طراحی سیستم جغرافیایی آنلاین برای مدیریت منابع جنگلی

کلمات کلیدی:

سرور ArcGIS، Wildland Fire، Forest Stewardship، داکوتای شمالی

1. مقدمه

سیستم های پشتیبانی تصمیم (DSS) در پرداختن به پیچیدگی تصمیم گیری های مدیریت منابع منسجم، یکپارچه و وابسته به یکدیگر، اساسی هستند. این به دلیل ماهیت ذاتی آنها در فرمول‌بندی منسجم آن پارامترها یا اطلاعات مربوطه است که در غیر این صورت نمی‌توانند به طور مؤثر توسط فرآیندهای اکتشافی انسانی پردازش شوند. تصمیمات فرموله شده از DSSها باید توسط ذینفعان قابل دفاع باشد (به عنوان مثال [ 1 ])، عواملی در مقیاس پذیری چندگانه و مسائل زمانی، عواملی در سایر ملاحظات مرتبط، کمک به حل تعارضات احتمالی در میان عوامل دیگر. سیستم های مبتنی بر کامپیوتر تعاملی برای کمک به تصمیم گیرندگان در استفاده از داده ها و مدل ها برای حل مشکلات بدون ساختار یا سیستم های پشتیبانی تصمیم پذیرفته شده اند [ 2 ] [ 3 ].] . DSSها به گونه‌ای تکامل یافته‌اند که سیستم‌های چند جزئی را در بر می‌گیرند که شامل ترکیب‌های مختلفی از مدل‌سازی شبیه‌سازی، تکنیک‌های بهینه‌سازی، تکنیک‌های اکتشافی و هوش مصنوعی، سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS)، پایگاه‌های داده مرتبط برای کالیبراسیون و اجرا، و اجزای رابط کاربر [ 4 ] است. هر یک از این شش مؤلفه ممکن است تا حدی به طور جداگانه تعریف DSS عمومی Sprague و Carlson [ 3 ] را برآورده کند.

سیستم‌های پشتیبانی تصمیم تطبیقی ​​(ADSS) ممکن است به گونه‌ای تفسیر شود که شامل هر سیستمی می‌شود که قادر به خودآموزی است، که با ادغام روش‌های یادگیری استقرایی بدون نظارت انجام می‌شود (به عنوان مثال [ 5 ] – [ 7 ]). ADSS ها به طور موثری نیاز به پیاده سازی قابلیت های تحلیلی فضایی پیچیده بر روی پلت فرم سرور ArcGIS را با ایجاد بهترین نتیجه برای یک مشکل با اصلاح راه حل اولیه کاهش می دهند. این را می توان اساساً با ترکیب نتایج تحلیل های فضایی به عنوان یک لایه با ویژگی های قابل شناسایی انجام داد. سازگاری چنین سیستمی ممکن است از طراحی های رابط کاربری گرافیکی (زیر سیستم گفتگو) با عوامل مربوط به حساب بیاید (به عنوان مثال [ 8 ] – [ 11 ]] )، میزان تعامل داده ها (زیر سیستم پایگاه داده)، اطلاعات کمکی (زیر سیستم دانش)، تحلیل های فضایی (زیر سیستم پردازش مسئله)، داده های مشتق شده آماری (زیر سیستم پایه مدل) و در نهایت تحلیل های تخصصی (زیر سیستم مبتنی بر تصمیم).

هدف اصلی این مطالعه ادغام یک سیستم سرور ArcGIS خارج از جعبه با علائم مشخصه یک ADSS اساساً برای: 1) ارائه دروازه ایمن برای لایه های داده مشتق شده SAP داکوتای شمالی برای مدیریت منابع با به تصویر کشیدن سرزمین های غنی بود. در منابع طبیعی، آسیب پذیر در برابر تهدید یا هر دو. 2) به عنوان مکانیزم گزارش دهی شهر، شهرستان، ایالت و فدرال برای دستاوردهای مدیریت جنگلداری NDFS و شرکای وابسته. شناسه محلی منبع؛ یک رابط جغرافیایی ردیابی و نظارت؛ و یک منبع عمومی برای نظارت یا ردیابی تهدیدها یا آسیب‌پذیری‌ها از جمله گونه‌های مهاجم، آتش‌سوزی‌های فاجعه‌بار و تغییرات آب و هوایی بر جنگل‌داری و تبدیل جنگل‌ها. 3) ارائه داده‌های پایه در مورد منابع جنگلی داکوتای شمالی برای مدل‌سازی تهدیدات بالقوه منابع جنگلی و ارائه فرصت‌های مدیریتی شناسایی شده از طریق ارزیابی منابع جنگلی ایالتی و/یا آسیب‌پذیری‌های شناسایی شده با استفاده از ابزار ارزیابی ملی طراحی مجدد جنگل‌داری دولتی و خصوصی. 4) تعیین و شناسایی تراکت هایی که در پروژه اصلی تحلیل فضایی لحاظ نشده اند. 5) یک مخزن مرکزی مختصر و فهرستی از برنامه های جنگلداری ارائه دهید که با ویژگی های قابل جستجو مانند شهر، شهرستان یا رابط زمین وحشی وحشی مرتبط با آن قابل شناسایی است. هدف خاص طراحی یک پورتال آنلاین با توزیع گسترده برای مدیریت منابع جنگل بود. 4) تعیین و شناسایی تراکت هایی که در پروژه اصلی تحلیل فضایی لحاظ نشده اند. 5) یک مخزن مرکزی مختصر و فهرستی از برنامه های جنگلداری ارائه دهید که با ویژگی های قابل جستجو مانند شهر، شهرستان یا رابط زمین وحشی وحشی مرتبط با آن قابل شناسایی است. هدف خاص طراحی یک پورتال آنلاین با توزیع گسترده برای مدیریت منابع جنگل بود. 4) تعیین و شناسایی تراکت هایی که در پروژه اصلی تحلیل فضایی لحاظ نشده اند. 5) یک مخزن مرکزی مختصر و فهرستی از برنامه های جنگلداری ارائه دهید که با ویژگی های قابل جستجو مانند شهر، شهرستان یا رابط زمین وحشی وحشی مرتبط با آن قابل شناسایی است. هدف خاص طراحی یک پورتال آنلاین با توزیع گسترده برای مدیریت منابع جنگل بود.

