبوطر

نیمخت هئارا حوضو اب ییاه

هداد اب لااب یاه شجنس یاه

یم رودزا -

هک دشاب روط هب

رثؤم نیمخت یارب کاخ تبوطر

زا هدافتسا اب

هداد شجنس یاه قطانم رد رودزا

نی هم کشخ تسا هدش هدافتسا

.

(Bousbih et al., 2018)

( )2017 ., et al Sadeghi

ترارح لدم اب ی

- ب یرص

(OPTRAM)

داد زا هدافتسا اب2

ه لنیتنیس هراوهام زا لصاح یاه

- 2 تسدنل و -

8 صخاش زا هدافتسا اب نیمز حطس یامد یاه

-

یهایگ ششوپ

VI)3 -

دروآرب ار کاخ حطس تبوطر(LST

دندومن .

هب زاین صاخ ناکم ره یارب لدم نیا هک دنداد ناشن ناققحم نیا یم هک دراد یدحاو رتماراپ تفرشیپ هار دناوت

لباق هجوت رد ار ی

شجنس قیرط زا کاخ تبوطر دروآرب .دیامن مهارف رودزا

(

Xia et al., (2019

کاخ یحطس تبوطر دروآرب یارب شور ود زا

لماش شور ود نیا .دندومن هدافتسا ،امد صخاش زا هدافتسا

یکشخ و یهایگ ششوپ

TVDI) 4) صخاش بیکرت(

یاه

NDVI/LSD

هلداعم زا هدافتسا( یثلثم لدم زا هدافتسا و )

هلمجدنچ ا

نیا یود ره دندرک شرازگ اهنآ .دوب )مود هجرد ی

شور هب اه .دنیامن دروآرب ار کاخ یحطس تبوطر دنتسناوت یبوخ

Adab et al., (2020)

ی نیشام زا تبوطر نیمخت یارب یریگدا

هداد زا هدافتسا اب کاخ حطس یاه

تسدنل و درک هدافتسا ریداقم

هزادنا شور زا لصاح ینیمخت ریداقم اب یریگ ،RF

وSVM ANN

.تشاد تقباطم

Ahmad et al., (2010)

صخاش زا هدافتسا اب

1 Data mining

2.OPtical TRApezoid Model

3. Land Surface Temperature- Vegetation Index

یلضافت لامرن ششوپ هدش هدنجنس زا لصاح یهایگ

AVHRR

شور اب شرازگ و دندز نیمخت ار کاخ یحطس تبوطر SVM

ییلااب درکلمع یحطس تبوطر نیمخت رد شور نیا هک دندرک .دراد

Moreira and Pedrollo (2015)

هدافتسا اب زا

شور یاه

نویسرگر یطخ

دنچ هریغتم و هکبش یعونصم یبصع ناشن

د دندا

هک طابترا تبوطر حطس کاخ اب هفلؤم یلصا یاه کی

طابترا

غ یطخری تسا هک طسوت لدم نویسرگر هب

یبوخ لباق شزارب و

حیضوت تسین و نیا ریغتم اب ریغ عباوت یطخ لدم هدش سوت ط

هکبش یاه یبصع لباق شیپ .تسا ینیب

تنس هراوهام نی

ل - 2 لاس طساوا رد 2015

و هدش هتخاس

تدم ا اب هعلاطم نامز نی

هب هراوهام م

نازی تسا هدوب دودحم

(

et al., 2017 Sadeghi

شهوژپ اما .) اه

یی نبم ی زا هدافتسا رب

صخاش اه ی ط یفی هداد زا لصاح فلتخم اه

ی تنس نی ل - 2 ارب ی

لدم زاس ی حطس تبوطر ی

سب کاخ رای .تسا هدش ماجنا مک

( )1996 Tietje and Hennings

تافارحنا هک دنداد ناشن

لباق هجوت ی ب نی داقم ری هزادنا گ یری پ و شی ب ینی همه رد هدش

اهPTF

ه صاوخ هک یکیلوردی

مخت ار کاخ نی

م ی ؛دراد دوجو دننز

اربانب

،نی شور زا هدافتسا اه

یی ارب ی ب فارحنا شهاک نی

اتن ی ج

هزادنا گ یری پ و شی ینیب ب هدش ا زا هدافتسا .تسا مهمPTF

کی

ور درکی ارب ی تسد یبای ا هب نی ،فده نتفای پ شی ینیب نک هدن یاه

دج رتدی شور و رترثؤم و اه

ی هب و زور لباق هعسوت رد رتدامتعا

PTF

م ی اربانب ؛دشاب نی

ا زا فده نی

ا هعلاطم داجی شور اب لدم اه

ی

دج دی لباق و ارب ،دامتعا ی

ب فارحنا شهاک نی

اتن جی دنا هزا یریگ و

پ شی ینیب حطس تبوطر هدش ی

هقطنم رد کاخ ا

ی لقا اب می

ن همی کشخ صخاش زا هدافتسا اب اه

ی ط یفی دج دی صخاش(

اه ی

روش ،کاخ گنر ی

ترارح و ی کرت زا هک ) بی

اهدناب ی راوهام ۀ

تنس نی ل - 2 تسا یم ، دشاب .

