تحلیل سلسله مراتبی(AHP) توان اراضی جهت مسیریابی مناسب جاده‌جنگلی با توجه به ملاحظات زیست محیطی (مطالعه موردی: سری دلاکخیل)

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهنوزدهم، شماره چهار، زمستان 96

تحلیل سلسله مراتبی(AHP) توان اراضی جهت مسیریابی مناسب جاده­جنگلی  با توجه به ملاحظات زیست محیطی(مطالعه موردی: سری دلاکخیل)

ساره حسینی[1]

سید عطااله حسینی­^*[2]

at.Hosseini@ut.ac.ir

 مجید لطفعلیان[3]

 آیدین پارساخو[4]

چکیده

زمینهوهدف:شبکه جاد­ه­های جنگلی در طرح­های جنگلداری، به عنوان تأسیسات زیربنایی در مدیریت، حفاظت و احیای جنگل­ها نقش اساسی دارد. تحقیق حاضر جهت بررسی کارایی تکنیک GIS و AHP در تهیه نقشه­ اراضی مناسب جهت مسیر­یابی جاده جنگلی در سری دلاکخیل اداره کل منابع طبیعی شهرستان ساری با مساحتی معادل 1657هکتار صورت گرفت.

روشبررسی:در این تحقیق جهت یافتن روشی مناسب برای مسیریابی بهینه جاده­های جنگلی و یافتن واریانتی بهینه­ از نظر زیست محیطی از سیستم اطلاعات جغرافیایی و تکنیک تحلیل سلسله مراتبی استفاده گردید. از اینرو نخست پرسشنامه­ای جهت تعیین و اولویت­بندی عوامل مؤثر در طراحی جاده یعنی شیب، جهت، تیپ خاک، زمین­شناسی، موجودی در هکتار درختان، وضعیت آبراهه، گونه­های حفاظتی و چشم­انداز تنظیم و سپس نقطه نظرات متخصصان طراحی مسیر جاده جنگلی در مورد تعیین اهمیت نسبی عوامل جمع­آوری و با استفاده از تکنیک تحلیل سلسله مراتبی در نرم­افزار Expert Choise، به روش مقایسه دو به دو، وزن­دهی شدند. سپس بر اساس وزن مشخصه­ها، نقشه­های عوامل فوق با هم تلفیق شده و نقشه قابلیت عبور اراضی در چهار طبقه با عناوین توان بسیار نامناسب، نامناسب، مناسب و بسیار مناسب تهیه شد. سپس طراحی جاده بر روی نقشه قابلیت عبور اراضی و با استفاده از روش گام­پرگار در نرم­افزار Arc GIS9.3 انجام پذیرفت. در نهایت مشخصات شبکه­ جاده­های طراحی شده با شبکه جادۀ موجود با روش­های باکموند، درصد پوشش و نزدیک ترین مسیر برای انتخاب مناسبترین واریانت مقایسه گردید.

یافته­ها: تجزیه و تحلیل عوامل موثر در طراحی جاده  بر اساس نظر متخصصین طراحی و ساخت جاده­های جنگلی، نشان داد که معیار شیب با وزن نسبی 254/0 دارای بیشترین امتیاز و چشم­انداز با وزن نسبی 052/0 دارای کمترین امتیاز می­باشند.

بحثونتیجهگیری: نتایج مقایسه شبکه موجود با پنج واریانت جدید از نظر زیست­محیطی نشان داد که واریانت دوم بهترین عملکرد را از نظر عبور از مناطق بسیار مناسب (07/19 درصد) و نامناسب (21/5 درصد) نسبت به جاده موجود با عبور 40/6  درصدی از مناطق بسیار مناسب و 97/35 درصدی از مناطق نامناسب داشت. واریانت دوم با 62/72 درصد پوشش در قیاس با سایر واریانتها و جاده موجود عملکرد مناسب و قابل قبولی از نظر زیست محیطی داشت و در کلیه موارد مورد بررسی به عنوان واریانت بهتر انتخاب گردید. نتایج آزمون مقایسه بین مناسب­ترین واریانت و شبکه جاده موجود با استفاده از آزمون مربع­کای نشان داد که در سطح  95 درصد این دو شبکه دارای تفاوت معنی­داری می­باشند (018/0=p).

واژه­هایکلیدی: طراحی بهینه شبکه جاده جنگلی، تحلیل سلسله مراتبی، نقشه قابلیت عبور اراضی، روش باکموند، سری دلاکخیل

Analytical Hierarchy Process of Land Potentiality for the Forest Roads Optimizing Path Tracing in terms of enviromental

(Case Study; Seri Dallak Kheil)

Sareh Hosseini[5]

 S. Ata ollah Hosseini*[6]

at.Hosseini@ut.ac.ir

 Majid Lotfalian[7]

Aidin Parsakhoo[8]

Abstract

Background and Objective: Forest roads network in forestry plans have main and basic role in the forest management, conservation and recovery. In this research the ability of GIS and AHP in production of road-use map in Dallak kheil forest of Sari with an area of 1521.89 hectare (without villages in study area) was investigated.

Method: In this study, for finding a suitable method for optimal routing forest roads and finding environmentally optimal variant of GIS and AHP technique was used. According to effective factors on road planning such as slope, slop direction, soil, geology, stock growth per hectare, hydrology, landscape and conserved species, a questionnaire was provided and then the idea of the experts about forest road planning and relative importance of factors was collected. The factors were weighted in Expert choice (EC) software via pair wise method.Then based on weights, the maps of mentioned factors were overlaid and land capability map with four classes of most unsuitable, unsuitable, suitable and most suitable was produced. Different variants of forest road were designed on land capability map using Arc GIS 9.3 software and divider method. Finally, the status of designed road network and existing road was compared using Backmund and nearest route method.