2. مروری بر داکوتای شمالی

داکوتای شمالی قبلاً بخش شمالی قلمرو داکوتا بود که در منطقه غرب میانه ایالات متحده واقع شده بود، در سال 1889 به ایالت ایالات متحده تبدیل شد. از شرق با مینه سوتا، از جنوب با داکوتای جنوبی، از غرب با مونتانا و استان های مانیتوبا کانادا همسایه است. و ساسکاچوان در شمال. دامنه عرض جغرافیایی 45.93˚ – 49˚ را در بر می گیرد و به سمت غرب از طول جغرافیایی 96.55 درجه تا 104.05 درجه امتداد می یابد. پوشش منطقه ای آن را به نوزدهمین ^ایالت گسترده ایالات متحده تبدیل می کند و از 53 شهرستان تشکیل شده است ( شکل 1)). پایتخت ایالت داکوتای شمالی در بیسمارک در سواحل رودخانه میسوری درست پایین دست دریاچه ساکاکاوه واقع شده است. دریاچه Sakakawea، یک دریاچه بزرگ ساخته دست بشر، در پشت سد Garrison قرار دارد. بزرگترین شهر فارگو در سواحل رودخانه سرخ است. داکوتای شمالی بخشی از صحرای بزرگ آمریکا محسوب می شد. یک گرادیان بارش از شرق به غرب وجود دارد. مناطق شرقی به طور کلی بارندگی بیشتری دارند. این منطقه در گذشته با ایجاد آتش سوزی های ویرانگر دشت پر زرق و برق بود

ایجاد اکوسیستم های درختی بسیار دشوار است. نیمه غربی ایالت شامل دشت های تپه ای بزرگ و بخش شمالی بادلندز در غرب رودخانه میسوری [ 12 ] [ 13 ] است. نقطه مرتفع ایالت، سفید بوت در 3506 فوت (1069 متر)، و پارک ملی تئودور روزولت [ 12 ] [ 13 ]] در Badlands واقع شده اند. داکوتای شمالی سرشار از سوخت‌های فسیلی است، به‌عنوان مثال، گاز طبیعی، نفت خام، زغال سنگ قهوه‌ای که عمدتاً در بخش غربی این ایالت است. سوخت‌های فسیلی فعالیت‌های اقتصادی اولیه را در بخش غربی ایالت تشکیل می‌دهند در حالی که بخش شرقی ایالت دارای صنعت پررونق بخش کشاورزی است. درختان طبیعی در داکوتای شمالی شامل جنگل‌های ساحلی در اطراف رودخانه‌های چند ساله، اطراف کوه‌های کیلدیر و لاک‌پشت، و در کاشت‌های قابل توجه، به عنوان مثال، جنگل‌های مدیریت‌شده و در مناطق دیگر مانند کمربندهای پناهگاهی هستند. جنگل های داکوتای شمالی از چهار نوع اصلی تشکیل شده است: چوب نارون-خاکستر-پنبه، آسپن، بلوط و کاج پوندروسا [ 12 ].] . خدمات جنگل داکوتای شمالی (NDFS) در سال 1906 تأسیس شد تا به‌منظور تقویت و حفظ اکوسیستم‌های جنگل‌ها، علف‌زارها و تالاب‌های موجود در محدوده‌های ایالتی، نظارت دقیقی بر زمین انجام دهد [ 12 ]. تا سال 1954، کل سطح زیرکشت برای کاشت حفاظتی 89000 هکتار (360،170،221.59 متر مربع ⁾ بود، که باعث شد داکوتای شمالی دارای مزارع حفاظتی بیشتر از هر ایالت دیگر در ایالات متحده باشد. تا به امروز، جنگل های طبیعی داکوتای شمالی حدود 824000 هکتار از زمین های جنگلی را پوشانده است که شامل کمربندهای پناهگاهی می شود.

