مقاله کاربرد تئوری های فازی در ارزیابی تناسب اراضی

بخشی از مقاله

چکیده:

یکی از مشکلات کشورهای جهان سوم، افزایش بی رویه جمعیت می باشد که نتیجه آن افزایش تقاضا، ایجاد فشار بر منابع اراضی و بهره برداری بیش از حد توان از اراضی می باشد.بنابراین، در راستای حفاظت از این سرمایه حیاتی روش های گوناگونی وجود دارد که یکی از این موارد ارزیابی تناسب اراضی است که برای تعیین درجه سازگاری اراضی برای یک نوع به خصوص از انواع استفاده ها بر اساس روش فائو به کار برده میشود. مبنای اصلی تصمیم گیری در روش ارزیابی FAO بر تئوری منطق دو ارزشی ارسطویی بولین استوار است و کلاسهای مختلف تناسب اراضی را به گونه ای مجزا و گسسته تعریف میکنند.

از آنجایی که مشخصه های کیفیت اراضی که از مجموعه ای از ویژگیهای اراضی اشتقاق می یابند، بسیار پیچیده می باشند، به کارگیری عملیات و عملگرهای مبتنی بر منطق دو ارزشی بولین، موجب نادیده انگاشتن و یا دور ریختن حجم زیادی از اطلاعات مفید در خلال فرایند ارزیابی اراضی میگردد.

به همین دلیل، خاکشناسان اقدام به کاربرد نظریه مجموعه های فازی در ارزیابی اراضی، به منظور ارزیابی مؤثر و بهینه منابع خاک و آب و پردازش مناسب عدم قطعیت در قالب ابهام و نادقیق بودن اطلاعات و روابط بین ویژگیهای مختلف اراضی کردند. در زمینه ارزیابی تناسب اراضی، اگرچه نظریه مجموعه های فازی یافته های دقیق تری را برای ارزیابی تناسب اراضی ارائه می دهد اما دقت آن تا حدزیادی به انتخاب تابع عضویت مناسب، تعیین نقاط بحرانی و مقدار وزن های درنظرگرفته شده برای خصوصیات مختلف اراضی بستگی دارد.

مقدمه:

یکی از مشکلات کشورهای جهان سوم، افزایش بی رویه جمعیت می باشد. به طوریکه افزایش جمعیت در کنار صنعتی شدن، افزایش تقاضا ایجاد فشار بر منابع اراضی، بهره برداری بیش از حد از توان اراضی را افزایش داده اند. دانشمندان راه حل های متنوعی را برای علاج عدم توازن رشد جمعیت و میزان غذای تولید شدهجهان، خصوصاً جهان سوم، پیشنهاد نموده اند. از جمله راه های افزایش تولید، یکی افزایش سطح زیر کشت و دیگری افزایش میزان تولید در واحد سطح است. با توجه به محدودیت منابع، افزایش میزان تولید در واحد سطح بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.

بدین منظور بایستی کلیه منابع اراضی مورد مطالعه قرار گرفته و قدرت بهره وری آنها مشخص گردد تا با توجه به نوع قابلیت و استعداد آنها مورد بهره وری قرار گرفته و از استفاده غیراصولی که در نهایت منجر به تخریب و انهدام می گردد، جلوگیری به عمل آید. در این راستا روش های گوناگونی برای حفاظت از این سرمایه حیاتی وجود دارد. یکی از این موارد ارزیابی تناسب اراضی است که برای تعیین درجه سازگاری اراضی برای یک نوع به خصوص از انواع استفاده ها به کار برده میشود.

مبانی تحقیق:

هدف اصلی از تناسب اراضی این است که با بررسی جنبه های فیزیکی و اجتماعی- اقتصادی اراضی از هر زمینی استفاده بهینه و پایدار صورت گیرد. در واقع هدف نهایی از ارزیابی اراضی یک منطقه، انتخاب مناسب ترین واحدهای اراضی برای کاربردهای مشخص اراضی است. طبقه بندی تناسب اراضی در حقیقت یک بررسی کلی نسبت به تمام منابع طبیعی از قبیل آب و هوا، خاک، آب و منابع انسانی، اقتصادی، اجتماعی و کشاورزی میباشد که بر اساس روش فائو شامل ارزیابی کیفی و کمی یا بررسی برآیند عوامل فیزیکی مؤثر بر تولید محصوالت زراعی در عرصه اراضی کشاورزی به روشهای مختلف محدودیت ساده، تعداد و شدت محدودیتها و پارامتریک است و بررسیهای اقتصادی را نیز مورد توجه قرار میدهد.

