ارائه رویکردی کمّی در وزندهی و ارزیابی توان اکولوژیک سرزمین در مقایسه با روش رایج ارزیابی چندمعیاره
ارائه رویکردی کمّی در وزندهی و ارزیابی توان اکولوژیک سرزمین در مقایسه با روش رایج ارزیابی چندمعیاره
نویسنده: پرویز جوکار ( فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی منابع طبیعی و محیط زیست، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز )
ایمیل نویسنده: parvizjokar2012@gmail.com
مقدمه
ارزیابی توان اکولوﮊیکی جهت برنامهریزی صحیح و استفاده همهجانبه سرزمین بر اساس شناخت استعدادها و توان تولیدی بهویژه در زمان حاضر که موضوع عدم رعایت دیدگاههای محیطزیستی در مدیریت و برنامهریزی وجود دارد، از اهمیت خاصی برخوردار است. ﺗﺎﻛﻨﻮن روشﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻔﻲ ﺑﺮای ارزﻳﺎﺑﻲ ﺗﻮان اﻛﻮﻟﻮژﻳﻜﻲ ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ که از مهمترین آنها در کشور، مدل ارزیابی توان اکولوژیک دکتر مخدوم (۲۰۰۱) میباشد. ارزیابی این مدل بر اساس منطق بولین استوار است؛ بهطوریکه معمولاً برای تفکیک مناطقی که دارای مجموعهای از شرایط موردنظر باشند کاربرد دارد. این روش دارای رویکرد کیفی و فاقد سیستم وزندهی به معیارها در تعیین مناطق مناسب است.
اما امروزه بعلت نقش بارز عامل اقتصاد در ارزیابی، برنامهریزان آمایش سرزمین نیازمند ارزیابی کمی هستند که جوابگوی نیازهای اقتصادی باشد. از ابزارهای توانمند برای کمی کردن ارزیابی و وزندهی میتوان از روش تحلیل سلسله مراتبی بعنوان یکی از معروفترین فنون تصمیمگیری چندمعیاره نام برد.
با وجود مزایایی که روش تحلیل سلسله مراتبی دارد معایبی نیز دارد که موجب میشود ارزیابی، رویکردی نیمهکیفی داشته باشد. از دیگر محدودیت این روش اینست که اگر تعداد معیارها یا گزینهها زیاد شود، تصمیمگیرندگان معمولا در مقایسات زوجی دچار سردرگمی میشوند. همچنین این سردرگمی وقتی معیارها مثبت و برخی منفی باشند تشدید میشود.
از سوی دیگر تحقیقاتی مانند پورقاسمی و همکاران (۲۰۱۳، ۲۰۱۶) نیز صورت گرفته که روش وزندهی تحلیل سلسله مراتبی را بدلیل قضاوت شخصی به چالش میکشد. در واقع این فرآیند بهمنظور اولویتبندی معیارها با توزیع پرسشنامه بین کارشناسان و نخبگان صورت میگیرد. در حالیکه تحقیقات فوق نشان داده است که در این روش و سایر روشهای مشابه، اولویتبندی و مقایسه معیارها بر اساس نظرات کارشناسی صورت میگیرد و بنابراین ممکن است با محدودیتهای شناختی و ذهنی افراد در رابطه با هدف مورد نظر مواجه شود.
بهمنظور حل این مشکل از سایر روشهای چندمعیاره مانند تکنیک تاپسیس، فازی، مدل تحلیل شبکه نیز استفاده میشود که قابلیت ارزیابی را نسبت به روش تحلیل سلسله مراتبی افزایش می دهد. شایان ذکر است که این مدلها نیز دارای پیچیدگیهایی میباشند که ممکن است کاربران را با دشواری مواجه سازد. در حالت کلی مدلی مناسبتر است که علاوه بر دقت بالا اجرای سادهتری نیز داشته باشد.
