در نگاه ترمودینامیکی به چرخه هیدرولوژی، این چرخه از طریق فرایندهای ترمودینامیک به سوی وضعیت غیرتعادلی ترمودینامیکی و تولید حداکثر انتروپی پیش می رود. لذا امکان شناخت و توصیف آن از طریق محاسبه نرخ تولید انتروپی و اصل تولید حداکثر انتروپی (MEP) وجود دارد. بر طبق اصل MEP اگر در یک سیستم به اندازه کافی درجه آزادی وجود داشته باشد، آن سیستم وضعیت پایدار را اتخاذ خواهد کرد، به‎طوری که تولید انتروپی در آن تحت محدودیت های موجود حداکثر می‏شود. اصل MEP می‎تواند به برآورد مؤلفه‎ها و پارامترهای هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز بدون نیاز به شناخت تفصیلی مشخصات سیستم کمک نماید. با توجه به اهمیت این موضوع در علم مدل‎سازی هیدرولوژیکی و کمبود منابع فارسی در این زمینه، مطالعه حاضر با استفاده از منابع علمی معتبر چرخه هیدرولوژی را با نگاه ترمودینامیکی مورد بررسی قرار می دهد. در این مطالعه چرخه هیدرولوژی به عنوان یک سیستم ترمودینامیکی مورد توجه قرار می‎گیرد و نحوه محاسبه نرخ تولید انتروپی توسط هر یک از مؤلفه‎ های بیلان آب ذکر می‏شود. هم‎چنین، نحوه برآورد مؤلفه های هیدرولوژیکی با استفاده از اصل MEP در خلال یک مثال ساده بیان می‎شود. به‎طور کلی، اصل MEP نویدی بزرگ است برای شناخت بهتر فرآیندهای هیدرولوژیکی درون سیستم زمین و توسعه مدل ها بر اساس ترمودینامیک غیرتعادلی.

مفهوم انتروپی در سال 1850 توسط کلاسیون تعریف شده است و برخی مفاهیم ان توسط بولتزانو و گیبس تعمیم داده شد. پس از ان چندین تعمیم از این مفهوم با انگیزه های متفاوت و کاربردها در موضوعات مختلف مانند مکانیک استاتیک، نظریه اطلاعات، سیستم های دینامیکی داده شد. فوجی و کامی انتروپی عملگری نسبی را تعریف کردند و فوروتا مفهوم انتروپی عملگری نسبی پارامتری را به عنوان تعمیم مفهوم انتروپی عملگری نسبی ارائه کرد. این مفاهیم به صورت چشم انداز برخی توابع ساده قابل توصیف هستند و این توصیف مطالعه ان ها را ساده می کند. انتروپی عملگری نسبی تابعی مقعر است و انتروپی عملگری نسبی پارامتری برای برخی از پارامترهای مناسب مقعر خواهد بود. در این مقاله برخی خواص انتروپی عملگری نسبی پارامتری از جمله کران های ان را مطالعه می کنیم. این کران ها، کران های انتروپی عملگری نسبی که قبلا توسط نویسندگان دیگر محاسبه شده اند را تعمیم خواهد داد و در حالت خاص نتایج قبلی را نتیجه خواهد داد.

امروزه تامین آب به منظور تحقق اهداف توسعه پایدار یکی از مهم ترین دغدغه ها و چالش ها در اکثر کشورهای جهان است. به همین دلیل، تعیین مناطق دارای پتانسیل آب زیرزمینی، از ابزارهای مهم در حفاظت، مدیریت و بهره برداری از منابع آب به شمار می رود. بر این اساس، پژوهش حاضر با هدف اولویت بندی عوامل موثر بر پتانسیل آب زیرزمینی و پهنه بندی حساسیت آن با استفاده از مدل های انتروپی شانون و جنگل تصادفی در دشت بجنورد برنامه ریزی شده است. بدین منظور لایه های اطلاعاتی درجه شیب، جهت شیب، شکل شیب، طول شیب، طبقه ارتفاعی، شاخص رطوبت توپوگرافی، فاصله از گسل، تراکم گسل، فاصله از آبراهه، تراکم زهکشی، زمین شناسی و کاربری اراضی به عنوان عوامل موثر بر پتانسیل آب زیرزمینی شناسایی و در نرم افزار ArcGIS رقومی و تهیه شد. سپس با استفاده از مدل های انتروپی شانون و جنگل تصادفی، وزن هر یک از عوامل موثر در نرم افزار آماری R محاسبه و در نهایت نقشه های پتانسیل آب زیرزمینی برای منطقه تحقیق تهیه شد. نتایج ارزیابی دقت روش های پهنه بندی پتانسیل آب زیرزمینی با استفاده از منحنی تشخیص عملکرد نسبی(ROC) ، بیانگر دقت خیلی خوب مدل انتروپی شانون (85.55 درصد) در مقایسه با مدل جنگل تصادفی (76.95 درصد) است. همچنین براساس مدل انتروپی شانون لایه های کاربری اراضی، لیتولوژی، فاصله از آبراهه و طبقه ارتفاعی بیشترین تاثیر را بر پتانسیل آب زیرزمینی در منطقه مطالعاتی داشته اند.

