ارايه الگوريتم تلفيقي براي حل مسايل تحليل تناسب كاربري اراضي با رويكرد تصميم‌گيري چندهدفه

A Novel Hybrid Algorithm to Solve Multiple Objective Land-use Suitability Analysis

برنامه‌ريزي كاربري زمين در ‌‌طرح‌‌هاي توسعه ‌‌شهري و منطقه‌‌اي يكي از محورهاي اصلي مطالعه است. هنگامي‌كه محدوده اراضيِ طرح وسيع و تعداد محدوديت‌‌هاي موجود براي استقرار پهنه‌‌ها زياد است، مشكل بتوان بدون استفاده از هوش مصنوعي و الگوريتم‌‌هاي فرا‌‌ابتكاري پهنه‌‌بندي بهينه يا حتي نزديك به‌ ‌آن را در مقياس زمان و هزينه قابل قبول به‌دست آورد. هدف اين مقاله نخست، معرفي رهيافتي تلفيقي براي مدل‌‌سازي مسيله پهنه‌‌بندي و سپس معرفي يك الگوريتم جديد براي حل مدل است. به همين منظور، يك مسيله پهنه‌‌بندي براي 14 پهنه و حدود 600هكتار اراضي پارك علم ‌‌و ‌‌فناوري خليج‌‌فارس، به‌عنوان مطالعه موردي، براساس الگوريتم‌‌هاي نام‌برده بررسي شده و بنا‌‌بر شاخص‌‌هايي مانند اهداف ‌‌اقتصادي، حجم ترافيك مجموعه و غيره، به‌صورت يك مدل برنامه‌‌ريزي رياضي با 3 تابع هدف تناسب كاربري، هزينه حمل‌‌و‌‌نقل در درون مجموعه و يكپارچگي پارسل‌‌هاي تخصيص‌‌يافته به هر كاربري پيكربندي شده است. درنهايت، با حل مدل از ميان تعداد بسيار زيادي طرح پهنه‌‌بندي قابل‌ ‌قبول (بيش از 101,000 طرح پهنه‌بندي) بهترين پاسخ الگوريتم پيشنهادي به‌‌عنوان پاسخ نهايي درنظر گرفته شد. اين فرايند مدل‌سازي و حل مسايل تحليل تناسب كاربري اراضي با توجه به ‌‌سرعت به‌نسبت زياد در طراحي و همچنين ارايه يك سيستم ‌‌پشتيبان ‌‌تصميم به‌عنوان رهيافتي تازه در مسايل پهنه‌‌بندي اراضي، جايگزيني مناسب براي روش‌‌هاي سنتي خواهد ‌‌بود.

Land use planning is one of the most important parts of urban and regional master planning process. In cases where the study area is large and the number of land-uses and/or constraints are high, finding an optimal or near-optimal solution in a reasonable time and with acceptable computational costs without applying Artificial Intelligence (AI) based heuristic techniques is nearly impossible. Our first aim in this paper is to introduce a hybrid approach to mathematically model the land use planning problem. Secondly, we introduce a new hybrid algorithm to solve the aforementioned mathematical model. Then we apply this approach to a real land-use planning case study in which 600 hectares of undeveloped lands belonging to Persian Gulf Science and Technology Park must be allocated to 14 different land-uses. The objectives of the mathematical model include maximization of land suitability, minimization of traffic flows, and maximization of land-use compactness. Finally, we provide the best alternative chosen amongst more than 101,000 alternatives generated during the process of running the proposed algorithm. Due to its faster performance and providing a Decision Support System (DSS), this new approach can easily replace classical land-use and spatial planning approaches.