ارتفاع مکانهای بارانسنجی برای این منطقه را تحت تأثیر قرارمی‌دهد.
با توجه به مرور منابع، اهمیت موضوع تعیین ایستگاههای بارانسنجی در کاهش میزان خطای برآورد بارش به خوبی نمایان است. هدف از این پژوهش با توجه به تغییرات بارش در مناطق دشتی و کوهستانی، تعیین ایستگاه های مورد نیاز باران سنجی با پراکنش مناسب در سطح منطقه اصفهان با استفاده از روش‌‌های خوشه‌بندی فازی و کریجینگ در موقعیت کوهستان و دشت است.

فصل سوم

مواد و روشها

۳-۱- موقعیت جغرافیایی استان اصفهان۱۹
استان اصفهان، در مرکز ایران با مرکزیت شهر اصفهان قرار گرفته است. این استان با مساحتی حدود ۹۳۷/۱۰۵کیلومترمربع بین۳۰درجه و۴۳ دقیقه تا ۳۴ درجه و ۲۷دقیقه عرض شمالی خط استوا و ۴۹ درجه و۳۶دقیقه تا ۵۵ درجه و ۳۱ دقیقه طول شرقی نصفالنهار گرینویچ قرار دارد.
استان اصفهان، از شرق به استان‌های یزد و خراسان‌ جنوبی، از شمال به استان های سمنان، قم و مرکزی ‌از غرب به استان‌های لرستان و چهارمحال و بختیاری و از جنوب، به استان‌های کهگیلویه و بویر احمد و فارس محدود است.
آب و هوای استان، از نوع بیابانی است که وجود رشتهکوه‌های زاگرس در قسمت غرب آن، مانع نفوذ رطوبت به نواحی مرکزی و شرق استان می‌گردد. از طرفی وجود نواحی پست و کویری شرق استان، هوای بخش وسیعی از آن را تحت تأثیر خود قرار می‌دهد. متوسط بارش سالیانه استان، ۱۶۰ میلی‌متر و متوسط بارش شهر اصفهان، حدود ۱۲۰ میلی‌متر است. تنوع رژیم حرارتی در استان، تحت تأثیر مناطق کوهستانی و کویری و وزش بادهای غربی است؛ به‌طوری که میانگین درجه حرارت سالانه در مناطق غرب و جنوب به حدود ۴ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. در بین مناطق استان، خور با میانگین دمای سالانه ۵/۱۹ درجه سانتی‌گراد، گرم‌ترین و سمیرم با دمای میانگین سالانه ۶/۱۰ درجه سانتی‌گراد، سردترین منطقه استان اصفهان است. ارتفاع از سطح دریا، ۱۵۷۰ متر است. شکل (۳-۱) منطقه مورد مطالعه را در نقشه ایران نشان می‌دهد.
براساس‌آخرین ‌تقسیمات‌ کشوری، شهرستان‌های ‌استان ‌اصفهان ‌عبارتند از: اصفهان، اردستان، برخوار و میمه، خمینیشهر، خوانسار، سمیرم، شهرضا، فریدن، فریدونشهر، فلاورجان، کاشان،گلپایگان، لنجان، مبارکه ، نائین، نجفآباد و نطنز. در آبان ماه‌ ۱۳۷۵، جمعیت‌ استان‌ اصفهان‌ ۲۵۵/۹۲۳/۳ نفربوده‌ است. از این‌ تعداد ۳۰/۷۴ درصد در نقاط‌ شهری‌ و ۶۷/۲۵ درصد در نقاط‌ روستایی‌ سکونت‌ داشته‌ و بقیه غیر ساکن‌ بوده‌اند.

شکل (۳-۱): موقعیت منطقه مورد مطالعه در ایران

۳-۱-۱- مشخصات ایستگاه‌های مورد مطالعه
ایستگاه‌های مورد مطالعه در این پژوهش پس از تعیین موقعیت حوضه‌ی اصفهان بر روی نقشه توپوگرافی، با توجه به پراکندگی ایستگاه‌ها و دوره آماری مشترک ۱۵ ساله (۱۳۷۵-۱۳۹۰ شمسی) انتخاب شد. در جدول (۳-۱) نام ایستگاههای اصفهان به همراه تعداد سالهای آماری موجود در دفتر آماری وزارت نیرو و سازمان هواشناسی آورده شده است.
با توجه به جدول، دوره آماری ایستگاهها مناسب است، ولی پراکندگی ایستگاهها در سطح استان مناسب نیست. چون ایستگاههای وزارت نیرو و سازمان هواشناسی هر دویک متصدی برداشت داده دارند، بنابراین در یک محل نزدیک به هم احداث شدهاند واز پراکندگی خوبی برخوردار نیستند. موقعیت ایستگاه‌های مورد مطالعه در جدول ۳-۲ و شکل۳-۲ نشان داده شده است.

