Nature.com-a gireniňiz üçin sag boluň. Ulanylýan brauzer wersiýaňyzda CSS-iň çäkli goldawy bar. Iň oňat tejribe üçin täzelenen brauzeri ulanmagy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de gabat geliş tertibini öçüriň). Şol aralykda, dowamly goldawy üpjün etmek üçin sahypany stil we JavaScript-de görkezeris.
Topragyň hapalanmagy adam işjeňliginiň netijesinde ýüze çykýan uly mesele. Zäherli elementleriň (PTE) giňişlikde paýlanmagy şäher we şäher ýerleriniň köpüsinde üýtgeýär. Şonuň üçin şeýle topraklarda PTE-leriň mazmunyny giňişleýin çaklamak kyn. Çehiýada Frydek Mistekden jemi 115 nusga alyndy. birleşdirilen plazma zyňyndy spektrometri. Jogap üýtgeýjisi Ni we çaklaýjylar Ca, Mg we K. jogap üýtgeýjisi bilen çaklaýjy üýtgeýjiniň arasyndaky korrelýasiýa matrisasy elementleriň arasynda kanagatlanarly arabaglanyşygy görkezýär. Çaklamanyň netijeleri, goldaw wektor maşyn regressiýasynyň (SVMR) gowy ýerine ýetirilendigini görkezdi, çak edilýän kök ortaça kwadrat ýalňyşlyk (RMSE) (235.974 mg / kg) (235.974 mg / kg). ulanylýan usullar. Empirical Bayesian Kriging-Multiple Line Regression (EBK-MLR) üçin garyşyk modeller pes ýerine ýetirýär, munuň kesgitleme koeffisiýentleri 0,1-den pesdir. Empirical Bayesian Kriging-Vektor Machine Regression (EBK-SVMR) modeli iň pes model bolup, pes RMSE (95.479 mg / kg) we pes RMSE (95.479 mg / kg) we iň ýokary model boldy. .
Nikel (Ni) ösümlikler üçin mikroelement hasaplanýar, sebäbi atmosferadaky azotyň (N) we karbamid çalşygyna goşant goşýar, bularyň ikisi hem tohumyň gögermegine zerurdyr. Tohumyň gögermegine goşant goşmak bilen, Ni kömelek we bakteriýa inhibitory bolup biler we ösümligiň ösmegine kömek eder. Nikol esasly dökünler azotyň kesgitlenmegini optimizirlemek üçin. Nikel esasly dökünleriň topragy baýlaşdyrmak we toprakdaky azoty düzeltmek ukybyny ýokarlandyrmak üçin nikeliň toprakdaky nikel konsentrasiýasyny yzygiderli ýokarlandyrýar. Nikel ösümlikler üçin mikroelement bolup durýar, topragyň aşa köp kabul edilmegi topragyň zäherlenmesini peseldýär. Ösümlikleriň ösmegi üçin ýokumly1. Liu3-e görä, Ni ösümligiň ösmegi we ösmegi üçin zerur 17-nji möhüm elementdir. Nikeliň ösümligiň ösmeginde we ösmeginde rol oýnamakdan başga-da, adamlar oňa dürli goşundylar üçin zerur. Elektroplatasiýa, nikel esasly erginleri öndürmek we ot önümçiliginde nikel önümlerini öndürmek zerur. aşhana gap-gaçlary, şar esbaplary, azyk senagaty üpjünçiligi, elektrik, sim we kabel, reaktiw turbinalar, hirurgiki implantlar, dokma önümleri we gämi gurluşygynda giňden ulanylýar. Toprakdaky baý derejeler (ýagny, ýerüsti topraklar) hem antropogen, hem tebigy çeşmeler bilen baglanyşyklydyr, ýöne ilkinji nobatda Ni antropogen däl-de, tebigy çeşmeler, nikel, wulkan, erişler; Şeýle-de bolsa, antropogen çeşmelere polat pudagynda nikel / kadmium batareýalary, elektroplatirleme, ark kebşirlemek, dizel we ýangyç ýaglary, kömür ýanmagyndan we galyndylardan we palçyk ýakylmagyndan atmosfera zyňyndylary Nikeliň toplanmagy7,8. Fidman we Hutchinson9 we Manyiwa we ş.m. 10, ýakyn we ýanaşyk gurşawda ýerüsti toprak hapalanmagynyň esasy çeşmeleri esasan nikel-mis esasly erginler we magdanlardyr. Kanadadaky Sudbury nikel-mis gaýtadan işleýän zawodynyň töweregindäki iň ýokary toprak 26,000 mg / kg11 derejesinde nikeliň hapalanmagynyň iň ýokary derejesine eýe boldy. 12, sebitdäki iň ýokary ekin meýdanlarynda HNO3 çykarylýan nikeliň mukdary (Russiýada nikel önümçiligi) 6,25-den 136,88 mg / kg aralygynda bolup, ortaça 30.43 mg / kg we esasy konsentrasiýasy 25 mg / kg. adamlarda nikel mutageneziň, hromosomanyň zeperlenmegi, Z-DNK emele gelmegi, DNK kesilmeginiň abatlanmagy ýa-da epigenetiki prosesler arkaly rak keseline sebäp bolup biler13. Haýwan synaglarynda nikeliň dürli çişlere sebäp bolup biljekdigi we kanserogen nikel toplumlarynyň şeýle çişleri güýçlendirip biljekdigi ýüze çykaryldy.
