محمد تناسان

یکی از تحلیل های پرکاربرد سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) یافتن مسیرهای بهینة بین دو نقطه در شبکة حمل ونقل شهری است. به دلیل تنوع بالای مسیرهای ممکن بین دو نقطه در شبکة حمل ونقل شهری، یافتن مسیرهای بهینه کار پیچیده ای است. از سویی، درنظرگرفتن هم زمان تمامی پارامترهای مؤثر در انتخاب مسیر از جمله طول مسیر، ترافیک، سختی عبور از تقاطع ها، کیفیت معابر و ...، پیچیدگی فرایند کشف مسیر بهینه را دوچندان می کند. همچنین در پاره ای از موارد، وجود دو یا چند پارامتر مؤثر ناسازگار، مانند طول مسیر و ترافیک، بر پیچیدگی مسئله می افزاید. الگوریتم های بهینه سازی، به ویژه الگوریتم هایی مانند الگوریتم ژنتیک چندهدفه NSGA-II، که توانایی درنظرگرفتن هم زمان چندین پارامتر ناسازگار در یک مسئله را دارند، می توانند GIS را در حل این گونه مسائل یاری کنند. هدف از این پژوهش عرضة مدلی برمبنای الگوریتم NSGA-II در بستر GIS، به منظور کشف مسیرهای بهینه در شبکة حمل ونقل شهری است. بدین منظور، الگوریتم NSGA-II به گونه ای مدل شد تا ساختار توپولوژیک مسیرهای بهینه (پیوستگی و نبودِ حلقه در مسیر) حفظ شود؛ بنابراین، هم در تولید مسیرهای اولیه و هم در عملگرهای ژنتیکی مورد استفاده، حفظ ساختار توپولوژیک مسیرهای خروجی مدنظر قرار گرفت. در این راستا به منظور رسیدن به اهداف یادشده، دو عملگر ژنتیکی ابتکاری، متناسب با مسئلة بهینه سازی مسیر در شبکة حمل ونقل شهری، توسعه داده شد. همچنین با هدف بالابردن کارآیی مدل در ارائة مسیرهای بهینه، افزون بر درنظرگرفتن طول مسیر، ترافیک و کیفیت مسیر به منزلة توابع هدف، دشواری عبور از تقاطع ها نیز به مثابة یکی دیگر از توابع هدف مدل شد. به منظور آزمودن قابلیت های مدل، یک شبکة حمل ونقل شهری فرضی با محدودیت های لازم طراحی شد و مدل، با بهره گیری از آن، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان دهندة صحت کارکرد مدل و توانایی بالای آن در یافتن مسیرهای بهینه با چندین هدف متضاد است.

متناسب با پیچیدگی های رفتاری در انسان ها، سیستم های اجتماعی نیز دارای پیچیدگی خاصی اند. مدیریت جمعیت در این سیستم ها بسیار اهمیت دارد و نیازمند صرف هزینه و انرژی بسیار است. با توجه به تعاملات موجود میان انسان ها و محیط در سیستم های اجتماعی و تأثیر آنها در روند حرکتی جمعیت در شرایط متفاوت، شناخت و بررسی این تعاملات به ویژه در شرایط اضطراری، از نیازهای اساسی هر سیستم است. در پژوهش حاضر، از نتایج شبیه سازی مکانی عامل مبنای روند حرکتی افراد و شبیه سازی آتش سوزی در ایستگاه قطار شهری هفتِ تیر جهت بررسی رفتار افراد و محیط در هنگام آتش سوزی استفاده شد. سپس شاخص های دشواری حرکت، شامل شاخص های محیطی و محیطی - انسانی، به منظور بررسی تأثیر محیط و عامل ها در روند حرکتی، محاسبه شد. در ادامة کار دو شاخص دشواری جدید، شامل یک شاخص محیطی و یک شاخص محیطی - انسانی با نام های AM 1و AM 2ویژة شرایط آتش سوزی، معرفی شدند. نوآوری شاخص های یادشده، افزون بر میزان تعاملات افراد با یکدیگر و تعاملات آنها با اجزای فیزیکی محیط، به تلفیق نتایج شبیه سازی های عامل مبنا و شبیه سازی های مربوط به آتش سوزی در محیط و استفاده از پارامتری به نام میزان قابلیت دید مربوط می شود. بررسی نتایج شاخص های محاسبه شده و نتایج مربوط به شبیه سازی روند حرکتی افراد در محیط ایستگاه نمایانگر رابطة معکوس بین میزان دشواری و سرعت روند حرکتی عامل ها در محیط ایستگاه است. همچنین، میزان دشواری حرکت در سناریوی موفق محیطی نشان از کاهش میزان دشواری، در مقایسه با سناریوی وضعیت فعلی در نقاط داغ دارد. بهره گیری از شبیه سازی های عامل مبنا و محاسبة شاخص های دشواری در بازه های زمانی متفاوت وقوع بحران می تواند در تدوین استراتژی های مکانی- زمانی مدیریت جمعیت و تخلیة اضطراری مؤثر باشد و در نقش پشتیبانی کنندة تصمیم مکانی، مدیران بحران را در مدیریت بهینة شرایط یاری کند.

با افزایش جمعیت و به تبع آن افزایش نیازهای جامعه، آمایش سرزمین اهمیت ویژه ای یافته است. به دلیل پیوند آمایش سرزمین با چندین هدف متضاد، استفاده از الگوریتم های تکاملی چندهدفه درصورت تناسب الگوریتم با نوع مسئله می تواند مفید باشد. در پژوهش حاضر ضمن ارائة مدلی به منظور بهینه سازی کاربری اراضی، راه حلی مؤثر برای به کارگیری الگوریتم ژنتیک چندهدفه در انواع مسائل مربوط به آمایش سرزمین معرفی می گردد. مدل طراحی شده در پژوهش حاضر به منظور بهینه سازی کاربری اراضی از الگوریتم NSGA-II بهره می برد. خروجی های این مدل، الگوهایی برای آمایش سرزمین هستند که فرسایش منطقه را تا حد زیادی کاهش می دهند و سطح منفعت اقتصادی منطقه را بالا می برند. در این مدل، کاربری ها دارای بالاترین سازگاری، کمترین دشواری تغییر و بیشترین پیوستگی هستند. به منظور استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه در حل مسائل آمایش سرزمین در این پژوهش راهکاری ابتکاری برای تولید جمعیت اولیه و عملگر ابتکاری ترکیب متناسب با مسائل آمایش سرزمین شرح و بسط داده شد. مدل طراحی شده در منطقة رودبار جنوب واقع در استان کرمان پیاده سازی شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که الگوهای آمایش سرزمین پیشنهادشده در این مدل می توانند درحدود 30 تا 35 درصد فرسایش منطقه را کاهش دهند؛ درعین حال سطح منفعت اقتصادی حاصل از تغییر کاربری بین 40 تا 50 درصد رشد خواهد داشت. همچنین تمامی الگوها دارای سازگاری بالا و دشواری تغییر اندک هستند. با بررسی عملکرد عملگر های ابتکاری ارائه شده، مشخص شد این عملگرها تأثیر بسزایی در روند حل مسئله داشتند. کلید واژه ها : بهینه سازی چندهدفه، الگوریتم NSGA-II، توسعة عملگرهای ابتکاری، آمایش سرزمین، توان اکولوژیک.