اولویت‌بندی عملیات تعمیر جاده‌های جنگلی با استفاده از ارزیابی چند معیاری مکانی و نمایۀ وضعیت جاده‌های غیرآسفالته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشکدة منابع طبیعی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

10.22059/jfwp.2026.411262.1390

چکیده

مقدمه: اولویت­بندی نیازها در عملیات تعمیر جاده­ های جنگلی یکی از چالش برانگیزترین قسمت ­های مدیریت جاده است. زیرا از طرفی میزان بودجه با هزینه­ ها تناسب ندارد و از طرف دیگر در شرایط غیرقابل پیش ­بینی جنگل، ریسک رخ دادن ایرادهای جدید و به هم خوردن نظم برنامه ­ریزی بسیار بالاست. پژوهش حاضر با هدف اولویت‌بندی عملیات تعمیر جاده‌های جنگلی و مقایسۀ کارایی دو روش رایج ارزیابی چندمعیاری مکانی و نمایۀ وضعیت جاده­ های غیرآسفالته در اولویت­ بندی نیازهای تعمیر انجام شد.
روش پژوهش: منطقۀ مورد مطالعه بخش نمخانۀ جنگل آموزشی–پژوهشی خیرود بود که 11720 متر شبکه جادۀ اصلی آن با استفاده از موقعیت مکانی آبروها به 50 قطعه تقسیم و داده‌های میدانی برای هر دو روش به‌طور همزمان برداشت شد. در ارزیابی چندمعیاری، معیارهای مؤثر با استفاده از روش دلفی تعیین و سپس با فرآیند تحلیل سلسله‌مراتبی وزن‌دهی و در محیط GIS تلفیق و نقشه شایستگی تعمیر جاده ایجاد شد. در روش نمایۀ وضعیت جاده­ های غیرآسفالته، نوع و تراکم هفت نوع ایراد اصلی جاده در هر قطعه اندازه‌گیری و بعد از انجام تحلیل­ ها، نمایه وضعیت محاسبه ­شد. برای مقایسۀ آماری نتایج دو روش از آزمون رتبة علامت­دار ویلکاکسون و به‌منظور بررسی میزان توافق نتایج دو روش، ضریب کاپای کوهن استفاده شد.
یافته­ها: پس از انجام سه مرحله فرآیند دلفی، نظرهای کارشناسان نزدیک و معیارها برای اولویت­بندی تعمیر جاده مشخص شدند. نتایج تحلیل سلسله مراتبی نشان داد که معیار زهکشی بیشترین وزن را در اولویت‌بندی عملیات تعمیر داشته و حدود 30 درصد از وزن کل را به خود اختصاص داد. با توجه به نقشۀ شایستگی تنها 22 درصد قطعه­ ها در کلاسه‌های اولویت زیاد و خیلی زیاد برای تعمیر قرار گرفته، و بخش عمدۀ شبکه در وضعیت نسبتاً مناسب است. نتایج روش نمایۀ وضعیت بیانگر کیفیت بالای روسازی بود، به‌طوری‌که 94 درصد قطعه‌ها در وضعیت عالی و خیلی خوب قرار داشتند. نتایج آزمون ویلکاکسون نشان داد که بین نتایج کلی دو روش اختلاف معنی­دار وجود دارد. هر چند نتایج توصیفی نشان داد که در 34 درصد قطعه ­ها بین نتایج دو روش تطابق وجود دارد ولی این تطابق­ها می­تواند تصادفی باشد. نتایج بررسی تطابق دو روش با ضریب کاپای کوهن نشان داد که تطابق بین نتایج قطعه­ ها در دو روش ضعیف بوده و از نظر آماری معنی ­دار نیست.
نتیجه­ گیری: به‌طور کلی روش نمایۀ وضعیت جاده­ های غیرآسفالته ایرادهای عینی موجود را برداشت می ­کند، در صورتی که روش ارزیابی چند معیاری با توجه به نوع معیارها، بیشتر پتانسیل و احتمال بروز تخریب را لحاظ می­کند که این امر می­تواند دلیل تفاوت نتایج این دو باشد. روش نمایۀ وضعیت جاده­ های غیرآسفالته می‌تواند به‌عنوان مبنایی دقیق برای ارزیابی شرایط موجود و برنامه‌ریزی کوتاه‌مدت و راهبرد تعمیر مورد نیاز به‌کار رود، در حالی‌که ارزیابی چندمعیاری مکانی ابزاری مناسب برای راهبرد تعمیر پیشگیرانه، تخصیص بهینۀ منابع محدود و در نظر گرفتن اهداف چندگانه فنی و محیط‌زیستی باشد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Prioritizing forest road maintenance using spatial multi-criteria decision making and the Unsurfaced Road Condition Index

نویسندگان [English]

  • Ehsan Abdi
  • Hosein Mosavi
  • Seyedََ Ata Ollah Hosseini
Department of Forestry and Forest Economics, Faculty of Natural Resources, University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