شور و داوم

تاصخشم هعلاطمدروم

و تشادرب طاقن هنومن

رد شهوژپ

،رضاح 124 هنومن کاخ یحطس ( 0 ات 10 تناس ی رتم )

زا ناتسا هس نارهت یاه

( ولت ) (

'N

◦48 35

'-

◦47 35 و 'E

◦39 51 -

37'

51◦

، 30

،)هنومن نانمس ( یکناویا ) (

'N

◦34 35

'-

◦28 35 و

E

00' 52◦ '-

◦05 52 ، 40 و )هنومن ناتسرل ( درجورب ) (

'N

◦55 33 -

45'

33◦

و 'E

◦12 48

'-

◦12 48 ، 54 هب )هنومن تروص یفداصت اب

عیزوت بسانم هب هک یروط رگنایامن

تایصوصخ یمومع

هقطنم

هنومن ،دشاب .تسا هدش یرادرب

هنومن رادرب ی رد درجورب 20

، 21 و

4. Temperature and Drought of VegetationIndex

22 خیرات رد ولت لگنج رد ،تشهبیدرا 31

و تشهبیدرا 5

،دادرخ

رد یکناویا رد و 20

لاس دادرخ 1398

.تسا هدش ماجنا قفا

یاه

و یحطس هصخشم تحت

ضرلاا دندوب هباشم هقطنم هس ی هب

روط ی هک

هقطنم هس ره یحطس قفا

Ochric

قفا و تحت ضرلاا ی نآ اه

Cambic

و

Calcic

دش ییاسانش ساسا رب .

هقبط یدنب یکیمونوسکات ب

ه

شور

Key to Soil Takonomy, (2006)

هقبط اب هک یدنب

FAO (1989)

دراد تقباطم

، کاخ یاه نیا هعلاطم هب ود هورگ

Entisols

و

Inceptisols

میسقت دندش . ششوپ یهایگ هقطنم ت ول

یلگنج و یکناویا ،یعترم یاراد

ششوپ یعترم و درجورب یاراد ششوپ

مید مدنگ و وج تسا .

لکش 1 هشقن ششوپ نیمز نیا هس هقطنم ار ناشن یم هد د .

هشقن نیمز ششوپ اب

شزادرپ نیتنس ریواصت ل

- 2 رد تلپ مرف

Google Earth Engine

داجیا دش . یارب نیا

،روظنم ریواصت

نیتنس ل - 2 اب شور هقبط دنب ی یفداصت لگنج ش

ی ارگء ( ) RF

هقبط هدش یدنب دنا

. نامه روط هک رد لکش 1 هدهاشم یم

،دوش

هنومن اه زا نیمز یاه یعارز و یعترم اب ششوپ یهایگ ( تمسق یاه

زبس هشقن ) هتفرگ هدش تسا .

لکش 1 - قطانم یهايگ ششوپ هشقن هعلاطمدروم

هزادنا یريگ یهاگشيامزآ یاه

هنومن لاقتنا زا دعب هاگشیامزآ هب کاخ یاه

هلصافلاب هب مادقا

هزادنا هب کاخ تبوطر یریگ تبوطر هب سپس و دش ینزو تروص

( دیدرگ لیدبت یمجح

Gardner, 1986

.) زا دعب تایلمع ماجنا

هدامآ هنومن یزاس اه

کاخ ی

، یارب هزادنا گ دصرد( کاخ تفاب یری

رتموردیه شور زا )نش و تلیس ،سر (

Gee and Or, 2002

و ) هزادنا یارب ردنلیس شور زا کاخ یرهاظ صوصخم مرج یریگ

(

Grossman & Reinsch., 2002

لودج( دش هدافتسا ) 1

.)

