شماره مدرك
21182
شماره راهنما
2503 دكتري
پديد آورنده
پيكان پور فرد، رضا
عنوان
پهنهبندي مناطق حفاظت شده با استفاده از تصميمگيري چندمعياره و بهينهسازي قطعهبندي شئگرا
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
ارزيابي و آمايش سرزمين
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
نوزده، 194ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
برنامهريزي محيطزيست، تخصيص زمين، تصميمگيري چندهدفه، يادگيري ماشين
تاريخ ورود اطلاعات
1405/04/31
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
علوم و مهندسي محيط زيست
دانشكده
مهندسي منابع طبيعي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/05/17
كد ايرانداك
23217371
چكيده فارسي
اين تحقيق به دنبال ايجاد تعادل بين فعاليتهاي انساني و حفاظت از محيطزيست در مناطق حفاظتشده (PAs) است. مناطق حفاظتشده بهعنوان بخشي حياتي از راهبردهاي جهاني براي حفظ تنوع زيستي و اكوسيستمها شناخته ميشوند، اما مديريت اين مناطق با چالشهاي متعددي روبرو است. از يك سو، نياز به حفاظت از گونهها و زيستگاهها وجود دارد و از سوي ديگر، تأمين نيازهاي جوامع محلي و توسعه پايدار نيز بايد در نظر گرفته شود.
هدف اصلي اين تحقيق، ايجاد يك چارچوب مديريتي يكپارچه براي مناطق حفاظتشده است كه بتواند اهداف متفاوتي مانند حفاظت، بازسازي، گردشگري و كاربريهاي چندگانه را به طور همزمان پوشش دهد. اين چارچوب با استفاده از روشهاي بهينهسازي مبتني بر پيكسل و ارزيابي مبتني بر شيء طراحي شده است. در اين راستا، از سامانه اطلاعات جغرافيايي (GIS) براي پردازش، تجزيهوتحليل و نمايش دادههاي مكاني استفاده شد. اين دادهها شامل معيارهايي نظير تنوع گونهها، دسترسي به منابع آب، وضعيت زيرساختها و فعاليتهاي اجتماعي-اقتصادي در منطقه بودند كه از منابع مختلف گردآوري و در محيط GIS تحليل و مدلسازي شدند.
براي تحليل دادهها، از دو روش مبتني بر پيكسل، يعني وزندهي خطي تركيبي (WLC) و ميانگين وزني مرتب شده (OWA)، استفاده شد. اين روشها به شناسايي مناسبترين مناطق براي انواع كاربريهاي زمين كمك كردند. سپس، با استفاده از روش تخصيص چندهدفه زمين (MOLA)، فضاي تصميمگيري ايجاد شد. در مرحله بعد، يك تخصيص زمين مبتني بر شيء با استفاده از روشهاي هوش مصنوعي، از جمله، درختان رگرسيون تقويتشده (BRT)، شبكههاي عصبي مصنوعي (ANN)، درخت طبقهبندي و رگرسيون (CART)، تقويت پيشرفته گراديان (XGBoost) و مدلهاي جنگل تصادفي (RF) طراحي شد. اين روشها بهمنظور بهبود دقت و كارايي در تخصيص زمين به كار گرفته شدند.
نتايج تحقيق نشان داد كه روش OWA در مقايسه با روش WLC عملكرد بهتري دارد. همچنين، ادغام نتايج OWA با رويكردهاي مبتني بر شئ، مدل XGBoost را بهعنوان بهترين مدل يادگيري ماشين براي تخصيص زمين معرفي كرد. مدل BRT نيز عملكرد نسبتاً خوبي داشتند، اما در رتبه دوم قرار گرفتند. اين يافتهها نشان ميدهند كه تركيب روشهاي سنتي مبتني بر پيكسل با روشهاي نوين مبتني بر يادگيري ماشين ميتواند به بهبود مديريت مناطق حفاظتشده كمك كند.
چارچوب يكپارچه ارائهشده در اين تحقيق، پتانسيل بالايي براي ايجاد رويكردهاي جديد مبتني بر يادگيري ماشين در مديريت زمين دارد. اين چارچوب ميتواند به برنامهريزان و مديران مناطق حفاظتشده كمك كند تا در عين حفظ محيطزيست، به اهداف اجتماعي و اقتصادي نيز دست يابند. نتايج اين پژوهش ميتواند بهعنوان راهنمايي ارزشمند براي برنامهريزي پايدار در مناطق حفاظتشده با اهداف رقابتي مورد استفاده قرار گيرد. اين تحقيق همچنين نشان ميدهد كه ادغام روشهاي مبتني بر شيء و پيكسل پايه ميتواند دقت و كارايي تصميمگيريها را در مديريت منابع طبيعي به طور چشمگيري افزايش دهد.
چكيده انگليسي
This research aims to strike a balance between human activities and environmental conservation in protected areas (PAs). Protected areas are recognized as vital components of global strategies for preserving biodiversity and ecosystems, yet their management faces numerous challenges. On one hand, there is a need to protect species and habitats, while on the other, the requirements of local communities and sustainable development must also be considered.
The primary objective of this research is to develop an integrated management framework for protected areas that can simultaneously address diverse goals such as conservation, rehabilitation, tourism, and multifunctional land use. This framework is designed using pixel-based optimization methods and object-based assessment techniques. In this context, Geographic Information Systems (GIS) were employed for processing, analyzing, and visualizing spatial data. These data included criteria such as species diversity, access to water resources, infrastructure conditions, and socio-economic activities in the region, which were collected from various sources and analyzed and modeled within the GIS environment.
For data analysis, two pixel-based methods, Weighted Linear Combination (WLC) and Ordered Weighted Averaging (OWA), were utilized. These methods helped identify the most suitable areas for various land use types. Subsequently, a Multi-Objective Land Allocation (MOLA) approach was used to create a decision-making space. In the next step, an object-based land allocation was designed using artificial intelligence methods, including Boosted Regression Trees (BRT), Artificial Neural Networks (ANN), Classification and Regression Trees (CART), Gradient Boosting (XGBoost), and Random Forest (RF) models.
The results of the study indicated that the OWA method outperformed the WLC method. Furthermore, the integration of OWA results with object-based approaches identified the XGBoost model as the best machine learning model for land allocation. The BRT model also showed relatively good performance but ranked second. These findings suggest that combining traditional pixel-based methods with modern machine learning techniques can improve the management of protected areas.
The integrated framework proposed in this research holds significant potential for developing new machine learning-based approaches in land management. This framework can assist planners and managers of protected areas in achieving social and economic goals while preserving the environment. The results of this study can serve as a valuable guide for sustainable planning in protected areas with competing objectives. Additionally, the research demonstrates that integrating object-based and pixel-based methods can significantly enhance the accuracy and efficiency of decision-making in natural resource management.
استاد راهنما
عليرضا سفيانيان , محسن احمدي
استاد مشاور
سعيد پورمنافي
استاد داور
سيما فاخران اصفهاني , رضا جعفري , مهدي مومني