پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 42 |
| تعداد شماره‌ها | 1,514 |
| تعداد مقالات | 12,490 |
| تعداد مشاهده مقاله | 24,777,013 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 10,440,103 |
مسیریابی بهینة شبکة جاده‌ای با تأکید بر پارامترهای محیط طبیعی و بهره‌گیری از الگوریتم کمهزینهترین مسیر و سامانة اطلاعات جغرافیایی نمونة پژوهش: دلیجان- الیگودرز | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| جغرافیا و برنامه ریزی محیطی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقاله 2، دوره 32، شماره 2 - شماره پیاپی 82، تیر 1400، صفحه 1-22 اصل مقاله (1.31 M) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/gep.2021.126758.1389 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نویسندگان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| عارفه علی محمدی1؛ علیرضا ایلدرمی* 2؛ میر مهرداد میرسنجری3؛ سحر عابدیان4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2دانشیار دانشگاه ملایر، ملایر، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3استادیار، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4دکترای تخصصی، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه پیام‌نور، کرمان، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| چکیده | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| در پروژه‌های راه‌سازی به‌منظور کاهش آثار منفی محیط‌زیستی و توسعة اقتصادی‌اجتماعی در فرایند مسیریابی باید پارامترهای محیط‌زیستی لحاظ شود؛ در همین زمینه پارامترهای تأثیرگذار در تعیین مسیر بهینه استخراج شدند؛ شامل شیب، ارتفاع، کاربری اراضی، زمین‌شناسی، فرسایش، زمین‌لغزش، فاصله از گسل، فاصله از مناطق حفاظت‌شده، فاصله از سطح آب‌های زیرزمینی، فاصله از رودخانه و مراکز شهری و روستایی؛ سپس از فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی برای وزن‌دهی و از روش ترکیب خطی وزن‌دارشده برای ادغام معیارها استفاده شد؛ درنهایت با استفاده از الگوریتم کمهزینهترین مسیر برای تعیین مسیر بهینه اقدام شد. نتیجة مقایسة مسیر طراحی‌شده و مسیر فعلی نشان می‌دهد در مسیر طراحی‌شده، حریم تمامی معیارهای مؤثر محیط‌زیستی در راه‌سازی رعایت شده است؛ به طوری که مسیر طراحی‌شده به هیچ‌وجه از پناهگاه حیات وحش موته عبور نکرده است و در فاصلة بیش از چهار کیلومتری آن قرار دارد؛ در حالی که 6/8 درصد از مسیر فعلی در فاصلة کمتر از یک کیلومتری از این منطقة حفاظتی قرار گرفته است؛ همچنین 16، 25 و 8/2 درصد از طول مسیر فعلی از حریم‌های محیط‌زیستی شهر، روستا و گسل عبور کرده است؛ در حالی که مسیر طراحی‌شده، حریم محیط‌زیستی این معیارها را رعایت کرده است. نتایج نشان می‌دهد مسیر طراحی‌شده ازلحاظ محیط‌زیستی به‌مراتب بهتر از مسیر اصلی است. درنتیجه پیشنهاد می‌شود در پروژه‌های راه‌سازی، نخست عوامل تأثیرگذار شناسایی و سپس با رعایت قوانین و اصول محیط‌زیست و با استفاده از GIS، مسیر مناسب ازنظر محیط‌زیستی طراحی شود. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| کلیدواژه‌ها | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| الگوریتم کمهزینهترین مسیر؛ ارزیابی چندمعیاره؛ سامانة اطلاعات جغرافیایی؛ مسیریابی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| اصل مقاله | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
مقدمه راهها به‌مثابة پیش‌نیاز و زیربنای توسعه، نقشی اساسی و بنیادی در باروری امکانات و استعدادهای بالقوة جوامع دارد و موجب برقراری و تقویت هرچه سریع‌تر و گسترده‌تر در بخش‌های مختلف اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی کشورها می‌شود (بیات و ابوالحسنی، ۱۳۹۵: 1)؛ البته در کنار این مزایای اقتصادی و اجتماعی، باید به این نکته نیز توجه داشت که انتخاب مسیرهای نامناسب برای احداث راهها ممکن است پیامدهای منفی بالقوه‌ای برای محیط‌زیست منطقه داشته باشد. این پیامدهای منفی شامل تخریب زیستگاه (Ware et al., 2015: 12105; Laurance et al., 2015: 3205)، تکه‌تکه‌شدن جمعیت حیات وحش و از بین رفتن پویایی آنها (Ascensão et al., 2016: 12; Chen and Koprowski, 2016: 33)، سوانح جاده‌ای (Collinson et al., 2014: 3060; Son et al., 2016: 6)، تأثیرات ثانویه با افزایش دسترسی مردم به منابع طبیعی بکر (Vanthomme et al., 2013: 281; Laurance et al., 2014: 107) و نظایر آن است. در این رابطه بسیار مهم است که تمام مراحل طراحی و ساخت شبکه‌های جاده‌ای به روشی انجام شوند که با ارزش‌های محیط‌زیستی و مدیریت پایدار سازگار باشد (Enache et al., 2011: 33). از دیدگاه محیط‌زیستی، بهترین مکان استقرار برای یک نوع کاربری، مکانی است که از آن کاربری کمترین بار و فشار به محیط وارد و خود کاربری نیز کمترین آسیب یا فشار را از جانب تغییرات محیط‌زیستی ناشی از استقرار خود در مکان مزبور متحمل شود (بهرام سلطانی، 1387: 79). در این زمینه، در طراحی جاده لازم است با استفاده از روش مسیریابی به شیوة خودکار در تلفیق با تصمیم‌گیری چندمعیاره در محیط GIS، علاوه بر توجه به مسائل فنی و اقتصادی به مسائل محیط‌زیستی نیز توجه شود تا آثار منفی محیط‌زیستی ناشی از ساخت جاده به کمترین حد برسد (Chandio et al., 2012; Gyabeng, 2020). ارزیابی چندمعیاره، یک روش عمومی برای ارزیابی و جمع‌بندی بسیاری از معیارها به‌منظور یافتن یک راه‌حل بهینه است (Rinner and Malczeweski, 2002; Guarini et al., 2018). در