جدول (۳-۱): نام ایستگاهها و تعداد سال‌های آماری
تعداد سال‌های آماری موجود
نام ایستگاه‌های اصفهان
ردیف
۷
فریدون شهر
۱
۸
حسن آباد
۲
۸
چادگان
۳
۸
خونداب
۴
۹
اسلام آباد
۵
۹
میدانک
۶
۹
رحمت آباد
۷
۹
همگین
۸
۱۰
گوکان
۹
۱۱
نیاسر
۱۰
۱۱
علوی کاشان
۱۱
۱۱
قهرود
۱۲
۱۱
وانشان
۱۳
۱۱
سن سن
۱۴
۱۲
تنگ سحری
۱۵
۱۲
رباط ملکی
۱۶
۱۲
امور آب کاشان
۱۷
۱۲
همستان
۱۸
۱۳
الزگ
۱۹
۱۳
حیدری
۲۰
۱۵
گبرآباد حسین آباد
۲۱
۱۵
گرماسه
۲۲
۱۵
زنجان بر
۲۳
۱۵
قمصر
۲۴
۱۷
هونجان
۲۵
۱۷
آغچه
۲۶
۱۷
سد گلپایگان
۲۷

ادامه جدول (۳-۱)
۱۸
امور آب گلپایگان
۲۸
۱۸
لنج
۲۹
۱۹
اشن
۳۰
۱۹
میرآباد
۳۱
۱۹
محمدآباد جرقوه
۳۲
۱۹
قلعه بابا محمد
۳۳
۲۰
قلعه ناظر
۳۴
۲۰
چیغورت
۳۵
۲۰
دولت آباد فریدن
۳۶
۲۰
ارگان
۳۷
۲۰
مهاباد اردستان
۳۸
۲۱
اصفهان
۳۹
۲۱
بویین
۴۰
۲۱
حسن آباد ویست
۴۱
۲۲
لاپیید
۴۲
۲۵
عباس آباد
۴۳
۲۷
مزارع زاینده رود
۴۴
۲۸
تنگ زردآلو
۴۵
۲۸
زرد فهره
۴۶
۲۸
مهرگرد
۴۷
۲۹
چرخ فلک سیبک
۴۸
۳۲
بن رود
۴۹
۳۲
حنا
۵۰
۳۳
کمیجان
۵۱
۳۲
برزک
۵۲
۳۵
هریزه جبل
۵۳
۳۵
جعفر آباد
۵۴
۳۵
ایزد خواست
۵۵

ادامه جدول (۳-۱)
۳۶
اسکندری
۵۶
۳۷
موته
۵۷
۳۹
کوچری
۵۸
۳۹
کوهپایه
۵۹
۴۱
محمدآباد کاشان
۶۰
۴۱
مورچه خورت
۶۱
۴۲
نیستانک نایین
۶۲
۴۲
سراب هنده
۶۳
۴۳
پل کله
۶۴
۴۳
فین
۶۵
۴۲
قلعه شاهرخ
۶۶
۴۳
جندق
۶۷
۴۳
زیار براون
۶۸
۴۴
مقصود بیگ
۶۹
۴۴
مهیار
۷۰
۴۵
دامنه فریدن
۷۱
۴۵
پل زمانخان
۷۲
۴۵
سد زاینده رود
۷۳
۴۵
تیران
۷۴
۴۵
ورزنه
۷۵
۴۵
وزوان میمه
۷۶
۴۶
زفره فلاورجان
۷۷