تیعضو عیزوت هنومن تارذ هزادنا

،کاخ ساسا رب ثلثم

تفاب

کاخ

USDA

ماجنا لکش( دش 2

،) ساسا رب نیا

،ثلثم هنومن یاه

کاخ زا شهوژپ نیا 12

سلاک هد لماش دراد دوجو هک یتفاب

یتفاب سلاک ود و تسا یتفاب سلاک ینش

و تلیس .درادن ار

لکش 2 - کاخ تارذ هزادنا عيزوت ساسا رب

ثلثم کاخ تفاب USDA

هداد هراوهام یاه یا

زجت هي ليلحتو هداد یاه نيتنس ل - 2

هرتسگ رد کاخ حطس یفیط باتزاب یسررب یارب شهوژپ نیا رد نیتنس ریوصت یاهدناب ،یسیطانغمورتکلا جوم لوط

ل - 2 ، هب روط

هب ازجم درکراک و دندش باختنا ریوصت زا یجارختسا یگژیو ناونع

نآ .تفرگ رارق یسررب دروم کاخ یحطس تبوطر نیمخت رد اه

نیتنس هراوهام ل

- 2 یاراد حوضو یناکم لااب ( 10 ات 60 رتم ) و

ینامز ( 5 زور )،

یاراد و 13 دناب یفیط هک هزوح یاه سناکرف

یسیطانغمورتکلا

، VIS

و NIR SWIR

ار یم لماش

،دوش و ضرع

دودح اهدناب 290

یرتمولیک یم

( دشاب

ESA, 2017

) نیتنس.

ل - 2

یاراد 4 ( یرتم هد دناب ،B2

،B3

و B4

تسیب دناب شش ،)B8

( یرتم ،B5

،B6

،B7

،B8a

و B11

دناب هس و )B12

60 یرتم

( ،B1

وB9

)B10

یم صخاش نینچمه .دشاب گنر و یروش یاه

هک یعونتم کاخ ساسا رب

یبولطم درکلمع نیشیپ تاعلاطم جیاتن

رد .دندش هبساحم و باختنا دنتشاد کاخ تایصوصخ نیمخت رد نیا شهوژپ

زا سناژآ ییاضف

اپورا

(https://scihub.copernicus.eu/)

یارب تسد ریواصت هب یبای

نیتنس ۀراوهام ل

- 2 شزادرپ هجرد اب یلوصحم ، (L2A

لوصحم

Level-2A

ار زین یم ناوت

ًامیقتسم زا

ESA

زا ربماسد 2018

تفایرد رک )د یم یمئاق ریوصت هک رب یرفسمتا حیحصت و دشاب

اپ شباتزاب رگنایامن و هدش ماجنا نآ یور رفسمتا نیی

یم 1

،دشاب

تشادرب .تسا هدش هدافتسا ًاتدمع ریواصت نیا

اب نامز هنومن ب یرادر

دراد تقباطم باختنا دشاب مک ربا ششوپ دصرد هک یریواصت و

یارب .تسا هدش ریواصت

level-2A

کی بیرض سایقم هداس

0001 / 0 لامعا دش (

Sadeghi et al., 2017

) سپس.

مامت اهدناب

اب شور دزن کی نیرت هیاسمه اب2

هدافتسا زا مرن رازفا هبSNAP

20

رتم هدش لیدبت ( دنا

Chen et al., 2020

) . یهیدب تسا هک رد

هسیاقم اب هزادنا یریگ یاه

،ینیمز ریواصت 20 یرتم شجنس رودزا

تایئزج یناکم یرتشیب ار رد نیمخت یحطس تبوطر و

سانش ییا

یاهوگلا یناکم

هئارا یم دننک (

Adab et al., 2020

) اب .

نتفرگرظنرد نامز

یاه هنومن رادرب

،ی زا هس ریوصت مک یربا دصرد

هدافتسا .تسا هدش

زجت هي و ليلحت هداد اه و تسدنل ريواصت -

8

نیتنس هراوهام ل

- 2 یم یترارح دناب دقاف ، شهوژپ نیا رد .دشاب

یارب هب تسد ندروآ ( یترارح صخاش )LST

واصت زا زا لصاح ری

سدنل هراوهام ت

- 8 نامز قباطم هنومن یاه

هدش هدافتسا یرادرب

.تسا پ شی شزادرپ ریوصت هراوهام سدنل ت - 8 زین یارب دناب

یترارح تاحیحصت لامعا اب یکیرتمویدار

و یرفسمتا ددع لیدبت اب

هب حطس یگدنبات لیدبت سپس و حطس یگدنبات هب ریوصت یموقر اب قباطم یرهاظ یامد شور

and Jovanovska (2016) Avdan

تلپ اب مرف

Google Earth Engine

یگنوگچ .تسا هدش ماجنا

سدنل یترارح دناب زا کاخ حطس یامد هبساحم ت

- 8 طباور رد 1

1^. Bottom Of Atmosphere (BOA)

2^. Nearest neighbor

3 .:Header file دننام یتاعلاطا لماشرده ،ریواصت نامه ای یکیفارگ یاهلیاف رد دشابیم هریغ و حوضو ،اهگنر دادعت ،ریوصت هزادنا^.

