imperialist competitive algorithm
در نشریات گروه محیط زیست-
زمینه و هدف
در ادبیات دانشگاهی اخیرا تاکید بر این است که چرا تاب آوری شهری متفاوت از پایداری شهری است. این در حالی است که برنامه های سیاست گذاری شهری از این اصطلاحات تقریبا به جای یکدیگر استفاده می کنند. در این پژوهش با تحلیل الگوی تاب آوری کالبدی فضایی؛ عوامل متاثر از مخاطرات زیست محیطی همچون زلزله وفرونشست در سطح مناطق 2 و 12 شهر تهران بررسی می شود.
روش بررسیاین پژوهش کاربردی است که با روش تحلیلی موردی و رویکرد کمی انجام گرفته است. با توجه به ماهیت داده ها از نوع توصیفی است. برای دستیابی به اهداف تحقیق و تحلیل الگوی تاب آوری کالبدی فضایی متاثر از مخاطرات زیست محیطی کلانشهر تهران شامل فرونشست و زلزله، ابعاد مورد بررسی در 13 شاخص شامل قیمت پایه (مترمربع)، جنس مصالح، سال ساخت، قدمت ساختمان، اسکلت ساختمان، تعداد طبقات، درجه تمرکز یا تفرق کاربری مسکونی، دانه بندی، نفوذپذیری، مساحت کل کاربری ها (فضای سبز و باز) و مساحت کاربری مسکونی در بخش فضایی و کالبدی و درجه تمرکز یا تفرق جمعیت، خوشه های مسکونی و فضاهای باز و سبز جهت استقرار جمعیت براساس اکثریت ساکن در محلات، جهت جغرافیایی توزیع جمعیت در بخش اجتماعی مبتنی بر مطالعات کاربری اراضی وضع موجود استخراج شد. برای ارزیابی و تحلیل الگوهای فضایی و اجتماعی از الگوریتم رقابت استعماری در محیط نرم افزار Matlab a2019 و برای فضایی سازی شاخص های مورد مطالعه از روش (Tracking Analyst Tools) در فرآیند تحلیل شبکه (Network Analyst Tools) در محیط نرم افزار ArcGIS استفاده شده است.
یافته ها:
با توجه به قرارگیری منطقه 12 در بافت تاریخی و تمرکز و تراکم جمعیت در محورهای کانونی با عملکرد منطقه ای، آسیب پذیری بیشتری از خود نشان می دهد. در ارتباط با معیارهای تراکم جمعیت، دانه بندی و همچنین وضعیت اسکلت ساختمان ها؛ مجموعا منطقه 2 وضعیت بهتری را نشان می دهد هرچند تراکم جمعیت در سطح هر دو منطقه علی رغم جمعیت و وسعت بیشتر منطقه 2 یکسان می باشد، اما با توجه به سیل جمعیت شناور مراجعه کننده و ساکن در منطقه 12 این منطقه تاب آوری پایین تری را نشان می دهد.
بحث و نتیجه گیری:
با توجه به فرسوده بودن ابنیه و نفوذپذیری کم فضایی، الگوی پراکنش فضایی جمعیت و عوامل موثر بر گسست های کالبدی فضایی در سطح منطقه 2 و 12 نتایج نشان می دهد که الگوی توزیع و گسست تاب آوری در سطح محلات، هر دو منطقه متفاوت و در مجموع منطقه 12 وضعیت ناپایدارتری را نشان می دهد.
کلید واژگان: تاب آوری، عوامل فضایی و اجتماعی، کالبد، الگوریتم رقابت استعماری، مناطق 2 و 12Background and ObjectiveIn Academic literature has recently emphasized that why urban resilience is different from urban sustainability. Urban policymakers, on the other hand, use the terms almost interchangeably. In this study by analyzing the pattern of physical-spatial resilience; Factors affecting environmental hazards such as earthquakes, subsidence, etc. are studied in areas 2 and 12 of Tehran.
