مطالعه پارامترهاي كيفي آب تالاب انزلي با استفاده از يك روش پيشنهادي برمبناي تركيب كريجينگ كور و رگرسيون خطي

Study of Water Quality Parameters of Anzali Wetland Using a Proposed Method of Combining Blind Kriging and Linear Regression

مدل­ كريجينگ معمولي در زمينه پيش­ بيني و درون يابي پارامترهاي كيفي آب­ هاي سطحي به­ طور گسترده­اي مورد استفاده قرار گرفته­ است. اين مدل از ميانگين ثابت به منظور ايجاد روند استفاده مي­كند. يكي از مهم­ترين معايب اين مدل اين است كه وقتي روند شديد وجود داشته باشد، به عملكرد ضعيف براي پيش ­بيني منجر مي ­شود. براي رفع اين مشكل، يك مدل جايگزيني به نام كريجينگ كور ايجاد شده ­است. تابع ميانگين در اين مدل غير ثابت است و پارامترهاي اين تابع بر اساس روش استنباط بيزي (كه به محاسبات زياد نياز دارد) به دست مي­ آيد. براي رفع اين مشكلات، در پژوهش حاضر روش كريجينگ معمولي برمبناي كريجينگ كور اصلاح شده­ است، بطوريكه تابع ميانگين در دامنه غير ثابت درنظر گرفته شده ولي به منظور تعيين پارامترهاي آن، از رگرسيون به جاي استنباط بيزي استفاده شده­ است. در اين تحقيق عملكرد روش كريجينگ اصلاح شده­ در برآورد پارامترهاي كيفي و شاخص ­هاي تروفي آب تالاب انزلي با كريجينگ معمولي توسط معيارهاي آماري مختلف (ضريب تعيين، جذر ميانگين مربعات خطا و ميانگين خطاي مطلق) مورد ارزيابي قرار گرفت. بدين منظور غلظت 14 پارامتر كيفي در شش محل نمونه­ برداري از آب تالاب انزلي در سال 1397 مورد آناليز قرار گرفت. سپس روش ­هاي كريجينگ اصلاح شده و كريجينگ معمولي بر پارامترها و شاخص ­هاي تغذيه­ گرايي اعمال شدند. نتايج نشان داد كه بهترين نتيجه از كريجينگ پيشنهاد شده بدست آمده ­است بطوريكه مقادير حاصل از مدل با مقادير واقعي تا حد زياد هم خواني داشت. علاوه بر آن، نسبت بهبود عملكرد اين روش نسبت به كريجينگ معمولي تا 88 درصد رسيد. مي­توان نتايج اين پژوهش را براي تدوين برنامه پايش كيفيت آب تالاب انزلي در آينده به كار برد.

Ordinary Kriging (OK) has been widely used for prediction and spatial distribution study of surface water quality parameters. This method uses a constant mean to capture the trend in the model. In this method, the prediction can be poor if there are strong trends. To overcome this problem, an alternative model called Blind Kriging (BK) was developed. The mean function in BK is polynomial and the unknown mean function parameters are obtained using the Bayesian variable selection technique which requires a lot of calculations. To solve these problems, in the present study, OK was modified based on BK. In the modified method, the polynomial mean function parameters were determined using linear Regression instead of Bayesian inference method. Then, the performance of OK and modified Kriging in the estimation of trophic indices and water quality parameters in Anzali Wetland was evaluated using different statistical criteria (the coefficient of determination, the root mean square error and the mean absolute error). For this purpose, the concentrations of 14 parameters in six sampling points of Anzali Wetland water were analyzed during 2018. Subsequently, the modified and Ordinary Kriging were applied to water parameters and trophic indices. The results showed that the modified Kriging had the best results. In addition, the improvement of the modified Kriging compared to OK is achieved up to 88%. The results of the present study can be useful in the planning of the future monitoring program in Anzali Wetland.