بخشی از مقاله
چکیده
هدف این تحقیق ارائه راهکاری جهت بهینه سازی کاربریهای زمین در فرآیند آمایش سرزمین در شهرستانهای گرگان و کردکوی از استان گلستان - ایران - ، با توجه به نیازهای اقتصادی - سود - و نیازهای محیط زیستی - فرسایش خاک - در محیط GIS است. ابتدا جهت بهینهسازی اولیه در منطقه اقدام به اجرای مدل تخصیص کاربری چند هدفه - MOLA - گردید، در مرحله دوم جهت بهینهسازی والاتر، نظیر کمینهسازی متوسط احتمال فرسایش خاک سالیانه و بیشینه سازی سود کاربریها از مدل برنامهریزی آرمانی استفاده شد.
برای تهیه اطلاعات مربوط به احتمال متوسط فرسایش خاک سالانه از مدل RUSLE، و جهت تهیه دادههای اقتصادی از منابع اطلاعاتی موجود استفاده، و مدل برنامهریزی آرمانی نوشته شد. نتایج حاصل از اجرای مدل در نرم افزار WINQSB نشان میدهد که سطح کاربریهای زمین بهینه نبوده و جهت بهینه کردن کاربریها برای رسیدن به اهداف مورد نظر باید تغییراتی در مساحت آنها اعمال گردد. مکانهایی را که دارای کمترین توان برای کاربری اولیه و بیشترین توان برای کاربری تبدیل شونده را دارا میباشند استخراج و به طبقه کاربری مورد نظر در محیط - IDRISI Selva - GIS طبقهبندی شدند. نتیجه نهایی نشاندهنده این است که سطح کاربریها بهینه و روش مکانی کردن بکارگیری شده در نهایت سبب ارتقاء روش MOLA شده است.
مقدمه
تفاوتهایی در روشهای پهنهبندی آمایشی مشاهده میشودکه عمدتاً به علت تفاوت در مدلهای اکولوژیکی ساختهشده و تعداد منابعی است که در مرحله تجزیه و تحلیل و جمعبندی دادهها و تشکیل واحدهای سرزمین نقش دارند؛ اما اقدامات جدیدتر در فرآیند آمایش سرزمین شامل استفاده از مدلهای ریاضی در ارزیابی توان اکولوژیک و تعیین اولویت بین کاربریهای بر اساس برنامهریزی خطی - Ounegh, et al., 2006 - و الگوریتمهای اکتشافی در آمایش سرزمین نظیر مذابسازی شبیهسازیشده، الگوریتم ژنتیک، جستجو ممنوعه، کلنی مورچگان و نظیر آنها است
الگوریتمهای اکتشافی در تلاش برای رسیدن به راه حل خوب هستند - - Possingham et al., 2000 ، در حالی که الگوریتمهای دقیق - نظیر برنامهریزی خطی و آرمانی - در تلاش برای دستیابی به راه حل بهینه یا نزدیک به بهینه هستند - Papadimitriou and Steiglitz, 1982 - ، هر دو الگوریتم در تصمیمگیریها و برنامهریزی مربوط به استفاده از زمین مورد استفاده قرار میگیرند .
رشد روزافزون جمعیت و محدودیت منابع موجود، بشر را وادار ساخته است تا با چارهاندیشی صحیح، مدیریت بهینه منابع را به عنوان یکی از راهکارهای اساسی در تخصیص منابع به بهترین صورت ممکن به کار گیرد تا با تخصیص بهینه منابع محدود به نیازهای نامحدود بشر پاسخ دهد - - Sadeghi et al., 2007 ، سیستمهای اطلاعات جغرافیایی و برنامهریزیهای ریاضی - به عنوان مثال برنامهریزی آرمانی:
برنامه ریزی خطی چندهدفه - ، ابزاری است که میتواند در مقیاس بزرگ، برنامهریزی استفاده از سرزمین چندهدفه را تسهیل کند
بهینه سازی کاربری اراضی در حوزههای آبخیز با استفاده از برنامهریزی خطی و سامانه اطلاعات جغرافیایی و با توجه به دیدگاههای متضاد و منابع محدود زمین، یکی از روشهای مدیریتی مناسب برای رسیدن به پایداری و نیز تخصیص بهینه اراضی به منظور رسیدن به بیشترین سود است - - Riedel, 2003 ، گرچه نهایی سازی گزینههای اقتصادی برتر باید با ملاحظات بیولوژیکی و با توجه به پایداری اکوسیستمها و همچنین مسائل اجتماعی صورت پذیرد
کاربریهای مختلف زمین، میتواند با استفاده از یک مدل برنامهریزی برای بهینهسازی درآمد زمین و کاهش اثرات محیطزیستی بهینه گردد، بنابراین هدف این تحقیق ارائه راهکاری جهت بهینهسازی کاربریهای زمین در فرآیند آمایش سرزمین با توجه به نیازهای اقتصادی - نظیر بیشنهسازی سود - و نیازهای محیط زیستی - نظیر کمینهسازی فرسایش خاک - در محیط GIS است .
