چکیده:
مقدمه
فرسایش بادی، یکی از جنبههای مهم تخریب اراضی در مناطق خشک و نیمهخشک محسوب میشود. کشورهای واقع در کمربند خشک و نیمه خشک جهان از جمله ایران، نیز همواره با این پدیده مواجه بودهاند. مدلهای ارزیابی فرسایش بادی با استفاده از امتیازدهی به شاخصهای مختلف میزان فرسایش را در یک کلاس مشخص قرار میدهند، حال آنکه به دلیل پیچیدگیهای مکانی و زمانی و تعدد عوامل مختلف موثر بر شرایط اکولوژیکی منطقه نمیتوان با اعتماد کامل به نتایج بدست آمده نگاه کرد و از نتایج آن بطور قطع برای هدف گذاریها، اولویتبندی مناطق و ارائه راهکارهای مناسب مدیریتی استفاده نمود. اما شبکههای باور بیزین[1] مبتنی بر رویکردهای احتمالاتی میباشند که با زبان احتمالات عدم قطعیت موجود در ارزیابی پدیدها را نشان میدهد. شبکههای باور بیزین در اصل به عنوان یک ابزار، برای تجزیه و تحلیل استراتژیهای تصمیمگیری تحت شرایط عدم اطمینان توسعه داده شده است. بر این اساس هدف از مطالعه حاضر، پتانسیل سنجی شبکههای باور بیزین به عنوان یک ابزار نسبتا جدید و مبتنی بر احتمالات جهت برآورد و ارزیابی میزان فرسایش بادی و بررسی سناریوهای مدیریتی جهت کنترل فرسایش بادی در استان اصفهان میباشد.
مواد و روش
جهت شروع فرآیند مدلسازی شبکههای باور بیزین با توجه به هدف مطالعه و با انجام مرور منابع و کمک گرفتن از نظر متخصصین، متغیرهای مناسب برای مدلسازی شبکههای باور بیزین انتخاب شدند. در مرحله بعد روابط بین متغیرها با استفاده از نمودار تاثیر تعیین گردد. نمودار تاثیر نشان دهنده ارتباطات و اثرات هر یک از متغیرها بر یکدیگر و بر گره خروجی مدل (مقدار فرسایش بادی) میباشد. در نهایت برای ایجاد مدل و تشکیل جداول احتمالات شرطی برای متغیرهای مدل، نمودار تاثیر با استفاده از نرم افزار Neticaبه یک مدل شبکه باور بیزین تبدیل شد. در این مطالعه با انجام تجزیه و تحلیل حساسیت و بررسی نتایج توسط متخصصین و همچنین مقایسه نقشه بدست آمده از مدل بیزین با نقشه کانونهای فرسایش بادی استان، مدل شبکه باور بیزین اعتبار سنجی گردید. منحنی ROC[2] مشخصه عملکرد نسبی هر مدل است. مساحت زیر این منحنی AUC[3] نام داشته و مدلی که بیشترین مقدار AUC را دارا باشد دارای عملکرد نسبی بالاتری است. AUC برابر با 5/0 معادل مدل خنثی بوده و هرچه این مقدار به یک نزدیکتر شود کارایی مدل افزایش مییابد.
نتایج
با استفاده از مدل نهایی شبکه باور بیزین، روابط علی و معلولی میان متغیرهای موثر بر میزان فرسایش بادی نشان داده شد. متغیر هدف در این مدل میزان فرسایش بادی میباشد. براساس نتایج، متغیرهای زمین شناسی، مدیریت اراضی، توپوگرافی منطقه، بافت خاک، میزان بارش و فراوانی بادهای فرساینده به عنوان متغیرهای کلیدی مدل در نظر گرفته شد. جهت اجرای مدل اطلاعات مربوط به هر یک از متغیرهای کلیدی در سطح استان از منطقه برداشت و وارد مدل گردید. در نهایت مدل طراحی شده جهت برآورد میزان فرسایش بادی در هر نقطه نمونه برداری اجرا شد. براساس خروجی مدل، از احتمالات زیاد گره فرسایش بادی در هر نقطه نمونه برداری جهت پهنه بندی احتمال خطر فرسایش بادی در منطقه مورد مطالعه استفاده شد. نتایج حساسیتسنجی کلی مدل نیز نشان دهنده این موضوع است که میزان فرسایش بادی منطقه نسبت به متغیرهای سرعت و وضعیت باد، فراوانی بادهای فرساینده و پوشش حفاظتی سطح زمین بیشترین حساسیت و نسبت به متغیرهای بافت خاک، زمین شناسی و توپوگرافی کمترین حساسیت را دارد. براساس نتایج منحنی ROC ، مساحت زیر منحنی AUC برای مدل شبکه باور بیزین برابر 79/0 بوده که نشان از دقت قابل قبول مدل میباشد.
بحث و نتیجهگیری
همانطور که نشان داده شد، مدل شبکههای باور بیزین با زبان احتمالات، احتمال بروز شدت‌های مختلف فرسایش بادی را برای هر یک از نقاط نمونه برداری در منطقه مورد مطالعه ارائه کردند. در مدل شبکه باور بیزین نتایج با زبان احتمالات بیان میشود و این مدیران هستند که تصمیم گیرنده هستند تا بتوانند تصمیمات مدیریتی بهنگام و مناسبی برای کم کردن خطر فرسایش بادی در منطقه انتخاب و اجرا نمایند. مدل طراحی شده در این مطالعه قابلیت اجرا در تمامی مناطق را داشته که البته با توجه به شرایط هر منطقه میتوان بر تعداد متغیرهای مدل اضافه کرد و یا از تعداد آنها کاست. در این مطالعه مدل شبکههای باور بیزین در کانونهای بحرانی فرسایش بادی در استان اصفهان به کار گرفته شدند.این مدل به خوبی اهمیت اجرایی پروژههای کنترل فرسایش بادی به منظور کمک به توسعه پایدار سرزمین برای جلوگیری از مهاجرت، حفظ اراضی کشاورزی، توسعه صنعت، اماکن اقتصادی و منابع زیستی در بومهای بیابانی با مهار بیابانزایی را نشان دادند.
فرسایش بادی، یکی از جنبههای مهم تخریب اراضی در مناطق خشک و نیمهخشک محسوب میشود. کشورهای واقع در کمربند خشک و نیمه خشک جهان از جمله ایران، نیز همواره با این پدیده مواجه بودهاند. مدلهای ارزیابی فرسایش بادی با استفاده از امتیازدهی به شاخصهای مختلف میزان فرسایش را در یک کلاس مشخص قرار میدهند، حال آنکه به دلیل پیچیدگیهای مکانی و زمانی و تعدد عوامل مختلف موثر بر شرایط اکولوژیکی منطقه نمیتوان با اعتماد کامل به نتایج بدست آمده نگاه کرد و از نتایج آن بطور قطع برای هدف گذاریها، اولویتبندی مناطق و ارائه راهکارهای مناسب مدیریتی استفاده نمود. اما شبکههای باور بیزین[1] مبتنی بر رویکردهای احتمالاتی میباشند که با زبان احتمالات عدم قطعیت موجود در ارزیابی پدیدها را نشان میدهد. شبکههای باور بیزین در اصل به عنوان یک ابزار، برای تجزیه و تحلیل استراتژیهای تصمیمگیری تحت شرایط عدم اطمینان توسعه داده شده است. بر این اساس هدف از مطالعه حاضر، پتانسیل سنجی شبکههای باور بیزین به عنوان یک ابزار نسبتا جدید و مبتنی بر احتمالات جهت برآورد و ارزیابی میزان فرسایش بادی و بررسی سناریوهای مدیریتی جهت کنترل فرسایش بادی در استان اصفهان میباشد.