ات 3 ، امن شی هداد .تسا هدش هطبار(

1 )

L_ M^LQ^cal A^L Oⁱ



1 ²



BT K 273.15

ln (K L ) 1_

 

 )2 هطبار(

 

 

s

T BT

1 BT / ln_

    )3 هطبار(

ارد ی ن هطبار

L_

،رفسمتا یلااب یفیط سنایدار

ML

بیرض

اب بسک دن ،هطوبرم

Qcal

دناب یموقر ددع 10

تسدنل ریوصت -

8 ،

AL

دناب سایاب بیرض 10

i و دناب یارب حیحصت بیرض O 10

یم ریوصت رده لیاف رد تاعلاطا نیا .دشاب

.تسا دوجوم ریوصت3

نینچمه ،تباث بیارضBT

1.438 10 mk2

  ^

و



بیرض

.تسا لیسگ صخاش اه ی ط ی ف ی مرن زا هدافتسا اب رازفا

SNAP8

هبساحم

لودج( دندش 1

مرن رد و ) رازفا

ArcMap 10.7

ارب ی جورخ ی -هداد

.دندش هدافتسا اه ماگ یلاقتنا عباوت تخاس یاه

هیضرف یاه پ ی ش شزادرپ هداد نویسرگر و صیخشت هلمج زا ،اه

هداد ترپ یاه

4اه ، هداد ندرک لامرن نومزآ یطخ دنچ یسررب ،اه

دش لامعا اهریغتم همه یارب ندوب

(Berry, 1993)

یخرب . تاقوا

رد نایم هداد

،یشهوژپ یاه دادعا

ۀرظتنمریغ رایسب

گرزب ای

کچوک دراد دوجو هک

هداد هدیمان ترپ یم

دنوش هک نکمم تسا

یشان زا یاهاطخ هزادنا

یریگ ای صقن اهرازبا .دشاب نیاربانب

رد نارگشهوژپ دوخ تاعلاطم

دیاب دوجو هداد یاه ترپ ار رد رظن

دنریگب و نآ اه ار حلاصا ای هیجوت دنیامن زا یریگولج یارب .

ثأت ی ذپر ی ر ی هداد نیب ۀلصاف اه

( لصاف ۀ گرزب نیب رت

ی ن و

کچوک رت ی ن )هداد یم ناوت زا

"شور یکراچ نایم هنماد

(IQR)

"5

(

Seo, 2006

) هدافتسا درک هداد کراچ .

تمسق راهچ هب ار اه

یم میسقت یواسم لماش شخب ره ؛دنک

25 دصرد هداد اه تسا .

شور بIQR

ی نا ۀدننک .تسا موس کراچ و لوا کراچ نیب هلصاف

لومرف زا نییاپ هناتسآ ریداقم ای لوا کراچ هبساحم یارب فارحنا(

رادناتسا

× 2 - زا لااب هناتسآ ریداقم ای موس کراچ و ،)نیگنایم

رادناتسا فارحنا( لومرف

× 2 یم هدافتسا )نیگنایم + دوش

(

Seo, 2006

) اربانب ؛ ی ن کچوک ریداقم ریداقم و نییاپ هناتسآ زا رت

گرزب رت هب لااب هناتسآ زا هداد ناونع

یم هتخانش ترپ یاه دنوش

و

.دنوش فذح دیاب ندوب لامرن نومزآ

ریغتم اب اه وروگملک شور ف

-

ا فونریمس اب

مرن رازفا

Minitab

دش ماجنا . لودج 3 لامرن تیعضو ،

4. Outlier data 5. InterQuartile Range

یاهرتماراپ ندوب راک هب

یم ناشن ار شهوژپ نیا رد هدش هدرب هد

.د

سرگر تحص ضرف نوی

طخ

،ی سررب ی مه اتسار یی ب نی غتم ری اه ی

تسا لقتسم .

ا رد نی ارب شهوژپ ی

نیا هک لکشم مه اتسار یی ا داجی

تبسن زا دوشن نش هب تلیس

هرهب گ یری دش نینچمه .