روشهای زیادی برای استخراج ویژگی از تصاویر بافتی ارائه شده اند، یکی از مهمترین و ساده ترین روش ها، روش های مبتنی بر الگوی دودویی محلی است که بدلیل سادگی در پیاده سازی و استخراج ویژگی های مناسب با دقت طبقه بندی بالا، مورد توجه بسیاری از متخصصان قرار گرفته است. همچنین از ترکیب الگوی دودویی محلی و واریانس محلی ویژگی هایی با نتایج بهتر طبقه بندی تولید شده است. در اینجا از یک روش جدید بنام الگوی انتروپی محلی استفاده شده است. این روش از آن جهت که از رابطه ای مشابه انتروپی استفاده می کند بر این اساس نامگذاری شده است ولی از برخی جهات با رابطه انتروپی فرق دارد. روش پیشنهادی در مقایسه با الگوی دودویی محلی و واریانس محلی به نویز مقاوم تر است. همچنین ترکیب آن با الگوی دودویی محلی نتایج بسیار بهتری نسبت به ترکیب واریانس محلی با الگوی دودویی محلی تولید می کند. الگوی انتروپی محلی همانند واریانس نشان دهنده میزان غیرهمسان بودن الگوهای محلی هر همسایگی است. این روش ضمن اینکه کلیه ویژگی های مثبت روش های موجود مانند غیرحساس بودن به چرخش و تغییرات روشنایی را دارد، نسبت به نویز نیز بسیار مقاوم است.

پژوهش حاضر، به مقایسه ی کارایی سه مدل آماری رگرسیون لجستیک، نسبت فراوانی و انتروپی در مدل سازی حساسیت به لغزش در ترانشه های جاده های جنگلی در حوزه های 24 و 25 (ملک رود و شن رود) در استان گیلان پرداخته است. بدین منظور جاده های دو حوزه پیمایش شد و 844 مورد لغزش از مساحت 14/0 تا 5/313 متر مربع شناسایی شد. 591 لغزش (70 درصد) به صورت تصادفی برای مدل سازی و 253 لغزش (30 درصد) برای اعتبارسنجی استفاده شدند. لایه های اطلاعاتی مؤثر بر لغزش تهیه و سپس نقشه های پهنه بندی حساسیت لغزش به سه روش یادشده شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که روش رگرسیون لجستیک با سطح زیرمنحنی 6/74 درصد در مقایسه با مدل های نسبت فراوانی با 2/68 درصد و انتروپی با 5/65 درصد، صحت بیشتری داشته است. همچنین براساس مدل رگرسیون لجستیک عوامل فاصله از گسل و شیب بیشترین تأثیر را بر وقوع لغزش داشته اند. طبق نتایج مدل رگرسیون لجستیک میزان جاده های موجود در مناطق لغزشی با خطر زیاد و خیلی زیاد، 32/4 کیلومتر مربع (25/43 درصد) بوده و 38/51 درصد از مساحت منطقه ی تحقیق نیز در این طبقات قرار گرفته اند. نتایج حاکی از آن است که با وجود در نظر نگرفتن وضعیت روسازی در پژوهش حاضر، درصد زیادی از جاده های موجود در معرض فروپاشی ترانشه ها قرار داشته و به بودجه ی مناسب برای عملیات نیاز دارند که با توجه به رویکرد جدید توقف بهره برداری و درآمدزا نبودن طرح های جایگزین حفاظتی، نشان دهنده ی خطر بزرگی برای تأسیسات مهندسی جنگل است.