بهينه سازي موقعيت برداشت نمونه هاي تكميلي در منطقه سپاهان شهر با استفاده از تركيب مطالعات زمين آماري و روش تبريد شبيه سازي شده

Optimization of environmental additional sampling using spatial simulated annealing in Sepahan-Shahr area

بهينه سازي طرح نمونه برداري از موضوعات مهم و جذاب براي متخصصين زمين آمار و ژيوشيميست هاست و تا به امروز روش هاي متنوعي در زمينه بهينه سازي موقعيت برداشت نمونه ها (اوليه و تكميلي) ارايه گرديده است. در اين مقاله سعي شده است تا با استفاده از روش تبريد شبيه سازي شده، موقعيت برداشت نمونه هاي تكميلي در مطالعات زيست محيطي منطقه سپاهان شهر بهينه گردد. در منطقه سپاهان شهر علاوه بر عامل مجاورت با محدوده معدني ايرانكوه (عامل آلاينده)، بادهايي كه جهت غالب وزش آنها در طول سال، از سمت اين محدوده معدني به سمت دشت سپاهان شهر مي باشد، احتمال آلوده شدن منطقه را افزايش داده است. با استفاده از واريانس تخمين به عنوان معيار عدم قطعيت تخمين، روشي براي بهينه سازي نقاط نمونه برادري تكميلي بر اساس اطلاعات حاصل از برداشت هاي اوليه ارايه شد. كمينه سازي واريانس تخمين به عنوان تابع هدف تعريف شد كه تابعي غير خطي است. از آنجا كه تعداد بسيار زياد تركيبات ممكن، استفاده از روش هاي جستجوي جامع را براي حل اين مساله غير ممكن ساخته است، از روش فراحسي تبريد شبيه سازي شده براي حل مساله استفاده شد. برداشت نمونه هاي تكميلي پيشنهادي از اين روش منجر به كاهش واريانس تخمين ميانگين منطقه از 34/0 به 22/0 خواهد شد، كه بيشترين كاهش عدم قطعيت تخميني است كه مي تواند در نتيجه برداشت اين تعداد نمونه ايجاد شود. استفاده از اين روش مي تواند نقش به سزايي در كاهش هزينه هاي نمونه برداري و هدفمند نمودن آنها داشته باشد

Optimization of sampling scheme is one of the important and attractive issues for geo-statisticians and geochemists. So far, various methods have been presented for optimization of sampling location (initial and additional samples). In this article, it is tried to optimize the location of additional sampling in environmental studies of Sepahan-Shahr area, by simulated annealing method. In Sepahan-shahr area, adjacency to pollutant factor (Irankooh mining area), in addition to the winds blowing whole the year from the side of this mine; have increased the pollution potentiality of the area. In this article, it is tried to optimize the location of additional sampling on the basis of the data obtained from initial samplings. For this purpose, objective function has been defined as “estimation variance minimization”, and simulated annealing optimization method has been used for solving this optimization problem. All the codes related with computation of objective function are prepared by Matlab software. Additional sampling proposed by this method will result in reduction of average estimation variance of the area from 0.34 to 0.22, which is the highest reduction of estimated uncertainty possible to make in the results of 20 additional samples.