رد مامت

هدش داجیا عباوت نیا

هلئسم رط زا قی راو مروت روتکاف هرامآ نای

س

(VIF)

یسررب1

ییاهریغتم .دش هک

نآVIF

زا رتمک اه 10

دشاب

لکشم مه اتسار یی دنهاوخن تشاد (

Hocking 2013

.) نیا رد هک

شهوژپ یدورو مامتVIF

اه اب

SPSS.26

دش یسررب ناشن جیاتن(

)تسا هدشن هداد

.

یم هبساحم ریز لومرف زاVIF

:دوش

2 i

VIF 1

1 R

 )4 هطبار(

ارد ی ن هطبار زا روظنم

2i

لدم نییعت بیرضR (R Square)

لدم

یفیصوت ریغتم یور ینویسرگر هب ماi

یاهریغتم اب خساپ ریغتم ناونع

هب رگید یفیصوت تسا لقتسم یاهریغتم ناونع

شهوژپ نیا رد.

65

هداد دصرد و شزومآ هلحرم یارب اه

35 هداد زا دصرد هلحرم یارب اه

.تسا هدش باختنا نومزآ ار لدم ره یدورو

ساسا رب تیهام

صخاش ،اه سرتسدرد ب

ندو هداد یدورو یگتسبمه و اه اب یاه

.دش باختنا لدم یجورخ لدم

یزاس تبوطر شهوژپ نیا رد رب

ساسا صخاش هیاپ تایصوصخ و امد ،یروش ،کاخ گنر یفیط یاه -

لودج( تسا هدش میسقت هورگ راهچ هب کاخ یا 2

.)

لودج 1 - و اهرتماراپ یراصتخا مئلاع هزادنا شور

نآ یريگ اه

فیدر مئلاع یراصتخا صخاش

یفیط تبسن

یفیط سنرفر

1 یگدنشخرد صخاش BI

Mandal, 2016

2 گنر صخاش CI

Re d Green CI Re d Green

 

Mandal, 2016 

3 یروش صخاش SI1

Re d NIR 1

SI1 Green

 

Abbas and Khan, 2007

4 یروش صخاش SI2

Re d Blue 2

SI2 Green

  Abbas and Khan, 2007

5 یروش صخاش SI3

Blue Re d 3

SI3 Blue Re d

 

Abbas and Khan, 2007 

6 یروش صخاش SI4

4

2 2

SI4 (Re d Green ) Douaoui et al., 2006

7 یروش صخاش SI6

SI6 Red Blue 6 Abbas and Khan, 2007

8 صخاش SI7

یروش Blue 7

SI7 Re d Abbas and Khan, 2007

9 لامرن یلضافت صخاش NDSI

یروش هدش Re d NIR

NDSI NIR Re d

  Allbed 

and Kumar, 2013

10 حطس یامد LST

- Avdan and Jovanovska, 2016

11 کاخ تبوطر SM

- Gardner, 1986

12 Si/Sa

نش هب تلیس تبسن -

Gee and Or, 2002

13 سر دصرد C

- Gee and Or, 2002

14 یرهاظ صوصخم مرج BD

- Grossman and Reinsch, 2002

15 هدام OM

یلآ -

Nelson and Sommers, 1983

16 CaCO3

میسلک تانبرک -

Sims, 1996

17 یکیرتکلا تیاده تیلباق EC

- Rhoades, 1996

18 پ pH

شاه کاخ -

McLean, 1983

لودج 2 - یاهرتماراپ دورو

ی رد داجيا عباوت یلاقتنا

عباوت هورگ

صخاش یاه یدورو

*اه

PTF1

لوا هورگ هیاپ تایصوصخ

کاخ یا C+Si/Sa

PTF2

C+Si/Sa+ BD

PTF3

مود هورگ صخاش

کاخ یفیط یاه C+Si/Sa+ BD+CI

PTF4

C+Si/Sa+ BD+BI

1. Variance Inflation Factor

2 2

BI (Re d NIR )

PTF5

C+Si/Sa+ BD+BI+CI

PTF6

موس هورگ صخاش

یروش یفیط یاه C+Si/Sa+ BD+SI2+SI4+SI6

PTF7

C+Si/Sa+ BD+SI1+SI3+SI7+NDSI

PTF8

مراهچ هورگ یترارح یفیط صخاش

C+Si/Sa+ BD+LST

* ؛کاخ یحطس تبوطر :SM ؛کاخ یرهاظ صوصخم مرج :BD

Si/Sa ؛نش هب تليس تبسن : ؛سر دصرد :C

؛یگدنشخرد صخاش :BI ؛گنر صخاش :CI

،SI1 ،SI2

،SI3 ،SI4 وSI6 صخاش :SI7 ؛یروش یفيط یاه و ؛یروش هدش لامرن یلضافت صخاش :NDSI

یحطس یامد یفيط صخاش :LST .

