استفاده همزمان از آنتروپي و كريجينگ فضايي- زماني براي تعيين شبكه بهينه پايش كيفي منابع آب زيرزميني دشت مشهد

A Combined Strategy of Entropy and Spatio-Temporal Kriging in Determining Optimal Network for Groundwater Quality Monitoring of Mashhad Basin

در زمين آمار، برآورد مقدار نامعلوم ميدان تصادفي در موقعيت و زمان مشخص، توسط كريجينگ فضايي-زماني صورت مي پذيرد. در برخي شرايط استفاده از متغير كمكي دقت برآورد را افزايش مي دهد. براي ارزيابي اين فرضيه، روش هاي زمين آمار كريجينگ عام و بروني براي داده هاي آبخوان شهر مشهد مورد استفاده قرار گرفت. با به كارگيري آنتروپي، شبكه بهينه پايش كيفي منابع آب زيرزميني ارايه گرديد. در اين روش ابتدا چاه ها بر اساس معيارهاي آنتروپي و اطلاع متقابل، رتبه بندي شد. سپس بر اساس درصدهاي اطلاع و با تكيه بر كريجينگ فضايي-زماني، شبكه بهينه پايش كيفي تعيين گرديد. نتايج بدست آمده از مقايسه كريجينگ عام و بروني حاكي از آن است كه عامل هدايت الكتريكي در برآورد بهتر نقاط فاقد مشاهده تاثير بسزايي دارد. در نتيجه كريجينگ بروني كه در آن از EC به عنوان متغير كمكي در برآورد روند استفاده شده است، به عنوان كريجينگ برتر انتخاب شد. همچنين با بهره گيري از كريجينگ بروني و مقايسه آن با كريجينگ عام اثبات گرديد استفاده از داده هاي كيفي شبكه اي با 111 حلقه چاه، اطلاعاتي برابر با شبكه پايش اوليه با مجموع 237 حلقه چاه، در اختيار قرار مي دهد.

In geo-statistics, prediction of an unknown value of random field has been performed in specified time and position, using spatio-temporal Kriging. In some circumstances, a suitable covariate increase the estimation prediction. Geo-statistical methods of Universal Kriging (UK) and Kriging with External Trend (KwET) were applied to Mashhad plain water quality data sets. The optimal network to monitor groundwater quality was presented, using Entropy. All wells ranked based on the criterion of Entropy and mutual information. Then, the optimal network was determined based on the percentages of acquired information and relying on the spatio-temporal Kriging. Based on UK and KwET, electrical conductivity (EC) was the best covariate. KwET with EC as a covariate was the superior Kriging method. A network covering 111 wells showed to be as informative as the existing monitoring network with a total of 237 wells.