بهبود دقت در مدل‌سازی عمق برف مبتنی بر اثربخشی انتخاب ویژگی‌های شاخص در رگرسورهای پارامتریک و غیرپارامتریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی طبیعت/ دانشگاه اردکان

2 گروه مهندسی طبیعت دانشگاه اردکان

چکیده

دستیابی به توزیع مکانی عمق برف می‌بایست از راه مشاهده‌ای و در مقیاسی فشرده صورت گیرد. لیکن به دلیل محدودیت‌های عملی، جمع‌آوری اطلاعات، به‌ویژه در مقیاس‌های مذکور، دشوار و گاهی غیرممکن می‌باشد. باتوجه ‌به مشکلات موجود، استفاده از رویکرد یادگیری ماشین و انتخاب ویژگی می‌تواند سبب افزایش کاربردپذیری پهنه‌بندی عمق برف در مناطق مرتفع گردد. در این پژوهش اثربخشی کاهش ویژگی‌های غیر مؤثر در یادگیری مبتنی بر مدل‌های پارامتریک و غیر پارامتریک بررسی شده‌ است. نمونه‌های استفاده شده برای بررسی فرضیه‌ها از منطقه چلگرد ایران برداشت شده است. به همین منظور ابتدا با استفاده از روش هایپرکیوب محل 100 نقطه مشخص و طی یک عملیات صحرایی داده‌های عمق برف در نقاط مورد نظر و همچنین در 195 نقطه دیگر به صورت تصادفی و با نمونه‌بردار مدل فدرال برداشت گردید. سپس با استفاده از مدل رقومی ارتفاع، 25 پارامتر ژئومورفومتری استخراج گردید و همراه با 6 باند تصاویر ماهواره لندست 8 و شاخص NDSI به عنوان ورودی‌های مدل‌ها انتخاب گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که روشهای پارامتریک و ناپارامتریک دقت قابل قبولی در مدل‌سازی عمق برف نداشتند اما مدل رگرسیون خطی با روش انتخاب ویژگی حریصانه پیش‌رو و بهینه ساز جمعیت ذره‌ها با میانگین مربعات خطا برابر با 22.17 و 22.19 توانستند با دقت بهتری تغییرات عمق برف را مدل کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improving accuracy in snow depth modeling based on the effectiveness of selecting index features in parametric and non-parametric regressors

نویسندگان [English]

  • Mostafa Asefi 1
  • Ali Fathzadeh 2
1 Ardakan University
2 Ardakan University
چکیده [English]

Achieving the spatial distribution of snow depth should be done through observation and on a compact scale. But due to practical limitations, it is difficult and sometimes impossible to collect information, especially in the mentioned scales. According to the existing problems, the use of machine learning approach and feature selection can increase the applicability of snow depth zoning in high areas. In this research, the effectiveness of reducing ineffective features in learning based on parametric and non-parametric models has been investigated. The samples used to test the hypotheses were taken from Chalgerd region of Iran. For this purpose, first, using the hypercube method, the location of 100 specific points and during a field operation, snow depth data were collected at the desired points and also at 195 other points randomly and with the federal model sampler. Then, using digital height model, 25 geomorphometric parameters were extracted and together with 6 bands of Landsat 8 satellite images and NDSI index were selected as model inputs. The results of this research showed that the parametric and non-parametric methods did not have acceptable accuracy in modeling the snow depth, but the linear regression model with the forward greedy feature selection method and the particle population optimizer with the mean squared error equal to 22.17 and 22.19 were able to Model snow depth changes with better accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Snow Depth
  • Machine Learning
  • Sampling
  • Feature Reduction
  • Forward Feature Selection