ارائه روشی بر مبنای اتوماتای سلولی برای مدل‌سازی توسعه آتش‌سوزی در جنگل‌های پارک ملی گلستان‌

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، پردیس دانشکده‌های فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران.

2 دانشجوی دکتری سیستم‌های اطلاعات مکانی، دانشکده مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، پردیس دانشکده‌های فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران.

3 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، سمنان، ایران.

چکیده

در این پژوهش عامل­های مؤثر بر آتش­سوزی جنگل­های پارک ملی گلستان مشخص شد و سپس با استفاده از این عامل­ها، مدل‌سازی توسعه آتش­سوزی جنگل بر مبنای اتوماتای سلولی انجام شد. برای تعیین عامل­های مؤثر بر آتش­سوزی جنگل­های پارک ملی گلستان، از رگرسیون چندگانه خطی به همراه الگوریتم ژنتیک استفاده شد. برای بررسی مقدار تأثیر توان تفکیک مکانی نقشه­های مورد استفاده بر روی نتایج حاصل از مدل‌سازی، عامل­های مؤثر در توان­های تفکیک مکانی مختلف تولید می­شوند و از این داده­ها به‌عنوان ورودی الگوریتم پیشنهادی، استفاده شد. همچنین از فیلترهای همسایگی 3×3، 5×5 و 7×7 برای بررسی تأثیر فیلتر همسایگی در فرآیند توسعه آتش­سوزی جنگل به­کار گرفته شد. برای مدل‌سازی توسعه آتش­سوزی جنگل­های پارک ملی گلستان از اتوماتای سلولی استفاده می­شود که برای کالیبره­کردن آن از الگوریتم بهینه­سازی زنبورعسل، بهره گرفته شده است. نتایج این پژوهش نشان می­دهد که استفاده از الگوریتم پیشنهادی با فیلتر همسایگی 3×3 دارای دقت بالاتری نسبت به دیگر فیلترهای همسایگی است. در بهترین حالت شاخص کاپا، دقت کلی و شاخص عامل نسبی به ترتیب برابر با 92/0، 96/0 و 94/0 به‌دست‌آمده است که این نتایج برای آتش­سوزی تاریخ 26 آبان 1389 با توان تفکیک مکانی 30 متر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Providing a method based on cellular automata for modeling the forest fire development in Golestan national park forests

نویسندگان [English]

  • Parham Pahlavani 1
  • Hamidreza Sahraiian 2
  • Behnaz Bigdeli 3
1 Assistant Professor, School of Surveying and Geospatial Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, I. R. Iran.
2 Ph.D. student of Geospatial Information Systems, School of Surveying and Geospatial Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, I. R. Iran.
3 Assistant Professor, School of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Semnan, I. R. Iran.
چکیده [English]

In the present study, firstly, the effective factors of Golestan national park forests fire have been identified. Then, by using these factors, forest fire development modeling is performed based on cellular automata. Multiple linear regression and genetic algorithm are used to determine the effective factors on Golestan national park forests fire. In order to investigate the effect of spatial resolution of the maps are used on the results of modeling, effective factors have been generated in different spatial resolution and these data are used as the input of the proposed algorithm. Also, the neighboring filters 3×3, 5×5, and 7×7 are used to investigate the effect of the neighboring filter in the forest fire development process. Cellular automata is used for modeling Golestan national park forests fire development, and the artificial bee colony is proposed to calibrate it. The results of this study show that using the proposed algorithm with 3×3 neighboring filter is more accurate than the other neighboring filters. In the best case, the Kappa index, the overall accuracy, and the relative operating characteristic are 0.924, 0.960, and 0.494, respectively that these results are for spatial resolution of 30 meters on November 17, 2010.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Artificial bee colony
  • Forest fire
  • Genetic algorithm
  • Multiple linear regression