آموزش ساده و کاربردی پهنه‌بندی آسیب‌پذیری در برابر زلزله با استفاده از روش AHP(فرآیند تحلیل سلسله‌مراتبی)|گروه فناوران شهرساز

0 42

برآورد میزان آسیب‌پذیری و پهنه‌بندی آسیب‌پذیری در برابر زلزله با استفاده از مدل AHP

 در این مقاله به صورت قدم به قدم، انجام یک پروژه AHP در قالب نرم‌افزار Arc GIS آموزش داده شده است. هدف اصلی در این پروژه، برآورد میزان آسیب‌پذیری و پهنه‌بندی آسیب‌پذیری در برابر زلزله می‌باشد. در این مقاله از پرداختن به تعاریف پیچیده مربوط به مبانی این روش خودداری کرده و به زبان ساده، مراحل عملی اجرای آن آموزش داد شده است.

13 قدم در 4 مرحله ساده برای برآورد میزان آسیب‌پذیری و پهنه‌بندی آسیب‌پذیری در برابر زلزله

 همان‌طوری که در مقاله آموزش مراحل مختلف فرآیند تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) گفته شد (توصیه می‌شود ابتدا آن مقاله مطالعه گردد)، انجام یک پروژه AHP شامل 4 مرحله اصلی به قرار زیر می‌باشد:

  1. تشکیل سلسله‌مراتب تصمیم‌گیری
  2. مقایسه در قالب ماتریس دودویی
  3. برآورد وزن
  4. تهیه لایه‌های معیار و تلفیق آن‌ها

مرحله اول: تشکیل سلسله‌مراتب تصمیم‌گیری

 این مرحله شامل چهار قدم اصلی و مهم می‌باشد که بایستی با دقت تمام و مراجعه به منابع و مأخذ مرتبط با مسئله و بر اساس هدف اصلی پروژه انجام شود؛ این چهار قدم عبارتند از: تعیین هدف اصلی، تعیین اهداف فرعی یا همان عوامل مؤثر، تعیین معیارهای ارزیابی و تعیین شاخص‌های سنجش هر معیار.

