بخشی از مقاله
کاربرد برنامه ریزی خطی در مدیریت کاربری اراضی جنگلی
چکیده
استفاده مناسب و سازمان یافته از منابع طبیعی می تواند به حفظ این دارایی با ارزش کمک کند. بکارگیری علم بهینه سازی استفاده از زمین در این زمینه می تواند بسیار مفید باشد. افزایش استفاده از تکنیک های پژوهش عملیاتی برای برنامه ریزی در سطح جنگل, توسط مقالات منتشر شده در این زمینه با توصیف و استفاده از فرمول¬های ریاضی و یا مدل¬ها کاربرد آنها را در فرایند برنامه ریزی نشان می دهد. برنامه ریزی خطی (LP) یک تکنیک بسیار همه کاره بهینه سازی ریاضی است که استفاده گسترده¬ای در مدیریت و اقتصاد پیدا کرده است. بنابراین یک روش تحقیق و به عنوان یک ابزار برنامه ریزی به کار می رود.
واژه های کلیدیْ مدیریت، برنامهریزی خطی، بهینهسازی، کاربری اراضی، جنگل
-1 مقدمه:
زمین از نظر ارزش و نقش اجتماعی در آسایش، رفاه و کیفیت زندگی بشری نقش بهسزایی ایفا میکند. مسأله زمین و چگونگی استفاده از آن در عرصه اجتماعی همواره منشأ منازعات و مشکلات اجتماعی و حقوقی و تعارضات میان منابع عمومی و حقوقی و نحوه بهرهبرداری از آن بوده است (محمدی و همکاران، .(1391
روند رشد تصاعدی جمعیت انسانی و توسعه شهرنشینی، در نتیجه نیاز روزافزون به مسکن در جهان و به تبع آن افزایش نیاز بـه محـصولات کشاورزی، دامی و جنگلـی شـامل مـواد غذایی انسانی، دامی و چـوب باعث توسعه سطح اراضی کشاورزی از طریق قطع جنگلها، تعادل نسبت زمینهای کشاورزی و جنگلها را، بهنفع زمینهای کشاورزی و به ضرر جنگلها برهم زده است (رضوانفر و فهام، 1386؛ گودرزیان و همکاران، .(1392
امروزه، توسعه پایدار به بخش مهمی از رویکردهای ملی و بینالمللی تبدیل شده است که به یکپارچه سازی ملاحظات اقتصادی، زیستمحیطی، اجتماعی و اخلاقی میپردازد بهطوری که بتوان کیفیت زندگی را در نسلهای فعلی و آینده تا زمانیکه ممکن است تضمین کرد San critobal)، .(2012
کاربری اراضی پایدار بهعنوان جزء مهم توسعه پایدار و یکی از موضوعات کلیدی و مهم برای محققان و ارزیابان بوده است. فائو (1993) کاربری اراضی را یک ارزیابی سیستماتیک با استفاده از پتانسیل زمین و آب با توجه به شرایط اقتصادی و اجتماعی به-منظور انتخاب و اتخاذ بهترین گزینه استفاده از زمین تعریف میکند Nidumol)، .(2006
کاربری اراضی هسته اصلی و عملی برنامهریزی است. در طرحهای جامع مطالعات مربوط به کاربری زمین نقشی کلیدی و محوری بر عهده دارد و از بین مطالعات مختلف عمدتا ضوابط و مقررات این مقوله است که جنبه اجراییتری به خود میگیرد. محتوای برنامه کاربری زمین در طرحهای جامع معمولا عبارت است از تهیه نقشه کاربری زمین، جدول سرانههای کاربری و ضوابط منطقه-بندی که مبنای عمل سازمانهای اجرایی قرار میگیرد (پوراحمد و نیکپور،.(1385
امروزه عدم تناسب در کاربری¬های معمول و در نتیجه تخریب¬های شدید ناشی از آن در سطح جنگل¬ها به دلیل وجود مشکلات زیست¬محیطی و اقتصادی- اجتماعی مشاهده می¬شود. در این راستا نقش آمایش سرزمین در مدیریت بهینه این منابع عظیم از اهمیت زیادی برخوردار است.
