تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

برآورد ناپایداری دامنه های کوهستانی حوضه آبریز الموت رود بر اساس بافت خاک با داده های سنجش از دور

نویسندگان
دانشگاه خوارزمی
چکیده
چکیده

حوضه آبریز الموت رود در استان قزوین، همه ساله شاهد مخاطرات دامنه ای و زمین لغزش های متعددی است که زیان های قابل توجه اقتصادی و بعضاً جانی به همراه دارد. تشخیص مناطق ناپایدار دامنه ها از طریق ویژگی های بافت خاک به دلیل مشکلات تهیه نمونه های خاک در مناطق کوهستانی، کاری دشوار است. به همین دلیل در پژوهش حاضر با استفاده از داده های راداری سنتینل یک A، با تعیین میزان درصد رس و شن موجود درخاک نقشه ی بافت خاک در اعماق 10، 60، 100 و 200 سانتی متری با دو الگوریتم جنگل تصادفی(RF) و ماشین بردار پشتیبان(SVM) در منطقه الموت شرقی تولید شد که با نمونه های پروفیل خاک صحت سنجی گردیدند. نتایج حاکی از دقت بیشتر شاخص کاپا در مدل RF در سه عمق 10، 60 و 100 سانتی متری بود. سپس با استخراج نقشه ی رطوبت خاک از داده های سنتینل 2، همزمان با بررسی زاویه اصطکاک داخلی انواع خاک های منطقه، در مقایسه با میزان شیب دامنه ها، انحنای پروفیل و فرم دامنه های محدب و مقعر (واگرا و همگرا)، نواحی ناپایدار در زمینه ی حرکات دامنه ای در دو مدل RF و SVM مشخص شده و با داده های GPS، بازدیدهای میدانی و گوگل ارث، اعتبارسنجی گردیدند. یافته های پژوهش نشان می دهد، نقشه ناپایداری منتج از مدل RF، از میزان دقت بالاتری (93/0 AUC=)، نسبت به نقشه ناپایداری منتج از مدل SVM (90/0 AUC=) برخوردار است و در نواحی با شیب متوسط تا بالا و با بافت خاک لوم رسی ماسه ای و لوم ماسه ای ناپایداری بیشتری وجود دارد. این روش در تهیه نقشه بافت خاک، تعیین نواحی ناپایدار دامنه ها در مقابل حرکات توده ای و زمین لغزش، تعیین نواحی آسیب پذیر در مناطق کوهستانی و کاهش خسارات مالی و جانی مزایای زیادی دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Estimation of Instability of Mountainous Slopes in Alamut River Basin Based on Soil Texture with Remotely Sensed Data

نویسندگان English

Tahereh karimi
Amir karam
Parviz Zeaiean Firuzabadi
Seyyed Mohammad Tavakkoli Sabour
Kharazmi University
چکیده English

Abstract

The catchment area of ​​Alamut River in Qazvin province is witnessing numerous landslide hazards and landslides every year, which cause significant economic and sometimes life-threatening losses. Diagnosing the unstable areas of slopes through soil texture characteristics is a difficult task due to the difficulties of obtaining soil samples in mountainous areas. For this reason, in the present study, by using Sentinel A1 radar data, by determining the percentage of clay and sand in the soil, the soil texture map at the depths of 10, 60, 100 and 200 cm with two random forest (RF) and support vector machine (SVM) algorithms was produced in the eastern Alamut region, which was verified with soil profile samples. The results indicated that the Kappa index was more accurate in the RF model at three depths of 10, 60 and 100 cm. Then, by extracting the soil moisture map from Sentinel 2 data, at the same time as examining the internal friction angle of the types of soils in the region, comparing the slope and profile of the slopes and the shape of the convex (divergent) and concave (convergent) slopes, the unstable areas of slope movements, RF and SVM models were specified and validated with GPS data, field visits and Google Earth. Research findings show that the instability map resulting from the RF model has a higher accuracy (AUC=0.93) than the instability map resulting from the SVM model (AUC=0.90) and there is more instability in areas with medium to high slope and with soil texture of sandy clay loam and sandy loam. . This method has many advantages in preparing the soil texture map, determining the unstable areas of the slopes against mass movements and landslides, determining the vulnerable areas in mountainous areas and reducing financial and human losses.

کلیدواژه‌ها English

Slope Instability
soil texture
Remote Sensing
Random Forest
Support Vector Machine
Eastern Alamut
Srivastava, A.K., C.E. Goering, R.P. Rohrbach, and D.R. Buckmaster.(2006). Soil tillage. Chapter 8 in Engineering Principles of Agricultural Machines. 2nd ed, 169-230. St. Joseph, Michigan: ASABE. Copyright American Society of Agricultural and Biological Engineers.
Gill, W.R. and G.E. Vanden Berg.(1968)b. Dynamic Properties of soils. Chapter 2 in Soil Dynamics in Tillage and Traction. Agriculture Handbook No. 316, pp. 14-116. Washington D.C.: U.S. Government Printing Office.
Swiss Standard SN 670 010b, Characteristic Coefficients of soils, Association of Swiss Road and Traffic Engineers .
Guidelines for spreadsheets, Typical soil Properties, angle of internal friction, 1 page.
Carter, M. and Bentley, S. (1991). Correlations of soil properties. Penetech Press Publishers, London.
Peck, R., Hanson,W., and Thornburn, T. (1974). Foundation Engineering Handbook. Wiley, London.
Obrzud R. & Truty, A.(2012).THE HARDENING SOIL MODEL - A PRACTICAL GUIDEBOOK Z Soil.PC 100701 report, revised 31.01.2012.
Minnesota Department of Transportation, Pavement Design. (2007). Citation: Geotechdata.info, Angle of Friction [http://geotechdata.info/parameter/angle-of-friction.html] (as of September 14.12.2013).
Bousbih, S. Zribi, M. Pelletier, C. Gorrab, A. Lili-Chabaane, Z. Baghdadi, N. Ben Aissa, N. Mougenot, B. (2019). “Soil Texture Estimation Using Radar and Optical Data from Sentinel-1 and Sentinel-2”. Remote Sens. 2019, 11, 1520; [https://doi:10.3390/rs11131520] .
Strashok, O., Ziemiańska, M., Strashok, V. (2022). Evaluation and Correlation of Normalized Vegetation Index and Moisture Index in Kyiv. (2017–2021). Journal of Ecological Engineering, 23(9), 212-218. [https://doi.org/10.12911/22998993/151884]
Zribi, M.; Kotti, F.; Lili-Chabaane, Z.; Baghdadi, N.; Ben Issa, N.; et al.; (2012) Analysis of soil texture using terrasar x-band sar. International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Jul 2012, Munich, Germany. 4 p. ffhal-00726032. [https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00726032]