۱. گروه محيط زيست، دانشکده شيلات و محيط زيست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبيعی گرگان
* : مسئول مكاتبات، پست الكترونيكي: [email protected]
۱
مقدمه
1268732170558

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 15:31 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 15:31 IRST on Saturday October 28th 2017

ارزیــ ابی و تخصــ یص چنــ دهدفــ ه کــ اربري اراضــ ی (Multi Objective Land Use Assessment and Allocation)، مس ئله تص میمگی ري تخص یص من ابع اس ت ک ه ب ه ارزی ابی مطلوبیت هر واحد سرزمین براي گزینـه هـاي مختلـف کـاربرياراضی میپردازد. هـدف از ایـن روش، دسـتیابی بـه تخصـیصبهینه کاربريها و به حداکثر رسـاندن میـزان تناسـب بـین آنهـااست(19). به طور کلـی، ارزیـابی مطلوبیـت نسـبی هـر گزینـهکاربري بر اساس معیارهاي چندگانـه انجـام مـیشـود . معیارهـاشامل ویژگیهاي مرتبط با کـاربري از نظـر اهـداف اجتمـاعی،اقتصادي و محیط زیسـتی اسـت8(). در مسـائل تصـمیمگیـريچندهدفه بهواسطه حضور ذینفعان مختلـف بـا علائـق متفـاوتتع ارض ب ین ک اربريه اي ناس ازگار، ام ري اجتن اب ناپ ذیر است6(). ثابـت شـده اسـت کـه فنـون متفـاوت تصـمیمگیـريچن دمعیاره (Multi Criteria Decision Making) م یتوانن د بهعنوان ابزار پشتیبان تصمیم گیـري در حـل مسـائل ارزیـابی وتخصیص چندهدفه کاربري اراضی مورد استفاده قرار گیرد(61) و از این راه تعارض میان کاربريها را به حـداقل برسـاند. یـکمس ئله بهین هس ازي، ی افتن بهت رین راه ح ل از می ان هم ه راه حلهاي عملی است. همانند سایر مسائل بهینهسازي در ارزیـابی وتخصیص چندهدفه کاربري اراضی، راهحل بهینه در میان ترکیبـاتنامحدود و ممکممک ِنِن ویژگیهـاي واحـدهاي سـرزمین و گزینـههـايکاربري اراضی قرار دارد(10).
از لحاظ محاسبهاي، جستجوي هر یک از این ترکیبات ب ـه-وسیله رویکردهاي بهینهسازي ریاضی یا سیسـتماتیک امکـانپـذیرنیست(22). بهینهسازي تقریبی یا روشهاي اکتشـافی (Heuristic Methods) به طور موفقیت آمیزي یک راهحل نزدیک بـه بهینـهبراي این دسته از مسائل با لحاظ نمودن دو عامل کیفیت مسـئلهو زمان محاسبه، ارائـه مـیدهنـد (21). لازم بـه ذکـر اسـت کـهروش ها و الگوریتمهاي بهینهسازي به دو دسته الگوریتمهاي دقیق و الگوریتمهاي تقریبی تقسیم بندي می شـوند . الگـوریتم هـاي دقیـقنظیر برنامهریزي خطی قادر به یافتن جواب بهینه بهصورت دقیق
۲
هستند، اما درمورد مسائل بهینهسازي پیچیـده کـارایی ندارنـد وزمان حل آنها در این مسائل بـ هطـور نمـایی افـزایش مـی یابـد . الگوریتم هاي تقریبی قادر به یافتن جواب هاي نزدیک بـه بهینـه در زمان حل نسبتاً کوتاه براي مسائل بهینه سازي سخت هسـتند . الگوریتم هاي تقریبی نیز به دو دسته الگوریتم هاي اکتشافی و فرا اکتشافی تقسیمبندي مـی شـوند 4(). در بـین الگـوریتمهـاي فـرااکتشافی، شبیهسازي تبریـد تـدریجی(Simulated Annealing) روشی سودمند و کارا براي یافتن راهحل بهینه مسائل ارزیـابی وتخصیص چند هدفه کاربري اراضی محسوب میشود5(). یـکروش دیگرتصمیمگیري چندمعیاره که میتواند مسئله ارزیابی و تخصیص چنـد هدفـه کـاربري اراضـی را حـل کنـد، اکتشـافیانتخابی (Choice Heuristic) نامیده مـی شـود . ایـن روش ، یـکقاعده تصمیم خاص را دنبـال مـی کنـد تـا یـک راه حـل بـرايمسئلهاي با معیارها و اهداف چندگانه بیابد. ایستمن و همکـاران(11) یک روش اکتشافی انتخابی بر پایه نزدیکی به نقطه ایدهآل براي حل تعارضات کاربريهاي اراضی ناسـازگار ارائـه دادنـد. الگوریتم ارائه شده ایشان بهعنوان رویه پشتیبان تصمیمگیري در نرم افزارIDRISI Kilimanjaro وارد شده است. رویه ذکر شده
اختصاص چند هدفه زمـین(Multi Objective Land Allocation) خوان ده م یش ود. ش بیهس ازي تبری د ت دریجی و اختص اص چندهدفه سرزمین دو رویکرد متفاوت تصمیمگیري چنـدمعیارهمیباشند و قادر به ارائه راهحـل در ارزیـابی و تخصـیص چنـدهدفه کاربري اراضی با استفاده از قواعد تصمیم متفاوت هستند.
در این حالت میتوان با بررسی میزان بهینگـی راه حـل هـاي دوروش به مقایسه عملکرد و کارایینسبی آنها پرداخت7().
ه دف از ای ن مقال ه معرف ی دو روش ش بیهس ازي تبری د تدریجی و اختصاص چندهدفه زمین و مقایسه کـارایی آنهـا درحل یک مسئله ارزیابی و تخصیص چندهدفـه کـاربري اراضـیاست. از مطالعات انجام شده با هدف تخصیص چنـدکاربري بـاالگوریتم شبیهسازي تبرید تدریجی میتوان به مارتینز- فـالرو وهمکاران (31) اشاره نمود که با استفاده از تابع هدف متشکل از شش فاکتور سود، هزینه انتقال کاربري اراضی، هزینه اجتمـاعی،اث ر مح یط زیس تی، مس احت ک ل س رزمین و پیوس تگی، ب هتخص یص منطق ه م وردمطالع ه ب راي 01 فعالی ت کش اورزي پرداختند. ارتـز و هولینـک(5) بـا در نظـر گـرفتن تـابع هـدفحداقلسازي هزینه توسعه و حداکثرسازي فشردگی مکـانی، بـهتخصیص بهینه کاربريها پرداختند .شارما و لی(81) در مطالعـهخود به مقایسه دو روش شبیهسازي تبرید تدریجی و اختصاص چندهدفه زمین در تخصیص چندهدفه کاربري اراضی پرداختند و نتیجه مطالعه نشان داد که شبیهسازي تبرید تدریجی در مقابل اختصاص چندهدفه زمین در تعیین مطلوبیـت کـاربري اراضـیموفقتر بوده است و نسبت به روش اختصاص چندهدفه زمـینمحیطی فشردهتر و منسجمتر را براي هر کـاربري ایجـاد نمـودهاست. نتایج مطالعه سانته-ریوریا و همکاران(71) نشـان داد کـهوجود فاکتور فشردگی در تابع هدف شبیهسازي تبرید تـدریجیاز پخششدگی بالاي کاربريهاي تخصیص یافته در مقایسـه بـاروش اختصاص چندهدفه زمین جلـوگیري مـیکنـد . براسـاسمرور منابع در دسترس، تاکنون مطالعهاي بـا بـهکـارگیري روششبیهسازي تبرید تدریجی با هدف گـزینش بهینـه کـاربريهـاياراضی آمایش سرزمین در ایران صورت نگرفته است. مومنی(3) به شناسایی شبکهاي از مناطق تحت حفاظت در اسـتان گلسـتانبا استفاده از الگوریتم تبرید شبیه سازي شده در نرم افـزا رMarxan پرداخت. مهري(2) در پژوهش خود روشهاي هوش مصـنوعیبا تاکید بر الگوریتم تبریـد شـبیهسـازي شـده را بـراي بررسـیکارایی مناطق تحت حفاظـت موجـود و اولویـتبنـدي منـاطقمناسب حفاظت در اسـتان مازنـدران ،مـورد بررسـی قـرار دادهاست.

