نقش فناوری‌های جغرافیایی در مسیریابی راه‌های ارتباطیِ بین‌شهری با تأکید بر الگوریتم دایکسترا (نمونۀ موردی: جادۀ اردبیل–سرچم)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه جغرافیا و برنامهریزی شهری، واحد اردبیل، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران

2 استادیار گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

درنظرگرفتن معیارهای صحیح در تعیین مسیر جاده‌ها می‌تواند نقش عمد‌ه‌ای در کاهش هزینه‌های اقتصادی، افزایش ایمنی و دسترسی به جاده‌ها در کنار حفظ محیط‌زیست ایفا کرده و زمینۀ رشد و شکوفایی منطقه را فراهم ‌کند. این تحقیق از نوع توصیفی-تحلیلی بوده و با هدف شناسایی مسیری کم‌‌هزینه و ایمن برای ارتباط شهر اردبیل با مرکز کشور ازطریق آزادراه تبریز-زنجان انجام شده است. داده‌های مورد نیاز برای انجام پژوهش که شامل نقاط ارتفاعی به‌دست‌آمده از تصویر Google Erath و تصویر ماهوارۀ OLI Landsat-9 است، جمع آوری شد. مدل رقومی ارتفاع، نقشۀ توپوگرافی، نقشۀ شیب از تصویر گوگل‌ارث و نقشۀ کاربری اراضی از تصویر ماهواره‌ای لندست استخراج شد. سپس مسیر جادۀ فعلی اردبیل-سرچم از تصویر گوگل‌ارث رقومی شده و وضعیت جاده از منظر شیب بررسی و شیب‌های خطرناک در آن شناسایی شده‌اند. در مرحلۀ آخر با استفاده از مدل بیلدر سیستم اطلاعات جغرافیایی و با بهره‌گیری از الگوریتم دایکسترا، کم‌هزینه‌ترین مسیر از اردبیل به سرچم با درنظرگرفتن عامل شیب و سپس با درنظرگرفتن همزمان دو عامل شیب و کاربری اراضی منطقه شناسایی شده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که مسیر پیشنهادی نسبت‌به مسیر فعلی اردبیل به سرچم، هم از لحاظ طول جاده و هم از لحاظ شیب جاده و کاربری اراضی، وضعیت به‌مراتب بهتر و ایمن‌تری دارد به‌طوری‌که طول جاده 25 کیلومتر کم شده و 15 کیلومتر از مسیر که دارای شیب تا 10 درصد و خطرناک بود، به 6/8 کیلومتر کاهش یافته و این کاهش باعث کم‌شدن هزینه‌های اقتصادی، ایمنی بیشتر برای مسافران و ساکنان بومی منطقه خواهد شد. همچنین در مسیر پیشنهادی عبور جاده از مراتع درجه یک کاهش یافته و از 36 کیلومتر به 22 کیلومتر رسیده است، عبور از مزارع آبی مسیر که قبلاً 26 کیلومتر را پوشش می‌داد، در مسیر پیشنهادی بهینه به 13 کیلومتر کاهش یافته است و این تأثیر مهمی در حفظ محیط‌زیست خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The role of Geographic Technologies in the Routing of Intercity Communication Routes with an Emphasis on Dijkstra's Algorithm (Case Study: Ardabil - Sarcham road)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Taqi Masoumi 1
  • Behnam Bagheri 2
1 Assistant Professor Department of Geography and Urban planning, Ardabil Branch, Islamic Azad University, Ardabil, Iran.