3. روش شناسی

3.1. فاز اول: ساختار سیستم

طراحی سیستم شامل سه سطح کاربری قابل دسترسی است: 1) کاربران و مدیران محلی، 2) جنگلبانان ثبت شده، و 3) ادارات آتش نشانی روستایی، محققان و عموم مردم ( شکل 2 ). مدیران قادر به مشاهده فایل های گزارش، به روز رسانی پایگاه های داده، به روز رسانی عناصر پایگاه داده مکانی، ثبت کاربران جدید و انجام وظایف تعمیر و نگهداری سیستم هستند. طرح طراحی دارای دو پایگاه داده اصلی است که 1) جنگلبانان (پایگاه داده خصوصی) و 2) عمومی (پایگاه داده عمومی) با مکانیسم های امنیتی و حفاظتی مربوطه ایجاد شده است. پایگاه داده عمومی از طریق مرورگرهای غیر احراز هویت قابل دسترسی است ( شکل 3 ).

3.2. فاز دوم: سیستم مدیریت

چندین پایگاه داده به فرم های وب مرتبط شدند تا داده های مدیریت منابع را به دست آورند. فرم‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که اطلاعات کاربر را جمع‌آوری کنند، ویژگی‌های اساسی یکپارچه پایگاه داده را نشان دهند، به عنوان مثال، کدهای FIPS مرتبط، ذخیره گفتگو یا پایگاه دانش، و ارائه اطلاعات مربوط به درخواست از منابع متعدد برای مدیریت منابع جنگلداری. به عنوان مثال، برای طرح مدیریت جنگل، یک تعامل پویا بین کاربر و سیستم، در میان گزینه‌های دیگر، توانایی تعیین اینکه آیا یک طرح پیشنهادی در یک منطقه اولویت‌دار قرار دارد یا خیر را امکان‌پذیر می‌سازد. ما همچنین حداقل ذخیره سازی داده ها را اجرا کردیم و اقدامات امنیتی را در بازیابی داده های غیر حساس اعمال کردیم. اکثر فرم های طراحی شده در دسترس عموم هستند، در حالی که پایگاه های داده فقط می توانند

توسط پرسنل خدمات جنگل داکوتای شمالی قابل دسترسی است.

انواع فرم ها و پایگاه های داده طراحی شده عبارتند از: 1) سیستم گزارش دهی دستاوردهای جامعه برای برنامه جنگلداری شهری و اجتماعی (فرم)، 2) گزارش آتش سوزی زمین وحشی اداره آتش نشانی روستایی داکوتای شمالی (فرم و پایگاه داده). 3) طراحی مجدد- نوآوری در فرم جنگلداری دولتی و خصوصی، 4) گزارش اقدامات مساعدت فنی و پاسخگویی جنگلداری برای اطلاعات و آموزش (فرم و پایگاه داده)، 5) برنامه آموزشی / الگوی ارائه (فرم و پایگاه داده). فرم های زیر نیاز به ورود به سیستم دارند: 1) گزارش اقدامات پاسخگویی (فرم و پایگاه داده). 2) برنامه سرپرستی جنگل و کمک جنگلداری روستایی (فرم). 3) فرم کمک درخت بیمار (فرم و پایگاه داده). 4) طرح مدیریت منابع جنگلی (الگو). 5) گزارش یک تهدید جنگل (الگو و پایگاه داده). 6) با یک جنگلبان صحبت کنید (چت).