Material and MethodologyThis study is an applied research that has been done with case-analysis method and quantitative approach. Due to the nature of the data is descriptive. To achieve the objectives of research and analysis of physical-spatial resilience pattern affected by environmental hazards in Tehran metropolis including subsidence and earthquake, the dimensions studied in 13 indicators including base price (square meters), material, construction year, building age, building skeleton, number of floors , Degree of concentration or dispersion of residential land use, grain size, permeability, total area of uses (green and open space) and area of residential land use in spatial and physical part) and (degree of concentration or dispersion of population, residential clusters and open and green spaces for population based The majority of residents in the neighborhoods were extracted for the geographical direction of population distribution in the social sector (based on land use studies of the current situation). To evaluate and analyze spatial and social patterns, the colonial competition algorithm in Matlab a2019 software environment and to spatialize the studied indicators, the method (Tracking Analyst Tools) in the network analysis process (Network Analyst Tools) in ArcGIS software environment has been used.
FindingsDue to the location of District 12 in the historical context and the concentration and density of the population in the focal axes with regional performance, it shows more vulnerability. In relation to the criteria of population density, granulation as well as the skeletal condition of buildings; Overall, Zone 2 shows a better situation. Although the population density in both zones is the same despite the larger population and size of Zone 2, it shows lower resilience due to the flood of floating population visiting and living in Zone 12.
Discussion and ConclusionDue to the erosion of buildings and low space permeability, the pattern of spatial distribution of the population and the factors affecting the physical-spatial ruptures in Zones 2 and 12, the results show that the pattern of distribution and fracture rupture in neighborhoods are different in Zone 12. Indicates a more unstable situation.
Keywords: resilience, spatial, social factors, Physical, Imperialist Competitive Algorithm, Regions 2, 12 -
سابقه و هدف
کمبود منابع آب یکی از مهمترین مساله ها در قرن بیست و یکم می باشد که جوامع بشری با آن روبرو هستند. رشد جمعیت، فعالیت های تولیدی صنعتی و کشاورزی، توسعه سریع شهرنشینی و تغییرهای شدید شرایط آب و هوایی، تاثیر زیادی بر منابع آب محدود و محیط زیست در حوضه های رودخانه ها به همراه داشته است. تخصیص منطقی و بهینه منبع های آب در بین مصرف کنندگان، نیازمند اندازه گیری موثر منابع آب و مدیریت یکپارچه آن جهت برقراری عدالت انسانی و محیط زیستی می باشد. بهینه سازی تخصیص منبع های آب یک مساله تصمیم گیری بسیار پیچیده در چندین سطح، مرحله، موضوع، هدف و ارتباطات غیر خطی می باشد. با پیچیده تر شدن مساله های مربوط به تخصیص منبع های آب، الگوریتم های حل آن نیز به تدریج بهبود یافته و استفاده از الگوریتم های فراکاوشی هوشمند در بهینه سازی تخصیص منبع های آب از برنامه ریزی سنتی ریاضی، پیشی گرفته اند. با این حال، اثربخشی الگوریتم های بهینه سازی متعارف از دیدگاه های مختلف ایده آل نیست، و مواردی همچون همگرایی، سرعت محاسبه، حساسیت اولیه، و غیره، به دلیل پیچیدگی و چند هدف بودن بهینه سازی تخصیص منبع های آب، نیازمند مطالعات بیشتری برای بهبود کارایی الگوریتم، و به دست آوردن راه حل مطلوب کلی، می باشد.
مواد و روش هاالگوریتم گرگ خاکستری از سلسله مراتب رهبری و ساز وکار شکار گرگ های خاکستری در طبیعت تقلید می نماید. در این الگوریتم از چهار نوع گرگ خاکستری شامل آلفا، بتا، دلتا و امگا برای شبیه سازی سلسله مراتب رهبری استفاده شده است. همچنین الگوریتم رقابت استعماری، نیز با تعدادی جمعیت اولیه تصادفی که هر کدام از آن ها یک "کشور" نامیده می شوند، آغاز می گردد. تعدادی از بهترین عنصرهای جمعیت (معادل نخبه ها در الگوریتم ژنتیک) به عنوان امپریالیست انتخاب می شوند. باقی مانده جمعیت نیز به عنوان مستعمره، در نظر گرفته می شوند. استعمارگران بسته به قدرتشان، این مستعمرات را با یک روند خاص، به سمت خود می کشند. در این تحقیق از الگوریتم های گرگ خاکستری و رقابت استعماری برای بهینه سازی مقادیر منبع های آب در طی سال های زراعی 92 - 1380 در مورد شبکه آبیاری و زهکشی صوفی چای و سد علویان برای رسیدن به بهینه ترین سیاست استفاده شد. سد علویان در استان آذربایجان شرقی در سه کیلومتری شمال شهر مراغه و در نزدیکی روستای علویان، روی رودخانه صوفی چای احداث شده است، و آب آشامیدنی شهرستان های مراغه، میاندوآب، بناب، عجب شیر و ملکان را تامین می نماید.
نتایج و بحثنتایج حاصل از اجرای الگوریتم گرگ خاکستری، در مقایسه با الگوریتم رقابت استعماری بسیار نزدیک به مقدار اندازه گیری شده مقدار آب تخصیص یافته می باشد و این مساله بیانگر هم گرایی، کارآیی و راندمان بالای الگوریتم گرگ خاکستری در سیستم های منبع های آب می باشد. بر این اساس مقادیر معیارهای ارزیابی، در همه منطقه های چهارگانه مقادیر RMSE الگوریتم گرگ خاکستری نسبت به الگوریتم رقابت استعماری 44% کمتر بوده و مقادیر ضریب نش - ساتکلیف نیز 64% بالاتر می باشد.
نتیجه گیرینتایج این تحقیق نشان داد که الگوریتم گرگ خاکستری سرعت مناسبی در یافتن جواب بهینه دارد، به عبارت دیگر نرخ هم گرایی بالایی دارد و می تواند بهینه سراسری را در یک مساله بهینه سازی پیدا نماید. در تحقیق حاضر نتایج حاصل از اجرا و بکارگیری الگوریتم گرگ خاکستری با الگوریتم رقابت استعماری مقایسه گردید. نتایج نشان داد که در مورد مساله تخصیص آب در بهره برداری تلفیقی از منبع های آب سطحی و زیرزمینی، الگوریتم گرگ خاکستری نتایج بهتر و قابل قبول تری بیان می نماید.
کلید واژگان: منبع های آب، بهینه سازی، الگوریتم گرگ خاکستری، الگوریتم رقابت استعماریIntroductionWater scarcity is one of the most important issues in the 21st century that human societies encounter. Population growth, industrial and agricultural production, rapid urbanization, and severe climate change have had a major impact on limited water resources and the environment in river basins. The optimal allocation of water resources among consumers requires effective measurements of water resources and its integrated management for human and environmental justice. Optimization of water resource allocation is a very complex decision to make in several levels, stages, subjects, objectives, and non-linear communications. With the complexity of water allocation issues, its algorithms have been gradually improved, and the use of intelligent meta-analysis algorithms in optimizing the allocation of water resources from traditional math planning has surpassed. However, the effectiveness of conventional optimization algorithms is not ideal from a variety of perspectives, and issues such as convergence, computational speed, initial sensitivity, etc., due to the complexity and multi-purpose of optimizing water allocation, require further studies to improve the efficiency of the algorithm and obtaining a desirable overall solution.
Material and methodsThe gray wolf algorithm mimics the hierarchy of leadership and the mechanism of hunting gray wolves in nature. In this algorithm, four types of gray wolves, including alpha, beta, delta, and omega have been used to simulate a hierarchy of leadership. Also, the colonial competition algorithm begins with some primary random populations, each of which is called a "country". Some of the best population elements (equivalent to the elites in the genetic algorithm) are chosen as imperialists. The remaining population is considered as a colony. Colonialists, depending on their power, are pulling these colonies into a particular process. In this research, the gray wolf and colonial competition algorithms were used to optimize water resources values during 2000-2012 regarding the Sofi-Chay irrigation and drainage network and Alavian dam to achieve the optimal policy. The Alavian dam in the province of East Azerbaijan, 3km north of Maragheh city, near the village of Alavian, has been constructed on the Sofi-Chai River, and supplies drinking water to the Maragheh, Miandoab, Bonab, Ajbashir, and Malekan counties.
Results and discussionThe results of the implementation of the gray wolf algorithm, compared to the colonial competition algorithm, were very close to the measured value of the amount of allocated water and this suggests the coherence and efficiency of the gray wolf algorithm in water resources system. According to the RMSE values in all four areas, the gray wolf algorithm was 44% less than the colonial competition algorithm and 64% higher in the Nash-Sutcliff coefficient.
ConclusionThe results of this study showed that the gray wolf algorithm has a suitable speed for finding the optimal response. In other words, it has a high convergence rate and can find an optimal global optimization problem. The results showed that the gray wolf algorithm yielded better and more acceptable results in water utilization in combination with utilizing surface water and underground water resources.
Keywords: Water resources, Optimization, Gray wolf algorithm, Imperialist competitive algorithm
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.