مواد و روش
جهت شروع فرآیند مدلسازی شبکههای باور بیزین با توجه به هدف مطالعه و با انجام مرور منابع و کمک گرفتن از نظر متخصصین، متغیرهای مناسب برای مدلسازی شبکههای باور بیزین انتخاب شدند. در مرحله بعد روابط بین متغیرها با استفاده از نمودار تاثیر تعیین گردد. نمودار تاثیر نشان دهنده ارتباطات و اثرات هر یک از متغیرها بر یکدیگر و بر گره خروجی مدل (مقدار فرسایش بادی) میباشد. در نهایت برای ایجاد مدل و تشکیل جداول احتمالات شرطی برای متغیرهای مدل، نمودار تاثیر با استفاده از نرم افزار Neticaبه یک مدل شبکه باور بیزین تبدیل شد. در این مطالعه با انجام تجزیه و تحلیل حساسیت و بررسی نتایج توسط متخصصین و همچنین مقایسه نقشه بدست آمده از مدل بیزین با نقشه کانونهای فرسایش بادی استان، مدل شبکه باور بیزین اعتبار سنجی گردید. منحنی ROC[2] مشخصه عملکرد نسبی هر مدل است. مساحت زیر این منحنی AUC[3] نام داشته و مدلی که بیشترین مقدار AUC را دارا باشد دارای عملکرد نسبی بالاتری است. AUC برابر با 5/0 معادل مدل خنثی بوده و هرچه این مقدار به یک نزدیکتر شود کارایی مدل افزایش مییابد.
نتایج
با استفاده از مدل نهایی شبکه باور بیزین، روابط علی و معلولی میان متغیرهای موثر بر میزان فرسایش بادی نشان داده شد. متغیر هدف در این مدل میزان فرسایش بادی میباشد. براساس نتایج، متغیرهای زمین شناسی، مدیریت اراضی، توپوگرافی منطقه، بافت خاک، میزان بارش و فراوانی بادهای فرساینده به عنوان متغیرهای کلیدی مدل در نظر گرفته شد. جهت اجرای مدل اطلاعات مربوط به هر یک از متغیرهای کلیدی در سطح استان از منطقه برداشت و وارد مدل گردید. در نهایت مدل طراحی شده جهت برآورد میزان فرسایش بادی در هر نقطه نمونه برداری اجرا شد. براساس خروجی مدل، از احتمالات زیاد گره فرسایش بادی در هر نقطه نمونه برداری جهت پهنه بندی احتمال خطر فرسایش بادی در منطقه مورد مطالعه استفاده شد. نتایج حساسیتسنجی کلی مدل نیز نشان دهنده این موضوع است که میزان فرسایش بادی منطقه نسبت به متغیرهای سرعت و وضعیت باد، فراوانی بادهای فرساینده و پوشش حفاظتی سطح زمین بیشترین حساسیت و نسبت به متغیرهای بافت خاک، زمین شناسی و توپوگرافی کمترین حساسیت را دارد. براساس نتایج منحنی ROC ، مساحت زیر منحنی AUC برای مدل شبکه باور بیزین برابر 79/0 بوده که نشان از دقت قابل قبول مدل میباشد.
بحث و نتیجهگیری
همانطور که نشان داده شد، مدل شبکههای باور بیزین با زبان احتمالات، احتمال بروز شدت‌های مختلف فرسایش بادی را برای هر یک از نقاط نمونه برداری در منطقه مورد مطالعه ارائه کردند. در مدل شبکه باور بیزین نتایج با زبان احتمالات بیان میشود و این مدیران هستند که تصمیم گیرنده هستند تا بتوانند تصمیمات مدیریتی بهنگام و مناسبی برای کم کردن خطر فرسایش بادی در منطقه انتخاب و اجرا نمایند. مدل طراحی شده در این مطالعه قابلیت اجرا در تمامی مناطق را داشته که البته با توجه به شرایط هر منطقه میتوان بر تعداد متغیرهای مدل اضافه کرد و یا از تعداد آنها کاست. در این مطالعه مدل شبکههای باور بیزین در کانونهای بحرانی فرسایش بادی در استان اصفهان به کار گرفته شدند.این مدل به خوبی اهمیت اجرایی پروژههای کنترل فرسایش بادی به منظور کمک به توسعه پایدار سرزمین برای جلوگیری از مهاجرت، حفظ اراضی کشاورزی، توسعه صنعت، اماکن اقتصادی و منابع زیستی در بومهای بیابانی با مهار بیابانزایی را نشان دادند.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
