ارزیابی و مقایسه روش‌های درون‌یابی و رگرسیون خطی جهت تعیین توزیع مکانی بارش (منطقه مورد مطالعه: استان چهارمحال و بختیاری)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی طبیعت، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اردکان، اردکان، ایران.

2 دانش آموخته دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری دانشگاه یزد

10.22034/jewe.2021.291533.1584

چکیده

بدلیل عدم توزیع و پوشش کامل ایستگاه‌های اندازه‌گیری نقطه‌ای بارش، برآورد بارش منطقه‌ای و یا تخمین بارش در مناطق مابین ایستگاه‌ها امری ضروری به شمار می‌آید. در پژوهش حاضر، روش‌های کریجینگ ساده و معمولی، معکوس فاصله و رگرسیون خطی بر پایه مدل ارتفاعی رقومی زمین، جهت برآورد بارش سالانه با استفاده از آمار بیست‌ساله‌ی داده‌های بارش (2018– 1998) در 33 ایستگاه باران‌سنجی استان چهارمحال و بختیاری مورد ارزیابی قرار گرفتند. به‌این منظور، ابتدا در ArcMAP به ازای هر مدل در روش کریجینگ، واریوگرام آن محاسبه و با استفاده از فن ارزیابی دوجانبه، خطای نقشه‌ها برآورد گردید. بهترین روش از میان روش‌های زمین‌آماری با توجه به شاخص-های آماری MAE، MBE و RMSE روش کریجینگ معمولی با مدل گوسی می‌باشد. شاخص‌های مذکور به ترتیب برای روش بهینه 44/74، 48/0 و 72/93 به دست آمد. سپس داده‌های بارش و ارتفاع ایستگاه‌های مورد نظر با استفاده از مدل رگرسیون خطی در محیط Curve Expert فراخوانی شد. در نهایت به‌منظور تعیین بهترین مدل برای توزیع مکانی بارش و همچنین مقایسه روش‌های آماری و زمین‌آماری، مدل‌های رگرسیون خطی و کریجینگ معمولی با فن ارزیابی متقابل با یکدیگر مقایسه شدند. شاخص‌های آماری MAE، MBE و RMSE برای روش رگرسیون خطی به ترتیب 115، 3 و 155 به دست آمد. در نتیجه با توجه به‌دقت، صحت و میزان خطای نقشه‌های تهیه شده مناسب‌ترین روش برای درون‌یابی بارش سالانه روش کریجینگ معمولی با مدل گوسی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation and comparison of interpolation and linear regression methods to determine the spatial distribution of precipitation (Study area: Chaharmahal and Bakhtiari Province)

نویسندگان [English]

  • farzaneh fotouhi firoozabad 1
  • farzaneh fotouhi firoozabad 2
1 Assistant Professor of Department of Nature Engineering, Faculty of Agriculture & Natural Resources, Ardakan University, P.O.Box 184, Ardakan, Iran.
2 PHD Watershed management engineering, Natural Rescources and Desert studies faculty, yazd university, Iran
چکیده [English]

The spatial distribution of precipitation is one of the most important input parameters for calculating water balance and preparing hydrological models. Due to the lack of distribution and complete coverage of point precipitation measuring stations, estimating point precipitation or estimating precipitation in the areas between stations is necessary. In the present study, simple and ordinary kriging methods, inverse distance Weighting, and linear regression based on digital elevation model were evaluated using twenty-years statistics of precipitation data (1998-2018) in 33 rain gauge stations Chaharmahal and Bakhtiari province for estimating annual precipitation. In ArcMAP, the variogram was calculated for each model in the kriging method and using the cross validation technique, the error of the maps was estimated. According to the statistical indices of MAE, MBE, and RMSE, which were obtained 74.44, 0.48, and 93.72, respectively, the best method among the geostatistical methods was the ordinary kriging method with the Gaussian model. Precipitation and altitude data of the stations were then called in the Curve Expert environment using a linear regression model. Finally, to determine the best model for the spatial distribution of precipitation and also to compare statistical and geostatistical methods, linear regression and ordinary kriging models were compared using cross-validation techniques and MAE, MBE and RMSE statistical indices for linear regression were 115, 3, and 155, respectively. As a result, according to the accuracy, precision, and error rate of the prepared maps, the most suitable method for interpolation of annual precipitation is the ordinary kriging method with the Gaussian model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cross validation
  • geographic information system (GIS)
  • Kriging
  • Digital elevation model (DEM)
  • Inverse distance weighting

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 29 شهریور 1400
  • تاریخ دریافت: 31 خرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 28 شهریور 1400
  • تاریخ پذیرش: 28 شهریور 1400