كاربرد كريجينگ و كوكريجينگ در پيش بيني عملكرد گندم آبي با استفاده از تجزيه به عامل هاي اصلي

Application of Kriging and Cokriging in Predicting Wheat Yield using Principle Component Analysis

سابقه و هدف: افزايش تقاضا براي مواد غذايي در سراسر جهان و منابع محدود در دسترسي براي توليد، لزوم استفاده از ابزارهاي جديد براي برآورد توليد محصول را مي طلبد. شناخت عواملي كه پيش بيني عملكرد منطقه اي محصول را محدود كرده و روشهاي مديريت را بهبود بخشد، امري ضروري است. اندازه گيري عملكرد محصول گندم در سطح وسيع نياز به صرف هزينه و وقت زيادي دارد. براي صرفه جويي در زمان و هزينه يكي از راه ها، استفاده از روش هاي زمين آماري براي تهيه نقشه عملكرد است. هدف از اين تحقيق درون يابي عملكرد گندم آبي با دو روش كريجينگ معمولي و كوكريجينگ به منظور انتخاب روش مناسب براي درون يابي عملكرد محصول است. مواد و روشها: در اين تحقيق از آناليز مؤلفه هاي اصلي براي شناسايي متغيرهايي كه با هم همبستگي دارند و از كريجينگ و كوكريجينگ براي تهيه نقشه عملكرد گندم در منطقه گتوند استان خوزستان استفاده گرديد. بدين منظور، عملكرد محصول 46 نمونه، براي پيش بيني محصول و 21 نمونه براي آزمون پيش بيني انتخاب گرديد. براي انتخاب متغير كمكي از آناليز مؤلفه هاي اصلي استفاده شد. به طوري كه متغير عملكرد پيش بيني به روش ريشه دوم در مؤلفه دوم به عنوان متغير كمكي در كوكريجينك انتخاب گرديد. يافته ها: عملكرد پيش بيني شده گندم براي داده هاي پيش بيني شده به روش كريجينگ از 3002 تا 593 كيلوگرم در هكتار و به روش كوكريجينگ از 2112 تا 5215 كيلوگرم در هكتار متغير است. و براي داده هاي اندازه گيري شده از 5300 كيلوگرم در هكتار مي باشد. بر اساس نتايج ارزيابي روش ها براي پيش بيني عملكرد محصول مقادير ريشه دوم ميانگين مربع خطا، ميانگين قدر مطلق خطا و معيار ميانگين انحراف خطا براي روش كوكريجينگ، 496، 417 و 91- كيلوگرم در هكتار و براي كريجينگ برابر 896 ، 754 و 124- كيلوگرم در هكتار بود. اين نتايج نشان داد كوكرايجينگ نسبت به كريجينگ از دقت بالاتري برخوردار است. و همچنين نشان دهنده برآورد دقيق تر عملكرد محصول در كو كريجينگ نسبت به كريجينگ مي باشد. نتيجه گيري: استفاده از متغيرهاي كمكي براي پيش بيني خصوصيات خاك و عملكرد محصولات مهم مي باشد. در اين تحقيق عملكرد مشاهده شده گندم به عنوان متغير اصلي با عملكرد پيش بيني شده به روش ريشه دوم به عنوان متغير كمكي در آناليز مؤلفه اصلي دوم، داراي همبستگي بالايي بود. براي ارزيابي روش هاي كريجينگ و كوكريجينگ از روش اعتباريابي متقاطع و معيارهاي ارزيابي MAE ،RMSE و MBE كه معرف ميزان خطا و دقت مي باشند استفاده گرديد؛ هر چه ميزان اين معيارها پايين تر باشد خطا كمتر و دقت بيشتر خواهد بود. با توجه به ميزان پايين تر مقادير اين معيارها در كوكريجينگ نسبت به كريجينگ، نقشه هاي حاصل از كوكرايجينگ از دقت بالاتري برخوردار بودند. در اين تحقيق نشان داده شد كه روش هاي درون يابي با استفاده از متغيرهاي كمكي بهتر از روش هاي درون يابي عام مثل كريجينگ معمولي است.

The measurement of wheat crop yield in large areas is time consuming and requires high expenses. One way to save time and cost, using geostatistical methods for mapping crop yield. In this research principle component analysis were used for identifying variables that have correlation with each other, and Kriging and Cokriging were used to map crop yield prediction. Fourty six samples were used for prediction as training, and 21 samples for test. For selection of covariate, principle component analysis were performed. So that predicted yield by square root method in PC2 was selected as covariat in Cokriging. Based on result of cross validation for predicted dataset, RMSE, MAE and MBE for Cokriging was 496, 417 and -91 kg/ha, and for Kriging was 896, 754 and -124 kg/ha. These result showed higher accuracy of yield estimation in Cokriging than Kriging., that also indicated higher accuracy of yield estimation in Cokriging than Kriging.