Oʻrmon havzasi turi ushbu tadqiqotda togʻli oʻrmon hududini gidrologik va geomorfologik bogʻliqligiga koʻra toʻplanish zonasi, yonbagʻir zonasi yoki mustaqil zonaga ajratuvchi fazoviy tahlil va boshqaruv birligidir. Jaejeong Kim va Dongyeob Kim Janubiy Koreyaning Chungcheong mintaqasida 2022–2024 davrida togʻ oʻrmon havzalari bilan ustma-ust tushgan 1809 ta koʻchki zarari poligonini oʻrganib, zarar koʻlami hamda koʻchki bilan bogʻliq ekologik omillar ushbu uch havza turi orasida farqlanish-farqlanmasligini tekshirgan. Zarar maydoni, perimetri, kengligi, uzunligi va choʻzilish nisbati statistik jihatdan taqqoslangan; 13 ta topografik, tuproq, oʻrmon, geologik va havza morfometriyasi oʻzgaruvchisi bilan Random Forest modellari tuzilgan; modellar takroriy tabaqalashtirilgan 5 qismli kross-validatsiya bilan baholangan va SHAP tahlili orqali oʻzgaruvchilarning hissalari talqin qilingan.

Zarar maydoni, perimetri, kengligi va uzunligi toʻplanish zonalarida eng yuqori, mustaqil zonalarda esa eng past boʻlgan. Oʻrtacha zarar maydoni toʻplanish zonalarida 2413,3 m², yonbagʻir zonalarida 1268,5 m² va mustaqil zonalarda 695,9 m² ni tashkil etgan. Random Forest modellarining oʻrtacha AUC qiymatlari mos ravishda 0,759, 0,733 va 0,830. Havza maydoni uchala havza turida ham yuqori ahamiyatga ega umumiy oʻzgaruvchidir; biroq ikkilamchi omillar havza turiga qarab farqlangan. Toʻplanish zonalarida relyef, DBH sinfi va yonbagʻir uzunligi; yonbagʻir zonalarida yonbagʻir qiyaligi, DBH sinfi va relyef; mustaqil zonalarda esa relyef va yonbagʻir qiyaligi ajralib turgan.

Ushbu natijalar koʻchkini faqat bitta yonbagʻirdagi mahalliy barqarorlik sharoitlari bilan izohlab boʻlmasligi mumkinligini; zarar kattaligi va tarqalish salohiyatini havza ichidagi suv, topografiya, oqim yoʻllari va sediment bogʻliqligi bilan birgalikda baholash zarurligini koʻrsatadi. Shu bilan birga, tadqiqot hodisaga asoslangan yogʻin xavfi modeli emas, sababiylikni isbotlamaydi va natijalar Chungcheong mintaqasi hamda 2022–2024 inventari chegaralarida amal qiladi. Ayniqsa, SHAP nol kesib oʻtish qiymatlari fizik koʻchki chegaralari sifatida emas, balki faqat foydalanilgan maʼlumotlar toʻplami va modellar doirasidagi empirik tayanch nuqtalar sifatida talqin qilinishi kerak.

Koʻchki zarari nega faqat boshlanish nuqtasidagi qiyalik bilan izohlanmaydi?

Koʻchki dastlab yonbagʻirda yuz beradi; biroq zarar har doim ham boshlangʻich hudud bilan cheklanib qolmaydi. Uzilgan tuproq, tosh va yogʻochsimon material suv bilan birga harakatlanib soy tarmoqlariga yetishi, oqim yoʻllarini kuzatishi va quyiroqdagi aholi punktlari, yoʻllar yoki infratuzilma tomon tashilishi mumkin. Shu sababli koʻchki xavfining qayerda boshlanishi qanchalik muhim boʻlsa, buzilgan materialning havza ichida qayerga bogʻlanishi va qanchalik uzoqqa tashilishi ham shunchalik muhimdir.

Tadqiqotning asosiy konseptual oʻqi gidrologik va geomorfologik bogʻliqlikdir. Gidrologik bogʻliqlik suvning hududda qaysi yoʻllar orqali toʻplanishi va oqishini; geomorfologik bogʻliqlik esa sediment va massa harakati mahsulotlarining topografik tuzilma ichida bir joydan boshqa joyga uzatilish darajasini bildiradi. Bir xil kattalikdagi yonbagʻir uzilishi soy tarmogʻiga kuchli bogʻlangan havzada uzoq tashilish yoʻliga kirishi mumkin, bogʻliqligi zaif hududda esa mahalliyroq qolishi mumkin.

Oʻrmon havzasi turi koʻchki zarari kattaligini nega oʻzgartirishi mumkin?

Tadqiqotga koʻra havza turlari suv, sediment va buzilgan yonbagʻir materialining hudud ichida qanday toʻplanishi va tashilishini farqlantiradi; toʻplanish zonalarida oqimning soy tarmoqlariga yaqinlashishi zararning kengroq hududga yoyilishiga qulay sharoit yaratishi mumkin, mustaqil zonalarda esa zaifroq bogʻliqlik zararning mahalliyroq qolishi bilan bogʻliq.

Uch havza turining ilmiy mazmuni

Toʻplanish zonasi (catchment zone), yer usti va yer osti oqimlari muayyan chiqish nuqtasi yoki soy kanaliga tomon yaqinlashadigan hududdir. Yogʻin paytida suvning toʻplanishi, toʻyinganlik va gʻovak suv bosimining ortishi hamda uzilgan sedimentning soy tarmogʻiga bogʻlanishi jihatidan boshqa ikki sinfdan farq qiladi. Tadqiqotda eng katta oʻrtacha koʻchki zarari poligonlari aynan shu sinfda kuzatilgan.

