| تعداد نشریات | 127 |
| تعداد شمارهها | 7,120 |
| تعداد مقالات | 76,525 |
| تعداد مشاهده مقاله | 152,958,559 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 115,122,267 |
مدلسازی تغییرات پوشش جنگلهای استان خوزستان مبتنی بر الگوریتم یادگیری ماشین و تصاویر ماهوارهای | ||
| تحقیقات آب و خاک ایران | ||
| دوره 56، شماره 8، آبان 1404، صفحه 2057-2077 اصل مقاله (3.12 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2025.394576.669934 | ||
| نویسندگان | ||
| امین ذرتی پور* 1؛ قاسم شهپری فر2؛ اشکان یوسفی3 | ||
| 1گروه مهندسی طبیعت، دانشکده کشاورزی،دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان | ||
| 2گروه زمین شناسی ، دانشگاه اصفهان | ||
| 3گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان | ||
| چکیده | ||
| در سالهای اخیر پوشش جنگلی، تحت تأثیر عوامل متعددی همچون تغییرات اقلیم و فعالیتهای انسانی در معرض خطر قرار گرفته است، با توجه به اهمیت بالای این منابع عظیم، این پژوهش به بررسی و مدلسازی تغییرات پوشش گیاهی جنگلهای استان خوزستان با استفاده از شش الگوریتم یادگیری ماشین شامل جنگلتصادفی، رگرسیون تقویت شده درختی، بردار پشتیبان، مدلجمعی تعمیم یافته، درخت طبقه بندی و رگرسیون و مدلخطی تعمیم یافته می پردازد. بهطوریکه به منظور تعیین و تشخیص مناطق جنگلزدایی شده در استان، تصاویر ماهوارهای لندست 8 ، طی دوره زمانی ده ساله (از سال 2013 تا 2023)، مورد پردازش قرار گرفتند و تغییرات شاخص پوشش گیاهی در مناطق جنگلی در محدوده کل استان خوزستان، به مساحت 64057 کیلومتر مربع، محاسبه گردید. پارامترهای متعددی بر تغییرات پوشش جنگلی موثر هستند که از آن میان، عواملی همچون فاصله از روستا، فاصله از رودخانه، فاصله از دریاچه سد، فاصله از جاده، فرسایش خاک، بارش، تبخیر، آتشسوزی، شاخص رطوبت توپوگرافی، درصد شیب و جهت شیب مورد بررسی قرار گرفتند. درنهایت اعتبارسنجی و صحتسنجی کلیه الگوریتمهای یادگیری ماشین با استفاده از شاخص-های راندمان انجام گرفت. مساحت زیر نمودار (AUC) این مدلها که بیانگر میزان دقت هر یک از مدلها میباشد، به ترتیب 986/0، 920/0، 865/0، 761/0، 743/0و 682/0 براورد شد. نتایج نشان دادند، مدلجنگلتصادفی دارای صحت و دقت بیشتری نسبت به پنج مدلدیگر است. همچنین، تأثیر عوامل مختلف بر کاهش پوشش جنگلی در مدلهای مختلف یکسان نیست؛ به طور کلی اهمیت پارامترهای فاصله از رودخانه، بارش، تبخیر، فاصله از روستاها، فاصله از دریاچه سد، فرسایش، فاصله از جاده، جهت شیب، شاخص رطوبت توپوگرافی، آتشسوزی و شیب به ترتیب برابر با 176/0، 170/0، 170/0، 169/0، 167/0، 165/0، 165/0، 163/0، 162/0، 161/0 و 160/0 میباشند. نتایج این پژوهش به طور کلی دقت بالای الگوریتمهای یادگیری ماشین را در بررسی مسئله جنگلزدایی در استان خوزستان به خوبی نشان میدهند. مدلهای مورد استفاده بین 2 تا 8 درصد از مساحت کل استان را در معرض خطر زیاد جنگلزدایی نشان میدهند. به عبارت دیگر، به طور میانگین یک سوم جنگلهای استان در معرض خطر بالای جنگلزدایی قرار دارند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| کلیدواژهها: الگوریتم؛ پوشش گیاهی؛ جنگل زدایی؛ خوزستان؛ یادگیری ماشین | ||
| مراجع | ||
|
Aertsen, W., Kint, V., Van Orshoven, J., Özkan, K., & Muys, B. (2010). Comparison and ranking of different modelling techniques for prediction of site index in Mediterranean mountain forests. Ecological modelling, 221(8), 1119-1130. Aksoy, S., Sertel, E., Roscher, R., Tanik, A., & Hamzehpour, N. (2024). Assessment of soil salinity using explainable machine learning methods and Landsat 8 images. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 130, 103879. Alimahmoudi Sarab, S. (2018). Monitoring dust and weather factors effecting on Quercus branti decline using satellite images in Southern Zagroos forests (Doctoral dissertation, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran).(In Persian). Bera, B., Saha, S., & Bhattacharjee, S. (2020). Forest cover dynamics (1998 to 2019) and prediction of deforestation probability using binary logistic regression (BLR) model of Silabati watershed, India. Trees, Forests and People, 2, 100034. Buba, F. N., Gajere, E. N., & Ngum, F. F. (2020). Assessing the Correlation between Forest Degradation and Climate Variability in the Oluwa Forest Reserve, Ondo State, Nigeria. American Journal of Climate Change, 9(4), 371-390. Centre for People and Forests—CPF (2012). Climate Change, Forests, and You. Gras- sroots Capacity Building for REDD+ in the Asia-Pacific Region. Dias, F., Suhadolnik, N., Camargo, H., & Da Silva, S. (2024). Predicting the pulse of the Amazon: Machine learning insights into deforestation dynamics. Journal of Environmental Management, 362, 121359. Elith, J., Leathwick, J. R., & Hastie, T. (2008). A working guide to boosted regression trees. Journal of animal ecology, 77(4), 802-813. Fang, K., Shen, C., Kifer, D., & Yang, X. (2017). Prolongation of SMAP to spatiotemporally seamless coverage of continental US using a deep learning neural network. Geophysical Research Letters, 44(21), 11-030. FAO and UNEP (2020). The State of the World's Forests 2020. Forests, Biodiversity and People. FAO and UNEP, Rome. https://doi.org/10.4060/ca8642en. Fenton, N., & Neil, M. (2018). Risk assessment and decision analysis with Bayesian networks. Crc Press. Huang, C., Davis, L. S., & Townshend, J. R. G. (2002). An assessment of support vector machines for land cover classification. International Journal of remote sensing, 23(4), 725-749. Jabeen, S., Li, X., Amin, M. S., Bourahla, O., Li, S., & Jabbar, A. (2023). A review on methods and applications in multimodal deep learning. ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications and Applications, 19(2s), 1-41. Johnston, R., Jones, K., & Manley, D. (2018). Confounding and collinearity in regression analysis: a cautionary tale and an alternative procedure, illustrated by studies of British voting behaviour. Quality & quantity, 52, 1957-1976. Kang, J., Schwartz, R., Flickinger, J., & Beriwal, S. (2015). Machine learning approaches for predicting radiation therapy outcomes: a clinician's perspective. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics, 93(5), 1127-1135. Keshtkar, M. (2023). Survey and analysis of changes in land cover in Iran during the years 1933 to 2015 in studies of the National Land Planning Document, research report document, Center for Development and Foresight Research of the National Planning and Budget Organization, 220 pp. (In Persian). Kumar, B. P., Babu, K. R., Anusha, B. N., & Rajasekhar, M. (2022). Geo-environmental monitoring and assessment of land degradation and desertification in the semi-arid regions using Landsat 8 OLI/TIRS, LST, and NDVI approach. Environmental Challenges, 8, 100578. Kumar, R., Nandy, S., Agarwal, R., & Kushwaha, S. P. S. (2014). Forest cover dynamics analysis and prediction modeling using logistic regression model. Ecological indicators, 45, 444-455. Maione, C., & Barbosa, R. M. (2019). Recent applications of multivariate data analysis methods in the authentication of rice and the most analyzed parameters: A review. Critical reviews in food science and nutrition, 59(12), 1868-1879. Marcus, M. S., Hergoualc'h, K., Coronado, E. N. H., & Gutiérrez-Vélez, V. H. (2024). Spatial distribution of degradation and deforestation of palm swamp peatlands and associated carbon emissions in the Peruvian Amazon. Journal of Environmental Management, 351, 119665. Matthew et al.,2024, Spatial distribution of degradation and deforestation of palm swamp peatlands and associated carbon emissions in the Peruvian Amazon, Journal of Environmental Management 351 (2024) 119665. Mayfield, H., Smith, C., Gallagher, M., & Hockings, M. (2017). Use of freely available datasets and machine learning methods in predicting deforestation. Environmental modelling & software, 87, 17-28. Moscovini, L., Ortenzi, L., Pallottino, F., Figorilli, S., Violino, S., Pane, C., ... & Costa, C. (2024). An open-source machine-learning application for predicting pixel-to-pixel NDVI regression from RGB calibrated images. Computers and Electronics in Agriculture, 216, 108536. Pradhan, B. (2013). A comparative study on the predictive ability of the decision tree, support vector machine and neuro-fuzzy models in landslide susceptibility