نشریه سنجش از دور و GIS  ایران

نشریه سنجش از دور و GIS ایران

بهبود فرایند بازتخصیص اراضی کشاورزی مبتنی بر نظریه بازی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 عضو هیات علمی گروه GIS دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 گروه ژئودزی و مهندسی نقشه برداری، دانشگاه تفرش
3 کارشناس ارشد GIS ، دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی
چکیده
هدف: در بسیاری از مناطق کشاورزی ایران، خردشدگی و پراکندگی قطعات اراضی کشاورزی به معضلی جدی در بهره‌وری و کارایی شبکه‌های آبیاری و زیرساخت‌های روستایی تبدیل شده است. نتایج گزارش‌های مختلف حاکی از آن است که بیش از 99% مزارع برخی کشورها دارای قطعات کوچکتر از ۵ هکتار هستند و در ایران نیز میانگین اندازه اراضی قابل کشت حدود ۴.۹ هکتار برآورد می‌شود. در این مطالعه با الهام از اصول یکپارچه‌سازی اراضی و بهره‌گیری از نظریه بازی، مدلی نوآورانه برای بازتخصیص و جانمایی مجدد قطعات کشاورزی ارائه می‌شود که ضمن حفظ حقوق و ترجیحات مالکان، فرایند بازتخصیص اراضی کشاورزی را بهبود می‌بخشد. در روش پیشنهادی، مالکان اراضی، بلوک‌های مورد نظر خود را برای بازتخصیص انتخاب می‌کنند. چالش افزایش تقاضا برای یک بلوک خاص در فرآیند یکپارچه‌سازی با مدل‌سازی رقابت میان مالکان به‌عنوان بازیکنان بازی حل می‌شود.

مواد و روش‌ها: منطقه مطالعاتی به وسعت حدود ۴۳ هکتار در روستای سراج‌محله واقع در شهرستان گلوگاه استان مازندران انتخاب گردید. این روستا در دهستان کلباد شرقی قرار داشته و بر اساس سرشماری مرکز آمار ایران در سال ۱۳۹۰، جمعیت آن ۱۲۲۰ نفر و در حدود ۳۱۲ خانوار است. داده‌های مکانی و توصیفی مربوط به ۱۳۵ مالک و ۳۳ قطعه کشاورزی جمع‌آوری شد. فرایند مدل‌سازی بازتخصیص اراضی در شش مرحله اصلی تدوین گردید: (الف)تعریف بازیکنان: هر مالک به‌عنوان یک بازیکن با مجموعه‌ای از استراتژی‌ها (انتخاب بلوک‌های هدف) معرفی شد. (ب) تعیین استراتژی‌ها: مالکان بر اساس مساحت قطعات و اولویت‌های ترجیحی خود، بلوک‌هایی را برای درخواست تخصیص مجدد انتخاب کردند. (ج) معیارهای امتیازدهی: مالکانی که فقط دارای یک قطعه زمین بودند، وارد بازی نشده اند و زمینهای آنها مجدداً در همان بلوک تخصیص یافته است. مابقی مالکان بر اساس وضعیت قطعاتشان در بلوکها گروه بندی شدند. برای گروه اول مالکان چهار معیار شامل شکل هندسی قطعه، فاصله تا مسیر اصلی، درصد همپوشانی پارسل با بلوک هدف و درصد مساحت نسبت به پارسل‌های رقیب در همان بلوک تعریف شد و برای گروه دوم دو معیار نخست (شکل هندسی و فاصله) مدنظر قرار گرفت. (د) محاسبه ماتریس پرداخت: امتیاز هر ترکیب استراتژی بین دو بازیکن در هر بلوک با جمع‌بندی امتیازات معیارها تعیین شد. (ه) یافتن تعادل نش: با به‌کارگیری اصول ماکسیمین و مینیماکس تعادل نش بازی دو نفره برای هر جفت بازیکن محاسبه شد. (و) چیدمان نهایی: پس از تعیین تعادلهای نش و رتبه‌بندی استراتژی‌ها، الگوریتمی برای جانمایی مجدد پیوسته قطعات در بلوک‌ها پیشنهاد و اجرا شد.

نتایج و بحث: اجرای مدل بر روی داده‌های منطقه مطالعاتی نشان داد که تعداد قطعات کشاورزی از ۱۷۶ به ۱۴۵ کاهش یافته است؛ این بدان معناست که 17.62 درصد از خردشدگی اراضی کاسته شده است. تعداد ۲۸ مالک بیش از یک قطعه زمین داشتند که وارد فرآیند بازتخصیص شده‌اند؛ از این تعداد ۲۳ مالک به اولویت اول خود دست‌یافته، چهار مالک به اولویت دوم و یک مالک به اولویت سوم خود رسیده‌اند. این تعداد بیانگر این است که قطعات حدود ۸۲.۱۵ درصد مالکین در اولویت اول، ۱۴.۲۸ درصد در اولویت دوم و ۳.۵۷ درصد در اولویت سوم بازتخصیص یافته است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از نظریه بازی در فرآیند بازتخصیص اراضی کشاورزی می‌تواند به‌طور مؤثری رقابت بین مالکان را مدیریت کرده و به توزیع عادلانه‌تر منابع منجر شود. این دستاوردها نشان‌دهنده اثربخشی رویکرد مبتنی بر بازی در مواجهه با تعارضات مالکان و تحقق اهداف یکپارچه‌سازی اراضی است.

نتیجه‌گیری: موفقیت پروژه‌های یکپارچه‌سازی اراضی ارتباط مستقیمی با رضایت مالکان دارد؛ این مدل با استفاده از نظریه بازی و جانمایی اکثریت قطعات مالکین در همان اولویت نخست آنان، توانسته است در راستای جلب رضایت مالکین، افزایش موفقیت این پروژه‌ها و همچنین بهبود فرایند بازتخصیص اراضی گام بردارد. با این وجود، با توجه به تفاوت‌های منطقه‌ای، امکان استفاده از معیارهای متنوع‌تر و همچنین بهره‌گیری از روش‌هایی برای رتبه‌بندی و تعیین وزن معیارها برای مطالعات آینده پیشنهاد می‌شود. در کاربردهای اجرایی، پژوهشگران و سیاست‌گذاران می‌توانند بدون ایجاد تغییر در هسته اصلی الگوریتم تصمیم‌گیری، معیارهایی مانند کیفیت و حاصل‌خیزی خاک یا ارزش اراضی را نیز به‌عنوان معیارهای ثانویه به ماتریس اولویت‌بندی مالکان اضافه کنند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Improving the Agricultural Land Reallocation Process Based on Game Theory

نویسندگان English

Mohammad Karimi 1
Meherdad Bijandi 2
Mohannad Bagher Rasekh 3
1 Department of GIS, K.N.Toosi University of Technology
2 Department of Geodesy and Surveying Engineering,, Tafresh University
3 Ms.c of GIS, Faculty of Geomatics Engineering, K.N.Toosi University of Technology
چکیده English

Introduction: In many agricultural regions of Iran, fragmentation and dispersion of farmland parcels have become a serious obstacle to the productivity and efficiency of irrigation networks and rural infrastructure. Various reports indicate that over 99% of farms in some countries consist of parcels smaller than 5 ha, and in Iran the average size of arable land is estimated at about 4.9 ha. This study, inspired by land consolidation principles and utilizing game theory, presents an innovative model for redistribution of agricultural parcels that improves the agricultural land reallocation process while preserving landowners' rights and preferences. In the proposed method, landowners select their desired blocks for reallocation. The challenge of heightened demand for a particular block during the consolidation process is addressed by modeling the competition among landowners as players in a game.

Materials and Methods: The study area—approximately 43 ha in size—is located in Seraj-Mahalleh village in the Galugah County of Mazandaran Province. This village is situated in the Eastern Kolbad Rural District, and according to the 2011 census by the Statistical Center of Iran, its population was 1,220 individuals in approximately 312 households. Spatial and attribute data related to 135 landowners and 33 agricultural parcels were collected. The land reallocation modeling process was developed in six main stages: (a) Defining players: Each landowner was introduced as a player with a set of strategies (choosing target blocks). (b) Determining strategies: Owners selected blocks for land reallocation requests based on their parcel area and preference ranking. (c) Scoring criteria: Owners with only one parcel did not enter the game; their lands remained in their originally assigned blocks. The remaining owners were grouped based on the condition of their parcels within blocks. For the first group, four criteria were defined: parcel geometry, distance to main road, percentage overlap with the target block, and parcel area percentage relative to competing parcels in the same block. For the second group, only the first two criteria (geometry and distance) were considered. (d) Payoff Matrix Calculation: The payoff for each pairwise strategy combination in each block was determined by summing the criterion scores. (e) Nash Equilibrium Identification: Using maximin and minimax principles, the two-player Nash equilibrium was computed for each pair of owners. (f) Final arrangement: After determining the Nash equilibria and ranking strategies, an algorithm was proposed and implemented to continuously reallocated parcels within blocks.

Results and Discussion: Implementation of the model on the study area data showed that the number of agricultural parcels decreased from 176 to 145; this means that approximately 17.62% of land fragmentation was reduced. Twenty-eight owners with multiple parcels entered the reallocation process: 23 landowners achieved their first priority, four landowners reached their second priority, and one landowner reached their third priority. This means about 82.15% of owners received their first choice, 14.28% their second, and 3.57% their third. The results demonstrate that applying game theory in the agricultural land reallocation process can effectively manage competition among owners and lead to a fairer distribution of resources. These findings highlight the efficacy of a game-based approach in resolving owner conflicts and achieving land consolidation objectives.

Conclusion: The success of land consolidation projects has a direct relationship with landowner satisfaction. This model, using game theory and assigning the majority of landowners' parcels in their first priority, has been able to take steps toward attracting landowner satisfaction, increasing the success of these projects, and improving the land reallocation process. However, given regional differences, future studies are recommended to employ a broader set of criteria and incorporate methods for ranking and weighting those criteria. In practical applications, researchers and policymakers can add criteria such as soil quality and fertility or land value as secondary criteria to the owners' prioritization matrix without changing the core of the decision-making algorithm.

کلیدواژه‌ها English

Land consolidation
Land reallocation
Game theory
Agricultural land
Land fragmentation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 21 تیر 1405