( یعونصم یبصع هکبش )ANN

لدم یعونصم یبصع هکبش عون ود اب کاخ یحطس تبوطر یزاس

لماش سرپ پ لادنچ نورت ی

ه ( )MLP

و1

اپ عبات ی ۀ عاعش ی ( )RBF

،2

.دش ماجنا نیا رد

شور شهوژپ زا هدافتسا اب ANN

مرن رازفا

STATISTICA12

ماجنا عون ۀکبش .تسا هدش روط هب MLP

لدم رد لومعم تسیز یزاس

کاخ مولع و یطیحم هدافتسا

یم دوش

(Agyare et al., 2007)

و ساسا عون طسوتRBF

Picton (2000)

و

Hagan et al., (1996)

حیضوت هداد .تسا هدش نارگشهوژپ نیا

،دندرک شرازگ یدورو

عون زا یبصع هکبش عون هب تبسنRBF

.تسا توافتم MLP

یارب لدم رد اطخ شهاک هکبش ،یزاس

رد یبصع 100

هدش میظنت رارکت تسا

. م ی گنا ی ن 50 یجورخ زا

100 هب ،دنراد یرتمک یاطخ هک رارکت یجورخ ناونع

ییاهن بش هک

بکرم یبصع هدافتسا(

تبوطر نیمخت یارب ،)هکبش عون ود ره زا

کاخ یحطس باختنا

.دش

نويسرگر رادرب

( نابيتشپ )SVM

نویسرگر رادرب

،نابیتشپ شور

رایسب اراک و دیفم یارب لح لئاسم

انبم هداد تسا

هک هداد نایم یدورو یاه

و یجورخ هطبار رارقرب

یم دنک (

Gill et al., 2007

.) نینچمه شور نیا هقبط شور کی

-

ییودود یدنب کی نییعت اب هک تسا3

هحفص کفت ی ک هدننک هنیهب

رد یاضف هداد یاه

،یشزومآ سلاک

یاه فلتخم ار اب رثکادح

ییادج نیب نآ

،اه کیکفت یم .دنک ارف هحفص یا هک رثکادح هیشاح

ار نیب ود سلاک مهارف یم

،دیامن ارف هحفص هنیهب و هداد یاه

کیدزن رت هب ارف

،هحفص یاهرادرب نابیتشپ

هدیمان یم نوش د

(

Petropoulos et al., 2010

.) زا هلمج تیلباق یاه نیشام رادرب

،نابیتشپ ییاناوت

هبلغ رب لکشم ت عیزو یطخریغ هداد یاه یشزومآ

تسا . رد نیا تلاح اب هدافتسا زا عباوت

،لنرک هداد اه هب ییاضف اب

دعب گرزب رت لاقتنا یم دنبای هک رد نآ کیکفت یریذپ رتهب ماجنا

یم دوش (

Shanani Hoveyzeh and Heidar., 2015

.) تیباذج

نیشام یاه رادرب نابیتشپ رد تیلباق نآ اه رد لقادح ندرک کسیر

یراتخاس ای

یاطخ هقبط یدنب ماگنه لح هلئسم هقبط یدنب تسا

(

Aslami et al., 2015

.) نیا شور یاراد راهچ عون لنرک لماش

1. Multilayer perceptron’s

2. Radial basis function 3 . Binary

لنرک

،یطخ هلمجدنچ

،یا یعاعش و یوقلح .تسا ،شهوژپ نیا رد

شور اب SVM

مرن رازفا

STATISTICA12

رد شزارب و ماجنا

1000 .تسا هدش میظنت رارکت نویسرگر

رادرب نابیتشپ یاراد

میظنت یاهرتماراپ هدننک

لماش و C

هتسه nu

رد .تسا نیا

زا ،لنرک عون شهوژپ هتسه

عبات هیاپ ( یعاعش )RBF

هدافتسا هدش

هک لماش رتماراپ ( اماگ .تسا )γ

شور رد و اهرتماراپSVM

هتسه

هدافتسادروم یتسیاب

هنیهب دوش رد ریغ ای ن تروص بولطم تقد

یمن لصاح رگا .ددرگ

رتماراپ

،تقد ،دشاب یگرزب رادقم C

رد

هلحرم شزومآ تسلااب لاحرد ی هک

ًلاومعم هلحرم رد نومزآ