Soňky döwürde toprak-ösümlik gatnaşyklary, toprak we topragyň biologiki gatnaşyklary, ekologiki zaýalanmak we daşky gurşawa täsiri bahalandyrmak bilen baglanyşykly köp sanly saglyk sebäpli topragyň hapalanmagyna baha bermek gülläp ösdi. Häzirki wagta çenli toprakda Ni ýaly potensial zäherli elementleriň (PTE) giňişleýin çaklamasy adaty usullary ulanyp, köp toprakly kartalaşdyryş (DSM). Minasny we MakBratni16, çak edilýän toprak kartasy (DSM) toprak ylmynyň görnükli dersi bolandygyny subut etdi. Lagaheri we MakBratni, 2006 DSM-ni “situ we laboratoriýa gözegçilik usullaryny we giňişlik we giňişlik däl toprak gözleg ulgamlaryny ulanmak arkaly giňişlik toprak maglumat ulgamlaryny döretmek we doldurmak” diýip kesgitleýärler .MkBratni we ş.m. 17 häzirki zaman DSM ýa-da PSM-iň PTE-leriň, toprak görnüşleriniň we toprak häsiýetleriniň giňişleýin paýlanyşyny çaklamak ýa-da kartalaşdyrmak üçin iň täsirli usuldygyny görkezýär. Geostatistika we maşyn öwreniş algoritmleri (MLA), möhüm we minimal maglumatlary ulanyp, kompýuterleriň kömegi bilen sanly kartalary döredýän DSM modellemek usullarydyr.
“Doýç18” we “Olea19” geostatistikany “giňişlik atributlaryny görkezmek bilen iş salyşýan san tehnikalarynyň ýygyndysy, esasan wagt seriýasynyň derňewi wagtlaýyn maglumatlary häsiýetlendirýän ýaly stohastik modelleri ulanýar” diýip kesgitleýärler. Ilki bilen geostatistika, her bir maglumat bazasyndan giňişlik bahalarynyň garaşlylygyny kesgitlemäge we kesgitlemäge mümkinçilik berýän variogrammalara baha bermegi öz içine alýar. Gumiaux we ş.m. Geostatistika boýunça variogrammalara baha bermegiň üç ýörelgä esaslanýandygyny görkezýär: (a) maglumatlar korrelýasiýasynyň masştabyny hasaplamak, (b) maglumatlar bazasynyň deňsizliginde anizotropiýany kesgitlemek we hasaplamak we (c) ýerli effektlerden bölünen ölçeg maglumatlarynyň mahsus ýalňyşlygyny hasaba almak bilen birlikde, sebit effektleri hem hasaplanýar. bilelikde kriging, adaty kriging, empirik Baýesian kriging, ýönekeý kriging usuly we PTE, toprak aýratynlyklary we toprak görnüşlerini kartalaşdyrmak ýa-da çaklamak üçin beýleki belli interpolýasiýa usullary.
Maşyn öwrenmek algoritmleri (MLA) has uly çyzykly däl maglumat synplaryny ulanýan, ilkinji nobatda maglumatlary gazyp almak, maglumatlaryň nagyşlaryny kesgitlemek üçin ulanylýan we toprak ylmy we yzyna gaýtarmak ýaly ylmy ugurlarda klassifikasiýa üçin birnäçe gezek ulanylýan has täze usuldyr. Tan we başgalar ýaly topraklarda PTE-ni çaklamak üçin MLA modellerine bil baglaýarlar. 22 (oba hojalygynyň topraklarynda agyr metallara baha bermek üçin tötänleýin tokaýlar), Sakizadeh we ş.m. 23 (goldaw wektor maşynlaryny we emeli nerw ulgamlaryny ulanyp modellemek) topragyň hapalanmagy). Mundan başga-da, Vega we ş.m. 24 (agyr metal saklamagy we toprakda adsorbsiýany modellemek üçin KART) Gün we ş.m. 25.
DSM algoritmlerini çaklamak ýa-da kartalaşdyrmakda ulanmak birnäçe kynçylyk bilen ýüzbe-ýüz bolýar. Köp ýazyjylar MLA-nyň geostatistikadan has ýokarydygyna we tersine hasaplaýarlar. Biri beýlekisinden has gowy bolsa-da, ikisiniň utgaşdyrylmagy DSM15-de kartalaşdyrmagyň ýa-da çaklamagyň takyklygyny ýokarlandyrýar. Woodcock we Gopal26 Finke27; Pontius we Cheuk28 we Grunwald29 toprak kartasynda ýüze çykarylan kemçilikler we käbir ýalňyşlyklar barada düşündiriş berýär. Toprak alymlary DSM kartalaşdyrmagyň we çaklamagyň netijeliligini, takyklygyny we öňünden aýdyp boljakdygyny optimizirlemek üçin dürli usullary synap gördüler. Näbellilik we tassyklamanyň utgaşmasy DSM-e täsir etmek we kemçilikleri azaltmak üçin birleşdirilen köp dürli taraplardan biridir. Şeýle-de bolsa, Agyeman we ş.m. 15 kartanyň döredilmegi we çaklamasy bilen girizilen tassyklama häsiýetiniň we näbelliligiň kartanyň hilini gowulandyrmak üçin özbaşdak tassyklanmalydygyny görkeziň. DSM-iň çäklendirmeleri näbelliligiň bir bölegini öz içine alýan geografiki taýdan dargadylan topragyň hili sebäpli; şeýle-de bolsa, DSM-de ynamyň ýoklugy köp ýalňyşlyk çeşmelerinden ýüze çykyp biler, ýagny kowariat ýalňyşlygy, model ýalňyşlygy, ýerleşiş ýalňyşlygy we analitiki säwlik 31. MLA-da ýüze çykan nädogry nädogrylyklar we geostatistiki prosesler düşünişmezlik bilen baglanyşykly, netijede hakyky prosesiň aşa köpelmegine sebäp bolýar32. modellemegiň tebigatyna garamazdan, matematika, takyklyk kartalaşdyrmakda we çaklamakda geostatistika we MLA-nyň birleşmegine itergi berýän täze DSM tendensiýasy ýüze çykdy. Sergeýew we başgalar ýaly toprak alymlary we awtorlary. 34; Subbotina we ş.m. 35; Tarasow we başgalar. 36 we Tarasow we başgalar. 37, çaklamagyň we kartalaşdyrmagyň netijeliligini ýokarlandyrýan gibrid modelleri döretmek üçin geostatistikanyň we maşyn öwrenmegiň takyk hilinden peýdalandy. hil. Bu gibrid ýa-da kombinirlenen algoritm modelleriniň käbiri emeli nerw ulgamy Kriging (ANN-RK), köp gatly perseptron galyndy kriging (MLP-RK), umumylaşdyrylan regressiýa nerw ulgamynyň galyndy kriging (GR- NNRK) 36, emeli nerw ulgamy kriging-köp gatlakly duýgurlyk (ANN-K-MLP).