3.3. گزارش دستاوردهای جامعه

CARS (سیستم گزارش دستاوردهای جامعه برای برنامه جنگلداری شهری و اجتماعی) به نتایج اندازه گیری شده اجازه می دهد: 1) درصد جمعیت ساکن در جوامعی که برنامه هایی را برای کاشت، حفاظت و نگهداری درختان و جنگل های شهری و اجتماعی خود مدیریت می کنند. 2) درصد جمعیتی که در جوامع زندگی می کنند برنامه ها و/یا فعالیت هایی را برای کاشت، حفاظت و نگهداری درختان و جنگل های شهری و اجتماعی خود توسعه می دهند. فرم طراحی شده امکان ردیابی چند ساله این درصدها را برای سنجش مشارکت جامعه و موفقیت برنامه های مبتنی بر جامعه برای ذینفعان مختلف فراهم می کند. این فرم تمام CARS های عمومی مایکروسافت اکسل ® را می پذیردفایل های محدود شده با کاما خروجی های مختلف نیز برای هر سال مالی قابل پیگیری است. این موارد عبارتند از: 1) تعداد افرادی که در جوامع زندگی می کنند کمک های آموزشی، فنی و/یا مالی ارائه می کنند. 2) تعداد افراد ساکن در جوامعی که در حال توسعه برنامه ها/فعالیت ها برای درختان و جنگل های شهری و اجتماعی خود هستند. 3) تعداد افرادی که در جوامع زندگی می کنند و درختان و جنگل های شهری و اجتماعی خود را مدیریت می کنند. 4) تعداد جوامع با طرح‌های مدیریت درخت و جنگل شهری و اجتماعی فعال که از ارزیابی‌ها/ موجودی‌های منابع مبتنی بر حرفه‌ای تهیه شده‌اند. 5) تعداد جوامعی که خدمات کارکنان حرفه‌ای جنگلداری را که حداقل یکی از این مدارک را دارند، استخدام کرده یا حفظ می‌کنند: الف) مدرک جنگل‌داری یا رشته مرتبط و ب) درختکاری دارای گواهینامه ISA یا گواهینامه حرفه‌ای معادل. 6) تعداد جوامعی که به تصویب رسانده اند و می توانند اسناد قوانین یا سیاست های محلی/ایالتی را ارائه دهند که بر کاشت، حفاظت و نگهداری درختان و جنگل های شهری و اجتماعی خود متمرکز است. 7) تعداد جوامع با سازمان‌های حمایتی/مشاوره محلی، مانند هیئت‌های درختی فعال، کمیسیون‌ها، یا سازمان‌های غیرانتفاعی که برای مشاوره و/یا حمایت از کاشت، حفاظت و نگهداری درختان شهری و اجتماعی رسمی یا منصوب شده‌اند. و جنگل ها 8) تعداد ساعات خدمات داوطلبانه ثبت شده. (روش‌شناسی منسجم در سطح آژانس که برای پیگیری ساعات کار داوطلبانه توسعه می‌یابد). 9) برنامه کمک هزینه جامعه توسط دولت در سال مالی جاری. 10) تعداد جوامع دریافت کننده کمک های مالی در طول سال مالی 2010 فدرال از طریق یک برنامه کمک هزینه جامعه مدیریت شده توسط ایالت. 11) میزان بودجه فدرال (USFS) به ایالت ها. از پایگاه داده ممکن است نیازهای حیاتی به ویژه برای: الف) جوامعی که پتانسیل توسعه برنامه های مدیریتی برای درختان و جنگل های خود را با کمک خدمات برنامه فنی، مالی و/یا آموزشی UCF دارند، و ب) جوامعی که در حال حاضر مدیریت نمی کنند، مورد توجه قرار گیرد. ، یا توسعه برنامه هایی برای مدیریت درختان و جنگل های شهری و اجتماعی آنها. در نهایت، تخمینی از هزینه یا مخارج سرانه دلاری فدرال (USFS) به کمک جامعه قابل پیگیری است. و ب) جوامعی که در حال حاضر مدیریت یا توسعه برنامه هایی برای مدیریت درختان و جنگل های شهری و اجتماعی خود ندارند. در نهایت، تخمینی از هزینه یا مخارج سرانه دلاری فدرال (USFS) به کمک جامعه قابل پیگیری است. و ب) جوامعی که در حال حاضر مدیریت یا توسعه برنامه هایی برای مدیریت درختان و جنگل های شهری و اجتماعی خود ندارند. در نهایت، تخمینی از هزینه یا مخارج سرانه دلاری فدرال (USFS) به کمک جامعه قابل پیگیری است.

3.4. گزارش آتش سوزی

این فرم برای جمع آوری اطلاعات آتش سوزی جنگل برای وقوع آتش سوزی در مناطق وحشی در داکوتای شمالی طراحی شده است. داده های مربوطه جمع آوری شده عبارتند از: 1) تاریخ کشف و مهار آتش، 2) اندازه آتش سوزی (سطح زمین)، 3) اطلاعات مکانی (طول و عرض جغرافیایی و مالکیت زمین، 4) علت آتش سوزی، 5) پوشش گیاهی سوخته، و 6) سازه ها از بین رفته یا تهدید کرد. این اطلاعات در مدل‌سازی اختلال و گسترش آتش بسیار مهم خواهد بود، به عنوان مثال، با تعریف یک شاخص جداسازی ناپارامتری (SI) برای تعیین بالقوه نوع پوشش مستعد اختلال آتش‌سوزی. انواع پوشش های ذکر شده در فرم عبارتند از، چمن، زمین زراعی، جنگل کاج، جنگل جنگلی، قلم مو و هر دسته دیگر. داکوتای شمالی دارای شیب آب و هوایی از غرب خشک‌تر تا بخش‌های شرقی پرآب است. SI را می توان از [ 14 ] محاسبه کرد] :

،(1)

جایی که شاخص جدایی بین انواع پوشش i و j است ، ناحیه همپوشانی بین انواع پوشش i و j است، یا ناحیه ای برای پوشش نوع i یا j است، و Min نشان دهنده حداقل تابع (تعداد کوچکتر بین و ) است. داده‌های برنامه GIS و داده‌های آتش را می‌توان برای مدل‌سازی تغییرپذیری مکانی-زمانی در فواصل بازگشت آتش با استفاده از روش Stambaugh و Guyette استفاده کرد [ 15 ]. فواصل بازگشت آتش را می توان از طریق تعیین تجربی میانگین فاصله آتش سوزی (MFI) از [ 15 ] تخمین زد:

،(2)

که در آن TRI نشان دهنده شاخص زبری توپوگرافی است، POP نشان دهنده گزارش طبیعی تراکم جمعیت انسان است، و RD فاصله رودخانه است. ارتفاع شعله را می توان از رابطه زیر [ 16 ] مدل کرد:

،(3)

که در آن سرعت باد در یک ارتفاع معین (m/s)، ارتفاع شعله (m) در غیاب باد، و گرانش (m/s ² ) است. مماس زاویه شیب شعله متناسب با .