  1. تعیین هدف اصلی: همانطور که در مقدمه نیز ذکر گردید، هدف اصلی پروژه، پهنه‌بندی آسیب‌پذیری در برابر زلزله می‌باشد.
  2. تعیین اهداف فرعی یا همان عوامل مؤثر: تعیین اهداف فرعی، رابطه مستقیم با هدف اصلی تحقیق دارد؛ بدین منظور می‌توان از مقالات و پژوهش‌های مرتبط انجام شده استفاده کرد (اهداف فرعی زیر صرفاً جنبه آموزشی دارند و استناد به آن‌ها جهت انجام یک پروژه توصیه نمی‌شود).
  • عوامل درونی ایجاد زلزله
  • آسیب‌پذیری کالبدی
  • آسیب‌پذیری اجتماعی
  • آسیب‌پذیری اقتصادی
  1. تعیین صفات یا همان معیارهای ارزیابی: معیارهای ارزیابی باید به تفکیک اهداف فرعی انتخاب شوند؛ به عبارتی بایستی برای هر یک از اهداف عوامل درونی ایجاد زلزله، آسیب‌پذیری کالبدی، آسیب‌پذیری اجتماعی و آسیب‌پذیری اقتصادی به طور مستقل معیارهای ارزیابی تعیین گردد (معیارهای زیر صرفاً جنبه آموزشی دارند و استناد به آن‌ها جهت انجام یک پروژه توصیه نمی‌شود).
اهداف فرعی معیارهای ارزیابی
عوامل درونی ایجاد زلزله
  • فاصله از گسل
  • فاصله از مراکز زلزله‌های قبلی
  • عمق زلزله‌های قبلی
  • بزرگای زلزله‌های قبلی
  • نوع خاک
آسیب‌پذیری کالبدی
  • فاصله از راه‌های اصلی
  • نزدیکی به تأسیسات و تجهیزات مخاطره‌آمیز
  • فاصله از مناطق شهری
آسیب‌پذیری اجتماعی
  • میزان جمعیت
  • تراکم جمعیت
  • نسبت جنسی
  • ترکیب سنی
آسیب‌پذیری اقتصادی
  • میزان سرمایه‌گذاری‌های اقتصادی
  • تراکم ساختمانی
  • قیمت زمین
  1. تعیین شاخص‌ سنجش هر معیارها و هم مقیاس کردن آن‌ها: معنی شاخص این است که تعیین کنیم هر معیار چه تأثیری در پهنه‌بندی آسیب‌پذیری دارد. در زیر به این موضوع می‌پردازیم (همانطور که قبلاً نیز گفته شده است، این شاخص‌ها صرفاً جنبه آموزشی دارند و استناد به آن‌ها جهت انجام یک پروژه توصیه نمی‌شود؛ همچنین توجه به این نکته بسیار ضروری است که این شاخص‌ها بسته به اندازه هر شهر تغییر می‌کند).
اهداف فرعی معیار ارزیابی شاخص ارزیابی معیار
عوامل درونی ایجاد زلزله فاصله از گسل (با افزایش فاصله از گسل از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) زیر 1000 متر
1000 تا 2000 متر
2000 تا 3000 متر
بالای 3000 متر
فاصله از مرکز زلزله‌های قبلی (با فاصله از مرکز زلزله‌های قبلی از میزان آسیب‎‌پذیری کاسته می‌شود) زیر 5 کیلومتر
5 تا 10 کیلومتر
10 تا 15 کیلومتر
بالای 15 کیلومتر
عمق زلزله‌های قبلی (با افزایش عمق زلزله‌های قبلی از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) عمیق
نیمه عمیق
کم عمق
بزرگای زلزله‌های قبلی (با کاهش بزرگای زلزله‌های قبلی از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) زیر 5 ریشتر
5 تا 6 ریشتر
6 تا 7 ریشتر
بالای 7 ریشتر
نوع خاک (با افزایش مقاومت خاک از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) خاک‌های مقاوم
خاک‌های نیمه مقاوم
خاک‌های ضعیف
آسیب‌پذیری کالبدی فاصله از راه‌های اصلی (با کاهش فاصله از راه‌های اصلی از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) زیر 500 متر
500 تا 1000 متر
1000 تا 2000 متر
بالای 2000 متر
نزدیکی به تأسیسات و تجهیزات مخاطره‌آمیز (با افزایش فاصله از تأسیسات و تجهیزات مخاطره‌آمیز از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) کمتر از 2 کیلومتر
2 تا 5 کیلومتر
5 تا 10 کیلومتر
بالای 10 کیلومتر
فاصله از مناطق شهری (با کاهش فاصله از مراکز شهری از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) زیر 5 کیلومتر
5 تا 10 کیلومتر
10 تا 15 کیلومتر
بالای 15 کیلومتر
آسیب‌پذیری اجتماعی میزان جمعیت (با کاهش میزان جمعیت از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) زیر 1000 نفر
1000 تا 2000 نفر
2000 تا 3000 نفر
بالای 3000 نفر
تراکم جمعیت (با کاهش میزان تراکم جمعیت از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) زیر 100 نفر در هکتار
100 تا 200 نفر در هکتار
200 تا 300 نفر در هکتار
بالای 300 نفر در هکتار
نسبت جنسی (با افزایش نسبت جنسی از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) زیر 100 درصد
100 تا 105 درصد
105 تا 110 درصد
بالای 110 درصد
ترکیب سنی (با کاهش جمعیت گروه سنی کودکان و کهنسالان از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) گروه‌های زیر 15 سال
گروه‌های 15 تا 65 سال
گروه‌های بالای 65 سال
آسیب‌پذیری اقتصادی میزان سرمایه‌گذاری‌های اقتصادی (با کاهش میزان سرمایه‌گذاری از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) سرمایه‌گذاری زیاد
سرمایه‌گذاری متوسط
سرمایه‌گذاری کم
تراکم ساختمانی (با کاهش تراکم ساختمانی از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) تراکم زیاد
تراکم متوسط
تراکم کم
قیمت زمین (با کاهش قیمت زمین از میزان آسیب‌پذیری کاسته می‌شود) زیاد
متوسط
کم