mapping using GIS. Computers & Geosciences, 51, 350-365. Rahimikhoob, A. (2014). Comparison between M5 model tree and neural networks for estimating reference evapotranspiration in an arid environment. Water resources management, 28, 657-669. (In Persian). Saha, S., Bhattacharjee, S., Shit, P. K., Sengupta, N., & Bera, B. (2022). Deforestation probability assessment using integrated machine learning algorithms of Eastern Himalayan foothills (India). Resources, Conservation & Recycling Advances, 14, 200077. Saha, S., Saha, M., Mukherjee, K., Arabameri, A., Ngo, P. T. T., & Paul, G. C. (2020). Predicting the deforestation probability using the binary logistic regression, random forest, ensemble rotational forest, REPTree: A case study at the Gumani River Basin, India. Science of the Total Environment, 730, 139197. Samuel Jos 2024, Machine learning methods: Modeling net growth in the Atlantic Forest of Brazil, Ecological Informatics, 81(3):102564 81(3):102564. Senior, R. A., Hill, J. K., González del Pliego, P., Goode, L. K., & Edwards, D. P. (2017). A pantropical analysis of the impacts of forest degradation and conversion on local temperature. Ecology and evolution, 7(19), 7897-7908. Shabani, S., Pourghasemi, H. R., & Blaschke, T. (2020). Forest stand susceptibility mapping during harvesting using logistic regression and boosted regression tree machine learning models. Global Ecology and Conservation, 22, e00974. (In Persian). Sharifani, K., & Amini, M. (2023). Machine learning and deep learning: A review of methods and applications. World Information Technology and Engineering Journal, 10(07), 3897-3904. Shirmardi, H. A., Heydari, G., Ghorbani, J., Tahmasebi, P., & Mehnatkesh, A. (2019). Changes of vegetation indices in arable lands with different years of abandonment in Shirmard rangelands, Chaharmahal va Bakhtiari province. Journal of Plant Ecosystem Conservation, 6(13), 177-196. (In Persian). Takahashi, K., Kim, K., Ogata, T., & Sugano, S. (2017). Tool-body assimilation model considering grasping motion through deep learning. Robotics and Autonomous Systems, 91, 115-127. Tovar, C. L. M. (2009). Analysis of the normalized differential vegetation index (NDVI) for the detection of degradation of forest coverage in Mexico 2008–2009. Tuoku, L., Wu, Z., & Men, B. (2024). Impacts of climate factors and human activities on NDVI change in China. Ecological Informatics, 81, 102555. Vapnik, V.N., (1995). The Nature of Statistical Learning Theory. Springer Science & Business Media, Berlin, Germany. Wang, Z., Wang, Y., Liu, Y., Wang, F., Deng, W., & Rao, P. (2023). Spatiotemporal characteristics and natural forces of grassland NDVI changes in Qilian Mountains from a sub-basin perspective. Ecological Indicators, 157, 111186. Zhang, B., He, X., Ouyang, F., Gu, D., Dong, Y., Zhang, L., ... & Zhang, S. (2017). Radiomic machine-learning classifiers for prognostic biomarkers of advanced nasopharyngeal carcinoma. Cancer letters, 403, 21-27. Zhao, J., Li, L., Liu, J., Yan, Y., Wang, Q., Newman, C., & Zhou, Y. (2024). A bibliometric analysis using machine learning to track paradigm shifts and analytical advances in forest ecology and forestry journal publications from 2010 to 2022. Forest Ecosystems, 100233. Zhou, C., Lin, K., Xu, D., Chen, L., Guo, Q., Sun, C., & Yang, X. (2018). Near infrared computer vision and neuro-fuzzy model-based feeding decision system for fish in aquaculture. Computers and electronics in agriculture, 146, 114-124. Zoratipour, A. (2021), Investigation of actual evapotranspiration and spatial distribution of water requirement of strategic agricultural crops using remote sensing algorithms and comparison with physical-based evapotranspiration models. National Project Report (National Planning and Budget Organization, 2021), Project No.: 502374, 148p. (In Persian). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 85 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 134 |
||