Findings: Analysis of effective factors in the design based on the road design profesionals and forest roads, showed that standard slope with 0.254 relative weight, have the highest points and the outlook with relative weight 0.052 has the lowest points.

Discussion and Conclusions:The result of the comparsion betwwen the existing network with five new variants in terms of environmental considerations indicated that the second variant is the best variant due to the passing of the most sutibel areas (19.7%) and unsutibel (21.5%) in compared to the existing road and other variants. Also The second variant whit 62/72 cover persentage in compared to other variants and existing roads in terms of environmental performance were selected as variants better. The Chi square test was used to compare the most suitable variant with existing road. Results showed that the designed road network was significantly better than that of existing road, regarding pass from suitable area.

Keywords: Optimal planning forest road network, Analytical hierarchy process, land capability map, Backmond method, Dallak kheil forest

مقدمه

امروزه اهمیت جنگل­ها بخاطر تنوع بیولوژیکی، محصولات فرعی (غیر چوبی)، ارزش­های فرهنگی و خدمات زیست محیطی در سراسر جهان شناخته شده است، اهمیت جنگل فقط در تولید چوب نیست، ‌جنگل­ها و مراتع کشور دارای 18 وظیفه مهم هستند که تولید چوب یکی از وظایف آن می­باشد (1و 2). جهت بهره‌برداری از خدمات و چوب تولید شده در جنگل و همچنین تأمین سایر اهداف در بهره‌وری از جنگل به شبکه‌ای از جاده‌های جنگلی نیاز می‌باشد که علاوه بر پوشش مناسب، بتوان درختان قطع شده را با کمترین هزینه‌های تمام شده و آسیب به محیط زیست خارج نمود. طراحی شبکه جاده‌های جنگلی از امور مهم مهندسان است که بهینه­سازی شبکه جاده جنگلی از بخش‌های مهم طرح جنگلداری است (3 و4). طراحی و ساخت شبکه جاده جنگلی همواره جزء گرانترین، سخترین و زمان­برترین فعالیت‌ها در جنگل­داری بوده است (5 و 6). علاوه بر آن امکان موفقیت و سود آوری طرح‌های عملیاتی مدیریت جنگل بوسیله شبکه جاده جنگلی تحت تأثیر می­باشد (7). در طراحی جاده جنگلی، هدف اصلی، طراحی و مکان­یابی جاده­ها به روش بهینه می­باشد. در واقع هدف از طراحی و ساخت جاده علاوه بر توجه به پوشش منطقه جنگلی توسط شبکه جاده و رعایت اصول زیست محیطی، مقرون به صرفه بودن هزینه­های ساخت جاده نیز مورد توجه می­باشد. از اینرو طراحی بهینه جاده راهنمایی برای مکان­یابی جاده و اهداف اقتصادی‌  می­باشد. بنابراین طراحی جاده­ها از لحاظ اینکه جاده در چه نقطه­ای قرار گرفته و توزیع آن به چه گونه­ای باشد بسیار مهم است (8). زیرا علاوه برکمبود آن، طراحی و ساخت نادرست آن نیز برای جنگل خطرناک است (9).  از سوی دیگر اگر جاده­های جنگلی بخوبی طراحی و توزیع شوند کمترین تخریب و صدمه به توده جنگلی و رویشگاه را در بر خواهد داشت و جنگل از نقطه نظر مدیریت بهینه در مطلوب­ترین شرایط خود قرار خواهد گرفت (10). جهت رسیدن به اهداف فوق استفاده صحیح از داده­ها و نرم افزارهای مختلف مهم بنظر می­رسد. لذا در سال­های اخیر طراحی جاده­های جنگلی با استفاده از نرم افزارهای قوی و با دقت بیشتری انجام می­شود (11). یکی از مهم ترین ابزاری که امروزه در مدیریت طرح­های جنگلداری کمک شایانی کرده و در سال­های اخیر پیشرفت شایانی نیز داشته است سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) می­باشد. امروزه طراحان جاده­های جنگلی با استفاده از مدل­های دیجیتالی (DEM) در محیط GIS برای مناطق کوهستانی و مناطقی که شیب زیادی دارند براحتی با صرف هزینه و زمان کمتری جاده طراحی می­کنند (12). بکارگیری فن­آوری سامانه اطلاعات جغرافیای در مدیریت و طراحی زمین سبب می­شود طراحی به گونه­ای صورت بگیرد که نوع مسیر طراحی شده در هر منطقه مطابقت بیشتری با شرایط اکولوژیکی حاکم بر آن داشته باشد (13). با اینکه GIS ابزار قدرتمندی است اما بکارگیری این ابزار به تنهایی، نمی­تواند به هر کدام از معیارهای شرکت کننده در آنالیز  جهت ایجاد ارجحیت نسبی فائق آید. برای حل این مشکل یکی از بهترین روش­ها تلفیق  GISبا AHP می­باشد. فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) یکی از معروف­ترین فنون تصمیم­گیری چند معیاره است که اولین بار توسط ساعتی در سال1980ابداع گردید. در تکنیک­  AHP اطلاعات در قالب نظر متخصصان و ترجیحات موضوعی با هم تلفیق شده و امکان ارزیابی معیارهای کمی وکیفی به صورت جداگانه و توأم فراهم شده است (14). در بررسی سوابق تحقیق در این زمینه میتوان به اجمال به موارد زیر اشاره نمود:

در مطالعه­ای تحت عنوان طراحی شبکه جاده­های حوزه طرح جنگلداری چند منظوره آرمرده بانه با استفاده ازGIS،
لایه­های شیب، جهت، تیپ درختان و فاصله از مناطق مسکونی و تفرجی به عنوان مهم ترین معیارهای موثر در طراحی مسیر جاده با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی ذکر شدند (15). همچنین در زمینه اهمیت کاربرد GIS در برنامه­ریزی شبکه­ی جاده­های جنگلی سری دو شفارود بیان شد که جاده­ی طراحی شده با استفا ده از امکانات GIS با داشتن تراکم بهینه، از لحاظ فنی و پارامترهای زیست محیطی از جاده­ی موجود مناسبتر است (16). همچنین در مطالعه­ای به منظور تشخیص اولویت­های تعمیر و نگهداری جاده و تعیین مزایای حاصل از تکمیل یا ارتقای یک پروژه در ناحیه جنگلی این نتیجه حاصل شد که AHP چارچوب مناسبی برای اندازه­گیری کمی مزایای زیست محیطی و استفاده از آنها در الگوریتم­های مدل­سازی و برنامه­ریزی است (17). بطوریکه در منطقه کاتوک در جنگل­های ترکیه با استفاده ازGIS، محققان به این نتیجه رسیدند که 2/92 درصد از طول مسیر جاده طراحی شده با استفاده از GIS از مناطقی با کمترین نقاط منفی عبور کرده است (18). بطوریکه در مناطق لغزشی قدیمی و تثبیت شده جنگل­های کشور لهستان، اثرات زمین لغزش را در افزایش تنوع گونه­ای جنگل­های منطقه مهمتر از فاکتورهایی از قبیل جنس سنگ بستر، ارتفاع از سطح دریا، توپوگرافی و اقلیم خرد ذکر نمودند (19).

با توجه به مطالعات انجام شده در داخل و خارج کشور، در این تحقیق سعی می­شود که با استفاده از تکنیک AHP و
اضافه ­نمودن لایه­های مورد بررسی در GIS، به تهیه نقشه توان منطقه مورد مطالعه جهت طراحی و احداث جاده جنگلی پرداخته و در نهایت با تعیین نقاط مثبت و منفی اجباری (اراضی مناسب)، بتوان گامی موثر در جهت بهبود فرآیند مسیریابی در جاده­های جنگلی و انتخاب مناسب­ترین واریانت با استفاده از روش باکموند، درصدپوشش و نزدیک ترین مسیر (شبکة نقاط تصادفی سیستماتیک) برداشت.

مواد و روش­ها

منطقه مورد مطالعه و داده­ها

جنگل­های سری دلاکخیل در حوزه آبخیز 71 و در حدود 5 کیلومتری شرکت صنایع چوب وکاغذ مازندران قرار دارد که از شمال به جنگل­های افراتخت و زمین­های مزروعی، از جنوب به سری گل­پل، از مشرق به سری­های پهنه­کلا و ارزفون و از غرب به سری­های خرمندی­چال و مرسرک محدود می­شود (شکل1). این سری بین "30،´00،˚53 تا"30،´04،˚53 طول شرقی و "08،´21،˚36تا"15،´27،˚36 عرض شمالی نسبت به نصف النهار گرینویچ قرار دارد. سری دلاک­خیل با 1657 هکتار با 24 قطعه در تقسیم­بندی جنگل­های شمالی البرز در دامنه­های ارتفاعی حد پایین و میان­بند قرار دارد (20).

شکل1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه

Fgure 1. Geographical position of the sudy area

در مطالعه حاضر نقشه­های توپوگرافی، موجودی در هکتار، زمین­شناسی، خاک­شناسی و شبکه راه­ها با مقیاس 25000/1 و گزارشات موجود در اداره کل منابع­ طبیعی استان مازندران (ساری) جهت تکمیل اطلاعات جمع­آوری شد. به منظور تهیه، اصلاح و طبقه­بندی نقشه­ها و ارزیابی اراضی مناسب منطقه مورد مطالعه، وضعیت شبکه جاده موجود و تعیین شبکه جاده مناسب از نرم افزارهای Arcviwe و Arc Gis9.3بهره گرفته شد. آنالیزهای مربوط به فرایند تحلیل سلسله مراتبی در نرم­افزار  Expert choice به اجرا در آمد و با استفاده از این نرم­افزار، وزن­های مورد نیاز و نرخ سازگاری استخراج شد. در این تحقیق با هدف ارزیابی شبکه جاده موجود و تعیین شبکه جاده مناسب، نقشه­های شیب دامنه، جهت، نقشه­های زمین­شناسی، خاک­شناسی، توپوگرافی و موجودی در هکتار به عنوان لایه­های اطلاعاتی مورد استفاده قرار گرفت. برای وزن­دهی به مشخصه­ها، پرسش­نامه­ای طراحی و پس از بیان هدف و تشریح اصول و کلیات این تکنیک بین متخصصان آگاه و خبره در طراحی مسیر جاده­های جنگلی و متخصصین جاده­سازی جنگل در مراکز اجرایی، علمی و آموزشی ارسال شد تا نقطه نظرهای خود در اولویت­بندی مشخصه­های تأثیرگذار در طراحی مسیر ارایه نمایند. وزن­دهی مشخصه­ها طبق جدول زیر بوده است (جدول1).

جدول1- مقیاس رتبه­دهی( قدسی­پور، 1388)

Table 1. Rating scale (Qodsipour, 2009)

پس از جمع­آورری پرسش­نامه­ها، وزن نسبی معیارها به روش میانگین حسابی تعیین و بدین ترتیب مؤثرترین معیارها در
مکان­یابی مسیر عبور جاده­های جنگلی به کمک نرم­افزار Expert choice و به روش مقایسه زوجی مشخص گردید. در این مطالعه به علت فقدان  نقشه (لایه) معیار چشم­انداز و گونه­های حفاظتی، این معیار­ها در مراحل بعدی این پژوهش حذف و وزن آنها با در نظر گرفتن یک ضریب به نسبت مساوی بین سایر معیارها تقسیم گردید. سپس نقشه­های معیارهای مورد­نظر در محیط GIS رقومی و پس از رقومی­سازی، به عنوان نقشه­های موثر در طراحی مسیر جاده جنگلی مورد تجزیه و تحلیل، طبقه­بندی و ارزشگذاری گردیدند.

در نهایت، لایه­های ارزشگذاری شده در محیط Arc GIS9.3­ براساس وزن آنها روی­ هم­گذاری و لایه­ای به نام کاربری
جاده­سازی در جنگل یا همان نقشه قابلیت عبور اراضی جهت عبور جاده منطقه مورد مطالعه جهت مسیریابی تهیه گردید. در این مرحله توان  اراضی سری دلاکخیل برای طراحی شبکه جاده جنگلی مشخص شد. با توجه به نقشه قابلیت عبور اراضی جهت عبور جاده در منطقه مورد پژوهش، با استفاده از روش گام پرگار با رعایت اصول لگاریتمی محدوده شیب مجاز طولی جاده­های جنگلی (نشریه 148) در محیط نرم­افزار GIS، واریانت­های مختلفی برای منطقه مورد مطالعه طراحی و در نهایت بهترین واریانت از نظر زیست محیطی انتخاب گردید.

 از شاخص­های مهم برای ارزیابی واریانت­ها، مقایسه آنها از نظر کارایی تراکم طولی است، برای این منظور این واریانت­ها به تفکیک با یکدیگر و با شبکه ­جاده موجود با استفاده از روش باکموند و روش درصد پوشش، روش نزدیک ترین مسیر و از لحاظ درصد عبور از مناطق با توان مختلف اراضی جهت عبور مسیر مقایسه شدند. پس از انتخاب بهترین واریانت طراحی شده با استفاده از تکنیک AHP  و GIS، عملکرد این تکنیک با واقعیت زمینی مورد مقایسه قرار گرفت. جهت انجام این کار 38 نقطه به طور کاملاً تصادفی روی مناسب­ترین واریانت طراحی شده انتخاب و سپس با استفاده از­ GPS موقعیت این نقاط در سری مورد مطالعه مشخص و شرایط آنها از نقطه نظر عبور جاده جنگلی از مناطق مختلف مورد بررسی قرار داده شد. در نهایت جهت مقایسه آماری بین مناسب­ترین واریانت و شبکه جاده موجود بر اساس عبور مسیر از مناطق مثبت و منفی طراحی شده در سری مورد مطالعه از آزمون مربع کای استفاده شد. برای انجام این آزمون ابتدا در مسیر جاده­ موجود و مناسب­ترین واریانت، بر روی نقشه توان اراضی در فواصل سیستماتیک یک سانتی­متری تعداد30 نقطه برداشت گردید. اعداد برداشت شده، شامل وضعیت نقاط (نقاط مثبت و منفی در طراحی جاده جنگلی)  در آن منطقه (از لحاظ لایه­های مورد بررسی) می­باشد. وضعیت نقاط در دو طبقه مناسب و نامناسب تقسیم­بندی شدند. سپس نتایج این برداشت از نظر میزان عبور مسیر از طبقات با توان بسیار مناسب، مناسب، نامناسب و  بسیار نامناسب در نرم افزار  SPSS16.0 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

نتایج

در این پژوهش شش معیار شامل شیب، جهت، خاکشناسی، زمین شناسی، موجودی در هکتار و آبراهه جهت طراحی شبکه جاده جنگلی در نظر گرفته شد. ارزش هر یک از طبقات نقشه مورد نیاز در تهیه نقشه قابلیت عبور اراضی در جدول 2 ارایه شده است. ارزش­گذاری کلاسه­های داخلی مشخصه­ها با نظر کارشناسان ساخت جاده جنگلی طبق جدول3 انجام پذیرفت. و نهایتاً نقشه مورد نظر در چهار طبقه بسیار نامناسب، مناطق نامناسب، مناسب و بسیار مناسب جهت جاده­سازی تهیه شد (شکل 2).

جدول2- وضعیت ارزش­گذاری درونی شش نقشه مورد بررسی

Table 2.Status of internal valuating of six studied maps

شکل2- نقشه قابلیت عبور اراضی(کاربری جاده­سازی)

Figure 3. Map of land capability for passage

جدول3-  فراوانی نسبی هر یک از طبقات نقشه­های شش­گانه تهیه نقشه قابلیت اراضی

Table 3. Relative frequency of each classes of of six factors for preparing the map of land capability for passage

با توجه به خطی بودن لایه رودخانه بنابراین به صورت معمول ارزشگذاری نمی­شود. در واقع، با بررسی رودخانه و آبراهه­های منطقه و بررسی شیب اطراف و انواع مختلف آنها، جهت استفاده در نقشه قابلیت عبور اراضی (کاربری جاده­سازی) بافری برای همگی آنها تعریف شد. در منطقه مورد بررسی رودخانه­هایی که بزرگ­تر می­باشند (درجه­1)­ علاوه بر اینکه اغلب دارای شیب بیشتری از هر دو طرف رودخانه نسبت به درجات پایین­تر بودند، هزینه ساخت و نگهداری جاده در این مناطق نیز متعاقباً بیشتر خواهد بود، بنابراین بافری برای آنها تعیین شد (جدول4).

جدول4- ارزش درونی برای رودخانه­ها و آبراهه­ها در منطقه مورد مطالعه

Table 4. Internal value for river and streams in study area

میانگین هندسی هریک از قضاوت­های زوجی در قسمت اول جدول 5 آورده شده است. به عنوان مثال عدد 6 نماینگر این است که میانگین هندسی قضاوت کارشناسان در مورد اهمیت شیب نسبت به جهت 6 برابر است (جدول 5). در قسمت شکل4 هم وزن نهایی محاسبه شده برای هر مشخصه آمده است. بر این اساس بیشترین وزن را شیب به خود اختصاص داده (254/0) بعد از آن جهت جغرافیایی (104/0) و در رده آخر چشم انداز (052/0) قرار دارد. شایان ذکر است که با توجه به ضریب ناسازگاری 08/0که کوچکتر از­1/0 است نیازی به تجدید نظر در قضاوت­ها نمی­باشد (شکل3).

جدول5- مقایسه زوجی و وزن معیارها نسبت به هدف

Table 5. Pairwise comparison and criteria weight relation to purpose

شکل3- وزن نهایی و الویت­بندی معیار ها

Figure 3. Final weigth and criteria priorities

وضعیت عبور واریانت­های مختلف جاده از نقشه قابلیت عبور اراضی منطقه مورد مطالعه

وضعیت میزان عبور واریانت­های مختلف در مناطق مختلف به گونه­ای است که همگی به اندازه یکسان از مناطق بسیار نامناسب عبور ننمودند. نتایج حاصل از ارزیابی شبکه جاده موجود و واریانت­های طراحی شده بر روی نقشه قابلیت عبور اراضی در جداول 6 آورده شده است. همانطور که در جدول6 ملاحظه می­شود درصد عبور طول جاده موجود بر روی منطقه با توان مناسب نسبت به واریانت­های طراحی شده کمتر و میزان درصد عبور طول جاده موجود بر روی منطقه با توان نامناسب نسبت به واریانت­های طراحی شده بیشتر می­باشد.

جدول6- وضعیت عبور جاده موجود و واریانت­های مختلف جاده روی نقشه قابلیت عبور اراضی منطقه مورد مطالعه

Table 6. thestatus of existing road [assage and different variants from the map of land capability for passage

مشخصات شبکه جاده جنگلی موجود و طراحی شده با روش بکموند:

نتایج حاصل ارزیابی شبکه جاده جنگلی موجود با استفاده روش بکموند نشان داد طول کل مسیر­های جاده موجود در سری دلاکخیل 73/19کیلومتر با تراکم طولی 96/12متر در هکتار، سطح قابل پوشش با این طول جاده نیز 30/60 درصد و متوسط فاصله چوبکشی آن 77/192متر بوده است (جدول6). در این بررسی طول و تراکم طولی واریانت­های طراحی شده (شکل 6) نسبت به جاده موجود سری دلاکخیل کمتر و سطح قابل پوشش و متوسط فاصله چوبکشی بیشتر برآورد شد (جدول7).

جدول 7- وضعیت واریانت­های طراحی شده و جاده موجود با روش بکموند

Table 7. The status of designed variants and existing road using Backmund method

مقایسه واریانت­های طراحی شده و شبکه جاده موجود با استفاده روش درصد پوشش

در تحقیق حاضر واریانت­های مختلف با روش درصد پوشش نیز مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج این ارزیابی نشان داد که واریانت دوم با طول 93/14کیلومتر و با تراکم طولی81/9 متر در هکتار با فاصله چوبکشی برابر با جاده موجود (55/385متر) قابلیت پوشش62/72 درصد از منطقه را داشته است (جدول8).

جدول8- وضعیت واریانت­های طراحی شده با روش درصد پوشش

Table 8. The status of designed variants usinf openness percentage

مقایسه واریانت­های مختلف طراحی شده با استفاده روش نزدیک ترین مسیر

 در این روش هدف تعیین گزینه مناسب شبکه جاده با بهترین توزیع سطحی مد نظر بوده است. برای این کار مجموع نزدیک ترین فاصله نقاط تا جاده محاسبه می­شود. اگر عدد بدست آمده بر تعداد نقاط تقسیم گردد، فاصله متوسط هر نقطه تا جاده بدست می­آید. لذا طبق توضیحات ارایه شده در مورد این روش، واریانت دوم به علت اینکه متوسط فاصله هر نقطه تا جاده آن کمتر است و بهترین توزیع را سطح سری داشته به عنوان مناسبترین واریانت انتخاب گردید. در روش نزدیک­ترین مسیر برای آنالیز توزیع سطحی، متوسط فاصله هر نقطه تا جاده برای واریانت­های اول، دوم، سوم، چهارم و پنجم به ترتیب 9/368، 6/314، 4/476، 4/563 و 4/641 متر بدست آمد (شکل 4).

شکل4- توزیع واریانت­های طراحی شده بر روی نقشه قابلیت عبور اراضی (کاربری جاده­سازی)

Figure 4. Distribution of the designed variants on map of land capability for passage (road construction usage)

تجزیه و تحلیل شرایط زمینی با شرایط طراحی شده توسط تکنیک AHP

نتایج حاصل جهت تجزیه تحلیل شرایط زمینی با شرایط طراحی شده توسط تکنیک AHPو مقایسه عملکرد این تکنیک با واقعیت زمینی، نشان داد که 26 نقطه از 38 نقطه  انتخاب شده روی نقشه قابلیت عبور اراضی (کاربری جاده­سازی)  به عبارتی 43/68 درصد نقاط انتخاب شده روی این نقشه با طبیعت سری مورد مطالعه انطباق دارد و 12نقطه از38  نقطه انتخاب شده روی نقشه قابلیت عبور اراضی (کاربری جاده­سازی) به عبارتی 57/31 درصد نقاط انتخاب شده روی نقشه مذکور با طبیعت منطقه مورد مطالعه انطباق ندارد.

مقایسه آماری بین مناسب­ترین واریانت و شبکه جاده موجود

مقایسه آماری بین مناسب­ترین واریانت (واریانت دوم) و شبکه جاده موجود مناطق مثبت و منفی مسیرهای طراحی شده در سری با استفاده از آزمون مربع کای نشان می­دهد که شبکه جاده طراحی شده از لحاظ عبور مسیر از مناطق مناسب، به طور معنی­داری از نظر آماری بهتر از شبکه جاده موجود است (جدول 9). مقایسه این دو شبکه در سطح 95 درصد معنی­دار می­باشد (018/0=p).

جدول9- مقایسه شرایط 30 نقطه روی نقشه قابلیت عبور اراضی براساس نتایج آزمون کای اسکور

Table 9. Comparison of the status of 30 points on map of land capability for passage based on q-square test

بحث و نتیجه­گیری

در بررسی حاضر هشت معیار شیب، جهت جغرافیایی، زمین­شناسی، خاکشناسی، موجودی در هکتار و نقشه هیدروگرافی، گونه حفاظتی و چشم­انداز در نظر گرفته شد (جدول 5). در تحقیقات دیگری که توسط محققان مختلف صورت گرفته است این معیارها به عنوان معیارهای موثر در طراحی مسیر در نظر گرفته شده است (21، 22، 23 و 24). نتایج حاصل از وزن­دهی معیارهای موثر در طراحی شبکه جاده جنگلی منطقه مورد مطالعه با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی و پرسشنامه­ها در محیط نرم افزار Expert choice نشان داد معیار شیب با وزن نسبی254/0، زمین شناسی با وزن نسبی 215/0، خاکشناسی با وزن نسبی 169/0، جهت با وزن نسبی 104/0، موجودی در هکتار 076/0، هیدروگرافی با وزن نسبی 074/0 با وزن بیشتر و معیارهایی چون گونه حفاظتی با وزن نسبی 057/0 و چشم­انداز با وزن نسبی 052/0 با وزن کمتری در طراحی شبکه جاده جنگلی نقش دارند (شکل4). نتیجه محاسبه نرخ سازگاری نشان داد که نرخ سازگاری این قضاوت­ها کمتر از 1/0 است. هرگاه نرخ سازگاری کمتر از 1/0 باشد می­توان ادعا کرد که سازگاری قضاوت­ها مراعات شده و وزن­های بدست آمده قابل اعتماد است (25). در نتایج این پژوهش چهار معیار شیب، زمین­شناسی، خاکشناسی و جهت جغرافیایی به ترتیب جزء معیارهای بسیار مهمتر طبقه­بندی شدند. چنانچه مطالعه­ای که در جنگل­های استان گیلان با استفاده از این روش نیز نتایج مشابهی نشان داد(26). البته این در حالی است که در مطالعات سایر محققان معیارهای شیب، خاکشناسی و زمین­شناسی به ترتیب بیشترین تاثیر را در طراحی شبکه جاده جنگلی دارند (15، 27 و 28). نتایج  این تحقیق با مطالعات فوق از نظر اولویت­بندی معیارهای موثر در طراحی مسیر مشابه می­باشد. محققان دیگر در تحققیق خود به این نتیجه رسیدند که از بین بردن جنگل­ها و احداث جاده­ها و هر اقدام دیگری که در سطوح شیب­دار بدون آگاهی از دینامیک محیط انجام شود، همگی از عوامل ناپایداری دامنه­ها و عامل وقوع لغزش به شمار می­روند و از آنجایی که جاده­سازی تغییر شیب در دامنه ­است، لذا در کنار توجه به سازند به فاصله از گسل و ویژگی مکانیکی خاک، شیب و تیپ درختی  موجود برای تعیین نقاط اجباری مثبت و منفی توجه­ ویژه­ای کرده و از پروژه جاده­سازی در شیب­های بالا­ی 50 درصد بدون عملیات مکانیکی خودداری شود (29، 30 و 31). با توجه به شکل (6) مشخص می­گردد که واریانت دوم با عبور بیشتر از مناطق بسیار مناسب، عملکرد بهتر و مناسبتری را نسبت به­ چهار ورایانت و جاده موجود داشته است. البته باید به این نکته توجه نمود که عملکرد این واریانت از لحاظ توزیع و سطح پوشش در عرصه در ارتباط با سایرین بهتر بوده است. نتایج مطالعه 16 در رابطه با طراحی جاده­های جنگلی در محیط GIS با نتایج تحقیق حاضر همخوانی دارد (جدول­6). در این پژوهش جهت مقایسه کارایی تراکم واریانت­های مختلف و قیاس آنها با جاده موجود از روش باکموند استفاده گردید. طبق نتایج بدست آمده از این روش، طول و تراکم طولی واریانت­های طراحی شده نسبت به جاده موجود سری دلاکخیل، کمتر و سطح قابل پوشش و متوسط فاصله چوبکشی بیشتر برآورد شد (جدول7). این نتایج در راستای مطالعات (32،33، 34 و 35) می­باشد.

در این مطالعه سعی گردید از روش درصد پوشش برای بررسی واریانت­ها­ی مختلف استفاده گردد. نتایج حاصل از بررسی واریانت­های مختلف و شبکه جاده موجود با استفاده از روش درصد پوشش نشان داد، جاده موجود با 73/19کیلومتر جاده و متوسط فاصله چوبکشی 55/385 متر، 30/60 درصد و واریانت اول 22/61 درصد منطقه را تحت پوشش خود قرار دادند. از آنجایکه که  درصد پوشش ایجاد شده توسط جاده موجود و واریانت اول بین 60 تا 70 درصد می­باشد، این میزان قابل قبول بوده ولی از نظر پوشش سطحی عالی نیستند. برای واریانت دوم با همین متوسط فاصله چوبکشی ولی با طول جاده کمتر 93/14کیلومتر، قابلیت پوشش به 62/72 درصد رسید یعنی با کاهش 89/34 درصد از طول جاده، 32/12 درصد افزایش پوشش وجود داشته است. چون این میزان پوشش بین 70 تا 85 درصد می­باشد، این شبکه از نظر پوشش سطحی عالی است. واریانت سوم، چهارم و پنجم، میزان پوشش ایجاد شده توسط آن­ها کمتر از 60 درصد می­باشد، این واریانت­های طراحی شده از لحاظ پوشش­دهی غیرقابل قبول می­باشند، چرا که دسترسی به جنگل توسط آن­ها ناکافی بوده و به اندازه کافی در عرصه توزیع نشده­اند و سطوح بدون پوشش آن­ها بسیار زیاد خواهد بود و برای دسترسی به بعضی از مناطق نیاز به مسیر چوبکشی با طول نسبتا زیاد است. لذا از لحاظ کارایی نامناسب  می­باشند (جدول8). در ارزیابی واریانت­ها مطابق این روش، واریانت دوم عملکرد تا حدودی مناسب نسبت به واریانت­های دیگر داشته و حداکثر پوشش و توزیع شبکه در تمام سطح سری توسط واریانت دوم بوده و عملکرد مناسبتری را نسبت به چهار واریانت دیگر داشته است. نتایج این بخش از تحقیق با مطالعات 32 و 33 مطابقت دارد. در پژوهش حاضر جهت مقایسه واریانت­ها از لحاظ کارایی تراکم علاوه بر روش باکموند از روش نزدیک ترین مسیر برای ارزیابی واریانت­ها استفاده شد، زیرا تراکم طولی یک جاده نمی­تواند به تنهایی معیار مناسبی جهت تجزیه تحلیل کارایی یک جاده معرفی شود و فاکتورهایی دیگر همچون هزینه ساخت جاده  و مقدار توان پوششی یک جاده (36 و 16) و آثار زیست محیطی جاده  بر محیط جنگلی و توزیع به اندازه کافی آن در عرصه نیز باید در نظر گرفته شود. با این دیدگاه، می­توان گفت واریانت دوم با تراکم طولی کمتر، سعی بر پوشش بیشتری در قیاس با سایر واریانت­ها داشته و در نتیجه عملکرد مناسب­تری را دارد (شکل6 و جدول9). همچنین در مطالعات (37، 38 و 39) بدلیل برخی اشکالات در روش باکموند، برای افزایش اطمینان در مطالعه خود از روش نزدیک ترین مسیر(شبکه نقاط تصادفی سیستماتیک) استفاده کرده­اند که نتایج مطالعات آن­ها با نتایج این پژوهش همخوانی لازم را دارد.

نتایج حاصل جهت تجزیه تحلیل شرایط زمینی با شرایط طراحی شده توسط تکنیک AHPو مقایسه عملکرد این تکنیک با واقعیت زمینی، نشان داد که 43/68 درصد نقاط انتخاب شده روی نقشه قابلیت عبور اراضی (شکل7) با طبیعت سری مورد مطالعه انطباق و57/31 درصد نقاط انتخاب شده با طبیعت منطقه مورد مطالعه انطباق ندارد. نتایج پژوهش­های 40 و 41 نیز موید مطالب فوق می­باشد. بررسی نتایج حاصل از این مقایسه با استفاده از آزمون مربع کای نشان داد که تفاوت معنی­داری در سطح  5 درصد بین واقیعت و نقشه قابلیت عبور اراضی(کاربری جاده­سازی)  وجود دارد (جدول 10 و 11). این نتیجه نمایانگر دقت نسبتا خوب نقشه تهیه شده به روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی نسبت به واقیعت زمینی است. طبق این نتایج می­توان اولویت را به روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی داد. زیرا در این روش علاوه بر در نظر گرفتن معیارهای موثر در طراحی شبکه جاده جنگلی، فاکتورهای منفی محیط زیستی در طراحی مسیر نیز در نظر گرفته می­شود.

