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

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « رگرسیون خطی چندگانه گام به گام » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «رگرسیون خطی چندگانه گام به گام» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • سیده ویدا حسینی، مسعود داوری*، ناصر خالق پناه
    در چند دهه اخیر، استفاده از داده های طیفی خاک به عنوان روشی سریع، کم هزینه و غیرمخرب در تخمین ویژگی های مبنایی خاک به مقدار زیادی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش امکان استفاده از توابع انتقالی طیفی (STFs) و خاکی (PTFs) در برآورد پارامتر های مدل های فرکتالی و تجربی منحنی نگه داشت آب در خاک (SWRC) بررسی شد. بدین منظور، تعداد 100 نمونه خاک سطحی جمع آوری و منحنی های بازتاب طیفی آن ها با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی در گستره 2500-350 نانومتر اندازه گیری شد. برخی ویژگی های فیزیکی خاک و پارامتر های حاصل از برازش مدل های فرکتالی و تجربی SWRC بر داده های اندازه گیری شده تعیین گردید. پس از انجام پیش پردازش های طیفی، با استفاده از روش رگرسیونی خطی چندگانه گام به گام و بهره گیری از داده های مبنایی و طیفی خاک، روابطی ریاضی به ترتیب تحت عنوان توابع انتقالی خاکی (PTFs) و طیفی (STFs) پی ریزی شد. با توجه به نتایج، تابع انتقالی پارامتریک (PTF) پی ریزی شده در برآورد بعد فرکتال توزیع اندازه ذرات خاک (Dpsd) از دقت بسیار بالایی برخوردار بود (R2 معادل 96/0)، حال آن که توابع پارامتریک اشتقاق یافته در برآورد سایر پارامتر های فرکتالی و هیدرولیکی مورد مطالعه شامل DSWRC-TW، DSWRC-B، λBC، nvG و bC دارای دقت پیش بینی متوسط بودند (R2 در محدوه ای از 40/0 تا 59/0). نتایج همچنین نشان داد که توابع انتقالی طیفی (STFs) پیشنهادی، در برآورد Dpsd دارای دقتی متوسط (RPD معادل 40/1) و در برآورد DSWRC-TW، DSWRC-B، λBC، nvG و bC دارای دقتی ضعیف (RPD در محدوه ای از 13/1 تا 37/1) می باشند. بطورکلی نتایج این پژوهش نشان داد، برغم دقت نسبتا کمتر توابع پارامتریک طیفی نسبت به توابع انتقالی خاک، استفاده از داده های طیفی خاک به دلیل برآورد همزمان چند پارامتر، هزینه، زمان و داده برداری صحرایی کمتر می تواند به عنوان روشی غیرمستقیم، سریع و نوین (بخصوص با توسعه پایگاه های اطلاعاتی خاکی و هچنین توسعه کتابخانه های طیفی) در برآورد پارامترهای مدل های فرکتالی و تجربی SWRC مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: بازتاب طیفی, تخمین, رگرسیون خطی چندگانه گام به گام, ویژگی های فیزیکی خاک}
    Seyedeh Vida Hosseini, Masoud Davari *, Naser Khaleghpanah
    Over the last decades, soil spectral data as a rapid, low-cost, and non-destructive method has been widely applied to estimate basic soil properties. In this study, the feasibility of using spectrotransfer functions (STFs) and pedotransfer functions (PTFs) was explored to estimate the parameters of fractal and experimental models of Soil Water Retention Curve (SWRC). For this purpose, a number of 100 soil samples were collected and their spectral reflectance over 350-2500 nm region were measured using a handheld spectroradiometer apparatus. Some soil physical properties and parameters obtained from fitting fractal and experimental models of SWRC to the measured data were determined. After spectral preprocessing, stepwise multiple linear regression was applied to derive PTFs and STFs using basic soil properties and soil spectral reflectance as input, respectively. According to the results, the parametric PTFs had high accuracy in estimating the fractal dimension of the soil particle size distribution (Dpsd) (R2 = 0.96), while the derived parametric functions had moderate predictive accuracy in estimating other studied fractal and hydraulic parameters including DSWRC-TW, DSWRC-B, λBC, nvG and bC (R2 = 0.40 – 0.59). The results also showed that the proposed spectral transfer functions (STFs) had moderately accuracy in estimating Dpsd (RPD = 1.40) and had poor accuracy in estimating DSWRC-TW, DSWRC-B, λBC, nvG and bC (RPD = 1.13 – 1.37). Overall, the results of this study showed that despite of the relatively lower accuracy of spectral parametric functions compared to pedotransfer functions, the use of soil spectral data due to simultaneous estimation of several parameters, lower cost, less time and field data (especially with development of soil information databases and spectral libraries), can be used as an indirect, rapid and novel method in estimating parameters of fractal and experimental models of SWRC.
    Keywords: Spectral Reflectance, Estimation, Stepwise Multiple Linear Regression, Soil physical properties}
  • سیده ویدا حسینی، مسعود داوری*، ناصر خالق پناه
    سابقه و هدف