در روش فائو کلاس های تناسب اراضی به صورت گروه های کاملاً مجزا و گسسته تعریف شده، و توسط حدود مشخص و ثابتی از یکدیگر تفکیک میشوند و بدین ترتیب، واحدهای اراضی که دارای تناسب بینابین باشند، تنها میتوانند مشخصات یکی از کلاسهای از پیش تعیین شده تناسب اراضی را اختیار نمایند. مبنای اصلی تصمیم گیری در روش ارزیابی FAO بر تئوری منطق دو ارزشی ارسطویی بولین استوار است و کلاسهای مختلف تناسب اراضی را به گونه ای مجزا و گسسته تعریف میکنند.

از آنجایی که مشخصه های کیفیت اراضی که از مجموعه ای از ویژگیهای اراضی - مانند توپوگرافی، خاک، آب یا فعالیتهای بیولوژیکی و انسانی - اشتقاق می یابند، بسیار پیچیده می باشند، به کارگیری عملیات و عملگرهای مبتنی بر منطق دو ارزشی بولین، موجب نادیده انگاشتن و یا دور ریختن حجم زیادی از اطلاعات مفید در خلال فرایند ارزیابی اراضی میگردد. به همین دلیل، خاکشناسان اقدام به کاربرد نظریه مجموعه های فازی در ارزیابی اراضی، به منظور ارزیابی مؤثر و بهینه منابع خاک و آب و پردازش مناسب عدم قطعیت در قالب ابهام و نادقیق بودن اطلاعات و روابط بین ویژگیهای مختلف اراضی کردند.

منطق بولین هر چیزی را بر اساس یک سیستم دوتایی نشان می دهد - درست یا غلط، سیاه یا سفید - ولی منطق فازی درستی هر چیزی را با یک عدد که مقدار آن بین صفر و یک است نشان داده و در این نظریه عضویت به صورت دو ارزشی نبوده، بلکه میتواند طیفی از اعداد بین صفر تا یک را به خود اختصاص دهد . تابعی که درجه عضویت به مجموعه را نشان کند، اصطلاحاً تابع عضویت نامیده می شود . در ارزیابی اراضی به روش فازی توابع زنگوله شکل مانند تابع S شکل، تابع کوچی و تابع کندل برای تعیین درجه عضویت خصوصیات مختلف اراضی به کلاس های تناسب اراضی استفاده شود.

لذا استفاده از مجموعه های فازی در مطالعات ارزیابی تناسب اراضی نسبت به روش های مرسوم میتواند به درک بهتری از آن منجر شود و نه تنها کلاس غالب تناسب اراضی را مشخص میسازد، بلکه درجه تعلق واحد اراضی مورد نظر را به دیگر کلاس های تناسب اراضی تعیین می نماید. یکی دیگر از محاسن روشهای تجزیه و تحلیل مبتنی بر نظریه فازی، انطباق نتایج با ماهیت پیوسته و در عین حال مبهم پدیده های طبیعی بوده و جهت تهیه انواع نقشه ها نیز مورد استفاده قرار میگیرد و ضمن نیاز به پارامترهای کمتر و کاهش در وقت و هزینه، از دقت بالایی نیز برخوردار است. در مورد برخی ویژگی های اراضی نظیر فرسایش پذیری یا کلاسهای زهکشی که به صورت کیفی بوده و مرزکلاسها کمی و پیوسته نیست، مدلهای سنتی قابلیت ندارد. بنابراین، تکنیکهای ارزیابی اراضی در بسیاری از کشورهای در حال توسعه هنوز نیازمند تکامل یک مدل برای پیشگویی تناسب اراضی برای خود کفایی در تولید کشاورزی هستند. انتخاب یک تکنیک ارزیابی اراضی مناسب در کشورهای در حال توسعه مثل ایران برای برنامه ریزی استفاده از اراضی در آینده و استفاده های رایج کنونی بسیار مهم است.

مروری بر تحقیقات انجام شده:

مدل فازی توسط محققین مختلف در ارزیابی تناسب اراضی مورد استفاده قرار گرفته است. اکثر محققین، نتایج حاصله از ارزیابی را با سایر روشهای مرسوم نظیر روش بیشترین محدودیت، روش پارامتریک، استوری و روش رگرسیون چندگانه در تولید محصول مقایسه کرده اند.

تانگ و همکاران - 1992 - ارزیابی تناسب اراضی را در منطقه آیتایی در استان لیائو نینگ چین برای ذرت دیم با استفاده از روشها فازی، پارامتریک و محدودیت انجام دادند و روابط رگرسیونی بین شاخص های تناسب به دست آمده و میزان محصول را مورد بررسی قرار دادند. نتایج بررسی آنها نشان داد که شاخص های به دست آمده از روش فازی تطابق بیشتری با میزان محصول مشاهده شده داشت - r=0/96 - پس از روش فازی، روش پارامتریک - r=0/9 - و در نهایت روش محدودیت دارای کمترین همبستگی بود . - r=0/8 - آنها برای اولین بار از روش شبیه سازی برای انتخاب وزن های مناسب استفاده کردند.

در تحقیقی که توسط وان رانست و همکاران - - 1996 در منطقه پنینسولار تایلند انجام شد، ارزیابی تناسب اراضی در 28 واحد اراضی با 7 خصوصیت اراضی برای کائوچو با استفاده از روشها فازی، پارامتریک، محدودیت حداکثر و رگرسیون چندگانه انجام گرفت. در این بررسی از روش شبیه سازی برای تعیین اوزان استفاده شد در نهایت با استفاده از ایجاد روابط رگرسیونی، ضرایب همبستگی برای روش های محدودیت حداکثر، روش پارامتریک، روش رگرسیون چند متغیره و روش فازی به ترتیب برابر 0/19، 0/81، 0/81 و 0/89 به دست آمد.

پارکاش - - 2003 در مطالعه خود در منطقه دهرادون هند از سیستم چند معیاره ارزیابی در ارزیابی تناسب اراضی برای برنج، نیشکر، ذرت، استفاده کرد. وی از سه روش تحلیل سلسله مراتبی - AHP - ، رویکرد بردار ایده آل - IVA - و روش فازی تحلیل سلسله مراتبی - Fuzzy AHP - استفاده نمود. نتایج به دست آمده نشان داد که استفاده از روش فازی تحلیل سلسله مراتبی نسبت دو روش دیگر کارآیی بیشتری دارد.

سانچز - 2007 - در مطالعه خود برای بررسی تناسب اراضی برای برنج دیم و کائوچو از سه روش شامل بررسی تناسب اراضی با استفاده از دانش زارعین، طبقه بندی تناسب اراضی به روش دو ارزشی با استفاده از مدل ALES و انجام ارزیابی بر اساس منطق فازی استفاده نمود. وی در بررسی خود برای وزندهی از روش AHP استفاده نمود. نتایج این بررسی نشان داد که تناسب های به دست آمده از سه روش در برخی موارد تفاوت هایی با هم داشتند.

همچنین نشان داده شد که تلفیق دانش کشاورزان با روشهای ارزیابی، تطابق ارزیابی ها را با شرایط حاکم بر منطقه افزایش میدهد. انتخاب تابع عضو مناسب برای ارزیابی اراضی بستگی به درجه تغییرات خصوصیت مورد بررسی در ناحیه انتقالی و مرز کلاس ها دارد. بعد از انتخاب تابع عضویت، تعیین عرض ناحیه انتقال یکی از مهمترین و بحران ترین مراحل تصمیم در نظریه مجموعه های فازی است و دقت نتایج مد یون این تصمیم گیری است.

کشاورزی و همکاران - - 1390 با مقایسه روشهای طبقه بندی بولین و فازی در ارزیابی تناسب اراضی تحلیل برای گندم آبی با استفاده از نظریه مجموعه های فازی با استفاده از روش وزن دهی فرآ یند تحلیل سلسله مراتبی با روشهای رایج سنتی ارزیابی اراضی مانند روش پارامتریک با مقایسه شاخص های اراضی به دست آمده نشان دادند که روش فازی در همه واحد های اراضی موجب افزایش شاخص اراضی شده است.

هم بستگی شاخص اراضی و عملکرد مشاهده شده در سطح منطقه، برای روش مبتنی بر نظریه مجموعه های فازی - - r=0/91 و با استفاده از روش AHP بیشتر از روش پارامتریک - - r=0/87 بوده است. اگرچه نظریه مجموعه های فازی یافته های دقیق تری را برای ارزیابی تناسب اراضی ارائه می دهد اما دقت آن تا حدزیادی به انتخاب تابع عضویت مناسب، تعیین نقاط بحرانی و مقدار وزن های درنظرگرفته شده برای خصوصیات مختلف اراضی بستگی دارد.

امینی و همکاران - - 1392در مطالعه ای کلاس تناسب اراضی برای کشت گندم در یک و احد نقشه، در منطقه ای به وسعت تقریبی 1300هکتار در شمال شرقی فرخشهر در استان چهارمحال و بختیاری، با رویکرد فازی تعیین و با نتایج روش مرسوم مقایسه نمودند.