به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب حمیدرضا پورقاسمی

  • فاطمه رضایی، حمیدرضا پورقاسمی*، سید رشید فلاح شمسی، رسول خسروی، نرگس کریمی نژاد
    مقدمه

    سیلاب یکی از مخرب ترین بلایای طبیعی محسوب می شود؛ بنابراین تهیه نقشه حساسیت سیل گیری گامی مهم در راستای مدیریت سیلاب است. به دلیل کمبود اطلاعات در اکثر حوزه های آبخیز کشور، بسیاری از محققان برای مطالعه های هیدرولوژیکی و سیل گیری از تجزیه وتحلیل های مکانی در محیط GIS استفاده می کنند. بر این اساس، شناسایی مهم ترین عوامل موثر بر ایجاد و تشدید وقوع سیل و هم چنین تهیه نقشه حساسیت پذیری آن می تواند یکی از مهم ترین راهکارها در راستای کاهش خطر سیل باشد؛ بنابراین هدف از پژوهش حاضر، تهیه نقشه حساسیت پذیری سیل در استان بوشهر با استفاده از تکنیک های یادگیری ماشین و شناسایی عوامل مهم و موثر بر وقوع آن است.

    مواد و روش ها

    پژوهش حاضر به منظور مقایسه کارایی سه مدل یادگیری ماشین، شامل جنگل تصادفی (RF)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و مدل جمعی تعمیم یافته (GAM) در تهیه نقشه سیل گیری استان بوشهر انجام شده است. در این تحقیق ابتدا لایه های اطلاعاتی تاثیرگذار بر رخداد سیلاب در منطقه موردمطالعه تعیین و هر یک از نقشه های تهیه شده به عنوان ورودی به مدل های ذکرشده در این تحقیق معرفی شدند تا بر اساس آن ها نقشه حساسیت به سیلاب (سیل گیری) در محدوده مطالعاتی تهیه شود. بدین منظور، لایه های اطلاعاتی درجه شیب، جهت شیب، ارتفاع، فاصله از رودخانه، تراکم زهکشی، سنگ شناسی، کاربری اراضی، شاخص رطوبت توپوگرافی، شاخص تفاضلی پوشش گیاهی نرمال شده و بارندگی در محیط سامانه اطلاعات مکانی در نرم افزارهای ArcGIS و SAGA-GIS تهیه شد. سپس بر اساس اطلاعات 925 موقعیت سیلاب های رخ داده و شناسایی شده در محیط گوگل ارث انجین، از 70 درصد تعداد کل نقاط (645 نقطه) به منظور مدل سازی و 30 درصد باقیمانده (280 نقطه) برای ارزیابی استفاده شد. به منظور اعتبارسنجی و ارزیابی کارایی مدل ها نیز از منحنی تشخیص عملکرد نسبی استفاده شد.

    نتایج و بحث:

     نتایج روش جنگل تصادفی نتایج نشان داد از بین 10 عامل اصلی، عوامل ارتفاع، بارندگی و سنگ شناسی به عنوان مهم ترین فاکتورهای تاثیرگذار بر وقوع سیل در منطقه موردمطالعه بوده و در مقابل عوامل جهت شیب و فاصله از رودخانه دارای کم ترین تاثیر بر وقوع سیل می باشند. به عبارت دیگر، نتایج نشان داد که عوامل ارتفاع، بارندگی و سنگ شناسی بیش ترین تاثیر را بر سیل گیری منطقه موردمطالعه دارند. نتایج ارزیابی دقت مدل ها با استفاده شاخص سطح زیر منحنی نشان داد که مدل ماشین بردار پشتیبان (86/0)، مدل جمعی تعمیم یافته (85/0) و مدل جنگل تصادفی (88/0) دارای دقت خیلی خوب هستند. همچنین بیشترین مساحت حساسیت سیل در مدل جنگل تصادفی و مدل جمعی تعمیم یافته مربوط به طبقه کم است. اگرچه در مدل ماشین بردار پشتیبان بیشترین کلاس حساسیت مربوط به طبقه متوسط است؛ بنابراین بر اساس شاخص های مذکور هر سه مدل توانائی خوبی در شناسایی مناطق سیل گیر دارند. به بیان دیگر، نتایج به دست آمده بر اساس مدل ماشین بردار پشتیبان نشان می دهد که 32/37 درصد از مساحت استان دارای حساسیت کم، 01/26 درصد از مساحت استان دارای حساسیت متوسط، 42/12 درصد از استان دارای حساسیت زیاد و 42/24 درصد از مساحت استان دارای حساسیت خیلی زیاد نسبت به سیل خیزی هستند. همچنین دو مدل دیگر نیز از دقت خیلی خوبی برای مدل سازی سیل در منطقه موردمطالعه برخوردار بوده اند. نمودار ROC مربوط به مربوط به مدل جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان و مدل جمعی تعمیم یافته نشان دهنده دقت 5/88 برای مدل جنگل تصادفی، دقت 86 درصد برای مدل ماشین بردار پشتیبان و دقت 85 درصد برای مدل جمعی است.

    نتیجه گیری

    نتایج به دست آمده از تحقیق حاضر می تواند کمک قابل توجهی به دولت، برنامه ریزان و مهندسین در پیش گیری و کاهش وقوع سیلاب نماید. هم چنین می توان از روش های دیگر و ترکیب آن ها برای مدل سازی و مقایسه نتیجه آن با پژوهش حاضر استفاده کرد. بنا بر نتایج این تحقیق می توان اذعان داشت با استفاده از ابزارهای قدرتمند هوش مصنوعی، محققان و ذینفعان درک عمیق تری از پویایی پیچیده در وقوع سیل به دست می آورند و در نتیجه تصمیم گیری آگاهانه تر و استراتژی های موثرتری را در کاهش و کنترل سیل به کار می برند.

    کلید واژگان: سیل گیری, مدل سازی, یادگیری ماشین, استان بوشهر}
    Fatemeh Rezaei, Hamidreza Pourghasemi *, Seyed Rashid Fallah Shamsi, Rasoul Khosravi, Narges Kariminejad
    Introduction

    Given the scarcity of data on river basins nationwide, numerous researchers turn to spatial analysis within a Geographic Information System (GIS) setting for hydrological studies and flood investigations. On that basis, identifying the most important factors influencing flood occurrence and severity, as well as building their sensitivity maps can be one of the most important solutions for flood reduction. Therefore, the objective of this study is to prepare a flood risk map in Bushehr province using machine learning techniques and to identify important factors affecting flood hazards.

    Materials and methods

    In this study conducted in Bushehr province, we aimed to compare the effectiveness of three machine learning models: Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), and Generalized Additive Model (GAM). Initially, layers of information influencing flood occurrence in the study area were identified. Each prepared map served as input for the models. Various layers such as slope, slope direction, elevation, distance to river, drainage density, lithology, land use, topographic wetness index, and vegetation cover index were prepared using ArcGIS and SAGA-GIS software, crucial for analyzing flood patterns. Using data from 925 flood locations, points were divided into two sets: 70% (645 points) for modeling and 30% (280 points) for evaluation. The effectiveness of the models was validated using Receiver Operating Characteristic (ROC) analysis.

    Results and Discussion

    The results indicated that among the ten main factors, height, rainfall, and lithology were the most important factors affecting flood occurrence, while slope and distance from the river had the least impact. Evaluating model accuracy using ROC revealed very good accuracy for the SVM model (0.86), generalized additive model (0.85), and RF model (0.88). Flood sensitivity analysis showed RF and GAM methods identified the highest area in the low susceptibility class, while the SVM method identified the highest area in the medium susceptibility class. Results indicated that 37.32% of the study area had low sensitivity, 26.01% had medium sensitivity, 12.42% had high sensitivity, and 24.42% were very sensitive to flood hazards. Also, two other models have had very good accuracy for flood modeling in the studied area. The ROC related to the RF model, SVM, and generalized collective model showed an accuracy of 88.5 for the RF model, 86% accuracy for the SVM model, and 85% accuracy for the generalized collective model.

    Conclusion

    This study concludes that integrating machine learning models, namely SVM, RF, and GAM, with GIS analysis holds tremendous potential for advancing our understanding of flood patterns in Bushehr province. Leveraging these tools allows for a deeper comprehension of flood dynamics, aiding informed decision-making and effective mitigation strategies. This approach marks a significant leap forward in proactively addressing flood challenges and fostering resilient flood management practices in Bushehr province.

    Keywords: Flood, Modeling, Machine Learning, Bushehr Province}
  • نرگس جاویدان*، عطاالله کاویان، سجاد رجبی، حمیدرضا پورقاسمی، زینب جعفریان

    پژوهش حاضر با هدف شناسایی مناطق مستعد فرسایش خندقی و زمین لغزش  به صورت نقشه ی دو خطره در قالب یک نقشه ی واحد در حوزه آبخیز گرگانرود انجام شد. علاوه برآن، استفاده از دو مدل یادگیری ماشینی RF و SVM برای تعیین ارتباط میان این خطرات و متغیرهای زمین - محیطی و همچنین تهیه نقشه مناطق مستعد وقوع هر خطر به صورت منفرد به عنوان هدف ثانویه مدنظر قرار گرفت. برای اعتبار‏‏سنجی نقشه های استعداد وقوع هر خطر، از منحنیROC استفاده شد، و بهترین مدل برای تعیین نقشه حساسیت پذیری هر خطر با بالاترین دقت انتخاب شد. در نهایت با ادغام نقشه حساسیت مربوط به خطرات زمین لغزش و فرسایش خندقی با ترکیب مدل های مختلف و مدل برتر، نقشه حساسیت دو خطره به دست آمد. نتایج نشان داد مدل RF با (9/82= AUC) برای خطر زمین لغزش و (9/96 =AUC) برای فرسایش خندقی نسبت به مدل SVM با مقدار(0/76= AUC) برای خطر زمین لغزش و (9/93= AUC) برای فرسایش خندقی دارای دقت بالاتری است. در نهایت با ادغام نقشه حساسیت مربوط به هر خطر یک نقشه ی واحد و جامع که نشان دهنده ی مناطق مستعد هردو خطر باشد به دست آمد. نقشه نهایی می تواند به عنوان ابزاری باارزش برای برنامه ریزی پایدار برای کاربری اراضی در مناطق مستعد چند خطره مورداستفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: پیش بینی مکانی, مخاطرات طبیعی, نقشه دو خطره, مدل های یادگیری ماشینی, منحنی تشخیص عملکرد نسبی}
    Narges Javidan*, Ataollah Kavian, Sajad Rajabi, HamidReza Pourghasemi, Zeinab Jafarian

    The aim of this study is to identify the areas prone to gully erosion and landslide as a two-hazard map in the form of a single map in Gorganrood watershed. In addition, the use of two machine learning models such as RF and SVM to establishing the spatial relationship between these hazards and the GEFs and any hazard susceptibility mapping separately. In addition, the validation of the hazards susceptibility maps was conducted based on the ROC curve method, and the best model was chosen with the highest predictive performances. Finally, by combining the susceptibility landslides and gully maps, the two-hazard probability maps were produced, which were a combination of different models and the best model. The results showed a RF model with (AUC = 82.9) for landslide and (AUC = 96.9) for gully erosion have higher accuracy compared to the SVM model with a value of (AUC = 0.76) for landslide and (AUC = 93.9) for gully erosion. Finally, a single and comprehensive map was obtained by combining of the each hazard susceptibility map for identification the areas prone to both hazards based on both models. The final two-hazard map can be used as a valuable tool for sustainable land use planning in multi-hazard prone areas.

    Keywords: Spatial prediction, Natural hazards, two- hazard map, Machine learning models, Relative receiver operating characteristic curve}
  • نرگس کریمی نژاد، حمیدرضا پورقاسمی*، محسن حسینعلی زاده

    فرسایش های تونلی، آبکندی و حرکات توده ای پیچیدگی هایی دارند که بهترین راه برای بررسی همه جانبه آن ها، استفاده از روش های نوین مطالعاتی است. هدف از این پژوهش، تجزیه و تحلیل مکانی گسترش فرسایش های تونلی، آبکندی و حرکات توده ای مبتنی بر آماره های مکانی و مطالعات میدانی است. در این تحقیق، پس از پیمایش میدانی و نقشه برداری هوایی توسط پهپاد فتوگرامتری، مدل رقومی ارتفاع تهیه شد. سپس الگوی پراکنش مکانی و روابط متقابل سه رخساره بررسی و تاثیر عامل محیطی شیب در تمامی تحلیل های مکانی، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد الگوی پراکنش مکانی براساس تابع همبستگی جفتی (g(r)) برای هر دو فرسایش آبکندی و تونلی خوشه ای و برای حرکات توده ای تا فاصله 140 متر، پراکنده است. آماره های اختصاری دو متغیره (g12(r)) نشان داد ارتباط متقابل مثبت و معنی داری بین فرسایش های آبکندی و تونلی وجود دارد. ارتباط متقابل هر یک از فرسایش های آبکندی و تونلی با حرکات توده ای در فاصله های کم، مثبت بود. افزایش شیب به عنوان یک ویژگی کمی بر پراکنش و توزیع مکانی حرکات توده ای اثر زیاد و بر پراکنش مکانی فرسایش تونلی و آبکندی اثر کم داشت. لذا، استفاده از آماره های کمی، می تواند منجر به شناسایی بهتر فرآیندهای موثر بر آنها شده و در نهایت سرعت خطرات طبیعی را به صورت موثرتری پیش بینی کند.