Yonbagʻir zonasi (slope zone), tizma va vodiy chiziqlari orasidagi yonbagʻir ustun boʻlgan hududlarni anglatadi. Oqim bitta chiqish nuqtasida kuchli toʻplanish oʻrniga yonbagʻir yoʻnalishi boʻylab tarqoqroq harakatlanadi. Zararning yonbagʻir ichida yoki yonbagʻir etagida toʻplanishi uzoq masofali soy-tarmogʻi tashilishiga qaraganda ustunroq boʻlishi mumkin.

Mustaqil zona (independent zone), atrofdagi soy kanallari va asosiy topografik oqim yoʻllari bilan bogʻliqligi nisbatan zaif va fazoviy jihatdan koʻproq ajralgan oʻrmon hududlarini anglatadi. Tadqiqot talqiniga koʻra, bu zonalarda uzilgan materialning uzluksiz tarzda quyi havzaga uzatilish ehtimoli pastroq; kuzatilgan zarar poligonlarining oʻrtacha koʻlami ham eng kichik.

Nega tadqiqot hududi sifatida Chungcheong mintaqasi tanlangan?

Tadqiqotchilar boshlangʻich nuqta sifatida 2022–2024 davrida Janubiy Koreya boʻylab qayd etilgan 4794 ta koʻchki zarari yozuvini koʻrib chiqqan. Chungcheongnam-do da 1338, Chungcheongbuk-do da 911, Daejeon da 30 va Sejong da 21 ta qayd mavjud boʻlib, Chungcheong mintaqasidagi jami 2300 ta qayd mamlakat umumiy sonining taxminan %48 ini tashkil etgan. Mintaqada zarar qaydlari sonining koʻpligi va turli oʻrmon-havza tuzilmalarining mavjudligi tadqiqot hududini tanlashning asosiy sababidir.

Chungcheong faqat baland togʻlardan iborat bir xil topografiya emas. Mintaqada nisbatan past togʻlar, tepaliklar, yumshoq etaklar, havzalar va daryo yoʻlaklari boʻylab tekisliklar birgalikda uchraydi. Ushbu geterogen geomorfologiya yonbagʻir uzilishi, yer usti oqimi, soy bogʻliqligi, sediment tashilishi va quyi havzadagi zararning turli fazoviy shakllar hosil qilishiga imkon beradi.

Koʻchki zarari poligonlarini tasniflash

Tadqiqotda 2022–2024 yillardagi koʻchki zarari inventaridan togʻ oʻrmon havzalari bilan ustma-ust tushgan jami 1809 ta zarar poligoni ajratib olingan. Ularning 1159 tasi toʻplanish zonasida, 583 tasi yonbagʻir zonasida va 67 tasi mustaqil zonada tasniflangan.

Bu yerda muhim farq bor. Toʻplanish zonalarida jami zarar poligonlari soni eng koʻp boʻlsa-da, maydon birligiga toʻgʻri keladigan poligon zichligi yonbagʻir zonalarida yuqoriroq. Demak, “eng katta zarar maydoni” va “maydon birligiga eng koʻp zarar poligoni” bir xil tushuncha emas.

Oʻrmon havzasi xaritasi qanday yaratildi?

Tadqiqot Janubiy Koreyaning National Institute of Forest Science instituti tomonidan 2021 yilda tayyorlangan Forest Watershed Map dan foydalangan. Havzani tasniflash asosida 5 m aniqlikdagi DEM, topografik oqim yoʻnalishlari, oqim toʻplanishi, soy tarmogʻi, oʻrmon chegaralari va fazoviy qoʻshnichilik munosabatlari yotadi.

DEM dagi botiqlar toʻldirilgach, oqim yoʻnalishi va oqim toʻplanishi hisoblangan. Soy tarmogʻi uchun minimal hissa qoʻshuvchi maydon 5 ha sifatida ishlatilgan. Soy tarmogʻi oʻrmon chegarasi bilan kesishgan nuqtalar toʻplanish havzalarining ehtimoliy chiqishlari sifatida baholangan, bir soyda bir nechta nuqta boʻlsa, eng quyi oqim nuqtasi tanlangan. Oʻrmon maydoni 3 ha yoki undan katta boʻlgan mos havzalar toʻplanish zonasi sifatida chegaralangan.

Toʻplanish zonalari ajratilgach, qolgan oʻrmon hududi soy tarmogʻiga koʻra oʻng va chap yonbagʻir birliklariga boʻlingan va toʻplanish zonalariga tutash qismlar yonbagʻir zonasi sifatida tasniflangan. Toʻplanish yoki yonbagʻir zonalariga qoʻshni boʻlmagan fazoviy ajralgan oʻrmon boʻlaklari esa mustaqil zona deb taʼriflangan.

Zarar maydonining shakli qanday oʻlchandi?

Tadqiqot har bir koʻchki poligoni uchun maydon, perimetr, uzunlik, kenglik va choʻzilish nisbatini hisoblagan. Maydon zarar egallagan fazoviy yuzani, perimetr poligon chegarasining umumiy uzunligini, uzunlik asosiy rivojlanish yoʻnalishidagi oʻlchamni, kenglik esa unga perpendikulyar koʻndalang oʻlchamni bildiradi.

Notoʻgʻri shakldagi koʻchki poligonlarida faqat sharq-gʻarb yoki shimol-janub koordinata oraligʻidan foydalanish chalgʻitishi mumkinligi sababli tadqiqotchilar Oriented Minimum Bounding Box (OMBB) usulidan foydalangan. OMBB poligonni toʻliq qamrab oladigan minimal maydonli aylantirilgan toʻrtburchakni belgilaydi. Ushbu toʻrtburchakning uzun tomoni koʻchki uzunligi, qisqa tomoni esa kenglik sifatida olingan.

Choʻzilish nisbati manbada uzunlikning kenglikka nisbati sifatida taʼriflangan:

\[ ER=\frac{L}{W} \]

Bu yerda \(ER\) choʻzilish nisbatini, \(L\) OMBB ning uzun tomonini va \(W\) qisqa tomonini bildiradi. Qiymat oshgani sari zarar poligoni bitta yoʻnalishda koʻproq choʻzilgan deb qabul qilinadi. Biroq tadqiqot natijalarida choʻzilish nisbati maydon va oʻlcham mezonlaridek kuchli havza-turi farqini koʻrsatmagan.

Zarar koʻlamidagi farq qanchalik katta edi?

Levene testi barcha besh mezonda teng dispersiya farazi bajarilmaganini koʻrsatgan. Shu sababli klassik bir yoʻnalishli ANOVA oʻrniga Welch ANOVA, juft guruh taqqoslashlari uchun esa Games–Howell post hoc testi qoʻllangan. Maydon, perimetr, kenglik va uzunlik boʻyicha tartib statistik jihatdan toʻplanish zonasi > yonbagʻir zonasi > mustaqil zona koʻrinishida boʻlib, barchasi uchun \(p<0{,}001\) qayd etilgan.

Taʼsir kattaligi natijalari ham farq faqat katta tanlanmadan kelib chiqqan statistik holat emasligini qoʻllab-quvvatlaydi. Maydon, perimetr, kenglik va uzunlik uchun \(\omega^2\) qiymatlari 0,14 dan yuqori va manbada ishlatilgan tasnifga koʻra katta taʼsirga mos keladi. Choʻzilish nisbatining \(\omega^2=0{,}029\) qiymati esa kichik taʼsir boʻlib, Games–Howell natijasida guruhlar aniq ajralmagan.

Toʻplanish zonalarida zarar nega kengroq boʻlishi mumkin?

Tadqiqotning jarayonga asoslangan talqini toʻplanish zonalaridagi oqim yaqinlashuviga qaratilgan. Yer usti va yer osti suvlari umumiy chiqishlar va soy kanallariga tomon toʻplanganda, yogʻin paytida suv va sediment harakat yoʻllari oʻzaro bogʻlanishi mumkin. Uzilgan yonbagʻir materiali kanalga yetganda quyi oqimga tashilish va ayrim sharoitlarda selga oʻxshash sediment tashish jarayonlariga aylanish salohiyati ortishi mumkin.

Ushbu mexanizm tadqiqotda vaqt boʻyicha yuqori aniqlikdagi sediment tashish tajribasi bilan toʻgʻridan-toʻgʻri oʻlchanmagan. Tadqiqotchilar talqini kuzatilgan kattaroq zarar poligonlari bilan gidrologik-geomorfologik bogʻliqlik adabiyotlarini birgalikda baholashga asoslanadi. Shuning uchun “toʻplanish zonasi boʻlish albatta katta koʻchkiga sabab boʻladi” degan sababiy xulosa chiqarib boʻlmaydi.

Yonbagʻir va mustaqil zonalar oʻrtasidagi farq

Yonbagʻir zonalari oraliq tuzilmani koʻrsatgan. Zarar oʻlchamlari toʻplanish zonalaridan kichik, mustaqil zonalardan katta. Tadqiqotchilar buni soy-tarmogʻi bogʻliqligining toʻplanish zonalariga nisbatan zaifroq, ammo mustaqil zonalarga nisbatan kuchliroq boʻlishi bilan bogʻlaydi.

Mustaqil zonalarda zarar maydoni, perimetri, kengligi va uzunligi eng past oʻrtacha qiymatlarga ega. Manba talqiniga koʻra, asosiy oqim yoʻllari bilan zaif bogʻliqlik buzilgan materialning uzoq masofali quyi-oqim uzatilishini cheklashi mumkin. Shunga qaramay, mustaqil zonalar “koʻchki nuqtai nazaridan xavfsiz” deb tasniflanmagan; mahalliy qiyalik va relyef sharoitlari bu zonalarda ham muhim.

Random Forest va SHAP ushbu tadqiqotda bir-biridan farqli ravishda nima qiladi?

Random Forest havzalarni 13 ta ekologik oʻzgaruvchiga koʻra koʻchki zarari qayd etilgan yoki qayd etilmagan deb tasniflaydigan koʻp daraxtli mashinaviy oʻrganish modelidir; SHAP esa oʻqitilgan model prognozlariga qaysi oʻzgaruvchilar qanchalik va qaysi yoʻnalishda hissa qoʻshishini tushuntirish uchun ishlatiladigan talqin usulidir.

Random Forest nega tanlandi?

Koʻchki yuz berishiga topografiya, tuproq, geologiya, oʻrmon tuzilishi va havza morfometriyasining chiziqli boʻlmagan oʻzaro taʼsirlari taʼsir qilishi mumkin. Random Forest koʻplab qaror daraxtlarini birlashtiradigan va har bir daraxtda kuzatuv hamda oʻzgaruvchilar boʻyicha kichik tanlanmalardan foydalanadigan ansambl oʻrganish usulidir. Bu tuzilma chiziqli bogʻlanish farazisiz uzluksiz va kategorik oʻzgaruvchilarni birgalikda ishlatishga imkon beradi.

Tadqiqot Random Forest dan faqat prognozlash maqsadida foydalanmagan. Modelni SHAP bilan talqin qilish mumkinligi turli havza turlarida qaysi oʻzgaruvchilar tasnifga hissa qoʻshishini oʻrganish uchun usul tanlashning muhim sabablaridan biridir.

SHAP nimani koʻrsatadi, nimani koʻrsatmaydi?

SHAP bir oʻzgaruvchi muayyan model prognozini modelning bazaviy kutilmasiga nisbatan qanchalik oʻzgartirishini Shapley qiymatlari orqali tushuntiradi. Ushbu tadqiqotda musbat SHAP qiymati tegishli oʻzgaruvchi prognozni “koʻchki zarari qayd etilgan havza” sinfiga, manfiy qiymat esa “zarar qayd etilmagan havza” sinfiga tomon siljitishini bildiradi.

SHAP qiymati fizik kuch, sababiy koeffitsiyent yoki koʻchkining real dunyodagi mustaqil taʼsiri emas. Oʻzgaruvchining yuqori SHAP ahamiyati model ushbu oʻzgaruvchidan tasniflash uchun axborot olayotganini anglatadi. Ayniqsa havza maydoni kabi tahlil birligi kattaligi bilan ham bogʻliq oʻzgaruvchilarda bu farq juda muhim.

Modelga qaysi ekologik oʻzgaruvchilar kiritildi?

Jami 13 ta oʻzgaruvchi ishlatilgan. Uzluksiz oʻzgaruvchilar Topographic Wetness Index (TWI), yonbagʻir qiyaligi, egrilik, yonbagʻir uzunligi, balandlik, tuproq chuqurligi, havza maydoni, relyef va hypsometric integral (HI); kategorik oʻzgaruvchilar esa ekspozitsiya, oʻrmon turi, DBH sinfi va asos jins turi.

TWI uchun manbada ishlatilgan ifoda:

\[ TWI=\ln\left(\frac{A_{\mathrm{upslope}}}{\tan(\beta)}\right) \]

koʻrinishidadir. \(A_{\mathrm{upslope}}\) yuqori yonbagʻirdan hissa qoʻshuvchi maydonni, \(\beta\) qiyalik burchagini bildiradi. TWI topografik tuzilmaning suv toʻplanishiga qulayligini ifodalovchi indeksdir; tadqiqotda yogʻin miqdori oʻrniga ishlatilmagan.

Hypsometric integral esa:

\[ HI=\frac{\bar{z}-z_{\min}}{\mathrm{relief}} \]

deb taʼriflangan. Bu yerda \(\bar{z}\) oʻrtacha balandlikni, \(z_{\min}\) minimal balandlikni, relyef esa maksimal va minimal balandlik orasidagi farqni bildiradi. HI havza balandlik taqsimotining morfometrik xulosasidir.

DBH sinfi nimani ifodalaydi?

DBH daraxtlarning koʻkrak balandligidagi diametr sinfini ifodalovchi kategorik oʻrmon tuzilishi oʻzgaruvchisidir. Manba maʼlumotlar toʻplamida sinflar nihol/yosh sinf (<6 cm), kichik diametrli (6–16 cm), oʻrta diametrli (18–28 cm) va katta diametrli (≥30 cm) deb taʼriflangan.

Tadqiqotda ayniqsa toʻplanish va yonbagʻir zonalarida kichik DBH sinflari musbat SHAP hissalari bilan, oʻrta va katta sinflar esa koʻproq manfiy hissalar bilan bogʻlangan. Biroq mualliflar DBH sinfi ildiz mustahkamlashini toʻgʻridan-toʻgʻri oʻlchamasligini alohida taʼkidlaydi. DBH daraxt yoshi, tur tarkibi, daraxtzor zichligi, tuproq rivojlanishi va avvalgi oʻrmon boshqaruvi bilan birgalikda oʻzgarishi mumkin boʻlgan proksi oʻzgaruvchidir.

Tadqiqot usuli va natijalari

Koʻchkili va koʻchkisiz havza namunalari qanday shakllantirildi?

Har bir koʻchki zarari poligonining poligon ichidagi vakillik nuqtasi ishlatilgan va ushbu nuqtani oʻz ichiga olgan havza “koʻchki zarari qayd etilgan havza” deb tasniflangan. Bir havza ichida bir nechta zarar poligoni boʻlishi mumkinligi sababli 1809 ta poligon soni bilan mashinaviy oʻrganishda ishlatilgan koʻchkili havzalar soni bir xil emas.

Potensial koʻchkisiz havzalardan koʻchkili havzalarning 500 m atrofidagi nomzodlar chiqarib tashlangan. Maqsad bir-biriga juda yaqin musbat va manfiy namunalar bir xil ekologik sharoitlarni boʻlishishi tufayli yuzaga kelishi mumkin boʻlgan fazoviy yaqinlik taʼsirini kamaytirishdir.

Keyin sinf nomutanosibligini cheklash uchun har bir havza turida koʻchkili va koʻchkisiz namunalar 1:1 nisbatda tuzilgan. Chungcheongnam-do, Chungcheongbuk-do, Daejeon va Sejong maʼmuriy hududlari boʻyicha tabaqalashtirilgan tanlashdan foydalanib, mintaqaviy vakillikni saqlashga harakat qilingan.

Kirish maʼlumotlari qaysi fazoviy masshtabda qayta ishlangan?

TWI, yonbagʻir qiyaligi, egrilik, yonbagʻir uzunligi, balandlik, relyef, HI va ekspozitsiya 1:5000 masshtabli National Digital Topographic Map manbasidagi 10 m DEM dan olingan. Tuproq chuqurligi 1:25.000 National Forest Soil Map dan, oʻrmon turi va DBH sinfi 1:5000 National Forest Type Map dan, asos jins turi esa 1:50.000 National Geologic Map dan olingan.

Turli aniqlik va formatdagi maʼlumotlar umumiy tahlil uchun 10 m × 10 m hujayralarga aylantirilgan. TWI, qiyalik, egrilik, yonbagʻir uzunligi, balandlik va tuproq chuqurligi kabi uzluksiz oʻzgaruvchilarda havza ichidagi hujayralarning oʻrtachasi; ekspozitsiya, oʻrmon turi, DBH va asos jins kabi kategorik oʻzgaruvchilarda esa havza ichida eng koʻp uchraydigan kategoriya ishlatilgan. Havza maydoni, relyef va HI bevosita havza geometriyasidan hisoblangan.

Ushbu jarayon har bir havzani bitta mashinaviy oʻrganish namunasiga aylantiradi. Shu bilan birga, juda tik kichik uchastka yoki juda sayoz mahalliy tuproq qatlami kabi ekstremal sharoitlarni oʻrtacha qiymatda yumshatishi mumkin. Shuning uchun havza oʻrtacha qiymatlari alohida uzilish nuqtasining bevosita mahalliy barqarorlik parametrlari sifatida talqin qilinmasligi kerak.

Multikollinearlik nazorati

Uzluksiz oʻzgaruvchilar orasidagi chiziqli bogʻlanishlar Pearson korrelyatsiya koeffitsiyenti bilan tekshirilgan va \(|r|>0{,}7\) yuqori korrelyatsiya mezoni sifatida ishlatilgan. Hech bir uzluksiz oʻzgaruvchi jufti bu chegaradan oshmagan.

Dispersiya inflyatsiya omili (VIF) boʻyicha ham barcha qiymatlar 10 dan past boʻlgan. Eng yuqori VIF relyef uchun 3,903, undan keyin yonbagʻir qiyaligi uchun 3,539, TWI uchun 2,375 va balandlik uchun 2,151. Havza maydonining VIF qiymati 1,664. Shunday qilib, toʻqqizta uzluksiz oʻzgaruvchining barchasi modelga kiritilgan.

Random Forest qanday oʻqitildi va validatsiya qilindi?

Har bir havza turi uchun alohida Random Forest modeli tuzilgan. Amaliyot R 4.5.1 da ranger paketi yordamida bajarilgan. Modelda 2000 ta qaror daraxti ishlatilgan, har bir tugunda nomzod boʻlinish oʻzgaruvchilari soni \(mtry=2\) deb belgilangan. Har bir daraxt oʻquv maʼlumotlarining %70 qismi bilan, qayta qoʻymasdan kichik tanlanma olish usulida tuzilgan; yaʼni sample.fraction = 0.7 va replace = FALSE sozlamalari qoʻllangan.

Model samaradorligi takroriy tabaqalashtirilgan 5 qismli kross-validatsiya bilan oʻlchangan. Har bir takrorda maʼlumot besh qismga boʻlingan, toʻrt qism oʻqitish va bir qism held-out validatsiya uchun ishlatilgan. Jarayon 10 marta takrorlangani sababli har bir havza turi uchun jami 50 ta oʻqitish–validatsiya kombinatsiyasi hosil boʻlgan.

Tabaqalashtirish koʻchki holati boʻyicha amalga oshirilgan va musbat/manfiy namuna nisbatini har bir fold da saqlash maqsad qilingan. Model giperparametrlari barcha fold larda oʻzgarmas saqlangan va held-out validatsiya maʼlumotlari orqali qoʻshimcha giperparametr optimallashtirish bajarilmagan.

Model samaradorligi

Toʻplanish va yonbagʻir modellari manbada oʻrtacha darajadagi farqlash samaradorligi sifatida talqin qilingan. Mustaqil zonaning AUC koʻrsatkichi yuqoriroq koʻrinsa-da, jami atigi 124 ta model namunasi mavjud. Bir nechta namunaning tasnif natijasi samaradorlik koʻrsatkichlariga kuchliroq taʼsir qilishi mumkinligi sababli mustaqil zona natijasi keng miqyosli umumlashtirish koʻrsatkichi deb hisoblanmagan.

Bundan tashqari, validatsiya ayni tadqiqot hududidagi held-out fold lar orqali amalga oshirilgan. Boshqa hududdan mustaqil tashqi validatsiya maʼlumotlar toʻplami mavjud emas. Shu sababli ushbu samaradorlik qiymatlari modelning boshqa mamlakatlar yoki boshqa davrlarda qanchalik muvaffaqiyatli boʻlishini bevosita koʻrsatmaydi.

SHAP nol kesib oʻtish qiymatlari koʻchki uchun fizik chegara hisoblanadimi?

Yoʻq. Tadqiqotdagi SHAP nol kesib oʻtishlari LOESS egri chizigʻi manfiy SHAP hissasidan musbat hissaga oʻtadigan maʼlumot- va modelga bogʻliq empirik tayanch nuqtalardir; mualliflar ularni universal fizik chegaralar, yogʻin chegaralari yoki bevosita boshqaruv mezonlari sifatida ishlatmaslik kerakligini aniq bildiradi.

SHAP hisob-kitobi qanday bajarildi?

SHAP tahlili R dagi fastshap paketi yordamida bajarilgan. Har bir kross-validatsiya kombinatsiyasida model oʻquv fold larida oʻqitilgan, SHAP qiymatlari faqat held-out fold namunalarida hisoblangan. Oʻquv fold lari SHAP fon maʼlumotlari sifatida ishlatilgan.

Umumiy ahamiyat har bir oʻzgaruvchining oʻrtacha mutlaq SHAP qiymati bilan umumlashtirilgan. Ishora esa prognoz yoʻnalishini bildirgan: musbat SHAP koʻchkili sinf tomon, manfiy SHAP esa koʻchkisiz sinf tomon hissani ifodalaydi.

Har bir havza turi uchun alohida model tuzilgani sababli turli havza turlaridagi mutlaq SHAP kattaliklarini toʻgʻridan-toʻgʻri taqqoslash toʻgʻri emas. Tadqiqot asosan har bir model ichidagi ahamiyat tartibi, hissa yoʻnalishi va bogʻliqlik naqshlariga eʼtibor qaratgan.

Toʻliq modellarda qaysi omillar ajralib turdi?

Yonbagʻir zonasi uchun manbada oʻrtacha mutlaq SHAP qiymatlari havza maydoni 0,063, yonbagʻir qiyaligi 0,040 va DBH sinfi 0,039 deb berilgan. Mustaqil zonada havza maydoni 0,083, relyef 0,079 va yonbagʻir qiyaligi 0,049.

Toʻplanish zonasida havza maydoni 0,093 va relyef 0,038 bilan yuqori oʻrinlarda. Biroq manba matni bilan Shakl 5 dagi DBH va yonbagʻir uzunligi SHAP yorliqlari orasida son jihatdan nomuvofiqlik borligi sababli ushbu ikki oʻzgaruvchi uchun yagona aniq qiymat ushbu Verianla maqolasida majburan qabul qilinmagan.

Havza maydoni haqiqatan ham hamma narsani tushuntiradimi?

Tadqiqotchilar havza maydoni ham fizik maʼnoga ega morfometriya oʻzgaruvchisi, ham tahlil birligining kattaligini ifodalovchi potensial masshtab taʼsiri boʻlishi mumkinligini hisobga olib, alohida sezgirlik tahlilini oʻtkazgan. Uchta model taqqoslangan: barcha 13 oʻzgaruvchini oʻz ichiga olgan toʻliq model, havza maydonini chiqarib tashlagan model va faqat havza maydonidan foydalangan model.

Havza maydonini chiqarish barcha modellarda AUC ni kamaytirgan; biroq pasayish cheklangan: toʻplanish zonasida 0,017, yonbagʻir zonasida 0,029 va mustaqil zonada 0,009. Toʻliq modellar barcha havza turlarida eng yaxshi samaradorlikni koʻrsatgan. Bu topilma havza maydoni mazmunli axborot olib yurishini, ammo tasnif faqat havza kattaligiga tayanmasligini qoʻllab-quvvatlaydi.

Havza maydoni chiqarilganda qaysi oʻzgaruvchilar qoldi?

Havza maydoni chiqarilganda toʻplanish zonalarida relyef va yonbagʻir uzunligi yuqori oʻrinlarda qolgan; egrilik va DBH sinfi ham mazmunli model axborotini taʼminlagan. Yonbagʻir zonalarida yonbagʻir qiyaligi, DBH sinfi va relyef eng yaqqol omillardir. Mustaqil zonalarda esa relyef va yonbagʻir qiyaligi kuchli tarzda ajralib turgan.

Bu natija uch havza turiga bir xil “bitta omilli” izohni qoʻllab boʻlmasligini qoʻllab-quvvatlaydi. Toʻplanish zonalarida oqim yoʻli va sediment bogʻliqligini ifodalovchi havza morfometriyasi; yonbagʻir zonalarida mahalliy barqarorlik va oʻrmon tuzilishi; mustaqil zonalarda esa mahalliy relyef va qiyalik aniqroq koʻrinadi.

SHAP bogʻliqlik naqshlari

Tadqiqot muhim uzluksiz oʻzgaruvchilar uchun SHAP bogʻliqlik grafiklariga LOESS egri chizigʻini moslashtirgan va manfiy hissadan musbat hissaga birinchi oʻtishni empirik nol kesib oʻtish sifatida belgilagan. Ushbu qiymatlardagi noaniqlik 100 ta tabaqalashtirilgan bootstrap qayta tanlash yordamida %95 ishonch oraligʻi bilan berilgan.

DBH sinfi uzluksiz oʻzgaruvchi boʻlmagani sababli u uchun xuddi shu tarzda fizik nol kesib oʻtish chegarasi hisoblanmagan. Toʻplanish va yonbagʻir modellaridagi SHAP taqsimotlarida nihol va kichik diametr sinflari koʻproq musbat, oʻrta va katta diametr sinflari esa koʻproq manfiy hissa koʻrsatishi model naqshi sifatida talqin qilingan.

Oʻrmon boshqaruvi nuqtai nazaridan talqin

Toʻplanish zonalarida boshqaruv faqat uzilish nuqtasini emas, balki soy kanallari bilan bogʻlanishni, sediment harakat yoʻllarini, kanal tiqilib qolish ehtimolini va quyi havzadagi xavf ostidagi elementlarni ham baholashi kerak. Katta havza maydoni, yuqori relyef va uzun oqim yoʻllari birga uchraydigan toʻplanish hududlari batafsilroq tekshiruv uchun ustuvorlashtirilishi mumkin; biroq SHAP nol kesib oʻtishlari bevosita maʼmuriy chegara sifatida ishlatilmasligi kerak.

Yonbagʻir zonalarida mahalliy yonbagʻir qiyaligi, relyef, tuproq sharoiti va oʻrmon tuzilishini birgalikda baholash maqsadga muvofiq. Oʻrmon yoʻllari, qazma-toʻldirma qiyaliklari va inshootlarga tutash tik yonbagʻirlar alohida ahamiyatga ega boʻlishi mumkin. DBH sinfi yolgʻiz oʻzi boshqaruv qarorini qabul qilish uchun yetarli emas; uni tur, yosh, daraxtzor zichligi va ildiz xususiyatlari kabi bevosita oʻzgaruvchilar bilan birga baholash kerak.

Mustaqil zonalarda quyi havzaga uzoq masofali zarar tarqalishi cheklanganroq boʻlishi mumkin boʻlsa-da, mahalliy tik yonbagʻirlar va bevosita taʼsir ostidagi oʻrmon yoʻllari yoki inshootlarni eʼtibordan chetda qoldirmaslik kerak. Manba ayniqsa mustaqil zona tanlanmasi kichikligi sababli ushbu sinf boʻyicha boshqaruv talqinlarini qoʻshimcha maʼlumotlar bilan qoʻllab-quvvatlashni tavsiya qiladi.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan talqin

Maʼlumotlar oʻrmon havzasining gidrologik-geomorfologik konteksti koʻchki zarari poligonlari koʻlami bilan bogʻliqligini; zarar maydoni, perimetri, uzunligi va kengligi toʻplanish zonalaridan mustaqil zonalar tomon kamayishini koʻrsatadi. Random Forest va SHAP natijalari ham model foydalanadigan taʼsir etuvchi omillar havza turiga koʻra bir xil emasligini qoʻllab-quvvatlaydi.

Havza maydoni umumiy kuchli model oʻzgaruvchisidir, biroq sezgirlik tahlili uning yolgʻiz oʻzi yetarli emasligini koʻrsatadi. Shu sababli topografiya, oʻrmon tuzilishi, tuproq va geologiya kabi boshqa oʻzgaruvchilar eʼtibordan chetda qolmasligi kerak.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlamaydigan talqin

Tadqiqot SHAP ahamiyat tartibi fizik sababiylikni isbotlaydi degan xulosani koʻrsatmaydi. Yuqori SHAP qiymati oʻzgaruvchi model prognozi uchun axborot berishini koʻrsatadi; bu “ushbu oʻzgaruvchi koʻchkiga shuncha miqdorda sabab boʻldi” degani emas.

Tadqiqot hodisaga asoslangan yogʻin intensivligi yoki davomiylik chegarasini yaratmaydi. Yogʻin intensivligi, yogʻin davomiyligi va hodisaga asoslangan jami yogʻin modelga kiritilmagan. Shu sababli natijalardan yogʻin bilan tetiklanish chegaralarini belgilash uchun foydalanib boʻlmaydi.

Tadqiqot mustaqil tashqi hududda validatsiya qilingan milliy yoki universal koʻchki prognoz tizimi emas. Model baholashi Chungcheong ichidagi kross-validatsiya fold lariga asoslanadi.

“Koʻchkisiz havza” yorligʻi geologik maʼnoda koʻchki yuz berishi mumkin boʻlmagan hudud degani emas. U faqat 2022–2024 davrida foydalanilgan zarar inventarida koʻchki zarari qayd etilmagan havzalarni anglatadi.

Cheklovlar va kelajakda bajarilishi kerak boʻlgan ishlar

Birinchi cheklov geografik va vaqt qamrovidir. Maʼlumot Chungcheong mintaqasi va faqat 2022–2024 davriga tegishli; natijalarga oʻsha davrdagi yogʻin, yer, oʻrmon va zarar qayd tizimi taʼsir qilgan boʻlishi mumkin. Turli mintaqalar va uzoqroq davrlardan foydalanib, havza turiga xos naqshlar takrorlanadimi-yoʻqmi sinash kerak.

Ikkinchi cheklov yogʻin maʼlumotidir. Har bir koʻchki poligonining aniq yuz berish vaqti va qaysi yogʻin hodisasiga tegishli ekanini ishonchli aniqlab boʻlmagani uchun yogʻin intensivligi, davomiyligi va hodisa jami modelga kiritilmagan. Kelajakda hodisaga asoslangan yogʻin, tuproq namligi va yer osti suvlari maʼlumotlari bilan jarayonni bevosita validatsiya qilish zarur.

Uchinchi cheklov manfiy namuna taʼrifidir. Zarar qaydi boʻlmagan havzalar haqiqatan ham koʻchkisiz boʻlmasligi mumkin; ayrim hodisalar oʻrganilmagan yoki zarar inventariga kiritilmagan boʻlishi mumkin. Manba batafsilroq dala tekshiruvlari asosida uzilish zonasi, tashilish yoʻli va yotqiziq zonasini alohida belgilaydigan inventarlarni tavsiya qiladi.

Toʻrtinchi cheklov havza oʻrtacha qiymatlari mahalliy geterogenlikni kamaytirishidir. Oʻrtacha yonbagʻir qiyaligi, tuproq chuqurligi yoki oʻrmon tuzilishi havza ichidagi juda tik, juda sayoz yoki maxsus botiq kichik hududlarni yashirishi mumkin. Yuqori percentillar, ekstremal qiymatlar, fazoviy oʻzgaruvchanlik, yuqori aniqlikdagi DEM mezonlari va soygacha masofa kabi qoʻshimcha koʻrsatkichlar kelajakda baholanishi mumkin.

Beshinchi cheklov tashqi validatsiya yoʻqligidir. Takroriy kross-validatsiya bitta mintaqa ichidagi model barqarorligini oʻlchaydi; toʻliq spatial block cross-validation yoki boshqa mintaqalarda mustaqil validatsiya oʻtkazilmagan. Ayniqsa mustaqil zona modeli uchun tanlanma kichik.

Nihoyat, oʻrmon turi va DBH sinfi ildiz mustahkamlashini bevosita oʻlchamaydi. Kelajak tadqiqotlarda daraxt turi, daraxtzor yoshi, diametr taqsimoti, daraxtzor zichligi, ildizning tortilish mustahkamligi, tuproqning fizik xususiyatlari va oʻrmon boshqaruvi tarixi kabi oʻzgaruvchilarni qoʻshish tavsiya qilinadi.

Manba va usul izohi

Asl sarlavha: Quantifying Landslide Damage Characteristics and Influencing Factors Across Mountain Forest Watershed Types Using Random Forest and SHAP.

Mualliflar: Jaejeong Kim; Dongyeob Kim.

Masʼul muallif: Dongyeob Kim.

Muassasalar: Department of Natural Resources, Daegu University; Landslide Division, National Institute of Forest Science; Department of Landscape, Forest and Garden, Daegu University, Republic of Korea.

Jurnal: Forests.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Nashr maʼlumoti: Forests 2026, 17(9), 1063.

DOI: 10.3390/f17091063.

Nashr sanasi: 6 sentabr 2026.

Maqola tarixi: Qabul qilingan 13 avgust 2026; tahrir 1 sentabr 2026; qabul qilingan 4 sentabr 2026.

Manba turi: Taqrizdan oʻtgan, ochiq kirishli asl tadqiqot maqolasi; fazoviy zarar tahlili, statistik taqqoslash, Random Forest tasnifi va SHAP asosidagi tushuntiriladigan mashinaviy oʻrganish.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY 4.0). Mualliflik huquqi mualliflarga tegishli.

Tadqiqot hududi: Chungcheongnam-do, Chungcheongbuk-do, Daejeon Metropolitan City va Sejong Special Self-Governing City ni qamrab oluvchi Chungcheong mintaqasi, Republic of Korea.

Tadqiqot davri: 2022–2024 yillardagi koʻchki zarari inventari.

Asosiy maʼlumot: Togʻ oʻrmon havzalari bilan ustma-ust tushgan 1809 ta koʻchki zarari poligoni.

Havza turlari: Toʻplanish zonasi (catchment zone), yonbagʻir zonasi (slope zone), mustaqil zona (independent zone).

Statistik dasturiy taʼminot: R 4.5.1.

Statistik ahamiyatlilik: α = 0,05.

Guruhlar taqqoslanishi: Levene testidan keyin dispersiya bir xilligi taʼminlanmagani uchun Welch ANOVA va Games–Howell post hoc testi; taʼsir kattaligi uchun omega squared (ω²).

Mashinaviy oʻrganish: R ranger paketi; 2000 daraxt, mtry = 2, sample.fraction = 0.7, replace = FALSE.

Validatsiya: 10 marta takrorlangan tabaqalashtirilgan 5 qismli kross-validatsiya; har bir havza turi uchun 50 ta oʻqitish–held-out validatsiya kombinatsiyasi.

Model koʻrsatkichlari: AUC, Cohen's kappa, F1-score, accuracy va precision.

SHAP: R fastshap paketi; held-out fold namunalarida SHAP hisoblash, oʻrtacha mutlaq SHAP bilan global ahamiyat, LOESS bogʻliqlik egri chiziqlari va 100 ta bootstrap namunalash orqali empirik nol kesib oʻtishlarning %95 ishonch oraliqlari.

Moliyalashtirish: Korea Forest Service / Korea Forestry Promotion Institute, Forest Science Technology R&D dasturi; loyiha RS-2025-02213492.

Maʼlumotlarning mavjudligi: Koʻchki zarari inventari va davlat muassasalaridan olingan geografik maʼlumotlar toʻplamlari qayta tarqatish cheklovlariga ega; kirish soʻrovlari asl maʼlumot taʼminotchilariga yoʻnaltirilishi kerak.

Manfaatlar toʻqnashuvi: Mualliflar manfaatlar toʻqnashuvi yoʻqligini bildirgan.

Sunʼiy intellektdan foydalanish bayonoti: Mualliflar maqolaning asl qoralamasini koʻrib chiqish va ingliz tilini tahrirlash uchun ChatGPT GPT-5.5 Thinking dan foydalanganlarini; natijani oʻzlari koʻrib chiqib tahrirlaganlarini va nashr mazmuni uchun javobgarlikni oʻz zimmalariga olganlarini bildirgan.

Muallif hissalari: Jaejeong Kim va Dongyeob Kim konseptuallashtirish va metodologiyaga hissa qoʻshgan. Jaejeong Kim dasturiy taʼminot, validatsiya, formal tahlil, maʼlumotlar kuratsiyasi, asl qoralama va vizualizatsiyani bajargan. Dongyeob Kim koʻrib chiqish/tahrirlash, maslahat, loyiha boshqaruvi va moliyalashtirishni jalb qilish uchun masʼul boʻlgan.

Asosiy talqin chegarasi: Tadqiqot hodisaga asoslangan yogʻin tetiklash modeli yoki universal fizik koʻchki chegarasini yaratmaydi. Random Forest va SHAP natijalari tadqiqot hududidagi fazoviy tanlanma uchun ichki validatsiya va model izohi xususiyatiga ega; ular sababiylik yoki boshqa hududlarga bevosita umumlashtirish mumkinligining isboti emas.

Manba ichidagi nomuvofiqlik izohi: Jadval 7 toʻplanish zonasidagi faqat-havza-maydoni modelining AUC qiymatini 0,638 deb beradi, shu boʻlim izoh matnida esa 0,683 deb koʻrsatilgan. Bundan tashqari, toʻplanish zonasi uchun Shakl 5 dagi DBH sinfi va yonbagʻir uzunligi SHAP yorliqlari bilan izoh matnidagi ayrim sonlar toʻliq mos kelmaydi. Bu qiymatlar Verianla tomonidan taxmin yoʻli bilan muvofiqlashtirilmagan.