ارزیابی روش‌های زمین‌آمار در برآورد توزیع مکانی بارش استان همدان در محیط GIS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا

2 دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

یکی از مشکلات مهم مطالعات منابع آب، برآورد منطقه­ای بارندگی بر اساس مشاهدات نقطه­ای می­باشد که می­تواند به­روش­های مختلفی صورت گیرد. در این مطالعه، با استفاده از قابلیت سیستم اطلاعات جغرافیایی و بکارگیری برخی از روش­های زمین­آمار از قبیل کریجینگ (ساده، معمولی و عمومی) و توابع پایه شعاعی، تغییرات مکانی مشخصه­های بارش سالانه استان همدان مورد ارزیابی قرارگرفت است. بدین منظور از داده­های آماری 11 ساله تعداد 36 ایستگاه هواشناسی و نقشه رقومی استان استفاده گردید. معیارهای ارزیابی در این پژوهش متوسط خطای اریب، متوسط قدرمطلق خطا، ریشه میانگین مربعات خطا و انحراف استاندارد عمومی، با استفاده از روش اعتبارسنجی حذفی بوده است. نتایج به­دست­آمده نشان می­دهند که میزان بارندگی سالانه در این استان بین 7/206 و 8/494 میلیمتر تغییر می­کند. روش کریجینگ ساده با مدل واریوگرام نمایی با توجه به مقادیر متوسط خطای اریب، متوسط خطای مطلق و انحراف استاندارد عمومی که به ترتیب 002/0، 53/16 و 04/21 درصد می­باشند، بهترین روش برای درون­یابی مقادیر میانگین بارندگی است. همچنین با توجه به مقادیر خطاهای ذکر شده، روش کریجینگ ساده با مدل دایره­ای مناسبترین روش درون­یابی مقادیر حداکثر بارندگی می­باشد. در خصوص مقادیر حداقل بارش سالانه نیز، روش­های کریجینگ معمولی و عمومی با مدل گوسین بهترین نتایج را دادند. این نتایج
می­توانند در تخمین دقیق­تر مکانی مشخصه­های بارش منطقه استفاده شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Geostatisical Methods for Estimating Spatial Distribution of Annual Rainfall Using GIS Media in Hamedan Province, Iran

نویسندگان [English]

  • S Marofi 1
  • G Golmohammadi 1
  • H Zare Abyaneh 1
  • K Mohammadi 2
چکیده [English]

Estimation of regional rainfall is one of important problems of water resources studies that can be accomplished by different methods. In this research, based on GIS capability and application of some geostatistical methods such as Kriging (simple, ordinary and universal) and radial basis functions (RBF), thespatial distribution of annual rainfall characteristics of Hamedan province were evaluated. In this regard, the observed data of 11 years in 36 meteorological stations and digital elevation model of the study area were used. To evaluate the methods, the cross validation technique was applied by error estimation. The results show that rainfall of the area varies between 206.7 and 494.8 mm. They also illustrate that the simple Kriging (with exponential model variogram) is the best method for average annual rainfall interpolation based on the mean bios error, mean absolute error and root mean squared error. They were 0.002, 16.53 and 21.04, respectively. Based on the estimated errors, in the case of maximum data, simple Kriging (with circular model) was identified as the reliable estimation method. The ordinary and universal Kriging methods (with Gaussian model) were also recognized as the most precise methods for the minimum rainfall data estimation. These results can be used to local estimation of rainfall characteristics of the region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geostatistic
  • GIS
  • Hamedan
  • Kriging
  • Rainfall
  • Radial basis function
اقدسی ف، 1381. ارزیابی چند روش زمین­آماری ترسیم میدان عددی بارندگی روزانه و سالانه (مطالعه موردی دشت برخوار). پایان­نامه کارشناسی­ارشد، رشته هواشناسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران.
پرهمت ج، 1381. مدل توزیع رواناب حاصل از ذوب برف با استفاده از داده­های سنجش از دور. رساله دکتری رشته آبیاری- هیدرولوژی و منابع آب، دانشگاه علوم و تحقیقات آزاد تهران.
دلبری م، 1380. کاربرد روش­های ژئواستاتیستیک در برآورد هدایت هیدرولیکی خاک. پایان­نامه کارشناسی­ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران.
رحیمی­بندرآبادی س، 1379. بررسی کاربرد روش­های ژئواستاتیستیک در برآورد بارندگی مناطق خشک و نیمه­خشک جنوب شرق ایران. پایان­نامه کارشناسی­ارشد در رشته بیابان­زدایی، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی.
صفری م، 1381. تعیین شبکه بهینه اندازه­گیری سطح آب زیرزمینی با کمک روش­های زمین­آماری مطالعه موردی دشت چمچمال. پایان­نامه کارشناسی­ارشد رشته آبیاری و زهکشی، دانشگاه تربیت مدرس.
لوک­زاده ص، 1383. ارزیابی چند روش مختلف بازسازی خلاءهای آماری بارندگی در مقاطع زمانی مختلف در منطقه البرز مرکزی. پایان­نامه کارشناسی­ارشد، رشته هواشناسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران.
موسوی­نژاد م، 1379. تعیین روش میان­یابی مناسب برای بارندگی در اقلیم خشک و نیمه­خشک حوزه مرکزی ایران. پایان­نامه کارشناسی­ارشد آبخیزداری، مرکز آموزش­عالی امام خمینی کرج.
مهدی­زاده م، 1381. ارزیابی روش­های زمین آماری برای برآورد دما و بارندگی در حوضه آبریز دریاچه ارومیه. پایان­نامه کارشناسی­ارشد هواشناسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران.
میثاقی ف، 1383. توسعه الگوریتم ترکیبی زمین آمار و شبکه عصبی مصنوعی بمنظور استخراج توزیع مکانی بارندگی. پایان­نامه کارشناسی­ارشد رشته آبیاری و زهکشی، دانشگاه تربیت مدرس.
Descroix L, Nouvelot JF, Estrada J and Lebal T, 2001. Complementarily and convergence of rainfall regionalization processes: application to an endoergic basin of Northern Mexico. Rev. Sci. Eau 14(3): 281-305.
Jeffry SJ, Carter JO, Moodie KB, and BeswickAR, 2001. Using spatial interpolation to construct a comprehensive archive of Australian climate data, Eviron. Model. Softw. 16: 309-330.
Kesteven J and Hutchinson MF, 2001. Spatial modeling of climate variables on a continental scale. Center for resource and environmental studies institute of advanced studies. AustralianNationalUniversity.
Lynch SD, 2001. Converting point estimates of daily rainfall onto rectangular grid, Department of Agricultural Engineering University of Natal, South Africa.
Lynch SD and Schulze RE, 1995. Techniques for estimating areal daily rainfall. Proceeding of the 7th hydrological science symposium, RhodesUniversity, Grahamstowen, South Africa.
Nguyen RT, Prentiss D and Shively JE, 1998. Rainfall interpolation for Santa BarbaraCounty, UCSB, Department of Geography, Accessed September 2004.
Syed KH, GoodrichDC, MyerDE and Sorooshian S, 2003. Spatial characteristics of thunderstorm rainfall fields and their relation to runoff. J. Hydro. 271:1-21.
Tang Y, 2002. Comparison of semivariogram models for kirging monthly rainfall in eastern China. Journal of ZhejiangUniversity Science 3(5): 584-590.