۱۱۷ >

Non - Classified

نامربوط

۳-۸- استفاده از شبکه ­های باور بیزین جهت ارزیابی معیار­های خاک، آب زیرزمینی، فرسایش بادی و بیابان­زایی
در منطقه مورد مطالعه با توجه به اطلاعات موجود، بررسی منابع جامع و شاخص­ های در نظر گرفته شده برای مدل مدالوس، از شبکه ­های باور بیزین برای ارزیابی معیارهای خاک، آب زیرزمینی، فرسایش بادی و همچنین بیابان­زایی منطقه استفاده شد. به علت کم بودن شاخص­ های در نظر گرفته شده برای معیارهای اقلیم، مدیریت و سیاست و پوشش گیاهی، از شبکه ­های باور بیزین برای ارزیابی آنها استفاده نشده است.

در سال‌های اخیر سیستم‌های پشتیبانی تصمیم، جهت جمع­آوری و یکپارچه سازی بهترین اطلاعات موجود برای اتخاذ تصمیم ­گیری­های مناسب در سطح وسیعی از علوم، گسترش یافته است که مدل شبکه‌ی تصمیم ­گیری بیزین یکی از مدل‌هایی است که برای ایجاد انواع مختلف سیستم­های تصمیم ­گیری مورد استفاده قرار گرفته است. شبکه ­های باور بیزین مدل­های گرافیکی احتمالاتی هستند که نشان دهنده مجموعه ­ای از متغیرها که دارای وابستگی­های درونی می­باشند و از طریق یک گراف غیر چرخه­ای هدایت می­شوند [ ۱۰۹]. هر شبکه بیزین نشان دهنده روابط علت و معلولی عوامل تاثیر­گذار در سیستم است [ ۹۷].
BBNs ابزارهایی هستند که بصورت گرافیکی و با بیان احتمالات، روابط علت و معلولی میان متغیرها را نمایش می­ دهند.در مواقعی که اطلاعات پراکنده کمی و کیفی وجود داشته باشد و چگونگی روابط اجزای داخل یک سیستم حتمی نباشد و به عبارتی با عدم اطمینان روبرو باشیم، این روش می ­تواند به عنوان روشی مناسب اطلاعات پراکنده را با یکدیگر تلفیق کرده و با زبان احتمالات روابط اجزا را به طور گرافیکی نشان دهند و بنابراین به مدیران در انتخاب بهترین روش مدیریتی جهت مدیریت حوزه ­های آبخیز کمک می نمایند[ ۴۸].
شبکه‌های باور بیزین از سه جزء اصلی تشکیل شده است: مجموعه ­ای از گره­ها، مجموعه ­ای از بندها (روابط سببی بین متغیرها) و مجموعه ­ای از احتمالات.
شکل ۳-۴- نمایش ساختار شبکه بیزی، a) دوایر نشان دهنده متغیر ها و لینک ها نشان دهنده نحوه روابط بین متغیر ها می باشد b.) حالات و احتمالات مربوط به هر متغیر را نشان می دهد. c) جداول احتمال شرطی که نشان میدهد اگر گره A در حالت High و گره B در حالت True باشد،گره C به احتمال ۱۰۰ درصد در حالت High می باشد.
ساختار BBN از سه نوع گره تشکیل شده است : گره‌های ورودی که حاوی احتمالات پیشین بوده و نشان دهنده شرایط واقعی­اند، گره‌های بینابینی که حاوی آرای کارشناسی، یا مطالعات میدانی در قالب جداول احتمال شرطی (CPTS) است و گره خروجی که حاوی احتمالات پسین است [ ۹۹]. احتمالات پیشین پس از اعمال آرای کارشناسی، احتمالات پسین را به بدست می­دهد که مبنای تصمیم‌گیری­ها خواهد بود. و در واقع عدم اطمینان را می­توان با جمع‌ آوری داده‌های تجربی و انجام آزمایش کاهش داد [ ۷۷].