    منحنی نگه داشت آب در خاک از جمله ویژگی های مهم هیدرولیکی خاک بوده که در شبیه سازی جریان آب و انتقال املاح در بخش غیر اشباع خاک کاربرد دارد. اندازه گیری مستقیم منحنی های نگه داشت آب در خاک دشوار، زمان بر و پرهزینه می باشد؛ بدین منظور محققین روش هایی غیر مستقیم همچون توابعی انتقالی را برای برآورد منحنی نگه داشت آب در خاک با استفاده از داده های سهل الوصول پیشنهاد کرده اند. در چند دهه اخیر، استفاده از داده های طیفی خاک به عنوان روشی سریع، کم هزینه و غیرمخرب در برآورد ویژگی های مبنایی خاک به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش امکان استفاده از داده های طیفی خاک در گستره مریی- مادون قرمز نزدیک، به عنوان متغیر ورودی توابع انتقالی و ارزیابی عملکرد آن در مقایسه با ویژگی های مبنایی خاک در برآورد منحنی نگه داشت آب در خاک بررسی گردید.

    مواد و روش ها:

     تعداد 100 نمونه خاک، جمع آوری و منحنی های بازتاب طیفی آنها در گستره 2500-350 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی اندازه گیری شد. برخی از ویژگی های مبنایی خاک شامل توزیع اندازه ذرات، جرم ویژه ظاهری و حقیقی، مقدار کربن آلی و کربنات کلسیم معادل به همراه مقادیر رطوبت در پتانسیل های ماتریک 10-، 33-، 50-، 100-، 300-، 500-، 1000- و 1500- کیلو پاسکال با دستگاه صفحات و غشاء فشاری تعیین شد. منحنی بازتاب طیفی نمونه ها با استفاده از نرم افزار RS3 موجود بر روی رایانه قابل حمل متصل به دستگاه اسپکترورادیومتر، با تعداد 5 قرایت برای هر نمونه خاک ثبت شد. پس از انجام پیش پردازش های طیفی، همبستگی بین مقادیر جذب در هر یک از طول موج های مورد مطالعه با مقادیر رطوبت خاک در مکش های مختلف بررسی شد. سپس با استفاده از روش رگرسیونی خطی چندگانه گام به گام و بهره گیری از داده های مبنایی و طیفی خاک، روابطی ریاضی به ترتیب تحت عنوان توابع انتقالی خاکی (PTFs) و طیفی (STFs) پی ریزی شد. به منظور ارزیابی دقت توابع پیشنهادی از آماره هایی همچون ضریب تبیین تعدیل شده (R2adj)، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، میانگین خطا (ME) و نسبت انحراف دقت (RPD) استفاده شد.

    یافته ها

    توابع انتقالی خاکی (PTFs) در انتهای خشک منحنی نگهداشت آب در خاک در مقایسه با انتهای مرطوب آن برآورد های دقیق تری ارایه کردند. دلیل این موضوع را می توان وجود همبستگی بالای رطوبت خاک با توزیع اندازه ذرات خاک در انتهای خشک منحنی نگهداشت آب خاک بیان کرد. نتایج حاصل از ارزیابی آماره ها نشان داد که PTFs پی ریزی شده جهت برآورد نگه داشت آب در خاک در مکش های 10 تا 1500 کیلو پاسکال از دقت پیش بینی خوبی برخوردار بودند. این در حالی است که STFs در مقایسه با PTFs پیشنهادی در برآورد پارامترهای مورد مطالعه نیز، دارای نتایجی معقول اما به نسبت ضعیف تری بودند.