Sergeýew we başgalaryň pikiriçe, dürli modellemek usullaryny birleşdirmek, ýekeje modelini ösdürmegiň ýerine kemçilikleri ýok etmek we emele gelen gibrid modeliň netijeliligini ýokarlandyrmak mümkinçiligine eýedir. Şu nukdaýnazardan seredilende, bu täze kagyz, şäher we şäher ýerlerinde Ni baýlaşdyrylmagyny çaklamak üçin optimal gibrid modelleri döretmek üçin amatly gibrid modelleri döretmek üçin amatly gibrid modelleri döretmek zerurdygyny öňe sürýär. . ekerançylyk topraklarynda organiki uglerodyň paýlanyşyny seljermek, topragyň hapalanmagyna baha bermek we topragyň häsiýetlerini kartalaşdyrmak ýaly dürli gözleglerde ulanyldy42.
Beýleki tarapdan, öz-özüňi guramak grafigi (SeOM), Li we başgalar ýaly dürli makalalarda ulanylýan okuw algoritmidir. 43, Wang we başgalar. 44, Huseýn Bhuýan we başg. 45 we Kebonye we al.46 giňişlik aýratynlyklaryny we elementleriň toparlanmagyny kesgitläň. Wang we ş.m. SeOM-yň çyzykly däl meseleleri toparlaşdyrmak we göz öňüne getirmek ukyby bilen tanalýan güýçli okuw usulydygyny görkeziň. Esasy komponent derňewi, bulaşyk toparlanyş, iýerarhiki toparlanyş we köp ölçegli karar kabul etmek ýaly beýleki nagyş tanamak usullaryndan tapawutlylykda, SeOM PTE nagyşlaryny guramakda we kesgitlemekde has gowudyr. Wang we ş.m. 44, SeOM baglanyşykly neýronlaryň paýlanyşyny giňişleýin toparlap biler we ýokary çözgütli maglumatlary wizuallaşdyryp biler. SEOM gönüden-göni düşündirişiň netijelerini häsiýetlendirmek üçin iň oňat model almak üçin Ni çaklama maglumatlaryny wizuallaşdyrar.
Bu kagyz, şäher we şäherden öňki topraklarda nikeliň mazmunyny çaklamak üçin iň amatly takyk karta modelini döretmegi maksat edinýär. Garyşyk modeliň ygtybarlylygy esasan esasy model bilen baglanyşykly beýleki modelleriň täsirine bagly diýip çaklaýarys. DSM-iň öňünde durýan kynçylyklary kabul edýäris we bu kynçylyklar köp ugurlarda çözülýär, geostatistika we MLA modellerinde ösüşleriň utgaşmasy artýar; şonuň üçin garyşyk modelleri berip biljek gözleg soraglaryna jogap bermäge synanyşarys. Şeýle-de bolsa, maksat elementini çaklamakda model näderejede takyk? Şeýle hem, tassyklama we takyklygy bahalandyrmak esasynda netijelilige baha bermegiň derejesi nähili? Şonuň üçin bu gözlegiň esasy maksatlary (a) esasy model hökmünde EBM ulanyp, SVMR ýa-da MLR üçin birleşdirilen garyndy modelini döretmek, (b) emele gelen modelleri deňeşdirmek (b) iň gowy garyndyny çaklamak; nikel giňişlik üýtgemeginiň ýokary çözgütli kartasyny döretmek üçin SeOM-dan.
Gözleg Çehiýada, esasanam Morawiýa-Silesian sebitindäki Frydek Mistek etrabynda geçirilýär (1-nji surata serediň). Gözleg meýdanynyň geografiýasy gaty berk we esasan Morawiýa-Silesian Beskidy sebitiniň bir bölegi bolup, Karpat daglarynyň daşky gyrasynyň bir bölegi bolup durýar. 225 we 327 m; Şeýle-de bolsa, sebitiň howa ýagdaýy üçin Koppen klassifikasiýa ulgamyna Cfb = howanyň okean howasy hökmünde baha berilýär, gurak aýlarda-da ýagyş köp bolýar. Temperaturalar −5 ° C bilen 24 ° C arasynda ýylyň dowamynda birneme üýtgeýär, seýrek ýagdaýda −14 ° C-den ýa-da 30 ° C-den pes bolýar, ortaça ýyllyk ýagyş 685-den 752 mm47-e deňdir. ýer we tokaý örtüginiň 49.36%. Beýleki tarapdan, bu işde ulanylýan meýdan takmynan 889,8 inedördül kilometre barabardyr. Ostrawanyň töwereginde polat senagaty we demir işleri örän işjeňdir. Metal degirmenleri, poslamaýan polatlarda nikeliň ulanylýan polat senagaty (meselem, atmosfera poslama garşylygy we erginli polatlar (nikel güýçliligi ýokarlandyrýar) fosfat dökünleriniň ulanylyşy we maldarçylyk önümçiligi sebitdäki nikeliň gözleg çeşmesi bolup durýar (mysal üçin, guzularda we az iýmitlenýän mallarda ösüş depginini ýokarlandyrmak üçin guzulara nikel goşmak) .Nikeliň gözleg meýdançalarynda elektroplatirlemegi, şol sanda nikel we elektroliz nikel örtük proseslerinden tapawutlanýar. materiallar. Tebigatda birleşýän, alleýwial ýa-da aeolian. Käbir toprak meýdanlary ýerüsti we ýerasty baýlyklarda hereket edýär, köplenç beton we akartma bilen bolýar. Şeýle-de bolsa, kambizollar we stagnosollar sebitde iň köp ýaýran toprak görnüşleridir.
