کارآیی انتگرال‌های فازی در انبوهش معیارهای به کار رفته در ارزیابی تناسب اراضی (بررسی موردی: دشت سیلاخور شهرستان دورود، استان لرستان)

نویسندگان

1 فارغ‌التحصیل دکتری پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، ایران

2 دانشیار پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

3 استادیار پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

4 دانشیار دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهر کرد، ایران

5 دانشیار دانشکده غذا، کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه سیدنی، استرالیا

چکیده

عملگرهای مرسوم فازی از جمله t-نرم ها ، t-هم نرمها و عملگرهای میانگین‌گیری برای انبوهش معیارها و به دست آوردن شاخص نهایی تناسب در ارزیابی تناسب اراضی مورد استفاده قرار گرفته اند. این عملگرها در شرایطی که بین معیارها اثرهای متقابل وجود دارد اثر تعدیل کنندگی و جبران کنندگی معیارها نسبت به هم را در نظر نمی‌‌گیرند. از مهمترین عملگرهای فازی با قابلیت انعطاف و کارآیی بالا در حالت‌هایی که بین معیارها بر همکنش وجود دارد، انتگرال‌های فازی می‌باشند که داده‌های به دست آمده از منابع مختلف را بر پایه اندازه‌های فازی با هم ترکیب می‌کنند. انتگرال چاکوئت جزء شناخته شده ترین این انتگرال‌ها است که به ندرت در ارزیابی تناسب اراضی مورد استفاده قرار گرفته است. بنابراین در این پژوهش به منظور بررسی کارآیی آن، نمونه‌های خاک و محصول از 29 مزرعه زیر کشت برنج در دشت سیلاخور شهرستان دورود در استان لرستان برداشت گردید. درجه‌های عضویت فازی به دست آمده از توابع عضویت فازی برای هفت خصوصیت اراضی با استفاده از انتگرال چاکوئت با هم ترکیب و یک شاخص تناسب نهایی برای هر مزرعه به دست آمد. به منظور اعتبار سنجی روش، شاخص‌های تناسب به دست آمده از این روش و شاخص‌های به دست آمده از عملگر ترکیبی لوکاسویچ (ترکیبی از t-نرم و t-هم نرم) با مقدار محصول برنج مقایسه گردید. نتایج نشان داد با وجود اینکه ضریب تبیین بین شاخص‌های به دست آمده از دو عملگر و مقدار محصول برنج نسبتا بالا بود ولی این همبستگی برای انتگرال چاکوئت بیشتر(83/0R2=) از عملگر ترکیبی لوکاسویچ بود (75/0R2=). همچنین مقادیر جذر میانگین مربعات خطاها (RMSE) برای انتگرال چاکوئت و عملگر ترکیبی لوکاسویچ به ترتیب برابر با 7/252 و 25/306 به دست آمد. لذا می‌توان نتیجه گرفت انتگرال چاکوئت از کارآیی بیشتری برای انبوهش معیارها در ارزیابی تناسب اراضی برخوردار است

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance Assessment of Fuzzy Integrals as Aggregation Operators for Soil Suitability Analysis (Case Study: Silakhor Plain of Lorestan Province

نویسندگان [English]

  • Alireza Amirian Chekan 1
  • Ferydoon Sarmadiyan 2
  • Ahmad Heydari 3
  • Mahmoud Omid 2
  • Jahangir Mohammadi 4
  • Inakwu Odeh 5
چکیده [English]

The traditional fuzzy operators, such as t-norms, t-conorms and averaging operators have been used for soil suitability evaluation to aggregate criteria as an overall suitability index. However, such operators do not account for the degree of compensation common to human aggregation criteria, especially in the presence of conflicting criteria. Fuzzy integrals are powerful and flexible aggregation functions that combine the data provided by several information sources based on fuzzy measures. One of the most known fuzzy integrals is the Choquet Integral (CI) that is often used as a nonlinear aggregation tool that takes into account the interactions among the conflicting and interrelated criteria. CI has hardly ever been used in soil suitability evaluation. In this paper, we tested the CI performance as an aggregation operator to evaluate soil suitability for irrigated rice in Lorestan province, western Iran. To conduct standard fuzzy analysis, soil samples were taken from 29 farms under rice cultivation and for the purpose of validation, average dry matters of the three 1×1m quadrates were used to determine the grain yield of rice in each farm. Fuzzy membership values of seven evaluation criteria were combined using CI to obtain a single suitability index in each land unit. In order to validate the results, the soil suitability indices were tested and compared with the results obtained by Lukasiedwicz’s t-norm and t-conorm operator (CLO) by correlation with the measured rice yield. The results show R2 values were fairly high for both aggregated methods, but the soil suitability index obtained by the CI integral has significantly better agreement with rice yield (R2 = 0.83) than those obtained with the CLO (R2 = 0.75). These results call for further investigation of CI as an alternative, and perhaps a better, aggregation operator for soil suitability evaluation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Choquet Integral
  • Fuzzy Integral
  • Fuzzy operator
  • Land suitability evaluation