شرایط اکولوژیکی و اقتصادی- اجتماعی و مشکلات مدیریتی خاص جنگلهای کشور ایجاب میکند که هر چه بیشتر در این مناطق به توسعه روشهای مناسب آمایش سرزمین به عنوان پیش نیاز طرحهای مدیریت جنگل پرداخته شود. بدیهی است که در این راستا، مدیریت بهینه هر نوع کاربری خاص از جمله جنگل، نیازمند تشخیص اولویتهای اکولوژیکی و اقتصادی- اجتماعی کاربریهای موجود و بالقوه در منطقه است. در این صورت میتوان با تجویز مناسبترین ترکیب از کاربریهای سازگار در هر واحد و در تعامل با کاربری جنگل، مشکلات اکولوژیک و اقتصادی- اجتماعی را به حداقل ممکن کاهش داد. در این صورت بسیاری از مشکلات معیشتی مردم منطقه را میتوان با آمایش صحیح کاربریهای سازگار و ناسازگار برطرف نموده و وابستگی تخریبی آنها به جنگل مانند دامداری سنتی یا برداشت چوب سوخت را به یک وابستگی اقتصادی مبتنی بر حفاظت از سرمایه بیولوژیکی جنگل تبدیل نمود (نجفیفر، .(1390
امروزه، در راستای آمایش سرزمین، نگرانیها و ارزشهای جنگلها با توجه به خدمات و عوامل درگیر در ارائه فرآیندهای برداشت از جنگل باعث انجام اقدامات، قوانین و مقررات و همچنین تکنیکهای جدید شده است. در این زمینه جدید، تکنیکهای برنامهنویسی ریاضی جایگزین فرمولهای ساده برای تجزیه و تحلیل عرضه خدمات و برنامهریزیهای مدیریت شده است San cristobal)، .(2012
یکی از روشهای مدلسازی چنین تعاملی، برنامهریزی خطی است که بهطور گستردهای با ادغام انواع مختلف اطلاعات و ایجاد گزینههای استفاده از زمین در منابع طبیعی مورد استفاده قرار میگیرد Nidumolu)، .(2007
بهطور کلی، LP برای به حداکثر یا به حداقل رساندن تابع هدف که شامل مجموعهای از محدودیتهای خطی میشود، طراحی شده است. برنامه ریزی خطی یکی از تکنیک های برنامه ریزی ریاضی به شمار می رود.
برخی از برنامه های کاربردی معمولی از برنامه ریزی خطی عبارتند از:
(1 تعیین سود آور ترین ترکیب و یا سطح فعالیت برای یک کسب و کار با منابع محدود از منابع مختلف (2 تعیین سود آور ترین سرمایه گذاری ، با توجه به میزان سرمایه گذاری های موجود، نرخ بازده سهام های مختلف، اوراق قرضه و دیگر دارایی های کاغذی "، و محدودیت در سرمایه گذاری های در معرض خطر است.
(3 فرموله کردن ترکیب به طوری که ترکیب کلی دارای حداقل هزینه باشد.
(4 برنامه ریزی وظایف مختلف در یک پروژه ساخت و ساز به طوری که تکمیل پروژه در حداقل زمان و یا با حداقل هزینه باشد.
برنامهریزی خطی (LP1) یکی از روشهایی است که بهطور گسترده برای حل مشکلات بلند مدت مدیریت جنگل استفاده میشود ( Duangsathaporn و Prasomsin، .(2002
مدل LP طیف وسیعی از راهحلهای عملی برای تصمیمگیری ارائه میدهد. اولین روش بهینهسازی برای برنامهریزی مدیریت جنگل است. برخی از برنامههای کاربردی LP در جنگل شامل برنامهریزی برداشت چوب، بهینهسازی محصول و مقررات جنگل، تعیین زمان چرخش برداشت از درختان مختلف تجاری، بهینهسازی قطع درختان و مدیریت برنامهریزی استفاده چندگانه از جنگل میشود Baskent) وKeles ، .(2006
برنامه ریزی خطی به مدیر جنگل اجازه می دهد تا قبل از هر تغییر در محدودیت های مدیریتی تاثیر ان را بررسی کند.