جدول (۳-۲): موقعیت ایستگاههای مورد مطالعه
ردیف
نام ایستگاه
طول جغرافیایی
(UTM)
عرض جغرافیایی
(UTM)
۱
عباسآباد
۴۱۶۱۹۰
۳۶۹۷۵۳۵
۲
آغچه
۵۸۶۹۲۹
۳۵۰۰۱۵۹
۳
علوی کاشان
۵۳۷۸۵۴
۳۷۲۵۶۷۳
۴
الزگ
۴۶۱۱۶۲
۳۶۱۳۵۷۹
۵
اشن
۴۴۵۴۵۷
۳۶۷۰۳۷۸
۶
برزک
۵۴۱۴۲۳
۳۷۳۴۰۳۴
۷
بویین
۵۶۴۵۹۱
۳۶۱۱۱۵۷
۸
بن رود
۴۸۰۳۹۴
۳۷۲۰۸۱۴
۹
چرخ فلک سیبک
۴۱۳۳۹۸
۳۶۳۸۸۲۶
۱۰
دامنه فریدن
۴۵۳۱۷۰
۳۶۳۸۰۹۰
۱۱
دولتآباد فریدن
۴۸۳۴۲۲
۳۶۳۸۰۹۰
۱۲
اصفهان
۴۱۳۱۷۳
۳۶۹۲۳۲۶
۱۳
اسکندری
۵۸۷۰۶۴
۳۴۴۸۱۵
۱۴
ایزد خواست
۴۴۷۱۳۸
۳۶۳۱۲۰
۱۵
فریدونشهر
۵۳۴۲۹۴
۳۷۵۶۰۵۸
۱۶
فین کاشان
۵۴۶۲۴۰
۳۷۳۸۱۲۲
۱۷
گبرآباد حسینآباد
۴۷۰۶۵۲
۳۶۵۹۹۲۳
۱۸
قلعه ناظر
۶۱۱۱۲۷
۳۷۰۹۸۸۶
۱۹
قلعه شاهرخ
۴۴۸۷۱۳
۳۶۱۴۰۳۶
۲۰
قلعه بابا محمد
۵۵۱۲۱۷
۳۷۳۰۷۸۶
۲۱
قمصر
۵۱۳۲۹۲
۳۷۵۸۹۹۳
۲۲
قهرود
۵۴۰۳۲۷
۳۷۶۱۷۸۰
۲۳
همستان
۶۷۰۹۱۳
۳۴۸۸۶۰۶
۲۴
حنا
۶۴۹۲۵۹
۳۶۳۲۲۷۳
۲۵
هریزه جبل
۶۵۲۰۵۸
۳۵۵۷۲۴۶

ادامه جدول (۳-۲)
۲۶
حسنآباد
۵۴۶۲۷۰
۳۷۳۱۹۶۲
۲۷
حیدری
۴۱۶۳۰۶
۳۶۹۵۹۹۴
۲۸
هونجان
۵۲۰۶۷۵
۳۷۳۹۰۴۸
۲۹
جعفرآباد
۵۲۱۶۸۹
۳۵۸۱۸۱۱
۳۰
جندق
۵۵۷۵۶۹
۳۶۲۹۹۶۰
۳۱
کمیجان
۴۲۲۷۰۶
۳۶۹۸۳۷۴
۳۲
کوچری
۵۷۰۷۷۴
۳۷۴۸۷۷۵
۳۳
کوهپایه
۴۱۶۱۹۰
۳۶۹۷۵۳۵
۳۴
لاپیید
۴۳۲۲۴۴
۳۷۰۳۱۳۸
۳۵
لنج
۵۷۵۹۶۹
۳۵۷۰۸۹۶
۳۶
مقصود بیگ
۴۴۶۹۷۷
۳۶۰۶۰۳۸
۳۷
مهاباد اردستان
۴۵۳۱۷۰
۳۶۵۳۰۳۱
۳۸
مهیار
۵۸۷۰۶۴
۳۴۴۵۸۱۵
۳۹
مهرگرد
۶۰۲۷۰۵
۳۵۷۶۳۳۷
۴۰
میر آباد
۶۰۲۷۰۵
۳۵۷۶۳۳۷
۴۱
محمدآباد جرقوه
۵۴۵۳۷۲
۳۶۵۹۸۳۰
۴۲
محمدآباد کاشان
۴۴۸۷۱۳
۳۶۱۴۰۳۶
۴۳
مورچه خورت
۴۲۲۷۰۶
۳۶۹۸۳۷۴
۴۴
موته
۵۵۱۲۱۷
۳۷۳۰۷۸۶
۴۵
نیاسر
۴۰۹۴۴۳
۳۶۹۴۱۷۷
۴۶
نیستانک نایین
۴۷۰۶۵۵
۳۶۶۱۰۹۳
۴۷
امور آب گلپایگان
۴۴۱۱۷۲
۳۷۰۶۶۸۹۹
۴۸
امور آب کاشان
۴۲۱۵۴۵
۳۶۶۰۰۳۹
۴۹
ارگان
۵۸۸۲۹۹
۳۵۹۶۹۲۶
۵۰
پل کله
۴۷۶۲۸۹
۳۶۲۱۳۸۴
۵۱
پل زمانخان
۵۶۲۰۷۵
۳۴۳۵۲۶۳
۵۲
رباط ملکی
۵۵۳۰۰۹
۳۵۸۴۰۵۲
۵۳
سد گلپایگان
۵۱۴۷۸۸
۳۶۱۸۲۲۵

