Document Type : Research Paper
Authors
1 Associate Professor of Remote Sensing and GIS, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
2 assistant Professor of Remote Sensing and GIS, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
3 m.a Department of Remote Sensing and GIS, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
4 BS Department of Remote Sensing and GIS, Faculty of Earth Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
Abstract
Keywords
مقدمه
سرعت شهرنشینی در شهرهای کشورهای در حال توسعه منجر شده است تا نصف جمعیت جهان در حال حاظر در مناطق شهری مستقر شوند. بیشتر این مناطق با تراکم جمعیتی بالا، در برابر وقوع بحران‌هایی همچون زلزله آسیب‌پذیر‌ند. در مورد شهرهای زلزله‌خیز مناسب‌ترین اقدام، جداسازی انسان از منطقۀ خطر است. به‌همین دلیل شناسایی قبلی و برنامه‌ریزی در شناسایی پهنههای خطرپذیر، مناطق امن و همچنین مسیریابی بهنیه برای رسیدن به سایت‌های اسکان موقت لازم و ضروری است. با توجه به اینکه مکان‌گزینی برای اسکان موقت پس از بروز سانحۀ زلزله را سازمان امدادرسانی بدون در‌نظر‌گرفتن استانداردهای لازم انجام میدهد؛ از این‌رو، این کار مشکلات زیادی را به‌ویژه در کلان‌شهرها به‌همراه خواهد داشت. برای پیشگیری از وقوع مشکلات و داشتن برنامۀ عملیاتی مدون پس از وقوع بحران زلزله، لازم است مناطق زلزله‌خیزی همچون کلانشهر اهواز به‌لحاظ مناطق خطرپذیر، مناطق امن برای اسکان موقت پس از بحران و همچنین مسیریابی بهینه برای رسیدن به مناطق امن پهنهبندی و بررسی دقیق شود(گیوه‌چی و عطار، 1391). از جمله مطالعات صورت گرفته در خصوص بحرانهای طبیعی همچون زلزله در مناطق شهری می توان به مطالعه Bhatti(2005)، Gibson (1997)، Garcia-Magarino و Gutierrez (2013) و Hany Abulnour (2013) اشاره نمود. شرایط خاص کلانشهر اهواز و مشکلات آن نظیر جمعیت میلیونی، وجود بافتهای فرسوده، ساختمانهای با مصالح غیرمسلح سنگین، معابر باریک، بالا‌بودن سطح آبهای زیرزمینی و وجود تأسیسات و کاربریهای خطرزا و ...، تدوین معیارها و ضوابطی را برای پهنهبندی مناطق در معرض خطر، به‌ویژه در حریم گسلها، امری انکارناپذیر می‌گرداند.به‌منظور شناسایی مناطق خطرپذیر و سنجش میزان خطرپذیری، در دهههای گذشته مطالعات گوناگونی انجام شده است که هر یک از زاویهای قابل بررسی و توجه است. از جمله مطالعات صورت‌گرفته در این زمینه عبارت‌اند از: پژوهش ابوئی اشکذری در سال 1391که در پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد با عنوان مدیریت بحران زلزله با استفاده از GISدر یزد به‌وسیلۀ تحلیل شبکه و منطق فازی، اقدام به محاسبۀ میزان آسیب‌پذیری معیارها در هر یک از قطعات محدودۀ مورد نظر کرد. پیشگاهی‌فرد و همکاران در سال 1391 در مقاله‌ای با عنوان مدلسازی تعیین مناطق خطرپذیر با استفاده از مدل AHP در محیط GIS در تبریز، اقدام به تفکیک سطوح خطرپذیر در شهر کردند. Tudes and Yigiterدر سال 2010 برای مدیریت بحران در شهر آدنا در ترکیه به امکان‌سنجی مناطق خطرپذیر از لحاظ ژئومورفولوژیکی پرداخت و در نهایت به کلاسه‌بندی شهر از نظر مناطق مساعد اقدام کرد. Qiangدر سال 2004 اقدام به تهیۀ نقشۀ آسیب‌پذیری شهر Yuci در چین کرد. به‌تازگی، روش‌های هوش مصنوعی به گستردگی در شاخه‌های مختلف علوم به‌کار گرفته می‌شوند که این به‌دلیل قابلیت این روش‌ها در ایجاد رابطۀ غیر‌خطی بین شاخص‌های ورودی و خروجی است. هدف این مقاله، پهنهبندی خطرپذیری زلزله، تعیین مناطق امن برای اسکان موقت پس از بحران و همچنین مسیریابی بهینه برای رسیدن به مناطق امن با استفاده از سیستم استنتاج فازی و تحلیل سلسله‌مراتبی فازی برای منطقه یک شهرداری کلانشهر اهواز واقع در استان خوزستان و مقایسۀ نتایج دو روش است.