اهداف پژوهش
بر این اساس با توجه به مشکلات ذکر شده، در پژوهش پیش رو به بررسی روشی جدید و کمّی در اولویتبندی معیارها برای کاربریهای کشاورزی (آبی و دیم و مرتع) و توسعه شهری میپردازد. سپس ارزیابی توان اکولوژیک سرزمین با روش جدید و در قیاس با روش رایج ارزیابی چندمعیاره انجام خواهد شد.
روش کار
این تحقیق در دو شهرستان سپیدان و جهرم از توابع استان فارس (شکل ۱) صورت پذیرفت. کاربری های کشاورزی و مرتع در شهرستان سپیدان و کاربری توسعه شهری در شهرستان جهرم مورد ارزیابی قرار گرفتند.
شکل(۱): موقعیت دو منطقه مورد مطالعه در استان فارس
جهت انجام تحلیلها نیز از نرمافزار ArcGIS و Excel استفاده شد. دادههای استفاده شده در این تحقیق شامل موارد زیر است:
- ﻻﻳـﻪﻫـﺎی اطﻼﻋﺎﺗﻲ ارﺗﻔﺎع، ﺷﻴﺐ، ﺟﻬـﺖ ﺷـﻴﺐ، منابع آب و دادههای هواشناسی (سازمان آب استان)، پوشش گیاهی و خاکشناسی و زمین شناسی (سازمان جهاد کشاورزی استان فارس) که بر اساس مدل کاربری های اراضی کشاورزی و توسعه شهری (مخدوم ۲۰۰۱؛ مخدوم و همکاران ۲۰۰۹؛ مسعودی و جوکار ۲۰۱۶) تهیه گردیدهاند و با بررسی و بازدیدهای میدانی بروزرسانی شدهاند.
- دادههای جمعآوری شده از پرسشنامه به منظور بررسی روش تحلیل وزنی (AHP) میباشد.
شکل(۲): چارچوب کلی مدل
مراحل ارزیابی در این تحقیق (بر اساس شکل ۲) به صورت زیر است:
- ارزیابی سرزمین با روش تحلیل سلسله مراتبی اصلاحشده (M-AHP) و ترکیب خطی وزنی[۱]
بهمنظور وزندهی معیارها از روش اصلاحی تحلیل سلسله مراتبی استفاده شد. بر این اساس ۳۵ پرسشنامه برای هر کاربری به متخصصان (اساتید دانشگاه و نخبگان) مربوطه داده شد. پس از بررسی و میانگینگیری امتیازات، وزن نهایی با نرمالسازی امتیاز هر معیار بدست آمد. قابل ذکر است در این روش مجموع وزنهای شاخصها یا معیارها برابر یک خواهد شد. پس از طبقهبندی نقشهها و امتیازدهی بر اساس مدل های کاربری (مخدوم ۲۰۰۱؛ مخدوم و همکاران ۲۰۰۹؛ مسعودی و جوکار ۲۰۱۶)، در گام بعد تکنیک ترکیب خطی وزنی (تابع Weighted Sum) با معرفی نقشههای معیارها در نرمافزار ArcGIS اجرا شد. برای این منظور ارزیابی کاربریها بر اساس زیرمعیار (شاخص) و معیار در طی دو مرحله از طریق رابطه (۱ و ۲) استفاده شد. بر اساس رابطه۱ ابتدا شاخصهای مرتبط با هر معیار با روش ترکیب خطی وزنی محاسبه شده تا امتیاز معیار مربوطه (X1) حاصل گردد. در گام بعد بر اساس رابطه۲ معیارها با روش ترکیب خطی وزنی ترکیب شده و امتیازات نهایی مربوط به هر کاربری (X2) محاسبه میشود.
[۱] WLC
رابطه(۱)
که در آن: W برابر وزن بدست آمده برای هر شاخص و Indicator برابر امتیاز شاخص می باشد.