Reference

1. Yakhkeshi, A.2002. Cognition and Improvement of Environment. Scientific and applied High Educational Institute of Jihad. 445. (In Persian)
2. Gumus, S. 2001. Constitution of the forest road evaluation form for Turkish forestry. African Journal of Biotechnology.Vol. 8 (20)، 5389-5394.
3. Ghaffarian , M.R. 2002. Efficiency of Production and Damage on Soil and Regeneration in Traditional Loggging. MSc. Thesis of Forestry. University of Tehran. 109. (In Persian)
4. Akay, A. Erdas, O. Reis, M. Yuksel, A. 2008. Estinating Sediment Yield forms a Forest Road Network by using a Sediment Predictin Model and GIS Techniques. Journal of Building and Environment 43, 678-615.
5. Najafi, A., Sobhani, H., Saeed, A., Makhdum, M and Mohajer, M. M. 2008. Planning and assessment and skidding networks. Croatian Journal of Forest Engineering. )29) 1, 63-73.
6. Murray، T. A. 1998. Rout planning for harvest site access. Canadian Journal of Forest Research. 28 (7), 1084-1087. DOI: 10.1139/cjfr-28-7-1084.
7. Kirby, M., Hager, W and Wong. W. 1986. Simultaneous planning of woodland management and transportation alternatives. TIMS Stud. Manage. 21, 371-387.
8. Tan, J. 1999. Locating forest roads by a spatial and heuristic procedure using microcomputers. Journal of Forest Engineering. 10 (2), 91-100.
9. Lotfalian, M. Koch, Y, Sarikhani, N. 2008. Effective Factors Determination Optimal Density of Forest Road Network, Asian Journal of Scientific Research, (4): 470-475.
10. Zekibaskent, E. and Keles S. 2005. Spatial forest planning: A review Ecological modeling, volume 188, issues 2-4, 145- 173.
11. Sarikhani, N. 1999. Guidance of Forest Road Network Project. Plan and Budget Organization. No. 148. 200. (In Persian)
12. Newnham, R. M. 1995. Roadplan: a Tool for Designing Forest Road Netwoks. Journal of Forest Engineering. 6 (2). 17-26.
13. Berhe, D. 1992. Experies with the use of Ageographical Information System to Develop Coast- Effective Ecologycall- Southland- useep lanning, using Etupia as an Example, Forest Wissenschaftlichf. Journal of Zentral Blatt, 111(1):1-33.
14. Saaty, T, L. 1977. A Scaling Method for Priorities in Hierarchical Structures. J. Mathemat. Psych, 15:234-281.
15. Mostafa, M., Rafatnia. N., Shataeei. S., and Ghazanfari. H. 2001. Forest Road Network Planning of multipurpose forestry in Armardeh Bane Using GIS. Forest and Wood Science and Technology Journal. 7(1). 129-133. (In Persian)
16. Babapour, R., Naghdi. R., and Salehi. A. 2001. Importance of GIS using in Forest Road Planning (Case Study, Shafarud). Prociding of Geographical Information System Conference. 10. (In Persian)
17. Coulter, E., J. Sessions and M. Wing. 2006. Scheduling Forest Road Maintenance Using Of Analytic Hierarchy Process and Heuristics. J. Silva Fennica 40(1): 143-160.
18. Gomus, S. H. Acar, H and Tuksoy, D. 2006. Functional Forest Road Network Planning by Consideration of Environmental Impact assessment for Wood Harvesting. Environ Monit Assess. DOI10.1007/s10661-007-9912- y.
19. Alexandrowicz, z., Margielewski, W., 2010. Impact of mass movements on geo- and biodiversity in the polish Outer (Flysch) Carpathians. Geomorphology, 123: 290-304.
20. Anonymus, 2003. Dalak-Kheil Forestry Management Booklet. Natural Resources Office of Mazandaran Province. Wood and Paper Company. 270. (In Persian)
21. Sundberg, U. 1985. Distribution of the Costs of Joints Forest Road According to Crosswise and Lengthwise Road Function. Studia Forestalia Suecica .30: 11pp.
22. Heralt, L. 2002. Using the Roading System to Design an Optimum Forest Road Variant Aimed at the Minimization of Negative Impacts on the Natural Environment. Journal of Forest Science 48:2002(8): 361-365.
23. Malchepheski, J. Chapmon, T. Flegel, c. Walters, D.Healy, M, A.2003. GIS-Multicriteria Evaluation with Ordered Weighted Averaging (OWA): Case Study of Developing Watershed Management strategies. Environment and Planning, A35 (10):1769-1784.
24. Musa, M.K. A. and Mohamed, A.N. 2001. Alignment Locating Forest Road Network by Best-Path Modeling Method. The Malaysian Center for Remote Sensing (MACRES): 7p.
25. Ghodsipour, H. 2003. Some Discussion about Multi Criteria of Decision Making, Analytical Hierarchy Process. Amirkabir University Publication. 7^th Ed. 220. (In Persian)
26. Babapour. R. and Naghdi. R. 2009. GIS using in Forest Road Planning (case Study, Shafaroud). Geographical Information System Conference. Tehran. 663-668(In Persian).
27. Dai, F, C. Lee, C, F. and Zhang, X, H. 2001. GIS- Based geo- Environment Evaluation for Urban Land- use Planning: Case Study. Engineering Geology, 61:257-271.
28. Parsakhoo, A and Hosseini, A., Lotfalian, M and jalilvand, H.2010. Influence of Hillside Gradient on Forest Road Cross Section Components in a Loamy Clay Soil. American Journal of Applied Sciences, 6 (6): 1212-1216.
29. Hosseini, S., Hosseini, S.A., Lotfalian, M and Parsakhoo, A., 2011. Assessment of factors affecting forest road routing and landslide occurrence in north of Iran. International journal of science and nature. Vol 2(2): 220-224.
30. Dean, D. J. 1997. Finding Optimal Routes for Networks of Harvest Site Access Road Using GIS-Based Techniques. Canadian Journal of Forest Research. 27:11-22.
31. Moradmand, A and S.A, Hosseini. 2008. Application of GIS in planning forest roads. Journal of the Science Environment Technology, (In persion), 263-274.
32. Badraghi, N. 2008. Forest Road Network Planning based on Site Charectristics (Case Study, Vaston). MSc. Thesis. Mazandaran University. 58. (In Persian)
33. Tibor, p.p. Dragutin, p, lgor, D, pavol, and Nevecerel H.2005. Analysis of an Existing Forest Road Network. Creation journal of Forest Engineering26 (1):39-50.
34. Rezaee, J. 1990. Investigation of Optimal Forest Road using Intensive Utilization Method. MSc.Thesis. Gorgan University of Agriculture and Natural Resources. 96. (In Persian)
35. Lotfalian, M. 1997. Investigation of Effective Factors on Forest Road Density (Sangdeh Forestry – Mazandaran Province). PhD. Thesis. University of Tehran. 129. (In Persian)
36. Akay, A. (2006). The Costs of Construction and Maintenance of a Forest Road are generally the Largest Cost Components in Producing Timber for Industrial uses. Sadhana. Vol. 31، Part 5، 621–633.
37. Pentek, T. 2005. Analysis of an Existing Forest Road Network Croatian Journal of Forest Engineering. 26(1): 39-50.
38. Audery, M.M. 2001. Development of Environmental Routing Strategies for the Management of Forest Access Raods using GIS and GPS Ph.D. Thesis National University of Ireland, Dublin, 105.
39. Akay, A.E. Karas, I.R., 2004. Using High-Resolution Digital Elevation Model for Computer-Aided Forest Road Design. Geo-Imagery Bridging Continents، Istanbul Turkey، the International Society for Photogrammetry and Remote Sensing. 6pp.
40. Demir, M. 2007. Impacts, management and Functional Planning Criterion of Forest Road Network System in Turkey. Transportation Research Part A, Policy and Practice, 41:1. 56-68.
41. Aryamanesh, M., Maghdi, R., and Maskani Jafrudi, H. 2000. Forest Road Network Planning and GIS using in Technical and Environmental Standardizing of forest Road Construction. Geographical Information System Conference. Tehran.10 (In Persian)