2 Assistant Professor Department of Geography, University payamnoor, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Considering the correct criteria in determining the route of roads can play a major role in reducing economic costs, increasing safety and access to roads, along with preserving the environment, and provide the basis for the growth and prosperity of the region. This research is of a descriptive-analytical type and was conducted with the aim of identifying a low-cost and safe route to connect Ardabil city with the center of the country through Tabriz-Zanjan freeway. The data required to conduct the research, which includes elevation points obtained from the Google Erath image and the OLI Landsat-9 satellite image, were collected. Digital height model, topography map, slope map were extracted from Google Earth image and land use map from Landsat satellite image. Then, the current Ardabil-Sarcham road route was digitized from the Google Earth image, and the condition of the road was examined from the perspective of the slope, and dangerous slopes were identified. In the last stage, using the Geographical Information System Builder model and using Dijkstra's algorithm, the least expensive route from Ardabil to Sarcham has been identified by considering the slope factor and then by simultaneously considering the two factors of slope and land use in the region. The results of the research show that the optimal proposed route is much better and safer than the current route from Ardabil to Sarcham both in terms of road length and road slope and land use, so that the length of the road is reduced by 25 km and 43 km from the route It has a slope of up to 10% and was dangerous, it has been reduced to 23 km and this reduction will reduce the economic costs, more safety for travelers and native residents of the region. Also, in the proposed route, the crossing of the first-class pastures has been reduced from 36 km to 22 km, and the crossing of the water fields, which previously covered 26 km, has been reduced to 13 km in the optimal proposed route, and this has an important impact on It will protect the environment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ardabil Sarcham
  • the way
  • Dijkstra's algorithm
  • geographical information system
  • least cost path Analysis
بازرگان، مهدی؛ امیرفخریان، مصطفی. (1396). مسیریابی بهینة خودروهای امدادی در زمان وقوع حوادث با استفاده از الگوریتم مسیریابی در  GISمطالعة موردی: شهر مشهد. فصلنامة تحقیقات جغرافیایی، دانشگاه مشهد، دورۀ سی‌ودوم، شمارۀ 3، صص 51-35.https://georesearch.ir/article-1-125-fa.htmlh
رحمانی، محمد. (1395). پهنه‌بندی تصادفات جاده‌ای با هدف تعیین نقاط حادثه‌خیز با استفاده از GIS (نمونۀ موردی مسیر همدان-ملایر). آمایش محیط، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ملایر، دورۀ نهم، شمارۀ 34، صص 155-175.https://ebtp.malayer.iau.ir/article_527330.html
رستمی، میثم؛ کیامهر، رامین؛ بیات، رامین. (1394). ارائۀ روشی دانش‌پایه جهت وزن‏دهی درون‌لایه‏‌ای به‌منظور تعیین مسیر بهینه با استفاده از سامانه‏‌های اطلاعات مکانی (GIS) (مطالعۀ موردی: محور ایلام-حمیل). فصلنامۀ علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی سپهر، سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح، دورۀ بیست‌وچهارم، شمارۀ 96، صص 19-5 .https://www.sepehr.org/article_18940.html
دانایی نیا، احمد؛ زاغیان، محمدعلی. (1397). مکان‌یابی اسکان موقت زلزله‌زدگان در بافت تاریخی؛ مبانی و راهبردها مطالعة موردی: محلة محتشم کاشان. برنامه ریزی فضایی، دانشگاه اصفهان، دوره ،8 شماره 4، صص 46-27.https://sppl.ui.ac.ir/article_23243.html
داورپناه، امین؛ وحیدنیا، محمدحسن. (1400). تعیین مسیر بهینۀ خطوط انتقال آب با مقایسۀ روش‌های مختلف تصمیم‌گیری چندمعیاره و الگوریتم مسیر بهینه در رستر (مطالعۀ موردی: از ارداک به مشهد). فصلنامۀ علمی مهندسی منابع آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت، دورۀ چهاردهم، شمارۀ 51، صص 56-39.https://wej.marvdasht.iau.ir/article_5012.html
درویش‌صفت، علی‌اصغر؛ احمدی، هما؛ مخدوم فرخنده، مجید؛ ابوالقاسمی، شیرین. (1386). مسیریابی براساس اصول زیست‌محیطی با استفاده از GIS (مطالعۀ موردی: جادۀ پارچین در شرق تهران). نشریۀ منابع طبیعی ایران، دانشگاه تهران، دانشکده منابع منابع طبیعی، دورۀ شصتم، شمارۀ 1، صص 203-211.https://www.sid.ir/paper/22968/fa
عابدیان، سحر؛ سلمان ماهینی، عبدالرسول؛ علیزاده، افشین؛ خراسانی، نعمت‌الله. (1394). استفاده از الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر در مسیریابی شبکۀ جاده‌ای در شهرستان‌های کردکوی، بندرگز و گلوگاه. مجلۀ آمایش جغرافیایی فضا، دانشگاه گلستان، دورۀ پنجم، شمارۀ 15، صص 91-84.https://gps.gu.ac.ir/article_10092.html
