مقایسه مدل‌های جنگل تصادفی، ماشین بردار تصمیم‌گیری و رگرسیون خطی چند‌متغیره در ارزیابی تنوع زیستی جنگل‌های هیرکانی

تنوع زیستی از ویژگی‌های ساختاری مهم در اکوسیستم‌های جنگلی پویا و پیچیده است. یکی از چالش برانگیزترین و مهمترین موضوعات در ارزیابی ساختار اکوسیستم جنگل، درک رابطه بین تنوع زیستی و عوامل محیطی است. جنگل های هیرکانی دارای تنوع زیستی قابل توجهی در سطح جهانی بوده و از ویژگی‌های خاص و منحصر به فرد برخوردار هستند که باعث تاکید و حساسیت بر حافظت از تنوع زیستی در این جنگل ها شده است. هدف از این مطالعه بررسی تاثیر عوامل زنده و غیر زنده بر تنوع و غنای گونه‌ای درختی در جنگل‌های هیرکانی از غرب استان گیلان تا شرق استان گلستان می‌باشد. برای این منظور و جهت رسیدن به این هدف با استفاده از 655 قطعه نمونه ثابت (0.1 هکتاری) تنوع درختان را در سه استان شمالی کشور از شرق تا غرب دریای خزر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. ترکیبی از روشهای ناپارامتریک شامل، جنگل تصادفی (rf) و ماشین بردار تصمیم گیری (svm) و مدل های رگرسیون خطی برای مدل سازی و بررسی رابطه بین تنوع درخت و عوامل زنده و غیر زنده مورد استفاده قرار گرفت. متغیرهای زنده و غیر زنده به ترتیب شامل تعداد درختان در هکتار، قطر برابر سینه، سطح مقطع برابر سینه قطورترین درختان (bal) ، شیب، جهت و ارتفاع از سطح دریا بود. آماره‌های ارزیابی شامل ضریب تعیین، خطایrmse نشان داد مدل جنگل تصادفی در بین مدل های ارایه شده، بهترین مدل برای تعیین رابطه تنوع زیستی و عوامل محیطی بود و از دقت مناسبی برای تعیین تغییرات تنوع زیستی در سطح جنگلهای شمال کشور برخوردار است.

Comparison of Random Forest Models, Support Vector Machine and Multivariate Linear Regression for Biodiversity Assessment in the Hyrcanian Forests

Biodiversity is an important structural feature of dynamic and complex forest ecosystems. One of the most challenging and important issues in assessing the structure of forest ecosystems is understanding the relationship between biodiversity and environmental factors. Hyrcanian Forests are considered a biodiversity hotspot in the world and have special and unique features that have led to an emphasis and importance of biodiversity conservation in these forests. The aim of this study was to investigate the effect of biotic and abiotic factors on the diversity and richness of tree species in Hyrcanian Forests from the west of Gilan province to the east of Golestan province. For this purpose, using 655 fixed sample plots (0.1 hectare), the diversity of trees in 3 provinces in the northern Iran from east to west of the Caspian Sea was analyzed. A combination of non parametric models including random forest (RF) and support vector machine (SVM) and linear regression models were used to investigate the relationship between tree diversity and biotic and abiotic factors. Biotic and abiotic variables included the number of trees per hectare, diameter, respectively. Basal area (BA), Basal Area in Largest tree (BAL), slope, aspect and elevation. Evaluation statistics including the coefficient of determination, RMSE and percentage RMSE error showed that the random forest model was the best model to determine the relationship between biodiversity and environmental factors and has suitable accuracy for determining biodiversity changes in the northern forests of Iran.