مکان یابی صنایع معدنی زغالسنگ و سیمان در استان کرمان با استفاده از مدل منطق فازی

چکیده :
 
توجه به مسئله مکان یابی برای استقرار صنایع، جهت پیشگیری از بحرانهای محیط زیستی محتمل و همچنین استفاده شایسته و پایدار از جمیع امکانات پهنه سرزمین، یکی از موضوعات جدیدی است که در سالهای اخیر مورد توجه دولت، بالاخص سازمان مدیریت و برنامه ریزی و همچنین سازمان حفاظت محیط زیست قرار گرفته است. بهترین مکان برای استقرار یک منبع، مکانی است که بتوان در آن به بیشترین استفاده (از نظر کمی ) و در عین حال بهترین استفاده (از نظر کیفی) از منبع ذکر شده رسید. در این مقاله، هدف به دست آوردن بهترین مکان برای احداث صنایع فرآوری زغالسنگ و تولید سیمان در استان کرمان می باشد. برای این منظور، فاکتورهای(داده های مکانی) مختلفی از جمله مکان معادن و اندیسهای معدنی زغالسنگ، سنگ آهک، سنگ گچ، سیلیس،  سنگ آهن، رس و پوزولان، راهها، مناطق مسکونی، مناطق حفاظت شده، مناطق کویری، پوشش گیاهی، آبراهه ها و رودخانه ها، شیب زمین و گسلها مدنظر قرارگرفت.در نهایت، از مدلمنطق فازی برای تلفیق و آنالیز داده های مکانی موجود استفاده شد و مکانهای حاصل از این مدل، بر اساس ویژگیها و اهمیت هر یک از لایه داده ها مشخص گردیدند.

ملیحه جعفری، کارشناس ارشد زمین شناسی زیست محیطی
Email: m_jafari122@yahoo.com
حجت اله رنجبر، دانشیار بخش مهندسی معدندانشگاه شهید باهنر کرمان

جمشید شهاب پور، استاد بخش زمین شناسی دانشگاه شهید باهنر کرمان

مقدمه :
 
استان کرمان پهناورترین استان کشور بوده (در حدود 7/11 درصد مساحت کل کشور) که بین طولهای جغرافیایی 54 تا 60 درجه شرقی و بین عرضهای جغرافیایی 25 تا 32 درجه شمالی و در جنوب شرقی ایران قرار گرفته است. به دلیل وسعت زیاد و کشیدگی در عرض جغرافیایی، تنوع و فراوانی زیادی در محیط طبیعی و جغرافیایی، زمین‌شناسی، خاک ، آب، اقلیم و پوشش گیاهی آن ایجاد شده است. از طرفی تنوع چهره‌های گوناگون زمین‌شناسی و نیز وسعت زیاد منطقه، معادن ارزشمند و بی‌شماری را برای این استان به ارمغان آورده که از نظر ذخایر زیر زمینی یکی از غنی ترین مناطق ایران می باشد.معادن فلزی استان مانند  مس، کرومیت، آهن و سرب و روی و معادن غیر فلزی آن همچون زغالسنگ ، گچ و آهک از غنی‌ترین معادن و بعضاً بی‌نظیر می‌باشند.
مکان یابی از جمله تحلیل های مکانی است که تاثیر فراوانی در کاهش هزینه های ایجاد و راه اندازی فعالیتهای مختلف دارد. امروزه یافتن مکان یا مکانهای مناسب برای ایجاد یک فعالیت در حوزه جغرافیایی معین، جزء مراحل مهم پروژه های اجرایی بویژه در سطح کلان و ملی به شمار می رود. مکانهای نهایی باید حتی الامکان همه شرایط و قیود مورد نظر را دارا باشند و عدم بررسی این شرایط و قیود قبل از اجرای چنین پروژه هایی، نتایج نامطلوب فراوانی به دنبال خواهد داشت( مهدی پور و مسگری، 1385). 
 در زمینه صنایع از یک سو مسأله اشتغال، تولید، خودکفایی و بسیاری از مشخصه های مشابه دیگر مطرح است و از سوی دیگر آلودگی، تخریب، خسارت و مسائلی از این دست به چشم می خورد. بنابر این پیدا کردن حد بهینه ای که در آن علاوه بر ایجاد اشتغال، افزایش تولید، رسیدن به خودکفایی، افزایش درآمد ناخالص و موارد مشابه ، محیط زیست و انسان ساکن در آن نیز آسیب نبیند و یا آسیب و تخریب در حد متعارف و معمولاً کاهش یابد، بسیار حایز اهمیت خواهد بود(خزایی ،1363؛ داویتایا، 1976).
بحث :
 
مکان مناسب جهت انجام یک فعالیت مشخص، با توجه به تأثیرمجموعه‌ای ازضوابط و شرایط به نام فاکتورهای مکان یابی تعیین می‌شود. این ضوابط و شرایط با توجه به ویژگیهای محدوده مورد مطالعه و براساس نظرات متخصصین انتخاب می شود. استفاده از GIS برای انتخاب محل مورد نظر، در واقع یافتن مکان‌ها یا مناطقی است که یک سری معیارها و ملاک‌ها در آن ها صدق می‌کند(بونهام کارتر،1379).
 
 داده های مورد استفاده:
جهت مکان یابی صنایع فرآوری زغالسنگ و تولید سیمان در استان کرمان، از لایه داده های مختلفی استفاده گردید. این لایه ها (داده های مکانی) عبارتند از: مکان معادن و اندیسهای معدنی زغالسنگ،‌سنگ آهک،‌ سیلیس، خاک رس، سنگ گچ، پوزولان و سنگ آهن، راهها شامل راه آسفالته، بزرگراه و راه آهن، مناطق شهری و مسکونی، مناطق حفاظت شده زیست محیطی، پوشش گیاهی، مناطق کویری، آبراهه ها و رودخانه ها، شیب زمین و گسلها. لازم به ذکر است در صنعت تولید سیمان از سنگ آهک، سیلیس، خاک رس و کانسنگ آهن (اکسید آهن؛ معمولاً هماتیت)، به عنوان مواد اولیه و از گچ و پوزولان، به عنوان مواد افزودنی استفاده می شود.
 
 آماده سازی داده ها:
در ابتدا داده های مختلف استان بایستی به شکلی تبدیل می شدند که در نرم افزار ARCMAP قابل استفاده باشد. در این راستا نقشه های توپوگرافی 1:25000 در ابتدا موزاییک شده و سپس راههای ارتباطی، رودخانه ها و مناطق مسکونی استخراج شده و به شکل فایلهای وکتوریshape file)) ذخیره گردیدند. با استفاده از تصاویر ماهواره ای محدوده شهرها از تصاویر استخراج و به صورت فایلهای وکتوری در آورده شدند. محدوده های کشت شده و پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر اندیس نرمالیزه شده گیاهی مشخص شده و سپس به صورت فایلهای وکتوری تبدیل شدند. محدوده های بیابانی و نمکزارها نیز با استفاده از تصاویر ماهواره ای مشخص شده و به صورت فایل وکتوری تبدیل گردیدند. نقشه مقدار شیب زمین با استفاده از تصویر ارتفاعی استان(SRTM) تهیه شد و به صورت فایل راستری ذخیره گردید. معادن (مرتبط با صنایع مورد نظر) در حال بهره برداری و مکانهایی که گواهی اکتشاف دریافت کرده اند، نیز به سامانه اطلاعات جغرافیایی وارد شدند.
 
راسترسازی داده ها:
جهت آنالیز داده ها، بایستی داده ها به شکل فایلهای راستری تبدیل شوند. هر یک از     داده هایی که در بالا توصیف شدند، از حالت وکتور به صورت راستر تبدیل شدند. راسترسازی داده ها در همه موارد به شکل یکسانی انجام نگردید، بلکه بر اساس پارامتر مورد نظر این کار انجام گرفت. به عنوان مثال جهت راسترسازی پوشش گیاهی، استان کرمان به مناطق دارای پوشش گیاهی با ارزش1و مناطق فاقد پوشش گیاهی با ارزش0تبدیل گردید. اما در ارتباط با گسلها، جاده ها، رودخانه ها، معادن و غیره در ابتدا شعاع تأثیری با فواصل مشخصی ایجاد شدند و سپس به هر فاصله ارزش مشخصی داده شد. سپس این داده ها به صورت راستر تبدیل شدند.
همانگونه که در بخش مقدمه اشاره گردید، تاسیس واحد صنعتی تابع شرایط مختلف محیطی و انسانی است. به عنوان مثال صنعت موردنظر به ماده معدنی، راه و راه آهن نزدیک باشد، در حریم شهرها، مناطق نامساعد (مانند کویر، شوره زار و دریاچه)، مناطق کشاورزی،       حریم های حفاظت شده و مناطق پرشیب نباشد، به مناطق اسکان جهت تامین نیروی انسانی و به معادن نزدیک باشد و در مناطقی که از نظر آبهای زیرزمینی در محدوده های بحرانی واقع  شده اند و یا در محدوده تأثیر گسلها قرار نگیرد. مکان یابی صنایع موردنظر براساس پارامترهای ذکر شده و با استفاده از یک روش تلفیق داده های مکانی (مدل منطق فازی) انجام گرفت. روشهای تلفیق و آنالیز داده های مکانی عبارتند از: مدل منطق بولین(Boolean Logic Model)، مدل همپوشانی شاخص وزن دار(Weighted Overlay Index Model) و مدل منطق فازی Fuzzy Logic Model)). در بین این مدلها، مدل فازی دقت بالا و تطابق زیادی با واقعیت دارد که علاوه بر وابستگی بسیاری که به دانش متخصصان دارد، طراحی سیستم فازی نیز پیچیده است.
 
مدل منطق فازی Fuzzy Logic Model)):
در مجموعه های کلاسیک همه اعضای مجموعه متعلق به آن مجموعه است. ولی هریک از اعضای مجموعه های فازی با یک درجه عضویتی به آن مجموعه تعلق دارد و این درجه عضویت همواره عددی بین صفر ویک است. در واقع منطق فازی، به هر عضو یک مقدارعضویت بین  صفر ویک نسبت میدهد. پارامترهای موجود در مسئله مکان یابی تا حدود زیادی ماهیت فازی دارند. برای مثال فاکتورهای مربوط به فاصله مناسب از مکان موجود (صنعت مورنظر)   مجموعه های فازی هستند وهر پیکسل با توجه به فاصله ای که از عارضه دارد، درجه عضویت متفاوتی در این مجموعه ها دارد. اگر تمام پارامترهای تعیین کننده به صورت مجموعه های فازی با مقادیر عضویت متفاوت تعریف شوند، می توان برای تلفیق پارامترها، از عملگر های مناسب فازی، استفاده نمود. این عملگر ها عبارتند از : عملگر گنگ AND ، عملگر گنگOR  ، حاصل ضرب جبری گنگ ،جمع جبری گنگ و عملگر گامای گنگ(آرونوف،1989).
مکان یابی صنایع فرآوری زغالسنگ و تولید سیمان در استان کرمان با استفاده از مدل منطق فازی:
برای تعیین مناسب ترین محل جهت تأسیس صنایع فرآوری زغالسنگ و تولید سیمان، از عملگر فازی گاما استفاده شد. این عملگر سازگاری قابل انعطافی میان گرایشات افزایشی و اثرات کاهشی پارامترها برقرار می کند(نوریادی،2006). در مورد صنایع فرآوری زغالسنگ و تولید سیمان، بدلیل اینکه اثر برخی از پارامترها کاهشی و اثر برخی دیگر افزایشی می باشد، از عملگر فازی گاما برای مکان یابی استفاده شد. 
برای این منظور در هر نقشه ورودی (به عنوان یک مجموعه فازی) برای گروه های پیکسلی فاصله با توجه به فاصله ای که از مکان موردنظر (صنعت فرآوری زغالسنگ یا صنعت تولید سیمان) دارند، مقادیر درجه عضویت فازی متفاوتی منظور گردید. در نهایت براساس رابطه عملگر گاما (γ -1(حاصلضرب جبری گنگ)  γ(جمع جبری گنگ)=ترکیبγ)(نوریادی،2006) و با درنظر گرفتن مقدار 95/.=γبرای داده های مربوط به هر دو صنعت مورد بررسی، تمامی نقشه ها (لایه ها)، با یکدیگر ترکیب و نقشه نهایی حاصل شد. اشکال 1 و 2 به ترتیب مکانهای تعیین شده توسط مدل منطق فازی برای احداث صنایع فرآوری زغالسنگ و تولید سیمان در استان کرمان را نشان می دهند.
نتیجه گیری :
 
1-    با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) و روشهای تلفیق داده های مکانی، می توان مناسبترین موقعیتها را، برای احداث مراکز صنعتی مختلف از جمله صنعت فرآوری زغالسنگ و تولید سیمان تعیین نمود.
با استفاده از مدل منطق فازی (عملگر گاما)، فاکتورهای (داده های مکانی) مؤثر در مکان یابی صنایع فرآوری زغالسنگ و تولید سیمان با یکدیگر تلفیق شده و محل های مناسب جهت تأسیس این صنایع مشخص گردیدند.
منابع فارسی :
 
1.    بونهام کارتر، جی. اف.، 1379، سیستم های اطلاعات جغرافیایی برای دانش پژوهان علوم زمین، ترجمه گروه اطلاعات زمین مرجع، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور،562 ص.
2.     خزایی، ا.، 1363، منابع تولیدی و اشتغال صنعتی، علل کمی استفاده از منابع تولیدی در کارگاه های بزرگ صنعتی ایران، گزارش داخلی، سازمان برنامه و بودجه.
3.       داویتایا، اف.، 1976، صنعت و آلودگی های زیست محیطی، ترجمه هنریک مجنونیان، دفتر تحقیقات زیست محیطی، انتشارات پروگرس.
4.    مسگری، م. س.، مهدی پور، ف.، 1385، مکان یابی خوابگاه های دانشجویی با استفاده از GIS، همایش ملی ژئوماتیک، سازمان نقشه برداری کشور.
 

کلید واژه ها: کرمان