زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

تلفیق مدل فرایند تحلیل سلسله مراتبی و شبکه‌های عصبی به‌منظور پهنه‌بندی خطر وقوع زمین‌لغزش (مطالعۀ موردی شهرستان بیجار)

نویسندگان
1 دانشگاه کردستان، دانشکدۀ منابع طبیعی، گروه ژئومورفولوژی
2 دانشگاه پیام نور، گروه جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری
چکیده
شناسایی محدوده‌های مستعد زمین‌لغزش در عمران شهری و منطقه­ای دارای اهمیت ویژه‌ای است. در این مقاله به پهنه­بندی میزان حساسیت به زمین‌لغزش با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و تحلیل سلسله مراتبی اقدام شده است. این پهنه‌بندی و تحلیل با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی که قادر بهشناسایی روابط پیچیده بین حرکات توده­ای و هدف یعنی عوامل پهنۀ حساسیت، به‌منظور شناسایی مناطق ناپایدار صورت گرفته است. روش تحلیل سلسله مراتبی برای بهبود نمونه آموزش، در سیستم اطلاعات جغرافیایی انجام‌شده است. پیش‌پردازش با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی داده­ها برای انتخاب پیکسل‌های مناطق بدون لغزش و کمک به بهبود قابلیت پیش­بینی روش شبکۀ عصبی که یک مدل جعبه سیاه است انجام شده است. این روش در شهرستان بیجار در شمال شرق استان کردستان که پتانسیل زیادی برای حرکات دامنه‌ای دارد، باهدف پهنه­بندی زمین‌لغزش به‌عنوان یکی از حرکات دامنه‌ای اعمال شد. بدین‌منظور ابتدا بررسی‌های کتابخانه‌ای برای شناسایی معیارهای تأثیرگذار در این فرایند انجام گرفت بر اساس پژوهش‌ها، متغیرهای لیتولوژی، فاصله از گسل، جهت شیب، کاربری اراضی، فاصله از رودخانه، فاصله از خطوط ارتباطی، شیب، ارتفاع و شبکه زهکش مهم‌ترین فاکتورهای مؤثر بر زمین‌لغزش محسوب می­شوند که در این تحقیق ارزیابی شدند. برای ارزیابی این متغیرها در شبکۀ عصبی پرسپترون با ساختار نه لایه ورودی، دولایه پنهان و نه گره در هر دولایه با میزان یادگیری01/ با دو تابع سیگموئید و خطی به‌عنوان ساختار بهینه با آزمون ‌و خطا پذیرفته شد برسی این متغیرها با استفاده از شبکه عصبی نشان‌دهندۀ آن است که بیش از 60 درصد از منطقه بررسی شده جزء مناطق با قابلیت زمین‌لغزش زیاد است. به‌منظور صحت­سنجی این مدل‌ها از داده­های مشاهده­ای موجود استفاده‌شده که حاکی از موفقیت و کارایی هر دو تابع با اولویت اندک تابع سیگموئید است.
کلیدواژه‌ها

 1. احمدی، ح.، اسمعیلی‌عوری ا.، فیض‌نیا، س.، شریعت‌جعفری م.، "پهنه‌بندی خطر حرکات توده‌ای با استفاده از روش رگرسیون چند متغیره (MR)، تحلیل سلسله مراتبی (AHP) مطالعۀ موردی حوضۀ آبریز گرمی"، مجلۀ منابع طبیعی ایران، جلد 56، شمارۀ 4 (1382). ##2. ارومیه‌ای ع.، صفایی م.، "کاربری زمین و تأثیر آن در ناپایداری دامنه‌ها در نکا رود"، خلاصه گردهمایی علوم‌زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور (1377).## 3. ایزانلو ا.، "بررسی قابلیت داده‌های سنجش‌از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی برای پهنه‌بندی خطر حرکات توده‌ای در حوضه رودخانه بیدواز"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس (1376).## 3. راکعی ب.، خامه‌چیان م.، عبدالملکی پ.، گیاهچی پ.، "کاربرد سیستم شبکه عصبی مصنوعی در پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش، مطالعۀ موردی: ناحیۀ سفیدار گله در استان سمنان"، مجلۀ علوم دانشگاه تهران، دوره 33، شمارۀ 3 (1387).## 4. روستایی ش.، "بررسی علل وقوع زمین‌لغزش در روستای نصیرآباد ورزقان (آذربایجان شرقی) با استفاده از روش‌های کمی"، فصلنامۀ مدرس علوم انسانی، دورۀ هشتم، شمارۀ اول (پیاپی 32) بهار (1383). ##5. رهنماراد ج.، یادگارزائی م.، کنگی ع.، "پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش در اسکل‌آباد خاش با استفاده از "GIS، فصلنامG زمین‌شناسی کاربردی، سال 6، شمارۀ 4 (1389). ##6. زکی‌زاده ح.، "بررسی عوامل مؤثر درحرکت توده‌ای حوزه آبخیز ولشت و نحوه پیش‌گیری و کنترل آن"، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، آبخیزداری، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران (1373). ##7. سوری س.، لشکری‌پور غ.، غفوری م.، فرهادی‌نژاد ط.، "اولویت‌بندی عوامل مؤثر بر زمین‌لغزش و تهیۀ نقشۀ خطر با استفاده از مدل AHP در استان لرستان"، مجله انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران، جلد 6، شمارۀ 1 و 2 (1392).## 8. شادفر ص.، یمانی م.، نمکی م.، "پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش با استفاده از مدل‌های ارزش اطلاعاتی و LNRF، در چالکرود"، مجله مهندسی و مدیریت آبخیزداری، جلد 3، شمارۀ 1 (1389). ##9- عابدینی م.، قاسمیان ب.، "پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش با مدل AHP و نقش آن در برنامه‌ریزی شهری (مطالعۀ موردی: شهرستان بیجار)"، مجموعه چکیده مقالات دومین کنفرانس ملی برنامه‌ریزی و محیط‌زیست، دانشکدۀ محیط‌زیست دانشگاه تهران (1391).## 10. علیخانی ب.، قهرودی م.، امیراحمدی ا.، "پهنه‌بندی خطر وقوع زمین‌لغزش در دامنه‌های شمالی شاه جهان با استفاده از "GIS، فصلنامۀ تحقیقات جغرافیایی، شمارۀ 84. (۱۳۸۶). ##11. علی‌محمدی ص.، پاشایی ع.، شتایی جویباری ش.، "ارزیابی کارایی مدل‌های پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش در حوضۀ سید کلاته رامیان"، مجلۀ پژوهش‌های حفاظت آب‌ وخاک، جلد 16، شمارۀ 1، 78-60 (1386). ##12. قاسمیان ب.، "پهنه‌بندی خطر وقوع زمین‌لغزش با استفاده از مدل آماری رگرسیون لجستیک، مطالعۀ موردی: (استان کردستان-شهرستان بیجار)"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکدۀ علوم انسانی، دانشگاه محقق اردبیلی (1391).## 13. مرادی ح.، سپهوند ع.، عبدالمالکی پ.، "بررسی تأثیر تعداد عوامل ورودی در مقدار دقت شبکه عصبی مصنوعی برای پهنه‌بندی خطر وقوع زمین‌لغزش (بررسی موردی: حوزه آبخیز هراز)"، مجلۀ مرتع و آبخیزداری، دورۀ 65، شمارۀ 2، (1391) 231-243.## 14. منهاج م.، "بهوش محاسباتی، جلد اول: مبانی شبکه‌های عصبی"، انتشارات دانشگاه امیرکبیر (1393). ##15. میرصانعی ر.، مهدیفر م.، "روش‌ها و معیارهای بهینه جهت تهیه نقشه‌های پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش، پژوهشکدۀ سوانح طبیعی (1385). ##16. نیک‌اندیش ن.، نگرشی بر اهمیت حرکات توده‌ای زمین در ایران"، نشریۀ جهادسازندگی، شمارۀ 155، سال دوازدهم (1376). ##17. یمانی م.، حسن‌پور س.، مصطفایی ا.، شادمان‌رود پشتی م.، "نقشۀ پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش در کارون بزرگ با استفاده از مدل AHP، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، شمارۀ 48 (1391). ##18. Ayalew L., Yamagishi H., "The application of GIS-based logisticre-gression for landslide susceptibility mapping in the Kakuda-Yahiko Mountains", Central Japan. Geomorphology 65 (1-2) (2005). ##19. Berberian M., King G. C. P., "Towards A Paleogeography and Tectonic Evolution Of Iran", (1981).## 20. Bilifard F., Jaboyedoff M., Satori M., "Rock fall hazard mapping a long a mountainous road in Switzerland using a GIS-based paramte rating approaches", Natural Hazard and Earth SystemSciences 3 (2003). ##21. Chang K. T. Chaing Sh., Hsu M. L., "Modeling typhoon-and earthquake-induced landslides in a mountainous watershed using logistic regression", Geomorphology, V89 (2007).## 22. Dai F. C. Lee C. F., Xu Z. W., "Assessment of landslide susceptibility on the natural terrain of Lantau Island, Hong Kong. Environ Geol 40 (3) (2001). 23. Ermini L., Catani F., Casagli N., "Artificial Neural Networks applied to landslide susceptibility assessment", Geomorphology 66 (2005) 327-343. ## 24- Hagan M. T., ##Menhaj M., "Training Feed-Forward Networks with the Marquardt Algorithm", IEEE Transactions on Neural Networks, 5 (1994) 989-993.## 25. Kellogg K., "Tectonic controls on a large landslidecomplex: williams Forkmountains near Dillon,Coloado,Elsevier", Geomorphology journal, Volume 41 (2001). 26. Lee S., Min K., "Statistical analysis of landslide susceptibility at Yongin", Korea, Environmental Geology, Vol. 40 .(2001) 1095-1113. ##27. Lee S., "Application of logistic regression model and its validation for landslide susceptibility mapping using GIS and remote sensing data", International Journal of Remote Sensing 26 (7) (2005)1477-1491. ##28. Melchiorre C., Matteucci M., Azzoni A., "Zanchi AArtificial neural networks and cluster analysis in landslide susceptibility zonation", Geomorphology, 94 (2008) 379-400. ## 29. Yalcin A., "GIS based landslide susceptibility maping using analytical hierarchy process and bivariate statistics in Ardesen(Turkey)", Comparisons of result and confirmation Catena, Vol. 72 (2008).## 30. William J., Blackwell and Frederick W. Chen, "Neural Networks in Atmospheric Remote Sensing, Massachusetts Institute of Technology Press", ISBN: 978-1-59693-372-9 (2009) 105-106. 31. Gurney, Kevin, "An introduction to neural networks", UCL Press, 56 (1999). ##