رابطه زیر برای بدست آوردن عدد نهایی توسط معیارها استفاده میشود:
رابطه(۲)
که در آن: W برابر وزن بدست آمده برای هر معیار و Criteria برابر امتیاز معیار می باشد.
. ارزیابی سرزمین با روش وزندهی پیشنهادی (وزندهی منطقهای[۱]) و ترکیب خطی وزنی
روش پیشنهادی وزندهی منطقهای یک روش کاملا کمی و مبتنی بر شرایط منطقه مورد ارزیابی میباشد. در این روش وسعت و طبقه محدودیت نقش اصلی برای تعیین وزن هر معیار یا شاخص را ایفا مینماید. نحوه وزندهی بر اساس مراحل زیر است که درون جدول اطلاعات توصیفی سامانه اطلاعات جغرافیایی انجام میشود:
الف) طبقهبندی هر معیار (مثلا توپوگرافی) در یک مقیاس مشخص (ساده یا فازی) برای تمام معیارها و بر اساس طبقات مدل و هدف ارزیابی: مثلا طبقهبندی شیب به چهار طبقه صفر تا هشت؛ ۱۵-۸؛۳۰-۱۵ و >30.
نکته: طبقه بندی هر معیار را می توان از مدل کاربری استخراج نمود.
ب) امتیازدهی به هر طبقه از کمتر به بیشتر و بر اساس تعداد طبقه: در مثال قبلی با توجه به چهار طبقهای بودن، امتیاز از یک (بهترین طبقه) تا چهار (بدترین طبقه) صورت میگیرد.
ج) تعیین مساحت هر طبقه
د) تعیین وزن اولیه (میانگین وزنی) هر معیار بر اساس رابطه(۳)
[۱] Regional Weighting (RW)
رابطه(۳)
که در آن: Ai، مساحت مربوط به هر طبقه (طبقه محدودیت) ؛ A، مساحت کل منطقه؛ Ci، امتیاز محدودیت (مربوط به هر طبقه).
بر اساس فرمول فوق، ابتدا مساحت مربوط به هر طبقه در امتیاز همان طبقه ضرب شده و در نهایت حاصلضربها با هم جمع میشوند. سپس مجموع بدستآمده از مرحله قبل بر مساحت کل منطقه تقسیم خواهد شد.
و) نرمالیزه کردن وزنهای اولیه
در این مرحله وزن هر معیار بر مجموع وزنهای معیارها تقسیم شده تا وزن نرمال شده هر معیار حاصل گردد. این عمل موجب میشود تا وزن هر معیار نسبت به سایر معیارها محاسبه گردد. مجموع وزنهای نهایی نیز برابر با یک خواهد بود. نکتهای که در این مورد باید توجه داشت اینست که در این روش، مقیاس امتیازدهی برای تمامی معیارها باید یکسان باشد. همچنین در مراحل فوق وزن معیارها حاصل میشود. پس از طبقهبندی نقشهها و امتیازدهی امتیاز هر معیار (مثلا اقلیم) از میانگین هندسی امتیازات شاخص آن محاسبه میگردد.
ر) ترکیب خطی وزنی: در گام نهایی تکنیک ترکیب خطی وزنی (تابع Weighted Sum) با معرفی نقشههای معیارها در نرمافزار ArcGIS9.3 اجرا شد (رابطه۴).
رابطه(۴)
که در آن: W برابر وزن بدست آمده برای هر معیار و Criteria برابر امتیاز معیار می باشد.
شایان ذکراست در این تحقیق عامل محدودیت (Ci) در هر دو روش، مورد ارزیابی قرار نگرفت تا مشخص شود بدون درنظرگیری این عامل مهم کدام مدل توانایی شناسایی این مناطق محدودکننده را دارد.
ارزیابی دقت مدل
بهمنظور تست روشها نیز نمونه هایی از نقشه کاربری اراضی (بروزشده با بازدیدهای میدانی و همچنین تصاویر Google Earth) و تصاویر ماهوارهای NDVI بعنوان واقعیت زمینی برداشت شدند تا با دو مدل ارزیابی شده مقایسه شود. از اینرو پس از تلفیق نمونه های واقعیت زمینی با ۲ مدل توان اکولوژیک، معیارهای کمی نظیر صحت کلی و ضریب کاپا و ضریب درونطبقه ای را برای بیان صحت محاسبه گردید.
نتایج
جدول۱ شاخصهای ارزیابی صحت برای بررسی روشهای ارزیابی توان اکولوژیک کاربریهای مختلف را نشان می دهد. بر اساس بررسی که بین روشهای مختلف ارزیابی توان از جمله روش پیشنهادی وزندهی منطقهای و تحلیل سلسله مراتبی اصلاحشده صورت گرفت مشخص شد که روش پیشنهادی وزندهی منطقهای از صحت بالاتری نسبت به روش رایج تحلیل سلسله مراتبی اصلاحشده برخوردار است. این بدین معنی است که روش پیشنهادی توانسته است مناطق مناسب (بر اساس ضریب درونطبقه ای و سایر شاخصهای صحت) و نامناسب که بر اساس ماتریس خطا تشکیل شد را با دقت بالاتری تشخیص دهد. نقشه کاربری ها با بیشترین دقت نیز در شکل ۳ مشاهده می شود.
جدول(۱): شاخصهای ارزیابی صحت برای بررسی روشهای ارزیابی توان اکولوژیک کاربریهای مختلف
شکل(۳): نقشه توان اکولوژیک کاربریهای مورد بررسی با بیشترین دقت
بهطور کلی در این مطالعه ارزیابی توان اکولوژیک کاربریهای مختلف با به کارگیری روشهای مختلف وزندهی منطقهای و تحلیل سلسله مراتبی اصلاحشده و با نگرش همهجانبه به ویژگیهای محیطی مناطق مورد مطالعه بررسی شد. بهمنظور بررسی عملکرد هر یک از مدلهای اشاره شده، ارزیابی صحت با رویکرد ماتریس خطا انجام شد. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی وزندهی منطقهای از قابلیت بالاتری برای تخمین توان اکولوژیک مناطق مورد بررسی برخوردار میباشد.
بهمنظور اطمینان از روش پیشنهادی دو نکته ذیل را میتوان در تحقیقات آتی اجرا نمود: ۱٫ انجام این روش در مناطق دیگر با اقلیمهای متفاوت برای به قطعیت رسیدن این نظریه ۲٫ در صورت به قطعیت رسیدن نظریه (تبدیل شدن به قانون) با تحقیقات بیشتر، جایگزین شدن وزندهی با روش وزندهی منطقهای بجای تحلیل سلسله مراتبی در روشهای منسوب به ارزیابی چندمعیاره.
برای کسب اطلاعات بیشتر میتوانید به لینک مقالات زیر مراجعه فرمایید.
http://wmrj.areo.ir/article_116712.html
http://neijournal.iaunour.ac.ir/article_540325.html.
در صورت استفاده از این مقاله، لطفا” دو رفرنس فوق را در منابعتان ذکر نمایید.
درباره آسام
آکادمی سامانه اطلاعات مکانی یک مرجع تخصصی و کاربردی برای آموزشهای GIS و RS است.
نوشته های بیشتر از آسامجستجوی آموزش
1 دیدگاه
به گفتگوی ما بپیوندید و دیدگاه خود را با ما در میان بگذارید.
سلام وقت بخیر
بنده یک سوال داشتم میشه راهنماییم کنید
روش های رایج فضایی یا spatially explicit methodsینی روش هایی که فضا و یا موقعیت مکانی برای حل مسئله به صورت مستقیم بکار میبریم .
حال باتوجه به این موضوع روش وزن دهی Range baseیکی از روش های صریح فضایی میباشد که بنده میخواهم در مورد انواع ان بدانم