    کلید واژگان: آماره های اختصاری, پهپاد, حرکات توده ای, فرسایش آبکندی, فرسایش تونلی, نهشته های لسی}
    Narges Kariminejad, Hamid Reza Pourghasemi*, Mohsen Hosseinalizadeh

    Piping erosion, gully erosion, and mass movement have complexity that the best way to comprehensively identify them is to use new statistical tools. The purpose of this study is spatial analysis of soil landforms based on spatial statistics and field studies. In this research, a digital elevation model was prepared. Then, the spatial pattern and interaction of the three soil landforms were investigated and the spatial effect of slope degree was analyzed on the spatial distributions of them. The results showed the pair correlation function (g(r)) was clustered for both piping erosion and gully erosion. However, it was dispersed for mass movements up to spatial distance of 140 m. The bivariate statistic (g12(r)) showed there is a significantly positive correlation between gully erosion and piping erosion. The correlation between mass movements with each of gullies and piping erosions were positive at the near distances. In addition, increasing the slope had a large effect on the spatial distribution of mass movements and a small effect on the spatial distribution of piping erosion and gully erosion. Therefore, a comprehensive approach to a landscape using quantitative statistics can lead to better identification of processes affecting them, and then, reduction of natural hazards.

    Keywords: summary statistics, UAV, mass movements, gully ersion, piping erosion, loess deposits}
  • سعیده اسکندری*، فاطمه احمدلو، حمیدرضا پورقاسمی، یزدانفر آهنگران، ذوالفقار رضاپور
    آتش سوزی یکی از پدیده های مخرب عرصه های طبیعی است که طی سال های اخیر بخش وسیعی از جنگل ها و مراتع استان گیلان را نابود کرده است. این پژوهش به منظور بررسی رابطه زمانی و مکانی بین متغیرهای اقلیمی و آتش سوزی در استان گیلان انجام شد. متغیرهای آتش سوزی شامل تعداد و وسعت آتش سوزی ها و متغیرهای اقلیمی شامل هفت متغیر طی 26 سال اخیر بودند. برای بررسی رابطه زمانی بین آتش سوزی ها و متغیرهای اقلیمی، از همبستگی پیرسون و روابط رگرسیونی استفاده شد. برای بررسی رابطه مکانی بین وقوع آتش سوزی ها و متغیرهای اقلیمی ، از روش های یادگیری ماشین استفاده شد. نقشه آتش سوزی ها در جنگل ها و مراتع استان، از اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان گیلان (1400-1375) و سنجنده مادیس (1400-1381) تهیه شد. نقشه متغیرهای اقلیمی با روش های درون یابی در GIS تهیه شدند. اهمیت نسبی متغیرهای اقلیمی در وقوع آتش سوزی با آماره های میانگین کاهش جینی (Mean Decrease Gini: MDG) و میانگین کاهش صحت (Mean Decrease Accuracy: MDA) تعیین شد. برای مدل سازی و تهیه نقشه های احتمال وقوع آتش سوزی، از 70 درصد موقعیت آتش سوزی ها و مدل های مختلف یادگیری ماشین (رگرسیون لجستیک، جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان و مدل ترکیبی SVM-RF) در نرم افزار زبان برنامه نویسی R استفاده شد. برای صحت سنجی مدل ها، از 30 درصد موقعیت آتش سوزی ها و مشخصه AUC استفاده شد. نتایج رابطه زمانی نشان داد، طی دوره 26 ساله، بین تعداد آتش سوزی و میانگین بارندگی فصلی به صورت منفی و بین تعداد آتش سوزی و میانگین سرعت باد فصلی و میانگین حداکثر سرعت باد فصلی به صورت مثبت، رابطه معنی داری در سطح اطمینان 95 درصد وجود داشت. به علاوه، بین وسعت آتش سوزی و میانگین بارندگی فصلی، رابطه معنی دار منفی در سطح اطمینان 95 درصد مشاهده شد. نتایج رابطه مکانی نشان داد، میانگین حداکثر درجه حرارت فصلی، میانگین بارندگی فصلی و میانگین رطوبت نسبی فصلی بیشترین اهمیت را در وقوع آتش سوزی استان گیلان در گستره مکانی داشته اند. نتایج اعتبارسنجی نقشه های احتمال وقوع آتش سوزی نشان داد، مدل جنگل تصادفی (AUC: 0/82) و مدل ترکیبی SVM-RF (AUC: 0/79) دقت بیشتری در نقشه برداری احتمال وقوع آتش سوزی داشته اند. بنابراین پیش بینی آتش سوزی های ناشی از عوامل اقلیمی در جنگل ها و مراتع استان گیلان با استفاده از نقشه های مذکور امکان پذیر است که کمک شایانی به مدیران منابع طبیعی در انجام اقدامات حفاظتی در مناطق پرخطر می کند. در این مورد، ضروری است که اقدامات کنترلی برای پیشگیری از وقوع آتش سوزی های آینده در مناطق پرخطر آتش سوزی، با حساسیت بیشتری توسط یگان حفاظت اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان انجام شود.
    کلید واژگان: تحلیل زمانی و مکانی آتش سوزی, تعداد و وسعت آتش سوزی, رگرسیون خطی, متغیرهای اقلیمی, مدل های یادگیری ماشین}
    Saeedeh Eskandari *, Fatemeh Ahmadloo, Hamid Reza Pourghasemi, Yazdanfar Ahangaran, Zolfaghar Rezapour
    Fire is one of the destructive phenomena that have devastated a significant portion of forests and grasslands in Gilan Province in recent years. This study aimed to investigate the temporal and spatial relationship between climatic variables and wildfires in Gilan Province. The wildfire variables included the number and extent of wildfires, and the climatic variables consisted of seven parameters over the past 26 years (2001-2026). Pearson correlation and regression analysis were utilized to examine the temporal relationship. The relative importance of climatic variables in wildfire occurrence was determined using Mean Decrease Gini (MDG) and Mean Decrease Accuracy (MDA) statistics. For modeling and generating probability maps of wildfire occurrence, 70% of wildfire locations and various machine learning models (Logistic Regression, Random Forest, Support Vector Machine, and SVM-RF Hybrid) were employed using the R programming language. Model validation was conducted using 30% of wildfire locations and the Area Under the Curve (AUC) metric. The temporal results showed that during the 26-year period (2001-2026), a significant negative correlation was observed between the number of wildfires and the average seasonal precipitation, while positive correlations were found between the number of wildfires and the average seasonal wind speed and maximum wind speed at a 95% confidence level. Furthermore, a significant negative correlation was observed between the extent of wildfires and the average seasonal precipitation at a 95% confidence level. The spatial relationship analysis indicated that the average maximum temperature, average seasonal precipitation, and average relative humidity had the highest importance in wildfire occurrence within the geographical extent of Gilan Province. Model validation results revealed that the Random Forest model (AUC: 0.82) and the SVM-RF Hybrid model (AUC: 0.79) outperformed others in predicting the occurrence of wildfires. Therefore, predicting wildfires resulting from climatic factors in the forests and grasslands of Gilan Province using the aforementioned maps is feasible and can significantly aid natural resource managers in implementing protective measures in high-risk wildfire areas. Hence, it is imperative that proactive measures be taken by the Natural Resources and Watershed Management Organization of the province to prevent future wildfires with greater sensitivity.
    Keywords: Climatic variables, number, area of fire, fire spatial, temporal analysis, Linear regression, Machine learning models}
  • زهرا سیلاخوری، قربان وهابزاده کبریا*، حمیدرضا پورقاسمی

    زمین لغزش، جزء فراوان ترین پدیده های زمین شناسی در حوضه های آبخیز است و از آن به عنوان لندفرمی ژیوموفولوژیگ یاد می شود که سالانه خسارت های فراوان جانی، مالی و منابع طبیعی در پی دارد. استان مازندران نیز از این قاعده مستثنی نیست. هدف از این تحقیق، پهنه بندی خطر زمین لغزش با استفاده از تیوری بیزین در حوضه آبخیز تالار واقع در استان مازندران است. در این روش، متغیرها از توزیع های احتمال پیروی می کنند و تصمیم گیری بهینه را می توان با استدلال بر توزیع های احتمال و داده های مشاهده شده انجام داد؛ به این منظور ابتدا با استفاده از نقاط لغزشی موجود، نقشه پراکنش زمین لغزش های منطقه تهیه شد. سپس نقشه هر یک از عوامل موثر بر زمین لغزش شامل درجه شیب، جهت شیب، شکل شیب (تحب و تقعر شیب)، ارتفاع، کاربری اراضی، سنگ شناسی، فاصله از جاده، فاصله از آبراهه، فاصله از گسل، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)، شاخص طول شیب یا حمل رسوب (STI) و پوشش گیاهی منطقه رسم شد. درنهایت نیز نقشه پهنه بندی حساسیت زمین لغزش با استفاده از تیوری بیزین برای منطقه مورد مطالعه در پنج کلاس خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد تهیه شد. نتایج نشان داد که بیشتر زمین لغزش ها مربوط به کلاس با شیب 30-15 درجه، با وزن 28/1 و از نظر جهت شیب در غرب و جنوب منطقه به ترتیب با وزن 2/2 و 41/2 رخ داده است. همچنین بیشتر زمین لغزش ها، در شیب محدب و از نظر ارتفاعی در کلاس 1000-500 متر با وزن 07/4 شکل گرفته است. سنگ های ماسه ای، شیلی و سیلتی و کاربری مرتع، بیشترین تاثیر را در زمین لغزش داشت. بررسی فاصله زمین لغزش ها از جاده، آبراهه و گسل نیز نشان داد که بیشتر لغزش ها در فاصله کمتر از 100-0 متری این عوامل رخ داده است که رابطه نزدیک بین آنها را نشان می دهد. بیشترین زمین لغزش ها از نظر پوشش گیاهی، مربوط به طبقه 5/0-3/0 با وزن 56/3 است. تحلیل رطوبت توپوگرافیک و شاخص حمل رسوب (توان آبراهه) نشان داد که بیشترین وزن لغزشی به ترتیب مربوط به طبقات 29/11-39/6  و 6/19-84/11 با وزن های 009/1 و 17/1 است. علاوه بر این، نتایج نشان داد که زمین لغزش ها به ترتیب در کلاس های با حساسیت کم 40/25 درصد، متوسط 56/31 درصد، زیاد 72/28 درصد و خیلی زیاد 30/14 قرارگرفته است. اعتبارسنجی مدل نیز نشان داد که سطح زیرمنحنی  ROCبرای مدل بیزین 56/85 است که در طبقه خیلی خوب قرار می گیرد.

    کلید واژگان: نقشه حساسیت, زمین لغزش, تئوری بیزین, حوضه آبخیز تالار}
    Zahra Silakhori, Gorban Vahabzadekebriya*, Hamidreza Poorghasemi
    Introduction

    Mass movements are a type of morphodynamical phenomena that are usu ally related to various factors and occur on slopes in mountainous areas. Every year, damages caused by landslides lead to financial loss and death over the world (Fathi et al., 2018). According to previous studies, landslides cause 17% of the world's natural disasters. Mortality rates from 1903 to 2004 for different continents, including Asia, United States, Europe, Africa, and Australia were 29%, 39%, 30%, 1%, and 1%, respectively (Kohorest et al., 2005). Over the last three decades, several research studies have been conducted on landslide susceptibility mapping using different methods for developing their classification. All mapping methods are classified into five different groups including landslide distribution analysis, qualitative, statistical, deterministic, and frequency analyses (Vanvestern, 2003). Iran is prone to landslide phenomena due to natural conditions such as mountain topography, high tectonic and seismicity activity, geological and climatic diversity. Environmental factors affecting the occurrence of landslides are slope degree, aspect, plan curvature, elevation, land use, lithology, distance from the road, river and fault, topographic moisture index, slope length index or sediment transport and vegetation cover (Silakhori et al., 1400).