Okuw meýdançasynyň kartasy [Okuw meýdançasynyň kartasy ArcGIS Desktop (ESRI, Inc, 10.7 wersiýa, URL: https://desktop.arcgis.com) ulanyp döredildi.]
Frydek Mistek etrabynyň şäher we şäher topraklaryndan jemi 115 toprak nusgasy alyndy. Ulanylan nusga nagşy 2 × 2 km aralykda toprak nusgalary bilen yzygiderli gözenek bolup, ýokarky toprak el bilen işleýän GPS enjamy (Leica Zeno 5 GPS) bilen ölçeldi. mehaniki ulgam (Fritsch disk degirmeni) we elek (elek ululygy 2 mm). 1 gram guradylan, birmeňzeş we eleklenen toprak nusgalaryny teflon çüýşelerine ýerleşdiriň. Her Teflon gämisinde 7 ml 35% HCl we 3 ml 65% HNO3 paýlaň (awtomatiki dispenser ulanyp, bir kislota üçin reaksiýa beriň). Nusgalaryň siňdiriş prosesini ýeňilleşdirmek üçin gyzgyn metal plastinkada (temperatura: 100 W we 160 ° C) 2 sagatlap adatdan daşary tebigat, soňra sowadyň. Adatdan daşary tebigaty 50 ml göwrümli flakana geçiriň we 50 ml deionizirlenen suw bilen garyşdyryň. Şondan soň suwuklandyrylan supernatanty 50 ml PVC turbasyna süzülip, 1 ml suwuklandyrylan suw bilen süzüldi. PTE pseudo-konsentrasiýasy üçin taýýarlanan 12 ml turba. PTE-leriň konsentrasiýalary (As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn, Ca, Mg, K) ICP-OES (Induktiw jübüt plazma optiki emissiýa spektroskopiýasy) (Termo Fisher Scientific, USA) standart QQ we QR gözegçilik proseduralary 2711a Montana II toprak) .Tarym kesgitleme çäkleri bolan PTE-ler bu işden aýryldy. Bu gözlegde ulanylan PTE-ni kesgitlemek çägi 0.0004 boldy. (Siz). Mundan başga-da, her derňew üçin hil gözegçiligi we hil barlagy salgylanma standartlaryny seljermek arkaly üpjün edilýär. Rorsalňyşlyklaryň azaldylmagyny üpjün etmek üçin goşa derňew geçirildi.
Empirical Bayesian Kriging (EBK), toprak ylmy ýaly dürli ugurlarda modellemekde ulanylýan köp geostatistiki interpolýasiýa usullaryndan biridir. Beýleki kriging interpolýasiýa usullaryndan tapawutlylykda, EBK ýarymgramogramma modeli bilen bahalandyrylan ýalňyşlygy göz öňünde tutup, adaty kriging usullaryndan tapawutlanýar. Sufficienteterlik kriging usulynyň gaty çylşyrymly bölegini emele getirýän ýarymariogrammanyň bu meýilnamasy bilen baglanyşykly. EBK-nyň interpolýasiýa prosesi Krivoruçko50 tarapyndan teklip edilen üç ölçege eýerýär, (a) model giriş maglumatlar bazasyndan ýarymariogramma baha berýär (b) döredilen ýarym semariariogramma esasynda hasaplanýar. yzky
Nirede \ (Prob \ left (A \ right) \) öňküsi aňladýar, \ (Prob \ left (B \ right) \) marginal ähtimallyk köp halatlarda hasaba alynmaýar, \ (Prob (B, A) \). Semiarym programma hasaplamasy Baýesiň düzgünine esaslanýar, ýarym programmalardan döredilip bilinjek syn maglumat bazalarynyň takyklygyny görkezýär. ýarym programmadan synlaryň maglumat toplumy.
Goldaw wektorly maşyn, birmeňzeş, ýöne çyzykly garaşsyz synplary tapawutlandyrmak üçin optimal bölüji giperplanany döredýän maşyn öwreniş algoritmidir. Vapnik51 niýet klassifikasiýa algoritmini döretdi, ýöne ýakynda regressiýa gönükdirilen meseleleri çözmek üçin ulanyldy. Li we al.52 laýyklykda SVM iň gowy klassifikator usullaryndan biri we dürli ugurlarda ulanyldy. Regressiýa SVM we Mulier53 SVMR-i ýadro esasly regressiýa hökmünde öňe sürdi, hasaplamasy köp ýurt giňişlik funksiýalary bilen çyzykly regressiýa modelini ulanyp amala aşyryldy. John et al54, SVMR modellemegiň çyzykly däl gatnaşyklary döredýän we giňişlik funksiýalaryna mümkinçilik berýän giperplane çyzykly regressiýany ulanýandygyny habar berýär. Vohland we ş.m. 55, epsilon (ε) -SVMR, korrelirlenen maglumatlary öwretmekden iň oňat epsilon görnüşi bilen maglumatlary özbaşdak kartalaşdyrmak üçin ulanylýan epsilon-duýgur däl funksiýa hökmünde wekilçilik modelini almak üçin taýýarlanan maglumatlar binýadyny ulanýar. Öňünden kesgitlenen aralyk ýalňyşlygy hakyky bahadan hasaba alynmaýar we ýalňyşlyk ε (ε) -dan uly bolsa, topragyň häsiýetleri has çylşyrymlydyr. wektorlar. Vapnik51 tarapyndan teklip edilen deňleme aşakda görkezilýär.
bu ýerde b skalar bosagasyny aňladýar, \ (K \ çep ({x} _ {,} {x} _ {k} \ sag) \) ýadro funksiýasyny görkezýär, \ (\ alfa \) Lagrange köpeldijisini, N san maglumat bazasyny aňladýar, \ ({x} _ {k} \) maglumat girişini görkezýär, we ((y \) açar kerniniň işleýän esasysydyr. .
