مکان‏ یابی ایستگاه‏ های هواشناسی جاده ‏ای با استفاده از روش تحلیل سلسله ‏مراتبی ‏(محور مورد مطالعه: محورهای کوهستانی البرز)

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشیار، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

2 دانش‏ آموختة کارشناسی ‏ارشد سنجش از دور و GIS، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری هواشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

10.22059/jphgr.2021.300727.1007503

چکیده

مشکلات ناشی از شرایط جوی در محورهای کوهستانی البرز، به‏ویژه در فصل زمستان، از موارد قابل مطالعه در زمینة علوم هواشناسی است. بنابراین، قرارگیری موقعیت مناسب ایستگاه‏های هواشناسی جاده‏ای از اهمیت بسزایی برخوردار است. بدین منظور، برای تعیین مکان مناسب ایستگاه‏های هواشناسی جاده‏ای، معیار مخاطرات اقلیمی شامل بارش، یخبندان برای شاخص‏های زمان شروع و خاتمه و تعداد روزهای یخبندان، دما جهت بررسی دمای کمینه و بیشینه با مقدار کمتر از 10- و بیشتر از 35 درجة سلسیوس، داده‏های ماهواره‏ای سطح پوشش برف، معیار ژئومورفولوژیکی شامل ریزش سنگ، نقاط زمین‏لغزش و گسل‏های فعال، معیار ترافیکی شامل نقاط پُرتصادف و شرایط محیطی معیار اقتصادی-امنیتی قرار می‏گیرد. سپس، با استفاده از روش فرایند تحلیل سلسله‏مراتبی و وزن‏دهی به هر یک از معیارها، نقشة نهایی الویت‏بندی محور چالوس و هراز تهیه و ایستگاه‏های هواشناسی جاده‏ای پیشنهاد داده می‏شود. نتایج نشان داد که پس از الویت‏بندی محورها از نظر نیاز به ایستگاه‏های جدید، با تحلیل Location-Allocation و بررسی فواصل بهینة محورها از راهداری، جایگاه‏های سوخت، دوربین‏های نظارتی، و روستاهای اطراف محور، ایستگاه‏های نهایی در قطعات الویت‏دار محور چالوس در محدودة کیاسر، مرزن‏آباد، خرگوش‏دره، و ولی‏آباد و در محور هراز در محدودة پلور، مبارک‏آباد- آبعلی، راهداری حدفاصل رودهن- بومهن، و رینه هستند. با توجه به شرایط منطقة معرفی‏شده، قابلیت تغییر ایستگاه‏ها در محدودة 1 تا 5 کیلومتری نقطة معرفی‏شده وجود دارد و هر ایستگاه هواشناسی منطقه‏ای درحدود 30 کیلومتر را پوشش می‏دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Locating Road Meteorological Stations Using Analytical Hierarchy Process Method – Case Study, Alborz mountain roads

نویسندگان [English]

  • Abbas RanjbarSaadatabadi 1
  • Ebrahim Fattahi 1
  • parvaneh asgarzade 2
  • Mahnaz Karimkhani 3
1 Atmospheric Science and Meteorological Research Center, Tehran, Iran.
2 Department of Remote sensing, Tehran University, Tehran, Iran.
3 Department of Earth Science, Science and Research branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Introduction
Roads are part of the development of civilization and support economic activities and the foundation of new life, but unfortunately in the last decade due to low driving culture, non-standard vehicles and roads, environmental factors and increasing traffic volume, number of road accidents increased dramatically. Four human factors, vehicle, road and environmental factors, are always involved in the occurrence of accidents, among which environmental, climatic and climatic factors that occur due to the special geographical conditions of Iran and its mountainous nature, along with other factors play a significant role in accidents. Major road meteorological tasks include continuous preparation of statistics and information, Changes and evolution of meteorological elements in the area of roads covered by the relevant station, Issuance of specific meteorological forecasts along the route in relation to wind intensity and speed, Various storms with lightning and the occurrence of destructive phenomena, Publication of notices and warnings in the event of dangerous weather phenomena on the way, Wind intensity on various stairs and phenomena that are effective in reducing vision, Land and rail transportation is one of the most important issues at the national level. The aim of this study is to locate the meteorological stations of the Alborz mountain axes (Chalous and Haraz) using the Location-Allocation method.
Materials and Methods
The present study is conducted in the mountainous roads of Alborz (Chalous axis and Haraz axis). Criteria used to locate road meteorological stations include climatic (rainfall of more than 30 mm, avalanche, snow cover, fog, minimum and maximum temperature of -10 and 30 degrees Celsius), geomorphological (rock fall, Landslides and active faults), traffic (accidental points and environmental criteria) and economic-security (traffic). Then, using the Analytical Hierarchy Process (AHP) method, based on the determination of the variable comparison matrix and weighting of each criterion, the final prioritization map is prepared according to the final weight. In the following, based on the Location-Allocation analysis, the proposed meteorological stations on the mountainous axes of Alborz will be determined.
Results and discussion
The three meteorological stations of Karaj (from Karaj to km 43), Siah Bisheh (km 43 to 110) and Nowshahr (110 km onwards) reflect the climatic conditions of each section. The number of days recorded for the occurrence of fog at Siah Bisheh station is approximately 844 days in 10-year statistics. Nowshahr and Karaj stations had 70 and 50 foggy days, respectively, in the study of available statistics and information. Therefore, the approximate kilometer of 43 to 110 km in terms of the phenomenon of fog, according to the statistics of Siah Bishe station, has the highest probability of fog days.
60 to 100 km from the beginning of Karaj (middle part of the axis) has a high risk of frost. From the beginning of the axis to 60 km and the approximate area between Vali-Abad and Marzanabad, the risk of frost is moderate. In other parts of the axis, the intensity of frost in the classroom is low and very low.
Chalous axis in Mazandaran province from the approximate area of Vali-Abad village to Chalous city includes high and very high risk classes in rainfall of more than 30 mm and Chalous axis in Alborz province experiences low rainfall risk conditions.
Due to the minimum threshold temperature in the middle part of Chalous axis, which includes two provinces of Alborz and Mazandaran, it is in moderate danger. This part of the axis includes the range of Nesa, Gachsar, Siah Bisheh and Harijan. Other parts of the axis are in the low risk class. Also, due to the maximum threshold temperature in Chalous axis, the hazardous conditions of the axis in Alborz province are low and in Mazandaran province it is very low.
Examining the average of snow cover by the desired months in this study, it can be seen that the middle parts of the Chalus axis experience the highest frequency of snowfall. As we approach the warmer months of the year, a gradual trend of snowmelt is observed.
In avalanche risk, the area of Asara village has a moderate risk. The central sections range from Garmab village to Zangoleh bridge in high and very high classes. From the Black Forest area to the end of the Chalous axis, the avalanche falls to the low-lying class.
Ranks 74, 78, 82, 84-85, 88-89 have been reported to be affected by the landslide phenomenon. In terms of point density, 78 km to Chalous in Mazandaran province have the highest amount.
In sunny weather, km 20-17 and 41, in cloudy weather, km 62, during rainfall, km 40 and 70, in snowy weather, km 40, 60 and 62, and during foggy weather, km 60, 62 and 65 have been the maximum number of accidents.
The importance of each of the criteria and sub-criteria was determined according to library studies, installation guidelines for road meteorological stations and expert opinions. The uncertainty coefficient was also 0.6, which is less than the defined 0.1, and according to this result, the weighting process is approved. According to global standards and studies conducted, the distance between meteorological stations on the road varies between 30 and 50 square kilometers. In general, each meteorological station can cover an area of about 30 km.
Then, using AHP method, the final weight of climatic, geomorphological, traffic and economic-security criteria and sub-criteria in Haraz and Chalous axis were determined. After prioritizing the new stations in terms of need, in the last step, by analyzing Location-Allocation and examining the optimal distances of the axis from the highway, fuel stations, surveillance cameras and villages around the axis, the final stations in priority-oriented are introduced.
Results
Due to the importance of optimal development of the road meteorological network, which reduces road damages and losses and destroys the surrounding environment and economic savings, the optimal location on the Chalous and Haraz axis was examined. The results showed that the required stations on Chalus Road are in the area of Kiasar, Marzan abad, Khargoosh Darreh and Vali abad and Haraz road are in the Polur, Abali, Rahdari and Rineh.
Key words: Analytical Hierarchy process, Alborz mountain roads, climate risk, Traffic Criterion, geomorphological Criterion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Analytical Hierarchy process
  • Alborz mountain roads
  • climate risk
  • Traffic Criterion
  • geomorphological Criterion
افندی‏زاده، ش.؛ توکلی کاشانی، ع.  و تقی‏زاده، ی. (1396). شناسایی مکان‏های پُرتصادف جاده‏ای با استفاده از روش تلفیقی تحلیل پوششی داده‏ها و تحلیل سلسله‏مراتبی (AHP/DEA)، فصل‏نامة علمی پژوهش‏نامة حمل و نقل، ۱۴(۴): 33-45.
باقدم، ع.؛ فرج‏زاده، م. و شایان، س. (1384). ارزیابی ایمنی جاده‏ای با رویکرد مخاطرات محیطی: مسیر سنندج‏- مریوان با استفاده از GIS، مجلة مدرس علوم انسانی، 9: 1-16.
برنا، ر. و واحدپور، غ. (1390). بررسی نقش مدیریت مخاطرات طبیعی در کنترل سوانح و تصادفات جاده‏ای مورد مطالعه: محور کرج- چالوس، فصل‏نامة برنامه‏ریزی منطقه‏ای، 3: 81-92.
بهیار، م. و پیشداد، ا. (1395). تحلیل فضایی و پهنه‏بندی شدت درجة خطرپذیری رخداد یخبندان در شبکة جاده‏ای کشور با استفاده از GIS، مجلة علمی و ترویجی نیوار، 92: 23-32.
جعفربیگلو، م. و محمدی، حسین. (1384). شرایط آب و هوایی مؤثر بر ایمنی حمل و نقل جاده‏ای در محور کرج- چالوس، دانشگاه تهران، دانشکدة جغرافیا، گروه جغرافیای طبیعی، رشتة جغرافیای طبیعی.
ﺣﺒﻴﺒﻲ ﻧﻮﺧﻨﺪان، م. (1378). ﻣﻄﺎلعة ﭘﺪﻳﺪه‏ﻫﺎی اﻗﻠﻴﻤﻲ ﻣؤﺛﺮ ﺑﺮ ﺗﺮدد و ﺗﺼﺎدﻓﺎت ﺟـﺎده‏ﻫـﺎی ﻛﻮﻫـﺴﺘﺎﻧﻲ و ارائة راﻫﻜﺎرﻫـﺎی اﺟﺮاﻳـﻲ ﻣﻨﺎﺳـﺐ، ﻣﻄﺎلعة ﻣﻮردی: ﻣﺤـﻮر ﻫـﺮاز، ﭘﺎﻳـﺎن‏ﻧﺎمة ﻛﺎرﺷﻨﺎﺳـﻲ ارﺷـﺪ، داﻧﺸﻜﺪة ﻋﻠﻮم اﻧﺴﺎﻧﻲ، داﻧﺸﮕﺎه آزاد ﺗﻬﺮان.
حیدری، ن.؛ دوستان، ر. و حبیبی نوخندان، م. (1395). مکان‏یابی ایستگاه‏های هواشناسی شهری در کلان‏شهر مشهد، نشریة پژوهش‏های اقلیم‏شناسی، 27: 59-75.
زبردست، الف. (1380). کاربرد فرایند تحلیل سلسله‏مراتبی در برنامه‏ریزی شهری و منطقه‏ای، نشریة هنرهای زیبا، دانشگاه تهران، 2(10): 13-21.
زیاری، ک. الف. (1388). اصول و روش‏های برنامه‏ریزی منطقه‏ای، تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
سیاره، ج. و خسروانی، ا. (1398). شناسایی و اولویت‏بندی عوامل مؤثر بر جذب خطوط کشتیرانی منظم کانتینری به بنادر (موردکاوی: بندر شهید رجایی)، فصل‏نامة علمی پژوهش‏نامة حمل و نقل، ۱۶(۱): 109-124.
عباس‏پور مرزبالی، ک.؛ باباگلی، ر.؛ مجردی، ب. و عاملی، ع. (1397). مکان‏یابی پارکینگ‏های شهری با استفاده از سیستم اطلاعات مکانی و تحلیل سلسله‏مراتبی‏ (منطقة مورد مطالعه‏: بابلسر)، فصل‏نامة علمی پژوهش‏نامة حمل و نقل، ۱۵(۱):  87-104.
علیجانی، ب. و حبیبی نوخندان، م. (1378). مطالعة اثر نوسانات اقلیمی بر تردد و تصادفات جادة هراز، دومین کنفرانس منطقه‏ای تغییر اقلیم، تهران: 27 آبان.
عزیزی، ق. و حبیبی نوخندان، م. (1384). مطالعة توزیع زمانی و مکانی یخبندان و لغزندگی در جاده‏های هراز و فیروزکوه با استفاده از تکنین GIS، پژوهش‏های جغرافیایی، ش 51.
فرج‏زاده اصل، م.؛ قلی‏زاده، م. و ادبی فیروزجایی، ع. (1389). تحلیل فضایی تصادفات جاده‏ای با رویکرد مخاطرات اقلیمی، مطالعة موردی: محور کرج‏- چالوس، پژوهش‏های جغرافیای طبیعی، 73: ۳۷-52.
کدخدایی، م. و شاد، ر. (1398). اولویت‏بندی سیاست‏های صرفه‏جویی در مصرف سوخت در کلان‏شهرهای توریستی و مذهبی (مطالعة موردی: شهر مشهد)، فصل‏نامة علمی پژوهش‏نامة حمل و نقل، انتشار آنلاین از تاریخ 9 شهریور 1398.
کمالی، غ. و حبیبی نوخندان، م. (1384). بررسی توزیع مکانی و زمانی یخ‏بندان در ایران و نقش آن در حمل و نقل جاده‏ای، مجلة علمی پژوهش‏نامة حمل و نقل، ۲(۲): ۱۲۷-138.
معینی‏الدینی، ت.؛ عبدی، ع. و سرکار، ع. (1399). اولویت‏بندی المان‏های فرودگاه امام خمینی (ره) جهت ارتقا به فرودگاه کلاس- جهانی، فصل‏نامة علمی پژوهش‏نامة حمل و نقل، انتشار آنلاین از تاریخ 22 اردیبهشت 1398.
Alijani, B. and Nokhandan, M. (1999). Study of the effect of climate fluctuations on traffic and accidents on Haraz road, Second Regional Conference on Climate Change, Tehran: 27 Aban.
Axelson, L. (2004). Development and Use of the Swedish Road Weather Information System. Report on Swedish National Road Administration SE-781 87 Borlänge, SWEDEN.
Azizi, Gh. and Habibi Nokhandan, M. (2005). Study of temporal and spatial distribution of glaciation and slippery roads in Haraz and Firoozkooh roads using GIS technique, Physical Geography Research, 51.
Afandizadeh, Sh.; Tavakoli Kashani, A. and Taghizadeh, Y. (2018). An AHP/DEA Methodology for Black Spot Identification, Journal of Transportation Research, 4:33-45.
Abbaspour Marzbali, K.; Babagoli, R.; Mojaradi, B. and Ameli, A. (2018). Location of urban parking lots using spatial information system and hierarchical analysis (Study area: Babolsar), Journal of transportation research, 15(1): 87-104.
Baghdam, A.; Farajzade, M. and Shayan, S. (2005). Road Safety Assessment With Environmental Hazard Approach Using GIS, Case Study: Sanandaj – Marivan. The Journal of Spatial Planning, 9: 1-16.
Borna, R. and Vagedpour, Gh. (2011). Investigating the role of natural hazard management in the control of road accidents studied: Karaj-Chalous axis, Quarterly scientific, 3: 81-92.
Behyar, M. and Pishdad, A. (2016). Spatial analysis and zoning of the degree of risk of glacial events in the country's road network using GIS, Nivar, 92: 23-32.
Dadashi Khaneghah, Sepide (2008). Appointment of Snow Cover Using Image Processing Techniques, A Thesis for the Degree of Master of Science, Faculty of Earth Science, University of Shahid Beheshti.
Daskin, M. (2008). What you should know about location modeling, Naval Research Logistics, 55: 283-294.
Eriksson, M. and Lindqvist, S. (2002). Regional influence on road slipperiness during winter precipitation event, second international Road weather conference, Sapporo, Japan.
Farajzade Asl, M.; Gholizade, M. and Adabi Firoozjayi, A. (2010). Spatial analysis of road accidents with a climate hazard approach, Case study: Karaj-Chalous axis, Physical Geography Research, 73: 37-52.
Gustavsson, T. and Bogren, J. (1990). Road slipperiness during warm air advection, Meteorological Magezine, 119: 267-270.
Gustavsson, T. and Bogrenm, J. (2006). Development of RWIS - a new approach using accident-data. XIII International Road Weather Conference, Polytechnic of Turin, ITALY.
Jafar Beiglo, M. and Mohamadi, H. (2005). Climatic conditions affecting road transport safety on Karaj-Chalous axis, Tehran university, Faculty of Geography, Department of Natural Geography, Department of Natural Geography.
Hall, D.K.; Tait, A.B.; Riggs, G.A.; Salomonson, J.; Chien, Y.L. and Rew, G. K. (1998). Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) for the MODIS Snow-, Lake Ice- and Sea Ice-Mapping Algorithms, MODIS Algorithm Theoretical Basis Document Number ATBD-MOD-10, NASA Goddard Space Flight Center.
Habibi Nokhandan, M. (1999). Study of climatic phenomena affecting traffic and accidents on mountain roads and providing appropriate executive solutions, Case study: Haraz axis, Master Thesis, Faculty of Humanities, Azad University of Tehran.
Heydari, N.; Doostan, R. and Habibi Nokhandan, M. (2016). Location of urban meteorological stations in the metropolis of Mashhad, Journal of climate research, 27: 59-75.
Kamali, Gh. and Nokhandan, M. (2005). Investigation of spatial and temporal distribution of ice in Iran and its role in road transport, Journal of transportation research, 2(2): 127-138.
Kadkhodayi, M. and Shad, R. (2019). Prioritization of fuel saving policies in tourist and religious metropolises (Case study: Mashhad), Journal of transportation research.
Lashnizand, M.; Poortoolabi, A. and Noorollahi, D. (2013). Location of Synoptic Stations by Means of Geographical Information System (GIS) Case Study: Khorramabad Basin in South West Iran. World Appl. Sci. J., 22 (8): 1195-1199.
Morjani, E.; Ebener, S.; Boos, J. and Abdel Ghaffar, E. (2007). Modelling the spatial distribution of five natural hazards in the context of the WHO/EMRO Atlas of Disaster Risk as a step towards the reduction of the health impact related to disasters. Int J Health Geogr. Published on line, www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17343733.
Moeenodini, T.; Abdi, A. and Sarkar, A. (2020). Prioritization of elements of Imam Khomeini Airport to be upgraded to a world-class airport, Journal of transportation research.
Petersen, C. and Sass, B.H. (2005). Improving of road weather forecasting by using high resolution satellite data. Extended abstracts of the World Weather Research Programme International Symposium on Nowcasting and Very Short Range Forecasting (WSN05), 5-9 September 2005, Toulouse, France, No. 6. 28, 12 p.
Stethem, C.; Schaerer, P. and Jamieson, B. (1993). Five mountain parks highway avalanche study, B.C. Ministry of Transportation & Highways, Southwestern Colorado.
Saarikiv, P.; Sipilä, M. and Nurmi, P. (2006). Project ColdSpots: A new way to improve winter road condition forecasts. XIII International Road Weather Conference, Polytechnic of Turin, ITALY.
Stoltmann, A. (2016). Application of AHP Method for Comparing the Criteria Used in Locating Wind Farms, Acta Energetica, 3(28): 144-149.
Sayareh, J. and Khosravani, A. (2019). Identifying and prioritizing the factors affecting the absorption of regular container shipping lines to ports (Case study: Shahid Rajaei Port), Journal of transportation research, 16(1): 109-124.
Zebardast, A. (2001). Application of hierarchical analysis process in urban and regional planning, Honarhaye ziba, 2(10): 13-21.
Zayari, K.A. (2009). Principles and methods of regional planning, Tehran: University of Tehran Press.
Zhao, L.; Chien, S.I.; Liu, X. and Liu, W. (2015). Planning a road weather information system with GIS. Journal of Modern Transportation, 23(3): 176-188.