مقایسه و کاربرد مدل‌های جنگل تصادفی، چاید و زمین‌آمار در پیش‌بینی هدایت ‏هیدرولیکی اشباع خاک

هدایت هیدرولیکی اشباع یکی از خصوصیات مهم هیدرولیکی در علوم مرتبط با آب، خاک و کشاورزی است که در مدل‏سازی حرکت املاح و آب در خاک بسیار اهمیت دارد. اندازه‏گیری آزمایشگاهی و صحرایی آن دشوار، وقت‏گیر و پرهزینه است و امکان شناسایی تغییرپذیری مکانی و زمانی آن در مقیاس وسیع وجود ندارد. این پارامتر را می‏توان با استفاده از پارامترهای زودیافت خاک برآورد کرد. تحقیق حاضر به‏ منظور پیش‏بینی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک با استفاده از روش‏های جنگل تصادفی، چاید و زمین‏آمار در شهرستان هیرمند انجام گرفت. برای این منظور، تعداد 130 نمونه خاک از سطح (0 30 سانتی‏متری) جمع‏آوری و برای انجام آزمایش و آنالیز‏ها، به آزمایشگاه انتقال داده شد. در آزمایشگاه پارامترهای هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، بافت خاک، کربن آلی، اسیدیته، هدایت‏الکتریکی و کربنات‏کلسیم اندازه‏گیری شد. سپس با استفاده از پارامترهای اندازه‏‏گیری‌شده و با استفاده از مدل‏های چاید، جنگل تصادفی و زمین‏آمار هدایت هیدرولیکی اشباع برآورد شد. 20 الگوی مختلف از ترکیب پارامترهای زودیافت خاک به‏ عنوان ورودی به مدل چاید و جنگل تصادفی در نظر گرفته شد. از بین ترکیبات مختلف بر اساس mae کمتر و r بالاتر ترکیب بهتر انتخاب شد. نتایج نشان داد مدل جنگل تصادفی با داشتن بالاترین ضریب تبیین (0.98) و کمترین مقدار خطای مطلق میانگین (و 0.0019) بهترین مدل برای پیش‏بینی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در منطقۀ هیرمند است. نتایج پهنه‏بندی نشان داد مقدار هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در نقاط غرب، مرکز و شمال شرق بیشتر از سایر نقاط بود.

comparison and application of random forest, chaid and geostatistics models in predicting soil saturated hydraulic conductivity

soil saturated hydraulic conductivity (ks) is one of the important factors involved in water, soil, and agricultural sciences. ks measurement is important for solute and water movement modeling and, in turn, is costly and time consuming. it is also impractical to spatially and temporarily measure the ks in large scale studies. this parameter can be estimated using early soil parameters. the present research was conducted in order to predict the hydraulic conductivity of soil saturation using random forest, chaid and geostatistical methods in hirmand city. for this purpose, 130 soil samples were collected from the surface (0-30 cm) and transferred to the laboratory for testing and analysis. in the laboratory, the parameters of hydraulic conductivity of soil saturation, soil texture, organic carbon, acidity, electrical conductivity and percentage of lime were measured. it was then estimated using measurement parameters and using chaid, random forest and geostatistics models. 20 different patterns of the combination of soil moisture parameters were considered as input to the chaid model and random forest. among the different combinations, the best combination was selected based on lower mae and higher r. the results showed that the random forest model with the highest r2 (0.98) and the lowest mae (0.0019) is the best model for predicting the saturated hydraulic conductivity of soil in hirmand region. the results of zoning showed that the amount of saturated hydraulic conductivity of the soil was higher in the west, center and northeast than in other places.