    نتیجه گیری کلی: 

    در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد، برغم نتایج نسبتا کم دقت تر STFs نسبت بهPTFs به دلیل صرف هزینه، زمان و داده برداری صحرایی کمتر، استفاده از داده های طیفی خاک می تواند به عنوان روشی غیرمستقیم و نوین برای برآورد مقادیر رطوبت حجمی خاک به ازای پتانسیل های ماتریک مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: پتانسیل ماتریک, داده های طیفی خاک, رگرسیون خطی چندگانه گام به گام, ویژگی های مبنایی خاک}
    Seyedeh Vida Hosseini, Masoud Davari *, Naser Khaleghpanah
    Background and objectives

    The soil water retention curve (SWRC), as an important hydraulic soil property, is used in modeling water flow and solute transport in the unsaturated zone of the soil. Direct measurements of SWRC are difficult, time-consuming and costly. Hence, researchers have proposed indirect methods such as pedotransfer functions to estimate soil water retention curve using readily available soil data. Over the last decades, soil spectral data as a rapid, low cost, and non-destructive method has been widely applied to estimate basic soil properties. Consequently, in this study, the feasibility of using soil spectral information in the visible and near-infrared region, as input variables for transfer functions, and evaluation its performance was investigated compared to basic soil properties in estimating soil water retention curve.

    Materials and methods

    A number of 100 soil samples were collected and their spectral reflectance over 350-2500 nm region were measured using a handheld spectroradiometer apparatus. Some basic soil properties such as particle size distribution, particle density, bulk density, organic carbon content and calcium carbonate equivalent, and soil moisture content at matric potentials of -10, -33, -50, -100, -300, -500, -1000, and -1500 kPa were also determined with pressure plate - membrane apparatus. Spectral reflectance curves of the samples were recorded using RS3 software on a portable computer connected to a spectroradiometer with 5 readings per soil sample. After spectral preprocessing, the correlation coefficient between absorption features of soil in each wavelength with soil moisture content at different matric potentials were investigated. Stepwise multiple linear regression was applied to derive pedo-transfer functions (PTFs) and spectral transfer functions (STFs) that uses basic soil properties and soil spectral reflectance as input, respectively. The accuracy of the proposed functions were assessed by adjusted coefficient of determination (R2adj), normalized root mean square error (NRMSE), mean error (ME), and the ratio of performance to deviation (RPD).

    Results

    Pedo-transfer functions (PTFs) provided more accurate estimates at the dry-end of the soil moisture curve than the wet-end, due to the high correlation of soil moisture with soil particle size distribution at the dry-end of the soil moisture curve. The results of the statistical parameters showed that the derived PTFs for estimating soil water retention at 10 to 1500 kPa matric suctions have good prediction accuracy. However, STFs also had reasonable but poorer results than the proposed PTFs in estimating the studied characteristics.

    Conclusion

    Overall, the results of this study revealed that, despite the relatively poorer results of STFs than PTF, due to lower costs, time and field data, soil spectral data can be used as an indirect and novel method for estimating volumetric soil moisture content at different matric potentials.

    Keywords: Basic soil properties, Matric potential, Soil spectral data, Stepwise multiple linear regression}
  • سهیلا فهمیده، مسعود داوری*، محمد رضا مصدقی، زاهد شریفی
    سابقه و هدف

    کربن آلی، به عنوان یکی از اجزای عمده سازنده ماده آلی خاک، در غالب فرآیند های شیمیایی، فیزیکی و شیمیایی خاک نقشی مهم دارد. ماده آلی یا کربن آلی خاک یکی از پارامترهای کلیدی کیفیت خاک و یک شاخص حاصلخیزی خاک است. ماده آلی در تشکیل خاکدانه ها و پایداری آن ها، جذب آب و عناصر غذایی، ظرفیت نگه داشت آب در خاک، نفوذ آب و هوا، هدایت هیدرولیکی خاک، آب گریزی و ترسیب کربن نقشی ضروری دارد. پژوهش های مختلف نشان داده اند که کیفیت و کمیت ماده آلی خاک می توانند تحت تاثیر فعالیت های انسانی همچون عملیات زراعی و فعالیت های توسعه ای اقتصادی قرار گیرد. نرخ بالایی از هدر رفت ماده آلی خاک بر روی اراضی فرسایش یافته نیز گزارش شده است. از این رو پایش تغییرات زمانی و مکانی ماده آلی خاک برای ارزیابی مدیریت بلند مدت پتانسیل بالقوه خاک ضروری است. این در حالی است که نمونه برداری های مرسوم خاک و اندازه-گیری مقدار کربن آلی خاک، به ویژه در مقیاس های بزرگ جغرافیایی، دشوار، پرهزینه و زمان بر است. بنابراین، ارزیابی سریع و دقیق کربن آلی خاک می تواند در مدیریت دراز مدت خاک سودمند باشد. بنابراین، هدف از این پژوهش بررسی کارایی طیف سنجی انعکاسی خاک در محدوده مریی - مادون قرمز نزدیک برای تخمین مقدار کربن آلی خاک در حوزه آبخیز دریاچه زریبار در شهرستان مریوان در استان کردستان بود.