3.5. کمک به جنگلداری و پاسخگویی

خدمات جنگل داکوتای شمالی از طریق برنامه های توسعه ای خود، مؤلفه های آموزشی را از طریق چندین برنامه گسترش می دهد. از جمله، آموزش حفاظت از منابع طبیعی، Enviroton، روز درختکاری، و مسابقه پوستر خرس دودی. گسترش این برنامه از طریق راه‌های متعددی از جمله مراکز آموزش معلمان در سراسر ایالت، کارگاه‌های Project Learning Tree و از طریق سایر برنامه‌های توسعه K-12 تسهیل می‌شود. برخی از این برنامه ها تحت حمایت برنامه ایالتی استراتژیک آموزش محیطی داکوتای شمالی تامین می شوند. سازمان دهندگان این رویدادها اکنون می توانند از طریق فرم Forestry Assistance & Accountability گزارش دهند. این فرم همچنین به صورت پویا به فرم Accountability Measures مرتبط است ( شکل 4 ). این اطلاعات می تواند

برای پیگیری برنامه های آموزشی در سراسر ایالت استفاده شود.

3.6. آموزش

فرم آموزشی یک پایگاه داده را با برنامه های آموزشی موجود و آژانس های همکار پر می کند. آموزش فهرست شده شامل 1) آموزش آتش نشانی، 2) آموزش حشرات و بیماری ها، 3) آموزش و آموزش مالکان زمین، و هر برنامه آموزشی مبتنی بر آژانس دیگر. آژانس های همکاری که ممکن است درگیر شوند عبارتند از وزارت کشاورزی داکوتای شمالی (NDDA)، ND Game & Fish، توسعه NDSU، خدمات بازرسی سلامت حیوانات و گیاهان (APHIS)، سازمان های قبیله ای و سایر آژانس های بالقوه.

3.7. برنامه سرپرستی جنگل

رهنمودهای اولیه به منظور تعیین خطوط بالقوه مباشرت در ایالت ها بود. ابزارهای لازم برای خدمات جنگل داکوتای شمالی را برای رسیدگی موثر و کارآمد به مسائل حیاتی منابع جنگلی در مقیاس های ایالتی، منطقه ای و اجتماعی فراهم کنید. و به مدیران منابع جنگلی ابزارهای بی طرفانه ای برای رسیدگی به مشکلات، فرصت ها و اهداف مرتبط با الگوهای درهم آمیخته مالکیت زمین فدرال، شهری، ایالتی و خصوصی در داکوتای شمالی ارائه دهد. فرم ( شکل 5) طراحی شده برای نظارت بر جنگل و کمک جنگلداری روستایی به ردیابی تعداد مالکانی که در برنامه های کمک به مالک زمین یا برنامه های مبتنی بر آموزش شرکت کرده اند کمک می کند. ارزش برنامه های آموزش محور از بخش 3.6 می آید. این فرم همچنین سطح زمین را برای 1) طرح های مدیریت سرپرستی جنگل جدید و/یا اصلاح شده، 2) طرح های مدیریت سرپرستی جنگل جدید و/یا اصلاح شده که در مناطق اولویت بندی شده هستند محاسبه می کند. این مناطق شامل مناطق با اولویت بالا، اولویت متوسط ​​و مناطق با اولویت پایین (مثلاً

[ 10 ]). تعداد طرح ها برای هر سال مالی را می توان در پایگاه داده جستجو کرد. سایر مناطق حیاتی که به راحتی قابل استعلام هستند عبارتند از: الف) جنگل های خصوصی غیر صنعتی پایه (NIPF) هکتارها در مناطق مهم منابع جنگلی، ب) هکتارهای تحت پوشش طرح های نظارتی فعلی جنگل، ج) هکتارها در مناطق مهم منابع جنگلی تحت پوشش جنگل فعلی. طرح‌های سرپرستی، د) تعداد کل هکتارها در مناطق مهم منابع جنگلی که به‌طور پایدار مدیریت می‌شوند، همانطور که توسط یک طرح نظارتی فعلی جنگل تعریف شده است، ه) هکتارها در حال حاضر تحت برنامه مدیریت انگیزه‌های کیفیت محیطی (EQIP).

استفاده از فرآیندهای تصادفی مارکو به عنوان مثال[ 13 ] ما با موفقیت از داده‌های برنامه سرپرستی جنگل برای مدل‌سازی پتانسیل‌های انتقال و تغییرات منطقه‌ای برای داکوتای شمالی شرقی استفاده کردیم. پارادایم اصلی ما این بود که انتقال جنگل را به عنوان یک فرآیند مارکوف مرتبه اول با و برای تعریف کنیم . اگر احتمال مشروط تحت تأثیر حالت های قبلی قرار نگیرد[ 13 ] [ 17 ] :

،(4)

با تراکم انتقال. یک فرآیند مارکوی را می توان به اندازه کافی توسط دو تابع تعیین کرد:

و به گونه ای که برای آن زمان [ 17 ] :

،(5)

که همچنین برای تمام سلسله مراتب صدق می کند . زنجیره مارکوف زمان ثابت را می توان با ماتریس گذار مارکوف برای و به گونه ای تعیین کرد که[ 13 ]

[ 18 ]:

،(6)

با و به این ترتیب[ 13 ] [ 18 ] :

(7)

که در آن n _i (t − 1) تعداد کل سلول هایی است که از دسته در طول دوره انتقال t گذر می کنند، n _ij (t) تعداد سلول هایی است که از دسته i به j در دوره انتقال t گذر می کنند (Wu et al., 2006). از معادله (6)، اگر

کجا برای و در غیر این صورت، سپس در و پیوسته است

جایی که من ماتریس هویت، با و

[ 13 ] [ 19 ] . Q یک مولد بینهایت کوچک است که نشان دهنده نرخ تغییر انتقال است. بنابراین می توانیم حدس بزنیم که نرخ گذار در زمان y راه حل هایی برای

، سیستم معادلات دیفرانسیل.

3.8. کمک به درخت بیمار، تهدید جنگل، چت

فرم کمک درخت بیمار برای کمک به مالکان خصوصی طراحی شده است تا داده های پایه را برای مدیریت هر درختی که علائم بیماری را نشان می دهد ارائه دهند. فهرست جامعی برای گونه‌های درختی رایج در ایالت ارائه شده است که در صورت شناخته شدن، امکان ورود ارقام وجود دارد. ماژول تهدید جنگل برای ارائه جزئیات مختصری از تهدیدات بالقوه در دسته های زیر طراحی شده است: 1) گیاهان مهاجم، 2) حشرات، 3) بیماری ها، 4) آب و هوا، 5) از دست دادن فضای باز، 6) آلودگی، 7) وحشی. آتش سوزی در زمین، 8) گونه های مهاجم دیگر، به عنوان مثال، کارهای خاکی غیر بومی، 9) تفریحات مدیریت نشده یا هر تهدید فهرست نشده دیگری. این فرم همچنین برای هر تهدید فهرست شده، یک تصویر و توضیحات متنی از هر تهدید در شناور ماوس رایانه ارائه می کند ( شکل 6). یک ماژول چت نیز در درجه اول برای جنگلبانان از مناطق جغرافیایی مختلف ایجاد شد تا بتوانند به خصوص در مورد مسائل مربوطه گفتگو کنند. به این ترتیب ماژول چت به طور موثر یک بستر اضافی برای ارتباط فراهم می کند.

3.9. اقدامات پاسخگویی

گزارش اقدامات پاسخگویی جامع ترین جزء مدیریت طراحی شده است. این شامل دوازده بخش و هفت حوزه داده های دستاورد است که می تواند در هر ترکیبی مورد استفاده قرار گیرد. بخش ها عبارتند از: 1) رشد اقتصادی مبتنی بر جنگل. 2) منافع اقتصادی مبتنی بر جنگل. 3) برنامه ریزی حفاظت در برابر آتش سوزی جامعه. 4) افزایش ظرفیت آتش نشانی روستایی (RFD). 5) برنامه های آگاهی و پیشگیری از آتش سوزی وحشی. 6) ارتقای آموزش معلمان و دانش آموزان K-12. 7) برنامه های آموزشی و صدور گواهینامه مجدد درختکاران. 8) ابتکارات کاشت درختان حفاظت از مخروطیان (همیشه سبز). 9) تأمین منابع طبیعی از طریق برنامه های سرپرستی. 10) برنامه های جنگلداری جامعه. 11) برنامه های سلامت و پایداری جنگل. 12) برنامه های مدیریت چند منظوره. هفت حوزه برای داده های دستاوردها عبارتند از: 1) اطلاعات و آموزش، 2) جنگلداری جامعه، 3) مدیریت منابع جنگل، 4) مدیریت آتش سوزی، 5) تولید درخت، 6) جنگل های دولتی، و 7) بهداشت جنگل. برای هر داده موفقیت یک شاخص عملکرد به طور خودکار بر اساس عوامل اساسی در هفت حوزه و واحدهای اندازه گیری استاندارد محاسبه می شود. یک پایگاه داده قابل جستجو بر اساس تاریخ نیز تولید می شود.

4. تجزیه و تحلیل نتایج

شایان ذکر است که بیشتر وقوع آتش سوزی در زمین های وحشی در جنگل های ساحلی یا نزدیک به ساحل است ( شکل 7 ). این نشان می‌دهد که حتی با تراکم نسبتاً بالاتر توده، کاهش احتمال آتش‌سوزی و ارتفاع تاج‌پوش کمتر در میان عوامل دیگر، باز هم احتمال آتش‌سوزی بالاتری نسبت به جنگل‌های مرتفع دارند. شکل 8 (الف) میانگین و حداکثر سرعت باد را برای ایستگاه‌های شبکه آب‌وهوای کشاورزی داکوتای شمالی (NDAWN) نشان می‌دهد که در همان روز ثبت آتش‌سوزی در زمین‌های وحشی ثبت شده است. چند ضلعی های تیسن با استفاده از ArcGIS برای تعیین مکان های GPS آتش سوزی های زمین وحشی با کدام ایستگاه NDAWN تولید شدند. واضح است که حداکثر سرعت باد در جایی که مناطق سوخته بزرگتر بودند ثبت شد. در Bottineau مساحت سوخته از 400 متر مربع فراتر ^رفتاگرچه سرعت باد نسبتاً کمتر بود، این را می توان به نوع پوشش گیاهی کمتر مقاوم در برابر آتش در این منطقه نسبت داد که با درختان برگ سوزنی معمولی نیز درخشان است. از معادله (3)، ما 0.2 متر، 0.4 متر، 0.6 متر، 0.8 متر، 1.0 متر، 1.2 متر، 1.4 متر و 1.6 متر مدل سازی کردیم. منطق انتخابی برای مقادیر، پوشش طیف وسیعی از پوشش گیاهی سرزمین‌های وحشی بود، یعنی علف‌های دشتی که بیشتر داکوتای شمالی را پوشش می‌دهند، ارتفاعات متناوب بوته‌ها و همچنین اجازه دادن به محدوده قابل قبولی از ارتفاعات آتش‌سوزی در زمین‌های وحشی ناشی از انسان‌زایی ( شکل 8( ب) ). از شکل 8 (c) ، برای مقادیر استفاده شده، دریافتیم که از 4٪ – 59٪ ( ) متغیر است. ایستگاه های NDAWN که برد بالاتری برای

شامل هازن، دریاچه لاک پشت و واتفورد سیتی بود، با این حال، مناطق سوخته از نظر سطح زمین کوچکتر بودند. شکل 9(a)-(h) تغییرات ارتفاع شعله را بر حسب سانتی متر نشان می دهد که باد با توجه به طول و عرض جغرافیایی در نظر گرفته می شود. برای محدوده مقادیر مورد استفاده، روند مشاهده شده این است که ارتفاع شعله نسبت به باد در یک نوار با روند شمال غربی – جنوب شرقی در امتداد منطقه مراتع مرکزی بیشتر است. از شکل 7 ، در سال 2012، بیشترین وقوع آتش سوزی گزارش شده برای این منطقه در شهرستان اشتوتسمن بوده است. همچنین ارزشمند است که هیچ روند یکنواخت قابل تشخیصی برای ارتفاع شعله برای هر مکان وجود ندارد (روند همان روندی را که می‌توان از شکل 8 (c) تولید کرد، تقلید می‌کند). همه نمودارها با استفاده از SigmaPlot (Systat Software, San Jose, CA) تولید شدند.شکل 10(a)-(h)

نمودارهای قطبی را نشان می دهد که در آن فاصله از مبدأ نمودار با نشان داده می شود و زاویه بین محور افقی مثبت و بردار شعاع از مبدا با جهت باد که توسط ایستگاه های NDAWN ثبت شده است نشان داده می شود. آنها ترکیبی سالانه از گل های رز جهت باد را با توجه به رویدادهای آتش سوزی ثبت شده نشان می دهند. به وضوح می توان مشاهده کرد که برای مکان هایی که جهت های غالب به سمت غرب هستند، مقادیر بالاتری از شیب های مماسی بزرگتر و مناطق به همان اندازه بزرگتر تحت تأثیر قرار می گیرند. در چشم انداز سالانه الگوهای باد و چندین مکان، پیش بینی جهت جریان ورودی و برگشتی به همان اندازه دشوارتر است. با این وجود، می‌توانیم از شکل‌های 10(a)-(h) استنباط کنیم که برای

یک روند غالب در شمال غربی برای جهت باد وجود دارد.

از شکل 11(a)-(h) ، دسته بندی های زیر از کاربری و پوشش زمین برشمرده شده است: 1-محصولات ردیفی،

2-غلات، یونجه، بذر، 3-دیگر محصولات، 4-زمین بیکار/آیش/برنامه ذخیره سازی حفاظتی (CRP)، 5-علف، مرتع، غیرکشاورزی، 6-زمین جنگلی، 7-شهری/توسعه یافته، 8-آب . بیشترین تغییر در مساحت ( شکل 11(a)-(c) ) بین سالهای 2000 و 2001، رده آب است، همانطور که توسط قله برجسته نشان داده شده است. این تغییر اوج را می توان به سیل قابل توجه در سال 2001 نسبت داد. سایر قله های قابل توجه عبارتند از غلات، یونجه، بذر و زمین های زراعی بیکار/آیش/CRP در حال عبور به علف، مرتع، دسته غیر کشاورزی. این نیز ممکن است به دلیل تبدیل زمین های بیشتر به زمین های CRP باشد. CRP یک برنامه حفاظت از زمین است که توسط آژانس خدمات مزرعه (FSA) اداره می شود و کشاورزان ثبت نام شده در این برنامه موافقت می کنند زمین های حساس به محیط زیست را از تولیدات کشاورزی حذف کنند.

و گونه های گیاهی که سلامت و کیفیت محیط را بهبود می بخشد. در دوره 2002-2001، مناطقی که زیر سیل قرار داشتند را می توان در حال عبور به دیگر ایالت های «جذب» مشاهده کرد، به عنوان مثال دسته های 2 تا 7. دسته هایی که بین سال های 1999-2001 تغییرات قابل توجهی را به نمایش گذاشتند شامل سایر محصولات کشاورزی، مناطق شهری/توسعه یافته، و زمین های جنگلی هستند. . با در نظر گرفتن این زیرمجموعه ایالتی که شامل دو منطقه بزرگ شهری است، می توانیم اثرات تبدیل جنگل را ارزیابی کنیم. به عنوان مثال از نمودارهای احتمالات انتقال ( شکل 11(d)-(f)احتمال انتقال جنگل به طبقه شهری/توسعه یافته 0.0095 در 1999-2000، 0.0467 در 2000-2001 و 0.0411 برای دوره کامل 1999-2001 است. این روند احتمالاً پایین است زیرا بیشتر توسعه در سمت شرقی داکوتای شمالی به طور قابل توجهی بر جنگل های ساحلی غالب موجود در این منطقه تأثیر نمی گذارد. اما باز هم از آنجایی که این منطقه به شدت تحت تاثیر سیل های دوره ای است، برای دوره زمانی 2000-2001، موارد بیشتری از ترانزیت دسته آب به ایالت های دیگر وجود داشت. مناطق با دانه، یونجه، دسته دانه تقریباً یک احتمال یکنواخت بدون تغییر در طول دوره سه ساله را نشان دادند.

5. نتیجه گیری ها

هدف از تحقیق ما ارائه ابزاری سیستماتیک، کمی و نوآورانه بود که از تصمیم گیرندگان در مدیریت جنگلداری حمایت می کند. سیستم طراحی شده را می توان برای دسترسی به طرح های برنامه مدیریت جنگل، به ویژه در مواردی که این برنامه ها وجود ندارد، استفاده کرد. علاوه بر این، این سیستم یک جزء جدایی ناپذیر در نمایش فضایی مناطقی است که بهترین سیاست های جنگلداری ممکن است بهترین نتایج را به دست آورند. ADSS به عنوان یک چارچوب پویا تطبیقی ​​به صورت مدولار برای بهینه سازی قابلیت های سیستم و ارائه انعطاف پذیری برای آینده طراحی شده است. این سیستم برای ارزیابی بلادرنگ اطلاعاتی که از همه نهادهای وابسته به دست می آید، فراهم می کند. این سیستم دارای یک مرحله پایه است که با استفاده از خدمات وب ArcGIS مستقر شده است. برنامه ها و سرویس های وب از روش های احراز هویت پیکربندی شده و الف.

از این ADSS یک دروازه امن برای تحویل لایه های داده مشتق شده از پروژه تحلیل فضایی داکوتای شمالی (SAP) طراحی شد. از این پلتفرم، اطلاعات منابع و متغیرهای مدیریت کلید را می توان از طریق مرورگرهای وب غیر احراز هویت، بازیابی، پرس و جو یا فهرست بندی کرد. ADSS به عنوان یک پیوند حیاتی از مکانیسم گزارش دهی جنگلداری شهر، شهرستان، ایالت و فدرال برای NDFS و شرکای وابسته به وجود آمده است. به عنوان مثال، تنها در سال 2001، گزارش آتش سوزی در زمین های وحشی با بیش از 930 رکورد به اوج خود رسید که موفقیت قابل توجهی را نشان می دهد. عموم مردم می توانند از سیستم با پرس و جو در چندین لایه سوابق و در نتیجه رمزگشایی دستاوردهای مدیریت استفاده کنند. از آنجایی که این سیستم همچنین داده های پایه را در مورد منابع دیگر ارائه می دهد، به عنوان مثال، حوزه های آبخیز و مجموعه داده های هیدرولوژیکی تصحیح شده جغرافیایی،

چندین فرم مدیریت منابع در ADSS گنجانده شد، برای مثال، پیچیده ترین فرم طراحی شده برای ردیابی دستاوردهای جامعه برای برنامه های جنگلداری شهری و اجتماعی بود. نتایج قابل اندازه گیری شامل تأثیر برنامه های جنگلداری بر جوامع محلی در هر سال مالی، تأثیر مشاوره حرفه ای ارائه شده به افراد یا جوامع، و بودجه سرانه فدرال در میان سایر موارد قابل تحویل است. اشکال دیگر عبارتند از آتش سوزی در زمین های وحشی، نوآوری در جنگلداری دولتی و خصوصی، کمک های جنگلداری و اقدامات پاسخگویی، برنامه های آموزشی جنگلداری، سلامت جنگل، و چت آنلاین. یکپارچه برای اکثر این فرم ها پایگاه داده های نسبی مرتبط هستند. پایگاه‌های اطلاعاتی اطلاعات مربوط به مدیریت منابع جنگلداری قابل بازیابی را ذخیره می‌کنند.

منابع