Experimental performance of spatial interpolators for groundwater salinity

Abstract

سوف يتم في هذا البحث إعداد خرائط توزيع المياه الجوفية عن طريق جمع العينات من شبكة دقيقة، أو استخدام طرق التقدير البيني المكاني، وعادة ما يستخدم الأسلوب الأخير، وذلك لتقليل تكلفة بناء الخريطة لكن التفاصيل الظاهرية للخرائط المعدة عن طرق التقدير البيني المكاني قد تكون مضللة ولا تخدم الهدف، إذا لم يتم اختيار الطريقة المناسبة وحيث إن أفضل الطرق للتقدير البيني المكاني لا يمكن معرفتها مسبقا، فإن هذه الدراسة تهدف إلى تحديد أفضل طرق التقدير البيني المكاني لملوحة المياه الجوفية بناء على مقارنة الأداء التجريبي لخمس من طرق التقدير البيني المكاني، وذلك من خلال أسلوب التحقق المتبادل (crossvalidation) ومقارنة درجة وضوح الاتجاه الإقليمي للملوحة في الأسطح المبنية على القيم المقدرة وتشمل الطرق التي قورن أداؤها في هذه الدراسة الكرنج الاعتيادي (ordinary kriging)، والكرجنج اللوغاريتمي (lognormal kriging)، وقلوب المسافة، ومقلوب مربع المسافة، ومقلوب مكعب المسافة وقد بينت النتائج أن جميع الطرق المعروضة في هذه الدراسة ليست متحيزة، لكن الكرجنج الاعتيادي يعتبر أقلها تحيزا وتعد دقة طرق التقدير البيني المكاني المقتصاه في هذه الدراسة عالية نسبيا، كما أن الاختلاف في الدقة بين هذه الطرق بسيطا، كذلك تبين أن أسطح الأشكال البيانية ثلاثية الأبعاد، المبنية على القيم المقدرة لملوحة المياه الجوفية باستخدام شبكة دقيقة تتميز بقمم وحفر معزولة، بينما الأسطح المتحصل عليها من الطرق المبنية على مقلوب المسافة يطغى عليها الحفر غير المتصلة، والقمم المعزولة، مما يجعل إدراك الاتجاه الإقليمي متعذرا وفي المقابل الأسطح المتحصل عليها بطرق الكرجنج تخلو من الحفر والقمم، وتوضح المناطق ذات الملوحة المنخفضة على شكل أحواض، والمناطق عالية الملوحة تبرز على شكل سلاسل، مما يسهل إدراك الاتجاه الإقليمي لملوحة المياه الجوفية ويعد الكرجنج الاعتيادي أفضل الطرق للتقدير البيني المكاني لملوحة المياه الجوفية في منطقة الدراسة، إذا أُخذ في الاعتبار كل من الدقة، و مستوى تسوية البيانات، ودرجة الانحياز، ووضوح الاتجاه الإقليمي على الأسطح المبنية على القيم المقدرة

Mapping groundwater qualities requires either sampling on a fine regular grid or spatial interpolation The latter is usually used because the cost of the former is prohibitive Experimental performance of five spatial interpolators for groundwater salinity was investigated using crossvalidation The methods included ordinary kriging (OK) lognormal kriging inverse distance inverse squared distance and inverse cubed distance The results show that OK outperformed other interpolators in terms of bias Interpolation accuracy based on mean absolute difference criterion is relatively high for all interpolators with small difference among them While the threedimensional surfaces produced by all inverse distance based procedures are dominated by isolated peaks and pits surfaces produced by kriging are free from localized pits and peaks and show areas of low groundwater salinity as elongated basins and areas of high salinity as ridges which make regional trends easy to identify Considering all criteria OK was judged to be the most suitable spatial interpolator for groundwater salinity in this study