این زمینه در بیشتر پژوهش‌ها به استفاده از روش مسیریابی به شیوة خودکار در تلفیق با تصمیم‌گیری چندمعیاره به‌منظور کاهش آسیب‌رسانی به منابع محیط‌زیستی توجه شده است؛ ازجمله: اِنگانی و همکاران[1] (2017) در پژوهشی به‌منظور مسیریابی بهینه از الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر در تلفیق با روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره استفاده کردند. نتایج نشان می‌دهد مسیر بهینه ازنظر محیط‌زیستی 90 کیلومتر طولانی‌تر از مسیر مهندسی است. آنها دریافتند این لزوماً به معنی هزینه‌های بیشتر نیست؛ زیرا مزایایی که به حفظ محیط‌زیست می‌انجامد، ممکن است جایگزین پیشرفت‌هایی شود که در مسیر مهندسی کوتاه‌تر است. باگلی و همکاران[2] (2011) برای مسیریابی خطوط انتقال نیرو از معیارهای محیط‌زیستی و اقتصادی استفاده کردند. نتایج آنها نشان داد با در نظر گرفتن معیارهای محیط‌زیست و استفاده از مدل‌های ارزیابی محیط‌زیست، مسیر بهینه به‌لحاظ طول مسیر و میزان هزینة ساخت بهتر از مسیر خطوط انتقال نیروی فعلی است. سلمان‌ماهینی و همکاران (1394) در پژوهشی سیزده معیار اکولوژیکی، اقتصادی و اجتماعی مؤثر در تعیین مسیر را از نقشه‌های پایه استخراج و برای تولید نقشة هزینه ارزش‌گذاری و ترکیب کردند. نتایج آنها نشان داد در صورت استفاده‌نکردن از روش‌های ارزیابی چندمعیاره و الگوریتم مسیریابی، مسیر مدنظر از مناطق ممنوعه می‌گذرد که این مسئله به افزایش هزینه‌های محیط‌زیستی و اقتصادی ناشی از استقرار ناموزون آن می‌انجامد. ابراهیمی‌پور و همکاران (1384) پانزده پارامتر را در تعیین مسیر خطوط لولة انتقال آب انتخاب و درنهایت مسیر احداث‌شده را با مسیر تعیین‌شده با الگوریتم کمترین هزینه و الگوریتم ژنتیک مقایسه کردند. نتیجه نشان می‌دهد دو مسیر بر هم منطبق هستند و مقایسة هزینة این مسیر با در نظر گرفتن پارامترهای محیط‌زیستی با مسیر احداث‌شده، حدود 20 درصد کاهش هزینه را نشان می‌دهد. ستوده و همکاران (1386) به‌منظور تلفیق مشخصه‌های تأثیرگذار در مسیریابی جادة پارچین از روش ارزیابی چندمعیاره و روش تحلیل سلسله‌مراتبی استفاده کردند. نتایج این بررسی نشان داد استفاده از این روش‌ها برای مسیریابی نتایج قابل قبولی را ارائه می‌دهد. با این روش‌ها می‌توان با بهره‌گیری از عوامل تأثیرگذار و استفاده از GIS براساس شرایط خاص منطقه، مسیر مناسب برای احداث راهها را ضمن رعایت اصول محیط‌زیست با کمترین هزینه تعیین کرد. از آنجایی که راهها به‌مثابة یکی از ساختارهای زیربنایی در توسعة اقتصاد ملی، در مرحلة ساخت و بهره‌برداری آثار محیط‌زیستی زیادی بر اکوسیستم‌ها دارند، به‌منظور کاهش این آثار باید ملاحظات محیط‌زیستی در همة مراحل مسیریابی، طراحی، اجرا و بهره‌برداری از طرح‌های عمرانی در نظر گرفته شود. محدودة مطالعه‌شده یعنی مسیر دلیجان- الیگودرز، یکی از همین راههای ترانزیتی است که در تردد جمعیت زیاد بین شهرهای همجوار نقش دارد؛ این در حالی است که این جاده از کنار پناهگاه حیات وحش موته می‌گذرد. این مسئله باعث شده است آسیب‌های جدی به این زیستگاه حیات وحش وارد شود؛ تصادفات جاده‌ای حیات وحش جانوری به‌ویژه گونه‌های آهو و کفتار راه‌راه در این پناهگاه، افزایش احتمال شکار و همچنین آثار ناشی از تقطیع زیستگاه بر فعالیت‌های روزمره و کوچ حیوانات از پیامدهای منفی احداث این جاده است که در مطالعات موسوی و همکاران (1397)، ستایش و جهاندیده (1396) و گزارش‌های خبرگزاری‌های رسمی ارائه شده است؛ به همین منظور برای کاهش آسیب‌رسانی به منابع طبیعی و دستیابی به اهداف توسعة پایدار، باید مشخصه‌های محیط‌زیستی در فرایند مسیریابی دخالت داده شوند.
محدودة پژوهش محدودة پژوهش، مسیر دلیجان- الیگودرز است که در موقعیت جغرافیایی 33 درجه و 19 دقیقه تا 34 درجه و 34 دقیقه عرض شمالی و 49 درجه و 50 دقیقه تا 51 درجه و 5 دقیقه طول شرقی قرار دارد (شکل 1). بخش عمدة محدوده، کوهستانی و پایین‌ترین و بالاترین نقطة ارتفاعی آن، 1313 و 3456 متر است. طول مسیر انتخابی، 139 کیلومتر است. مسیر دلیجان– الیگودرز از کنار پناهگاه حیات وحش موته می‌گذرد.
شکل 1. موقعیت جغرافیایی محدودة پژوهش Figure 1. Geographical location of the study area
روش‌شناسی پژوهش متغیرها و شاخص‌های پژوهش در این پژوهش نخست با مرور منابع خارجی (Bagli et al., 2011; Ngunyi et al., 2017; Effat and Hassan, 2013) و داخلی (سلمان‌ماهینی و همکاران، 1394؛ ستوده و همکاران، 1386؛ ابراهیمی‌پور و همکاران، 1384)، نظر افراد خبره و قوانین و شیوه‌نامه‌های محیط‌زیستی، معیارهای محیط‌زیستی تأثیرگذار در مسیریابی شبکة جاده‌ای در سه گروه شامل اکولوژیکی، اجتماعی‌اقتصادی و فنی‌ایمنی در جدول 1 تدوین شد. با تعیین مجموعه‌ای از معیارها، نیاز است هر معیار به‌صورت یک لایه نقشه در پایگاه داده‌های مبتنی بر GIS نشان داده شود. لایه‌های شیب و جهت شیب از مدل رقومی ارتفاع منطقه با اندازة سلول 30متری استخراج شدند. نقشة زمین‌شناسی و گسل از نقشة 000,1:100 سازمان زمین‌شناسی کشور تهیه شد. نقشة رودخانه‌ها، راههای ارتباطی، راه‌آهن و نقاط شهری و روستایی از روی نقشة توپوگرافی تهیه شد. نقشه‌های تیپ اراضی، پوشش گیاهی و حساسیت به فرسایش نیز از ادارة منابع طبیعی شهرستان اراک تهیه شد. جدول 1. معیارهای استفاده‌شده در مسیریابی، نویسندگان، 1398 Table 1. The criterion used in road routing (Authors, 2019)
