Veysi R, Fattahi B, Khosrobeigi S. Predicting and preparing a risk map of rangeland fires using random forest algorithms and support vector machine (Case study: Arak rangelands). مرتع 2022; 16 (2) :413-426
URL:
http://rangelandsrm.ir/article-1-1124-fa.html
ویسی رضا، فتاحی بختیار، خسروبیگی سعید. پیشبینی و تهیه نقشه خطر وقوع آتشسوزی مراتع با استفاده از الگوریتمهای جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان (مطالعه موردی: مراتع شهرستان اراک). مرتع. 1401; 16 (2) :413-426
URL: http://rangelandsrm.ir/article-1-1124-fa.html
گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر، ملایر
چکیده: (1619 مشاهده)
سابقه و هدف: آتشسوزی در مراتع آثار مخربی را در سیمای سرزمین، عملکرد و خدمات اکوسیستمهای مرتعی بر جای میگذارد. علیرغم تلاشهای متخصصان، تصمیمگیران، ذینفعان و ادارات دولتی در دهههای اخیر برای کاهش اثرات آتشسوزی، تعداد آن و خسارات اقتصادی و انسانی مرتبط با آن، در سراسر جهان در حال افزایش است. یکی از مهمترین اقدامات برای کاهش آسیبهای ناشی از آتشسوزی، پیشبینی و پیشگیری از وقوع آتشسوزی است که مبتنی بر تعیین محدوده خطر یا مناطق مستعد و بالقوه برای آتشسوزی میباشد. هدف از این تحقیق شناسایی و تعیین مناطق حساس به آتشسوزی در مراتع قشلاق محمدقلی شهرستان اراک استان مرکزی میباشد.
مواد و روشها: مراتع مورد مطالعه به مساحت 3100 هکتار با اقلیم خشک تا نیمهخشک در 15 کیلومتری جنوب شرق شهر اراک در استان مرکزی واقع شده است. ارتفاع منطقه 1900 تا 2500 متر از سطح دریا و میانگین بارندگی 225 میلیمتر، اکسترمهای حرارتی منطقه 11- (بهمن) تا ۳۵ درجه سانتیگراد (مرداد) است. بمنظور پهنهبندی خطر آتشسوزی در منطقه از 9 عامل درجه شیب، جهت شیب، ارتفاع از سطح دریا، زمینشناسی، کاربری اراضی، فاصله از جاده، فاصله از شبکه آبراهه، خاکشناسی و درصد پوشش گیاهی استفاده شد. رویدادهای آتشسوزی بهعنوان مبنایی برای پیشبینی وقوع آتشسوزی در آینده در نظر گرفته شدند. مناطق غیر آتشسوزی نیز مشخص و انتخاب شدند. برای پهنهبندی و پیشبینی آتش از دو مدل ماشینبردار پشتیبان (SVM) و مدل جنگل تصادفی (RF) استفاده شد. بهمنظور ارزیابی نتایج این مدلها از نمایههای آماری ضریب تبیین (R2: همبستگی بین دادههای مشاهدهای و برآوردی)، ریشه دوم میانگین مربعات خطا (RMSE: انحراف مقادیر پیشبینیشده با مقادیر مشاهدهشده) و ضریب کارایی (CE: بین منفی بینهایت و 1 قرار دارد، هرچه به یک نزدیکتر باشد بیانگر کارایی بالاتر مدل در پیشبینی است) استفاده گردید. خروجی مدلهای جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان بین ١ و صفر قرار دارد که به ٥ (طبقه) منطقه با خطرات خیلی کم تا خیلی زیاد آتشسوزی تقسیم میشود. مدلها مهمترین متغیرهای مؤثر در آتشسوزی گذشته را شناسایی کرده و سپس به پهنهبندی خطر آتشسوزی در منطقه خواهند پرداخت.
نتایج: به ترتیب متغیرهای پوشش گیاهی، جهت، شیب و ارتفاع بیشترین تاثیر را در آتشسوزی داشتند و متغیرهای زمینشناسی، کاربری اراضی، فاصله از جاده، فاصله از شبکه آبراهه و خاکشناسی به دلیل داشتن ضرایب نامناسب و غیر معنیدار از فرآیند مدلسازی حذف شدند. حساسترین طبقه شیب در وقوع آتشسوزی، طبقه 25-12 درصد و بالاتر از آن و طبقه 8-12 کمترین وقوع آتشسوزی را دارد. همچنین بیشترین آتشسوزی در ارتفاع 2100-1900 متر و کمترین آن در ارتفاع 2500-2400 رخ داده است. به لحاظ جهت نیز دامنههای جنوب غربی و جنوب بیشترین و دامنههای شمالی و جهت بدون شیب کمترین وقایع آتشسوزی را داشتهاند. پوشش گیاهی نیز با فراهم کردن مواد سوختی لازم، بیشترین وقوع آتشسوزی را در پوشش 75-50 درصد و کمترین آن را در پوشش زیر 25 درصد نشان داده است. با توجه به نتایج حاصل از اجرای مدلها، مدل ماشین بردار پشتیبان با ضریب کارایی 86/0 و خطای 05/3 در مرحله آزمون، مدل دقیقتری در این مطالعه میباشد. همچنین نتایج بهدستآمده نشان داد که ازلحاظ خطر آتشسوزی، 11 درصد مراتع موردمطالعه در طبقه خیلی کم، 16 درصد در طبقه کم، 35 درصد در طبقه خطر متوسط، 17 درصد در طبقه خطر زیاد و 21 درصد در طبقه خطر خیلی زیاد قرارگرفته است.
نتیجهگیری: شیبها و ارتفاعات بالا با پوشش گیاهی حداکثری (منبع سوختی مناسب) منطقه و شدت چرای کمتر، بیشترین وقایع آتشسوزی را دارند. در حالیکه در پوششهای اندک به دلیل ناکافی بودن ماده سوختی و در شیبهای پایین به دلیل تغییر کاربری مراتع به زراعی احتمال رخداد آتشسوزی کمتری دارند. محدوه جهت جنوب نیز با دریافت حرارت خورشیدی بیشتر، پوشش غالب گون و گرامینههای یکساله مواد سوختی مناسبی برای آتشسوزی فراهم میکند. از بین مدلهای انتخابی نیز، مدل ماشین پشتیبان بردار نسبت به مدل جنگل تصادفی عملکرد بهتری در پهنهبندی و پیشبینی خطر آتشسوزی داشت که ناشی از توانایی آن در ادغام متغیرهای ورودی زیاد بدون تغییر آنها میباشد و با برقراری ارتباطات غیرخطی بین متغیرها، عوامل مؤثر را شناسایی مینماید و میتواند اطلاعات ارزشمندی جهت کنترل و پیشگیری از آتشسوزی برای مدیران عرصههای مرتعی فراهم کند.
واژههای کلیدی: آتش،
پیشگیری،
مراتع،
اراک
نوع مطالعه:
كاربردي |
موضوع مقاله:
تخصصي دریافت: 1400/11/24 | پذیرش: 1401/3/18 | انتشار: 1401/5/10