Birnäçe çyzykly regressiýa modeli (MLR), iň az kwadrat usuly bilen hasaplanan çyzykly birleşdirilen parametrleri ulanyp, jogap üýtgeýjisi bilen birnäçe çaklaýjy üýtgeýjiniň arasyndaky baglanyşygy görkezýän regressiýa modeli. MLR-de iň az kwadrat modeli düşündiriş üýtgeýjileri saýlanylandan soň toprak häsiýetleriniň çaklaýyş funksiýasydyr.
bu ýerde jogap üýtgeýjisi, \ (a \) aralyk, n çaklaýjylaryň sany, \ ({b} _ {1} \) koeffisiýentleriň bölekleýin regressiýasy, \ ({x} _ {i} \) çaklaýjy ýa-da düşündiriş üýtgeýjisini, \ ({\ varepsilon} _ {i} \) galyndydaky belli ýalňyşlygy görkezýär.
Garyşyk modeller EBK-ni SVMR we MLR bilen sandwiçlemek arkaly alyndy. Bu EBK interpolýasiýasyndan çak edilýän bahalary çykarmak arkaly amala aşyrylýar. Interpolirlenen Ca, K, Mg-den alnan çak edilýän bahalar, CaK, CaMg we KMg ýaly täze üýtgeýjileri almak üçin kombinator prosesi arkaly alynýar, Ca, K we Mg elementleri, CaM üýtgeýjiler, soň bolsa CaK üýtgeýär. CaK, CaMg, KMg we CaKMg.Bu üýtgeýjiler şäher we şäher topraklarynda nikeliň konsentrasiýasyny çaklamaga kömek edip, biziň çaklaýjylarymyz boldy. SVMR algoritmi garyşyk model Empirical Bayesian Kriging-Support Vector Machine (EBK_SVM) almak üçin çaklaýjylarda ýerine ýetirildi. .
SeOM-ny ulanmak, maliýe pudagynda, saglygy goraýyşda, senagatda, statistika, toprak ylmynda we başgalarda maglumatlary guramak, baha bermek we çaklamak üçin meşhur gurala öwrüldi. SEOM emeli nerw ulgamlaryny we gurama, baha bermek we çaklamak üçin gözegçilik edilmedik okuw usullaryny ulanmak arkaly döredilýär. Bu gözlegde, SeOM Ni we şäher ölçegli wektorda ulanylýan Ni-ni çaklamak üçin iň oňat model esasynda Ni konsentrasiýalaryny göz öňüne getirmek üçin ulanyldy. üýtgeýjiler43,56.Melssen we ş.m. 57 giriş wektorynyň bir giriş gatlagynyň üsti bilen bir agram wektory bilen çykyş wektoryna baglanyşygyny suratlandyryň. SeOM tarapyndan öndürilen önüm, ýakynlygyna görä altyburç, tegelek ýa-da inedördül topologiki kartalara dokalan iki ölçegli kartadyr. Metrik, kwantasiýa ýalňyşlygy (QE) we topografiki ýalňyşlyk bilen deňeşdirilýär. 55 karta birligi (5 × 11) .Nýron gurluşy empirik deňlemedäki düwünleriň sanyna görä kesgitlenýär
Bu gözlegde ulanylan maglumatlaryň sany 115 nusga. Maglumatlary synag maglumatlaryna (tassyklamak üçin 25%) we okuw maglumatlar toplumyna (kalibrleme üçin 75%) bölmek üçin tötänleýin çemeleşme ulanyldy. Okuw maglumatlar toplumy regressiýa modelini (kalibrleme) döretmek üçin ulanylýar we synag maglumatlar toplumy umumylaşdyryş ukybyny barlamak üçin ulanylýar. amal, bäş gezek gaýtalanýar. EBK interpolýasiýasy tarapyndan öndürilen üýtgeýjiler maksat üýtgeýjini (PTE) çaklamak üçin çaklaýjy ýa-da düşündiriş üýtgeýjisi hökmünde ulanylýar .Modelizasiýa paket kitaphanasy (Kohonen), kitaphana (caret), kitaphana (modelr), kitaphana (“e1071 ″), kitaphana (“ plyr ”), kitaphana (“ caTools ”) ulanylýar.
Toprakdaky nikeliň konsentrasiýasyny çaklamak we modeliň takyklygyna baha bermek üçin iň oňat modeli kesgitlemek we gibridizasiýa modelleri ortaça mutlak ýalňyşlyk (MAE), kök orta kwadrat ýalňyşlygy (RMSE), R-kwadrat ýa-da koeffisiýent kesgitlemek (R2) ulanylyp baha berildi. MAE hakyky mukdar bahasyny kesgitleýär. Barlag parametrlerini ulanyp iň gowy garyndy modeline baha bermek üçin R2 bahasy ýokary bolmaly, bahasy 1-e näçe ýakyn bolsa, takyklygy şonça-da ýokarydyr. Li we ş.m. 59, 0,75 ýa-da ondan uly R2 ölçeg bahasy gowy çaklaýjy hasaplanýar; 0,5-den 0.75-e çenli kabul ederlikli model öndürijiligi, 0,5-den aşakda bolsa kabul ederliksiz model öndürijiligi. RMSE we MAE tassyklama kriteriýalaryna baha bermek usullaryny ulanyp bir model saýlanylanda, alnan pes bahalar ýeterlikdi we iň gowy saýlaw hasaplandy. Aşakdaky deňleme barlag usulyny düşündirýär.
bu ýerde n synlanan bahanyň ululygyny görkezýär \ ({Y} _ {i} \) ölçenen jogaby, \ ({\ widehat {Y}} _ {i} \) hem çak edilýän jogap bahasyny aňladýar, şonuň üçin ilkinji i synlamalar üçin.