صفارزاده، محمود؛ راد، عباس؛ صفارزاده، محمود؛ میرزا بروجردیان، امین. (1385). تعیین کریدور اولیۀ شریان‌های حمل‌ونقل زمینی براساس محدودیت‌های نقاط اجباری و مناطق ممنوعه. پژوهشنامۀ حمل‌ونقل، پژوهشکده حمل و نقل مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی وزارت راه و شهرسازی، دورۀ سوم، شمارۀ 1، صص 47-35.https://www.trijournal.ir/article_11342.html
علی‌محمدی، عارفه؛ ایلدرمی، علیرضا؛ میرسنجری، میرمهرداد؛ عابدیان، سحر. (1400). مسیریابی بهینة شبکة جاده‌ای با تأکید بر پارامترهای محیط طبیعی و بهره‌گیری از الگوریتم کم‌هزینه‌ترین مسیر و سامانة اطلاعات جغرافیایی نمونة پژوهش: دلیجان-الیگودرز.جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، دانشگاه اصفهان، دورۀ سی‌ودوم، شمارۀ 2، صص 22-1.https://gep.ui.ac.ir/article_25665.html
میرعبدالهی، سیدکمال؛ میرعبدالهی، منیره السادات. (1394). تعیین مسیر بهینه قطار بین شهری یزد- اردکان با استفاده از منطق فازی. جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، دانشگاه اصفهان، دوره26، شماره1، صص 202-191.https://gep.ui.ac.ir/article_18717.html
نصیری هنده خاله، اسماعیل؛ گنجی، نسرین. (1400). تعیین مسیر بهینۀ شبکۀ راه‌ها با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعۀ موردی: مسیر رودسر-قزوین). پژوهش‌های جغرافیای انسانی، دانشگاه تهران، دورۀ پنجاه‌وسوم، شمارۀ 1، صص 65-84.https://jhgr.ut.ac.ir/article_72865.html
 
Antikainen, H. ( 2013). Using the Hierarchical Pathfinding A* Algorithm in GIS to Find Paths through Rasters with Nonuniform Traversal Cost, ISPRS Int. J. Geo-Inf, 2(12),996-1014. https://doi.org/10.3390/ijgi2040996
Bagli, S., Geneletti, D.,  & Orsi, F. (2011). Routeing of power lines through least-cost path analysis and multicriteria evaluation to minimise environmental impacts, Environmental Impact Assessment Review, 31(3), 234-239. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2010.10.003
Chandio, I. A., Matori, A. N. B., & Yusof, K. B. W. (2012). Routing of road using Least-cost path analysis and Multi-criteria decision analysis in an uphill site Development. In International Conference on Civil, Offshore & Environmental Engineering (ICCOEE2012); Kuala Lumpur Convention Centre (KLCC): Kuala Lumpur, Malaysia.
De Lima, R. M., Osis, R., de Queiroz, A. R., & Santos, A. H. M. (2016). Least‐cost path analysis and multi‐criteria assessment for routing electricity transmission lines. IET Generation, Transmission & Distribution, 10(16), 4222-4230.https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2016.1119
Januadi, M. I., Nabila, D. N. U. (2020). Routing the highway development by using SuperMap Least Cost Path Analysis (LCPA) and Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) and its assessment toward spatial planning. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 561(1), 1-9. IOP Publishing.https://doi.org/ 10.1088/1755-1315/561/1/012019
Moffat, T., Hankard, P. (1998). Strategic ecological assessment of road development.
Rees W.G. (2004). Least-cost paths in mountainous terrain.Computers & Geosciences, 30(3), 203-209.https://doi.org/10.1016/j.cageo.2003.11.001
Sarı, F., Sen, M. (2017). Least cost path algorithm design for highway route selection , International Journal of Engineering and Geosciences , 2 (1) , 1-8 . https://doi.org/10.26833/ijeg.285770
Suleiman, S., Agarwal, V., Lal, D., & Sunusi, A. (2015). Optimal route location by least cost path (LCP) analysis using (GIS) a case study. International Journal of Scientific Engineering and Technology Research, 4(44), 9621-9626.http://ijsetr.com/uploads/431265IJSETR7417-1645.pdf
McDonald, M. D., Kessler, F. C. (2022). Least-Cost Path and Accessibility Analysis of a High Speed Railway Corridor: Victorville, CA to Las Vegas, NV. Journal of Geographic Information System, 14(1), 40-60.http://doi: 10.4236/jgis.2022.141003 
Mahavar, V ., Prakash, I. & Pham, B. T. (2019). Development and Application of GIS Model in the Selection of Cost Effective Road Alignment. International Journal of Applied Engineering Research, 14(15), 3413-3428.https://www.ripublication.com/ijaer19/ijaerv14n15_13.pdf
Ngunyi, J., Mundia, C. & Gachari. M., (2017). Analysis of Standard Gauge Railway Using GIS and Remote Sensing, American Journal of Geographic Information System, 6 (2), 54-63.doi:10.5923/j.ajgis.20170602.02
Tang, Q., Dou, Wanfeng.(2023). An Effective Method for Computing the Least-Cost Path Using a Multi-Resolution Raster Cost Surface Model. ISPRS International Journal of Geo-Information. 12(7),1-20.https://doi.org/10.3390/ijgi12070287
Yildirim, F., Kadi, F. (2022). Production of optimum forest roads and comparison of these routes with current forest roads: a case study in Maçka, Turkey. Geocarto International, 37(8), 2175-2197.https://doi.org/10.1080/10106049.2020.1818852
Youtube.(2016). Computer science channel uploaded.