داده‌ها و روش‌ها
موقعیت جغرافیایی خوزستان و اهواز: استان خوزستان با مساحتی معادل 64746 کیلومتر مربع در جنوب‌غرب ایران واقع شده است. این استان بین 29 درجه و 58 دقیقه تا 33 درجه و 4 دقیقه عرض شمالی از خط استوا و 47 درجه و 39 دقیقه 50 درجه و 39 دقیقه طول شرقی از نصف‌النهار گرینویچ قرار گرفته است. بر اساس آخرین تقسیمات کشوری سال 1391، این استان شامل 27 شهرستان، 67 بخش و 76 شهر 144 دهستان است. جمعیت آن در سال 1390 معادل 4531720 نفر بوده است.کلانشهر اهواز مرکز استان خوزستان در موقعیت جغرافیایی بین 31 درجه و 13 دقیقه تا 31 درجه و 33 دقیقه عرض شمالی و 48 درجه و 32 دقیقه تا 48 درجه و 47 دقیقه طول شرقی با ارتفاع متوسط 18 متر از سطح دریا واقع شده است. وسعت محدودۀ قانونی شهر معادل 222 کیلومتر مربع و وسعت محدودۀ خدماتی شهر معادل 300 کیلومتر مربع بوده است که رودخانۀ کارون آن را به دو بخش شرقی و غربی تقسیم میکند. جمعیت این شهر نیز در آخرین سرشماری (1390) معادل 1122021 نفر بوده است.
شکل 1- موقعیت جغرافیایی منطقۀ مورد مطالعه
"ویژگی های توپوگرافی و ژئومورفولوژی منطقه مورد مطالعه:
شهر اهواز به استثنای ارتفاعات کارون (با حداکثر 100 متر ارتفاع) و رودخانه کارون (با حداکثر 6 متر عمق) از خصوصیات عمومی اراضی جلگه‌ای با شیب بسیار ملایم حدود 60 سانتیمتر در هر کیلومتر از شمال به جنوب تبعیت میکند. شهر اهواز در دو سوی رودخانه کارون یعنی در نیمه شرقی و غربی آن واقع شده است. ارتفاع بخش غربی از حداقل 10 متر تا حداکثر 20 متر نسبت به سطح دریا تغییر میکند. در بخش شرقی کارون مرتفع ترین قسمت آن با 100 متر ارتفاع قرار دارد که به صورت محوری در امتداد جنوب شرقی به شمال غربی آن واقع شده است. این ارتفاعات بخش شرقی منطقه کارون را به دو قسمت شمالی و جنوبی تقسیم کرده است. دامنههای شمالی این کوه دارای 30 متر ارتفاع است که از ارتفاع آن بین جاده بهبهان، شهرک نفت و فرودگاه تدریجاً کاسته می شود و در منطقه فرودگاه به 17 متر می رسد. در قسمتهای مختلف شهر به علت فرسایش و شکستگی، بستر رود کارون ارتفاع کمتری نسبت به اراضی مجاور خود می‌یابد. به طور کلی به جز در موارد انـدک، اختلاف سطح قابـل ملاحظهای نسبت به وسعت و گستردگی شهر اهـواز در آن دیــده نمی شود. شهر اهواز به طور کلی پستی و بلندی قابل ملاحظهای به جز کوه کارون ندارد و عامل توپوگرافی نتوانسته است عامل شکل دهنده به شهر و یا محدود کننده توسعه آن باشد (مهندسین مشاور فجر توسعه،1391)."
شکل 2- نمودار روند اجرای پهنهبندی خطرپذیری زلزله به دو روش سیستم استنتاج فازی و تحلیل سلسله‌مراتبی فازی را نشان میدهد.
شکل 2- روند پهنهبندی به دو روش سیستم استنتاج فازی و تحلیل سلسله‌مراتبی فازی
سیستم استنتاج فازی:منطق فازی در شرایط بی‌اطمینانی قادر است به بسیاری از مفاهیم، متغیرها و سیستمهایی که نادقیق و مبهم هستند، صورتبندی ریاضی ببخشد و زمینه را برای استدلال، استنتاج و کنترل و تصمیمگیری در این شرایط فراهم آورد. پر واضح است که بسیاری از تصمیمات و اقدامات در شرایط بی‌اطمینانی است و حالتهای واضح نا‌مبهم، بسیار نادر و کمیاب هستند (رضایی و رنجبران، 1388).
از مهم‌ترین ویژگی‌های منطق فازی این موارد است:
- در منطق فازی، استدلال‌های دقیق به‌عنوان موارد مرزی استدلال‌های تقریبی تلقی می‌شوند.
- در منطق فازی هر چیزی درجه‌پذیر است و هر سیستم منطقی می‌تواند فازی شود.
- در منطق فازی، دانش، مجموعه‌ای از محدودیت‌های تغییرپذیر تعبیر میشود و استنتاج، فرایند گسترش محدودیت‌های تغییرپذیر درنظر گرفته میشود (کابلی‌زاده،1392).
- منطق فازی بسیار انعطافپذیر است و توان تحمل دادههای غیر‌دقیق فازی را به‌شکل مطلوبی داراست.
- منطق فازی برمبنای تجربۀ مخصصان عمل میکند (کیا،1391).
فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی فازی:
این فرایند یکی از جامع‌ترین سیستم‌های طراحی‌شده برای تصمیمگیری با معیارهای چندگانه است؛ زیرا این شیوه امکان فرموله‌کردن مسئله را به‌صورت سلسله‌مراتبی فراهم میکند و همچنین امکان در‌نظر‌گرفتن معیارهای مختلف کمّی و کیفی را در مسئله دارد. این فرایند گزینه‌های مختلف را در تصمیمگیری دخالت میدهد و امکان تحلیل حساسیت روی معیارها و زیرمعیارها وجود دارد. در این روش، پس از تشکیل سلسله‌مراتب فازی، با توجه به میزان اهمیت هر معیار یا گزینه، یک عدد فازی به آن اختصاص می‌یابد و ماتریس‌های مقایسۀ زوجی برای هر سطح از سلسله‌مراتب ایجاد میشود که این ماتریس‌ها امکان مقایسۀ زوج معیارها، وزن‌دهی به معیارها و در نهایت انتخاب مؤثرترین معیار را فراهم می‌آورد.
دادههای مورد استفاده، شامل نقشۀ موقعیت گسلها، نقشۀ خطوط پرفشار انتقال نیرو، نقشۀ خطوط پرفشار گاز، نقشۀ کاربری اراضی، نقشۀ خطوط مترو، نقشۀ راه‌های ارتباطی درون‌شهری، اطلاعات جمعیتی و نقشه‌های ممیزی املاک است که مؤثرترین شاخص‌ها برای یافتن محل‌های پرخطر زلزله هستند.
بحث و نتایج
1) آماده‌سازی داده‌ها: 1-1) نقشۀ کاربری اراضی منطقه یک اهواز: این نقشه از شهرداری مرکزی اهواز تهیه و مراحل آماده‌سازی بر روی آن اعمال شد. این نقشه شامل سه‌دسته کاربریهای پرخطر، با خطر متوسط و کم‌خطر است که بر اساس نظر کارشناسان و با توجه به مطالعات پیشین، نقشۀ رستر کاربری از نظر خطرپذیری تهیه شد.
2-1) مساحت قطعات تفکیکی: هرچه مساحت قطعات بیشتر باشد، آوار ناشی از تخریب آن کمتر خواهد بود و برعکس هرچه مساحت قطعات کمتر باشد، آسیب‌پذیری افزایش خواهد یافت. در این پژوهش، مساحت قطعات از نقشۀ کاربری استخراج شد.
3-1) تراکم جمعیتی: این شاخص به معنی جمعیت در واحد سطح و مشخص‌کنندۀ بار جمعیتی در موقع زلزله است و با افزایش میزان این شاخص، آسیب‌پذیری ناشی از زلزله افزایش خواهد یافت. با داشتن مساحت بلوک‌ها و اطلاعات جمعیتی، تراکم جمعیتی محاسبه شد.
4-1) ویژگی‌های ابنیه: این شاخص از مهم‌ترین ویژگی‌های مورد استفاده در مدیریت بحران است. هرچه مقاومت و کیفیت ساختمان بهتر و بالاتر باشد، خطرپذیری زلزله کمتر خواهد بود. این ویژگی‌ها از شهرداری اهواز تهیه شد. این ویژگی‌ها شامل: نوع اسکلت سازه، قدمت بنا، سطح اشغال، تعداد طبقات و تراکم ساختمانی است.
5-1) نوع اسکلت سازه: هرچه مقاوم‌سازی اسکلت ساختمان‌ها بیشتر باشد، آسیب‌پذیری ناشی از زلزله کمتر خواهد بود.
6-1) قدمت بنا: هرچه قدمت بنا بیشتر باشد، آسیب‌پذیری بالاتر خواهد بود (حبیبی و همکاران، 1387).
7-1) سطح اشغال: اینکه چه میزان از عرصه زیر ساخت رفته باشد، رابطۀ مستقیمی با آسیب‌پذیری دارد و هرچه سطح اشغال بیشتر باشد، آسیب‌پذیری بیشتر خواهد بود.
8-1) تعداد طبقات: هرچه ارتفاع ساختمان‌ها و به‌عبارتی طبقات آنها بیشتر باشد، خطرپذیری بالاتر خواهد بود (حبیبی و همکاران، 1387).
9-1) تراکم ساختمانی: نسبت سطح زیربنای ساختمان به مساحت قطعه را تراکم ساختمانی می‌گویند که هرچه تراکم ساختمانی بیشتر باشد، آسیب‌پذیری بالاتر خواهد بود.
10-1) دسترسی به معابر ارتباطی: این نقشه از سازمان حمل و نقل شهری تهیه شد که اطلاعات آن شامل سرعت حرکت، طول معبر و نوع آن است. این نقشه در ابتدا به‌منظور سنجش میزان دسترسی ساختمان‌ها به معابر استفاده شد. بدین‌منظور، به‌لحاظ دسترسی به معابر در زمان بحران، نقشۀ نهایی معابر تهیه شد. در مرحلۀ بعد برای تعیین بهترین مسیر سرویس‌دهی سایت‌های اسکان موقت، آماده‌سازی و استفاده شد.