مواد و روش ها
الگوریتم شبیهسازي تبرید تدریجی
الگوریتم شبیهسازي تبرید تدریجی، یک الگـور یتم بهینـه سـاز ي اکتشافی کارا و سودمند در حل مسائل بهینهسـاز ي اسـت . منشـأالگوریتم شبیهسازي تبری ـد تـدر یجی ،بـر پا ی ـه مطالعـات کـركپاتریک و همکاران( 21)،سـر نی و همکـاران(9) در سـال هـا ي 1983 و 1985 است. براي حل یک مسئله بهینه سازي ،الگوریتم شبیهسازي تبرید تدریجی ابتدا از یک جواب اولیه شروع می کند و سپس در یک حلقه تکرار جواب هاي جدید تصادفی با تغیی ـر جاي سلولها بـهوجـود مـیآورد. اگـر جـواب جدی ـد ،بهتـر ازجواب قبلی باشد، الگوریتم آن را بهعنـوان جـواب فعلـی قـرارمی دهد، در غیر اینصورت، الگوریتم آن جـواب را بـا احتمـالexp(-∆E/T) به همان شکل جواب قبلی می پذیرد .در این رابطه ∆E تفاوت سطح انرژي بین تابع هدف جـواب قبلـی و جـوابجدید است و T یک پارامتر به نام دما است. در هر دما، چندین تکرار اجرا می شود و سپس دما به آرامی کـاهش داده مـی شـود .
در گام هاي اولیه دما خیلی بـالا قـرار داده مـی شـود تـا احتمـالپذیرش جواب هاي نه چندان مطلوب هم وجود داشته باشد. بـاکاهش تدریجی دما، درگام هـا ي پای ـانی احتمـال کمتـري بـرا ي پ ذیرش ج وابه اي ب دتر وج ود خواه د داش ت و بن ابراین الگوریتم به سمت یک جـواب خـوب همگـرا مـی شـود 4(). در شبیهسازي تبرید تدریجی ای ـن امکـان وجـود دارد کـه بـا ی ـک احتمال مشخص (که بهصورت تصادفی تولید میشـود ) پاسـخ -هاي بدتر نیز پذیرفته شود. اجراي شبیهسـاز ي تبری ـد تـدر یجی نیاز به تعریف پارامترهاي فضاي جسـتجو (Space Searching)، تابع هزینه( Cost Function) و برنامه سردسـاز ي شـامل دمـاي
اولیه( Initial Temperature)، نرخ کاهش دما (Cooling Rate)، تعداد تکرارهاي داخلی(Swaps) در هر دمـا ي کنتـرل و قاعـدهتوقف دارد (61 و 19). نمودار جری ـانی الگـور یتم شـ بیهسـاز ي تبرید تدریجی در شکل (1) نمایش داده شده است.

اختصاص چندهدفه زمین
1268732170558

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 15:31 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 15:31 IRST on Saturday October 28th 2017

اختصاص چند هدفه زمین رویه پشتیبان تصمیمگیري در نـرم افـزار Kilimanjaro IDRISI است و با هدف ایجـاد راهحـل ب هینـه در تخصیص فضـا بـه کـاربريهـا ي چندگانـه و اغلـب ناسـازگارطراحی شده است. مراحل انجام این روش درشکل (2) نمـا یش داده شده است. نقشه مطلوبی ـت در مقی ـاس 255- 0 بـر اي هـرگزینه کاربري ،از ترکی ـب معیارهـا و وزنهـا ي نسـ بی در روی ـه
۳
1268732170558

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 15:31 IRST on Saturday October 28th 2017

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 15:31 IRST on Saturday October 28th 2017

ارزیابی چند معیاره( Multi Criteria Evaluation) تهیه میشـود (مرحله 1). با رویه وزن (WEIGHT)، وزن نسبی هر معی ـار بـامقایســه زوجــی بــر پایــه فراینــد تحلیــل سلســله مراتبـ ـی
(Analytical Hierarchy Process) تخمین زده م ـیشـود ، البتـهاستفاده از روشهاي دیگر وزندهی نیز قابل قبول اسـت . روی ـه رتبهدهی( RANK) براي ایجاد نقشه رتبهبندي شده صـعود ي از هر یک از نقشههـا ي مطلوبی ـت ،مـورد اسـ تفاده قـرار مـیگی ـرد (مرحله 2). این رویه بـا توجـه بـه ارزش پیکسـل هـا در نقشـهمطلوبیت ،ترتیب رتبهها را مشـخص مـیکنـد . سـرانجام رو ی ـه اختص اص چندهدف ه زم ین ،عملی اتی تک رار ش ونده را ب راي ترکیب نقشههاي رتبهندي شده بر اساس وزن هـر ی ـک از آنهـاانجام میدهد که نتیجه آن تولید نقشه نهایی تخص ـیص کـاربر ي
۴

براي

L
m

تکرار
،
هر
در

اجرا

وضعیت

ابتدایی

)
اولیه
(

f (0)

=
هزینه
ها

تغییر

در

وضعیت

وضعیت

جدید

f (1)
=
هزینه

ها

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

اگر
<
f
(0)f(1)

اگ
ر
>
(0)f(1)
f

اگر

آنگاه
0
(f(0)-f(1))
exp
>
Random[0,
1
]
s

صورت

این

در

تغییر

قابل

قبول

است

f
=
(0)f(1)

در

این

صورت
تغییر

رد

شود

می

=
f
(0)f(0)

تکرارها

تعداد

اگر
=
L
m
آنگاه
:
محاسبه

کنترل

و

,(s
0
)
m = m
+1

خیر

براي

L

m


دیدگاهتان را بنویسید