تلفیق معیارها براساس روش ارزیابی چندمعیاره با توجه به اینکه معیارهای بررسی‌شده مقیاس‌های اندازه‌گیری متفاوتی دارند، معیارها باید بی‌مقیاس و بدون بعد شوند تا در ارزیابی چندمعیاره از آنها استفاده شود. در این پژوهش برای همسان‌سازی مقیاس‌های اندازه‌گیری و تبدیل آنها به واحدهای قابل مقایسه از روش فازی و مدل بولین استفاده شد. استانداردسازی معیارها در منطق فازی در مقیاس بین صفر تا 255 صورت گرفت. برای انجام منطق فازی، چهار نوع تابع عضویت (توابع S شکل، J شکل، خطی و تعریف‌شده توسط کاربر) تعریف شده است. نوع منحنی عضویت فازی به شکل یکنواخت افزایشی، یکنواخت کاهشی و متقارن است که برای فازی‌کردن لایه‌های نقشه باید موقعیت دست‌کم 2 تا 4 نقطة a، b، c و d روی نمودار توابع معین شود (Eastman, 2006: 50). در این پژوهش حدود آستانه‌ها با توجه به مقررات سازمان محیط‌زیست و مرور مقالات تعیین شد؛ همچنین نقشه‌های محدودیت براساس منطق بولین در مقیاس صفر و یک و با اپراتور AND به دست آمده است تا به مناطقی که ازلحاظ ویژگی‌های محیط‌زیستی و اقتصادی به هیچ‌وجه قابلیت ساخت مسیر را ندارند، ارزش صفر داده شود. همچنین نیاز است میزان اهمیت هر معیار نسبت به دیگری سنجیده شود. در این پژوهش اهمیت نسبی هر کدام از معیارها با استفاده از فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی تعیین شد. روش یادشده شامل سه مرحله است؛ تشکیل ماتریس مقایسة دوتایی با درجه اهمیت یک تا نه (جدول 2) برای تعیین میزان اولویت‌های نسبی دو معیار، محاسبة وزن‌های معیار و تخمین نسبت توافق (CR). اگر میزان CR از 1/0 کمتر باشد، مقایسه‌ها پذیرفته و وزن‌های محاسبه‌شده استخراج می‌شود (قدسی‌پور، 1387: 65). در این پژوهش، فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی در نرم‌افزار IDRISI TerrSet انجام شد. جدول 2. مقیاس اهمیت نسبی معیارها براساس مقایسة زوجی Table 2. The scale of relative importance of the criteria based on pairwise comparison (Saaty, 1980)
در گام بعدی نیاز است نقشه‌ها با یکدیگر براساس روش ترکیب خطی وزنی[3] ادغام شوند. این روش برمبنای مفهوم میانگین وزنی استوار است. تحلیلگر مستقیماً برمبنای اهمیت نسبی هر معیار، وزن‌هایی به معیارها می‌دهد؛ سپس با ضرب‌کردن وزن نسبی در مقدار آن ویژگی، یک مقدار نهایی برای هر گزینه براساس رابطة 1 به دست می‌آید. پس از مشخص‌شدن مقدار نهایی هر گزینه، گزینه‌ای که بیشترین مقدار را داشته باشد، مناسب‌ترین گزینه برای هدف مدنظر خواهد بود (پرهیزکار و غفاری گیلانده، 1385: 336)؛ سپس با جمع نتایج گزینه‌ها و ضرب آن در حاصل‌ضرب محدودیت‌ها، نقشة مطلوبیت برای توسعة شبکة جاده‌ای به دست می‌آید. (1 S = å Wi XiP Cj S= میزان مطلوبیت هر سلول، Wi= وزن فاکتور i، Xi= ارزش استانداردشدة معیار i و Cj= ارزش استانداردشدة محدودیت j است. پس از تعیین وزن معیارها، لایه‌های فازی و محدودیت‌ها به روش ترکیب خطی وزن‌دار با هم تلفیق شدند و نقشة مطلوبیت منطقة پژوهش به دست آمد؛ سپس با توجه به این نقشه، لایة اصطکاک[4] برای انجام مراحل مسیریابی تهیه شد که توضیحات آن در زیر آمده است.
مسیریابی شبکة جاده‌ای براساس الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر ایجاد سطح هزینه یا اصطکاک سطح هزینه به سطحی می‌گویند که مقدار هر سلول آن نشان‌دهندة میزان مقاومت یا هزینة عبور از آن سلول است. واحدهای سلولی این سطح ممکن است هزینه، زمان، مسافت و ریسک باشند؛ اما مسئلة مهم، میزان مقاومت هر سلول است که میزان ارزش آن سلول را مشخص می‌کند (Collischon and Pilar, 2000: 493). نقشة اصطکاک، نقشه‌ای است که در آن هر سلول مقدار عضویتی در بازة صفر تا 255 دارد که مانعی نسبی یا مطلق دربرابر عبور مسیر به شمار می‌رود (ستوده و همکاران، 1386: 69). ایجاد سطح هزینة تجمعی[5] در مرحلة بعد با استفاده از نقشة اصطکاک و تعیین نقطة مبدأ، نقشة هزینة تجمعی تهیه شد (همان، 69). سطح وزن یا اصطکاک، هزینة حرکت از یک سلول به سلول دیگر براساس فاصله، زمان، هزینه و... است. نقشة سطح هزینه، مقاومت دربرابر عبور از یک سلول به سلول دیگر را در جهات مختلف به‌صورت تجمعی نشان می‌دهد (Tomlin, 1999; Collischon and Pilar, 2000: 493). ایجاد یک سطح هزینة تجمعی با استفاده از تابع COST در نرم‌افزار IDRISI TerrSet، درحقیقت تلاشی برای تعیین سلول با کمترین هزینه است؛ این کار یک فرایند یا عملیات تکراری است که از نقطة شروع آغاز می‌شود و هدف آن، ارزش‌دارکردن سلول‌های سطح براساس هزینة حرکت از نقطة شروع است. این کار تا زمانی ادامه می‌یابد که همة سلول‌ها هزینه‌دار شوند (ابراهیمی‌پور و همکاران، 1384: 5). طراحی مسیری با کمترین هزینه[6] در مرحلة آخر، با استفاده از نقطة مقصد و لایة هزینة تجمعی و با به‌کارگیری تابع Pathway، کمهزینهترین مسیر به‌صورت خودکار ایجاد می‌شود. این تابع از مقصد به مبدأ و برعکس حرکت می‌کند و پیکسلی با کمترین هزینة تجمعی را به‌مثابة جهت حرکت در نظر می‌گیرد (سلمان‌ماهینی و کامیاب، 1388: 182؛ عابدیان، 1388: 64). در این پژوهش با استفاده از نقاط مبدأ و نقشة اصطکاک، نقشة هزینة تجمعی تهیه و سپس با روش الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر و استفاده از نقطة مقصد، مسیر بهینه طراحی شد. یافته‌های پژوهش استانداردسازی معیارها در این پژوهش، فرایند استانداردسازی نقشه‌های معیار براساس دو منطق فازی و بولین صورت پذیرفته است. به‌منظور فازی‌کردن نقشه‌های معیار، پیکسل‌ها براساس درجة عضویت در دامنة فازی 0 تا 255 ارزش‌گذاری شدند که درجات بالای عضویت (ارزش 255) نشان‌دهندة مطلوبیت بیشتر پیکسل به دلیل کاهش هزینه‌های اقتصادی و محیط‌زیستی برای مسیریابی است. جدول 3 و 4 مقادیر آستانه و نوع تابع