ادامه جدول (۳-۲)
۵۴
سد زایندهرود
۵۳۴۲۹۴
۳۷۵۶۰۵۸
۵۵
سن سن
۴۳۹۷۵۴
۳۶۹۰۴۹۲
۵۶
تنگ سحری
۵۳۱۶۲۵
۳۷۱۷۰۲۷
۵۷
تنگ زردآلو
۳۸۸۴۰۶
۳۶۵۳۳۰۷
۵۸
تیران
۶۵۴۸۵۹
۳۵۸۸۱۲۳
۵۹
وانشان
۳۹۷۷۴۴
۳۶۲۷۷۹۵
۶۰
ورزنه
۵۱۷۹۷۶
۳۶۹۷۲۲۰
۶۱
وزوان میمه
۵۴۶۸۱۲
۳۵۹۶۲۱۵
۶۲
زنجانبر
۴۱۲۰۵۸
۳۶۶۰۳۶۶
۶۳
زرد فهره
۳۸۸۴۰۶
۳۶۵۳۳۰۷
۶۴
زیار بروان
۵۹۴۹۶۱
۳۵۲۰۴۶۱
۶۵
زفره فلاورجان
۵۴۶۸۱۲
۳۵۹۶۲۱۵

شکل (۳-۲): نقشه منطقه اصفهان و ایستگاه‌های بارانسنجی موجود

۳-۲- روش تحقیق
مراحل انجام تحقیق به صورت خلاصه به شرح زیر است:
الف) جمعآوری داده‌ها و اطلاعات مورد نیاز بارندگی از سازمان‌های وزارت نیرو و هواشناسی کشور.
ب) در نظر گرفتن یک دوره آماری ۱۵ ساله و در نتیجه ۶۵ ایستگاه بارانسنجی با دوره مشترک آماری.
ج) آمادهسازی داده‌ها از لحاظ کمی و کیفی شامل:
– بازسازی داده‌های بارندگی و همگن کردن آن‌ها
– تعیین داده‌های پرت
– نرمالسازی دادهها
د) بازسازی داده‌های آماری به کمک ایستگاه‌های مجاور با استفاده از شبکه عصبی
ه) تهیه نقشه بارندگی و خطا درکلیه نقاط شبکه به منظور پیشنهاد نقاط با موقعیت بهینه جدید.
و) مقایسه دو روش طبقه بندی درجی آی اس و خوشه بندی فازی

۳-۲-۱- جمعآوری آمار مورد نیاز
به‌منظور انجام این پژوهش درمنطقه‌ی مورد مطالعه، آمار طولانی مدت سالیانه‌ی بارش از طریق سازمان هواشناسی کل کشور و وزارت نیرو تهیه شد.
آمارایستگاههای هواشناسی به‌دست آمده، مربوط به زمان تأسیس هرایستگاه تا سال ۲۰۱۰ بود که به دلیل نقص آماری و یا هم دوره نبودن آمار اطلاعات و به روز نبودن اطلاعات، ایستگاه‌های هواشناسی حذف گردیدند و آمار وزارت نیرو با دوره آماری ۱۵ ساله (۱۳۷۵-۱۳۹۰) در نظر گرفته شد و از کل ایستگاه‌ها، ۶۵ ایستگاه با توحه به دوره آماری و صحت اطلاعات مورد استفاده قرار گرفت.

۳-۲-۲- آمادهسازی داده‌ها
در این مرحله پس از جمعآوری دادههای مورد نیاز و انتخاب پایه زمانی مشترک، بازسازی دادهها، آزمون همگنی، حذف داده‌های پرت و در نهایت نرمالکردن داده‌ها صورت گرفت.

الف- انتخاب پایه زمانی مشترک
مشکل
همیشگی در تجزیه و تحلیل آمارهای منطقه‌ای، وجود تعداد سال‌های آماری متفاوت برای ایستگاه‌ها می‌باشد که مربوط به تأسیس آن‌ها در سال‌های مختلف است. آمار یک ایستگاه ممکن است مربوط به یک دوره خشک و آمار ایستگاه دیگر مربوط به دوره پرباران باشد. در نتیجه چنان‌چه از متوسط حسابی آن‌ها مثلاً تهیه یک نقشه همباران استفاده شود، تغییرات زمانی و مکانی با هم مخلوط و نامشخص می‌گردد. بنابراین باید یک پایه زمانی مشترک و اپتیمم را در نظر گرفت و آن‌گاه اقدام به تکمیل آمارهای ناقص این دوره نمود. بدین منظور می‌توان از نمودارهای میلهای استفاده کرد و پایه زمانی مشترک را روی آن انتخاب نمود (مهدوی، ۱۳۸۵).