استفاده از مدل برنامهریزی خطی در برنامهریزی و تعیین الگوی کاربری زمین روشی بیگانه نبوده و محققین بسیاری بر قابلیتهای آن در حل مسائل مختلف مدیریت زمین تاکید داشتهاند. در مطالعهای Line و همکاران((1977 به بررسی مدلهای تکمنظوره در استفاده تلفیقی از منابع مختلف میپردازند. در این تحقیق هدف اصلی، حداکثر شدن عایدی زمین از تخصیص آن به فعالیتهای گوناگون است. میزان موجودی منابع آب و زمین از مهمترین محدودیتهائی هستند که برنامه به آنها پرداخته است. در این برنامهریزی در هر بخش از زمین و تنها با تاکید بر دستیابی به یک هدف(حداکثر سود)؛ مدل برنامهریزی خطی تشکیل و اجرا شده است. در مواردی LP با توجه به عوامل زیستمحیطی در تخصیص زمین به کاربریهای زراعی مورد استفاده قرار گرفته است که در آن تخصیص زمین به هر کاربری را با توجه به مقدار خاک از دست رفته در واحد سطح هر کاربری، در برابر به دست آمدن عایدی معین از زمین، قرار داده است Puentes) ، .(1987 در ایران نیز استفاده از برنامهریزی خطی در استفاده بهینه از زمین با کمترین حد فرسایش و حداکثر سود مورد توجه قرار گرفت Sadeghi) و همکاران، .(2009 نتایج نشان داد در صورت اجرای تخصیص بهینه استفاده زمین فرسایش خاک 7/9 درصد کاهش و مقدار سود 18/6 درصد افزایش مییابد. پژوهشهای انجام شده در زاگرس در ارتباط نقش آمایش سرزمین در مدیریت بهینه جنگلهای زاگرس با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی نشان داد که کمترین سطح فعالیت مربوط به توسعه روستایی است و بیشترین آن مختص فعالیتهای آبخیزداری، حفاظت و جنگلداری به ترتیب 3136، 1085 و 730 هکتار برآورد گردید (علی، Owji .(1390 و همکاران (2012) برای تعیین بهترین ترکیب استفاده از زمین، برای اولینبار میزان سود خالص در هر استفاده از زمین محاسبه کردند و سپس فرسایش خاک در هر استفاده از زمین تعیین شد. در نهایت، با استفاده از مدل برنامهریزی خطی چند هدفه برای حل مشکل بهینهسازی مبتنی بر روش سیمپلکس مورد استفاده قرار دادند. نتایج بهینهسازی نشان داد مساحت اراضی کشاورزی آبی و مراتع را باید کاهش داد و باغ باید افزایش یابد. همچنین نتایج نشان داد که پس از بهینهسازی، سودآوری تا 70/9٪ افزایش یافته و فرسایش خاک 36/15٪ کاهش مییابد.
در تحقیقی (1993 ) Beek در تلفیق مدل برنامهریزی ریاضی با سامانه اطلاعات جغرافیائی روش استفاده از جداول اطلاعات و اتصال آن با نقشههای منطقه را مطرح نمود. مدل برنامهریزی خطی بر اطلاعات کمّی منطقه اعمال شده و نتایج برنامهریزی خطی از طریق پرسش در جداول دادههای منطقه در قالب نقشههای مکانیابی ارائه کرد. نتایج مدل برنامهریزی خطی در اختیار سامانه اطلاعات جغرافیائی قرار می میگیرد و مکانیابی کاربریها در حد الگوی پیشنهادی و برآورد شده از مدل انجام میشود. تلفیق برنامهریزی خطی با سامانه
اطلاعات جغرافیائی به روش تعدیلکننده نشان داد، بر پایه محاسبات جداگانه و تاثیر اطلاعات، نتایج کسب شده از یک سامانه بر سامانه دیگر مبتنی است Riedel) و همکاران .(1995 در مقالهای Varma و همکاران (2000) با استفاده از برنامهریزی خطی و سیستمهای اطلاعات جغرافیایی با دادههای اجتماعی و اقتصادی و متغییرهای متنوع زیستمحیطی روشی برای سیستم پشتیبانی تصمیمگیری برای جنگلی پایدار در سطح واحد مدیریت جنگل ارائه کردند. در پژوهشی، (2007) Chuvieco برای تعیین کاربری اراضی با هدف به حداقل رساندن بیکاری روستایی از برنامهریزی خطی با در نظر گرفتن محدودیتهای فنی، مالی و زیستمحیطی به منظور نشان دادن تاثیر چندین محدودیت در دستیابی به راهحل مطلوب، برای ادغام متغیرها و بهینهسازی آنها و از سیستم اطلاعات جغرافیای برای نشان دادن مکان کاربریها و تهیه نقشه استفاده کردند. (2010) Shamsi با استفاده از مدلهای برنامه-ریزی خطی قابلیتهای زمین را ارزیابی و با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی مزیت نسبی هر کاربری تعیین کرد و الگوی بهینه بدست آمده از برنامهریزی خطی با نرم افزار IDRISIW2.008 به نقشه تبدیل و برای تجزیه و تحلیلهای فضایی استفاده شد. در مطالعهای (2012) San Cristobal برای ارائه یک خط مشی زیستمحیطی برای سیاستهای اسپانیا از برنامهریزی خطی
استفاده کرد. این مدل ترکیبی از روابط بین اثرات اقتصادی، انرژی، اجتماعی و زیستمحیطی بود. ارائه اطلاعات با ارزش برای سیاستگذاران بهمنظور تعریف و بررسی اهداف مختلف بود که برای رسیدن به پایداری باید اجرا میشد.