    Methodology

    Firstly, 134 points were identified using the Iranian landslide database and field survey in order to prepare a landslide susceptibility map using Bayesian theory. In the present study, 12 factors were used including elevation, slope and aspect, plan curvature, distance from the fault, road, and river, land use, geology, sediment transport index (STI), topographic wetness index (TWI), and vegetation cover. Then, topographic (1:50000), geology (1:100000), soil maps, and satellite imagery (Indian Remote Sensing) for 2012, were prepared and classified in ArcMap and ENVI environments. In order to evaluate Bayesian theory in landslide risk analysis, the relative performance curve of the relative efficiency of variables (ROC) was applied. This index is used to determine the accuracy and efficiency of the model (Egan, 1975; Williams et al., 1999). The area under the ROC curve represents the predicted value by describing its ability which accurately estimates the occurred events (landslide occurrence) and its non-occurred events (non-landslide occurrence). Therefore, the area under the curve is used as the model accuracy assessment. In the present study, 134 points of the landslide’s phenomena were used for modeling (70%) and accuracy assessment (30%) (Pourghasemi et al., 2013).

     Discussion & Conclusions

    The results of the factors affecting the occurrence of landslides using Bayesian theory in the study area showed that most of the landslides occurred in the class of 15-30 degrees with a weight of 1.28, which is also reported by Eracanoglu and Gokceolu (2004). The reason is that human intervention on these slopes causes more susceptibility (Yalcin et al., 2011). The study of aspect shows that most of the landslides occurred in the west and south directions with a weight of 2.21 and 2.41, respectively, which is confirmed by the results of Shams and Alizadeh (2019). The results of plan curvature showed that most of the landslides happened with a weight of 1.1 in convex slopes, which is close to the results of Pourghasemi (2013). Convex slopes usually have the highest landslides which is also reported in previous studies (Vanvewsten et al., 2003; Jaaferi et al., 2014). The altitude of 500-1000m covered by sandstones, chile and siltstones showed a significant relationship with a high number of landslides (Ayalew & Yamagishi, 2005). Among different land uses, rangeland (weight of 3.48) indicated the most significant relationship in landslide occurrence, which is reported by Shams and Alizadeh (2019).  
    The results of distance from roads, rivers, and faults showed that most landslides occurred at distances of more than 0-100 meters which confirms the results of previous studies (Pourghasemi & Mohammadi 2016). Also, the relationship between vegetation cover and landslides showed that the highest percentage occurred in class 0.5-0.3 with a weight of 3.56. In addition, the highest slippage for topographic wetness index and sediment transport index (river capacity) occurring were related to 6.39- 11.29 and 11.84-19.6 classes (weights of 1.009 and 1.17), respectively. The area under the curve was calculated at 85.56% in the model validation for the Bayesian model, which was classified as a very good performance. Therefore, the results of our study can play an important role in the management and planning of the Talar watershed.

    Keywords: Susceptibility map, Landslide, Bayesian theory, ROC curve, Talar watershed}
  • عادل قاسمی، امید بهمنی*، سمیرا اخوان، حمیدرضا پورقاسمی

    فرونشست با توجه به ماهیت زمین شناسی و ارتباط آن با بهره برداری از آبهای زیرزمینی مورد توجه محققین حوزه های مدیریت منابع آب و زمین شناسی قرار گرفته است. در این راستا بررسی فرونشست آبخوان کبودراهنگ در استان همدان با استفاده از تکنیک تداخل سنجی راداری و بررسی تغییرات آب زیرزمینی این دشت مورد مطالعه قرار گرفت. از سویی ارتباط بین فرونشست و تغییرات آب زیرزمینی با استفاده از روابط رگرسیونی در نظر گرفته شد. نتایج حاکی از فرونشست دشت طی سالیان 1393 تا 1398 به میزان 124/7 میلیمتر و نرخ متوسط 13 میلیمتر در هر 6 ماه بود. با توجه هدایت هیدرولیکی متفاوت آبخوان در کنار ساختارهای زمین شناسی متفاوت دشت، بین بهره برداری از آب زیرزمینی و پدیده فرونشست تاخیر وجود داشت که با استفاده از رگرسیون تاخیری، زمان تاخیر فرونشست و بهره برداری از آب زیرزمینی به میزان متوسط 1/5 سال تعیین گردید. همچنین تاثیر بیشتر فرونشست بر اراضی کشاورزی به دلیل بهره برداری از آب زیرزمینی به منظور کشت مورد تاکید قرار گرفت.

    کلید واژگان: آب های زیرزمینی, تداخل سنجی راداری, زمان تاخیر, دشت کبودراهنگ, فرونشست}
    Adel Ghasemi, Omid Bahmani *, Samira Akhavan, HamidReza Pourghasemi
    Background and Objectives

    Iran is located in an arid and semi-arid climate with an average rainfall of about 239.3 mm during five years ago. There are many challenges for decision-makers in terms of supplying water for agriculture, industry, and drinking. On the other hand, lack of comprehensive decision-makers, along with lack of awareness of beneficiaries of the consequences of excessive use of groundwater resources, has led to land subsidence in most plains of the country. This issue, due to the nature of land cognition and its relation to the use of groundwater, has been considered by researchers in the fields of water resources management and geology. Land subsidence of Iran has been studied worldwide and the effects of groundwater abstraction have been determined at a high level compared to other factors. Hamedan province in the western part of Iran is not far from overuse of water and the effects of land subsidence, due to the extensive agricultural lands and agricultural hubs. In this regard, studying Kaboudrahang aquifer subsidence with its sinkholes (18 massive sinkholes) was selected as the study site in the northwest of Hamadan province. The hydrograph of the plain aquifer unit shows a profound drop in the groundwater level of the aquifer (40 meters) between the years 1988 and 2018.

    Methodology

    Regarding plain subsidence, some researches have been done. Accordingly, the radar interference technique in ENVI software was used to determine the amount of land subsidence and finally its output expressed in GIS software. To use this method, 11 Sentinel satellite images from 2014 to 2019 were selected and groundwater changes in 49 observation wells were studied. To investigate land subsidence and groundwater changes, the relation between land subsidence rate and groundwater level drop was examined through a regression analysis, as well as several observation wells that have a reduction in the date of the last satellite image relative to the water level. A regression analysis was selected between the water level drop and land subsidence rate and between the water level drop and the cumulative land subsidence obtained by radar interferometry during the period. To investigate in more detail, the effect of groundwater abstraction in each observation well and the relationship between land subsidence and its changes over time have also been investigated. On the other hand, land subsidence is delayed according to some research on groundwater exploitation, which varies due to the different hydraulic conductivity of the aquifer along with the different geological structures of the plain. Lag regression was used as a simple tool to determine the lag time between groundwater exploitation and land subsidence.

    Findings

    The study results showed that during the years 2014 to 2019, the land subsidence of the plain was 124.7 mm and an average rate was 13 mm every six months. Positive and negative values were observed in the land subsidence rate map in which positive values indicate upward radar visibility and negative values are related to radar visibility or subsidence. In general, across the plain, there is no equal correlation between subsidence rate and groundwater level decline. Its main reason can be found in the difference of geological structures and diverse soil texture throughout the plain, which has led to different responses to groundwater exploitation. Wells that had a drop in water level between the first and last satellite image show a decreasing trend of land subsidence rate and cumulative land subsidence. This indicates a decrease in the power of land subsidence in the utilization of water over time. The reason is that groundwater passed through subsidence-sensitive layers, after which the effect on land subsidence is reduced. The lag time of subsidence and operation of groundwater was determined as an average of 1.5 years.

    Conclusion

    Based on the analysis of this research, more significant impact of land subsidence on agricultural lands can be identified due to the use of groundwater. On the other hand, there is need for proposals and solutions to reduce the rate of land subsidence, and so it is recommended to change the cultivation pattern, to control surface water with artificial recharge, and to create deep plowing in agricultural areas to increase permeability.

    Keywords: lag time, Groundwater, InSAR, Kabudrahang plain, land subsidence}
  • ثریا یعقوبی، چوقی بایرام کمکی*، محسن حسینعلی زاده، علی نجفی نژاد، حمیدرضا پورقاسمی، مرزبان فرامرزی

    تحلیل فراوانی بارش های روزانه و یا دوره بازگشت رخدادهای بارش و سیلاب به دلیل پیچیدگی رفتاری فراوان در مدیریت منابع آب، از اهمیت زیادی برخوردار است. به عبارتی، عدم توجه به آن ممکن است سیل های مخرب را به دنبال داشته باشد. به همین منظور در پژوهش حاضر جهت بررسی و انتخاب مناسب ترین تابع توزیع، با استفاده از داده های هواشناسی و ماهواره CHIRPS در هفت ایستگاه موجود در حوزه آبخیز سد بوستان، سه تابع توزیع پیرسون 3، بتا و گاما مورد مقایسه قرار گرفتند. آنالیز آماری نشان داد که داده های ماهواره ای در برآورد بارش روزانه، به دلیل بالابودن مقدار خطای RMSE، MADو NASH ناکارآمد هستند، به همین دلیل تنها از داده های ایستگاه های هواشناسی برای تعیین بهترین توزیع استفاده شد. برای این منظور زبان برنامه نویسی گوگل ارث انجین و پایتون مورداستفاده قرار گرفت. سپس از تابع توزیع منتخب برای تعیین حداکثر بارش روزانه، احتمال فراوانی در دوره های بازگشت 2، 10، 50، 100 و 200 ساله استفاده شد. نتایج به دست آمده از آزمون نکویی برازش مجموع مربعات خطا، معیارهای ارزیابی آکاییک، بیزین و معیار واگرایی کولبک لیبلر نشان داد که در پنج ایستگاه کلاله، قرناق، پارک ملی گلستان، سد گلستان و گلیداغ تابع پیرسون 3 مناسب ترین تابع توزیعی است. همچنین، در دو ایستگاه دیگر (گنبد و تمر)، تابع بتا به عنوان تابع مناسب تشخیص داده شد، این درحالی است که طبق نتایج به دست آمده توزیع گاما در منطقه مورد مطالعه دارای کارایی مناسبی نیست. پس می توان نتیجه گرفت که بارش های شدید و نامنظم ازنظر زمانی و مکانی می تواند در انتخاب مناسب ترین تابع توزیع آماری در هر ایستگاه موثر باشد. بنابراین، توصیه می شود بارش های حداکثر محتمل و در نتیجه وقوع سیلاب های محتمل در نظر گرفته شوند تا با مدیریتی اصولی و دقیق از خسارات جانی و مالی در مناطق مستعد بخصوص در منطقه مورد مطالعه جلوگیری شود.

    کلید واژگان: حداکثر بارش روزانه, تحلیل فراوانی, توزیع آماری, داده های هواشناسی و ماهواره ای, حوزه آبخیز سد بوستان}
    S. Yaghobi, Ch.B. Komaki*, M. Hosseinalizadeh, A. Najafinejad, H.R. Pourghasemi, M. Faramarzi

    Frequency analysis of daily rainfall or return period of rainfall and flooding events is very important considering the behavioral complexity in water resources management; because ignoring it can lead to urban destructive floods. In the present research, three distribution functions of Pearson, Beta, and Gamma were compared to investigate and select the most appropriate distribution function for the precipitation data acquired from meteorology stations and CHIRPS satellite in seven stations in the watershed of Bustan Dam. Statistical analyses showed that satellite data were ineffective to estimate daily precipitation due to high errors in RMSE, MAD, and NASH. Meteorological data were used to spot the best distribution. Google Earth Engine and Python programming language were used. Then, the selected distribution function was used to determine the maximum daily rainfall, frequency probability, and return period of 2, 10, 50, 100, and 200 years. The results of the goodness of fit test, Error Sum of Squares, Bayesian Information Criterion, Akaike Information Criteria well as Kullback-Leibler Divergence showed that in five stations of Kalaleh, Qarnaq, Golestan National Park, Golestan Dam, and Glidagh, the Pearson function is the most suitable distribution function. Also, in the other two stations (Gonbad and Tamar), the Beta function was recognized as a suitable function. However, Gamma distribution in the study area is not efficient. So, it can be concluded that heavy and irregular rainfall can be effective in choosing the best distribution function at each station. Therefore, it is recommended to consider the maximum possible rainfall and as a result of the possible occurrence of floods with principled and accurate management to prevent human and financial losses in susceptible areas, especially in the study area.

    Keywords: Maximum daily rainfall, Frequency analysis, Statistical distribution, Meteorological, satellite data, Bostan watershed}
  • مرضیه کیهان پناه، علی نجفی نژاد*، حمیدرضا پورقاسمی، علی محمدیان بهبهانی
    برآورد رسوب دهی آبخیز، یک فرآیند مهم در مدیریت آبخیز است. به دلیل محدودیت اطلاعات تولید رسوب در آبخیزهای کوچک، روش هایی تجربی برای برآورد مقادیر آن در آبخیزهای مختلف توسعه داده شده است. اتصال رسوبی یکی از مشخصه های مهم تولید رسوب حوضه است و برای تخمین بهتر با نسبت تحویل رسوب (SDR) مقایسه می شود. هدف از پژوهش حاضر مقایسه و ارزیابی تغییرات مکانی مقادیر SDR و شاخص اتصال در مقیاس آبخیز کوچک است. این مطالعه در آبخیزمارچشمه استان سمنان با مساحت 2418 هکتار، انجام گردید. در خروجی این آبخیز یک بند خاکی توسط مدیریت آبخیزداری سازمان جهاد سازندگی سابق استان (1373)، احداث شده و در آبخیز بالادست آن هیچ گونه عملیات آبخیزداری اجرا نشده است. در سال 1391 توسط مرکز تحقیقات استان سمنان مقدار رسوب به تله افتاده در پشت بند اندازه گیری شد. لازم به ذکر است تا زمان اندازه گیری رسوب تمامی رسوب رسیده به خروجی آبخیز در مخزن بند به تله افتاده و رسوبی از بند سرریز ننموده است. بااستفاده از مقدار رسوب اندازه گیری شده، واسنجی مدل WaTEM/SEDEM برای محاسبه SDR انجام شد و مقادیر SDR برای کل حوضه به صورت توزیعی برآورد شد. نقشه توزیعی شاخص اتصال رسوبی تهیه شد. بیش ترین مقدار نقشه SDR نزدیک به 5/0 و کمترین مقدار آن نزدیک به صفر و شاخص اتصال رسوبی از 71/6- تا 04/3 متغیر بود. براساس هر دو شاخص SDR و IC، نزدیک خروجی آبخیز میزان تحویل رسوب و انتقال رسوب بیشتر از میانگین کل آبخیز است؛ اما در قسمت های شمالی آبخیز، تمرکز حوضه بر تحویل و انتقال رسوب نیست. در نظر گرفتن این دوشاخص و نحوه پراکندگی آنها می تواند برای اولویت بندی مناطق ازنظر مدیریت فرسایش خاک و رسوب مورد اهمیت باشد. این مطالعه، کاربرد به روز داده های دردسترس و توسعه ی پتانسیل تحلیل آنها را نشان می دهد.
    کلید واژگان: اتصال ساختاری رسوب, نسبت تحویل رسوب, مدل WaTEM, SEDEM}
    Marziye Kayhanpanah, Ali Najafinejad *, Hamidreza Pourghasemi, Ali Mohammadian Behbahani
    Watershed sediment yield estimation is an important process in watershed management. Because of limited information on sediment yield in small watersheds, empirical methods are developed in different watersheds. Sediment connectivity is an important characteristic of watershed sediment yield and is compared for better estimation of sediment delivery ratio (SDR). This research aims to compare and evaluate the spatial changes of SDR values and connectivity index on a small watershed scale. This study was conducted in the Marcheshme watershed of Semnan province with an area of 2418 ha. At the outlet of this watershed, an earthen dam was built by the natural resources and watershed management organization of the province (1995). No conservation and management measures were carried out in the watershed. In 2013, the amount of sediment trapped behind the dam was measured by the research center of Semnan province. It should be noted that there isn’t any overflow of the earth dam between 1995 and 2013. The WaTEM/SEDEM model was calibrated to calculate the SDR using the measured amount of sediment, and the SDR values for the entire watershed were distributed. A distribution map of the sediment connectivity index was prepared. The highest value of the SDR map was close to 0.5, the lowest value was close to zero, and the sediment connectivity index varied from -6.71 to 3.04. SDR and IC indices show that the amount of sediment transport and delivery near the outlet is higher than the average value in the watershed area. In the upper part of the watershed, erosion is more than the one in other parts, although SDR and the possibility of sediment connection are less than the ones in other parts. These two indicators and distribution of them can be important for prioritizing areas in terms of soil erosion and sediment management. This study shows the up-to-date application of available data and develops their potential for further analysis.
    Keywords: Structural sediment connectivity, Sediment delivery ratio, WaTEM, SEDEM Model}
  • رسول خسروی*، حمیدرضا پورقاسمی، یلدا موثقی

    ارزیابی تغییرات صورت گرفته در زیستگاه گامی مهم در اولویت بندی مکانی برنامه های کاهش تعارض انسان و حیات وحش است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تغییرات کاربری اراضی در محدوده مناطق با ریسک بالای تعارض خرس قهوه ای در استان فارس اجرا شد. در گام نخست، با استفاده از نقاط وقوع تعارض، متغیرهای پیش بینی کننده و رویکرد اجماع مدل های کوچک، نقشه مناطق با ریسک بالای تعارض تهیه شد. در گام دوم، با استفاده از روش های سنجش از دور، روند تغییرات کاربری اراضی در بازه زمانی 30 ساله در محدوده مناطق با ریسک بالا ارزیابی شد. نتایج مدل سازی ریسک نشان داد که فاصله از مناطق روستایی، کریدورهای مهاجرتی و تراکم لکه های جنگلی مهم ترین متغیرها در احتمال وقوع ریسک تعارض خرس است. به ترتیب 3/75 و 6/91 درصد از منطقه در طبقات با خطر بالا و متوسط قرار گرفت. ارزیابی تغییرات کاربری نشان داد در یک بازه زمانی 30 ساله سطح باغات و اراضی کشاورزی از 12167 به 52662 هکتار افزایش یافته است. چنین تغییری می تواند احتمال تعارض خرس با جوامع بومی را افزایش دهد. بر اساس نتایج این پژوهش طرح ریزی برنامه ریزی های بین سازمانی به منظور جلوگیری از روند تخریب عرصه های طبیعی جهت کاهش تعارضات انسان و حیات وحش امری ضروری است.

    کلید واژگان: تعارض خرس قهوه ای-انسان, تغییرات کاربری اراضی, مدل سازی ریسک, نقاط داغ تعارض}
    R. Khosravi*, H. R. Pourghasemi, Y. Moveseghi

    Assessing habitat changes is an important step in the spatial prioritization of management efforts, aimed at reducing conflicts. We assessed landuse/cover change in areas with high risk of human-bear conflict in Fars province. In the first step, we predicted the conflict hotspots, using bear damage incidents, a suit of predictors, and the Ensembles of Small Models (ESMs) approach. In the second step, we assessed the trend of landuse/cove changes in a 30-years period in the areas with medium to high risk of conflict, using remote sensing techniques. Results of conflict risk modeling showed that proportion of suitable habitats, distance to village, density of forest patches, and corridor bottlenecks were the main predictors, contributing to bear damaging risk. A total of 3.75 and 6.91% of the landscape were identified as the areas with high and medium risk, respectively. Assessment of landuse/cove changes showed that in a period of 30 years, the extent of croplands and orchards has increased from 12,167 to 52,662 hectares. Such a substanitial landuse/cover changes can increase the risk of bear damages. The obtained results emphasize that inter-organizational planning is an emergency effort in mitigating human-bear conflicts.

    Keywords: Human-brown bear conflict, Landuse changes, Risk modeling, Conflict hotspots}
  • سارا ایوبی ایوبلو، مهدی وفاخواه*، حمیدرضا پورقاسمی

    رشد جمعیت، توسعه شهرنشینی و تغییر کاربری اراضی باعث افزایش رویداد سیلاب های ویرانگر شده است. ایران نیز در میان کشورهای با خطرپذیری بالای سیل قرار دارد، به طوری که سیلاب های ویرانگر بهار 1398 با مرگ و میر و خسارت های مالی چشمگیری در بیش از ده استان کشور از آخرین نمونه های خسارات سیلاب است. هدف از این پژوهش تهیه نقشه ریسک سیلاب شهری منطقه چهار شیراز است که برای این امر آسیب پذیری منطقه با مدل های تصمیم گیری چندمعیاره PROMETHEE II، COPRAS و محدوده های خطر سیلاب شهری با مدل های حداقل مربعات جزیی (PLS) و رگرسیون ستیغی (RR) تهیه شد و با استفاده از حاصل ضرب آسیب پذیری در احتمال خطر در محیط نرم افزار ArcGIS نقشه ریسک به دست آمد. بر اساس نتایج پژوهش، پس از طبقه بندی میزان آسیب پذیری، بیشترین درصد منطقه مورد مطالعه در مدل PROMETHEE II و COPRAS مربوط به طبقه متوسط آسیب پذیری است. ارزیابی خروجی مدل های آسیب پذیری، با استفاده از منطق بولین و آماره های RMSE و MAPE نشان داد که مدل COPRAS نتایج بهتری نسبت به مدل PROMETHEE II ارایه کرده است. نتایج مدل های حداقل مربعات جزیی (PLS) و رگرسیون ستیغی (RR) در مدل سازی احتمال خطر سیلاب به وسیله دیاگرام تیلور مورد تحلیل قرار گرفت که نشان دهنده برتری مدل رگرسیون ستیغی (RR) و دقت این مدل در تهیه نقشه خطر سیلاب شهری است. بررسی نقشه ریسک نشان داد که 34 درصد از منطقه (973 هکتار) در محدوده خطر زیاد و بسیار زیاد سیلاب قرار دارد.

    کلید واژگان: خطر, آسیب پذیری, سیلاب شهری, رگرسیون ستیغی, COPRAS}
    S. Ayoubi Ayoublu, M. Vafakhah*, H.R. Pourghasemi

    Population growth, urbanization, and land use change have increased disastrous floods. Iran is also among the countries at high risk of floods. The latest examples of flood damage are the devastating floods of the spring of 2019 with significant mortality and financial losses in more than ten provinces of the country. The purpose of this study is to prepare an urban flood risk map of District 4 City Shiraz. The vulnerability of the region was made using PROMETHEE Ⅱ and COPRAS multi-criteria decision-making models and urban flood hazard zones were prepared by partial least squares regression (PLSR) and ridge regression (RR) models and a risk map was obtained by multiplying the vulnerability and hazard in ArcGIS software. The highest percentage of the study area in the PROMETHEE Ⅱ and COPRAS models belongs to the moderate class of vulnerability. The evaluation of the vulnerability models using Boolean logic and RMSE and MAPE statistics, showed that the COPRAS model provided better results than the PROMETHEE model. The results of partial least square regression (PLSR) and ridge regression (RR) models in flood risk modeling were analyzed by the Taylor diagram, which showed the superiority of the ridge regression (RR) model and the accuracy of this model in preparing urban flood hazard maps. The risk map of the study area indicated that 34% of the area (973 ha) is in the range of high and very high flood risk.

    Keywords: Hazard, Vulnerability, Urban flood, Ridge regression, COPRAS}
  • نرگس جاویدان*، عطاالله کاویان، سجاد رجبی، حمیدرضا پورقاسمی، کریستین کنوشنتی، زینب جعفریان
    ناپایداری های دامنه و زمین لغزش ها از مخاطرات مهمی برای فعالیت های  انسانی هستند که اغلب سبب از دست رفتن منابع اقتصادی، خسارات به اموال و تاسیسات می شوند. این مخاطرات در شیب های طبیعی و یا شیب هایی که به دست انسان تغییر یافته اند، اتفاق می افتد. در پژوهش حاضر، به منظور مدل سازی و تهیه نقشه حساسیت پذیری خطر زمین لغزش حوزه آبخیز گرگان رود از مدل بیشینه آنتروپی که یکی از مدل های پیشرفته داده کاوی است، استفاده شده است. در مرحله اول نقشه پراکنش زمین لغزش های منطقه شامل 351 نقطه لغزشی بود تهیه شد. برای مدل سازی بیشینه آنتروپی 18 متغیر مستقل به عنوان عوامل پیش بینی کننده شامل مدل رقومی ارتفاعی، درصد شیب، جهت شیب، بارندگی، فاصله از گسل، فاصله از شبکه زهکشی، فاصله از جاده، کاربری اراضی، تراکم زهکشی، سازند سنگ شناسی، بافت خاک، انحنای طرح، انحنای پروفیل، شاخص رطوبت توپوگرافی، عامل طول شیب، شاخص توان جریان، موقعیت شیب نسبی و شاخص زبری سطح شناسایی و به مدل معرفی شد. سه سری متفاوت از نقاط وقوع زمین لغزش (S1, S2, S3) شامل 70 درصد برای آموزش مدل و 30 درصد برای اعتبارسنجی به صورت تصادفی آماده شد تا قوت یا استحکام مدل مورد ارزیابی قرار بگیرد. دقت مدل بر اساس شاخص ROC مورد ارزیابی قرار گرفت و مدل بیشینه آنتروپی دقت پیش بینی عالی (بالای 80 درصد) از خود نشان داد. همچنین، در این پژوهش درجه اهمیت متغیر ها به وسیله مدل مورد بررسی قرار گرفت و عوامل مدل رقومی ارتفاعی (32.4 درصد اهمیت)، سنگ شناسی (22.9 درصد اهمیت) و فاصله از گسل (14.8 درصد اهمیت) به ترتیب به عنوان مهمترین عوامل پیش بینی کننده در این منطقه شناسایی شدند.
    کلید واژگان: حوزه آبخیز گرگان رود, شاخص ROC, مدل داده کاوی, ناپایداری, robustness}
    Narges Javidan *, Ataollah Kavian, Sajad Rajabi, Hamidreza Pourghasemi, Christian Conoscenti, Zeinab Jafarian
    Slope instability and landslides are important hazards to human activities that often result in the loss of economic resources, property damage and facilities. These hazards occur in the natural or man-made slopes. In the current study, the maximum entropy model was used which is one of the progressive data mining models, in order to modelling landslide susceptibility map for Gorganrood watershed. In the first step, the landslide inventory map was prepared consiste of 351 landslides. 18 geo-environmental factors were selected as predictors, such as: Digital elevation model, slope percent, aspect, distance from fault, distance from river, distance from road, rainfall, landuse, drainage density, lithology, soil texture, plan curvature, profil curvature, lithological formation, Topographic wetness index, LS factor, stream power index, Relative Slope Position and Surface roughness index. Three different sample data sets (S1, S2, and S3) including 70% for training and 30% for validation were randomly prepared to evaluate the robustness of the model. The accuracy of the predictive model was evaluated by drawing receiver operating characteristic (ROC) curves and by calculating the area under the ROC curve (AUC). The ME model performed excellently both in the degree of fitting and in predictive performance (AUC values well above 0.8), which resulted in accurate predictions. Furthermore, In this study the importance of variables was evaluated by the model. Dem (digital elevation model) (32.4% importance), lithology (22.9% importance) and distance from fault (14.8% importance) were identified respectively the main controlling factor among all other variables.
    Keywords: data mining model, Gorganrood watershed, instability, robustness, ROC curve}
  • صدیقه ملکی، خدیجه خرمن دار، محسن حسینعلی زاده، عباس گلی جیرنده، آیدینگ کرنژادی، حمیدرضا پورقاسمی*

    یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی در جهان فرسایش خاک است که دشواری های پرشمار اقتصادی و نبود توسعه ی پایدار را به دنبال دارد. هدف از این پژوهش به کاربردن روش های نوین در پژوهش های خاک شناسی با روی کرد به روزرسانی شرح خدمات در زیرحوزه های زوجی دهگین بود. برای انتخاب جا های نمونه برداری از خاک و خاک رخ ها روش ابر مکعب لاتین مشروط، با اطلاعات محیطی کمکی (مدل رقومی بلندی) برگرفته از نقشه برداری هوایی با پهپاد فانتوم4پرو و مولتی روتر به کار برده شد. نتیجه نشان داد که 2 نوع اصلی زمین شامل تپه و فلات‏ و پادگانه ‏های بالایی در این جا هست. تکامل خاک رخ در منطقه بیش تر در تاثیر از پستی بلندی است، و خاک های واحد تپه ارتباطی مستقیم با جنس مواد مادری و شیب دارد. پایداری خاک دانه در مرتع های درخت دار و منطقه های بافت لومی سیلتی بیش تر بود، زیرا متغیرهای کمکی از ویژگی های مهم و تاثیرگزار در نقشه ی پایداری خاک دانه است. برای مرحله ی ارزیابی نقشه اندازه های RMSE و R2 به ترتیب 0/32 و 0/26 بود. ظرفیت تبادل کاتیونی و نیتروژن خاک در هر دو زیرحوزه ی شاهد و نمونه کم بود، و بیشینه ی اندازه های کربن آلی خاک در زیرحوزه ی نمونه بیش تر از زیرحوزه ی شاهد بود. کاربرد روش های نوین مانند کاربرد پهپاد در تصویربرداری و روش های دقیق نمونه برداری با متغیرهای محیطی در نقشه برداری رقومی خاک به کاهش تعداد نمونه ی خاک و افزایش دقت نقشه های خروجی منجر می شود و نتیجه ی دقیق تری از برآورد اندازه ی فرسایش می دهد، که در مقایسه با روش های پیشین در زمان و هزینه صرفه جویی می شود. بنابراین کاربرد این روش ها در حوزه های هم سان با شرایط طبیعی و اقلیمی منطقه ی پژوهش توصیه می شود.

    کلید واژگان: ابر مکعب لاتین, پهپاد, خاک رخ, فتوگرامتری, فرسایش خاک}
    Sedigheh Maleki, Khadijeh Khermandar, Mohsen Hosseinalizadeh, Abbas Goli Jirandeh, Aiding Kornejadi, HamidReza Pourghasemi *

    One of the most critical environmental problems globally is soil erosion, which leads to several problems in the field of economy and sustainable development. This study aims to use new methods in soil science studies of the paired sub-catchments to update service descriptions in Dehgin, Hormozgan Province. For this purpose, to select sampling sites of pedons and soil samples, the conditional Latin Hypercube sampling (cLHS) method was used using environmental covariates (digital elevation model), which derivate from unmanned aerial vehicles (UAV), phantom4 pro, and multirotor. The results showed two main land types in the study area, including hills, plateaus, and high terraces. Soil development in the region is mainly influenced by elevation, and the soils of the hill lands are directly related to the type of parent material and slope percentage. In the areas containing wooded pasture and areas with silt loam texture class, the aggregate stability values are higher, which are auxiliary covariates essential and influential parameters in the aggregate stability map. The RMSE and R2 values are 0.32 and 0.26, respectively, for the evaluation map criteria. The values of cation exchange capacity (CEC) and nitrogen in both control and sample sub-catchments are small and the maximum amounts of soil organic carbon in the sample sub-catchment are higher than in the control sub-catchment. The use of new methods including UAV, accurate sampling methods using high-resolution environmental covariates, and digital soil mapping can reduce the number of soil samples, increase the accuracy of output maps, and provide more accurate erosion estimation results, which has reduced time and cost compared to the old methods.

    Keywords: Latin Hypercube Sampling, Pedons, Photogrametry, soil erosion, unmanned aerial vehicles}
  • حمیدرضا پورقاسمی*، مجید محمدی، حمزه نور، سید فخرالدین افضلی

    تغییرات کاربری اراضی عامل تعیین کننده مهمی در فرآیندهای هیدرولوژیکی بوده و بسیاری از آنها را تحت تاثیر قرار می دهد. شبیه سازی تغییرات کاربری اراضی، رشد مناطق مسکونی و کشاورزی و اثرات آن از جمله مهم ترین موضوعات مهم در ارتباط با مدیریت حوزه آبخیز است. هدف این پژوهش بررسی تغییرات کاربری در گذشته و شبیه سازی کاربری برای آینده با استفاده از مدل CLUE-s است. در ابتدا نقشه کاربری اراضی سال های 1370 و 1398 با استفاده از تصاویر ماهواره ای و روش تلفیقی تهیه گردید. سپس بعد تغییرات کاربری اراضی محاسبه و سپس نقشه کاربری اراضی سال 1420 با استفاده از مدل CLUE-s شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که مهم ترین تغییرات کاربری اراضی در حوزه درودزن بین سال های 1370 و 1398 تبدیل منابع طبیعی به مناطق مسکونی، کشاورزی و باغ بوده است. ارزیابی دقت مدل رگرسیونی در بررسی عامل های موثر بر هر طبقه کاربری با استفاده از منحنی ROC، دقت قابل قبول این روش را نشان داد. با استفاده از مدل CLUE-s می توان مدیران و برنامه ریزان را از شرایط آینده منطقه آگاه ساخت تا در برنامه ریزی های خود مشکل تغییر کاربری را لحاظ کنند.

    کلید واژگان: کاربری اراضی, تقاضای کاربری اراضی, رگرسیون لجیستیک, مدل CLUE-s}
    Hamidreza Pourghasemi*, Majid Mohammady, Hamzeh Noor, Sayed Fakhreddin Afzali

    Land use change is an essential determinant factor in hydrological processes and it affects many of them. Simulation of land use changes, rise in residential and agricultural area and its effects are among the most important issues related to the watershed management. The objective of this research is land use change detection in the past and simulation of future land use using CLUE-s Model. At first, land use map of years 1991 and 2019 was prepared using satellite images and synthetic method. Then, land use change was calculated, and then land use map of year 2040 was simulated using CLUE-s model. The results indicated that the main land use changes in Doroodzan watershed between 1991 and 2019 was the conversion of natural resources to residential area, agriculture and orchards. Accuracy assessment of regression model to investigate condition factors of each land use types using ROC corves demonstrated acceptable accuracy of this method. Using the CLUE-s model, managers and planners can be informed about the future conditions of the region to take into account the problem of land use change in their planning.

    Keywords: Land use, Land use demand, Logisic regression, CLUE-s model}
  • مریم سادات جعفرزاده*، ناصر طهماسبی پور، علی حقی زاده، حمیدرضا پورقاسمی، حامد روحانی
    در این پژوهش پتانسیل پهنه های دارای قابلیت نفوذ برای تغذیه آب های زیرزمینی بااستفاده از مدل حداکثر آنتروپی در حوزه آبخیز ماربره در شرق لرستان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه براساس آزمون جک نایف نشان می دهد که مهم ترین فاکتورهای تاثیر گذار در پیش بینی نواحی دارای پتانسیل نفوذ، بافت خاک و سنگ شناسی می باشند و فاکتور انحنای سطح و شاخص رطوبت توپوگرافیکی تاثیر کمی دارند. نتایج مدل آنتروپی حداکثر نشان داد که بیشترین پتانسیل نفوذ در قسمت های میانی حوزه که مناطق دشتی با درصد شیب کم، بافت عمدتا شنی ودارای رسوبات کواترتری می باشند، مشاهده می شود. مناطق با نفوذذیری بسیار زیاد، 7/0 کیلومتر مربع (02/0 %) از کل منطقه مورد مطالعه را در بر می گیرد. در حالی که منطقه با نفوذذیری زیاد، متوسط و کم به ترتیب 4/78 km2 (1/3 %) 2/18 km2 (7/0%) و 5/262 km2 (18/96%) را در بر می گیرد. دقت و توانایی مدل پیش بینی پتانسیل نفوذ براساس شاخص های مختلف صحت سنجی از خوب تا عالی ارزیابی شد. با توجه به نتایج بدست آمده، مناطق دشتی حوزه ماربره، مستعد نفوذپذیری بوده و با مدیریت میزان رواناب و سیلاب های ناشی از بارش ها و ذوب برف، میتوان به تقویت منابع آب زیرزمینی کمک نمود. انتظار می رود.
    کلید واژگان: مکسنت, منحنی ROC, نفوذ, جک نایف, تغذیه آب زیرزمینی}
    Maryam Sadat Jafarzadeh *, Naser Tahmasebipoor, Ali Haghizadeh, Hamidreza Pourghasemi, Hamed Rouhani
    Various reasons of surface water resources scarcity, and consequently, the excessive removal of groundwater resources has posed a serious threat to these resources. Reduction of groundwater surface, land subsidence and Sinkholes, are the harmful effects of large-scale exploitation and the lower recharge of groundwater resources which become a social challenge. Therefore, the sustainable management of these water resources is a vital necessity. Storage and recharge of groundwater aquifers is a potential solution to achieve future water supply goals. In this paper, the potential of infiltration areas to recharge groundwater was investigated by using the maximum entropy model (MaxENT). The Jackknife test was used to determine the most effective factors on ground water supply. Based on Jackknife graph, soil texture and lithology factors were the most important factors influencing the prediction of areas with potential infiltration. The map of the maximum entropy model was classified to four classes with low, medium, high and very high permeability. The greatest potential was observed in the middle part of the watershed, which is the plains. Areas with low slope gradient, sandy soil texture with quaternary sediments showed the highest potential. Study area included 0.02 % very high recharge potential, 3.1 %, 0.7 % and 96.18% with high, moderate and low recharge potential, respectively. The precision of prediction of the final map of the model results was evaluated using some indices with good to excellent grade. According to the results, the plain areas of the Marboreh watershed are suitable to groundwater recharge.
    Keywords: Maxnet, ROC, Infiltration, Jackknife, Groundwater recharge}
  • مجید محمدی*، حمیدرضا پورقاسمی

    مکانیزم فرونشست و تغییر شکل خاک، از بین رفتن فشار آب منفذی و فشردگی اسکلت خاک تحت تاثیر عوامل طبیعی و انسانی است. فرونشست در بیش از 300 دشت در ایران اتفاق افتاده است و دشت سمنان یکی از مهم ترین مناطقی است که با این پدیده روبه رو می باشد. هدف پژوهش حاضر تهیه نقشه حساسیت فرونشست زمین با استفاده از مدل های GLM و FDA بود. ابتدا اطلاعات فرونشست هایی که در گذشته رخ داده است جمع آوری شد. موقعیت فرونشست ها با استفاده از تصاویر ماهواره لندست هشت و بازدیدهای میدانی مشخص شد. منحنی تشخیص عملکرد نسبی و سطح زیر این منحنی برای ارزیابی دقت مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. سطح زیرمنحنی برای مدل های GLM و FDA به ترتیب 657/ 0 و 618 /0 به دست آمد. نتایج ارزیابی نشان می دهد که دقت این مدل ها برای تهیه نقشه حساسیت فرونشست در دشت سمنان در طبقه متوسط قرار می گیرد. نتایج تحقیق می تواند مبنایی برای حفاظت از منابع طبیعی و محیط زیست و هم چنین ارتقاء توسعه پایدار اقتصادی و اجتماعی باشد.

    کلید واژگان: فرونشست زمین, مدل خطی تعمیم یافته, تحلیل تشخیص عملکردی, دشت سمنان}
    Majid Mohammady*, Hamidreza Pourghasemi

    The mechanism of land subsidence and soil deformation is the dissipation of the excess pore water pressure and the compaction of the soil skeleton under the effect of natural or man-made factors. Land subsidence has occurred in more of 300 plains of Iran, and Semnan Plain is one of the most important areas that face to this phenomenon. The aim of current research was land subsidence susceptibility mapping using GLM and FDA models. At first acquiring information about the land subsidence occurred in the past was done. Locations of the land subsidence were specified using Landsat 8 satellite images and field surveys. The receiver operating characteristic (ROC) curve and area under the curve (AUC) were used to assess accuracy of the models. The AUC for the GLM and FDA models was 0.657 and 0.618 respectively. Results of accuracy assessment show that accuracy of these models is located into the moderate class for land subsidence susceptibility mapping in the Semnan Plain. The research results can provide a basis for the protection of natural resources and environment and also promote the sustainable development of economy and society.

    Keywords: Land subsidence, GLM, FDA, Semnan Plain}
  • نرگس کریمی نژاد، عباس گلی جیرنده، هادی علیزاده، محسن حسینعلی زاده، حمیدرضا پورقاسمی*

    هدف از این تحقیق تحلیل اندازه اثرگزاری اقدام های آبخیزداری در زیر حوضه نمونه و مقایسه ی آن با زیرحوضه شاهد در گوربند سیستان و بلوچستان، و شناسایی منطقه های حساس به فرسایش در آن ها است. در این تحقیق تصاویر پهپاد در دو زیرحوضه با مساحت 58 هکتار (شاهد) و 83 هکتار (نمونه) به کار گرفته شد. نقشه شماره منحنی و چهار نقشه پایه شامل ارتفاع، درجه شیب، جهت زه کشی و تجمع آب راه تهیه، و براساس آن ها سه حالت ممکن 20، 40 و 60 میلی متر بارش روزانه برای شبیه سازی با لندپلنر، با دو شاخص فرسایش و آستانه پستی بلندی درنظر گرفته شد. نتیجه به دست آمده برای دو زیرحوضه با روش های چارچوب جعبه یی، چارچوب چهاروجهی و سطح زیرمنحنی عمل کرد نسبی ارزیابی شد. شاخص فرسایش در شبیه ساز لندپلنر با در نظرگرفتن بیشینه بارش روزانه (60 میلی متر) نشان داد که اندازه ی فرسایش خاک در زیرحوضه شاهد 0/54821 بود، که بیش تر از اندازه فرسایش خاک در زیرحوضه نمونه (0/15593) است. شبیه سازی براساس آستانه فرسایش نیز نشان داد که تغییر عددی شاخص آستانه پستی بلندی 2-0 در زیرحوضه نمونه کم تر از تغییر ناشی از این شاخص در زیرحوضه شاهد (3-0) است. به طور کلی می توان گفت که به دلیل اقدام های آب خیزداری مناسبی که در زیرحوضه نمونه انجام شد، این زیرحوضه در شرایط بهتری از شاهد است، زیرا اندازه فرسایش خاک در آن به مراتب کم تر از آن است، در حالی که هر سه حالت ممکن بارش کم تر بودن فرسایش خاک را در زیرحوضه نمونه پیش بینی می کند. بنابراین، شبیه سازی براساس حالت های بارش و شماره منحنی با شبیه ساز آزمایشگاهی لندپلنر برای ارزیابی اثرگزاری اقدام های آبخیزداری در زیرحوضه زوجی یی که امکان فرسایش خاک در آن ها وجود دارند، توصیه می شود.

    کلید واژگان: پهپاد, سیستان و بلوچستان, زیرحوضه زوجی, شبیه ساز فیزیک محور}
    Narges Kariminejad, Abbas Goli Jirandeh, Hadi Alizadeh, Mohsen Hosseinalizadeh, Hamid Reza Pourghasemi *

    The aim of this study was to analyze the effectiveness of watershed management activities in a representative  sub-catchment (treated) and its comparison with a control on, and to identify the erosion sensitive areas in these sub-catchments areas of ​​58 hectares (control) and 83 hectares (treated) the using UAV photogrammetry. Based on a curve number and four other basic maps (elevation, slope, drainage direction, and accumulation density), three daily precipitation scenarios of 20, 40, and 60 mm were considered to model the LANDPLANER with two indices of Erosion Index and Topographic Threshold. The results were evaluated using the boxplot methods, foufold plot, and the area under the receiver operating characteristic curve. The Erosion index (IE) in the LANDPLANER model, considering the maximum daily precipitation of 60 mm, was 0.54821 for the control sub-catchment which was more than that of the treated one (0.15593). The modeling based on the topographic Threshold also showed that the numerical changes of the index between 0-2 in the trated sub-catchment were less than that of the control area(0-3). Therefore, it can be said that due to the appropriate protective operations that had taken place on the treated sub-catchment, this area is in a better condition than the control one, as the volume of soil erosion was less than that of the control sub-catchment. It is informative to know that all of the three precipitation scenarios predict less soil erosion in the treated sub-catchment. Therefore, simulation based on the rainfall and curve number scenarios with LANDPLANER physical model is recommended to evalute the effect of watershed management activities on the paired sub- catchments that are degraded due to soil erosion.

    Keywords: Phisical-based model, paired sub-catchments, Sistan, Baluchestan, UAV}
  • زهرا سیلاخوری، قربان وهاب زاده کبریا*، حمیدرضا پورقاسمی

    زمین لغزش یکی از انواع ناپایداری های دامنه ای است که هر ساله خسارت های مالی وتلفات جانی فراوانی را بر زندگی انسان ها وارد می کند و از جنبه های مختلف ژیومورفولوژی ، فرسایش و رسوب در حوزه های آبخیز مهم تلقی می شود. در این تحقیق عوامل موثر بر وقوع زمین لغزش از قبیل شیب، شکل شیب، ارتفاع، کاربری اراضی، سنگ شناسی، فاصله از جاده، فاصله از آبراهه، فاصله از گسل، شاخص حمل رسوب و شاخص رطوبت توپوگرافی منطقه بررسی شد. سپس با استفاده از تیوری دمپستر شیفر، نقشه ی خطر زمین لغزش در بخشی از حوزه آبخیز رودخانه تالار تهیه شد. به منظور ارزیابی روش دمپستر شیفر نیز از منحنی ROC استفاده شد. نتایج نشان داد که بیشترین درصد حساسیت به زمین لغزش ها در طبقه شیب 15-5 در جهت های غرب، جنوب و جنوب غرب در ارتفاع 1000-500 و کاربری جنگل و در فاصله کم از جاده، آبراهه و گسل صورت گرفته است. همچنین بیشترین درصد زمین لغزش، مربوط به کلاس 3/0-1/0 شاخص NDVI است. شاخص های طول شیب و رطوبت توپوگرافی نیز روند مشخصی نشان ندادند. در نهایت، نقشه حساسیت خطر زمین لغزش در منطقه نیز به ترتیب در کلاس های حساسیت کم 53/16 درصد، متوسط 33/33 درصد، زیاد 94/33 درصد وخیلی زیاد 18/16 درصد قرار گرفته است.

    کلید واژگان: تئوری دمپستر شیفر, حوزه آبخیز تالار, نقشه خطر زمین لغزش, ROC}
    Zahra Silakhori, Ghorban Vahabzadekebriya*, Hamidreza Poorghasemi
    Introduction

    Landslides are natural hazards that destroy nature and often cause severe damage to natural resources and loss of life and human property (Intaravichin and Dasananda, 2010; Feyzzadeh et al., 2013). Despite significant advances in risk analysis and landslide risk management, this natural hazard remains a real threat to the lives and property of people in mountainous areas (Getz et al., 2011). Natural factors affecting landslides can be rainfall, lithology, slope, and the like (Talebi and Niazi, 1390). Among the natural factors affecting the occurrence of landslides, we can mention factors such as rainfall, lithology, slope, and the like (Talebi and Niazi, 1390). In general, Iran is considered a high-risk country due to favorable geographical conditions, lack of comprehensive environmental management, and non-compliance with environmental thresholds. Approximately 38 hazards have been identified and recorded in Iran, and due to the multiplicity, diversity, recurrence, and severity of natural hazards and environmental unrest are among the ten most prosperous countries in the world (Mohammadi et al., 2004). Considering landslide hazard zoning map is essential for a proper understanding of its mechanisms in recent research (Sun, 2014).

    Methodology

    In order to prepare a landslide susceptibility map using Dempster-Schiffer theory, first, using the landslide database, the General Department of Natural Resources of Mazandaran province, and field studies, landslide points in the region were identified. During the field observations, the accuracy of the collected information was evaluated, and the position of the landslide points was checked using the Global Positioning System (GPS), and 26 new landslides were recorded. A total of 134 slide points were examined. In this research, 12 information layers including altitude map, slope direction, slope degree, slope shape, distance from fault, distance from road, land use, geology, distance from waterway, Slope length or sediment transport index (STI), topographic moisture index (TWI) and vegetation were prepared and classified using ArcMap and ENVI software using 1: 50,000 topographic maps, 1: 100,000 geology, geology and satellite imagery, IRS for 2012. In order to evaluate the Dempster-Schaefer theory in landslide risk analysis, the relative performance curve of the relative efficiency of variables (ROC) is used. ROC curve analysis is used to determine the accuracy and efficiency of the model (Egan, 1975; Soots, 1988; Williams et al., 1999). This curve is one of the most efficient methods in providing diagnostic properties, probability identification, and prediction systems that quantitatively estimate the modelchr('39')s accuracy (Soots, 1988). The area under the ROC curve represents the prediction value of the system by describing its ability to accurately estimate its occurrence events (landslide occurrence) and its non-occurrence events (non-landslide occurrence). Therefore, the area of ​​the curve is used as a measure of the accuracy of the model. In this study, out of 134 slip points, several points were used for modeling, and part of it was used to evaluate the model (with a ratio of about 70 to 30%) (Matthew et al., 2007; Pourghasemi et al., 2009; Constantine et al., 2010).

    Discussion & Conclusions

    The study of the slope factor shows that although the highest percentage of landslides is related to the class of 15-30 degrees with 52.127 percent, which is consistent with the views (Moradi et al., 2010). However, the highest weight is related to the class of 5-15 degrees, which can be attributed to road construction and unprincipled constructions that have caused the slope to be cut in the region. No landslides have been observed or recorded in areas with a slope above 50 degrees, which can be due to the rocky outcrop and the lack of soil layer in the high slopes. According to the results of this study, the western and southern slopes with 19.15% and 18.1%, respectively, had the highest percentage of landslides in the region, which with the results of studies (Pour Ghasemi et al., 2009) and (Lee, 2007) corresponds. The study of altitude factors indicates that the altitude class of 1000-500 with 56.38% of landslides, the highest number of landslides, and the altitude class of 0-500 have the highest weight, also, with increasing altitude in the study area, the sensitivity to landslides decreases, which is consistent with the studies of Moradi et al. (2010) and Pourghasemi et al. (2011). At altitudes above 2000 m, no landslides have been observed or recorded, which indicates a decrease in sensitivity to landslides with increasing altitude (Moradi et al., 2010). The highest weight for the geological factor belongs to group 1, which includes deposits and unhardened alluvial deposits of the Quaternary period, while the highest percentage of landslides occurred in the units. The lithology of the Shemshak Formation is located at 37.23%, which is consistent with the views (Naji, 2006), (Shadfar et al., 2008), (Pourghasemi et al., 2011). The study of the linear element of the distance from the waterway has shown that because the highest percentage of landslides occurred at a distance of more than 400 meters at the rate of 31.915%. However, the highest weight in calculations by class is allocated 0-100 meters, which is in accordance with the opinions (Pourghasemi et al., 2009), (Dokota et al., 2013). Investigation of the distance from the road showed that the highest percentage of landslides occurred at a distance of more than 500 meters (30.85%); however, the highest weight in the calculations to the class 0-100 for the distance from the road is allocated which is consistent with the results of studies of Mazouki et al. (2011), Pourghasemi et al. (2009, 2012).