Introduction: Prioritizing maintenance needs in forest road maintenance operations is one of the most challenging aspects of road management. On the one hand, available budgets are often insufficient relative to maintenance costs, and on the other hand, the unpredictable conditions of forest environments create a high risk of new road problems occurring and disrupting planned schedules. This study aimed to prioritize forest road maintenance operations and compare the efficiency of two common approaches—Spatial Multi-Criteria Decision Making and the Unsurfaced Road Condition Index—for prioritizing maintenance needs.
Method: The study area was the second district of the Kheyrud Educational and Research Forest, where 11,720 m of the main road network was divided into 50 segments based on the spatial locations of culverts. Field data for both methods were collected simultaneously. In the multi-criteria approach, the effective criteria were identified using the Delphi method and then weighted through the Analytic Hierarchy Process (AHP). The criteria were integrated in GIS to produce a road maintenance suitability map. In the URCI method, the type and density of seven major road problems were measured in each segment, and the condition index was calculated after completing the required computations. The Wilcoxon signed-rank test was used for the pairwise statistical comparison of the two methods, while Cohen’s Kappa coefficient was employed to evaluate the level of agreement between the results of the two approaches.
Results: After completing three rounds of the Delphi process, expert opinions converged and the criteria for prioritizing road maintenance were identified. The results of the multi-criteria process showed that drainage had the highest weight in prioritizing maintenance operations, accounting for approximately 30% of the total weight. Only 22% of the road segments were classified in the high and very high maintenance-priority classes, indicating that most of the network was in relatively acceptable condition. The URCI results revealed a high surfacing quality, with 94% of the segments classified as excellent or very good. The Wilcoxon test indicated a statistically significant difference between the overall results of the two methods. Although descriptive results showed agreement between the two methods in 34% of the segments, this agreement could be attributed to chance. Cohen’s Kappa analysis further demonstrated that the agreement between the segment classifications of the two methods was weak and statistically insignificant.
Conclusion: Overall, the URCI method primarily evaluates existing and observable road problems, whereas the multi-criteria approach, depending on the selected criteria, emphasizes the potential and likelihood of future deterioration. Consequently, the influence of previous maintenance operations is less evident in the multi-criteria approach, which may explain the discrepancy between the results of the two methods. The URCI method can therefore serve as an accurate basis for assessing current road conditions and supporting short-term planning and on-demand maintenance strategies, while the Spatial Multi-Criteria process is more suitable for preventative maintenance strategies, optimal allocation of limited resources, and the consideration of multiple technical and environmental objectives.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Analytic Hierarchy Process (AHP)
  • Delphi method
  • Maintenance planning
  • Preventive maintenance
  • Road quality assessment
[1] Abdi, E., & Majnounian, B. (2018). Forest Road Maintenance. University of Tehran Press. 327 p.
[2] Majnounian, B. & Etter, H. (1992). Management plan revision for the district of Patom. Iranian Journal of Natural Resources, Special Issue, 104 p.
[3] Coulter, E.D., Sessions, J. & Wing, M.G. (2006). Scheduling forest road maintenance using the analytic hierarchy process and heuristics. Silva Fennica, 40(1): 143-160.
[4] Akay, A. E. (2006). Minimizing total costs of forest roads with computer-aided design model. Sadhana, 31(5): 621-633.
[5] Pellegrini, M. & Grigolato, S. (2013). Spatial multi-criteria decision process to define maintenance priorities of forest road network: an application in the Italian Alpine region. Croatian Journal of Forest Engineering, 34(1): 31-42.
[6] Musiime, R., Ferriz-Papi, J. & Marshall-Ponting, A. (2025). Developing a pavement condition assessment method for unpaved roads using the analytic hierarchy process (AHP). International Journal of Pavement Research and Technology, 18(1): 1-16.
[7] Fawzy, M. M., Elsharkawy, A. S., Hassan, A. A., & Khalifa, Y.A. (2025). Prioritization of Egyptian road maintenance using analytic hierarchy process. International Journal of Pavement Research and Technology, 18(2): 391-404.
[8] Eaton, R., Sidney, G., & Cate, D. (1987). Rating unsurfaced roads: A field manual for measuring maintenance problems (No. CRREL-SR-87-15). Cold Regions Research and Engineering Lab Hanover. US Army Corps of Engineers, 38 p.
[9] Zhang, C., & Elaksher, A. (2012). An unmanned aerial vehicle‐based imaging system for 3D measurement of unpaved road surface distresses. Computer‐Aided Civil and Infrastructure Engineering, 27(2): 118-129.
[10] Goudarzi, R., & Najafi, A. (2018). Multi-criteria decision-making methods in the management of forest road maintenance. Journal of Forest and Wood Products, 70(4): 627-636.
[11] Heidari, M. J., Najafi, A., & Alavi, S. J. (2018). Pavement deterioration modeling for forest roads based on logistic regression and artificial neural networks. Croatian Journal of Forest Engineering, 39(2): 271-287
[12] Motlagh, A.R., Parsakhoo, A., Najafi, A., & Mohammadi, J. (2024). Development of a Sustainable Maintenance Strategy for Forest Road Wearing Courses in Different Climate Zones. Croatian Journal of Forest Engineering, 45(1): 139-156.
[13] Abdi, E., & Musavi, F. (2017). Evaluation of mechanical properties and strength of river and mine aggregate for pavement and maintenance of forest roads. Iranian Journal of Forest, 9(1): 15-27
[14] Berenji, F., Azhdari, F., Abdi, E., & Majnounian, B. (2017). Prioritizing road maintenance operations using. SSAFR symposium on systems analysis in forest resources. Suquamish, Washington. 8 p.
[15] Hayati, E., Majnounian, B., Abdi, E., Sessions, J., & Makhdoum, M. (2013). An expert-based approach to forest road network planning by combining Delphi and spatial multi-criteria evaluation. Environmental monitoring and assessment, 185(2):1767-1776.
[16] Malczewski, J. (1999) GIS and Multi criteria Decision Analysis. New York: John Wiley. 305 p.
[17] Abdollahi, M., Hosseini S.A., & Najafi, A. (2022). Predicting the decline of forest road pavement during the logging ban period in the north mountain forests of Iran. Journal of Natural Environment, 75(3): 502-514.