تهيه نقشه خطر توانمندي فرسايش خاك با استفاده از منطق فازي در حوزه آبخيز قرناوه گلستان

Mapping of Potential Soil Erosion Hazard using Fuzzy Logic in Gharnave Waetershed, Golestan Province

آگاهي از ميزان خطر فرسايش در حوزه هاي آبخيز، امكان شناسايي نواحي بحراني و اولويت بندي برنامه هاي مديريتي و حفاظتي را فراهم مي سازد. هدف از پژوهش حاضر، تهيه نقشه خطر فرسايش خاك به روش منطق فازي و با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافيايي (GIS) در حوزه آبخيز قرناوه گلستان است. براي تهيه نقشه خطر توانمندي(پتانسيل) فرسايش خاك از سه عامل اصلي موثر در فرسايش آبي خاك شامل شيب، فرسايندگي باران و فرسايش پذيري خاك به عنوان لايه هاي ورودي مدل فازي استفاده شد. نقشه رستري شيب با اندازه سلول 30 متر از سنجنده ASTER، نقشه رستري عامل فرسايندگي باران (R) از درون يابي مقدار سالانه اين عامل در 14 ايستگاه ثبت باران و بر اساس روش زمين آماري كريجينگ معمولي و مدل گوسين تهيه شد. نقشه هاي مذكور با استفاده از توابع عضويت مناسب، فازي شده و سپس با اعمال قواعد فازي در نرم افزار MATLAB تركيب شده و در نهايت نقشه خطر فرسايش خاك بدست آمد. همچنين از نقشه خطر مدل RUSLE براي اعتبارسنجي روش فازي استفاده شد. ضريب توافق كل (صحت كل) برابر 58 درصد و ضريب كاپا براي طبقه خطر خيلي زياد برابر 76/0 بدست آمد كه بيانگر وجود تطابق بالا بين نقشه خطر مدل فازي و نقشه خطر مدل RUSLE در اين طبقه مي باشد.

The assessment of soil erosion hazard can identify critical regions in a watershed and prioritize management plans and soil conservation measures. This study aims to present a new approach for mapping potential soil erosion hazard using fuzzy logic and GIS in the Gharnave watershed, Golestan Province. Three main factors affecting soil erosion processes including slope (%), soil erodibility and rainfall erosivity were prepared as input layers of the fuzzy model. The slope factor map (%) was obtained from a Digital Elevation Model (DEM) with a spatial resolution of 30m, provided by ASTER global DEM data. The rainfall erosivity factor raster map (R) was generated using interpolated annual R values at 14 stations and utilizing the Ordinary Kriging (OK) Geostatistical method and Gaussian semi-variogram model. Then, the fuzzy maps of the three layers were made by defining appropriate membership functions. These maps are combined by applying fuzzy rules in the MATLAB software. This led to a fuzzy based soil erosion hazard map. In addition to that, a potential soil hazard map using the RUSLE model was created as a reference map for the accuracy assessment purpose. The accuracy assessment undertaken between the two maps showed an overall accuracy of 58% and a Kappa coefficient of 0.76 for the very high (VH) hazard class. This implies that there is an acceptable agreement between the results obtained from fuzzy logic and RUSLE models.