ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΑΕΙΦΟΡΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ & ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ» ΤΜΗΜΑ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ & ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ & ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ Μεταπτυχιακή Διατριβή με θέμα : ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΥΦΥΟΥΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΔΑΣΙΚΕΣ ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΤΗΣ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΣ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΖΙΓΚΡΙΚΑ ΝΙΚΟΛΕΤΑ Α.Μ.19 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ : ΗΛΙΑΔΗΣ ΛΑΖΑΡΟΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ Οι δεσμοί του ανθρώπου με το δάσος άρχισαν από τότε που εμφανίστηκε πάνω στη γη. Μπορούμε να πούμε ότι ο άνθρωπος γεννήθηκε στο δάσος και συνδέθηκε έμμεσα με αυτό σαν κυνηγός και συλλογέας καρπών. Ένα από τα πρώτα φαινόμενα που αντιμετώπισε ήταν και η φωτιά. Η επιστήμη σήμερα συμφωνεί, πως από την ημέρα που ο άνθρωπος έμαθε να χρησιμοποιεί τη φωτιά, αποτέλεσε το πρώτο όπλο στα χέρια του για να κυριαρχήσει στη φύση. Έτσι έκανε το μεγάλο βήμα για την εξέλιξή του. Αυτό όμως το μεγάλο βήμα δεν έμεινε χωρίς συνέπειες, ήταν επόμενο να έχει σοβαρές επιπτώσεις στη ζωή του και να αποτελέσει άμεσο κίνδυνο της ύπαρξής του. Έγινε η αιτία των μεγάλων παρεμβάσεών στη φυσική βλάστηση της γης και ειδικότερα στη δασική. Σήμερα για να εξαλείψουμε αυτόν τον κίνδυνο, εφαρμόζουμε μέτρα και μεθόδους για την καταστολή των πυρκαγιών και το σπουδαιότερο ερευνούμε και επιδιώκουμε την ανακάλυψη βελτιωμένων μεθόδων και μέσων πρόληψης και καταστολής τους.
1.2 Το πρόβλημα των δασικών πυρκαγιών στην Ελλάδα Οι δασικές πυρκαγιές είναι ένα φαινόμενο άρρηκτα συνδεδεμένο με τον ελληνικό χώρο. Από την αρχαία ακόμη ιστορία υπάρχουν πολλές αναφορές σε δασικές πυρκαγιές, τόσο στην Αττική, όσο και σε άλλες περιοχές. Το ίδιο συνεχίζεται και στη νεώτερη ιστορία μας. Από το 1956-1987 ξέσπασαν κατά μέσον όρο 827 πυρκαγιές που έκαψαν 222.778 στρ. με μέση καιγόμενη επιφάνεια 269 στρ Στη δεκαετία του 1970 κάηκαν στη χειρότερη χρονιά (1977) 537.632 στρέμματα με μέσο ετήσιο όρο 203.790 στρ., Στη δεκαετία του 1980 καταγράφηκαν δυο ιδιαίτερα καταστρεπτικές χρονιές (το 1985 κάηκαν 1.054503 στρ., το 1988 κάηκαν 1.105.011 στρ.) και ο μέσος όρος της δεκαετίας ανήλθε στα 524.167 στρ. Τα πρώτα πέντε έτη της δεκαετίας του 1990 παρουσίασαν επίσης σημαντικές απώλειες (μ.ο. 490.941 στρ.) αλλά ακολουθήθηκαν από 3 καλύτερα έτη (μ.ο. 313.000 στρ.).
Στη συνέχεια, το 1998,κάηκε έκταση σε περισσότερα οπό 1.30 στρ. Η περίοδος 2001-2006 παρουσίασε μεγάλη ύφεση με περίπου 10 στρέμματα καμένων δασικών εκτάσεων κατά μέσο όρο ετησίως. Τέλος, το 2007 υπήρξε η χειρότερη χρονιά για την Ελλάδα από άποψη δασικών πυρκαγιών. Κάηκαν περίπου 2.00 στρέμματα και χάθηκαν 67 ανθρώπινες ζωές. Στα παρακάτω γραφήματα φαίνεται ο αριθμός και οι καμένες εκτάσεις στην Ελλάδα από το 1980 έως το 2007.
1.3 Το πρόβλημα των δασικών πυρκαγιών σε άλλες χώρες Οι Μεσογειακές Χώρες έχουν το πιο έντονο πρόβλημα δασικής πυρκαγιάς λόγω της θέσης και των μετεωρολογικών συνθηκών τους. Η νότια Ευρώπη χαρακτηρίζεται συνήθως από τα καυτά και ξηρά καλοκαίρια, που συνδέονται στα υψηλά επίπεδα του κινδύνου πυρκαγιάς. Οι ισχυροί θερινοί άνεμοι μπορούν επιπλέον να κάνουν να βάλουν φωτιά στη υψηλή ταχύτητα. Επιπλέον, η έρευνα για την αλλαγή κλίματος δείχνει ότι ο αυξανόμενος κίνδυνος πυρκαγιάς είναι πιθανό να προκύψει από την παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου.