    Keywords: Landslide hazard, Dempster-Shafe model, ROC Curve, Talar watershed}
  • مجید محمدی*، حمیدرضا پورقاسمی، مجتبی امیری

    فرونشست زمین یک خطر زمین شناسی است که منجر به کاهش ارتفاع سطح زمین  به صورت آرام و یا ناگهانی می شود و یک خطر همیشگی برای امنیت و سلامت زیرساخت ها مانند راه آهن، خطوط انتقال نیرو و راه های ارتباطی است. از آنجا که فاکتورهای موثر بر فرونشست زمین بسیار پیچیده هستند، سطح اثر و میزان توسعه این پدیده در زمان و مکان متغیر است. فرونشست  در بیش از 300 دشت در ایران اتفاق افتاده است و دشت سمنان یکی از مهم ترین مناطقی است که با این پدیده روبه رو می باشد. هدف این پژوهش تهیه نقشه حساسیت فرونشست زمین با استفاده از مدل آنتروپی می باشد. در اولین گام، اطلاعات 65  فرونشستی که در گذشته رخ داده جمع آوری شد. دوازده عامل موثر از لایه های پایه توپوگرافی، زمین شناسی، کاربری اراضی و تراز آب زیرزمینی برای مدل سازی حساسیت فرونشست در نظر گرفته شد. بعد از اجرای مدل انتروپی در نرم افزار R، وزن های به دست آمده به نرم افزار ArcGIS10.3 وارد شده و نقشه حساسیت فرونشست تهیه گردید. منحنی تشخیص عملکرد نسبی و سطح زیر این منحنی برای ارزیابی دقت مدل آنتروپی مورد استفاده قرار گرفت. دامنه سطح زیر منحنی بین 0/5 تا 1 بوده و عدد بالاتر بیان گر دقت بیش تر در ارزیابی حساسیت فرونشست خواهد بود. پمپاژ بیش از حد از آب های زیرزمینی یک از مهم ترین فاکتورهای موثر بر وقوع فرونشست در دشت سمنان است. به دلیل اقلیم خشک، میزان جریان سطحی در دشت سمنان بسیار محدود است. بنابراین آب زیرزمینی به عنوان مهم ترین منبع آب در منطقه مورد مطالعه شناخته می شود. سطح زیرمنحنی برای مدل آنتروپی 0/715 به دست آمد که نشان داد این مدل ها برای تهیه نقشه حساسیت فرونشست در دشت سمنان قابل قبول است. نقشه حساسیت فرونشست می تواند به برنامه ریزان کاربری اراضی و مدیران منابع طبیعی، محیط زیست و منابع آب در منطقه مورد مطالعه کمک کند.

    کلید واژگان: آب زیرزمینی, دشت سمنان, شاخص آنتروپی, فرونشست زمین}
    Majid Mohammady*, Hamidreza Pourghasemi, Mojtaba Mojtaba

    Land subsidence is a geo hazard that leads to slow or rapid decrease of ground level. Land subsidence presents a constant threat to the safety of surface infrastructures such as motorways, railways, power lines, and telecommunication cables. Arid and semi-arid countries like Iran are very susceptible to land subsidence phenomenon. Land subsidence has occurred in more of 300 plains of Iran, and Semnan Plain is one of the most important areas that face to this phenomenon. The purpose of this research was land subsidence susceptibility assessment using entropy model. In the first step, acquiring information about sixty-five land subsidence in the past was done. Twelve conditioning factors from different basic layers including topography, geology, land use, and ground water table were considered for modeling aims. The receiver operating characteristic (ROC) curve and area under the curve (AUC) were used to assess accuracy of the Entropy model. The AUC for the entropy model was 0.715 that showed this model is acceptable for land subsidence susceptibility mapping in the Semnan Plain. Results of this research can help to policy makers and planners for environment and urban management and planning.

    Keywords: Entropy Index, Groundwater, Land subsidence, Semnan Plain}
  • غلامرضا راهی، علی اکبر نظری سامانی*، عطالله کاویان، کریم سلیمانی، حمیدرضا پورقاسمی
    فرسایش خندقی در مناطق مختلف جهان به ویژه مناطق خشک و نیمه خشک مسیول و علت تخریب اراضی و خاک می باشد. ایجادخندق ها واکنشی است به تغییر شرایط ژیومورفولوژی محیط که تحت دامنه وسیعی از شرایط محیط با آستانه های مختلف ارتباط دارد. رابطه مساحت-شیب (S=aA-b) به عنوان آستانه ژیومرفیک پیش بینی فرسایش خندقی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. هدف از این پژوهش تعیین نقش کاربری اراضی بر شرایط آستانه فعالیت خندق ها به منظور ارایه مدل کاربری پیش بینی فعالیت آن ها است. تعداد140خندق در حوزه آبخیز دره کره انتخاب و پس از برداشت های میدانی و تهیه پایگاه داده در GIS رابطه آستانه ای در کاربری های اراضی مختلف به دست آورده شد. نتایج نشان داد که مقدار توان (b) رابطه 233 /0- تا205/0- است و برای کاربری کشاورزی رابطه مذکور برابر باS=5.74A-0.205 و برای کاربری مرتعی برابر با S=10.65A-0.233 است. در این دو معادله توان ها به هم نزدیک ولی ضریب آستانه متفاوت است. مقادیر توان مبین این است که فرآیندهای مربوط به رواناب و کنش ناشی از هرزاب مسیول توسعه خندق ها است. به طوری که با افزایش مساحت و رواناب ناشی از آن افزایش می یابد و رخ داد خندق ها در شیب کمتری قابل اتفاق خواهد بود. همچنین کم تر بودن مقدار آستانه در کاربری اراضی کشاورزی مبین این است که با تغییر کاربری رخ داد خندق ها با مقدار دو برابر بیشتر اتفاق خواهد افتاد. این مسئله از یک سو به افزایش رواناب در اراضی کشاورزی و از سوی دیگر کاهش مقاومت خاک ناشی از عملیات خاکورزی و کاهش پوشش ناشی از دوره آیش و بایر ماندن این اراضی در برخی سال ها می باشد. در نهایت بر اساس رابطه آستانه ای اراضی حساس به فرسایش خندق تعیین و مورد ارزیابی قرار گرفت.
    کلید واژگان: خندق, آستانه توپوگرافی, کاربری اراضی, شیب- مساحت}
    Gholm Reaza Rahi, Aliakbar Nazari Samani *, A Kaviyan, K Soleimani, H Pourghasemi
    Creating a gully is a reaction to the geomorphologic conditions, this type of erosion extends over a wide range of environments, and the threshold of topography is related to the slope and drainage level and Controls the position and expansion of gullies in different uses. The slop-area equation as a relationship between the slope and the upstream area of the watershed in any area will in part help predict gully erosion. The above relationship has been influenced by several factors including environmental conditions (climate, lithology, soil type), the type of land use, and the type of effective mechanisms for the creation and expansion of the gully (surface flow, sub-surface flow, dissolation, and piping), and the type of method used for extraction of slope - area is located. And this is the simplest formula used by two parameters to predict gully erosion. The results show that the value of the relationship between -0.233 and -0.205 was obtained. The equation for agricultural use was equal to Y = 5.7426X-0.205and for the pasture use equal to Y = 10.653X-0.233. In this equation, the power can be close but the coefficient of the equation is different. Gully erosion of the whole hinterland (farmland, agriculture) is expanding. The threshold of topography indicates a negative relationship between land area and slop in different kind of agricultural and rangeland. By reducing the slope, more area is needed for the development and expansion of the gully, and most of the gully is due to surface runoff.
    Keywords: Gully erosion, threshold, topography, Land use, Area-Slop}
  • مریم سادات جعفرزاده، ناصر طهماسبی پور*، علی حقی زاده، حمیدرضا پورقاسمی، حامد روحانی

    روش های مدل سازی آماری مبنی بر روش های رگرسیونی چندمتغیره و نیازمند داده های حضور و عدم حضور برای ساخت مدل می باشند. در اغلب موارد داده های عدم حضور قابل اطمینان وجود ندارد. بنابراین از دیگر روش هایی که تنها مبتنی بر داده های حضور پدیده موردنظر هستند، استفاده می شود. بدر این مقاله به منظور بررسی مناطق دارای قابلیت نفوذ، سه روش نمونه برداری بوت استرپ، اعتبارسنجی متقابل یا متقاطع (CV)1 و زیرنمونه گیری، با استفاده از روش ماکزیمم آنتروپی در حوزه آبخیز ماربره مورد مطالعه قرار گرفت. برای انجام پژوهش حاضر، نقشه نقاط دارای نفوذپذیری اندازه گیری شده در حوزه آبخیز ماربره با استفاده از استوانه مضاعف، به عنوان پارامتر وابسته در فرایند آموزش و آزمون از طریق بازدید صحرایی و برداشت میدانی تهیه شد. همچنین به دلیل گستردگی سطح حوضه و هزینه بر بودن فرآیند نمونه برداری، از اطلاعات مطالعات قبلی صورت گرفته در منطقه مانند گزارش جامع ازنا الیگودرز و همچنین مطالعات توجیهی حفاظت خاک و آبخیزداری حوزه های آبخیز ماربره و بخشی از رودخانه تیره در شمال دورود، که از شرکت آب منطقه ای استان لرستان تهیه گردید استفاده شد. نمودار عامل ROC برای صحت سنجی استفاده شد. مقدار AUROC یا سطح زیر نمودار برای روش های بوت استرپ، متقابل و زیرنمونه گیری، به ترتیب برابر با 0/955، 0/951 و 0/952 می باشد که نشان دهنده صحت نتایج حاصل از مدل سازی می باشد. نتایج نهایی نشان داد که هر کدام از پارامترها در هر یک از این سه روش تا حدودی متفاوت از هم بودند که این اختلاف در فاکتورهای تراکم زهکشی، کاربری اراضی و بافت خاک نسبتا بیشتر مشاهده شد. بر اساس نتیجه حاصل از شاخص عملکرد، اختلاف بسیار جزیی بین هر یک از سه روش نمونه برداری مشاهده شد بطوریکه می توان تفاوت آنها را در ارتباط با استراتژی های متفاوت شان دانست و این اختلاف در خروجی فرایند مدل سازی پدیده مورد نظر ارتباطی به تنوع پدیده مورد مطالعه ندارد. علی رغم افزایش تعداد پیسکل های مناطق با قابلیت نفوذ بالا در روش نمونه برداری بوت استرپ نسبت به دو روش دیگر، عملکرد مدل پهنه بندی قابلیت نفوذ به صورت جزیی افزایش نشان داد (%0/955= AUROC). در این مطالعه با توجه به بررسی های انجام شده، روش بوت استرپ با توجه به تعداد کم داده های نمونه برداری نسبت به سطح بسیار وسیع حوضه مطالعاتی برای مدل سازی  نقاط تغذیه حوضه مورد نظر توصیه می شود. با توجه به سطح بسیار زیاد منطقه مورد مطالعه، پیشنهاد می شود برای بررسی مطالعات مشابه، این شبیه سازی برای دقت هرچه بیشتر، در سطوح حوضه های کوچکتر و یا برای حوضه های وسیع با داده بیشتری انجام شود.

    کلید واژگان: بوت استرپ, تغذیه, کراس ولیدیشن, نفوذپذیری, مکسنت}
    Maryam Sadat Jafarzadeh, Ali Haghizadeh, Hamidreza Pourghasemi, Hamed Rouhani

    Statistical modeling methods are based on multivariate regression methods and require the presence and absence location of data for the construction of the model. In most cases, there is no trustworthy absence data. Therefore, other methods that are based only on the presence of the phenomenon are used. Considering the importance of modeling - saving time and cost and the probable prediction of the process - in this paper three sampling methods, Bootstrap, cross-validation (CV) and subsampling, were investigated to estimate areas with groundwater recharge potential using the maximum entropy model in the Marboreh watershed. The information about percolation points in Marboreh watershed, which was gathered using the double ring method and soil sampling, included the location of the samples, soil texture, and percolation rate. Due to the extent of the catchment area and the cost of the sampling process, information from previous studies in the study area, which were gathered from the Regional Water Authority (RWALP) and Agricultural Research, Education and Promotion Organization of Lorestan province (AREPOLP), was also used. The ROC index was used validate model predictions. The validation index indicated that the bootstrap had the best performance (ROC=0.955%). The results showed that each factors in these three methods was somewhat different, which was more than other factors in the drainage density, land use and soil texture. Based on the results of performance index, there is a very slight difference between the three sampling methods, so that they can be differentiated in relation to their different strategies, and this difference in the outputs, is not related to the diversity of the phenomenon studied. In this paper, according to the results and assessments, the Bootstrap method is recommended for the modeling the groundwater recharge areas due to the small number of sampling data compared to the very large area of study. Due to the large extent of the study area, it is suggested that this simulation be performed for more precision at smaller extent large areas with further data to study similar studies. Despite the increase in the number of pixels of high infiltration areas in the Bootstrap sampling method, compared to the other two methods, the performance of the recharge zoning increased slightly.