فازی برای استانداردسازی معیارهای پیوسته و معیارهای گسسته در منطق فازی را نشان می‌دهد. در این پژوهش مقادیر آستانة معیارهایی چون شیب، ارتفاع و فاصله از سطح آب زیرزمینی با استفاده از نظر کارشناسان مهندسی راه و ترابری و مرور منابع داخلی (رأفت‌نیا و همکاران، 1385؛ رستمی و همکاران، 1394؛ سلمان‌ماهینی و همکاران، 1394) و معیارهای فاصله از رودخانه، مناطق حفاظت‌شده و شکار ممنوع، فاصله از شهر و روستا و فاصله از گسل براساس قوانین و شیوه‌نامه‌های محیط‌زیستی (شاعری و رحمتی، 1391، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، 1384) تعیین شد. معیارهای گسسته مانند زمین‌شناسی براساس رده‌بندی فیض‌نیا (1374) طبقه‌بندی و استاندارد شد؛ همچنین استانداردسازی معیارهای زمین‌لغزش، کاربری اراضی و فرسایش براساس نظرات افراد خبره و استادان راهنما صورت گرفته است. در این پژوهش از دو تابع عضویت کاهندة خطی و افزایندة خطی استفاده شد؛ برای نمونه یکی از معیارهای مؤثر در مسیریابی، شیب زمین است که تابع عضویت فازی آن از نوع یکنواخت خطی و فرم کاهشی است و دامنة ارزش آن در مسیریابی بین 0 تا 12 درصد در نظر گرفته شده است. براساس نظر کارشناسان راه و ترابری شیب‌های 0 تا 5 درصد به دلیل کاهش هزینه‌های گودبرداری و تسطیح در یک طبقه قرار می‌گیرند و در بالاترین حد مطلوبیت (ارزش 255) قرار دارند. درجة مطلوبیت شیب از 5 درصد به‌تدریج کاهش می‌یابد و تا 12 درصد به کمترین حد خود می‌رسد که ارزش صفر برای آن در نظر گرفته شد. با توجه به کوهستانی‌بودن منطقه، شیب‌های بیش از 12 درصد براساس نظر کارشناسان به دلیل افزایش هزینه‌های اقتصادی و محیط‌زیستی توجیهی نداشته و معادل صفر در نظر گرفته شده است (شکل 2). یکی دیگر از معیارهای مؤثر در مسیریابی، گسل است که خطر لرزه‌خیزی و مشکلات ساخت و نگهداری را برای راهها به وجود می‌آورد. در این پژوهش به‌منظور استانداردسازی، نقشة فاصله از گسل‌ها تهیه و سپس براساس آیین‌نامة ٢٨٠٠ وزارت راه و شهرسازی، حریم ١٠٠٠متری در نظر گرفته شد (مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 1384). تابع عضویت فازی از نوع یکنواخت خطی و فرم افزایشی است که میزان مطلوبیت از 1000 متر (ارزش 0) تا بالاترین فاصلة اقلیدسی در نقشه به‌صورت خطی تا ارزش 255 افزایش می‌یابد (شکل 3)؛ همچنین در شکل‌های 4 و 5 چند نمونه از نقشه‌های حاصل از استانداردسازی معیارها نشان داده شده است. جدول 3. استانداردسازی معیارهای پیوسته براساس منطق فازی (نویسندگان، 1398) Table 3. Standardization of continuous criteria based on fuzzy logic (Authors, 2019)
جدول 4. استانداردسازی معیارهای گسسته براساس تابع User define(نویسندگان، 1398) Table 4. Standardization of discrete criteria based on User define (Authors, 2019(
شکل 2. استانداردسازی معیار شیب به همراه تابع عضویت Figure 2. Standardization of slope criterion with the membership function
شکل 3. استانداردسازی معیار فاصله از گسل به همراه تابع عضویت Figure 3. Standardization of the distance from the fault criterion with the membership function
شکل 4. نمونه‌ای از نقشه‌های محدودیت براساس منطق بولین؛ الف. بولین مناطق روستایی؛ ب. بولین ارتفاع؛ ج. بولین گسل؛ د. بولین مناطق حفاظتی Figure 4. An example of constraint maps based on Boolean logic; A. Boolean rural areas; B. Boolean elevation; C. Boolean fault; D. Boolean protection areas
شکل 5. نمونه‌ای از نقشه‌های معیار براساس منطق فازی؛ الف. فازی فاصله از رودخانه؛ ب. فازی مناطق شهری؛ ج. فازی زمین‌شناسی؛ د. فازی کاربری اراضی Figure 5. An example of criteria maps based on fuzzy logic; a. fuzzy distance from the river; b. fuzzy urban areas; c. fuzzy geology; d. fuzzy land use وزن‌دهی معیارها در این پژوهش، میانگین میزان سازگاری 07/0 به دست آمد که چون کمتر از 1/0 بود، صحت آن تأیید شد. همان‌طور که در جدول 5 دیده می‌شود، بیشترین ضریب وزنی به معیار شیب (109/0) اختصاص یافت و معیارهای فاصله از مناطق حفاظت‌شده (107/0)، حساسیت به زمین‌لغزش (09/0) و منطقة شکار ممنوع (088/0) به ترتیب در اولویت‌های بعدی قرار می‌گیرند. جدول 5. وزن‌های حاصل از روش مقایسة زوجی (نویسندگان، 1398) Table 5. The obtained Weights from the comparison method (Authors, 2019)
تلفیق معیارها با روش ارزیابی چندمعیاره پس از محاسبة وزن معیارها برای تلفیق لایه‌های فازی، محدودیت‌ها و وزن معیارها، از روش ترکیب خطی وزن‌دار استفاده شد و نقشة مطلوبیت منطقة پژوهش به دست آمد (شکل 6). دامنة ارزش‌های مطلوبیت این نقشه بین 0 تا 212 است؛ در نواحی مرکزی محدوده بیشترین میزان مطلوبیت برای مسیریابی بهینه و در نواحی جنوبی آن به دلیل وجود پناهگاه حیات وحش موته، در نواحی شمالی و شرقی آن به دلیل شیب و ارتفاع زیاد و در نواحی غربی به علت وجود گسل‌ها و احتمال زمین‌لغزش زیاد کمترین مطلوبیت برای مسیریابی بهینه مشاهده شده است.
شکل 6. نقشة ارزیابی توان چندمعیاره در منطقة پژوهش Figure 6. Multi-criteria evaluation map in the study area تعیین مسیر بهینه روی سطح شبکه‌ای نقشة اصطکاک در یک فرمت رستری تهیه شد که در آن هزینة حرکت از یک سلول به سلول دیگر نشان داده می‌شود (شکل 7 الف). پس از تولید نقشة اصطکاک، تعیین نقطة مبدأ و با کمک تابع هزینه، نقشة هزینة تجمعی ایجاد شد (شکل 7 ب). درنهایت با استفاده از نقاط مبدأ و مقصد و لایة هزینة تجمعی و با به‌کارگیری تابع Pathway مسیر بهینه طراحی شد (شکل 7 ج).
