دانلود پایان نامه درباره سیستم اطلاعات جغرافیایی و موقعیت جغرافیایی

جدول ‏43 ماتریس ضرایب همبستگی خواص فیزیکوشیمیایی در منطقه نقده
جدول ‏4 -4 پارامترهای مدل‌های برازش داده شده بر نیم تغییرنمای برای هریک از صفات مورد مطالعه
جدول ‏4 -5 نتایج حاصل از آماره‌های ارزیابی خطا با روش کریجینگ معمولی
جدول ‏4 -6 نمایش ارزیابی دقت (ME) برای همه متغیرها با توان‌های مختلف روش IDW
جدول ‏23 نمایش ارزیابی دقت (RMSE) برای همه متغیرها با توان‌های مختلف روش IDW
جدول ‏4 -8 ضریب همبستگی بین مقادیر پیش‌بینی شده و مقادیر مشاهده شده در روش کریجینگ معمولی
مقدمه و هدف
مقدمه
محیط زیست دائماً در دو بعد در حال تغییر است. ویژگی‌های محیطی نتیجه کنش‌ها و برهم‌کنش‌های فرآیندها عوامل گوناگون هستند. ممکن است هر فرآیند بطور همزمان در چند مقیاس مختلف، به شکل غیر خطی و با بازخورد مثبت محلی عمل کند. محیط زیست که حاصل این فرآیندهاست با پیچیدگی فراوانی، از محلی به محل دیگر و در بسیاری از مقیاس‌های مکانی (از مقیاس‌های میکرومتری گرفته تا چندصد کیلومتری) تغییر می‌کند. تغییرات عمده محیطی به حد کافی واضح هستند، مخصوصاً زمانیکه آنها را در عکس‌های هوایی و تصاویر ماهواره‌ای مشاهده می‌نماییم. سایر تغییرات پیچیده‌تر هستند و خصوصیاتی مانند درجه حرارت و ترکیبات شیمیایی به ندرت قابل مشاهده هستند. از اینرو بایستی سراغ اندازه‌گیری‌ها و تجزیه تحلیل نمونه‌ها برویم. از طریق توصیف تغییرات در مقیاس‌های مختلف مکانی، اغلب می‌توانیم بینشی از فرآیندها و فاکتورهایی بدست بیاوریم که مسبب این تغییرات یا عامل کنترل‌کننده آن هستند و ازینرو آنها را در یک بعد مکانی پیش‌بینی نماییم و منابع را مدیریت کنیم. نوع مدیریت تأثیر معنی‌داری بر تغییرپذیری خاک می‌گذارد. بررسی تغییرات خاک در میان مزرعه از طریق ارزیابی خاک، آزمایشات خاک و گیاه و بررسی عملکرد محصول صورت می‌گیرد، اما اغلب کشاورزان ترجیح می‌دهند که یک نوع مدیریت خاک و محصول را در سراسر مزرعه انجام دهند. چنین مدیریتی سبب افزایش هزینه‌های مدیریتی مزرعه، کاهش بازدهی اقتصادی، آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی و همچنین هدر‌رفت انرژی می‌گردد. دستیابی به سود بهینه و حفاظت محیط‌زیست به این نکته بستگی دارد که چگونه مدیریت‌های کشاورزی براساس شرایط خاک اعمال شوند ( خرمی‌زاده، 1388). یکی از خصوصیات مشترک علوم محیطی، ماهیت داده‌های آن‌ها است. اغلب ویژگی‌های محیطی دارای پراکنش پیوسته در مکان بوده و از سوی دیگر نمونه‌برداری و اندازه‌گیری آن‌ها در تمام نقاط واقع در محدوده مطالعاتی غیرممکن است. تغییرات مکانی خاک، به عنوان یکی از متغیرهای محیطی، عبارت از تغییر در یک خصوصیت خاک به عنوان تابعی از موقعیت جغرافیایی است. پدولوژی به عنوان زیر مجموعه‌ای از علوم خاک، نقش اساسی در مطالعه عوامل و فرآیندهای تشکیل