تقد

یم نییاپ رگا .دیآ

رتماراپ رادقم C

بولطمان تقد ،دشاب کچوک

ار لدم و تسا یب

یم رابتعا ( اماگ هتسه رتماراپ .دنک

)γ

ًلاومعم

ثأت ی ر رتماراپ هب تبسن یرتشیب لدم هجیتن رب ،C

رگا .دراد یزاس

رتماراپ رادقم شیب هب رجنم دوش باختنا گرزبC

یم یشزارب وش

،د

لاحرد ی هک مک هب رجنم نآ کچوک رادقم یم یشزارب

.دوش هچره

رتماراپ رادقم و رتمک نابیتشپ یاهرادرب دادعت دشاب رتشیب nu

یم رتمک نیمخت تقد ( دوش

Vapnik, 2000

.)

هرامآ یاه زرا ي با ی یلاقتنا عباوت

رد نایاپ یرترب و تحص ره کی زا لدم اه هیاپ رب هرامآ بیرض یاه

عت یی ن

R2

( اطخ نیگنایم روذجم ،

RMSE4

تاعلاطا رایعم ،)

( یبسن دوبهب بیرض ،کیئاکآ

RI5

) و بیرا یاطخ نیگنایم

6( یبایزرا )MBE

:دش

( هطبار 5 )

N y y RMSE

N

i



i^

 ¹

)2

( ˆ

( هطبار 6 )

2 1

( ˆ )

ln  _   2

  





i^{N i i}  ^p y y

AIC N n

N

( هطبار 7

1 )

1 100 RMSE RMSEi

RI RMSE

  

( هطبار 8

  )

 

N 2

i i

2 1

N 2

i i

1

ˆ y y

R 1

ˆy y



 







4Root mean square error 5Relative improvement 6 Mean Bias Error

( هطبار 9 )

N

i i

i 1

1 ˆ

MBE (y y )

N 







رد هطبار یاه 9 - 5

، هداد دادعتn

،اه

:yi

هداد نیگنایم یاه

هزادنا هدش یریگ ،

ˆyi

هداد نیگنایم : طسوت هدش هدز نیمخت یاه

و لدم

yi

یم کاخ یحطس تبوطر نیگنایم نیمخت تقد .دشاب

رادقم هک تسا رتلااب یتقو

RMSE

نییاپ .دشاب رت فلاتخا

ب ی ن

داقم ی ر هزادنا گ ی ر ی هرامآ اب ینیمخت و یم صخشمRMSE

دوش

(

Adab et al., 2020

.) هچره

AIC

رتکچوک تیفیک دشاب شزارب

رتلااب ( تسا

Akaike, 1974

.) رگا قابطنا لماک ریداقم هدهاشم یا

و یدروآرب دهد خر هب AIC

تمس یفنم یب تیاهن لیم دهاوخ

درک ور.

هرهب اب هسیاقم ش هرامآ زا یریگ

هبAIC

نیا هنوگ یم دشاب

هک تسخن یکی زا لدم اه هب ناونع لدم هیاپ شنیزگ یم دوش و

لدم یاه رگید تبسن هب هدیجنس نآ یم

هزادنا .دنوش

AIC

یارب

لدم هیاپ و لدم یاه رگید نییعت یم .دوش رگا کیئاکآ هرامآ هزادنا

زا هیاپ لدم اب هدنوش هسیاقم لدم 95

% هزادنا هب کیئاکآ تسد

،دشاب رتمک هیاپ لدم یارب هدمآ لدم هک تسا ینعم نیا هب

نانیمطا اب هدنوش هسیاقم 95

رد و تسا هیاپ لدم زا رتهب دصرد

یم هداد حیجرت هیاپ لدم تروص نیا ریغ ( دوش

Hwang et al.,

.)2002

،یبسن دوبهب بیرض لومرف رد

RMSE1

تاعبرم روذجم :

،هیاپ لدم یاطخ

RMSEi

جم رظن دروم لدم یاطخ نیگنایم روذ

.تسا

MBE

تدمع ًا ارب ی نداد ناشن بیرا

هدافتسا دروم لدم رد

م رارق ی گ ی در ب هدنهد ناشن نآ تبثم رادقم و ی

ش یدروآرب و دقم را

فنم ی نآ مک نیمخت رد ار یدروآرب کاخ تبوطر

ار م ناشن ی دهد

(

Gopinathan, 1988

) .

ثحب و جياتن

یرامآ فيصوت فیصوت یرامآ یگژیو یاه یکیزیف و ییایمیش صخاش و کاخ

یاه

یفیط هعومجم یارب هداد

اه ی راک هب شهوژپ نیا رد هدش هدرب رد

لودج 3 .تسا هدش هدروآ کاخ تبوطر نیمخت شهوژپ نیا رد

هداد اب .تسا هدش ماجنا لامرن یاه مامت لماش لودج نیا

هزادنا امیقتسم هک تسا ییاهریغتم دش یریگ

ه ا ای و ز یاهدناب

لنیتنس هراوهام 2

تسدنل و 8

یگژیو هیلک .دندیدرگ هبساحم یاه

هنماد یاراد دنتسه کاخ نامتخاس و تفاب اب طابترا رد هک کاخ یم ییلااب تارییغت هب .دنشاب

ناونع نماد لاثم هداد ۀ ماخ یاه صرد

د

،تلیس ترت هب سر و نش ی

ب اب ربارب 58 - 23 / 11 ، 17 / 88 - 4 و

1. Standard Deviation

56 - 6 / 0 .تسا گنه و یدورو یاهرتماراپ تارییغت هک یما

،دشاب دایز یجورخ ناشن

ۀدنهد میمعت تیلباق هک تسا نیا پ

یریذ

رییغت هک یماگنه و شیازفا لدم میمعت تیلباق ،تسا مک یریذپ

-

یم شهاک زین نآ یریذپ .دبای

هب روظنم ناشن نداد یگدنکارپ

هداد یبسن تارییغت بیرض زا ،نیگنایم هب اه

1)

یم هدافتسا (CV

-

دوش تارییغت بیرض .

یارب (CV)

کاخ تبوطر دودح

49 - 51

یم دصرد یم ناشن هک ،دشاب

دهد کاخ تبوطر رد

هعومجم هداد اه ،

دراد نیگنایم ریداقم فارطا رد یطسوتم یگدنکارپ اربانب ؛

ی ن طاقن

هنومن رادرب ی هب روط ریداقم زا( کاخ تبوطر فلتخم ریداقم یبسن

شوپ ار )دایز ات مک یم ش

دهد

(Adab et al., 2020)

.

هرهب هداد هدودحم رد یلاقتنا عباوت زا یریگ هب یاه

هتفرگراک ش هد

( دوب دهاوخ هارمه یرتشیب تقداب شزومآ یارب

Ungaro et al.,

هداد باختنا نوچ .)2005

هب نومزآ و شزومآ یارب اه تروص

یارب اهریغتم نیگنایم و تارییغت هدودحم ،دش ماجنا یفداصت هداد .تسا هباشم نومزآ و شزومآ یاه

رتماراپ هيلک نيب یگتسبمه یسررب هرهب یاه

رد هدش یريگ ا

ني

هعلاطم لوادتم ًامومع نیب یگتسبمه نایب یارب هیامن نیرت

هزادنا یاراد یاهریغتم هلصاف سایقم یاه

زا هدافتسا یبسن و یا

نوسریپ یگتسبمه بیرض سا نآ زا شهوژپ نیا رد هک تسا2

هدافت

.تسا هدش نوسریپ یگتسبمه بیرض

هب یاهریغتم نیب اک

هتفرر

رد هداد یارب اهPTF

دش یسررب نومزآ و شزومآ یاه لودج(

4 ) .

یگژیو نیب یگتسبمه هناشن کاخ یاه

نآ نیب طابترا زا یا ه

-یم ا

داجیا یارب هک دشاب .تسا یرورض اهPTF

کاخ یحطس تبوطر

ینعم و یفنم یگتسبمه یراد

(P0.01)

مرج و سر دصرد اب

ینعم و تبثم هطبار و ،یرهاظ صوصخم

(P0.01) راد اب

تبسن

Si/Sa

لودج( دراد 4

.) ( دننام یناققحم

Rastgu et al., (2020

نیا .دندرک شرازگ ار سوکعم جیاتن یم رظن هب هنوگ

لع هک دسر ت

رد توافت ،ناققحم ریاس جیاتن اب شهوژپ نیا جیاتن ندوب توافتم .دشاب کاخ سر دصرد ندرک لامرن ۀوحن هب

ناونع لاثم رد ،

( شهوژپ

Rastgu et al., (2020

هدش لامرن متیراگل اب سر رادقم

( لومرف اب شهوژپ نیا رد یلو تسا

Sqrt (10 * (65.5 - C))

)

قحت رد .تسا هدش لامرن کاخ تبوطر نیب یگتسبمه رضاح قی

هداد اب هدشن هدروآ جیاتن( تسا هدش یسررب زین سر ماخ یاه

2. Pearson coefficient of correlation