Αναλυτικότερα, στις χώρες της Νότιας Ευρώπης ο αριθμός των δασικών πυρκαγιών στο διάστημα 1980 2006 ήταν 1.366.291 όπου κάηκαν 13.298.486 εκτάρια δασικών εκτάσεων. Η κατανομή του αριθμού των πυρκαγιών και των καμένων εκτάσεων φαίνονται στα επόμενα δύο γραφήματα
1.4 Στόχοι της παρούσας διατριβής Η λήψη αποφάσεων κάτω από συνθήκες αβεβαιότητας, όπως συμβαίνει στις φυσικές καταστροφές, απαιτεί την εκτίμηση αξιόπιστων δεικτών επικινδυνότητας που θα οδηγήσουν σε έγκαιρο σχεδιασμό προστασίας και μείωσης απωλειών. Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η εξεύρεση μιας πρωτότυπης ευέλικτης και ευφυούς επιστημονικής προσέγγισης για τον καθορισμό ομάδων επικινδυνότητας ως προς τις δασικές πυρκαγιές στην περιοχή της Ανατολικής Μακεδονίας και της Θράκης, με βάση ιστορικούς, μορφολογικούς και μετεωρολογικούς παράγοντες. Αυτό γίνεται προκειμένου να δημιουργηθεί ένα μοντέλο που να κατηγοριοποιεί και ομαδοποιεί τα δασαρχεία της Περιφέρειας Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης όσον αφορά την επικινδυνότητά τους, συμβάλλοντας έτσι σημαντικά στην προσπάθεια χάραξης πολιτικής προστασίας και πρόληψης και στην σωστή κατανομή των ανθρώπινων και υλικών πόρων.
2. Υλικά και μέθοδοι 2.1. Στοιχεία ασαφούς άλγεβρας Η Ασαφής Λογική (Fuzzy Logic) εισήχθη από τον Lotfi A. Zadeh το 1968 και αποτελεί μια ευφυή τεχνική ελέγχου, η οποία δίνει τη δυνατότητα ανάπτυξης μοντέλων που ενσωματώνουν την εμπειρία των ειδικών και τις διαθέσιμες μετρήσεις, σε ένα σύνολο εύκολα κατανοητών κανόνων (Zadel,1968), (Cox, 2005). Η ασαφής λογική είναι ένα ευρύ επιστημονικό πεδίο που δημιουργήθηκε από την ανάγκη για παράκαμψη της αυστηρής παραδοσιακής δυαδικής λογικής, στην οποία υπάρχουν μόνο οι καταστάσεις του αληθούς ή του ψευδούς. H ασαφής λογική επιτρέπει τον ορισμό βαθμών αλήθειας, οι οποίοι μετρούν το κατά πόσο κάποιο αντικείμενο συμμετέχει σε ένα ασαφές σύνολο. Οι τιμές βαθμού αλήθειας ορίζονται από τις συναρτήσεις συμμετοχής, οι οποίες παίρνουν τιμές μεταξύ 0 και 1 ώστε να περιγράψουν κατά πόσο συμμετέχει κάποιο αντικείμενο σε ένα ασαφές σύνολο.
2.2 Βασικοί όροι των ασαφών συνόλων Στην ασαφή άλγεβρα υπάρχουν πολλά είδη συναρτήσεων εύρεσης βαθμού μέλους (ΒΜ) στο αντίστοιχο ασαφές σύνολο. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι οι τριγωνικές και οι τραπεζοειδείς συναρτήσεις, οι οποίες ορίζονται όπως φαίνεται παρακάτω. 0, if X a (X-a) / (m-a), if X (a,m) s ( ) 1, if X ￎ [m,n] (b-x) / (b-n), if X ￎ (n,b) 0, if X b Τριγωνική συνάρτηση μέλους 0, if X ￎ a ￎ (X-a) / (m-a), if X ￎ (a,m) s ( ) ￎ 1, if X ￎ [m,n] (b-x) / (b-n), if X ￎ (n,b) 0, if X ￎ b ￎ Τραπεζοειδής συνάρτηση μέλους f ( x; a, c) 1 1 e a ( x c ) Σιγμοειδής συνάρτηση μέλους Και παρουσιάζονται γραφικά όπως φαίνεται παρακάτω :
Σύμφωνα λοιπόν με την ασαφή άλγεβρα κάθε στοιχείο του πραγματικού κόσμου μπορεί να ανήκει ταυτόχρονα σε ένα σύνολο Α και στο συμπλήρωμα του αλλά με συμπληρωματικό ως προς το 1 βαθμό μέλους. Ο βαθμός μέλους κάθε στοιχείου του πραγματικού κόσμου στην τομή ασαφούς συνόλου με το συμπλήρωμα του καθορίζεται από τις πράξεις ασαφούς σύζευξης Fuzzy T Norms. Οι πράξεις T Norms εκτελούν την ένωση των μερικών δεικτών κινδύνου εκτελώντας ουσιαστικά την ασαφή λογική πράξη «ΚΑΙ» των αντίστοιχων ασαφών συνόλων. Στην περίπτωση της εκτίμησης κινδύνου αποτελούν την αισιόδοξη προσέγγιση, αφού αναθέτουν τον ελάχιστο ή σχετικά μικρό δείκτη κινδύνου. Αντίστοιχα οι πράξεις S-Norms αποτελούν την απαισιόδοξη προσέγγιση στο πρόβλημα της αξιοποίησης επικινδυνότητας, αφού επιτελούν ουσιαστικά την ασαφή λογική πράξη «Η» των αντίστοιχων ασαφών συνόλων. Όλες αυτές οι νόρμες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του ενιαίου δείκτη κινδύνου αφού ενοποιούν τους επιμέρους δείκτες κινδύνου συμβάντος και τους επιμέρους δείκτες σημαντικότητας.
Ενδεικτικά κάποιες από τις ασαφείς σχέσεις σύζευξης T Norms είναι (Ηλιάδης, 2007) : Προσέγγιση του Ελαχίστου T Norm T - Norm Αλγεβρικού Γινομένου Αντίστοιχα, κάποιες από τις ασαφείς σχέσεις σύζευξης S Norms είναι : Προσέγγιση S Norms του Μεγίστου Προσέγγιση του Αλγεβρικού Γινομένου S Norms
Πολλές φορές πρέπει να προσεγγιστούν μέσω προτύπων, έννοιες και φαινόμενα του πραγματικού κόσμου, όσο γίνεται πιο ρεαλιστικά. Στην περίπτωση αυτή της εκτίμησης κινδύνου η συνεισφορά κάθε παραμέτρου είναι διαφορετική. Κάποιοι παράγοντες έχουν πολύ πιο ισχυρή επίδραση στην εκτίμηση του κινδύνου και της ευπάθειας από τους άλλους. Έτσι κατά την πολυπαραγοντική λήψη αποφάσεων γίνεται χρήση άνισων συντελεστών βαρύτητας σε κάθε παράγοντα. Η παρακάτω συνάρτηση υλοποιεί μια τέτοια ασαφή σύζευξη ανάμεσα σε πολλά ασαφή σύνολα, με την χρήση μιας συνάρτησης f (μi, wi) η οποία αναθέτει τον συντελεστή βαρύτητας wi στο ΒΜ μi. Η συνάρτηση f ορίζεται ως εξής : F (a,w) = a 1/w όπου w : ο συντελεστής βαρύτητα.
3. Ανάπτυξη προτύπου μοντέλου 3.1 Περιοχή Έρευνας Ως περιοχή μελέτης έχει επιλεχθεί η Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θρακής, όπως φαίνεται στον παρακάτω χάρτη.
Η Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης καταλαμβάνει το βορειοανατολικό ακραίο τμήμα της χώρας, συνορεύει ανατολικά με την Τουρκία, βόρεια με την Βουλγαρία και δυτικά με την Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας και ειδικότερα με το Νομό Σερρών. Επίσης νοτιοδυτικά βρέχεται από το Αιγαίο Πέλαγος και νοτιοανατολικά από το Θρακικό Πέλαγος. Η Περιφέρεια αποτελείται από τους εξής πέντε νομούς: Καβάλας, Δράμας, Ξάνθης, Ροδόπης και Έβρου. Έχει συνολική έκταση 14.157 χιλ. στρέμματα και καλύπτει το 10,7% της συνολικής έκτασης της χώρας. Το κλίμα χαρακτηρίζεται γενικά μεσογειακό με ήπιους χειμώνες και ξηρό, θερμό καλοκαίρι. Η επικρατούσα διεύθυνση των ανέμων είναι νότιο-ανατολική. Ο πιο κρύος μήνας είναι ο Ιανουάριος με μέση θερμοκρασία 3,9ο C, ενώ ο πιο ζεστός είναι ο Ιούλιος με μέση θερμοκρασία 24,7ο C. Η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι 15,4ο C και η μέση ετήσια υγρασία 71%. Το μέσο ετήσιο ύψος βροχοπτώσεων ανέρχεται στα 700 mm περίπου με μέσο ετήσιο όρο ημερών βροχής τις 90.
3.2 Δεδομένα εφαρμογής Το πρόγραμμα υλοποιήθηκε με δεδομένα από τα δασαρχεία της Περιφέρειας Ανατολικής Μακεδονίας Θράκης τα οποία αφορούσαν όλα τα στοιχεία που είχαν καταγραφεί από το 1983 έως το 2004 για κάθε δασική πυρκαγιά. Tα δεδομένα ανήκουν σε τρεις κύριες κατηγορίες : Ιστορικά συχνότητα των δασικών πυρκαγιών καμένη έκταση, Μορφολογικά μέσο υψόμετρο της καιγόμενης περιοχής Μετεωρολογικά μέση υγρασία της καιγόμενης περιοχής μέση θερμοκρασία της καιγόμενης περιοχής μέση ένταση ανέμου της καιγόμενης περιοχής
Για την εύρεση της επικινδυνότητας των δασικών πυρκαγιών ακολουθήθηκε η δομή του παρακάτω μοντέλου ασαφούς λογικής.
4. Ανάπτυξη Συστήματος Ασαφούς Νόησης Το σύστημα ασαφούς νόησης (Fuzzy Interense System) αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας την ενσωματωμένη εργαλειοθήκη ασαφούς λογικής Matlab. Τα στοιχεία εισήχθησαν σε μια βάση Excel και διαμορφώθηκαν προκειμένου να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μεταβλητές εισαγωγής για το Matlab. Ο ασαφής ελεγκτής (fuzzy controller) σχεδιάζεται με ένα ειδικό πρόγραμμα που υπάρχει στο πακέτο του λογισμικού Matlab και ονομάζεται Fuzzy Editor. Με την εντολή Fuzzy του MATLAB ανοίγουμε τον FIS Editor, όπως φαίνεται στην Οθόνη 1, που μας επιτρέπει να σχεδιάσουμε έναν ασαφή ελεγκτή.
Οθόνη 1. Το περιβάλλον ανάπτυξης FIS του MATLAB
Η είσοδος είναι ο εκάστοτε παράγοντας (π.χ. το υψόμετρο), ενώ η έξοδος είναι ο βαθμός μέλους της υπό εξέταση περιοχής σε καθένα από τα τρία λεκτικά που αντιστοιχούν σε κάθε μεταβλητή. Τα όρια στα υπερσύνολα αναφοράς είναι οι ελάχιστες και οι μέγιστες τιμές αντίστοιχα, στο σύνολο τιμών του εκάστοτε παράγοντας. Για παράδειγμα στην περίπτωση του υψομέτρου τα υπερσύνολα αναφοράς είναι [0 1350] για την είσοδο και [0 1350] για τις εξόδους του συστήματος. Εδώ επελέγη το υψόμετρο 1350 m ως ακραία τιμή επειδή είναι η μέγιστη καταγεγραμμένη τιμή υψομέτρου της υπό εξέταση περιοχής. Έπειτα κάνοντας διπλό κλικ πάνω σε μια μεταβλητή ανοίγει ο Membership function editor (Περιβάλλον αξιολόγησης συναρτήσεων μέλους). Προστίθενται σε κάθε μεταβλητή εισόδου τα κατάλληλα ασαφή σύνολα, λεκτικά π.χ. "xamiles", "metries", "psiles" διαλέγοντας τις αντίστοιχες συναρτήσεις συμμετοχής. Στην πιο κάτω, Οθόνη 3., φαίνονται οι συναρτήσεις συμμετοχής της μεταβλητής ipsometro όπως σχεδιάστηκαν στο MATLAB.
Οθόνη 3. Συναρτήσεις συμμετοχής μεταβλητής ipsometro
Όσον αφορά στην πρώτη έξοδο, δοκιμάζουμε να ορίσουμε τρία ασαφή σύνολα, τα "low", "average", "high". (Οθόνη 4.)
Αφού οριστούν όλα τα σύνολα και για κάθε παράγοντα αντίστοιχα, επόμενο βήμα, είναι ο ορισμός των λεκτικών κανόνων με βάση τους οποίους θα λειτουργεί ο ελεγκτής. Για παράδειγμα λαμβάνοντας υπόψη μόνο την μεταβλητή ipsometro. Οι κανόνες που θα εφαρμοστούν είναι της μορφής : ΑΝ (ipsometro) ΕΙΝΑΙ (xamiles) ΤΟΤΕ (bmelous) ΕΙΝΑΙ (low) Αυτό μεταφράζεται ως εξής : ΑΝ το υψόμετρο είναι πολύ χαμηλό ΤΟΤΕ ο βαθμός μέλους είναι χαμηλός. Στην Οθόνη 5 φαίνονται όλοι οι κανόνες του ελεγκτή που σχεδιάσαμε μέσω του Rule Editor του Fuzzy του MATLAB. Με τον ίδιο τρόπο ορίζονται και οι υπόλοιποι παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη για την υλοποίηση του συστήματος.
Οθόνη 5. Σχεδιασμοί και υλοποίηση του συνόλου των ασαφών κανόνων
Στη συνέχεια το όλο σύστημα αποθηκεύεται με την μορφή ενός αρχείου FIS, το οποίο φορτώνεται από την γραμμή εντολών του MATLAB με την εντολή xlsread. Για να εκτελεστεί το FIS αρχείο που μόλις αποθηκεύτηκε, πρέπει να χρησιμοποιηθεί (πάλι στην γραμμή εντολών του MATLAB )την εντολή evalfis. Τέλος σώζεται το σύνολο των εντολών του MATLAB σε ένα αρχείο m. Στην οθόνη 6. φαίνεται το σύνολο των εντολών, που δόθηκε από την γραμμή εντολών του MATLAB, προκειμένου να εκτελεστεί το FIS και να μας δώσει τους βαθμούς μέλους.
Οθόνη 6. Εκτέλεση του προγράμματος FIS
Τα τελικά αποτελέσματα εξάγονται επίσης σε ένα αρχείο Excel, όπως για παράδειγμα φαίνεται παρακάτω στον πίνακα 1. για την χρονιά του 1983. Ομοίως για όλα τα χρόνια. Στην συνέχεια με τη χρήση της συνάρτησης σύζευξης F και των T-Norms παράγεται ο ενιαίος δείκτης κινδύνου πυρκαγιάς για κάθε Δασαρχείο. Πίνακας 1. Πίνακας αποτελεσμάτων για το 1983 (ενδεικτικός) ΔΑΣΑΡΧΕΙΑ ΑΡΙΘΜΟΣ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΣΤΡΕΜ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ ΜΕΣΟ ΥΨΟΜΕΤΡΟ ΜΕΣΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΜΕΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΕΣΗ ΕΝΤΑΣΗ ΑΝΕΜΟΥ 0.132 0.130 0.132 0.354 0.133 0.418 0.130 0.348 0.725 0.446 0.130 ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 0.130 0.130 0.131 0.534 0.133 ΑΛΕΞ/ΠΟΛΕΩΣ 0.373 0.130 0.187 0.684 0.133 ΣΟΥΦΛΙΟΥ 0.222 0.130 0.131 0.725 0.133 0.130 0.130 0.494 0.864 0.132 0.311 0.130 0.870 0.497 0.198 0.131 0.418 0.130 0.131 0.135
Δασαρχείο Καβάλας ΕΤΟΣ ΑΡΙΘΜΟΣ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ (1) ΣΤΡΕΜ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ (2) ΜΕΣΟ ΥΨΟΜΕΤΡΟ (3) ΜΕΣΗ ΥΓΡΑΣΙΑ (4) ΜΕΣΗ ΘΕΡΜΟ ΚΡΑΣΙΑ (5) ΜΕΣΗ ΕΝΤΑΣΗ ΑΝΕΜΟ Υ (6) f (1) f (2) f (3) f (4) f (5) f (6) min istoriko min meteorolog iko-klima min synolik o algevr istori algev meteor ol algev synol 1983 0.132 0.130 0.132 0.354 0.133 0.017 0.017 0.006 0.420 0.315 0.017 0.017 0.014 1984 0.477 0.131 0.454 0.133 0.227 0.017 0.139 0.420 0.463 0.106 0.017 0.106 0.017 0.004 0.021 1985 0.532 0.870 0.465 0.498 0.524 0.134 0.283 0.757 0.147 0.418 0.488 0.283 0.214 0.022 0.001 1986 0.591 0.473 0.486 0.589 0.135 0.250 0.349 0.154 0.406 0.555 0.108 0.250 0.108 0.108 0.087 0.024 1987 0.501 0.446 0.637 0.134 0.250 0.251 0.133 0.420 0.606 0.250 0.063 0.027 1988 0.520 0.452 0.628 0.134 0.271 0.250 0.138 0.420 0.596 0.250 0.068 0.027 1989 0.536 0.449 0.595 0.133 0.288 0.250 0.135 0.420 0.561 0.250 0.072 0.025 1990 0.601 0.462 0.594 0.134 0.361 0.250 0.145 0.420 0.560 0.250 0.090 0.025 1991 0.563 0.485 0.449 0.596 0.134 0.318 0.236 0.135 0.420 0.563 0.236 0.075 0.025 1992 0.594 0.486 0.462 0.576 0.134 0.353 0.237 0.145 0.420 0.541 0.237 0.084 0.024 1993 0.766 0.474 0.465 0.570 0.134 0.587 0.225 0.147 0.420 0.536 0.225 0.132 0.024 1994 0.869 0.463 0.462 0.562 0.133 0.755 0.214 0.145 0.420 0.527 0.214 0.162 0.024 0.001 1995 0.870 0.448 0.453 0.569 0.133 0.756 0.200 0.138 0.420 0.535 0.200 0.152 0.024 0.001 1996 0.870 0.434 0.757 0.189 0.189 0.143 1997 0.201 0.434 0.443 0.244 0.041 0.189 0.131 0.420 0.463 0.209 0.041 0.209 0.041 0.008 0.041 1998 0.201 0.434 0.443 0.244 0.041 0.189 0.131 0.420 0.463 0.209 0.041 0.209 0.041 0.008 0.041 1999 0.867 0.199 0.462 0.337 0.752 0.040 0.145 0.420 0.463 0.298 0.040 0.298 0.040 0.030 0.058 2000 0.818 0.257 0.492 0.505 0.249 0.670 0.066 0.170 0.420 0.469 0.213 0.066 0.213 0.066 0.044 0.042 2001 0.818 0.257 0.441 0.520 0.150 0.670 0.066 0.129 0.420 0.484 0.122 0.066 0.122 0.066 0.044 0.025 2002 0.818 0.257 0.434 0.842 0.135 0.670 0.066 0.124 0.807 0.463 0.108 0.066 0.108 0.066 0.044 0.040 2003 0.818 0.257 0.390 0.866 0.132 0.670 0.066 0.095 0.835 0.463 0.105 0.066 0.105 0.066 0.044 0.041 2004 0.818 0.257 0.425 0.519 0.136 0.670 0.066 0.118 0.441 0.463 0.109 0.066 0.109 0.066 0.044 0.022
5. Αποτελέσματα Για την σύγκριση των αποτελεσμάτων ελήφθησαν υπόψη τρεις περιπτώσεις και διενεργήθηκαν τρία σενάρια, όπου οι παράγοντες επηρεάζουν με διαφορετικό συντελεστή βαρύτητας. Συγκεκριμένα στο 1ο σενάριο δόθηκε ίση βαρύτητα σε όλους τους παράγοντες και εκτιμήθηκε η επικινδυνότητα από τις δασικές πυρκαγιές αξιολογώντας όλες τις παραμέτρους ισοδύναμα. Στο 2ο σενάριο δόθηκε μεγαλύτερη βαρύτητα στους μετεωρολογικούς παράγοντες και εκτιμήθηκε η επικινδυνότητα από τις δασικές πυρκαγιές αξιολογώντας όλες τις παραμέτρους, αλλά δίνοντας έμφαση στους μετεωρολογικούς δείκτες. Συντελεστή βαρύτητας αριθμού πυρκαγιών = 0,5 Συντελεστή βαρύτητας αριθμού στρεμμάτων καιγόμενης έκτασης=0,5 Συντελεστή βαρύτητας υψομέτρου = 0,4 Συντελεστή βαρύτητας υγρασίας = 0,8 Συντελεστή βαρύτητας θερμοκρασίας = 0,9 Συντελεστή βαρύτητας έντασης ανέμου = 0,9
Και στο 3ο σενάριο δόθηκε μεγαλύτερη βαρύτητα στους ιστορικούς παράγοντες και εκτιμήθηκε η επικινδυνότητα από τις δασικές πυρκαγιές αξιολογώντας όλες τις παραμέτρους, αλλά δίνοντας έμφαση στους ιστορικούς δείκτες. Συγκεκριμένα : Συντελεστή βαρύτητας αριθμού πυρκαγιών = 0,7 Συντελεστή βαρύτητας αριθμού στρεμμάτων καιγόμενης έκτασης=0,7 Συντελεστή βαρύτητας υψομέτρου = 0,5 Συντελεστή βαρύτητας υγρασίας = 0,5 Συντελεστή βαρύτητας θερμοκρασίας = 0,5 Συντελεστή βαρύτητας έντασης ανέμου = 0,5
6. Συμπεράσματα 6.1 Συμπεράσματα για την περίπτωση ίσης βαρύτητας παραγόντων Αρχικά μελετήθηκαν τα αποτελέσματα της εκτίμησης του συνολικού κινδύνου από τις δασικές πυρκαγιές αξιολογώντας με τον ίδιο συντελεστή βαρύτητας, όλες τις παραμέτρους και προέκυψε ότι τα πιο επικίνδυνα Δασαρχεία για κάθε χρονιά είναι τα ακόλουθα : 1983 : Δασαρχεία Ξάνθης και Ροδόπης 1984 : Δασαρχεία Ροδόπης, Διδυμοτείχου και Θάσου 1985 : Δασαρχείο Καβάλας, Διδυμοτείχου, Θάσου και Σουφλίου 1986 : Δασαρχείο Καβάλας, Διδυμοτείχου, Θάσου και Δράμας 1987-1995: Δασαρχείο Καβάλας Θάσου και Διδυμοτείχου 1996 : Δασαρχεία Θάσου και Καβάλας 1997 1999 : Δασαρχεία Καβάλας και Διδυμοτείχου 2000 : Δασαρχεία Καβάλας και Διδυμοτείχου 2001 2002 : Δασαρχεία Διδυμοτείχου και Δράμας 2003-2004 : Δασαρχείο Διδυμοτείχου
6.2 Συμπεράσματα για την περίπτωση μεγαλύτερης βαρύτητας στους μετεωρολογικούς παράγοντες Στην δεύτερη περίπτωση μελετήθηκαν τα αποτελέσματα της εκτίμησης του συνολικού κινδύνου από τις δασικές πυρκαγιές αξιολογώντας με μεγαλύτερο συντελεστή βαρύτητας τις μετεωρολογικές παραμέτρους και προέκυψε ότι τα πιο επικίνδυνα Δασαρχεία για κάθε χρονιά είναι τα ακόλουθα : 1983 : Δασαρχεία Ξάνθης και Ροδόπης 1984 : Δασαρχεία Θάσου και Ροδόπης 1985 : Δασαρχεία Θάσου, Καβάλας και Διδυμοτείχου 1986 : Δασαρχεία Καβάλας και Διδυμοτείχου 1987-1995: Δασαρχεία Καβάλας, Θάσου και Διδυμοτείχου 1996 : Δασαρχείο Καβάλας 1997 1999 : Δασαρχεία Καβάλας και Διδυμοτείχου 2000 : Δασαρχεία Δράμας και Διδυμοτείχου 2001 2004 : Δασαρχεία Διδυμοτείχου και Δράμας
6.3 Συμπεράσματα για την περίπτωση μεγαλύτερης βαρύτητας στους ιστορικούς παράγοντες Στην τρίτη περίπτωση μελετήθηκαν τα αποτελέσματα της εκτίμησης του συνολικού κινδύνου από τις δασικές πυρκαγιές αξιολογώντας με μεγαλύτερο συντελεστή βαρύτητας τις ιστορικές παραμέτρους και προέκυψε ότι τα πιο επικίνδυνα Δασαρχεία για κάθε χρονιά είναι τα ακόλουθα : 1983 : Δασαρχεία Ξάνθης και Ροδόπης 1984 : Δασαρχεία Θάσου και Ροδόπης 1985 : Δασαρχεία Νευροκοπίου και Καβάλας 1986 : Δασαρχεία Καβάλας και Διδυμοτείχου 1987-1989: Δασαρχεία Θάσου, Καβάλας και Διδυμοτείχου 1990 1992: Δασαρχεία Αλεξανδρουπόλεως, Θάσου, Διδυμοτείχου και Καβάλας 1993-1995 : Δασαρχεία Νευροκοπίου, Καβάλας και Διδυμοτείχου 1996 : Δασαρχείο Καβάλας 1997 1999 : Δασαρχεία Καβάλας και Διδυμοτείχου 2000 : Δασαρχεία Καβάλας και Διδυμοτείχου 2001 2004 : Δασαρχεία Θάσου και Διδυμοτείχου
6.4 Συμπεράσματα σχετικά με τις συναρτήσεις T-Norm Για την διεξαγωγή των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκαν οι ασαφείς σχέσεις σύζευξης MIN και αλγεβρικού γινομένου TNorm. Μελετώντας την κατάταξη της συχνότητας εμφάνισης στις τρεις πρώτες θέσεις των πιο επικίνδυνων περιοχών κάθε έτους χρησιμοποιώντας τις T-Norm συναρτήσεις, και αθροίζοντας τα για τα έτη 1983 έως 2004, προέκυψε η παρακάτω ταξινόμηση, όπως φαίνεται στον πίνακα 5 και 6. Συγκρίνοντας την κατάταξη της συχνότητας εμφάνισης των πιο επικίνδυνων περιοχών για την περίοδο 1983-2004, παρατηρήθηκε ότι ανεξαρτήτως T-Norm συνάρτησης, πιο επικίνδυνες περιοχές ως προς την συνολική επικινδυνότητα και ως προς την επικινδυνότητα που οφείλεται στους ιστορικούς παράγοντες ήταν τα Δασαρχεία Καβάλας, Δράμας, Θάσου και Διδυμοτείχου. Ενώ όσον αφορά την επικινδυνότητα που οφείλεται στους μετεωρολογικούς, πιο επικίνδυνες περιοχές παρατηρήθηκαν τα Δασαρχεία Διδυμοτείχου, Σουφλίου, Θάσου, Σταυρουπόλεως και Αλεξανδρουπόλεως.
ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΠΙΟ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΩΝ ΔΑΣΑΡΧΕΙΩΝ ΒΑΣΗ ΤΗΣ MIN T-NORN. ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΠΙΟ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΩΝ ΔΑΣΑΡΧΕΙΩΝ ΒΑΣΗ ΤΟΥ ΑΛΓΕΒΡΙΚΟΥ ΓΙΝΟΜΕΝΟΥ T-NORN ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ (20) ΣΟΥΦΛΙΟΥ (19) (17) (15) ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (7) ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (10) (5) (2) ΣΥΝΟΛΙΚΑ (18) (18) (11) ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ (13) ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ (19) (19) (18) ΣΟΥΦΛΙΟΥ ΣΥΝΟΛΙΚΑ (19) (15) (16) (12) (15) (13) (11) (3) (8) ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (6) (9) (2) ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (7) (5) (3) (8) (1) (3) ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (3) ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (2) (13) ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (0) (4) ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (0) (2) (2) ΣΟΥΦΛΙΟΥ (1) (0) (3) (0) (1) (1) (1) ΣΟΥΦΛΙΟΥ (0) 2) ΣΟΥΦΛΙΟΥ (0) ΣΟΥΦΛΙΟΥ (0) (0) (1) (0) ΑΛΕΞΑΝΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (0) ΑΛΕΞΑΝΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (0) (0) ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (0) ΑΛΕΞΑΝΡΟΥΠΟΛΕΩΣ (0)
6.5 Συμπεράσματα σχετικά με την επιτυχία του συστήματος και την σωστή πρόβλεψη των δασικών πυρκαγιών. Συνοψίζοντας όλα τα παραπάνω συμπεράσματα, θα μπορούσε εν κατακλείδι να ελεγχθεί το ποσοστό επιτυχίας του συστήματος καθώς και το ποσοστό πρόβλεψης των δασικών πυρκαγιών για τα έτη 1983-2004, όπως φαίνεται στον πίνακα 7. Για τον έλεγχο του ποσοστού επιτυχίας του συστήματος καταγράφηκαν τα πέντε πιο επικίνδυνα Δασαρχεία κάθε έτους, όπως αυτά καταγράφηκαν από την Δ/νση Δασών της Περιφέρειας Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης και συγκρίθηκαν με τα πέντε πιο επικίνδυνα Δασαρχεία του ίδιου έτους που προέκυψαν από το σύστημα ασαφούς λογικής που αναπτύχθηκε. Σχετικά με τον έλεγχο του ποσοστού πρόβλεψης των δασικών πυρκαγιών για τα έτη 1983 2004 καταγράφηκαν τα πέντε πιο επικίνδυνα Δασαρχεία κάθε έτους, όπως αυτά καταγράφηκαν από την Δ/νση Δασών της Περιφέρειας Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης και συγκρίθηκαν με τα πέντε πιο επικίνδυνα Δασαρχεία του προηγούμενου έτους που προέβλεπε το σύστημα ότι θα καούν.
ΕΤΟΣ ΔΑΣΑΡΧΕΙΑ ΜΕ ΤΙΣ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΚΑΜΕΝΕΣ ΕΚΤΑΣΕΙΣ (Ha) ΠΙΟ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΑ ΔΑΣΑΡΧΕΙΑ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΟΣΟΣΤΟ ΕΠΙΤΥΧΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΟΣΤΟΣΤΟ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ 1983, ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΣΟΥΦΛΙΟΥ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 2/5 = 40% ΔΕΝ ΥΠΗΡΧΑΝ ΔΕΔΟΜΕΝΑ 1984 5/5 = 100% 3/5 = 60% 1985 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 4/5 = 80% 4/5 = 80% 1986 ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 3/5 = 60% 3/5 = 60% 1987 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 4/5 = 80% 3/5 = 60% 1988, ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 3/5 = 60% 3/5 = 60% 1989 ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 3/5 = 60% 4/5 = 80% 1990 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 3/5 = 60% 3/5 = 60%
ΕΤΟΣ ΔΑΣΑΡΧΕΙΑ ΜΕ ΤΙΣ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΚΑΜΕΝΕΣ ΕΚΤΑΣΕΙΣ (Ha) ΠΙΟ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΑ ΔΑΣΑΡΧΕΙΑ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΟΣΟΣΤΟ ΕΠΙΤΥΧΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΟΣΤΟΣΤΟ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ 1991 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 3/5 = 60% 3/5 = 60% 1992 4/5 = 80% 4/5 = 80% 1993 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 4/5 = 80% 5/5 = 100% 1994 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΣΟΥΦΛΙΟΥ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 4/5 = 80% 3/5 = 60% 1995 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 3/5 = 60% 4/5 = 80% 1996 4/5 = 80% 2/5 = 40% (ΕΛΛΕΙΠΗ ΣΤΟΙΧΕΙΑ) 1997 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 3/5 = 60% 3/5 = 60% 1998 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 5/5 = 100% 3/5 = 60%
ΕΤΟΣ ΔΑΣΑΡΧΕΙΑ ΜΕ ΤΙΣ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΚΑΜΕΝΕΣ ΕΚΤΑΣΕΙΣ (Ha) ΠΙΟ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΑ ΔΑΣΑΡΧΕΙΑ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΟΣΟΣΤΟ ΕΠΙΤΥΧΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΟΣΤΟΣΤΟ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ 1999 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΕΩΣ 4/5 = 80% 4/5 = 80% 2000 4/5 = 80% 5/5 = 100% (ΕΛΛΕΙΠΗ ΣΤΟΙΧΕΙΑ) (ΕΛΛΕΙΠΗ ΣΤΟΙΧΕΙΑ) 2001-2004 (ΕΛΛΕΙΠΗ ΣΤΟΙΧΕΙΑ) (ΕΛΛΕΙΠΗ ΣΤΟΙΧΕΙΑ)
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΠΟΛΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