    Keywords: Bootstrap, Cross Validation, Infiltration, Maxent, Recharge}
  • عقیل مرادمند جلالی، رامین نقدی*، اسماعیل قجر، حمیدرضا پورقاسمی

    پژوهش حاضر، به مقایسه کارایی سه مدل آماری رگرسیون لجستیک، نسبت فراوانی و انتروپی در مدل سازی حساسیت به لغزش در ترانشه های جاده های جنگلی در حوزه های 24 و 25 (ملک رود و شن رود) در استان گیلان پرداخته است. بدین منظور جاده های دو حوزه پیمایش شد و 844 مورد لغزش از مساحت 14/0 تا 5/313 متر مربع شناسایی شد. 591 لغزش (70 درصد) به صورت تصادفی برای مدل سازی و 253 لغزش (30 درصد) برای اعتبارسنجی استفاده شدند. لایه های اطلاعاتی موثر بر لغزش تهیه و سپس نقشه های پهنه بندی حساسیت لغزش به سه روش یادشده شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که روش رگرسیون لجستیک با سطح زیرمنحنی 6/74 درصد در مقایسه با مدل های نسبت فراوانی با 2/68 درصد و انتروپی با 5/65 درصد، صحت بیشتری داشته است. همچنین براساس مدل رگرسیون لجستیک عوامل فاصله از گسل و شیب بیشترین تاثیر را بر وقوع لغزش داشته اند. طبق نتایج مدل رگرسیون لجستیک میزان جاده های موجود در مناطق لغزشی با خطر زیاد و خیلی زیاد، 32/4 کیلومتر مربع (25/43 درصد) بوده و 38/51 درصد از مساحت منطقه تحقیق نیز در این طبقات قرار گرفته اند. نتایج حاکی از آن است که با وجود در نظر نگرفتن وضعیت روسازی در پژوهش حاضر، درصد زیادی از جاده های موجود در معرض فروپاشی ترانشه ها قرار داشته و به بودجه مناسب برای عملیات نیاز دارند که با توجه به رویکرد جدید توقف بهره برداری و درآمدزا نبودن طرح های جایگزین حفاظتی، نشان دهنده خطر بزرگی برای تاسیسات مهندسی جنگل است.

    کلید واژگان: بهره برداری جنگل, زمین لغزش, شیب, فاصله از گسل, منحنی ROC}
    A. Moradmand Jalali, R. Naghdi *, E. Ghajar, HR. Pourghasemi

    The present study compares the performance of three statistical models including logistic regression, frequency ratio and maximum entropy in preparing the zoning map of landslide sensitivity on the watersheds of 24 and 25 (Malak-roud and Shen-roud) regions of Guilan province. For this purpose, all the roads of the two areas were survyed and the number of 844 landslides were detected. Then effective data layers on landslide formation were prepared and then zoning maps of the landslide sensitivity were extracted to the three methods. The results showed that the logistic regression model has an accuracy of 74.6 percent of the Area under ROC Curve in prediction of sensitive areas compared to the accuracy of 68.2 and 65.2 percent by the probabilistic frequency ratio model and Entropy model, respectively. Moreover, based on the logistic regression model, the distance and slope factors have the highest effect on the landslide of forest road trenches. According to this study, a total of 4.32 square kilometers (43.25%) of the landslide areas is categorized in very high and high susceptible groups which have occurred along 51.38 percent of the area. Despite the lack of consideration to superstructure conditions in the present study, a notable percentage of existing roads are exposed to the collapse of trenches and require adequate funding for repair operations. According to the logging ban as a new approach in forest utilization and lack of revenue regeneration of alternative conservation projects great dangers threaten the forest engineering installations and road structures.

    Keywords: Distance from faults, Forest utilization, Landslide, Slope, Receiver Operating Characteristics}
  • نرگس کریمی نژاد، محسن حسینعلی زاده، حمیدرضا پورقاسمی*
    فرسایش تونلی از جمله شکل های برجسته فرسایش آبی تشدید شونده است که دارای اندرکنشی بسیار شدید با یکدیگر در اراضی باد رفتی شرق استان گلستان است. در این پژوهش سعی بر آن است تا به استفاده از داده هایی با دقت بالا از طریق برداشت های میدانی و تصاویر پهپاد تاکید ویژه شده، و پس از آن، به بررسی آستانه ای عامل های تاثیرگذار بر فرسایش تونلی اقدام گردد.پژوهش حاضر با استفاده از تصاویر هوایی پهپاد در محدوده ای به وسعت تقریبی 2700 هکتار در اراضی باد رفت شرق استان گلستان انجام گرفت، و مناطق تحت تاثیر فرسایش تونلی شناسایی شدند. با توجه به بازدیدهای انجام گشته، موقعیت 833 تونلی با دستگاه موقعیت یاب جهانی و تصاویر تهیه گردیده به وسیله ی پهپاد ثبت شد. در این تحقیق عامل های پستی وبلندی، آب شناسی و زیستی به عنوان متغیرهای مستقل و فرسایش تونلی به عنوان متغیر های وابسته تجزیه و تحلیل آماری شدند. تجزیه و تحلیل عامل های پستی وبلندی نشان داد که حداکثر تراکم تونلی ها در ارتفاع بین 350-300 متر، دامنه های شرقی با شیب بیش از 30%، طول شیب کمتر از 5 متر و در نیمرخ طولی و عرضی مقعر به وقوع پیوسته است. در ارتباط با عامل های آب شناسی می توان اظهار داشت که حداکثر تراکم تونلی ها، در حداکثر مقدار عددی شاخص رطوبت پستی وبلندی (بیشتر از 12) و در نزدیک ترین فاصله نسبت به آبراهه (کمتر از 100 متر) به وقوع پیوسته است. عامل های زیستی نیز نشان دادند که حداکثر تراکم تونلی ها، در کاربری مرتع، و در مکان هایی یافت می شوند که این رخساره ی فرسایشی به جاده ها نزدیک تر است. بنابراین، می توان پیشنهاد داد که شناسایی رخساره ی فرسایشی تونلی از طریق مشاهده ها و داده های با دقت بالا صورت گیرد تا منجر به درک بهتر عامل های موثر بر رخداد آنها گردد.
    کلید واژگان: استان گلستان, پهپاد, فرسایش تونلی, نهشته های باد رفت}
    Narges Kariminejad, Mohsen Hosseinalizadeh, Hamid Reza Pourghasemi *
    Piping erosion is an influential landform of intensified water erosion that interact with each other in the loess-derived soilsof the Province of Golestan (NE Iran). This study attempts to emphasize the use of high-precision data through field surveys and UAV images, and then to establish a threshold to study the factors that affect piping erosion. The present study was carried out using photogrammetric drones in an area of ​​approximately 2700 hectares in the loess lands in the east of the Province of Golestan and identified areas affected by piping erosion. A total of 833 pipes were recorded using the GPS and the orthophoto images from the UAV. Topographic, hydrological, and biological factors were treated as independent variables and piping erosion as dependent variables through statistical analyzes. The topographic factors indicated that the maximum density of piping occurred at altitudes of between 300–350 m, at maximum slope of more than 30%, at slope length less than 5m, and in concave tracts and profile curvatures. Regarding the hydrological factors, the maximum piping density occurred at the maximum numerical value of the topographic wetness index (more than 12), and at the closest distance to waterways (less than 100m). Biological factors indicated that the maximum density of pipes is in the rangelands and where this erosional facies is closest to the roads. Therefore, it can be suggested that an accurate identification of the piping erosion is facilated through ground observations aided by high-precision areal photography and understanding causative factors developing them.
    Keywords: Golestan Province, Loess-derived soils, Piping, Unmanned aerial vehicle}
  • آیدینگ کرنژادی، مجید اونق*، حمیدرضا پورقاسمی، عبدالرضا بهره مند، منوچهر معتمدی

    هدف از تحقیق پیش رو، پهنه بندی حساسیت زمین‏لغزش در حوزه آبخیز اوغان، واقع در استان گلستان می باشد. بدین منظور از دو مدل توانمند داده کاوی شامل جنگل تصادفی و بیشینه آنتروپی استفاده گردید. زمین لغزش ها با استفاده از الگوریتم فاصله ماهالانوبیس به دو دسته 70 درصد (واسنجی پارامترها و تعلیم مدل ها) و 30 درصد (اعتبارسنجی نتایج مدل ها) تقسیم شدند. هم چنین با توجه به مرور منابع گسترده، 15 عامل موثر بر وقوع زمین لغزش در منطقه موردمطالعه با روش تورم واریانس غربال، عوامل بهینه انتخاب و لایه های رقومی عوامل در سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه شدند. به منظور ارزیابی نتایج مدل ها (قدرت یادگیری و اعتبارسنجی نتایج) از مقدار مساحت زیرمنحنی تشخیص عملکرد نسبی با استفاده از دو دسته داده واسنجی و اعتبارسنجی استفاده شد. نتایج حاصل از ارزیابی قدرت یادگیری مدل ها نشان داد که مدل جنگل تصادفی و بیشینه آنتروپی به ترتیب با مقادیر سطح زیر منحنی 923/0 و 91/0 دارای قدرت یاگیری و برازش نسبتا مشابهی می باشند. اگرچه در مرحله اعتبارسنجی مشخص گردید که مدل جنگل تصادفی با مقدار 9/0 نسبت به مدل بیشینه آنتروپی با مقدار 85/0 قدرت پیش بینی و تعمیم نتایج بالاتری دارد. لذا مدل جنگل تصادفی به عنوان مدل برتر در ارزیابی حساسیت زمین لغزش حوزه آبخیز اوغان معرفی گردید. براساس نتایج مدل جنگل تصادفی، حدود 10 درصد از حوزه آبخیز اوغان در پهنه حساسیت زیاد و خیلی زیاد به وقوع زمین لغزش قرار گرفته است. هم چنین، عوامل بارش، شاخص تفاضلی پوشش گیاهی نرمال شده، شاخص ارتفاع از سطح نزدیک ترین زهکش، سنگ شناسی و فاصله از جاده به عنوان مهم ترین عوامل موثر در وقوع زمین لغزش های منطقه معرفی گردیدند.

    کلید واژگان: بیشینه آنتروپی, جنگل تصادفی, سامانه اطلاعات جغرافیایی, مدل های یادگیری ماشین}
    Aiding Kornejady, Majid Ownegh*, Hamid Reza Pourghasemi, Abdolreza Bahremand, Manouchehr Motamedi
    Introduction

    Landslide susceptibility maps are considered a backbone for decision-makers to suggest solitary or combined technical and regulatory measures. Such maps are also considered an invaluable tool for engineers, earth scientists, planners, and decision-makers to select the most suitable areas for agriculture, building, and other development activities. Hence, thanks to landslide susceptibility maps, addressing highly susceptible areas are feasible, so that over the course of further detailed studies on the imminent landslide occurrences in the future, landslide potential risk is mitigated.

    Materials and methods

    In this study, two robust data mining models, namely random forest and maximum entropy were used to map landslide susceptibility across the Owghan Watershed in Golestan province. After preparing the landslide inventory map via extensive field surveys, interpreting Google Earth images, and the archived data acquired from different organizations, landslide points were split into two sets of training (70%) and validation (30%) by using the Mahalanobis distance technique. Further, drawing on the extensive literature review, fifteen factors including climatic, geological, tectonic, topo-hydrological, and anthropogenic drivers, as landslide-controlling factors were selected and sieved through the variance inflation factor test. Ultimately, by implementing the above-mentioned data mining techniques, the most important factors in the modeling process, as well as the highly susceptible locations in the study area, were introduced.

    Results and discussion

    Evaluating the learning capability, both the random forest and maximum entropy models with the respective area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) values of 0.923 and 0.91, showed almost identical fitting abilities. However, getting to the validation stage, it was found that the random forest with the AUROC value of 0.9 clearly outperforms maximum entropy (AUROC= 0.85) in terms of prediction power and generalization capacity. Hence, the random forest was suggested as a better-performing model for landslide susceptibility mapping in the Owghan watershed, compared to its counterpart. About 10% of the study area falls into high and very high landslide susceptibility zones. Furthermore, five landslide-controlling factors including rainfall, normalized difference vegetation index, height above the nearest drainage, lithological formation, and proximity to roads have been found to be the most significant factors contributing to landslide occurrence in the study area. Additionally, the results attest that announcing the Safiabad village as a landslide-prone area by the authorities is technically sound and evacuating the residents to a new place has been a right decision; however, some parts of the newly inhabited area shows landslide predisposing patterns which can lead to a higher susceptibility of the area to landslide occurrence in the future.

    Conclusion

    Scrutinizing the results of random forest model revealed that a combination of natural factors (intense rainfall, bare lands, susceptible lithological formations, and topo-hydrological mechanisms) and anthropogenic interferences (tillage parallel to slope length/perpendicular to contour lines and unprincipled road construction) are synergistically responsible for landslide occurrence in the Owghan Watershed. On the other hand, announcing the Safiabad village as a critical landslide-prone area seems to be a wise decision, although the newly inhabited place seems to be selected merely based on having a suitable slope steepness (i.e., almost flat) and being accessible through several connecting routes, while the enhanced conservation tillage methods have not been applied to the selected site and adjacent areas. The latter, according to our inferences, can trigger a crisis in a larger extent. Moreover, owing to the presence of other landslide predisposing factors in the new residential site, safe areas should be pointed out and announced by adopting a holistic view on the entire influential and predisposing conditions for landslide occurrence.

    Keywords: Maximum entropy, Random forest, Geographical information system, Machine learning models}
نمایش عناوین بیشتر...
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال