انجام پایان نامه

درخواست همکاری انجام پایان نامه  بانک مقالات رایگان انجام پایان نامه

سفارش پایان نامه

|

انجام پایان نامه ارشد

 پایان نامه پهنه بندي مناطق مساعد كشت گندم ديم با توجه به فاكتورهاي اقليمي وعوامل زميني به كمك روش هاي  زمين آماري(مطالعه موردي اس-Q9GGVAP5

پایان نامه 


چكيده
شناخت اقليم وبررسي نيازهاي اقليم شناختي گياهان زراعي از مهمترين عوامل موثر در توليد است. عوامل اقليمي وعوامل زميني درتعيين مناطق مساعد كشت گندم ديم، اهميت بسزائي دارند. در اين مطالعه كه در استان تهران صورت گرفته، از عوامل اقليمي: بارش طول فصل رشد، بارش پائيزه، بارش بهاره،  دما، تبخير وتعرق پتانسيل(به روش پنمن مانتيث فائو) در طول دورۀ رشد گندم ديم واز عناصر زميني: ارتفاع وشيب استفاده شد. جهت تهيه نقشه هاي اقليمي روش هاي  معين وزمين آماري مورد بررسي قرار گرفتند. روش هاي معين مورداستفاده شامل روش هاي ميانگين متحرك وزني(WMA) باتوان هاي1 الي 5 مي باشد. نتايج اين بررسي نشان دهندۀ مزاياي روش هاي زمين آماري نسبت به روش هاي معين درتهيه نقشه هاي اقليمي است. از جمله اين مزايا مي توان به تحليل واريوگراف اشاره كرد، كه بر اساس پارامترهاي آن مي توان شبكه نمونه برداري را بطور بهينه طراحي نمود. دقت بالاتر اين روش ها براساس شاخص ميانگين قدر مطلق خطا(MAE ) ومتوسط قدر مطلق انحراف (MBE) ) همچنين از نيمساز دياگرام پراكنش مقادير موجود وبر آورد شده (ضرايبa , b ) به روش تكنيك متقابل نيز براي ارزيابي دقت روش ها استفاده شد. در روش هاي كوكريجينگ مي توان از متغيير كمكي جهت تهيه نقشه و ميانيابي استفاده نمود.
همچنين در اين تحقيق توزيع جغرافيايي هر يك از پارامترهاي هواشناسي  با احتمال وقوع 75و 90 درصد نيز تهيه شد، نقشه ها نشان داند كه مناطق شمالي استان براي كشت مناسب وقسمتهاي جنوبي براي كشت نامناسب مي باشد.
نتايج بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد كه روش كوكريجينگ ساده در برآورد بارندگي ، دما وتبخير وتعرق پتانسيل و روش كوكريجينگ معمولي در برآورد بارش پائيز و بهار درطول دورۀ رشد گندم ديم ارائه مي دهد. پس از تهيه نقشه هاي هم اقليمي كه با استفاده از روش هاي مذكور ترسيم شد، نقشه هاي مذكور از طريق نرم افزار سيستم اطلاعات جغرافيايي با نقشه هاي ارتفاع وشيب تلفيق شده ونقشه نهايي مناطق مساعد كشت گندم ديم در استان تهران بدست آمد.
نقشه نهايي نشان دادكه عمده مناطق مناسب براي كشت گندم ديم در قسمت غرب وشمال غربي كرج و مناطق بسيار پراكنده درقسمت هاي مركزي و شمال شرقي استان تهران قرار دارد.  مناطق متوسط براي كشت گندم ديم قسمتهایی از دماوند،  ورامین، شهر ری، جنوب کرج وقسمتهای شمال کرج، تجریش وبخش کوچکی در شمال شرقی تهران را شامل می شود. همچنين مناطق ضعيف براي كشت گندم ديم قسمتهاي جنوبي دماوند، فيروز كوه، ورامين، ري و بخش خیلی کوچکی ازکرج می باشد.
كلمات كليدي: پهنه بندي، گندم ديم، روش هاي زمين آماري، استان تهران.

فصل اول
كليات
1-1 -مقدمه
شناخت پارامترهاي آب و هوايي و اثر آنها روي گياهان زراعي يكي از مهمترين عوامل موثر در افزايش عملكرد و به تبع آن بالا بردن توليد مي باشد و اين موضوع به ويژه در شرايط كشاورزي ديم از اهميت بيشتري برخوردار است. چون اقليم در كشت ديم بيشترين تاثير را در عملكرد گندم دارد.  كاشت بي رويه گندم ديم در مناطق نامساعد و عدم استفاده مناسب از امكانات بالقوه اقليمي سبب تخريب منابع طبيعي و هدر رفتن سرمايه هاي ملي مي گردد.
گندم يك محصول استراتژيك و مهمترين محصول زراعي كشور است و نقش بارزي در تأمين تغذيه مردم دارد، بنابراين اگر بتوان با توجه به نيازمندي هاي اکو فیزولوژیکی این محصول، عوامل محیطی مناطق مساعد كشت گندم دیم را شناسايي نمود و محدوديت ها يا توانمندي‌هايي كه اقليم در محيط ايجاد كرده است را شناسايي نمود، عملاً مي توان به عملكرد بيشتري در واحد سطح دست يافت. اين امرسبب بهبود شرايط اقتصادي كشاورزي و سطح درآمد كشور خواهد گرديد.
 پهنه بندي اقليمي- كشاورزي، كشاورزان را قادر مي سازد كه عمليات كشاورزي را متناسب با شرايط آب و هوايي منطقه تطبيق دهند. اين امر باعث مي گردد كه خسارت وارد شده بر محصول كه ناشي از عدم شناخت كافي متغيرهاي اقليمي است، كاهش يابد. بعضي از دانشمندان از جمله واتسون  (1964) بر اين باورند كه نوع توليد كشاورزي از جمله، نوسان محصول به آب و هوا بستگي دارد. بنابراين، امروزه، بزرگترين مشكل در هواشناسي كشاورزي اثر نوسان آب و هوا بر محصول است (خالدي،1374).
دو گروه اصلي براي توسعه وارتقاء فعاليت هاي زراعي دخالت دارند: عوامل پايدار وعوامل ناپايدار. عوامل پايدار عواملي هستند كه طي سال هاي متمادي، تغييرات آنها بسيار كم وبطئي است از جمله اين موارد شيب، ارتفاع، جهت ونوع خاك را مي توان نام برد. عوامل ناپايدار عواملي كه داراي تغييرات زماني مي باشند، مانند ميزان بارندگي، دما ، رطوبت و ... . نكته حائز توجه اين كه براي ايجاد وتوسعه فعاليت هاي زراعي موفق، امكان اصلاح ياتغيير عوامل پايدار متناسب با نياز وجو دارد ولي تغيير شرايط اقليمي به جز در شرايط گلخانه اي امكان پذير نمي باشد و حتما مي بايستي وضعيت زراعي را متناسب با همان شرايط تنظيم نمود(رسولي وهمكاران، 1384. راشد محصل، 1385).
با توجه به اهمیت بخش کشاورزی، انجام تحقيقات منطقه‌اي براي تعیین مناطق مساعد کشت هر گياه زراعي ضروري به نظر مي رسد. در اين تحقيق با تحليل مشاهدات آب و هوايي  بااستفاده از روش های زمین آماری نظیر کریجینگ، کوکریجینگ ومیانگین متحرک وزنی وتلفیق عوامل محلی با استفاده از عمليات انطباق لايه هاي مختلف و آناليز آماري، پهنه بندي اقليمي- كشاورزي استان تهران براي كشت گندم ديم در محيط GIS صورت گرفت و در نتيجه استعداد اراضي براي كشت اين محصول شناسايي گرديد.

1-2- تعريف حدود موضوع
پهنه بندي مناطق مستعد برای کشت گندم دیم در استان تهران باتوجه به فاکتورهای اقلیمی(بارندگی،دما وتبخیر وتعرق به روش پنمن مانتیث فائو) در طول فصل رشد وعوامل زمینی (ارتفاع و شیب )به کمک روش های زمین آماری براي كشت گندم ديم در محيط GIS، موضوع اصلي تحقيق به شمار مي رود. عناصر آب و هوايي وعوامل محلی در تعيين نوع كشت و عملكرد محصول اهميت بسزايي دارند.

 1-3- بيان مسئله پژوهش
به دنبال روند تکاملی روش های زمین آماری در تخمین ذخایر معدنی،پهنه بندی مناطق آلوده (از نظر آلودگی منابع خاک، آب، هوا) پهنه بندی مناطق مساعدکشت و... ، روز به روز پایه های زمین آمار ونفوذ این علم به شاخه های مختلف سایر علوم به صورت بارز تری نمایان می شود. روشهای زمین آمار می تواند برای متغییرهایی که ساختار مکانی دارند، مفید واقع شوند. با توجه به شبکه جمع آوری اطلاعات اقلیمی در کشور که یک شبکه نسبتأ منسجم می باشد، می توان تأثیر تلفیقی عوامل مختلف اقلیمی نظیر بارندگی، دما وتبخير وتعرق و محلی نظیر ارتفاع، شیب ... برای تعیین مناطق مساعد کشت گندم دیم در استان تهران را بررسی و تحلیل نمود.
گندم گیاهی است که به مقدار زیاد در مساحت وسیعی از زمین های کشاورزی دنیا وایران کشت می شود. با توجه به اهمیت استراتژیک گندم، شناسایی مناطق مساعد برای کشت این محصول زراعی براساس داده های اقلیمی باعث افزایش عملکرد آن خواهد شد. در این بررسی جهت تعیین مناطق مساعد کشت گندم دیم دراستان تهران از عناصر اقلیمی بارش ، دما وتبخیر وتعرق بالقوه(با استفاده از روش پنمن مانتیث فائو) در طول فصل رشد واز عوامل زمینی شیب وارتفاع استفاده می گردد.
تجزیه وتحلیل متغیرهای اقلیمی بااستفاده از روش های زمین آمار همچون کریجینگ، کوکریجینگ ومیانگین متحرک وزنی صورت خواهد گرفت. سپس با استفاده از توابع سیستم اطلاعات جغرافیایی متناسب باقابلیت دیم هر کدام از عوامل مطالعاتی را به حالات  مناسب، متوسط، ضعيف و نامناسب تقسیم بندی نموده ونقشه های مربوط را ترسیم می کنیم. در ادامه از روی هم قرار دادن نقشه های یاد شده یک نقشه نهایی حاصل می آید.

1-4- سوالات پژوهش
        با توجه به اهميت موضوع، سوالهاي اساسي اين تحقيق عبارتنداز:
1- بااستفاده از پارامترهای هواشناسی وعوامل زمینی وروشهای مبتنی برزمین آمارچه مناطقی از استان تهران توان اکولوژیکی مناسب برای کشت گندم دیم می باشند؟
2-کدام یک ازانواع روشهای زمین آماری دارای کمترین خطا برای  ترسیم نقشه های بارندگی، دما و تبخیروتعرق پتانسیل می باشد؟

1-5- اهداف تحقيق
این مطالعه با هدف تحلیل مکانی دما، بارش وتبخیر وتعرق در ایستگاه های سازمان هواشناسی و وزارت نيرو(تماب) استان تهران با استفاده از برخی روش های زمین آماری ومقایسه کارایی این روشها با یکدیگر وهمچنین تأثیر عوامل زمینی به منظور پهنه بندی مناطق مساعد برای کشت گندم دیم صورت می گیرد. از اين رو اهداف مرحله‌اي آن را مي‌توان با در نظر گرفتن ابعاد گوناگون اقليمي وعوامل محلی به شرح زير بيان كرد:‌
1-    مطالعه و بررسي منابع معتبر علمي در زمينه اقليم شناسي كشاورزي وداده های جوی درزمین آمار در ايران و جهان و شناسايي و بكارگيري مشاهدات اقليمي شاخص در كاشت گندم ديم.
2-    تهيه نقشه‌هاي هم‌ارزش اقليمي و تعيين ارزش وزني هر پارامتر در منطقه مورد مطالعه بااستفاده از روشهای زمین آمار.
3-    مقایسه  انواع روشهای زمین آمار واستفاده از روشی که کمترین خطا را داشته باشد درتعیین پارامترهای اقلیمی.
4-    تهیه نقشه های توپوگرافی وشیب وتعیین ارزش وزنی هر پارامتر در منطقه مورد مطالعه
5-    پهنه بندي و مرزبندي اراضي استان تهران از لحاظ ميزان مطلوبيت كاشت گندم ديم.

1-6-فصول پايان نامه
فصول مختلف اين تحقيق به صورت زيرتدوين يافته است: در فصل دوم مقدمه اي دربارۀ پهنه بندي اقليم شناسي كشاورزي، روشهاي ناحيه بندي، تعيين تاريخ كشت و روشهاي زمين آمار بحث مي شود.درفصل سوم  به  تحقيقاتي كه در زمينه پهنه بندي اقليمي كشاورزي و زمين آمار وداده هاي جوي انجام شده است، اشاره مي شود. درفصل چهارم روش شناسي لازم براي انجام تحقيق تشريح شده است. اين امر شامل جمع آوري وآماده سازي داده هاي مورد نياز در منطقه مورد مطالعه، چگونگي رسم نقشه هاو روش هاي زمين آماري  به طور اجمالي مي باشد. درفصل پنجم خلاصه اي از كارهاي انجام شده و نتايجي كه از اين تحقيق گرفته شده آمده است. با لاخره فصل ششم به نتيجه گيري پژوهش اختصاص يافته است.




 
فصل دوم
تعاریف
2-1- مقدمه
     تولید محصول، بیش ازهمه به آب وهوا و شرایط اقلیمی بستگی دارد. درک درست از شرايط آب وهوايی و شناخت ابزارها ی لازم برای اجرای سودمند طرحها، برای بکارگرفتن پتانسیل های آب وهوایی افزایش تولید محصولات کشاورزی می تواند مفید باشد. در واقع بسیاری از کشورها، نواحی آگروکلیمایی را برای اهداف کشاورزی، طرحهای کاربری اراضی ومدیریت بکار گرفته اند(ماوي ، 1961). پهنه بندي و ترسيم نقشه هاي عناصر اقليمي از ديرباز در بين انديشمندان علم جغرافيا و اقليم شناسان معمول بوده است كه يكي از قديمي ترين آنها،‌استفاده از نقشه هاي مطالعه تفاوتهاي مكاني آب و هوا در قرن نوزدهم توسط فون هامبولت  است. وي با استفاده از خطوط همدما نقشه پراكندگي دما را در نيمكره شمالي ترسيم نمود (عليجاني وكاوياني).
در دهه‌هاي اخير با بهره گيري از فناوري رايانه‌اي سرعت محاسبات در تجزيه و تحليل داده‌هاي اقليمي و دقت ترسيم نقشه ها با استفاده از بسته هاي نرم افزاري  GISو GS+ و استفاده از قوانين زمين آماري بسيار بالا رفته است.

2-2- مناطق كشت گندم ديم
گندم از مهمترين گياهان زراعي جهان است ودر ايران نيز ازگياهان زراعي استراتژيك محسوب مي شود. گندم در مناطق گرمسيري ونيمه گرمسيري  در مقياس وسيعي كشت مي شود. گندم تقريبا از ارتفاع 300 متر پائين تر از سطح دريا (فلسطين) تا ارتفاع 4000 متر بالاتر از سطح دريا(كشور پرو) كشت مي شود. عمدتا كشت وكار و توليد آن، از نظر جغرافيايي بين 30 تا 60 درجه شمالي و25 تا 40 درجه عرض جنوبي، متمركز شده است. به طور كلي گندم در مناطق با بارندگي سالانه 300 و1000 ميلي متر ولي بيشتر در جاهايي كه بارندگي از 700 ميلي متر تجاوز نمي كند كاشته مي شود. در مناطق با بارندگي بيشتر معمولا بعلت اثرات غير مستقيم رطوبت مانند شيوع بيماريهاي قارچي، شستشوي مواد غذايي خاك، احتمال ورس، مشكلات آماده سازي زمين و نگهداري آن كمتر كشت مي گردد(راشد محصل، 1385 وكمالي، 1376).

2-3- روشهای ناحیه بندی آگروکلیمایی
اولین گام برای ترسیم یک ناحیه آگروکلیمایی تعیین کردن پارامترهای اقلیمی همانند بارندگی، دما، تبخیرو تعرق و... بصورت شاخص های آگروکلیمایی است. دومین مرحله، تهیة نقشة توزیع جغراقیایی شاخص ها بصورت نواحی آگروکلیمایی است. پارامترهای اقلیمی که در چرخة زندگی گیاهان موثرند عبارتند از:
1-    عناصر مهم برای رویش گیاه که عبارتند از: رطوبت، درجه حرارت.
2-    عناصرمهم و لازم برای تکامل مراحل متوالی زندگی گیاه که عبارتند از: طول روز، اختلاف سالانة درجه حرارت وتابش، میزان درجه حرارت روزانه، طول دورة یخبندان، طول فصل خشک و بارانی
روشهای متعددی برای طبقه بندی نواحی آگروکلیمایی وجود دارد. سلیانینوف درسال (1975) نواحی آگروکلیمایی روسیه را با درنظر گرفتن عوامل مختلفی همچون دمای موثر ، طول دورة رشد، رژیم رطوبت سالانة خاک و زهکشی، تعیین کرده است. طبقه بندی سلیانینوف خیلی جامع است و خصوصا برای نواحی که در عرض جغرافیایی گسترده شده اند، مناسب است. مزیت دیگر این طبقه بندی، در دسترس بودن آمارهای هواشناسی مورد استفاده است. ویشر (1995) بر اساس مطالعة شرایط محیطی و تولید محصول، 8 منطقه  آگروکلیمایی را در دنیا مشخص کرده است.
از روش های دیگری که برای طبقه بندی نواحی آگروکلیمایی بکار رفته اند، باید از روش بارگوس  (1968)، ماوی )1981) و ردی )1983) یادکرد.

2-4- تعیین تاریخ کاشت گندم دیم
انتخاب تاریخ کاشت مناسب از طریق تنظیم الگوی رشد گیاه با نزولات آسمانی یا رطوبت  موجود در خاک، اثر قابل ملاحظه ای روی مصرف راندمان آب دارد. محققین مختلف تاریخهای شروع بارندگی موثر را حد نهایی تاریخ کاشت گندم دیم می دانند. در مورد تعریف بارندگی موثر در رابطه با کشت گندم اختلاف نظر وجود دارد ولی عمدتا بارندگی 5 میلی متررا بعنوان بارش موثر قبول دارند. اوسترین  (1987) برای اقلیم های خشک ونیمه خشک سه تعریف را مورداستفاده قرار داد. در تعریف اول، تاریخ شروع بارندگی را اولین روزی می داند که از اول مهر جمع بارندگی به 15 میلی متر برسد. دومین تعریف تاریخ شروع بارندگی اولین روزی است که جمع بارندگی به 5 میلی متربرسد به شرطي که 15 روز بعداز آن فصل خشک نباشد. سومین تعریف، تاریخ شروع بارندگی اولین روزی است که جمع بارندگی به 20 میلی متر برسد. کمالی(1376 ) با استفاده از داده های اقلیمی وشروع بارندگی، تاریخ کشت گندم دیم را درمناطق دیم خیز غرب کشور محاسبه نموده است. وي به این نتیجه رسیده است که توزیع بارندگی در طول دوره رشد و شروع بارش حداقل 5 میلی متر در 24 ساعت مهمترین عامل موثر در تعیین تاریخ کشت محسوب می گردد.

2-5- زمین آمار
در یکی دو دهه ی اخیر، به موازات پیشرفت های سخت افزاری و نرم افزاری کامپیوتر و ارائه ی سامانه های اطلاعات جغرافیایی ، شاهد توجه به علاقمندی روز افزونی به پردازش و مدل سازی  داده های مکانی  هستیم. منظور از داده های مکانی، مجموعه داده هایی است که علاوه بر مقادیر کمی و عددی، موقعیت جغرافیایی و مکانی نیز ثبت می گردد و در پردازش های مربوط، به کار گرفته می شود. بسیاری از علوم محیطی  از جمله علوم اقلیمی، در برگیرنده ی متغیر ها و خصوصیاتی هستند که مقادیر آنها به صورت پیوسته ی در فضای چند بعدی نمونه برداری، توزیع یافته اند. از نقطه نظر مقیاس مطالعه، فضای توزیع داده ها مشتمل بر محدوده های میکروسکوپی تا محدوده های وسیع ناحیه ای، کشوری، قاره ای و جهانی است.
از دیر باز، توزیع مکانی عوامل اقلیمی و پراکنش جغرافیایی آن ها مورد توجه بوده است و عمدتاً در قلمروی اقلیم شناسی بدان پرداخته شده است. اعمال مدیریت در خصوص شرایط اقلیمی در قالب مدیریتی و مبتنی بر رفتار پویا و تغییر پذیری مکانی خصوصیات مختلف اقلیم، نیازمند رعایت اصل ضرورت ها و نیازهای هر موقعیت جغرافیایی برای داده های مورد نظر است. این نوع مدیریت را اصطلاحاً مدیریت خاص مکانی می نامند. این مدیریت، پایه و اساس کشاورزی و توسعه وضعیت خوب در منابع طبیعی است.
به کارگیری ابزارهای تجزیه و تحلیل و پردازش ریاضی و آماری، که توانایی به کار گیری هم زمان اطلاعات کمی و عددی متغیر مورد نظر و اطلاعات مربوط به موقعیت نسبی جغرافیایی داده ها را دارند، ضروری است. مجموعه ی روش های آماری مربوط را «آمار مکانی»  می نامند. آمار مکانی، فراهم آورنده ی چار چوبی نظری و کاربردی به منظور تجزیه و تحلیل مکانی داده ها  است. این شاخه ی کاربردی از علم آمار، وظیفه ی توصیف ، تخمین و پیش بینی ، تفسیر  و کنترل فرآیندها و متغیرهای مکانی را به عهده دارد(محمدي، 1385).

2-6- تحلیل مکانی
منظور از تجزیه و تحلیل مکانی، مطالعه ی کمی پدیده ها و فرآیندهایی است که در فضای چند بعدی  به وقوع می پیوندند. روش های تجزیه و تحلیل مکانی در قلمروی آمار مکانی واقع می گردند.
سرانجام، رویه ای پیوسته، که نمایان گر تغییرات مکانی ارتفاع (مانند نقشه های خطوط تراز ارتفاعی یا نقشه های پیوسته رقومی ارتفاع که DEM نامیده می شوند) است، تولید می گردد.
در بررسي‌هاي آمار كلاسيك، نمونه‌هاي به دست آمده از جامعه، عمدتاً به صورت تصادفي در نظر گرفته مي‌شوند و مقدار اندازه‌گيري شدة يك كميت معين در يك نمونة خاص، هيچگونه اطلاعاتي دربارة مقدار همان كميت در نمونة ديگر و به فاصلة معلوم نخواهد داشت. در صورتي كه در زمين آمار مي‌توان بين مقادير يك كميت در جامعه نمونه‌ها و فاصله و جهت قرار گرفتن نمونه‌ها نسبت به هم ارتباط برقرار كرد. همچنين در آمار كلاسيك، فرض مي‌شود كه تغييرپذيري يك متغير تصادفي است. در صورتي كه در زمين آمار، بخشي از آن تصادفي و بخش ديگر آن داراي ساختاردار و تابع فاصله و جهت مي‌باشد. بنابراين در زمين آمار ابتدا به بررسي وجود يا عدم وجود ساختار مكاني بين داده‌ها پرداخته مي‌شود و سپس در صورت وجود ساختار مكاني تحليل داده‌ها انجام مي‌گيرد. البته ممكن است نمونه‌هاي مجاور تا فاصله معيني در قالب ساختار مكاني به هم وابسته باشند، در اين حالت بديهي است كه ميزان تشابه بين مقادير مربوط به نمونه‌هاي نزديكتر احتمالاً بيشتر است؛ زيرا در صورت وجود ساختار مكاني، تغييرات ايجاد شده در يك فضاي معين شانس بيشتري براي تأثيرگذاري روي فضاهاي نزديك به خود را نسبت به فضاهاي دورتر از خود دارند(محمدي، 1385).

2-7- متغیرناحیه ای
     هر متغيري كه در فضاي سه بعدي توزيع شده باشد و داراي وابستگي مكاني باشد، متغير ناحيه‌اي ناميده شده و مي‌تواند در مطالعات زمين آماري مورد بحث و بررسي قرار گيرد. مقدار متغير ناحيه‌اي Z(x) در هر نقطه را مي‌توان به دو مؤلفه قطعي و تصادفي تجزيه كرد، بنابراين مي‌توان نوشت:
(2-1)                                                                                Z(x)= m(x)+ L(x)
كه در آن:
Z(x) : متغير ناحيه‌اي در نقطه‌اي به مختصات(x)، m(x) : مؤلفه قطعي متغير ناحيه‌اي،L(x)  : مؤلفة تصادفي متغير ناحيه‌اي مي‌باشد.
در صورتي كه متغير ناحيه‌اي داراي ساختار مكاني مناسبي باشد، تحليل‌هاي بسياري را بر روي آن مي‌توان بعمل آورد كه از جمله آن‌ها مي‌توان به برآورد متغير مورد نظر در نقاط فاقد آمار، طراحي نمونه‌برداري و توزيع واريانس خطا اشاره نمود. تخمين زمين آماري شامل دو مرحله مي‌باشد: در مرحله اول شناخت و مدلسازي ساختار فضايي متغير است كه به وسيله آناليز نيم تغييرنما قابل بررسي مي‌باشد. مرحله دوم تخمين متغير مورد نظر بوده كه به مرحله اول وابسته است. لازم به ذكر است شرط استفاده از روش‌هاي زمين آماري، ايستا بودن متغير مي‌باشد كه از طريق نيم تغيير نما قابل تشخيص است. ضمناً توزيع داده‌ها نيز بايد به توزيع نرمال نزديك باشد.

2-8- نيم تغييرنما(سمي واريوگرام)
واريوگرام به منظور تشريح پيوستگي مكاني يك متغير بكار مي‌رود. پيوستگي مكاني بدين معناست كه نمونه‌هاي مجاور تا فاصله معيني به هم وابستگي دارند و چنين فرض مي‌شود كه اين وابستگي بين نمونه‌ها را مي‌توان به صورت مدل رياضي تحت عنوان تغييرنما ارائه كرد (مهدوي، 1383)

2-9- مشخصات واريوگرام
هدف اصلي از محاسبه واريوگرام اين است كه بتوان تغييرپذيري متغير را نسبت به فاصله مكاني يا زماني شناخت. براي اينكار لازم است مجموع مربع تفاضل زوج نقاطي كه به فاصله معلوم h از يكديگر قرار دارند محاسبه و در مقابل h رسم گردد. در شكل (1-2) شمايي از يك نيم تغييرنما ارائه شده است. هر تغييرنما داراي چند پارامتر مهم مي‌باشد كه در ذيل به آن پرداخته شده است (محمدي،1385)












شكل(2-1) واريوگرام و پارامترهاي آن

الف- دامنه تأثير
فاصله‌اي كه در آن واريوگرام به حد ثابتي مي‌رسد و به حالت خط افقي نزديك‌ مي‌شود، دامنه يا شعاع تأثير(R) ناميده مي‌شود (شكل2- 1). اين دامنه محدوده‌اي را مشخص مي‌كند كه مي‌توان از داده‌هاي موجود در آن، براي تخمين مقدار متغير مجهول استفاده كرد. بديهي است كه دامنه تأثير بزرگتر دلالت بر پيوستگي مكاني گسترده‌تري دارد (محمدي، 1385).

ب- سقف يا آستانه واريوگرام
به مقدار ثابتي كه واريوگرام در دامنه تأثير به آن مي‌رسد، آستانه گفته مي‌شود. مقدار آستانه برابر واريانس كل تمام نمونه‌هايي است كه در محاسبه تغييرنما بكار رفته‌اند. در روش كريجينگ واريوگرام‌هايي كه به سقف مشخص مي‌رسند، اهميت بيشتري دارند (شكل 1). در مواردي واريوگرام‌هايي بدست مي‌آيد كه در محدودة فواصل مورد نظر تمايلي به نزديك شدن به حد ثابتي ندارند. اين واريوگرام‌ها مي‌توانند نشان دهنده وجود روند در داده‌ها و يا عدم ايستايي داده‌ها باشند(محمدي، 1385).


ج- اثر قطعه‌اي
مقدار واريوگرام در مبدأ مختصات يعني به ازاي 0=h را اثر قطعه‌اي (C.) مي‌نامند (شكل2- 1). در حالت ايده‌آل مقدار C. بايد صفر باشد، اما در بيشتر مواقع بزرگتر از صفر است. در اين حالت جزء تصادفي و يا غير ساختاردار متغير ظاهر مي‌شود. مؤلفه ساختاردار (C)، كه برابر است با تفاضل مقدار آستانه و اثر قطعه‌اي، تابع موقعيت فضائي داده‌ها، يعني فاصله و جهت قرارگيري آنها است و بيانگر تغييراتي مي‌باشد كه علت آن را مي‌توان در خصوصيات خود متغير مكاني يافت. مؤلفه تصادفي (C.)، بدون ساختار مي‌باشد.

2-10- تحليل‌هاي ممكن از واريوگرام
علاوه بر تشخيص پيوستگي مكاني، اطلاعات بيشتري را مي‌توان از واريوگرام استخراج كرد كه از آن جمله ناهمسانگردي متغير مورد بررسي و همگني منطقه مطالعاتي مي‌باشد (حسني‌پاك، 1386).

2-11- مدل‌هاي تئوري واريوگرام
بعد از محاسبه و رسم تغييرنماي تجربي لازم است يك مدل تئوري بر آن برازش داده شود. با استفاده از پارامترهاي واريوگرام تئوري و روش‌هاي تخمين مي‌توان داده‌هاي مجهول را تخمين زد. در اين راستا تعداد معدودي مدل شناخته شده است كه مي‌توان آنها را به دو گروه فاقد آستانه و داراي آستانه تقسيم كرد.
2-11-1- گروه فاقد آستانه
در گروه فاقد آستانه مقدار واريوگرام با افزايش h افزايش مي‌يابد، به طوريكه به حد ثابتي نمي‌رسد و واريوگرام سقفي نخواهد داشت. از اين گروه مي‌توان به مدل‌هاي خطي و سهمي اشاره كرد.

2-11-2- گروه حاوي آستانه
در اين گروه با افزايش h تا يك مقدار معين مقدار   افزايش مي‌يابد و پس از آن به حد ثابتي كه همان سقف مي‌باشد، نزديك مي‌شود. مدل‌هاي اين گروه شامل كروي، نمايي وگوسي مي باشد.
2-12- روش‌هاي ميانيابي
روش‌هاي مختلفي براي برآورد متغيرهايي كه تغييرات زماني و مكاني دارند، وجود دارد. تفاوت عمدة اين روش‌ها مربوط به نحوه محاسبة وزني است كه به نقاط مشاهده شدة اطراف نقطة مجهول داده مي‌شود. در اين مطالعه، سعی می گردد که تا حدا مکان روش های مختلف میانیابی با یکدیگر مقایسه گردد. درادامه این روش ها توضیح داده  خواهد شد. روش های میانیابی به دو گروه کلی روش های زمین آماری و معین تقسيم بندی می شوند.

2-12-1-  روش های زمین آماری:
2-12-1-1- کریجینگ ساد ه
گاهی اوقات دسترسی به اطلاعاتی در مورد میانگین متغیر تصادفی مورد نظر، از طریق تجارب و مطالعات قبلی، امکان پذیر است. در چنین وضعیتی، از اطلاعات حاضر می توان به منظور بهبود و ارتقای تخمین استفاده کرد. سیستم کریجینگ ساده، چارچوب محاسباتی مورد نظر را فراهم می کند. تخمین گر کریجینگ ساده به شکل ترکیب خطی وزن دار است؛ لیکن میانگین  ، که بایستی حتماً دارای ویژگی ایستایی مرتبه ی دوم باشد، در فرایند تخمین مورد توجه و استفاده قرار می گیرد. بنابراین، نمی توان از تخمین گر کریجینگ ساده استفاده کرد. به دیگر سخن، جهت استفاده از تخمین گر کریجینگ ساده، واریوگرام های دارای حد آستانه، مورد نیاز هستند(محمدي، 1385).
تخمین گر کریجینگ ساده (به صورت تخمین نقطه ای ) را می توان به صورت زیر نوشت:
)2-2)

 ،عبارت از اوزان کریجینگ ساده است، که مجموع آن ها مقید به برابر 1 بودن نیست. نا اریب بودن تخمین با توجه به وجود عبارت دوم در سمت راست معادله ی بالا تضمین می گردد.

2-12-1-2- كريجينگ معمولی  
كريجينگ تخمين زني است كه مقاديريك متغير را درنقاط نمونه برداري  نشده بصورت تركيب خطي ازمقادير همان متغير درنقاط اطراف آن درنظر مي گيرد. تئوري اين روش به تفضيل درمنابع مختلف تشريح شده است. فرض كنید مقادير متغير z درn نقطه اندازه گيري شده است.
(2-3)                                                                       ((n X)Z=(z(x1),z(x2), …Z
تخمين مقدار z درنقطه x0 توسط تخمين زن كريجينگ با معادله زیر بيان مي شود.
(2-4)                                                                                            Z*(x0)=
مهمترين قسمت كريجينگ تعيين وزنهاي آماري iλ مي باشد . جهت نااريب بودن تخمينها، اين اوزان بايستي به نحوي تعيين گردندكه مجموع آنها برابر1باشد (  ) وبراي دقيق بودن تخمينها بايستي واريانس تخمين حداقل باشد به عبارتي ديگر از رابطه  زير استفاده مي شود.




پایان نامه

برای دیدن ادامه مطلب از لینک زیر استفاده نمایید

انجام پایان نامه | دانلود مقاله

سفارش پایان نامه