اهمیت کسب حداکثر بهرهوری از منابع ملٌی، پیچیدگی های برنامه ریزی تخصیص منابع و این انتظار که مدل مذکور مدلی تکرارپذیر باشد، از اصلی ترین انگیزه های برنامه ریزی کمٌی و مدل سازی ریاضی در تخصیص زمین به کاربری های مختلف بوده است.
مدل برنامه ریزی مطابق با مراحل یک تحلیل کمّی تنظیم میشود. یک تحلیل کمّی از نوع مدل سازی از 4 مرحله تشکیل میشود که مراحل تعریف مسئله، انتخاب و تشکیل مدل، ارائه راه حل و اعتبار سنجی مدل را شامل می شود.
(2 تعریف مسئله
تعریف مسئله به هدف از تحقیق باز می گردد که ارائه الگوی بهینه اقتصادی زمین است. ارائه الگوئی بهینه از فعالیت های وابسته به زمین به نحوی که زمین و سایر نهاده های مورد نظر را به شکل بهینه و با بالاترین کارائی اقتصادی خود به هر کاربری تخصیص دهد و کاربری های زمین و صنایع را در کنار اثرات متقابل و ارتباطات اقتصادی موجود در بین آنها، به طور همزمان در فرایند بهینه سازی لحاظ نماید، مسئله است.
(3 انتخاب مدل برنامه ریزی
بهینه سازی بخشی است از علم مدیریت و تصمیم گیری در اقتصاد و خود از تعریف اقتصاد که تخصیص منابع محدود بشر به خواسته های نامحدود اوستناشی می شود . مجموعه دانش و روش شناسی کمٌی در تصمیم گیری ” تحقیق در عملیات“ نام دارد. بکار گیری مدل های ریاضی دنیای واقعی و بخش مفید و ظاهراً قابل درک آن را به کمک مجموعه ای از نشانه ها، روابط یا عبارت های ریاضی آشکار می کنند. مدل های ”تخصیص وظایف، حمل و نقل و برنامه ریزی خطی ازجمله مدل های ریاضی در شاخه تحقیق در عملیات هستند که به طور مکرر در برنامه ریزی های اقتصادی و به هدف بهینه سازی الگوی تخصیص منابع مورد استفاده قرار گرفته اند.
(1-3 مدل های توزیع و تخصیص
تخصیص منابع از نظر منشاء به گروه مدل های حمل و نقل تعلق دارد. این مدل شامل واگذاری یک نهاده همگن از k مبداء عرضه به K محل مصرف است به طوریکه هر واحد نهاده تنها به یک محل مصرف واگذار شود. در رایج ترین شکل یک مدل حمل و نقل، هزینه حمل یک واحد از یک نهاده معین به محل های مختلف مصرف، معیاری برای تعین اولویت یک مبداء عرضه نسبت به مبداء دیگر و یا یک محل مصرف نسبت به محل دیگر است. جدول((1 یک جدول حمل و نقل را در تخصیص یک نهاده معین از دو مبداء فرضی عرضه به دو محل مصرف نشان می دهد.
وضعیت متعارف مسائل حمل و نقل، برای هر نهاده، مبادی عرضه متعددی شناسائی شده (بازارهای مختلف تهیه) و محل مصرف