Öňünden kesgitleýji we jogap üýtgeýjileriniň statistik beýany 1-nji tablisada görkezilýär, ortaça gyşarnyksyzlyk (SD), üýtgeýiş koeffisiýenti (CV), iň pes, iň ýokary, kurtoz we skew. Elementleriň iň pes we iň ýokary bahalary degişlilikde Mg
Çaklaýjy üýtgeýänleriň jogap elementleri bilen arabaglanyşygy elementleriň arasynda kanagatlanarly arabaglanyşygy görkezýär (3-nji surata serediň) .Korrelýasiýa CaNi ýaly CaK-nyň r bahasy = 0.53 bilen ortaça korrelýasiýany görkezendigini görkezýär. 68 we Santo69 toprakdaky derejeleriniň ters proporsionaldygyny öňe sürýärler. Şeýle-de bolsa, Ca we Mg K bilen garşydaş, ýöne CaK gowy arabaglanyşykda bolýar. Bu kaliý karbonaty ýaly dökünleriň ulanylmagy sebäpli bolup biler. Kaliý bu iki element bilen kaliý bilen baglanyşyklydyr (KM r = 0.63). ýetmezçilik derejesini ýokarlandyrmak üçin topraklara magniý sulfat, kaliý magniý nitraty we kaliý ulanylýar. Nikel degişlilikde Ca, K we Mg bilen r korrelýasiýa = degişlilikde 0,52, 0.63 we 0.55 bolýar. toprakdaky nikel.
Çaklaýjylar bilen jogaplaryň arasyndaky baglanyşygy görkezýän elementler üçin korrelýasiýa matrisasy (Bellik: bu şekil elementleriň arasynda ýaýramagy öz içine alýar, ähmiýet derejeleri p <0,001 esaslanýar).
4-nji suratda elementleriň giňişlikde paýlanyşy görkezilýär. Burgos we al70-e görä giňişlik paýlanyşynyň ulanylmagy, hapalanan ýerlerde gyzgyn nokatlary kesgitlemek we tapawutlandyrmak üçin ulanylýan usuldyr. 4-nji suratda Ca baýlaşdyrma derejesini giňişlik paýlaýyş kartasynyň demirgazyk-günbatar böleginde görmek bolýar. polat öndürýän zawodda gidroksidi kislorod hökmünde ulanylmagy. Beýleki tarapdan, beýleki daýhanlar pH-ni zyýansyzlandyrmak üçin kislotaly topraklarda kalsiý gidroksidini ulanmagy makul bilýärler, bu hem topragyň kalsiý mukdaryny ýokarlandyrýar71.Potiý kartanyň demirgazyk-günbatarynda we gündogarynda gyzgyn nokatlary görkezýär. Madaras we Lipavský72, Madaras we başgalar.73, Pulkrabowa we başgalar.74, Asare we başg. Paýlanyş kartasynyň demirgazyk-günbataryndaky giňişlikde kaliý baýlaşdyrylmagy, garyp topraklaryň kaliý mukdaryny ýokarlandyrmak üçin kaliý hloridi, kaliý sulfat, kaliý nitraty, kaliý we kaliý ýaly kaliý esasly dökünleriň ulanylmagy sebäpli bolup biler. Zadorowa we ş.m. 76 we Tlustoš we başgalar. 77 K esasly dökünleriň ulanylmagynyň toprakdaky K düzümini ýokarlandyrýandygyny we uzak wagtyň dowamynda topragyň ýokumly mukdaryny ep-esli ýokarlandyrjakdygyny, esasanam K we Mg toprakda gyzgyn nokady görkezýändigini aýtdy. Kartanyň demirgazyk-günbataryndaky we kartanyň günorta-gündogaryndaky orta nokatlar. Kaliý magniý sulfat, magniý sulfat we Kieserit ýaly dökünler ýetmezçilikleri (ösümlikler gyrmyzy, gyzyl ýa-da goňur bolup, magniý ýetmezçiligini görkezýär) adaty pH diapazony bilen topraklarda bejerýär. Nikeliň şäher we şäherden öňki toprak ýüzlerinde toplanmagy, oba hojalygy ýaly antropogen işjeňlikler sebäpli bolup biler.
Elementleriň giňişlikde paýlanyşy [giňişlik paýlanyş kartasy ArcGIS Desktop (ESRI, Inc, 10.7 wersiýa, URL: https://desktop.arcgis.com) ulanyp döredildi.]
Bu gözlegde ulanylýan elementler üçin öndürijilik görkezijisiniň netijeleri 2-nji tablisada görkezilýär. Beýleki tarapdan, Ni-iň RMSE we MAE ikisi hem nola ýakyn (0.86 RMSE, -0.08 MAE) .Bu tarapdan, K-nyň RMSE we MAE bahalary kabul ederliklidir. Ni-ni çaklamak üçin EBK-dan peýdalanyp, Jon we başgalaryň netijelerinden has gowudygy anyklandy. Şol bir ýygnan maglumatlary ulanyp, toprakdaky S konsentrasiýasyny çaklamak üçin synergistik kriging ulanyp. Öwrenen EBK netijelerimiz Fabijaczyk we başg. 41, etan we başg. 79, Beguin we başg. 80, Adhikary we ş.m. 81 we Jon we başgalar. 82, esasanam K we Ni.
Şäher we şäher aralygyndaky topraklarda nikeliň mazmunyny çaklamak üçin aýratyn usullaryň ýerine ýetirilişi modelleriň öndürijiligi bilen bahalandyryldy (3-nji tablisa) .Modeliň tassyklanylyşy we takyklygy bahalandyrylmagy, Ca_Mg_K çaklaýjysynyň EBK SVMR modeli bilen bilelikde iň oňat öndürijiligini tassyklady. Kalibrleme modeli Ca_Mg_K-EBK_SVMR modeli R2, kök orta kwadrat ýalňyşlygy (RMS) 95.479 mg / kg (RMSE) we 77.368 mg / kg (MAE) Ca_Mg_K-SVMR 0.663 (R2), 235.974 mg / kg (RMSE) we 166.946 mg / kg (MAE). Şeýle-de bolsa, Ca_Mg_K-SVMR (0.663 mg / kg_GR) R2); olaryň RMSE we MAE netijeleri Ca_Mg_K-EBK_SVMR (R2 0.637) bilen deňeşdirilende has ýokarydy (3-nji tablisa serediň). Mundan başga-da, Ca_Mg-EBK_SVMR (RMSE = 1664.64 we MAE = 1031.49) modeliniň RMSE we MAE degişlilikde 17.5 we 13.4 uludyr. Ca_Mg-K SVMR (RMSE = 235.974 we MAE = 166.946) modeliniň RMSE we MAE degişlilikde Ca_Mg_K-EBK_SVMR RMSE we MAE-den 2,5 we 2,2 uludyr. Hasaplanan RMSE netijeleri, maglumatlar toplumynyň iň oňat gabat gelýän we iň ýokary derejededir. 46 we Jon we başgalar. 54, RMSE we MAE nola näçe ýakyn bolsa, netijeler şonça-da gowy bolar. SVMR we EBK_SVMR has köp mukdarda RSME we MAE bahalaryna eýe boldy. RSME bahalandyrmalarynyň MAE bahalaryndan yzygiderli ýokarydygy, çykaryjylaryň bardygyny görkezýär. Legates we McCabe83-e görä, RMSE-iň ortaça görkezijisidir. maglumatlar toplumy näçe birmeňzeş bolsa, MAE we RMSE bahalary şonça ýokarydyr. Şäher we şäher etek topraklarynda Ni mazmunyny çaklamak üçin Ca_Mg_K-EBK_SVMR garyşyk modeliniň kesiş barlagynyň takyklygy 63,70% boldy. Li we ş.m. 59, bu takyklyk derejesi kabul ederlikli model öndürijilik derejesidir. Häzirki netijeler Tarasow we başganyň öňki barlagy bilen deňeşdirilýär. 36 gibrid modeli, häzirki gözlegde habar berlen EBK_SVMR takyklygy bahalandyrmak indeksi bilen baglanyşykly MLPRK (Multilayer Perceptron Residual Kriging) döreden RMSE (210) we MAE (167.5) häzirki gözlegimizdäki netijelerden has ýokarydy (RMSE 95.479, MAE 77.368). 36. modeli (EBK SVMR) 63,7%, Sergeýew we başg. 34% 28% .EkB_SVMR modelini we Ca_Mg_K çaklaýjy hökmünde döredilen iň soňky karta (5-nji surat) tutuş okuw meýdanynda gyzgyn nokatlaryň we ortaça nikeliň çaklamalaryny görkezýär. Bu, okuw meýdanynda nikeliň konsentrasiýasynyň esasan ortaça we käbir belli ýerlerde has ýokary konsentrasiýa bolandygyny aňladýar.
Soňky çaklama kartasy EBK_SVMR gibrid modelini ulanyp we çaklaýjy hökmünde Ca_Mg_K ulanylýar. [Giňişlik paýlanyş kartasy RStudio (1.4.1717 wersiýasy: https://www.rstudio.com/) ulanylýar.]
6-njy suratda görkezilen aýratyn neýronlardan ybarat kompozisiýa tekizligi hökmünde PTE konsentrasiýalary görkezilýär. Komponent uçarlarynyň hiç biri görkezilişi ýaly reňk nagşyny görkezmedi. Şeýle-de bolsa, çyzylan kartada degişli neýronlaryň sany 55.SeOM dürli reňkler bilen öndürilýär we reňk nagyşlary näçe meňzeş bolsa, nusgalaryň häsiýetleri has deňeşdirilýär. CaMg örän ýokary tertipli neýronlar we pes we orta reňk nagyşlary bilen käbir meňzeşlikleri paýlaşýar. Iki model hem gyzyl, mämişi we sary ýaly orta reňkleri görkezmek bilen Ni-iň toprakdaky konsentrasiýasyny çaklaýar. KMg modeli takyk nisbatlara we pes we orta reňkli tegmillere esaslanýan köp reňkli nagyşlary görkezýär. 4. Her modelde çak edilýän baha. Kontur usuly toparlaryň iň amatly sanyny görkezýär. Toplanan 115 toprak nusgasyndan 1-nji kategoriýa iň köp toprak nusgasyny aldy, 2-nji klaster 33 nusga aldy, 3-nji klaster 8 nusga aldy. Toplumyň dogry düşündirilmegine ýol açmak üçin ýedi komponentli planar çaklaýjy kombinasiýasy ýönekeýleşdirildi.
“Empirical Bayesian Kriging Support Vector Machine” (EBK_SVM_SeOM) üýtgeýjisi tarapyndan komponent tekizligi. [SeOM kartalary RStudio (1.4.1717 wersiýasy: https://www.rstudio.com/) ulanyp döredildi.]
Dürli klaster klassifikasiýa komponentleri [SeOM kartalary RStudio (1.4.1717 wersiýasy: https://www.rstudio.com/) ulanyp döredildi.]
Häzirki gözleg, şäherdäki we şäherdäki topraklarda nikel konsentrasiýalaryny modellemegiň usullaryny aýdyň görkezýär. Gözleg, toprakdaky nikel konsentrasiýasyny çaklamagyň iň oňat usulyny almak üçin elementleri modellemek usullary bilen birleşdirip, dürli modelleme usullaryny synagdan geçirdi. Modelleme tehnikasynyň SeOM kompozisiýa meýilnama giňişlik aýratynlyklary, toprakdaky Ni konsentrasiýalaryny görkezýär. Netijeler, goldaw wektor maşynynyň regressiýa modeliniň (Ca Mg K-SVMR) Ni-iň toprakdaky konsentrasiýasyny bir model hökmünde çaklaýandygyny görkezýär, ýöne tassyklama we takyklygy bahalandyrmak parametrleri RMSE we MAE taýdan gaty ýokary ýalňyşlyklary görkezýär. Beýleki tarapdan, EBK_MLR modeli bilen ulanylýan modelleme usuly EBK_MLR kody koeffisiýentiniň pesligi sebäpli alnan. pes RMSE we MAE ýalňyşlyklary bilen 63,7% takyklyk bilen .Bu EBK algoritmini maşyn öwreniş algoritmi bilen birleşdirip, PTE-leriň toprakdaky konsentrasiýasyny çaklap bilýän gibrid algoritm döredip biljekdigi ýüze çykarylýar. Netijeler Ca Mg K-ni öwreniş meýdanynda Ni konsentrasiýasyny çaklamak üçin ulanmak, toprakda Ni-iň polat konsentrasiýasynyň ýokarlanmagyny aňladýar. toprakdaky nikel. Bu gözleg EBK modeliniň ýalňyşlyk derejesini peseldip we şäher ýa-da şäher topraklarynda toprak giňişliginiň paýlanyş modeliniň takyklygyny ýokarlandyryp biljekdigini ýüze çykardy. Umuman, toprakda PTE-ni bahalandyrmak we çaklamak üçin EBK-SVMR modelini ulanmagy teklip edýäris; Mundan başga-da, dürli maşyn öwrenmek algoritmleri bilen gibridlemek üçin EBK-ny ulanmagy teklip edýäris. muňa garamazdan, has köp kowariat ulanmak häzirki işiň çäklendirilmegi hasap edilip bilinjek modeliň işleýşini ep-esli gowulaşdyrar. Bu gözlegiň başga bir çäklendirmesi, maglumatlar bazalarynyň sanynyň 115 bolmagydyr. Şonuň üçin has köp maglumat berilse, teklip edilýän optimallaşdyrylan gibridizasiýa usulynyň öndürijiligi gowulaşyp biler.
Ösümliklerde we toprakdaky PlantProbs.net.Nikel https://plantprobs.net/plant/nutrientImbalances/sodium.html (2021-nji ýylyň 28-nji aprelinde).
Kasprzak, KS Nikel häzirki zaman daşky gurşaw toksikologiýasy.surroundings.toxicology.11, 145–183 (1987).
Cempel, M. & Nikel, G. Nikel: Çeşmelerine we daşky gurşaw toksikologiýasyna syn. Polis J. Daşky gurşaw. Okuw.15, 375–382 (2006).
Fridman, B. & Hutchinson, TC Atmosferadan hapalaýjy maddalar we Sudbury, Ontario, Kanada.can.J. Bot.58 (1), 108-132.https: //doi.org/10.1139/b80-014 (1980).
Manyiwa, T. we ş.m. Toprakdaky agyr metallar, ösümlikler we Botswana.surroundings.Geohimiýa. Saglyk https://doi.org/10.1007/s10653-021-00918-x (2021).
Cabata-Pendias.Kabata-Pendias A. 2011. Toprakda yz elementleri we… - Google Scholar Elementler + toprak + we + ösümlikler. + 4-nji + red.
Almås, A., Singh, B., Oba hojalygy, TS-NJ & 1995
Nielsen, GD we başgalar. Nikeliň içilýän suwda saklanmagy we iýmitiň kabul edilmegi we nikeliň duýgurlygy.toxicology.application.Parmakodinamika.154, 67–75 (1999) bilen baglanyşykly.
Kosta, M. & Klein, CB Nikel kanserogenez, mutasiýa, epigenetika ýa-da saýlama.surroundings. Saglyk perspektiwasy.107, 2 (1999).
Ajman, HK; Ajado, SK; Borůvka, L.; Bini, JKM; Sarkody, VYO; Kobonye, NM; Potensial zäherli elementleriň tendensiýa derňewi: bibliometrik syn. Daşky gurşaw geohimiýasy we saglyk. Springer Science & Business Media BV 2020.https: //doi.org/10.1007/s10653-020-00742-9.
Minasny, B. & MakBratni, AB Sanly toprak kartasy: Gysgaça taryh we käbir sapaklar. Geoderma 264, 301–311.https: //doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.07.017 (2016).
MakBratni, AB, Mendonça Santos, ML & Minasny, B. Sanly toprak kartasy barada. Geoderma 117 (1-2), 3-52.https: //doi.org/10.1016/S0016-7061 (03) 00223-4 (2003).
Doýç.CV Geostatistiki suw howdany modellemek,… - Google Scholar https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=CV+Deutsch%2C+2002%2C+Geostatistical+Reservoir+Modeling%2C + Oksford + Uniwersitet + Press + 2 2021).
Iş wagty: Iýul-22-2022