در حالت کلی، گره­ها یا والد هستند یا مولود (فرزند). یک گره فرزند می ­تواند توسط چندین والد، تولید شده باشد. گره­هایی که قبل از آن­ها گره دیگری در گراف وجود دارد با توزیع احتمال شرطی تعریف می­شوند. در غیر این صورت با احتمال آغازین (اولیه) آن­ها بیان می­شوند. بسته­های نرم­افزاری متعددی برای ساخت الگو­های شبکه­ بیزین وجود دارد مانندHUGIN و Netica،که در این مطالعه از نرم­افزار نتیکا (Netica) استفاده شده است. Netica به صورت گسترده­ای در مورد شبکه ­های بیزی استفاده شده است. این ابزار به خوبی بطور گرافیکی می ­تواند روابط متغیرها را در یک سیستم نشان داده و برآورد سریعی از وضعیت سیستم تحت مطالعه ارائه کند [ ۱۱۴].
ترسیم نمودار تاثیر
(تعیین روابط بین متغیرهای سیستم)
جمع­آوری داده ­ها و اطلاعات مورد نیاز براساس الگوی مفهومی:
- اطلاعات مربوط به موقعیت منطقه مطالعاتی
- اطلاعات مربوط به هر یک از متغیرهای سیستم
تهیه الگوی مفهومی
(تعریف مسئله مدیریتی و متغیرهای سیستم و نوع ارتباط بین آن­ها)
کلاس ­بندی متغیرهای شبکه بیزین براساس داده ­های به دست آمده
پرکردن جداول احتمالات شرطی
با بهره گرفتن از داده ­های به دست آمده
صحت سنجی مدل
با آنالیزهای حساسیت سنجی و تجزیه و تحلیل سناریوهای مدیریتی
شکل ۳-۵- نمایش مراحل مورد استفاده برای ایجاد و کاربرد یک مدل باور بیزین
۳-۸-۱- شناخت متغیرهای موثر در مدل
برای شروع فرایند مدل­سازی ابتدا می­بایست متغیرهای موثر در مدل را شناسایی کرد. از آنجا که برای ارزیابی صحت مدل شبکه ­های باور بیزین می­بایست خروجی مدل و نقشه­های تهیه شده از مدل بیزین را با داده ­ها و نقشه­های معیارهای مدل مدالوس مقایسه کرد. بنابراین متغیرهای موجود در مدل بیزین، همان متغیرهای معیارها، در مدل مدالوس در نظر گرفته شد. شاخص­ های درنظر گرفته برای معیارهای مدل مدالوس که از آنها برای مدل­­سازی شبکه ­های باور بیزین استفاده شد با مرور منابع و کمک گرفتن از نظر متخصصین انتخاب شدند.
۳-۸-۲- ترسیم نمودار تاثیر (روابط بین متغیرها)
نمودار تاثیر نشان دهنده ارتباطات و اثرات هر یک از متغیرها بر یکدیگر و بر گره خروجی مدل می­باشد. طراحی نمودار اثر، طی چندین مرحله طراحی و اصلاح، با بهره گرفتن از نظرات متخصصین صورت گرفت. هر متغیر موجود در مدل از جنبه­ های مختلفی بررسی و بحث شد. عوامل موثر بر متغیرها ، تعریف هر متغیر و حالات مربوط به هر متغیر تعیین و تعریف گردید . طی فرایند تهیه نمودار اثر تا حد ممکن از دستورالعمل­های تهیه شده توسط مارکوت و همکاران (۲۰۰۶ ) استفاده گردید. این رهنمودها به طور خلاصه بیان می­گردد.

• تعداد لینک­هایی که به هر گره وصل می شود تا جایی که ممکن است باید ۳ یا کمتر از ۳ لینک باشند.

• تا حد امکان از گره هایی استفاده شود که قابل کمی سازی باشند و یا به خوبی تشریح گردند.

• تعداد لایه­ های شبکه ( زنجیره ای از گره های موثر برهم ) تا حد امکان بهتر است ۴ و یا کمتر باشد.

• زمانی که نیاز به مدل سازی در مقیاس­های متفاوت باشد­، باید این مدل­ها به طور هم زمان تهیه گردند­، به طوری که خروجی یک مدل­، ورودی مدلی دیگر است .

• چنانچه میان گره­های ورودی مدل همبستگی وجود داشته باشد­، در نظر گرفتن ارتباط میان آنها در شبکه ضروری است.

• گره­های فاقد گره والدی ( گره های ورودی ) از طریق داده ­های موجود و یا سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS برآورد می­گردد.

در نهایت با بهره­ گیری از نظر متخصصین در زمینه خاک، آب، فرسایش بادی و بیابان­زایی نمودار تاثیر از عوامل علت و معلولی تهیه و روابط بین متغیرها نشان داده شد. این نمودارها شامل جعبه‌هایی است که با پیکان‌هایی به هم مرتبط شده ­اند و جهت پیکان‌ها نشان‌دهنده روابط و تاثیر میان متغیرهاست. اطلاعات مربوط به متغیرهای هر مدل نیز در قسمت نتایج آورده شده است.
۳-۸- ۳- تشکیل جداول احتمالات شرطی
برای ایجاد مدل ، نمودار تاثیر با بهره گرفتن از نرم افزارهای موجود مانند Netica و HUGIN به یک BBN تبدیل می شود که در این پژوهش از نرم افزار Netica استفاده شد. Netica یک برنامه توانمند و با کاربری آسان جهت کار نمودارهای اثر و شبکه ­های باور بیزین است که توسط شرکت نرم افزاری Norsys ، تهیه شده است .
در صورتی که بتوان برای هر گره مجموعه ای از حالت ها را تعریف و احتمالات مربوط به هر گره را وارد کرد، نمودار تاثیر به BBN اولیه تبدیل می شود. تعیین حالت­های مختلف برای هر گره نیز با مرور منابع و نظر کارشناسی امکان پذیر است. برای تعریف احتمالات بین گره­های مولود و والدهای آن از جداول احتمال شرطی (CPTS) استفاده می­ شود. جداول احتمال شرطی ، جدول ساده‌ای است که به ازای هر ترکیب ممکن از سناریوهای موجود در سیستم، نتیجه را به شکل احتمالات نشان می­دهد. پرکردن جداول احتمال شرطی ، کاری حساس و وقت­گیر بوده که نیازمند مطالعه دقیق و داشتن تجربه زیاد در زمینه خاک، آب، فرسایش بادی و بیابان­زایی می­باشد. بنابراین، تکمیل این جداول از طریق جلسات ، بررسی تغییرات و اصلاحات بسیار متعددی صورت گرفت. تکمیل جداول احتمال شرطی گره­های ابتدایی که فاقد گره­های والد هستند ، کار ساده ای بوده که در مراحل نهایی مربوط به اعتبار­ سنجی و کار با داده ­های واقعی با کمک داده ­ها و اطلاعات موجود صورت می­گیرد[ ۱۱۵].مرحله دشوار این بخش به تکمیل جداول احتمال شرطی مربوط به گره­های میانی و گره نهایی باز می­گردد. در صورتی که جداول احتمال شرطی بزرگ و سناریوهای زیادی در آن تعریف شده باشد ، می توان از رایانه یا روش های آماری استفاده کرد. محاسبه­گر جداول احتمالاتی ( محاسبه­گر CPT ) نمونه مناسبی از برنامه ­های آماری جهت تکمیل جداول احتمالاتی بزرگ می­باشد. این محاسبه گر با کمک اطلاعاتی مانند نام مثبت­ترین و منفی­ترین حالت گره مورد بررسی ، و اطلاعات گره والدی مانند نام و نوع گره ، تعداد حالات و نام مثبت ترین و منفی­ترین حالت هر گره والدی جدول کوچکی ارائه می­دهد که شامل حداقل سناریوهای مورد نیاز برای تکمیل جداول احتمالات اصلی می باشد. این سناریوها شامل :

• وضعیتی که حالات تمامی گره­های والدی در مثبت­ترین حالت ممکن قرار دارند.

• وضعیتی که حالات تمامی گره­های والدی در منفی­ترین حالت ممکن قرار دارند.

• وضعیت هایی که حالات تمامی گره­های والدی به جزء یکی در مثبت­ترین حالت ممکن قرار دارد می باشند.