پهنه بندی خطرپذیری زلزله و مکانیابی مناطق امن در زمان مخاطرات طبیعی با استفاده الگوریتمهای هوش مصنوعی و GIS (مطالعه موردی: منطقه یک شهرداری کلانشهر اهواز)

پ با توجه به اینکه مکانگزینی برای اسکان موقت پس از بروز سانحه زلزله را سازمان امدادرسانی بدون درنظرگرفتن استانداردهای لازم انجام میدهد؛ ازاینرو، این کار با مشکلات زیادی بهویژه در کلانشهرها همراه خواهد بود. برای پیشگیری از وقوع مشکلات و برای داشتن برنامه عملیاتی مدون پس از وقوع بحران زلزله، لازم است مناطق زلزلهخیزی همچون کلانشهر اهواز بهلحاظ مناطق خطرپذیر، مناطق امن برای اسکان موقت پس از بحران و همچنین مسیریابی بهینه برای رسیدن به مناطق امن، پهنهبندی و بررسی دقیق شود. در این پژوهش، اهداف یادشده با استفاده از سیستم استنتاج فازی، تحلیل سلسلهمراتبی فازی و همچنین GIS در منطقه یک کلانشهر اهواز مطالعه و نتایج حاصل مقایسه شده است. بههمین منظور، موثرترین دادهها برای یافتن محلهای پرخطر زلزله، امن و مسیریابی گردآوری و استفاده شد. بر اساس نتایج بهدستآمده، سیستم استنتاج فازی در خصوص پهنهبندی خطر به میزان ۸۵% منطبق بر نظر کارشناسان، و تحلیل سلسلهمراتبی فازی تنها بهمیزان ۴۱% منطبق بر نظر کارشناسان بود که این نتایج قابلیت و دقت بالاتر سیستم استنتاج فازی را در مقایسه با تحلیل سلسلهمراتبی نشان میدهد. برای یافتن مناطق امن برای اسکان موقت پس از زلزله، نیز بعد از بررسی مساحتها و نوع کاربریهای پهنههای پیشنهادی با دو مدل، در مدل سیستم استنتاج فازی تعداد ۲۵ سایت اسکان موقت و در مدل تحلیل سلسلهمراتبی فازی ۱۸ پهنه اسکان موقت استخراج و شناسایی شد. همچنین، در زمینه مسیریابی نتایج نشان داد، برای محدوده مورد مطالعه، هر دو مدل الگوریتم ژنتیک و دایجسترا مناسب و قابل بهکارگیری است. مقدمه: سرعت شهرنشینی در شهرهای کشورهای در حال توسعه منجر به این گردیده است که نصف جمعیت جهان در حال حاظر در مناطق شهری مستقر شوند. بیشتر این مناطق با تراکم جمعیتی بالا، در برابر وقوع بحران هایی همچون زلزله آسیب پذیر می باشند. در مورد شهرهای زلزله خیز بهترین و مناسبترین اقدام، جداسازی انسان از منطقه خطر است. بهمین خاطر شناسایی قبلی و برنامه ریزی در شناسایی پهنه های خطر پذیر، مناطق امن و همچنین مسیریابی بهنیه برای رسیدن به سایت های اسکان موقت لازم و ضروری می باشد. با توجه به اینکه مکان گزینی برای اسکان موقت پس از بروز سانحه زلزله توسط سازمان امدادرسانی بدون در نظر گرفتن استانداردهای لازم انجام می شود لذا این کار با مشکلات زیادی بویژه در کلان شهرها توام خواهد بود. برای داشتن برنامه عملیاتی  مدون پس از وقوع بحران زلزله، لازمست مناطق زلزله خیزی همچون کلان شهر اهواز بلحاظ مناطق خطرپذیر، مناطق امن جهت اسکان موقت پس از بحران و همچنین مسیریابی بهینه برای رسیدن به مناطق امن پهنه بندی و مورد بررسی دقیق قرار گیرند. شرایط خاص کلان­شهر اهواز و مشکلات آن نظیر جمعیت میلیونی، وجود بافت­های فرسوده، ساختمان­های با مصالح غیرمسلح سنگین، معابر باریک، بالا بودن سطح آب­های زیرزمینی و ...، تدوین معیارها و ضوابطی جهت پهنه­بندی مناطق در معرض خطر را امری انکارناپذیر می­گرداند. هدف این مقاله  پهنه بندی خطرپذیری زلزله و تعیین مناطق امن جهت اسکان موقت پس از بحران با استفاده از سیستم استنتاج فازی و تحلیل سلسله مراتبی فازی و همچنین مسیریابی بهینه برای رسیدن به مناطق امن و مراکز تسهیلاتی با استفاده از الگوریتم ژنتیک و دایجسترا برای منطقه یک شهرداری کلان شهر اهواز واقع در استان خوزستان و مقایسه نتایج روش ها می باشد. روش شناسی تحقیق: در این پژوهش از دو روش سیستم استنتاج فازی و تحلیل سلسله مراتبی فازی برای پهنه بندی خطرپذیری زلزله و تعیین مناطق امن جهت اسکان موقت و از دو الگوریتم ژنیتیک و دایجسترا برای مسیریابی بهینه جهت رسیدن به مناطق امن و مراکز تسهیلاتی استفاده و نتایج با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفت. داده های مورد استفاده :  شامل نقشه موقعیت گسل ها، نقشه خطوط پرفشار انتقال نیرو، نقشه خطوط پرفشار گاز، نقشه