مطالعات متعددی در زمینه بکارگیری برنامهریزی های ریاضی در حوزه بهینهسازی کاربری اراضی صورت گرفته شده است که میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
کاربرد برنامهریزی خطی توسط Yeo و همکاران به منظور بهینهسازی کاربری اراضی برای کاهش حداکثر رواناب استفاده شد، نتیجه این پژوهش این بود که در صورت بهینه کردن کاربری اراضی، میزان پانزده درصد رواناب کاهش مییابد
جهت مدلسازی کاربریهای زمین از تلفیق سامانه اطلاعات جغرافیایی و برنامهریزی خطی استفاده کرد. در این مطالعه که با هدف حداقل سازی بیکاری در روستاها با استفاده از برنامهریزی استفاده از سرزمین و به کارگیری برنامهریزی خطی در سامانه اطلاعات جغرافیایی صورت گرفت، نتایج نشان داد که برنامهریزی خطی به عنوان یک ابزار مدلسازی برای برنامهریزی استفاده از سرزمین میتواند به کار گرفته شود و سامانه اطلاعات جغرافیایی به عنوان ابزاری جهت جمعآوری اطلاعات مورد نیاز برای مدلسازی برنامهریزی خطی گرهگشا خواهد بود
مدل بهینهسازی برای کاهش تأثیرات محیطی و اقتصادی فرسایش خاک که ناشی از مدیریت نامناسب فعالیتهای کاربری اراضی در یکی از زیر حوزههای آبخیز دماوند - ایران - بود به کاربرده شد. در این پژوهش از روش سیمپلکس برنامهریزی خطی چندهدفه - آرمانی - استفاده شده و نتایج پژوهش دلالت بر کاهش پنج درصد در تولید رسوب و افزایش 134 درصد در سود سالانه در منطقه مورد مطالعه داشت
کودال و بنلی ضمن کاربرد برنامهریزی خطی و غیرخطی در بهینهسازی کاربری اراضی جنوب شرقی آنتالیا در ترکیه در دستیابی به سود بیشتر، بر استفاده از برنامهریزی غیرخطی در راستای بیشینهسازی سود در اراضی کشاورزی با توجه به محدودیت آب اشاره داشتهاند
در پژوهش دیگر شعبانی - 2010 - به بهینهسازی کاربری اراضی حوزه آب خیز زاخرد در استان فارس - ایران - پرداخت، نتایج نشاندهنده توانایی بالای استفاده از برنامهریزی در راستای بیشینهسازی سود و کاهش فرسایش در اراضی با توجه به محدودیت آب است
مواد و روشها
-1-2 منطقخ مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه شهرستانهای گرگان و کردکوی به مساحت 243921 هکتار، واقع در استان گلستان - ایران - است. شهرستان گرگان در 54 ° 28 48 طول شمالی و 36 ° 49 48 عرض شرقی و شهرستان کردکوی در 54 ° 6 47 ,88 طول شمالی و 36 ° 47 30 ,12 عرض شرقی قرار گرفتهاند. جمعیت شهرستان گرگان حدود 462455 نفر و جمعیت شهرستان کردکوی حدود 70244 نفر است . - Statistical Yearbook of Golestan province, 2011 - شکل -1 موقعیت جغرافیایی منطقه مورد پژوهش را نشان میدهد.
شکل -1 موقعیت جغرافیایی منطقه مورد پژوهش
-2-2 آمایش سرزمین منطقه مورد پژوهش
جهت آمایش سرزمین در این پژوهش از روش تخصیص کاربری چندهدفه استفاده گردید. در روش تخصیص کاربری چندهدفه، در ابتدا منابع موجود در منطقه مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. منابع متفاوتی برای شناسایی انواع کاربری زمین وجود دارد به طور نمونه میتوان به منابع طبقهبندی فعالیتهای انسان، منابع سازمان خواربار و کشاورزی جهانی2، منابع آمایش سرزمین در ایران و منابعی نظیر آنها اشاره کرد.
با توجه به منابع یادشده، اهداف پژوهش حاضر، امکانات موجود و همچنین نظر کارشناسان کاربریهای آبزیپروری گرمابی، آبزیپروری سرد آبی، کشاورزی، جنگلداری، توسعه شهری و روستایی، حفاظت و مرتعداری انتخاب گردید. بعد از انتخاب کاربریها، با مرور منابع و شناخت از منطقه مورد مطالعه به جمعآوری دادههای مربوط به هر کاربری از طریق دادههای موجود و بازید میدانی پرداخته شد. سپس این دادهها استانداردسازی و برای مرحله بعدی پژوهش آماده گردیدند.
در مرحله بعد، جهت ادغام دادههای مربوط به هر کاربری از روش ترکیب خطی وزندار در نرم افزار IDRISI Selva استفاده شد، سپس برای هر کاربری نقشه ارزیابی توان چند معیاره تهیه شدند. رابطه -1 فرمول روش ترکیب خطی وزندار را نشان میدهد.
در این رابطه، S تناسب برای زون مورد نظر، Wiوزن هر یک از لایههای فازی، Xi لایه فازی که فاکتور نامیده میشود، Ci لایه بولین که محدودیت نامیده میشود و که علامت ضرب است. جهت وزندهی به هر کدام از لایهها در هر زون نیز از روش تحلیل سلسله مراتبی در نرم افزار IDRISI Selva استفاده شد.
در مرحله بعد جهت تهیه نقشه آمایش سرزمین منطقه مورد مطالعه از ماژول MOLA در این نرم افزار استفاد گردید. برای اجرای این ماژول ابتدا از روی هر کدام از نقشههای MCE مربوط به هر کاربری یک نقشه رتبهبندی تهیه شد، سپس با توجه به نظر کارشناسان، وضعیت بوم شناختی منطقه مورد مطالعه، درجه اهمیت هر کاربری و سیاستهای موجود در منطقه برای هرکاربری وزن و مساحتی - بر اساس سلول - در نظر گرفته شد، درنهایت ماژول MOLA اجرا گردید.