11-1) دسترسی به فضاهای باز: چگونگی پراکنش و الگوی فضای باز، عامل مهمی در افزایش کارایی بافت به هنگام وقوع زلزله است. در این پژوهش با استفاده از نقشۀ کاربری زمین انواع کاربریهای بایر، زراعی، فضاهای سبز و زمین‌های بازی با مساحت بیش از یک هکتار انتخاب و میزان فاصله از آنها محاسبه شد.
12-1) دسترسی به مراکز درمانی و امداد و نجات: هرچه فاصله تا این مراکز بیشتر باشد، درمان به مخاطره خواهد افتاد (حبیبی و همکاران، 1387). این مراکز شامل بیمارستان‌ها، آتش‌نشانی‌ها و مراکز کلانتری است که این واحدها از نقشۀ کاربری اراضی استخراج و لایۀ فاصله تهیه شد.
13-1) تأسیسات و تجهیزات خطرزا: این عوامل از موارد مهم تشدید‌کنندۀ آسیب‌ها و تلفات و شامل پمپ بنزین، خطوط انتقال برق پرفشار، پست تقویت فشار برق و مترو شهری است. موقعیت پمپ بنزین و پست تقویت فشار برق، از نقشۀ کاربری استخراج و لایۀ فاصله تهیه شد. خطوط مترو از سازمان حمل و نقل شهری، خطوط انتقال برق پرفشار از سازمان آب و برق و خطوط گاز پرفشار از ادارۀ گاز شهری تهیه شد.
14-1) گسلها: موقعیت گسلها با استفاده از نقشۀ 100000/1 سازمان نقشه‌برداری استخراج و با استفاده از GPS نیز به‌صورت زمینی صحت‌سنجی و در نهایت فاصله از آنها تعیین شد. شکل 3 نقشه‌های رستری‌شده تعدادی از معیارهای به‌کار گرفته‌شده در پژوهش را نشان میدهد.
شکل 3- نقشه‌های رستر‌سازی‌شده معیارهای پژوهش
2) پهنهبندی خطرپذیری زلزله:
2-1) پهنهبندی خطرپذیری زلزله با استفاده از سیستم استنتاج فازی:
پژوهش حاضر به‌دنبال بهره‌گیری از فناوری های نوین در زمینۀ هوش محاسباتی و مقایسۀ نتایج به‌دست‌آمده با مدل‌های تصمیمگیری چند‌معیاره است. بدین‌منظور، در این بخش با استفاده از سیستم استنتاج فازی که یکی از سیستم‌های هوش محاسباتی است، پهنهبندی خطرپذیری زلزله صورت گرفت. برای پهنهبندی با توجه به نظر کارشناسی، معیارها و زیر‌معیارهای زیر در نظر گرفته شده است:
شاخص طبیعی (موقعیت گسلها)، شاخص جمعیتی (تراکم جمعیت)، خصوصیات مکانی (کاربری اراضی)، شاخص‌های کالبدی ابنیه (تراکم ساختمانی، سطح اشغال، تعداد طبقات، قدمت بنا، نوع اسکلت سازه، مساحت قطعه)، شاخص‌های دسترسی به تأسیسات و مراکز حیاتی (مراکز درمانی، مراکز نظامی، آتش‌نشانی، فضاهای باز و خالی، دسترسی به معابر)، موقعیت و حریم تأسیسات خطرزا (پمپ بنزین و گاز، پست برق، خطوط انتقال برق پرفشار، خطوط انتقال گاز پرفشار، مترو)
برای ایجاد سیستم استنتاج فازی ابتدا متغیرهای زبانی و محدوده‌های استاندارد معیارها تعریف شد. سپس طبق نظر کارشناسان در مورد معیارهای مختلف تأثیرگذار در خطرپذیری زلزله، تابع عضویت فازی مناسب برای هر معیار تعریف شد. با توجه به حجم محاسبات، نوع معیارها و تعداد بازه‌های مورد نیاز برای هر معیار به‌منظور پهنهبندی خطرپذیری زلزله، از دو نوع تابع عضویت گوسی و فازی گسسته استفاده شد. تابع فازی گسسته برای معیارهایی استفاده شد که ارزش ورودی آنها ناپیوسته (مانند اسکلت سازه‌های ساختمانی) است. همچنین برای سایر معیارها که ارزش پیکسلی پیوسته دارند، از تابع عضوی گوسی استفاده شد. در مرحلۀ بعد، طبق نظر کارشناسان، قوانین مناسب برای پهنهبندی خطرپذیری تعریف شد. در نهایت غیر‌فازی‌سازی انجام و خروجی نهایی تهیه شد. جدول 1 محدودۀ استاندارد و متغیرهای زبانی تعدادی از معیارها و شکل 4 چند نمونه توابع عضویت مربوط به شاخص‌های ورودی را نشان میدهند. پس از اتمام فرایند سیستم استنتاج فازی خروجی نهایی در شکل 5 نشان داده شده است.
جدول 1- محدودۀ استاندارد و متغیر زبانی معیارها؛ منبع: نگارنده بر اساس نظر کارشناسان
|
|
نوع شاخص |
معیارها |
متغیر زبانی |
توضیح |
|
وردیها |
ابنیه |
اسکلت سازه |
بسیار کم |
اسکلت فلزی کمترین خطر را دارد. |
|
کم |
||||
|
متوسط |
||||
|
زیاد |
||||
|
دسترسی امدادی |
مراکز درمانی |
کم |
افزایش فاصله باعث افزایش خطرپذیری میشود. |
|
|
متوسط |
||||
|
زیاد |
||||
|
خیلی زیاد |
||||
|
تأسیسات خطرزا |
نزدیکی به پست تقویت فشار برق |
کم |
هرچه فاصله نزدیکتر باشد، خطرپذیری بیشتر است. |
|
|
متوسط |
||||
|
زیاد |
||||
|
خیلی زیاد |
||||
|
طبیعی |
گسل |
خیلی کم |
هرچه فاصله نزدیکتر باشد، خطرپذیری بیشتر است. |
|
|
کم |
||||
|
متوسط |
||||
|
زیاد |
||||
|
خیلی زیاد |
شکل 4- توابع عضویت فازی معیارها
شکل 5- نقشۀ پهنهبندی خطرپذیری زلزله در منطقه یک شهرداری اهواز با استفاده از سیستم استنتاج فازی
2-2) پهنهبندی خطرپذیری زلزله با استفاده از تحلیل سلسله‌مراتبی فازی:
در این بخش معیارها به 5 دسته کاربری اراضی، تراکم جمعیت، سازه مبنا، دسترسی مبنا و تأسیسات خطرزا تقسیم شدند. برای دادههای گسسته (مانند لایۀ کاربری اراضی، نوع اسکلت و عمر ابنیه) با استفاده از نظر کارشناسان در محدوده صفر تا یک، هر یک از معیارها امتیازدهی شدند. وزن‌دهی معیارها نیر طبق نظر کارشناسان صورت گرفت. شکل6 تقسیمبندی معیارها و زیرمعیارها و وزن محاسبه‌شده برای هر یک و جدول 2 نوع توابع تعریف‌شده برای هر معیار را نشان میدهند.
شکل 6- وزن نهایی معیارها و زیر‌معیارهای پهنهبندی خطرپذیری زلزله
جدول 2- توابع عضویت تعریف‌شده در فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی فازی
تعدادی از نقشه های استاندارد‌شده معیارها بر اساس توابع تعریف‌شده در جدول 2 تهیه و در شکل 7 نشان داده شده‌اند.نقشۀ نهایی پهنهبندی خطرپذیری زلزله در شکل 8 نمایش داده شده است.
شکل 7- نقشه‌های استاندارد‌شده معیارهای پهنهبندی خطرپذیری زلزله
شکل 8- پهنهبندی خطرپذیری زلزله با مدل تحلیل سلسله‌مراتبی فازی
مقایسۀ نتایج دو روش سیستم استنتاج فازی و تحلیل سلسله‌مراتبی فازی برای پهنهبندی خطرپذیری:
با توجه به مشاهدات میدانی، نظر کارشناسان و استانداردهای آیین‌‌نامه‌های موجود، نتایج به سه کلاس منطبق، نزدیک و دور از نظر کارشناسان دسته‌بندی شد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، سیستم استنتاج فازی به میزان 85%، ولی مدل تحلیل سلسله‌مراتبی فازی تنها به‌میزان 41% منطبق بر نظر کارشناسان است. در مجموع، با‌توجه به نتایج تحلیل سلسله‌مراتبی فازی، خطرپذیری زیاد و بسیار زیاد با مجموع 37% (84/2 کیلومترمربع) و خطرپذیری متوسط با 18% معادل 39/1 کیلومترمربع از منطقه و در سیستم استنتاج فازی خطرپذیری بسیاز زیاد، زیاد و متوسط در مجموع با 60% معادل 48/4 کیلومترمربع از مساحت 6/7 کیلومتر مربع کل منطقه، نشان از خطرپذیر‌بودن متوسط و رو به بالای منطقه دارد. در این بین پهنههای خطرپذیری بسیار کم و کم، بیشتر در اراضی بایر و زراعی منطقه هستند.
3) مکان‌یابی پهنههای اسکان موقت زلزله‌زدگان:
به‌دلیل اینکه پس از زلزله در کنار احتمال رخداد پس‌لرزه‌ها، تعدادی از مساکن نیز تخریب می‌شوند، نیاز به تعیین محل‌های امن و مقاوم برای اسکان موقت پس از بحران، امری حیاتی و حایز اهمیت فراوان است. برای تعیین پهنههای امن برای اسکان موقت، طبق نظر کارشناسان، معیارها و زیرمعیارهایی تعیین شد: شاخص طبیعی (موقعیت گسلها)، خصوصیات مکانی (کاربری اراضی، مساحت قطعه)، شاخص دسترسی به تأسیسات و مراکز حیاتی (مراکز درمانی، آتش‌نشانی، دسترسی به معابر)، موقعیت و حریم تأسیسات خطرزا (پمپ بنزین و گاز، پست برق، خطوط انتقال برق پرفشار، خطوط انتقال گاز پرفشار، مترو).برای انجام این پهنهبندی نیز از دو روش سیستم استنتاج فازی و تحلیل سلسله‌مراتب فازی استفاده و نتایج دو روش مقایسه شد. شکل 9، روند اجرای مکان‌یابی پهنههای اسکان موقت را نشان میدهد.
شکل 9- روند اجرای مکان‌یابی پهنههای اسکان موقت
3-1) مکان‌یابی پهنههای اسکان موقت با استفاده از سیستم استنتاج فازی: برای انجام این کار نیز ابتدا طبق نظر کارشناسان، متغیرهای زبانی معیارها و محدوده‌های استاندارد آنها تعریف شد. سپس از دو نوع تابع عضویت گوسی و فازی گسسته استفاده شد. تابع فازی گسسته برای معیارهایی استفاده شد که ارزش ورودی آنها ناپیوسته است. برای سایر معیارها که ارزش پیکسلی پیوسته دارند، نیز از تابع عضوی گوسی استفاده شد. در مرحلۀ بعد طبق نظر کارشناسان، قوانین مناسب برای پهنهبندی مناطق امن تعریف شد. در نهایت غیر‌فازی‌سازی با استفاده از غیرفازی‌ساز ثقلی انجام و خروجی نهایی تهیه شد که در شکل 10 نمایش داده شده است.
شکل 10- نقشۀ پهنههای اسکان موقت منطقه یک شهرداری اهواز
همان‌گونه که در شکل 10 دیده میشود، پهنههای شناسایی‌شده در 5 کلاس کاملاً مناسب تا کاملاً نامناسب قرار گرفته‌اند. از این‌رو، با بازدید میدانی و با استفاده از اطلاعات و نقشه‌های موجود، 25 پهنه برای اسکان موقت انتخاب شدند که نتیجۀ آن در شکل 11 نمایش داده شده است.
شکل 11- نقشۀ سایت‌های اسکان موقت زلزله‌زدگان منطقه یک شهرداری اهواز
3-2) مکان‌یابی پهنههای اسکان موقت با استفاده از تحلیل سلسله‌مراتبی فازی: برای انجام این کار از 11 معیار استفاده شد که بعد از آماده‌سازی لایه‌ها، برای دادههای گسسته (مانند لایۀ کاربری اراضی) با استفاده از نظر کارشناسان در محدودۀ صفر تا یک، هر یک از معیارها امتیازدهی شدند. وزن‌دهی معیارها نیر طبق نظر کارشناسان صورت گرفت. شکل 12 تقسیمبندی معیارها و زیرمعیارها و وزن محاسبه‌شده برای هر یک را نشان میدهد.
شکل 12- وزن معیارهای مکان‌یابی پهنههای اسکان موقت زلزله‌زدگان
در آخرین مرحله، نقشۀ مربوط به پهنههای اسکان موقت منطقۀ مورد مطالعه در 5 کلاس کاملاً مناسب، مناسب، متوسط، نامناسب و کاملاً نامناسب (شکل 13) به‌دست آمد.
شکل 13- نقشۀ پهنههای اسکان موقت زلزله‌زدگان منطقه یک شهرداری اهواز
مقایسۀ نتایج مکان‌یابی پهنههای اسکان موقت زلزله‌زدگان حاصل از دو روش تحلیل سلسله‌مراتبی فازی و سیستم استنتاج فازی:
بعد از بررسی مساحت‌ها و نوع کاربریهای پهنههای پیشنهادی با دو مدل، در مدل سیستم استنتاج فازی، تعداد 25 سایت اسکان موقت به مساحت 1283628 مترمربع و در مدل تحلیل سلسله‌مراتبی فازی، 18 پهنه اسکان موقت به مساحت 1043331 مترمربع استخراج و شناسایی شدند. بیش از نیمی از پهنههای انتخابی در دو مدل، کاربری اراضی بایر و مزارع دارند که در جنوب، جنوب غرب و شمال شرق منطقه واقع شده‌اند. پهنههای پیشنهادی مدل تحلیل سلسله‌مراتبی فازی، در دو کلاس کاملاً مناسب و مناسب و پهنههای پیشنهادی مدل سیستم استنتاج فازی، در 4 کلاس کاملاً مناسب، مناسب، متوسط و نامناسب قرار دارند.
4) آنالیز پیدا‌کردن نزدیکترین سایت اسکان موقت و مرکز تسهیلات: پیدا‌کردن نزدیکترین سایت اسکان موقت و پیدا‌کردن بیمارستان از آنالیزهای مهم در آنالیز شبکه است. در این پژوهش، نخست پیدا‌کردن نزدیکترین سایت اسکان موقت و دوم پیدا‌کردن نزدیکترین بیمارستان به هر یک از سایت‌ها انجام شد.
4-1) پیدا‌کردن نزدیکترین سایت اسکان موقت به موقعیت حادثه با آنالیز شبکه GIS (دایجسترا): در این مرحله با مشخص‌کردن 4 نقطۀ حادثه‌دیده به‌عنوان نمونه و موقعیت سایت‌های اسکان موقت در مدل تحلیل سلسله‌مراتبی فازی و تعریف ضریب مقاومت طول مسیر برای معابر شبکه، نزدیکترین سایت اسکان موقت به موقعیت هر نقطه شناسایی شد. شکل 14، نقشۀ کوتاه‌ترین مسیر دسترسی به سایت‌های اسکان موقت را نشان میدهد؛ بدین‌ترتیب که نقشه دو مسیر پیشنهادی را نشان میدهد که از نظر طول، کوتاه‌ترین مسیر دسترسی به هر یک از 4 نقطۀ حادثه‌دیده، خارج از محدودۀ اسکان موقت است. جدول 3 طول هر مسیر را نمایش میدهد.
4-2) پیدا‌کردن نزدیکترین سایت اسکان موقت به موقعیت حادثه با الگوریتم ژنتیک: الگوریتم ژنتیک از جمله الگوریتم‌های هوش مصنوعی است و با توجه به نظریۀ شکل‌گیری آن و بر خلاف الگوریتم دایجسترا از روش احتمالاتی برای یافتن بهترین مسیر استفاده میکند. الگوریتم ژنتیک، شیوۀ جست‌وجویی در علم رایانه برای یافتن راه‌حل تقریبی برای بهینه‌سازی و مسائل جست‌وجو است. الگوریتم ژنتیک، نوع خاصی از الگوریتم‌های تکامل است که از شیوه‌‌های زیست‌شناسی فرگشتی مانند وراثت و جهش استفاده میکند. در واقع الگوریتم‌های ژنتیک از اصول انتخاب طبیعی داروین برای یافتن فرمول بهینه برای پیش‌بینی یا تطبیق الگو استفاده می‌کنند. الگوریتم‌های ژنتیک اغلب گزینۀ خوبی برای شیوه‌‌های پیش‌بینی بر مبنای رگرسیون هستند. در هوش مصنوعی الگوریتم ژنتیک (یا GA) یک شیوۀ برنامه‌نویسی است که از تکامل ژنتیکی به‌عنوان یک الگوی حل مسئله استفاده میکند. مسئله‌ای که باید حل شود، دارای ورودی‌هایی است که طی یک فرایند الگوبرداری‌شده از تکامل ژنتیکی به راه‌حل‌ها تبدیل میشود؛ سپس راه‌حل‌ها به‌عنوان کاندیداها به‌وسیلۀ تابع ارزیاب (FitnessFunction)، ارزیابی می‌شوند و چنانچه شرط خروج مسئله فراهم شده باشد، الگوریتم خاتمه می‌یابد. الگوریتم ژنتیک به‌طور‌کلی، یک الگوریتم مبتنی بر تکرار است که اغلب بخش‌های آن به‌صورت فرایندهای تصادفی انتخاب می‌شوند.
در این بخش از پژوهش، از الگوریتم مذکور برای یافتن نزدیکترین سایت اسکان موقت نسبت به موقعیت افراد آسیب‌دیده استفاده شد. با توجه به نوع شبکه‌برداری پژوهش و وسعت آن، الگوریتم ژنتیک 50 بار تکرار شد. خروجی حاصل از این الگوریتم نتایجی مشابه مسیرهای پیشنهادی الگوریتم دایجسترا را نشان میدهد که شکل 14 نقشۀ کوتاه‌ترین مسیر دسترسی به دو سایت اسکان موقت را برای هر 4 موقعیت حادثه‌دیدۀ انتخابی با استفاده از الگوریتم ژنتیک و دایجسترا نمایش میدهد.
جدول 3- طول مسیر، مسیرهای پیشنهادی با الگوریتم ژنتیک و دایجسترا
|
موقعیت |
مسیر |
دایجسترا (متر) |
ژنتیک (متر) |
|
موقعیت 1 |
مسیر اول |
1234.7 |
1234.7 |
|
مسیر دوم |
1684 |
1684 |
|
|
موقعیت 2 |
مسیر اول |
1399 |
1399 |
|
مسیر دوم |
1430.2 |
1430.2 |
|
|
موقعیت 3 |
مسیر اول |
1336.55 |
1336.55 |
|
مسیر دوم |
1542.8 |
1542.8 |
|
|
موقعیت 4 |
مسیر اول |
1238.6 |
1238.6 |
|
مسیر دوم |
1304.4 |
1304.4 |
شکل 14- نقشۀ کوتاه‌ترین مسیر دسترسی به سایت‌های اسکان موقت
نتایج حاصل از مسیریابی بین موقعیت‌های حادثه‌دیده به نزدیکترین سایت‌های اسکان موقت نشان داد که مسیریابی با الگوریتم ژنتیک وآنالیز شبکه GIS نتایج مشابهی در پیدا‌کردن بهینه‌ترین مسیر شبکۀ معابر را دارد. با توجه به نوع شبکۀ معابر شهری و وسعت شبکۀ محدودۀ مورد مطالعه در دو الگوریتم ژنتیک و دایجسترا در آنالیز شبکه GIS برای مسیریابی بهینه قابلیت استفاده در محدودۀ مورد نظر را دارد.
4-3) آنالیز یافتن نزدیکترین مراکز درمانی به سایت اسکان موقت: دسترسی به مراکز درمانی به‌ویژه بیمارستان‌ها از مهم‌ترین ویژگی‌های یک مکان برای انتخاب‌شدن به‌عنوان سایت اسکان موقت است. در این بخش از پژوهش با استفاده از سایت‌های اسکان موقت حاصل از تحلیل سلسله‌مراتبی فازی و نقشۀ موقعیت مراکز درمانی و همچنین تعریف ضریب مقاومت زمان برای معابر شبکه، نزدیکترین مراکز درمانی به هر یک از سایت‌های اسکان موقت شناسایی و مسیریابی شد. شکل 15، نقشۀ نزدیکترین مسیر سایت‌های اسکان موقت به بیمارستان‌ها، موقعیت 10 نقطه از سایت‌های اسکان موقت و مسیرهای شناسایی‌شده را نشان میدهد.
شکل 15- نقشۀ نزدیکترین مسیر سایت‌های اسکان موقت به بیمارستان‌ها
نتایج حاصل از آنالیز شبکۀ معابر شهری تحت پوشش سایت‌های اسکان موقت بر اساس سایت‌های مکان‌یابی‌شده در سیستم استنتاج فازی نشان میدهد، معابر در فاصلۀ 500متری 7/4 کیلومترمربع و تا فاصلۀ 1000متری 1/5 کیلومترمربع را پوشش میدهد. بر این اساس، در این مدل، تنها 8/0 کیلومترمربع تحت پوشش نیستند. همچنین در مدل تحلیل سلسله‌مراتبی فازی 06/1 کیلومترمربع خارج از پوشش شبکۀ دسترسی به سایت‌های اسکان موقت است و در فاصلۀ 500متری ، 4/3 کیلومترمربع و در فاصلۀ 1000متری معادل 6 کیلومترمربع تحت پوشش خواهند بود. نتایج نشان میدهد که محدودۀ خارج از پوشش در هر دو مدل شامل محدودۀ جنوب شرقی منطقه است که نزدیک به 90% همپوشانی فضایی دارد.نتایج حاصل از نزدیکترین مراکز درمانی به سایت‌های اسکان موقت بر اساس 10 موقعیت انتخابی سایت‌های اسکان موقت نشان میدهد، مسیر اول موقعیت 4 و 9 با 34 ثانیه تا مراکز درمانی، مسیر اول موقعیت 7 با 45 ثانیه، مسیر اول موقعیت 6 با 48 ثانیه و مسیر اول موقعیت 10 با 54 ثانیه در رتبه‌های اول تا چهارم سریع‌ترین دسترسی سایت‌های اسکان موقت به مراکز درمانی قرار دارند. همچنین موقعیت‌های 9، 6 و 8 در هر سه مسیر با 2 دقیقه و 20 ثانیه، 2 دقیقه و 26 ثانیه و 2 دقیقه و 28 ثانیه در رتبه‌های اول تا سوم سریع‌ترین دسترسی به مراکز درمانی قرار دارند.
نتیجه‌گیری
پژوهش حاضر تلاشی بود برای رسیدن به مدلی برای کاهش آسیب‌پذیری ناشی از زلزله با به‌کارگیری فناوری‌های نوینی همچون الگوریتم‌های هوش مصنوعی و GIS.
در این مقاله دو مدل سیستم استنتاج فازی و فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی فازی برای پهنهبندی خطرپذیری زلزله و تعیین مناطق امن برای اسکان موقت در منطقه یک شهرداری کلانشهر اهواز استفاده شدند. برای اجرای دو مدل دادههای مؤثر بر خطرپذیری زلزله و تعیین مناطق امن گردآوری و استفاده شدند. معماری بهینه سیستم استنتاج فازی، به‌کارگیری دو نوع تابع عضویت گوسی و فازی گسسته بود. تابع فازی گسسته برای معیارهایی استفاده شد که ارزش ورودی آنها ناپیوسته است (مانند اسکلت سازه‌های ساختمانی). همچنین برای سایر معیارها که ارزش پیکسلی پیوسته دارند، از تابع عضوی گوسی استفاده شد. در مرحلۀ دوم کار، مدل تحلیل سلسله‌مراتبی فازی با استفاده از همان دادههای ورودی مدل قبل، به‌عنوان ورودی و خروجی‌های مدل اجرا شد. نتایج نشان داد، مدل سیستم استنتاج فازی در زمینۀ پهنهبندی خطرپذیری زلزله به میزان 85% ولی مدل تحلیل سلسله‌مراتبی فازی تنها به‌میزان 41% منطبق بر نظر کارشناسان است. در خصوص تعیین محل‌های امن برای اسکان موقت پس از زلزله، بعد از بررسی مساحت‌ها و نوع کاربریهای پهنههای پیشنهادی‌ِ دو مدل، در مدل سیستم استنتاج فازی تعداد 25 سایت اسکان موقت و در مدل تحلیل سلسله‌مراتبی فازی 18 پهنه اسکان موقت استخراج و شناسایی شدند. همچنین، در زمینۀ مسیریابی نیز نتایج نشان داد، برای محدودۀ مورد مطالعه، هر دو مدل الگوریتم ژنتیک و دایجسترا مناسب و قابل به‌کارگیری هستند.
)