شکل 7. تعیین مسیر بهینه در منطقة پژوهش؛ الف. نقشة اصطکاک؛ ب. نقشة هزینة تجمعی؛ ج. نقشة مسیر طراحی‌شده و مسیر فعلی Figure 7. Determining the optimal route in the study area; A. friction map; B. cumulative cost map; C. Designed route map and current route مقایسة مسیر طراحی‌شده و مسیر اصلی پس از طراحی مسیر در GIS، مسیر طراحی‌شده با مسیر فعلی ازنظر پارامترهای محیط‌زیستی ارزیابی شد تا بتوان مسیری را که آسیب کمتری به محیط‌زیست وارد می‌کند به‌مثابة مسیر بهینه انتخاب کرد (شکل 8). انتخاب مسیر بهینه درواقع نوعی تصمیم‌گیری چندمعیاره به شمار می‌رود که هدف در این پژوهش، انتخاب کمهزینهترین مسیر از دیدگاه محیط‌زیستی و اقتصادی است. معیارهای مهم در مقایسة مسیر طراحی‌شده با مسیر اصلی براساس نظرات کارشناسان شیب، ارتفاع، فاصله از گسل، فاصله از شهر، فاصله از روستا، فاصله از منطقة حفاظت‌شده و فاصله از رودخانه است. براساس بررسی انجام‌شده، جادة طراحی‌شده حریم‌های محیط‌زیستی معیارهایی چون شهر و روستا را رعایت کرده است؛ این در حالی است که حدود 16 و 25 درصد از طول جادة فعلی فاصله‌ای کمتر از 750 و 1000 متر از مناطق روستایی و شهری دارد. همچنین در رعایت فاصله از حریم رودخانه‌ها، با توجه به نحوة پراکنش و توزیع رودخانه‌ها در بخش مرکزی منطقه، عبور از آن ناگزیر روی می‌دهد؛ اما باید سعی شود به‌منظور کاهش آلودگی‌های محیط‌زیستی، کمترین میزان عبور روی دهد. براساس نتایج 3/2 درصد از مسیر طراحی‌شده از حریم 150متری رودخانه عبور می‌کند؛ در حالی که برای مسیر فعلی این میزان حدود 14/4 درصد است؛ همچنین مسیر طراحی‌شده به هیچ‌وجه از پناهگاه حیات وحش موته عبور نکرده است و در فاصلة بیش از 4کیلومتری آن قرار دارد؛ در حالی که 6/8 درصد از طول مسیر فعلی در فاصلة کمتر از 1000متری از این منطقة حفاظتی قرار گرفته است. شیب و ارتفاع مسیر طراحی‌شده کمتر است؛ یعنی مسیری که براساس معیارهای محیط‌زیستی طراحی شده از مناطقی با ارتفاع و درصد شیب زیاد کمتر عبور کرده است که درنتیجه باعث کاهش وقوع خطر زمین‌لغزش و فرسایش می‌شود؛ همچنین مسیر طراحی‌شده به هیچ‌وجه در فاصلة 1000متری از گسل‌ها طراحی نشده است؛ این در حالی است که 8/2 درصد از طول مسیر فعلی در فاصلة کمتر از 1000متری گسل‌ها قرار دارد. نتایج نشان می‌دهد لحاظ‌کردن معیارهای محیط‌زیستی و استفاده از قابلیت‌های GIS و روش الگوریتم کمهزینهترین مسیر باعث شده است مسیر طراحی‌شده ازلحاظ ویژگی‌های محیط‌زیستی و همچنین به‌لحاظ طول مسیر و هزینه‌های اقتصادی نسبت به مسیر فعلی بهتر باشد.
شکل 8. مقایسة مسیر طراحی‌شده و مسیر فعلی براساس معیارهای محیط‌زیستی Figure 8. Comparison of designed route and current route based on environmental criteria وزن‌های حاصل از روش مقایسة زوجی در مسیریابی بهینه نشان می‌دهد معیارهای شیب، فاصله از مناطق حفاظت‌شده و حساسیت به زمین‌لغزش به ترتیب بیشترین وزن را کسب کرده‌اند و بیشترین اهمیت را در این فعالیت از نظر کارشناسان دارند. عامل شیب به علت آسیب‌پذیری دامنه‌ها نسبت به فرسایش، ایجاد خطر و نیاز به عملیات خاکبرداری و خاکریزی در مسیریابی شبکة جاده‌ای اهمیت زیادی دارد. سلمان‌ماهینی و همکاران (1394) و ساری و سن[7] (2017) در پژوهش‌های خود عامل شیب را معیاری مهم در نظر گرفته‌اند؛ همچنین مناطق حفاظت‌شده به دلیل داشتن نقش حیاتی در بقای اکوسیستم‌ها و تأمین زیستگاههای تعداد زیادی از گونه‌های گیاهی و جانوری و ملاحظات قانونی به‌مثابة معیار مهم دوم در نظر گرفته شده است. نتیجة مقایسة مسیر طراحی‌شده و مسیر فعلی نشان می‌دهد در مسیر طراحی‌شده، حریم تمامی معیارهای مؤثر محیط‌زیستی در جاده‌سازی رعایت شده است. گل‌سفیدی و همکاران (1395) بیان کردند در تعیین مسیر احداث‌شده به عواملی مانند فاصله از خطوط گسل و رودخانه‌ها، دسترسی به مراکز جمعیتی و توپوگرافی توجه بیشتری شده و مسیر حاصل از اعمال وزن‌دهی دانش پایه وضعیت مناسب‌تری در تأمین معیارهای مختلف نسبت به مسیر احداث‌شده به روش دستی دارد؛ همچنین نتایج پژوهش سلمان‌ماهینی و همکاران (1394) با نتایج این پژوهش همسوست. آنها معتقدند جادة طراحی‌شده به میزان کمتری از موانع نسبی نظیر رودخانه‌ها، نواحی شهری و روستایی عبور و از همة مناطق حساس محیط‌زیستی دوری می‌کند. درنتیجه هزینة کل که حاصل‌جمع هزینة لایه‌های مختلف اطلاعاتی است، به دلیل رعایت حریم‌ها و کاهش آثار نامطلوب محیط‌زیستی کمتر است. همسو با نتایج پژوهش، میرعبداللهی و همکاران (1393) دریافتند مسیرهای طراحی‌شده به شیوة خودکار ازلحاظ محیط‌زیستی به‌مراتب قوی‌تر از مسیرهای طراحی‌شده با روش دستی است. نصیری هنده‌خاله و گنجی (1400) در پژوهش خود بیان کردند محدودیت‌ها به‌ویژه پراکنش آنها نقش مهمی در تعیین مسیر دارد؛ به بیانی اصلی‌ترین نقش را دارد و محدودة مسیر براساس این عوامل محدودکننده و با در نظر گرفتن کوتاه‌ترین فاصله تعیین می‌شود. نتایج پژوهش عابدیان (1388) و سلیمان و همکاران[8] (2015) نیز مؤید این مطلب است که روش‌های ارزیابی چندمعیاره در تلفیق با الگوریتم کمهزینهترین مسیر، یک روش مؤثر در مسیریابی براساس اصول محیط‌زیستی است؛ بنابراین با توجه به اهمیت زیاد محیط‌زیست و تأثیرات فراوانی که جاده بر ویژگی‌های محیط‌زیستی دارد، پیشنهاد می‌شود قوانین و مقررات سازمان محیط‌زیست رعایت شود تا آثار نامطلوب محیط‌زیستی و هزینه‌های اقتصادی کاهش و ایمنی افزایش یابد.