    مواد و روش ها

    بدین منظور 100 نمونه خاک سطحی از منطقه مورد مطالعه با وسعتی حدود 10718 هکتار جمع آوری شد. انعکاس طیفی این نمونه ها و برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی اندازه گیری شد. پس از ثبت طیف ها، روش های مختلف پیش پردازش داده های طیفی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس توابع انتقالی خاکی و توابع انتقالی طیفی با استفاده از روش رگرسیون خطی چندگانه گام به گام برای برآورد کربن آلی خاک پی ریزی شدند. اعتبار این توابع اشتقاق یافته برآوردگر کربن آلی خاک، با استفاده از آماره های مختلفی همچون ضریب تبیین (2R)، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، میانگین خطا (ME)، شاخص انطباق (d) و درصد انحراف نسبی (RPD) ارزیابی شدند.

    یافته ها

    با توجه به نتایج، بین کربن آلی خاک با مقادیر انعکاس طیفی خاک در طول موج های 858 و 1916 نانومتر همبستگی بالا و معنی داری (در سطح معنی دار 1%)مشاهده گردید. نتایج نشان داد توابع انتقالی خاکی (R2avg=0.83, NRMSE avg=24.55%) در مقایسه با توابع انتقالی طیفی پیشنهادی (R2avg=0.44, NRMSE avg=44.31%)، دارای دقت بیشتری در برآورد کربن آلی خاک می-باشند. هرچند توابع انتقالی طیفی اشتقاق یافته با SMLR نیز، برآوردهای نسبتا خوبی از کربن آلی خاک ارایه کرد (R2avg=0.52 , RPD=1.44). نتایج همچنین نشان داد مشتق اول + فیلتر ساویتزکی-گلای، به دلیل کاهش اثرات نویز های تصادفی و بهبود مدل های واسنجی، بهترین روش در پیش پردازش داده های طیفی خاک است.

    نتیجه گیری

    در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد اگرچه کارایی توابع انتقالی طیفی در برآورد کربن آلی خاک نسبت به توابع انتقالی خاکی متناظر آن بالا نیست، لیکن در موارد عدم دسترسی به توابع انتقالی خاکی، این رویکرد می تواند به عنوان یک روش معقول غیر-مستقیم در برآورد کربن آلی خاک مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: بازتاب طیفی خاک, ماده آلی خاک (SOC), رگرسیون خطی چندگانه گام به گام}
    Soheyla Fahmideh, Masoud Davari *, Mohammad Reza Mosaddeghi, Zahed Sharifi
    Background and Objectives

    Soil organic carbon (SOC), as a great constitute of soil organic matter (SOM), has an important role in chemical, physical and biological processes of soil. SOM or SOC is a key parameter of soil quality and a soil fertility indicator. SOM has an essential role in formation of soil aggregate and its stability, water and nutrients adsorption, water holding capacity, infiltration of air and water, hydraulic conductivity, soil water repellency and carbon sequestration. Various studies have shown that the quantity and quality of SOM can be affected by anthropogenic activities such as farming practices and other economic development activities. It has also been reported a high rate of SOM loss on eroded lands. Hence, monitoring temporal and spatial variation of SOM is essential for evaluating long-term soil productivity management. However, conventional soil sampling and chemical measurement of SOC, especially in large geographic scale, is tedious, time consuming and expensive. Therefore, rapid and precise assessment of SOC content can be useful in long-term management of soil. The objective of this study was to investigate the ability of soil visible-near infrared (Vis-NIR) spectroscopy for estimating SOC in Zrebar lake watershed of Marivan, Kurdistan province, Iran.

    Materials and Methods

    A total of 100 soil samples were collected from the studied region, with an area about 10718 hectares. The spectral reflectance and physicochemical properties of all soil samples were measured under laboratory controlled conditions. After recording of the spectra, different pre-processing methods were applied and compared. Then, pedo-transfer functions (PTFs) and specto-transfer functions (STFs) were developed to estimate SOC content using stepwise multiple linear regression (SMLR). The accuracy and reliability of the derived PTFs and STFs were evaluated using coefficient of determination (R2), normalized root mean square error (NRMSE), mean error (ME), index of agreement (d), and ratio of performance to deviation (RPD) statistics.

    Results

    Based on the results, soil organic carbon showed high and significant (significance level of 1%) correlations with spectral reflectance values at wavelengths 858 and 1916 nm. The results indicated that the derived PTFs had the higher accuracy (R2avg=0.83, NRMSEavg = 24.55%) to estimate SOC in comparison with the STFs (R2avg=0.44, NRMSEavg= 44.31%). However, SOC could be also fairly estimated by the derived specto-transfer functions (Ravg2=0.52, RPDavg= 1.44).The results also revealed that the Savitzki–Golay smoothing filter with 1st order derivative was the best spectral pre-processing method to reduce the effect of random noise and improve the calibration models.

    Conclusion

    Overall, the results indicated that although the performance of STFs was not superior to the corresponding PTFs for estimating SOC, but this approach can be used as a reasonable indirect method in case of unavailability of PTFs.

    Keywords: Soil spectral reflectance, Soil organic matter (SOM), Stepwise multiple linear regression}
  • صلاح الدین کریمی، مسعود داوری *، ابراهیم باباییان
    ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) یکی از مهم ترین ویژگی های فیزیکو شیمیایی خاک است که در حاصلخیزی خاک و مدیریت کیفیت آن اهمیت بسیاری دارد. اندازه گیری CEC به روش مستقیم دشوار، زمان بر و پر هزینه می باشد. هدف از این پژوهش، ارزیابی عملکرد داده های طیفی خاک در مقایسه با ویژگی های مبنایی خاک به عنوان متغیرهای ورودی توابع انتقالی در برآورد CEC خاک می باشد. بدین منظور، تعداد 120 نمونه خاک از منطقه مورد مطالعه جمع آوری گردید. سپس CEC و برخی از ویژگی های زودیافت خاک ها در آزمایشگاه با روش های استاندارد اندازه گیری شد. همچنین رفتار طیفی خاک های مورد مطالعه نیز با دستگاه طیف سنجی انعکاسی زمینی در دامنه 2500 - 350 نانومتر تعیین شد. پس از ترسیم منحنی های انعکاس طیفی و استخراج داده های طیفی، برخی از روش های پیش پردازش طیفی مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از روش رگرسیون خطی چندگانه گام به گام، ظرفیت تبادل کاتیونی و نیز برخی از ویژگی های مبنایی خاک برآورد شدند. سه سناریو تابع انتقالی شامل تابع انتقالی طیفی (STF)، تابع انتقالی خاک (PTF) و تابع انتقالی مرکب (SPTF) مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. بر پایه نتایج، STF در مقایسه با دیگر توابع انتقالی، دارای صحت بالاتری (cmolc/kg 57/2 =RMSE، 50/1 = RPD) در برآورد CEC خاک بود. در این میان، PTF (cmolc/kg 55/3 =RMSE، 09/1 = RPD) و SPTF (cmolc/kg 06/4 =RMSE، 95/0 = RPD) از صحت پایین تری برخوردار بودند. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان می دهد داده های طیفی خاک می توانند به عنوان روشی غیرمستقیم، ساده، سریع و کارآمد در برآورد CEC خاک مورد استفاده قرار گیرند.
    کلید واژگان: بازتاب طیفی خاک, رگرسیون خطی چندگانه گام به گام, منحنی حذف پیوستار, ویژگی های زودیافت خاک}
    S. A. Karimi, M. Davari *, E. Babaeian
    Cation exchange capacity (CEC) is an important soil physicochemical property that has great effect on fertility and soil quality management. Measurement of CEC is difficult, time-consuming and expensive. The objective of this study was to assess whether inclusion of soil spectral data as a unique set of the predictors and alternative to soil basic properties would improve CEC predictions. Consequently, a total of 120 soil samples were collected from surface soil layer. The CEC and easily-determined soil properties were measured by standard laboratory methods. The spectral reflectance of soils over 350 to 2500 nm range were also determined using a handheld spectroradiometer apparatus. Different pre-processing techniques were evaluated after recording the spectra. Stepwise multiple linear regression (SMLR) was used to estimate some soil properties and CEC. Three scenarios including spectrotransfer functions (STF), pedotransfer functions (PTF) and spectropedotransfer functions (SPTF) were investigated. Results showed that STF had higher accuracy (RPD=1.50; RMSE=2.57 cmolc/kg) than the others in predicting soil CEC. PTF (RPD=1.09; RMSE=3.55 cmolc/kg) and SPTF (RPD=0.95; RMSR=4.06 cmolc/kg) provided poor predictions accuracy. These results suggest the efficacy of the spectral data, which can be used as an indirect, simple, and fast method to predict soil cation exchange capacity.
    Keywords: Soil spectral reflectance, Stepwise multiple linear regression, Continuum removed spectrum, Easily, determined soil properties}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال