خاک پایه واساس حیات؛کشاورزی و امنیت غذایی به شمارمی رود ومطالعه خواص فیزیکی و مکانیکی پایه بسیار مهمی برای حفاظت ازخاک و مدیریت خاک وآب است. با نظارت بر تغییرات ویژگیهای فیزیکی خاک می توان پیش بینی دقیق تناسب اراضی و مسیرکشاورزی پایدار را دنبال کرد. ویژگی های مکانیکی خاک به طور گسترده برای اهداف مهندسی و زمین شناسی و همچنین در کاربردهای کشاورزی و زیست محیطی استفاده می شوند. روش های آزمایشگاهی متعارف مطالعات مکانیکی به علت صرف زمان و هزینه های کلان درایران به طور محدود انجام می گردد که امروزه روش های نوین مانند طیف سنجی این مشکلات را برطرف کرده است. دراین پژوهش کارایی روش های اسپکترومتری مرئی تا فروسرخ نزدیک دربرآورد شاخص های فیزیکی و مکانیکی برای 100 نقطه مطالعاتی درسطح حوضه آبخیزمندرجان-زاینده رود از نمونه های خاک رویی عمق 0 تا 30 سانتی متری مورد ارزیابی قرارگرفت. همچنین حدودآتربرگ و ویژگی های فیزیکی همگی به روش آزمایشگاهی اندازهگیری شدند. ویژگیهای فیزیکی بررسی شده شامل میانگین وزنی قطر خاکدانه، هدایت هیدرولیکی اشباع ، مقاومت فروروی خشک و مقاومت فروروی اشباع و همچنین ویژگیهای مکانیکی شامل حدود آتربرگ اندازه گیری شد. تمامی 100 نمونه خاک توسط دستگاه طیف سنج در دامنه 350 تا 2400 نانومتر در سه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفتند و طیف های به دست آمده بعد از اعمال پیش پردازش های ششگانه در مدل سازی مورد استفاده قرار گرفتند.
در این پژوهش برای مدل سازی بین طیف های مرئی - فروسرخ نزدیک و شاخصهای مکانیکی انتخاب شده از الگوریتم رگرسیون حداقل مربعات جزئی استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که بهترین پیش پردازش انتخاب شده برای هریک از ویژگیهای هدایت هیدرولیکی اشباع ، میانگین وزنی قطر خاکدانه ، مقاومت فروروی اشباع و خشک ، حدروانی ، حدانقباض ، شاخص انقباض و شاخص خمیری پیش پردازش داده های طیفی خام است که ضرایب تبیین پیش بینی شده به ترتیب برابر35/0 ، 0001/0 ، 59/0 ، 66/0 ، 51/0 ، 90/0 ، 41/0 و 007/0 است. بهترین عملکرد را حدانقباض و بعد ازآن حدروانی و مقاومت فروروی خشک وضعیفترین عملکردها در پیش بینی شاخص انقباض و مقاومت فروروی خشک خاک حاصل شد. برای شاخص تردی و حدخمیری درتمامی پیش پردازش های اعمال شده نتایج قابل قبولی به دست نیامد.
این نتایج برای هر شاخص به میزان همبستگی با استحکام خاک ، درصد و نوع رس و میزان ماده آلی بستگی داشت .یافته ها نشان داد طیف سنجی روشی قابل اعتماد برای پیش بینی برخی ویژگیهای مکانیکی خاک قابل استفاده است. ولی برای بهبود نتایج پیشنهاد می شود سایر مدل های غیرخطی و مبتنی بر ماشین یادگیری در مرحله واسنجی مورد ارزیابی قرار گیرند.
واژه های کلیدی: طیف سنجی، حدودآتربرگ، رگرسیون حداقل مربعات جزئی، هدایت هیدرولیکی اشباع، مقاومت فروروی، میانگین وزنی قطرخاکدانه ها، مرئی -فروسرخ نزدیک