نتیجه‌گیری به دلیل اینکه در فرایند مسیریابی پارامترهای کمی و کیفی مختلف عملاً مستقل از یکدیگر نیستند و بر هم تأثیر متقابل دارند، لازم است از روش‌های ارزیابی چندمعیاره به‌مثابة روش‌های پشتیبان تصمیم‌گیری در GIS استفاده کرد. نتایج نشان دادند در مسیریابی شبکة جاده‌ای استفاده از GIS و روش‌های ارزیابی چندمعیاره و الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر، نقش مهمی در مسیریابی براساس اصول محیط‌زیستی دارد؛ در همین زمینه معیارهای محیط‌زیستی تأثیرگذار بر روند طراحی جاده بررسی و سپس با استفاده از قابلیت‌های GIS و الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر، مسیر جدیدی طراحی و با مسیر اصلی مقایسه شد. مقایسة مسیر تعیین‌شده به‌وسیلة الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر و استفاده از قابلیت تجزیه و تحلیل در محیط GIS نشان داد با استفاده از این روش، امکان دستیابی به مسیر بهینه وجود دارد و جادة طراحی‌شده در این پژوهش به نحوی است که امکان دستیابی به هدف مدنظر را فراهم می‌کند؛ بنابراین استفاده از این روش برای مسیریابی نتایج قابل قبولی ارائه می‌دهد. براساس بررسی‌های انجام‌شده، جادة طراحی‌شده به میزان کمتری از موانع نسبی نظیر فاصله از رودخانه، شهر، روستا و منطقة حفاظت‌شده عبور و از تمامی مناطق حساس محیط‌زیستی دوری می‌کند؛ درنتیجه مسیر طراحی‌شده ازنظر طول مسیر و میزان هزینه‌های اقتصادی به دلیل رعایت استانداردها و کاهش آثار نامطلوب محیط‌زیستی، روشی مورد تأیید است؛ بنابراین مسیر طراحی‌شده ازلحاظ محیط‌زیستی به مراتب از مسیر اصلی بهتر است؛ همچنین حدود آستانه‌ها در طراحی مسیر پیشنهادی با توجه به قوانین و مقررات سازمان محیط‌زیست در نظر گرفته شده است. رعایت این نکته موجب کاهش آثار نامطلوب محیط‌زیستی و هزینه‌های اقتصادی و افزایش ایمنی می‌شود. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مراجع | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
منابع ابراهیمی‌پور، احمدرضا، تیموریان، کتایون، آل‌شیخ، علی‌اصغر، (1384). مسیریابی خطوط انتقال آب با استفاده از GIS و الگوریتم ژنتیک، مقالات سومین همایش سیستم اطلاعات مکانی، تهران، سازمان نقشه‌برداری کشور. بیات، روح‌الله، ابوالحسنی، سجاد، (1395). تأثیر گسترش شبکة جاده‌ای بر توسعة اقتصاد، اولین همایش بین‌المللی انسجام مدیریت و اقتصاد در توسعة شهری، تبریز. پرهیزکار، اکبر، غفاری گیلانده، عطا، (1385). سامانة اطلاعات جغرافیایی و تحلیل تصمیم چندمعیاری، چاپ اول، تهران، انتشارات سمت. درویش‌صفت، علی‌اصغر، احمدی، هما، مخدوم، مجید، ابوالقاسمی، شیرین، (1386). مسیریابی براساس اصول زیست‌محیطی با استفاده از GIS؛ مطالعة موردی: جادة پارچین در شرق تهران، مجلة منابع طبیعی ایران، دورة 60، شمارة 1، 211-203. بهرام‌سلطانی، کامبیز، (1387). مجموعة مباحث و روش‌های شهرسازی، محیط‌زیست، چاپ چهارم، تهران، انتشارات مرکز مطالعات و تحقیقات شهرسازی و معماری ایران. رأفت‌نیا، نصرت‌الله، عبدی، امید، شتایی، شعبان، (1385)، تعیین روش مناسب پیش‌بینی مقدماتی مسیر جاده‌های جنگلی و کوهستانی با استفاده از GIS، فصلنامة تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، دورة 14، شمارة 3، 257-244. رستمی، میثم، کیامهر، رامین، بیات، رامین، (1394)، ارائة روشی دانش‌پایه جهت وزن‌دهی درون‌لایه‌ای به‌منظور تعیین مسیر بهینه با استفاده از سامانه‌های اطلاعات مکانی؛ مطالعة موردی: محور ایلام- حمیل، فصلنامة اطلاعات جغرافیایی، دورة 24، شمارة 96، 19-5. ستایش، بهروز، جهاندیده، مجتبی، (1396)، آثار محیط‌زیستی جاده‌ها بر حیات وحش و زیستگاههای مناطق حفاظت‌شدة اصفهان، هفتمین کنفرانس بین‌المللی توسعة پایدار و عمران شهری، اصفهان. ستوده، احد، درویش‌صفت، علی‌اصغر، مخدوم، مجید، (1386). استفاده از اصول محیط‌زیستی در مسیریابی راه‌آهن با استفاده از GIS؛ مطالعة موردی: راه‌آهن رشت- انزلی، محیط‌شناسی، دورة 33، شمارة 44، 72-65. سلمان‌ماهینی، عبدالرسول، عابدیان، سحر، علیزاده، افشین، خراسانی، نعمت‌الله، (1394). استفاده از الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر در مسیریابی شبکة جاده‌ای در شهرستان‌های کردکوی، بندرگز و گلوگاه، فصلنامة آمایش جغرافیایی فضا، دورة 6، شمارة 15، 94-81. سلمان‌ماهینی، عبدالرسول، کامیاب، حمیدرضا، (1388). سنجش از دور و سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی کاربردی با نرم‌افزار ایدریسی، چاپ اول، تهران، انتشارات مهر مهدیس. شاعری، علی‌محمد، رحمتی، علیرضا، (1391). قوانین، مقررات، ضوابط و استانداردهای محیط‌زیست انسانی، چاپ اول، تهران، انتشارات حک. عابدیان، سحر، (1388). تأثیر احداث شبکة جاده‌ای روی اکوسیستم‌ها از دیدگاه بوم‌شناسی سیمای طبیعت (شهرستان کردکوی، بندر گز و گلوگاه)، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، استاد راهنما: علیزاده، افشین، دانشگاه تهران، گروه محیط زیست. فیض‌نیا، سادات، (1374)، مقاومت سنگ‌ها درمقابل فرسایش در اقالیم مختلف ایران، مجلة منابع طبیعی ایران، شمارة 47، 116-95. قدسی‌پور، حسن، (1387). فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی، چاپ اول، تهران، انتشارات دانشگاه امیرکبیر. گل‌سفیدی، مجید، کریم‌پور، فرید، شریفی، محمدعلی، (1395). ارائة مدل مسیریابی دریایی زمانمند جهت بهینه‌سازی زمان سفر با در نظر گرفتن عوامل محیطی ناوبری، فصلنامة علوم و فنون نقشه‌برداری، دورة 5، شمارة 4، 268-255. مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، (1384). آیین‌نامۀ طراحی ساختمان‌ها دربرابر زلزله (استاندارد 2800)، ویرایش سوم، چاپ اول، وزارت راه و شهرسازی. موسوی، سیده مرضیه، کاظمی، المیرا، پورسینا، منصور، (1397). تلفات جاده‌ای گوشتخواران با تأکید بر تلفات جاده‌ای یوزپلنگ و پلنگ در ایران، فصلنامة انسان و محیط‌زیست، دورة 16، شمارة 2، 151-143. میرعبداللهی، سید کمال، سرکارگر اردکانی، علی، کرمی، جلال، (1393). تعیین مسیر بهینة قطار بین شهری یزد- اردکان با استفاده از منطق فازی، همایش ملی کاربرد مدل‌های پیشرفتة تحلیل فضایی (سنجش از دور و GIS) در آمایش سرزمین، یزد. نصیری هنده‌خاله، اسماعیل، گنجی، نسرین، (1400). تعیین مسیر بهینة شبکة راهها با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی؛ مطالعة موردی: مسیر رودسر- قزوین، پژوهش‌های جغرافیای انسانی، دورة 53، شمارة 1، 84-35. Ascensão, F., Mata, C., Malo, J.E., Ruiz-Capillas, P., Silva, C., Silva, A.P., Fernandes, C., (2016). Disentangle the causes of the road barrier effect in small mammals through genetic patterns, PLoS One, Vol 11 (3): e0151500.