مرحله دوم: مقایسه در قالب ماتریس دودویی

 این مرحله شامل تنها یک قدم خیلی مهم است که تأثیر بسیار زیادی در نتیجه نهایی پروژه خواهد داشت و آن عبارت است از تشکیل و پر کردن ماتریس مقایسه دودویی در هر سطح از سلسله‌مراتب.

  1. تشکیل و پر کردن ماتریس مقایسه دودویی برای اهداف فرعی، صفات (معیارها) و شاخص‌ها (این ماتریس‌ها صرفاً بایستی توسط متخصصین مربوطه پر شوند).

نکات بسیار مهم

  1. بایستی در ماتریس‌ها، عناصر هر سطح با یکدیگر مقایسه شوند؛ بدین معنی که در یک ماتریس فقط اهداف فرعی با هم مقایسه شوند و اینطور نباشد که به طور مثال اهداف فرعی با معیارها مورد مقایسه دو به دو قرار گیرند. برای مقایسه معیارها با یکدیگر و یا مقایسه شاخص‌ها با هم، ماتریس‌های دیگر باید تشکیل گردد. 
  2. این ماتریس‌ها بهتر است از چپ به راست طراحی شوند.
  3. برای تعیین ضریب اهمیت، بایستی اعداد بین 1 تا 9 (می‌توان از اعداد اعشاری موجود در این بازه نیز استفاده کرد) وارد شوند، عدد یک به معنی نسبت برابر است (می‌توانید در این مورد به مقاله آموزش مراحل مختلف فرآیند تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) مراجعه نمایید).
  4. در این ماتریس‌ها اهمیت سطر نسبت به ستون بررسی می‌شود.
  5. سلول‌های قطر جدول را که در آن یک هدف یا معیار با خودش مقایسه می‌شود برابر یک قرار می‌دهیم و سپس فقط سلول‌های بالای قطر را پر می‌کنیم، زیرا سلول‌های پایین قطر توسط نرم افزار Expert Choice محاسبه می‌شوند).
  • ماتریس مقایسه اهداف فرعی
آسیب‌پذیری اقتصادی آسیب‌پذیری اجتماعی آسیب‌پذیری کالبدی عوامل درونی ایجاد زلزله
8 5 3 1 عوامل درونی ایجاد زلزله
7.5 4 1 آسیب‌پذیری کالبدی
3.5 1 آسیب‌پذیری اجتماعی
1 آسیب‌پذیری اقتصادی
  • ماتریس مقایسه صفات یا همان معیارهای ارزیابی

 در این قسمت به ازای هر هدف فرعی بایستی یک ماتریس مقایسه دودویی تشکیل شود، به عبارتی نیاز به 4 ماتریس مقایسه دودویی است (به دلیل جلوگیری از طولانی شدن مقاله، فقط ماتریس مقایسه دودویی معیارهای هدف عوامل درونی ایجاد زلزله ارائه می‌شود. جهت دیدن ماتریس معیارهای اهداف آسیب‌پذیری کالبدی، آسیب‌پذیری اجتماعی و آسیب‌پذیری اقتصادی، کلیک کنید).

نوع خاک بزرگای زلزله‌های قبلی

عمق زلزله‌های قبلی

فاصله از مرکز زلزله‌های قبلی فاصله از گسل  
8 5 7 3 1 فاصله از گسل
5 2 3 1 فاصله از مرکز زلزله‌های قبلی
4 2 1 عمق زلزله‌های قبلی
3 1 بزرگای زلزله‌های قبلی
1 نوع خاک
  • ماتریس مقایسه شاخص‌های ارزیابی

 در این قسمت به ازای هر معیار ارزیابی بایستی یک ماتریس مقایسه دودویی تشکیل شود، به عبارتی نیاز به 15 ماتریس مقایسه دودویی است (به دلیل جلوگیری از طولانی شدن مقاله، فقط ماتریس مقایسه دودویی شاخص‌های معیار فاصله از گسل ارائه می‌شود. جهت دیدن ماتریس سایر شاخص‌ها، کلیک کنید).

بالای 3000 متر 2000تا 3000 متر 1000تا 2000 متر تا 1000 متر  
9 6 3 1 تا 1000متر
8 4 1 1000تا 2000 متر
5 1 2000تا 3000 متر
1 بالای 3000 متر

مرحله سوم: برآورد وزن

 در این مرحله عملیات ریاضی پیچیده و طولانی برآورد وزن هر کدام از اهداف فرعی، معیارهای ارزیابی و شاخص‌های سنجش معیارها توسط نرم‌افزار Expert Choice انجام می‌شود. ما صرفاً بایستی ماتریس‌های مقایسه دودویی را وارد این نرم‌افزار کنیم. در صورت نیاز می‌توانید به ویدئو آموزش محاسبه وزن اهداف، معیارها و شاخص‌ها مراجعه نمایید (لازم به توضیح است که این ویدئو بر اساس مقاله آموزش ساده و کاربردی مکان‌یابی پارک با استفاده از روش AHP آموزش داده شده است که مراحل انجام آن با مراحل پهنه‌بندی آسیب‌پذیری در برابر زلزله کاملاً مشابه است). 

  1. تشکیل سلسله‌مراتب تصمیم‌گیری در نرم افزار Expert Choice (کلیک)
  2. وارد کردن ماتریس‌های مقایسه دودویی در نرم افزار Expert Choice (کلیک)
  3. برآورد وزن اهداف فرعی، صفات و شاخص‌ها توسط نرم افزار Expert Choice (کلیک)
  4. برآورد نسبت پایندگی یا سازگاری (ضریب CR) که بایستی کمتر از 0/1 درصد باشد (کلیک)

مرحله چهارم: تهیه لایه‌های معیار و تلفیق آن‌ها

 بعد از برآورد وزن اهداف فرعی، معیارها و شاخص‌‌ها، در مرحله چهارم لایه‌های معیار تهیه شده و تلفیق می‌شوند. این مرحله شامل چهار قدم است که تمامی‌شان در محیط نرم افزار Arc GIS و مشخصاً محیط Arc map انجام می‌شوند.

  1. تهیه لایه‌های وکتور مربوط به هر معیار ارزیابی و تخصیص وزن مربوط به هر شاخص در یک فیلد مستقل
  2. تبدیل هر کدام از لایه‌های وکتور به لایه‌های رستر بر اساس فیلد وزن شاخص‌ها (بدین منظور می‌توانید از ابزار Feature to raster در نوار ابزار To Raster از مجموعه Conversion Tools استفاده نمایید).
  3. جمع جبری لایه‌های رستر (که در قدم 11 تولید شدند) به تفکیک اهداف فرعی با تأثیر دادن وزن هر معیار (این کار با استفاده از ابزار Raster Calculator در نوار ابزار Map Algebra از مجموعه Spatial Analyst Tools انجام می‌شود). در نتیجه اجرای این مرحله 4 نقشه به تفکیک هر هدف فرعی تولید خواهد شد که تأثیر هر کدام از این اهداف را در هدف اصلی نشان می‌دهد.
  4. جمع جبری 4 لایه‌ی رستر اهداف فرعی (که در قدم 12 تولید شدند) با تأثیر دادن وزن هر هدف (روش انجام این کار دقیقاً مشابه قدم 12 است). این مرحله آخرین قدم از اجرای پروژه AHP است که نقشه نهایی مربوط به هدف اصلی پروژه که همان مکان‌یابی پارک با عملکرد ناحیه‌ای است را تولید می‌کند.

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

8 + هفده =