基于模糊逻辑和网络分析法(ANP)对伊朗西南部的阿瓦士县城市发展的土地适宜性分析外文翻译资料

 2021-11-17 12:11

英语原文共 23 页

基于模糊逻辑和网络分析法(ANP)对伊朗西南部的阿瓦士县城市发展的土地适宜性分析

摘要:由于人口增长和迁移使得城市的不断发展而导致城市的空间结构发生巨大变化和无计划的建筑,尤其是在不合适的地方不断发展,这就需要有意识的城市指导和基本组织。 因此必须将确定适合未来发展的地点城市和防止城市蔓延作为城市管理者和规划者的主要关注点。 在本研究中,确定适合城市发展的地点在阿瓦士郡,有效的生物物理学和社会经济标准(包括27个子标准)最初是根据文献综述和采访经过认证的专家所确定的。 在下一步,准备了标准和子标准数据库。使用模糊逻辑完成地图图层的价值标准化与规模统一。 在Super Decision软件中通过网络分析法对标准和子标准进行加权。 接下来,在GIS软件中地图使用加权线性组合覆盖层(WLC)。 根据研究调查结果,准备了最终的土地适宜性地图有五个适合级别非常高(5.86%),高(31.93%),中等(38.61%),低(17.65%),非常低(5.95%)。 此外,在空间分布方面,适合城市发展的土地主要位于在阿瓦士县的中部和南部。 它预计模糊逻辑和ANP的整合模型将比其他型号提供更好的决策支持工具。 开发的模型也可以用于其他城市的土地适宜性分析。

关键字:土地适宜性分析 城市的发展 模糊逻辑 ANP GIS 阿瓦士

简介:城市化和不受控制的城市增长是当今社会面临的最重要问题(范德Merwe 1997)。 城市的物质发展是一个物理的连续的动态的过程,城市空间在数量和质量上都有所扩展在水平和垂直方向(Lotfi等人2009)。不受控制和无计划的城市发展是发展中国家城市结构的主要问题之一。 在伊朗的大都市,包括阿瓦士,由于工业,服务的集中化,空间结构和设施,以及计划外的迁移,人口迅速增长,贫民窟居住的增加,以及在大城市周边发展新的住宅小镇以至于在城市中发生了许多变化。 这种城市发展对生态系统和自然界会产生不利影响导致负面的社会经济和生态后果。

阿瓦士是伊朗西南部胡齐斯坦省的首府。 它也是该国家第七大城市。 根据2012年的人口和住房普查,该城市总人口为1,395,184居民; 40%的居民住在郊区(SCI 2012)。 阿瓦士市不受控制的发展很可能是因为非法定居在城市边境的移民(MRUD 2008)。确定适当的城市发展模式使城市能够满足当前和未来的需求被认为是城市面临的主要规划问题,这就需要土地适宜性分析。土地适宜性分析是一个非常重要的问题,它由决策者和城市规划者来识别最适合未来土地利用的空间格局(Collins等,2001)。 它还可以减少环境导致紧张和冲突的问题(Eastman等,1995)。

土地适宜性分析包括一系列通过传统标准测量的物理,社会经济,环境和生态观点(McHarg1981; 柯林斯等人。2001)。 这个分析是根据特殊需要和喜好作为某些活动的预测(Malczewski 2004)。专家知识,决策者的偏好,以及公众参与在科学上与真实标准相结合并应用于土地适宜性分析。 一些模型已经为土地设计和开发了方法适用性分析,其中一个是多标准决策技巧。 这种分析方法与技术的组合可以帮助决策者的解决复杂问题(Malczewski 1999;黄等人。2011)。 它降低了成本并且有很高空间决策的潜力(Li et al.2006; Lotfi等。2009)。

根据城市领域的许多案例研究发展,层次分析法(AHP)(Liu et al.2007; Park et al.2011; Youssef et al.2011),加权线性组合(WLC)(Dai et al.2001)和有序加权平均(OWA)(Malczewski)2006)是广泛使用的多标准方法。 自从20世纪90年代,综合多标准决策的战略随着GIS受到了解决空间问题城市规划者的大量关注(Malczewski 2004)。 多标准的整合决策方法和GIS改进了以前的方法并对于特定的活动提供了一个高性能的工具用于土地适宜性绘图或选择合适的地点(Eastman et al.1995; Jun 2000;门多萨1997; Malczewski 1999; 查哈尔和Mousseau 2008)。

文献综述表明这种技术也有被用来评估和选择适合城市的地点发展(Bantayan和Bishop 1998; Svoray等。2005;董等人。 2008; Tudes和Yigiter 2010;Youssef等人。 2011)。近年来,代替AHP,另一种多标准决策技术,网络分析法(ANP),在全世界的研究中得到了极大的推动(Jharkharia和Shankar 2007)。尽管该领域的决策过于复杂,并且其中确定适合城市发展的区域涉及考虑各种标准和互动其中,但这种方法与其他方法相比,特别是AHP,是在选址研究中使用较少。这是一般的和扩展形式的AHP(Saaty 2005),可以用来在现实问题中模拟非常复杂的涉及多个交互和依赖的决策(Meade和Sarkis 1999)。另外,ANP是有系统性的确定优先事项和评估的方法,使用相对人类的判断的标准和目标。 ANP还可以测量所有有形物和无形物的标准,并为管理者和其他决策者提供一个相对简单的解决方案。最后,ANP在决策者之间建立了更好的沟通,这将使得在他们更清晰了解问题(Saaty 2000)。

ANP的这一突出特点吸引了决定城市规划领域的决策者(Banai和Wakolbinger 2011; Sabri和Yaakup 2008)。 一方面,在一些多标准的决策问题,如土地适宜性分析,因为数据的不确定性和低准确性以及确定决策标准的不确定性,使用模糊逻辑理论在标准化方面受到高度重视(Donevska等人2012; Chang等人2008)。 另一方面,模糊逻辑和ANP的集成用于为每个离散量分配精确值和连续数据,并从GIS空间分析中获得正确的合理的结果。

本研究试图通过整合ANP,模糊逻辑和GIS,使用生物物理和社会经济标准分析阿瓦士县适合城市发展。

材料与方法

研究区域:阿瓦士县,面积约为687,469.23公顷,位于伊朗西南部Khuzestan省经度48°2#39;-48°41#39;E之间和纬度30°54#39;-31°7#39;N。处于干燥炎热的沙漠气候。 平均每年降雨量,平均相对湿度和平均值年温度分别为206.43毫米,46.5%,和25.46°C。 在北部和中部有一个相对平坦的肥沃平原,以及沿东部和西部沙漠边界的与Zagros平行的从西北到东南方向的山脉。 在南部和东南部的县,有一片干旱的贫瘠平原,富含油脂和天然气。 这个地区的地形类似于胡齐斯坦平原的地形特征。斜率在0.04和0.06%之间变化。

材料:本研究中使用的数据包括

1.来自伊朗国家地理组织的地形数字地图(1:50,000)

2.来自伊朗地质调查局的数字地质图(1:100,000)

3.来自土壤研究所的数字化土地图(1:250,000),数字高程模型(DEM)

4.来自2013年Landsat 8(OLI-TIRS)该地区胡齐斯坦水电的权威卫星图像数据5.来自住房和城市发展部的Ahwaz Urban总体规划拷贝地图

6.2012年阿瓦士市边界的地图

7.来自伊朗统计中心的住宅区地图

本研究中使用的软件包括

1.配对比较和加权标准的SuperDecision

2.使用ANP方法为城市发展选择适当的地区的有效的子标准

3.ARC GIS 9.3软件:用于准备地图图层,处理输入数据,并执行模糊化和叠加分析。

4. 版本3.2地图比较套件(MCK):用于比较最终土地适宜性地图与阿瓦士的综合计划。

研究方法:确定标准和子标准

本研究的各个阶段如图1所示,标准的确定是基于理论、实证研究或常识的技术活动。 这应该需要注意的是,没有全球统一的一套评估土地适合城市发展的框架标准。因此,在本研究中,标准是根据文献综述、案例研究、相关政府文件(包括法律和法规)与城市化相关的法规、来自不同学科的一组专家的经验和想法、以及伊朗的国情而确定下来的。

为此,经过初步调查,选择共计45个子标准进行德尔菲法初步筛选。本研究中的德尔菲法是使用半封闭式问卷进行。该调查问卷由12名熟练掌握城市发展,环境,土木工程,和城市规划和发展的专家填写,他们对所研究的领域非常熟悉。问卷设计的方式使专家能够使用0到10之间的比例范围来评估各个子标准的重要性。如果有必要的话他们可以在列表中添加新标准。为了评估子标准,绘制了子标准的重要性图表并按照它们的程度排序重要性。横轴表示每个子标准重要性,垂直轴给出了它的重要程度。这些标准中至少获得了每个轴数值的一半的标准才能参与选址分析。根据图表,列出了所有的子标准,只选择了27个子标准选址分析。

每个标准的重要性百分比和程度用方程式计算。 1(Daheshvar et al.2013):

在这项研究中,标准分为两个主要部分生物物理标准组(包括地质,水资源,自然灾害,气候学和生物学)和社会经济标准(包括可及性,基础设施和土地使用)。 地质标准在生物物理组中,包括土地能力,土壤侵蚀,地质构造,坡度,坡向和海拔。距河流和溪流的距离,距离井,地下水深度是水资源的子标准。

自然灾害的标准包括次级标准断层距离,地震活动风险和距洪泛平原的距离。 气候标准由组成年平均降雨量的子标准,年平均温度,相对湿度百分比,流行风的速度。 距离保护区和土地覆盖密度构成生物学标准

社会经济群体的可及性标准包括与住宅区距离的子标准,与道路的距离,与机场的距离,此外,距离天然气输送线路的子标准,距输电线路的距离,距垃圾处理中心的距离,距离废水处理厂,与工业地区的距离被归类为基础设施类别标准。

准备地图图层

在这项研究中,坡度,坡向和海拔的地图是在GIS软件的Spatial Analyst中的Surface Analysis由DEM生成的。 数字地质地图是从伊朗地质调查局编制的1:100,000和1:250,000的比例。 地图中溪流和河流,洪泛、平原,道路,天然气和输电线路,机场和住宅区域是从地形图和实地考察生成的(1:50000)。

显示井的位置和地下水深度的地图是根据从胡齐斯坦省水电局获得的数据制成的。使用GIS软件中的插值功能可生成地下水深度图。 降雨量的地图,温度,湿度和流行风速均为根据数据准备期间从该地区的气象站1980年到2010年的数据插值而成。总体规划中的相关拷贝的数字化处理的阿瓦士县地图生成地震风险和故障地图,(MRUD 2008)。

阿瓦士县(MRUD 2008)进行了数字化处理。通过2013年Landsat 8(OLI-TIRS)卫星图像绘制了土地利用和土地覆盖的数字地图。废物处理场和水处理厂使用实地考察和GPS进行定位和绘图。2012年县界与住宅地图是伊朗统计中心编制的(SCI 2012)。

保护区的地图图层来自环境部。 使用GIS软件准备河流和溪流,水井,洪泛区的距离地图,道路和公路,断层,天然气和电力传输线路,机场,工业区,废物处理场地,污水处理系统,住宅区和保护区,欧几里德距离函数。 最后,所有地图都是用相同的栅格大小(30times;30米)和地理参考制备系统。 因此,空间数据库是由ArcGIS 9.3中的上述地图图层构成。

地图标准化

准备好标准图后,进行标准化过程中需要统一测量尺度并将它们转换为可比较的测量单位(伊士曼2006)。 更准确地说,如果要叠加不同标准的图层,那它们的尺度对彼此应该是成比例的。 有几种方法可以提供可比较的标准图,包括确定性,概率性和模糊性方法。 在这项研究中,模糊方法被用于标准化数据。 模糊逻辑是一种推理形式解决那些通过传统方法解决难以解决的复杂问题(Zadeh 1968)。模糊逻辑不同于传统的二元逻辑因为它允许对象部分属于多个集合,可以有中间值(Donevska,等。2012)

模糊方法的标准化过程是通过模糊设置成员的形式重新配置值,S形,J形和线性函数是模糊方法中最常用的函数(Burrough等,1992)。 在这项研究中,地图层的标准化是基于专家意见、城市领域的标准、伊朗的发展以及表1列出的其他资源。本研究中,子标准图是根据专业知识和子标准之间的关系所进行的标准化,使用GIS软件中的栅格计算器工具制作增加或减少线性函数。因此,地图层的值转换成了可比较的测量单位,即0-255(Eastman 2006)。

在这种情况下,表示的最大值即最适合成员的为255和最小值即最不合适的成员为0。为了进一步分析,不同的子标准图被栅格化,因为栅格计算格式不像矢量格式复杂。图2描述了一个标准化地图的数量。

使用ANP加权标准和子标准

ANP是AHP的扩展和一般形式。这种方法是由Thomas L. Saaty于1996年提出的,最近获得了更多人气。 在AHP方法,基本假设是基于所有层次结构的上层较低的水平群体的独立表现(Chung et al.2005),而许多决策问题不能以分层结构呈现标准之间的依赖关系、子标准和替代方案级别,以及上层之间的依赖关系和较低级别的层次结构。 这导致Saaty去了开发ANP。

在ANP方法中,决策问题在标准网络中呈现替代品集群。集群内部所有元素和集群之间在某种程度上彼此相关的网络。 网络结构和成对比较是两个主要的ANP中的元素,用来表示决策问题并在结构内建立关系,分别是复杂的设置、准确模拟和将被处理的相互依赖元素。 这是可能的超级矩阵:二

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