Bagli, S., Geneletti, D., Orsi, F., (2011). Routeing of power lines through least-cost path analysis and multicriteria evaluation to minimise environmental impacts, Environmental Impact Assessment Review, Vol 31 (3): 234-239.
Chandio, I.A., Matori, A.N.B., WanYusof, K.B., Talpur, M.A.H., Khahro, S.H., Mokhtar, M.R.M., (2012). Computer application in routing of road using least-cost path analysis in hillside development, Research Journal of Environmental and Earth Sciences, Vol 4 (10): 907-911.
Chen, H.L., Koprowski, J.L., (2016). Barrier effects of roads on an endangered forest obligate: influences of traffic, road edges, and gaps, Biological conservation, Vol 199: 33-40.
Collinson, W.J., Parker, D.M., Bernard, R.T., Reilly, B.K., Davies‐Mostert, H.T., (2014). Wildlife road traffic accidents: a standardized protocol for counting flattened fauna, Ecology and evolution, Vol 4 (15): 3060-3071.
Collischon, W., Pillar, J.V., (2000). A direction dependent least cost path algorithm for roads and canals, International Journal of Geographic Information System, Vol 14 (4): 491-508.
Effat, H.A., Hassan, O.A., (2013). Designing and evaluation of three alternatives highway routes using the Analytical Hierarchy Process and the least-cost path analysis, application in Sinai Peninsula, Egypt, The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, Vol 16 (2): 141-151.
Eastman, J.R., (2006). Idrisi Andes guide to GIS and Image processing, USA:Clark University.
Enache, A., Stampfer, K., Ciobanu, V., Branzea, O., Duta, C., (2011). Forest road network planning with state of the art tools in a private forest district from Lower Austria. Bulletin of the Transilvania University of Brasov, Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering. Series II, Vol 4 (2): 33-40.
Guarini, M.R. Battisti, F. Chiovitti, A., (2018). A Methodology for the Selection of Multi-Criteria Decision Analysis Methods in Real Estate and Land Management Processes, Sustainability, Vol 10 (2): 507-519.
Gyabeng, B.A., (2020). Selection of Optimum Petroleum Pipeline Routes Using A Multi-Criteria Decision Analysis and GIS Least-Cost Path Approach,International Journal of Scientific and Research Publications, Vol 10 (6): 572-579.
Laurance, W.F., Sayer, J., Cassman, K.G., (2014). Agricultural expansion and its impacts on tropical nature, Trends in ecology & evolution, Vol 29 (2): 107-116.
Laurance, W.F., Sloan, S., Weng, L., Sayer, J.A., (2015). Estimating the environmental costs of Africa’s massive “development corridors”, Current Biology, Vol 25 (24): 3202-3208.
Ngunyi, J., Mundia, C., Gachari; M., (2017). Analysis of Standard Gauge Railway Using GIS and Remote Sensing, American Journal of Geographic Information System, Vol 6 (2): 54-63. Rinner, C., Malczewski, J., (2002). Web-enabled spatial decision analysis using ordered weighted averaging, Journal of Geographical System, Vol 4(4): 385–403.
Saaty, T.L., (1980). The Analytic Hierarchy Process, New York: Mcgraw.
Sari, F., & Şen, M., (2017). Least cost path algorithm design for highway route selection, International Journal of Engineering and Geosciences, Vol 2 (1): 1-8.
Son, S.W., Kil, S.H., Yun, Y.J., Yoon, J.H., Jeon, H.J., Son, Y.H., Kim, M.S., (2016). Analysis of influential factors of roadkill occurrence-A case study of Seorak National Park, Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture, Vol 44 (3): 1-12.
Suleiman, S., Agarwal, V, Lal, D., & Sunusi, A. D., (2015). Optimal route location by least cost path (LCP) analysis using (GIS) a case study, International Journal of Scientific Engineering and Technology Research, Vol 4: 9621-9626.
Tomlin, D., (1999). Geographic information Systems and Cartographic Modeling, New Jersey: Prentice-Hall Inc.
Vanthomme, H., Kolowski, J., Korte, L., Alonso, A., (2013). Distribution of a community of mammals in relation to roads and other human disturbances in Gabon, Central Africa, Conservation Biology Vol 27 (2): 281-291.
Ware, H.E., McClure, C.J., Carlisle, J.D., Barber, J.R., (2015). A phantom road experiment reveals traffic noise is an invisible source of habitat degradation, Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol 112 (39): 12105-12109.
Optimal Routing of Road Network with Emphasis on Natural Environment Parameters According to the Least Cost Pathway Algorithm and GIS (Case Study: Delijan-Aligudarz)
Arefeh Alimohammadi 1.,Alireza Ildoromi 2 *, Mir Mehrdad Mirsanjari 3,Sahar Abedian 4
1- MSc, Department of Natural Resources and Environmental Sciences, Malayer University, Malayer, Iran 2- Associate professor, Department of Natural Resources and Environmental Sciences, Malayer University, Malayer, Iran (*Corresponding Author Email: ildoromi@gmail.com) 3- Assistant Professor, Department of Natural Resources and Environmental Sciences, Malayer University, Malayer, Iran 4- Instructor, Department of Natural Resources and Environmental Sciences, Payame Noor University, Kerman, Iran
Introduction Road construction is one of the most important needs of different countries. To achieve development, it is necessary to use transportation methods to transport goods and services in less time and more safety. As a result, the development and creation of new roads seem inevitable, and their construction is part of infrastructure projects that have many social, economic, political, and environmental consequences. In addition, it should be noted that the selection of unsuitable routes for construction can have potentially negative consequences for the environment of a region. These negative consequences include habitat destruction, fragmentation of wildlife populations, road accidents, floods, soil erosion, landscape degradation, and increased public access to untapped natural resources, etc. Therefore, the optimal and sustainable use of the environment in road development projects is one of the most important and fundamental stages of sustainable development in optimal routing and reducing the negative effects of the environment. The Delijan-Aligudarz route is one of the important transit roads. This road passes by the Moteh Wildlife Sanctuary, which has caused serious damages to this wildlife habitat. Therefore, environmental characteristics should be considered in the routing process to reduce damages to natural resources and achieve sustainable development goals. The purpose of this study is to choose the least costly route from an environmental and economic point of view. To achieve this goal, optimal routing and GIS have been used in this study.
Methodology In this study, 3 groups of criteria including ecological, technical-safety, and economic-social criteria and 12 sub-criteria for optimal routing were developed. Criteria include slope, altitude, land use, geology, erosion, landslide, distance from the fault, distance from protected areas, distance from groundwater level, distance from the river, and urban and rural centers. Then the effective criteria in the GIS were digitized. Because each benchmark map has different measurement ranges and scales, the standardization process was used to standardize the measurement scales and convert them into comparable units. Criteria and constraint maps were standardized based on Fuzzy and Boolean logic, respectively. In the next stage, the AHP and WLC methods were used for weighting and integrating the criteria, respectively, and a multi-criteria evaluation map is obtained. According to this map, a friction layer was created in the GIS environment. A friction map is a raster format map in which each cell has a value that can be considered as a relative or absolute barrier to path passage. In the next step, a cumulative cost map was prepared. The cost level map shows the cost of passing from one cell to another in different directions cumulatively. Finally, the path was designed using the Least Cost Pathway Algorithm and the destination point in ArcGIS software.
Discussion The designed and the current path were compared in terms of environmental parameters to select the path that causes less damage to the environment as the optimal path. Choosing the optimal route is a type of Multi-Criteria Decision Making. The weight of the AHP method showed that slope, distance from protected areas, and landslide sensitivity have gained the most weight, and are of the highest importance in optimal routing according to experts. The results showed that the privacy of effective environmental criteria in road construction has been observed in the designed route so that the designed route has not passed the Mooteh Wildlife Sanctuary and is more than four kilometers away, while 8.6% of the current route is located less than one kilometer from this wildlife refuge. Also, 16, 25 and 2.8% of the current route has passed through the urban, rural, and fault areas, while these environmental criteria are regarded in the designed path.
Conclusion The results show that the designed route is much better in terms of environmental criteria than the current route.As a result, it is suggested that in road construction projects, first of all, the influential factors be identified and a suitable path in terms of the environment be designed by observing the laws and principles of the environment and using GIS.
Keywords: Least Cost Pathway Algorithm, Multi-Criteria Evaluation, GIS, Routing.
References: - Ascensão, F., Mata, C., Malo, J. E., Ruiz-Capillas, P., Silva, C., Silva, A. P., … & Fernandes, C. (2016). Disentangle the Causes of the Road Barrier Effect in Small Mammals Through Genetic Patterns. PLoS One, 11(3), e0151500. - Bagli, S., Geneletti, D., & Orsi, F. (2011). Routeing of Power Lines through Least-Cost Path Analysis and Multicriteria Evaluation to Minimise Environmental Impacts. Environmental Impact Assessment Review, 31(3), 234-239. - Chandio, I. A., Matori, A. N. B., WanYusof, K. B., Talpur, M. A. H., Khahro, S. H., & Mokhtar, M. R. M. (2012). Computer Application in Routing of Road Using Least-Cost Path Analysis in Hillside Development. Research Journal of Environmental and Earth Sciences, 4(10), 907-911. - Chen, H. L., & Koprowski, J. L. (2016). Barrier Effects of Roads on an Endangered Forest Obligate: Influences of Traffic, Road Edges, and Gaps. Journal of Biological Conservation, 199, 33-40. - Collinson, W. J., Parker, D. M., Bernard, R. T., Reilly, B. K., & Davies‐Mostert, H. T. (2014).Wildlife Road Traffic Accidents: A Standardized Protocol for Counting Flattened Fauna. Ecology and Evolution, 4(15), 3060-3071. - Collischon, W., & Pillar, J. V. (2000). A Direction Dependent Least Cost Path Algorithm for Roads and Canals. International Journal of Geographic Information System, 14(4), 491-508. - Eastman, J. R. (2006). Idrisi Andes Guide to GIS and Image Processing. USA: Clark University. - Effat, H. A., & Hassan, O. A. (2013). Designing and Evaluation of Three Alternatives Highway Routes Using the Analytical Hierarchy Process and the Least-Cost Path Analysis, Application in Sinai Peninsula, Egypt. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 16(2), 141-151. - Enache, A., Stampfer, K., Ciobanu, V., Branzea, O., & Duta, C. (2011). Forest Road Network Planning with State of the Art Tools in a Private Forest District from Lower Austria. Bulletin of the Transilvania University of Brasov, Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering. Series II, 4(2): 33-40. - Guarini, M. R., Battisti, F., & Chiovitti, A. (2018). A Methodology for the Selection of Multi-Criteria Decision Analysis Methods in Real Estate and Land Management Processes. Sustainability, 10(2), 507-519. - Gyabeng, B. A. (2020).Selection of Optimum Petroleum Pipeline Routes Using a Multi-Criteria Decision Analysis and GIS Least-Cost Path Approach.International Journal of Scientific and Research Publications, 10(6), 572-579. - Laurance, W. F., Sayer, J., & Cassman, K. G. (2014). Agricultural Expansion and Its Impacts on Tropical Nature. Journal of Trends in Ecology and Evolution, 29(2), 107-116. - Laurance, W. F., Sloan, S., Weng, L., & Sayer, J. A. (2015). Estimating the Environmental Costs of Africa’s Massive “Development Corridors”. Journal of Current Biology, 25(24), 3202-3208. - Ngunyi, J., Mundia, C., & Gachari, M. (2017). Analysis of Standard Gauge Railway Using GIS and Remote Sensing. American Journal of Geographic Information System, 6(2), 54-63. - Rinner, C., & Malczewski, J. (2002). Web-Enabled Spatial Decision Analysis Using Ordered Weighted Averaging. Journal of Geographical System, 4(4), 385-403. - Saaty, T. L. (1980). The Analytic Hierarchy Process. New York: Mcgraw. - Sari, F., & Şen, M. (2017). Least Cost Path Algorithm Design for Highway Route Selection. International Journal of Engineering and Geosciences, 2(1), 1-8. - Son, S. W., Kil, S. H., Yun, Y. J., Yoon, J. H., Jeon, H. J., Son, Y. H., & Kim, M. S. (2016). Analysis of Influential Factors of Roadkill Occurrence-A Case Study of Seorak National Park. Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture, 44(3), 1-12. - Suleiman, S., Agarwal, V., Lal, D., & Sunusi, A. D. (2015). Optimal Route Location by Least Cost Path (LCP) Analysis Using (GIS) a Case Study. International Journal of Scientific Engineering and Technology Research, 4, 9621-9626. - Tomlin, D. (1999). Geographic Information Systems and Cartographic Modeling. New Jersey: Prentice-Hall Inc. - Vanthomme, H., Kolowski, J., Korte, L., & Alonso, A. (2013). Distribution of a Community of Mammals in Relation to Roads and Other Human Disturbances in Gabon, Central Africa. Journal of Conservation Biology, 27(2), 281-291. - Ware, H. E., McClure, C. J., Carlisle, J. D., & Barber, J. R. (2015). A Phantom Road Experiment Reveals Traffic Noise Is an Invisible Source of Habitat Degradation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(39), 12105-12109.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 674 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 309 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||