بهینه‏ سازی الگوی کشت با استفاده از روش TOPSIS و الگوریتم ژنتیک بر‌مبنای قابلیت‌های GIS (مطالعۀ موردی: اراضی بخش جلگه، استان اصفهان)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده

استادیار، دانشکدۀ مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

یکی از ارکان اساسی مدیریت آب و افزایش بهره‏وری کشاورزی، استفادۀ بهینه از منابع موجود است. با توجه به تقاضای در حال افزایش محصولات کشاورزی، افزایش بهره‏وری از منابع کمیاب، ضرورتی انکار‌ناپذیر است. بهره‏برداری مطلوب از این منابع، افزون بر تأمین تقاضای جامعه به‌عنوان یک هدف کلان، می‏تواند افزایش درآمد بهره‏برداران را نیز به‌دنبال داشته باشد. یکی از راهکارهای مناسب برای افزایش بهره‏وری در بخش کشاورزی، اصلاح الگوی کشت محصولات با توجه به پارامترهای مختلف است. در این تحقیق ابتدا با استفاده از معیارهای اقتصادی، نیاز آبی و دورۀ رشد محصولات، در مدل تصمیم‏گیری چند‌معیارۀ TOPSIS، محصولات بهینه انتخاب شده‏اند. همچنین با ترکیب این نتایج با پارامترهای میزان آب موجود و زمان مشترک دورۀ رشد محصولات، با استفاده از الگوریتم ژنتیک، مساحت بهینۀ کشت تخصیص داده‌شده به هر محصول مشخص شده ‏است. در ادامه با استفاده از قابلیت‌های مکانی GIS و پارامترهای مکانی مختلف و ترکیب با اطلاعات بهینه‌شده، نقشۀ الگوی بهینۀ کشت محصولات تهیه شده ‏است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‏دهد که با استفاده از مدل‌های استفاده‌شده و قابلیت‌های GIS، می‏توان به الگوی کشت مناسب دست‏ یافت و به‌طور متوسط حدود 25 درصد افزایش بهره‏وری و استفاده از منابع موجود داشت.
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Cropping Pattern Optimization by Using of TOPSIS and Genetic Algorithm Based on the Capabilities of GIS

نویسنده [English]

  • Alireza Vafaeinejad
Faculty of civil, water and Environmental engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the core elements of water management and increase agricultural productivity is the efficient use of available resources. Due to increasing demand for agricultural products, increase the productivity of scarce resources is essential. Optimal utilization of these resources, in addition to meet the demand of the community as a major goal, can also increase operating income to be followed. One of the solutions for increasing productivity in the agricultural sectoris reforming the pattern of cultivation according to different parameters. In this study, using economic criteria, water requirements and crop season in the TOPSIS multi-criteria decision, efficient products were selected. Furthermore, by combining these results with the parameters of the water and common time development of products using a genetic algorithm, the optimal cultivation area allocated to each product specified. In addition, by using GIS spatial capabilities and parameters of different locations and combined with optimized data, map the optimal model has been developed crops. The results show that using the models used and the capabilities of GIS, suitable cropping pattern can be achieved, and, on average, raised by about 25% efficiency and the use of available resources.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optimization of Cropping Pattern
  • GIS
  • Genetic Algorithms
  • TOPSIS
  • Increasing Productivity
 