ب- بررسی درستی و همگنی داده‌ها
داده‌های بارش در یک ایستگاه می‌توانند دارای خطاهای عمدی و سهوی باشند. خطاهای عمدی شامل ارائه دادههای اندازه‌گیری نشده و تقلب در آمار است و خطاهای سهوی، ناشی از چگونگی مدیریت صحیح و بهرهبرداری از ایستگاه‌ها می‌باشد. به‌علاوه، تعویض نوع دستگاه اندازه‌گیری از نظر دقت و یا تغییر مکان مختصر آن و همچنین عدم حفظ فاصله موانع اطراف از بارانسنج‌ها می‌تواند باعث بروز ناهمگنی در دادهها گردد. بدیهی است برای تجزیه و تحلیل صحیح دادهها باید ابتدا آمارهای غلط را شناسایی و کنار گذاشت وسپس آمارهای ناهمگن را همگن نمود (مهدوی، ۱۳۸۶).

ج- حذف داده‌های پرت
داده‌ی پرت، به دادهای اطلاق می‌شود که معمولاً در یک مجموعه‌ی داده نسبت به سایر مقادیر موجود، بزرگ‌تر یا کوچک‌تر است. داده‌ی پرت، مشاهدهای است که در فاصله‌ی دورتری از سایر داده‌ها قرار می‌گیرد و با مقدار مورد انتظار، متفاوت است (امیری،۱۳۹۰).
داده پرت می‌تواند حاصل یکی از موارد زیر باشند:
الف) غیرصحیح بودن اندازه‌گیری مشاهده شده
ب) جمعآوری داده‌ها از جوامع مختلف
ج) اندازه‌گیری برای یک حادثه یا رویداد نادر
د) چولگی بیشتر مجموعه‌ی داده‌ها در منحنی توزیع فراوانی نسبی
تشخیص و حذف دادههای پرت از این جهت حائز اهمیت است که این دادهها، در صورت حذف نشدن در تمامی مراحل دادهکاوی حضور دارند و باعث نتایج نادرست و بعضاً غیر منطقی خواهند شد. معمولاً تشخیص داده‌های پرت امروزی، زمان بر است و این موضوع علی‌الخصوص در مجموعه دادههای بزرگ، به خوبی خود را نشان خواهد داد (امیری،۱۳۹۰).
لازم به ذکر است که روش‌های مختلفی برای شناسایی دادههای پرت وجود دارد، از جمله‌ی این روش‌ها می‌توان به روش استانداردسازیZ، روش رگرسیونی، نمودار پراکنش، نمودار هیستوگرام و غیره اشاره نمود(امیری،۱۳۹۰).
در این پژوهش پس از همگنی داده‌ها، روش‌های مختلفی برای شناسایی دادههای پرت مورد ارزیابی قرارگرفت،اما به‌دلیل قرارگیری منطقه در شرایط خشک و نیمه خشک و رگباری بودن بارندگی‌ها و با توجه به اینکه آمار بارندگی در منطقه همگن نیست،روشهای حذف دادههای پرت پاسخ‌گو نبود. به‌همین دلیل به‌ناچار با استفاده از بررسی مشاهداتی و مقایسه‌ی داده‌های بارندگی ایستگاه‌های مجاور، داده‌های پرت مشخص شدند.

د- بررسی نرمال بودن داده‌ها
پیش از انجام هر تحلیل آماری، باید از نرمال بودن توزیع داده‌ها آگاه شد. آزمون نرمال بودن داده‌های بارش با استفاده از نرمافزار آماریSPSS و با آزمون کلموگروف اسمیرنوف۲۰ انجام شد. معیار نرمال بودن، مقدار احتمال بیشتر از ۵/۰ است، به این معنی که داده‌ها از توزیع نرمال تبعیت می‌کنند. در صورتی‌که دادهها با توجه به این آزمون نرمال نباشند، با توجه به مقادیر چولگی آن‌ها و با استفاده از اشکال تغییر یافته۲۱داده‌ها، نرمال می‌شوند (رابینسون و مترنیچ۲۲، ۲۰۰۶).

۳-۳- مقدمهای بر شبکه‌های عصبی مصنوعی

۳-۳-۱- شبکه‌های عصبی مصنوعی
شبکه‌ی عصبی مصنوعی۲۳، نامی نوین در علوم مهندسی است که به‌طور ابتدایی توسط روزن بلات۲۴در سال ۱۹۴۲ و

متن کامل در سایت سبز فایل


دیدگاهتان را بنویسید