کاربری اراضی، نقشه خطوط مترو، نقشه راههای ارتباطی درون شهری، اطلاعات جمعیتی و نقشه های ممیزی املاک که موثرین پارامترها بر یافتن محل های پر خطر زلزله می باشند. ۳- بحث و نتایج: ۳-۱) پهنه بندی خطرپذیری زلزله: ۳-۱-۱) پهنه بندی خطر پذیری زلزله با استفاده از سیستم استنتاج فازی: برای ایجاد سیستم استنتاج فازی ابتدا متغیرهای زبانی و محدوده های استاندارد معیارها تعریف شد. سپس طبق نظر کارشناسان در مورد معیارهای مختلف تاثیرگذار در خطر پذیری زلزله،  تابع عضویت فازی مناسب برای هر معیار تعریف گردید. همچنین از دو نوع تابع عضویت گوسی و فازی گسسته برای اجرای الگوریتم استفاده شد. ۳-۱-۲) پهنه بندی خطرپذیری زلزله با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی فازی: در این بخش، داده­های گسسته (مانند لایه کاربری اراضی، نوع اسکلت و عمر ابنیه) با استفاده از نظر کارشناسان در محدوده صفر تا یک، هر یک از معیارها امتیازدهی شدند. وزن دهی معیارها نیز طبق نظر کارشناسان صورت گرفت. ۳-۲) مکان یابی پهنه های اسکان موقت زلزله زدگان: ۳-۲-۱) مکانیابی پهنه های اسکان موقت با استفاده از سیستم استنتاج فازی: در ابتدا طبق نظر کارشناسان متغیرهای زبانی معیارها و محدوده های استاندارد آنها تعریف شد.  سپس  از دو نوع تابع عضویت گوسی و فازی گسسته استفاده شد. در مرحله بعد طبق نظر کارشناسان، قوانین مناسب برای پهنه بندی مناطق امن تعریف شد. در نهایت غیر فازی سازی با استفاده از غیرفازی ساز ثقلی انجام و نقشه نهایی تهیه گردید. ۳-۲-۲) مکانیابی پهنه های اسکان موقت با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی فازی: برای انجام این کار از ۱۱ معیار استفاده شد که بعد از آماده سازی لایه ها ، برای داده­های گسسته (مانند لایه کاربری اراضی) با استفاده از نظر کارشناسان در محدوده صفر تا یک، هر یک از معیارها امتیازدهی شدند. وزن دهی معیارها نیز طبق نظر کارشناسان صورت گرفت و در نهایت نقشه مربوط به پهنه بندی مناطق مناسب برای اسکان موقت تهیه گردید. ۳-۳) آنالیز پیدا کردن نزدیکترین سایت اسکان موقت و مراکز تسهیلاتی: برای پیدا کردن نزدیکترین سایت اسکان موقت و مرکز تسهیلات و بعبارتی برای مسیریابی بهینه از دو الگوریتم ژنتیک و دایجسترا استفاده شد. نتایج حاصل از مسیریابی بین موقعیت های حادثه دیده به نزدیکترین سایت های اسکان موقت نشان داد که مسیریابی توسط الگوریتم ژنتیک وآنالیز شبکه GIS (دایجسترا) نتایج مشابهی در پیدا کردن بهینه ترین مسیر شبکه معابر را دارد. ۴- نتیجه گیری: در این مقاله دو مدل سیستم استنتاج فازی و فرایند تحلیل سلسله مراتبی فازی برای پهنه بندی خطرپذیری زلزله و تعیین مناطق امن جهت اسکان موقت در منطقه یک شهرداری کلان شهر اهواز استفاده شدند. برای اجرای دو مدل داده های موثر بر خطرپذیری زلزله و تعیین مناطق امن گردآوری و مورد استفاده قرار گرفتند. معماری بهینه سیستم استنتاج فازی بکارگیری دو نوع تابع عضویت گوسی و فازی گسسته بود. سپس مدل تحلیل سلسله مراتبی فازی با استفاده از همان داده های ورودی مدل قبل، بعنوان ورودی و خروجی های مدل اجرا گردید. نتایج نشان داد که مدل سیستم استنتاج فازی در زمینه پهنه بندی خطرپذیری زلزله به میزان ۸۵% ولی مدل تحلیل سلسله مراتبی فازی تنها به میزان ۴۱% منطبق بر نظر کارشناسان می باشد. در خصوص تعیین محل های امن برای اسکان موقت پس از زلزله، بعد از بررسی مساحت ها و نوع کاربری های پهنه های پیشنهادی توسط دو مدل، در مدل سیستم استنتاج فازی تعداد ۲۵ سایت اسکان موقت و در مدل تحلیل سلسله مراتبی فازی ۱۸ پهنه اسکان موقت استخراج و شناسایی شدند. همچنین در زمینه مسیریابی نیز نتایج نشان داد که برای محدوده مورد مطالعه، هر دو مدل الگوریتم ژنتیک و دایجسترا مناسب و قابل بکارگیری می باشند. واژگان کلیدی: سیستم استنتاج فازی، تحلیل سلسله مراتبی فازی، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم دایجسترا، پهنه بندی، مسیریابی بهینه

کلیدواژه ها:

سیستم استنتاج فازی ، تحلیل سلسلهمراتبی فازی ، الگوریتم ژنتیک ، الگوریتم دایجسترا ، پهنهبندی ، مسیریابی بهینه