محمدی، حمید. بوستانی، فردین. کفیل‌زاده، فرشید. 1391، «تعیین الگوی کشت بهینه با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی چند‌هدفۀ غیرخطی فازی»، فصلنامۀ علمی – پژوهشی آب و فاضلاب، شمارۀ 4، ص. 43- 55.
میرزایی، شکیبا. ذاکری‏نیا، مهدی. شریفان، حسین. شهابی‌فر، مهدی. 1394، «تعیین الگوی کشت بهینه با روش بهینه – کمینه (MMAS) سیستم مورچگان (مطالعۀ موردی: شبکۀ آبیاری و زهکشی سد گلستان)»، نشریۀ آبیاری و رهکشی ایران، شمارۀ 1، ص. 66- 74.
امینی فسخودی، عباس. نوری، سید هدایت‌الله. 1390، «ارزیابی پایداری و تعیین الگوی کشت سیستم‌های زراعی بر‌اساس بهینه‏سازی بهره‏برداری از منابع آب و خاک با استفاده از الگوهای غیر‌خطی برنامه‌ریزی»، مجلۀ علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، شمارۀ 55، ص. 99- 109.
شعبانی، محمد‌کاظم. هنر، تورج. 1387، «تعیین الگوی بهینۀ کشت در کانال‏های آبیاری با استفاده از مدل IPM»، مجلۀ آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، شمارۀ 2، ص. 95- 106.
قاسمی، عبدالرسول. حسنلو، سعید. پیروز، رزا. نجفی علمدارلو، حامد. 1394، «رویکرد محیط زیستی در تعیین الگوی کشت بهینه با استفاده از مدل برنامه‌ریزی آرمانی (مطالعۀ موردی: منطقۀ ورامین)»، پژوهش‌های محیط زیست، شمارۀ 11، ص. 163- 172.
وفائی‏نژاد، علیرضا. یوسف‌زاده، جواد. یوسفی، حسین. محمدی ورزنه، ناصر. 1393، «مدیریت توزیع آب در شبکه‌های آبیاری و تخصیص الگوی کشت به کمک GIS و برنامه‌ریزی خطی (نمونۀ موردی: اراضی پایین‌دست سد آغ‏چای)»، اکوهیدرولوژی، شمارۀ 2، ص. 123- 132.
رستگاری‌پور، فاطمه. صبوحی، محمود. 1388، «تعیین الگوی کشت با استفاده از برنامه‌ریزی فازی خاکستری (مطالعۀ موردی: شهرستان قوچان)»، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، شمارۀ 48، ص. 405- 413.
ذاکری‌نیا، مهدی. قربانی، خلیل. هزارجریبی، ابوطالب. 1393، «تعیین نیاز آبی گیاهان الگوی کشت شبکۀ آبیاری با استفاده از ArcET (مطالعۀ موردی: دشت درودزن فارس)»، پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، شمارۀ 2، ص. 191- 208.
خاشعی سیوکی، عباس. قهرمان، بیژن. کوچک‌زاده، مهدی. 1393، «تعیین الگوی کشت بهینه برای جلوگیری از افت آب زیرزمینی با الگوریتم PSO»، مجلۀ پژوهش آب ایران، شمارۀ 14، ص. 137- 146.
حسین‌زاد، جواد. نامور، آیدا. حیاتی، باب‌اله. پیش‌بهار، اسماعیل. 1393، «تعیین الگوی کشت محصولات زراعی با تأکید بر کشاورزی پایدار در اراضی زیر سد علویان»، نشریۀ دانش کشاورزی و تولید پایدار، شمارل 2، ص. 41- 54.
علیزاده، امین؛ کمالی، غلامعلی؛ کشاورز، عباس؛ وظیفه‌دوست، مجید. 1387، نیاز آبی گیاهان در ایران، انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، چاپ اول.
Xia, H.C., Li, D.F., Zhou, J.Y. and Wang, J.M., 2014. Fuzzy Lin Map method for multi – attribute decision making under fuzzy environments, Journal of Operational Research, vol131, pp. 587- 620.
Zanakis, SH., Soloman, A., Wishart, N and Dulish, S., 1998. Multi-attribute decision making: Assimilation comparison of select methods, European Journal of Operational Research , vol107, pp. 507-529.
Wang, X., Triantaphyllou, S., 2008. Ranking irregularities when evaluating alternatives by using some ELECTRE method, vol36, pp.45- 63.
Wu, H.Y., Tzeng, G.H., and Chen, Y.H., 2009. A fuzzy MCDM, approach for evaluating banking performance based on Balanced Scorecard, Expert systems with Applications, vol36, pp.10135-10147.
Rogers, T.B., Bruen, M., 1998. a system for weighting environmental ELECTER III, European Journal of Operational Research, vol107, pp.507-529.
Opricovic, S., Tzeng. G.H., 2004. Compromise solution by MCDM methods: A comparative analysis of VIKOR and TOPSIS. European Journal of Operational Research, vol56, pp. 445–455.
Jadidi, T.S. Hong, F. Firouzi, R.M., Yusuff and Zulkifli, N., 2008. TOPSIS and fuzzy multi-objective model integration for supplier selection problem, Department of Mechanical and Manufacturing Engineering, University Putra Malaysia, vol31, pp.762-769.
Dury, J., Garcia, F., Reynaud, A., & Bergez, J. E. (2013). Cropping-plan decision-making on irrigated crop farms: A spatio-temporal analysis. European Journal of Agronomy, vol 50, pp. 1-10.
Charnes A., Cooper W. (2014). An application of linear programming model for planning dry-seasonal irrigation system. Trends in Applied Sciences Research, vol 5, pp.64-70.
Vivekanandan, N., Viswanathan, K. and Sanjeev G. (2015). Optimization of cropping pattern using goal programming approach, OPSEARCH, vol3, pp.259-274.

11.   پورطاهری، مهدی. سجاسی قیداری، حمداله. صادقلو، طاهره. 1389، «سنجش و اولویت‏بندی پایداری اجتماعی در مناطق روستایی، با استفاده از تکنیک رتبه‏بندی براساس TOPSIS (مطالعۀ موردی: دهستان حومۀ بخش مرکزی شهرستان خدابنده)»، پژوهش‌های روستایی دانشگاه تهران، ص. 1- 31.

12.   کارآموز، محمد. احمدی، آزاده. فلاحی، مهدیس. 1385، مهندسی سیستم، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، چاپ اول.