خاک شامل کیفیت، وسعت، پراکنش و تغییرات مکانی خاک در مقیاس‌های مختلف برعهده دارد. از دیرباز تغییرات مکانی خاک‌ها مورد توجه خاکشناسان بوده و امروزه نیز چگونگی دستیابی به اطلاعات کمّی و دقیق از این تغییرات به منظور ارزیابی‌‌های کیفیت زیست محیطی خاک، ریسک آلودگی و سیر قهقرایی خواص خاک مورد توجه خاکشناسان است. اطلاعات در مورد توزیع مکانی ویژگی‌های خاک در منطقه مورد مطالعه، بخش ضروری اهداف مدیریتی، کشاورزی و سایر کاربرد‌های اراضی است. خاکشناسی علمی است که از روش‌های عددی در مطالعاتش استفاده می‌نماید. روش‌هایی مانند زمین‌آمار، سنجش از دور، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، مدل‌سازی زمین‌نما و تئوری فازی را می‌توان از روش‌های قابل کاربرد در خاکشناسی مطرح نمود (چوکو و همکاران، 2010). امروزه سیستم اطلاعات جغرافیایی در تمامی علومی که به نحوی با اطلاعات مکانی سر و کار دارند به کار می‌رود. ازجمله کاربردهای رایج سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی در سراسر جهان، در علوم زمینی و به ویژه علم خاکشناسی از شاخه کشاورزی است. امروزه از فناوری GIS برای ذخیره و نگهداری، تجزیه و تحلیل اطلاعات و بررسی روند تغییرات خصوصیات سطح زمین از جمله حاصلخیزی خاک، کاربری اراضی، تهیه نقشه پراکندگی عناصر غذایی و غیره استفاده می‌گردد. تهیه نقشه ابزار نیرومندی برای درک توزیع فضایی خواص خاک در هر مقیاسی است، به علاوه اطلاعات مربوط به ویژگی‌های خاک، برای مدیریت اراضی زراعی و تصمیم‌گیری جهت انتخاب راهبردهای خاص برای مطالعه تفاوت ویژگی‌های خاک در مناطق گسترده‌تر کمک می‌نماید (خرمی‌زاده و همکاران، 1388). بین ویژگی‌های خاک از نظر مکانی اختلاف وجود دارد و تغییر پذیری خاک‌ها تصادفی است (وبستر، 2000).
تغییرات مکانی در خاک، به‌عنوان سیستمی پویا و چند مرحله‌ای را می‌توان در دو دسته کلی تغییرات ساختاری (سیستماتیک) و غیرساختاری (تصادفی) تقسیم نمود. تغییرات ساختاری در برگیرنده تغییرات مشخص و تدریجی خصوصیات خاک به عنوان تابعی از فیزیوگرافی، ژئومورفولوژی و بر هم‌کنش عوامل خاک‌سازی است. این نوع تغییرات را می‌توان با توجه به داده‌ها و عوامل دخیل در تشکیل خاک و ارتباط آن‌ها با چشم‌انداز اراضی درک و مورد شناسایی قرار داد، اما حتی پس از تقسیم‌بندی و پهنه بندی تغییرات خصوصیات کلی خاک‌ها در قالب واحدهای مختلف نقشه، هنوز با برخی از تغییرات مکانی خصوصیات خاک در هر واحد مواجه می‌باشیم. این نوع تغییرات مکانی را اصطلاحاً تغییرات غیرساختاری و یا تصادفی می‌نامند که عموماً در محدوده‌های کوچک جغرافیایی رخ داده و به همین دلیل آن‌‌ها را تغییرات کوتاه دامنه می‌نامند (محمدی، 1380).
مدیریت دقیق یا کشاورزی دقیق از طریق نحوه کاربرد مقدار متغیر (مانند کود)، قابلیت تغییر مسیر مدیریتی خاک را دارا می‌باشد (فِرِیس و همکاران، 2001).
کشاورزی دقیق اصطلاحی است که مربوط به کاربرد روش‌های مدرن در راستای تولید محصولات کشاورزی می‌شود. با استفاده از این تکنولوژی، مدیریت اراضی وسیع آسان می‌گردد، به گونه‌ای که انگار چندین زمین کوچک مدیریت می‌شود. استفاده از رایانه، جی پی اس، اجرای روش‌های کشاورزی با نرخ متغیر، (GIS) ، هدایت و کنترل از راه دور ماشین آلات، اطلاعات بی‌سابقه‌ای را در اختیار مدیران اراضی زراعی قرار میدهد. اطلاعات مربوط به مدیریت دقیق در هر متر مربع مزرعه قابل دسترس هستند و نقطه مقابل اعمال نهاده‌ها به صورت یکنواخت در سرتاسر مزرعه هستند (مک کینون و همکاران، 2001)
اقدامات مدیریتی دقیق بجای قرار دادن زمین‌های مختلف در یک گروه یکسان آنها را به واحدهای مدیریتی منفرد تفکیک می‌کند. این نوع گرایش به سمت مدیریت واحدهای کوچک مقیاس موجب چالش‌های جدیدی در مدیریت حجم کثیر اطلاعات شده است (ویلرز و همکاران، 2009).
در این پژوهش تغییر پذیری مکانی برخی خصوصیات فیزیکی شیمیایی خاک در منطقه نقده به منظور تعیین تأثیر بالقوه آنها در تولید محصول مورد رسیدگی قرار گرفت. شهرستان نقده واقع در استان آذربایجان غربی رتبه چهارم تولید محصولات باغی کشور را به خود اختصاص داده و از نظر تولید محصول چغندرقند به عنوان قطب اصلی شناخته شده است. لذا شناسایی الگوی پراکنش مکانی عناصر غذایی اصلی از جمله ازت، فسفر و پتاسیم و نیز برخی خواص پایه از جمله بافت، شوری، واکنش خاک، میزان آهک و نیز درصد کربن آلی خاک های این منطقه ضروری احساس شد.
اهداف مهم این تحقیق عبارتند از:
بررسی پراکنش مکانی برخی ویژگی‌های فیزیکی- شیمیایی خاک در منطقه نقده با استفاده از زمین آمار
تعیین منشأ ذاتی یا غیر ذاتی این تغییرات
تهیه نقشه پهنه‌بندی و پراکنش مکانی ویژگی‌های فیزیکی- شیمیایی یاد شده در منطقه مورد مطالعه
تعیین رابطه بین الگوی پراکنش عناصر غذایی مختلف و اعمال مدیریت صحیح کودی جهت نیل به کشاورزی پایدار.
کلیات و مروری بر منابع
تغییرات در خاک
زمین آمار را می‌توان ابزاری برای مطالعه و پیش‌بینی ساختار مکانی متغیّرهای زمین مرجع تعریف نمود. این علم در طول دو دهه اخیر، کاربرد وسیعی در علم خاکشناسی پیدا نموده است. کاربرد زمین آمار در خاکشناسی متنوع و وسیع است، از مطالعه و پیش‌بینی آلودگی خاک در مناطق صنعتی گرفته تا پهنه‌بندی خصوصیات فیزیکی شیمیایی خاک در مقیاس جهانی. این تئوری نخستین بار در سال 1963 توسط شخصی به نام ماترون مطرح شد که ویژگیهای تصادفی و ساختاری متغیرهایی که توزیع مکانی دارند را بیان میکند و ابزای کمّی برای تشریح آنها و خصوصاً ایجاد تخمین‌های نااریب فراهم می آورد (ترانگمار و همکاران، 1985). کاربرد اصلی زمین آمار در خاک شناسی، تخمین و پهنه بندی ویژگی های خاک در نقاط نمونه برداری نشده است.
نخستین تجربه بکارگیری روش‌های زمین آماری، در بررسی واکنش خاک و درصد شن، توسط کمپل (1978) و پس از آن مطالعات گسترده‌تر وبستر (1985a)، بورگس و وبستر (1980) و مک برتنی و همکاران (1982) بود. این محققین جهت تهیه نقشه خصوصیات مختلف خاک از روش کریجینگ استفاده نمودند. کاربرد نظریه ژئواستاتیستیک که در ایران به آن “آمار مکانی” اطلاق می شود، اولین مرتبه توسط حاج رسولیها و همکاران به منظور تجزیه و تحلیل تغییرات مکانی شوری خاک استفاده گردید. در سال های اخیر کاربرد این نظریه توسط محققین کشور در علوم خاک رو به افزایش بوده که از جمله بایستی به مطالعات محمدی، عالمی و همکاران و حسینی و همکاران اشاره نمود. از آن زمان تا کنون مقالات و نشریات بی‌شماری پیرامون تغییرپذیری مکانی خصوصیات خاک و بررسی منشأ این تغییرات و نهایتاً تهیه نقشه توزیع فضایی آن‌ها منتشر شده است. به طور کلی می‌توان زمین آمار را یک رویکرد آماری جهت مدل سازی متغیرهای ناحیه ای در قالب نظریه احتمال و با استفاده از تابع تصادفی تعریف کرد. روش های تخمین مکانی مانند روش‌های درون یابی مکانی، از روش های آمار کلاسیک که اطلاعات حاصل از نقاط نمونه برداری را با هم یکی در نظر می گیرند، متفاوت هستند. آمار مکانی یکی از معمول‌ترین ابزار پدومتریک (کاربرد روشهای ریاضی و آماری جهت مطالعه نحوه توزیع و پیدایش خاک‌ها) و تهیه نقشه رقومی خاک می‌باشد. وجود تغییرات مکانی در خصوصیات خاک به عنوان تابعی از موقعیت جغرافیایی مدت‌های مدیدی است که توسط خاکشناسان شناسایی شده است چراکه اعمال مدیریت متداول مزارع برای سرتاسر یک مزرعه (روش متعارف) باعث می‌شود که سطوحی از مزرعه مقدار نهاده‌های تولید را بیش از حد نیاز گیاه و در مقابل قسمت‌های دیگر، این نهاده‌ها را کمتر از حد بهینه در یافت نمایند. در شیوه اعمال مدیریت متداول، عدم وجود توازن بین خصوصیات خاک و نیاز گیاه علاوه بر اینکه باعث کاهش بهره‌وری کشاورزی خواهد شد، تخریب محیط زیست و ناپایداری استفاده از منابع تولید کشاورزی به ویژه منابع خاک و آب را نیز به دنبال خواهد داشت (کَن و همکاران، 1994؛ یِمفک و همکاران، 2005)
ویلدینگ و دِرِس (1983)، تغییرپذیری سیستماتیک را به عنوان تغییرات تدریجی و مشخص (یا روند) در ویژگی‌هایی از خاک که از طریق فرآیندها و فاکتورهای تشکیل خاک قابل درک هستند معرفی نمودند. آن‌ها اظهار داشتند که منبع تغییرات سیستماتیک ممکن است به دلیل تغییرات توپوگرافی، سنگ‌شناسی، اقلیم، فعالیت بیولوژیکی، پوشش گیاهی و سن خاک‌ها در مطالعات ناحیه‌ای باشد. وان وامبک و دودال (1978) به تغییراتی در کنار تغییرات سیستماتیک اشاره کرده‌اند که دلیل شناخته شده‌ای نداشتند. این ناهمگونی براساس نظر (ویلدینگ و دِرِس، 1983) «تصادف» و براساس نظر وبستر و کوانالو (2006) «نوفه» نامیده می‌شود ( خرمی‌زاده، 1388).
این نوشته در علمی ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.