جغرافیا و برنامه ریزی منطقه‌ای

جغرافیا و برنامه ریزی منطقه‌ای

ارائه مدل هوشمند GIS برای شناسایی و پیش‌بینی نقاط پرخطر شهری با تلفیق داده‌های مکانی و یادگیری ماشین

نوع مقاله : مقاله علمی -پژوهشی کاربردی

نویسنده
گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران.
10.22034/jgeoq.2026.601292.4542
چکیده
افزایش جمعیت شهری، توسعه نامتوازن کالبدی و رشد حجم ترددهای درون‌شهری، ضرورت شناسایی و پیش‌بینی نقاط پرخطر شهری را به‌عنوان یکی از مهم‌ترین الزامات مدیریت ایمنی و کاهش آسیب‌پذیری شهری مطرح کرده است. هدف پژوهش حاضر، ارائه یک مدل هوشمند مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی برای شناسایی و پیش‌بینی نقاط پرخطر شهری با تلفیق داده‌های مکانی، محیطی و اجتماعی با الگوریتم‌های یادگیری ماشین است. در این پژوهش، مجموعه‌ای از متغیرهای مؤثر بر شکل‌گیری نقاط پرخطر، شامل تراکم جمعیت، شبکه معابر، شدت و نوع کاربری اراضی، فاصله از مراکز پرتردد، وضعیت دسترسی به خدمات شهری، ویژگی‌های هندسی معابر، سوابق رخدادهای خطرناک و سایر شاخص‌های کالبدی و محیطی، در محیط GIS گردآوری، استانداردسازی و تحلیل می‌شوند. سپس با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، از جمله Random Forest، Support Vector Machine و XGBoost، الگوی فضایی نقاط پرخطر استخراج و احتمال وقوع خطر در محدوده‌های مختلف شهری پیش‌بینی می‌شود. به‌منظور افزایش دقت مدل، اهمیت نسبی متغیرها با استفاده از روش‌های تفسیرپذیری مدل ارزیابی شده و عملکرد الگوریتم‌ها بر اساس شاخص‌هایی نظیر Accuracy، Precision، Recall، F1-Score و AUC-ROC مقایسه خواهد شد. در نهایت، خروجی مدل در قالب نقشه پهنه‌بندی خطر در محیط GIS ارائه می‌شود تا امکان شناسایی نواحی دارای ریسک بالا و اولویت‌بندی مداخلات مدیریتی و زیرساختی فراهم شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Providing an intelligent GIS model to identify and predict urban high-risk areas by combining spatial data and machine learning

نویسنده English

Alireza Rahimian
Department of Physical Education and Sport Science, Karaj Branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran.
چکیده English

The increase in urban population, unbalanced physical development, and the growth of intra-urban traffic volume have raised the necessity of identifying and predicting urban high-risk areas as one of the most important requirements for safety management and reducing urban vulnerability. The aim of the present study is to present an intelligent model based on geographic information systems to identify and predict urban high-risk areas by integrating spatial, environmental, and social data with machine learning algorithms. In this study, a set of variables affecting the formation of high-risk areas, including population density, road network, intensity and type of land use, distance from high-traffic centers, access to urban services, geometric characteristics of roads, records of dangerous events, and other physical and environmental indicators, are collected, standardized, and analyzed in a GIS environment. Then, using machine learning algorithms, including Random Forest, Support Vector Machine, and XGBoost, the spatial pattern of high-risk areas is extracted and the probability of danger in different urban areas is predicted. In order to increase the accuracy of the model, the relative importance of the variables will be evaluated using model interpretability methods and the performance of the algorithms will be compared based on indicators such as Accuracy, Precision, Recall, F1-Score and AUC-ROC. Finally, the model output will be presented in the form of a risk zoning map in a GIS environment to enable the identification of high-risk areas and the prioritization of management and infrastructure interventions.

کلیدواژه‌ها English

Geographic Information System
Urban Hazards
Spatial Analysis
Artificial Intelligence
Urban Management