توسعه چارچوب دانش‌محور سامانه پشتیبان تصمیم مبتنی بر هوش مصنوعی برای ارزیابی اثرات زیست‌محیطی پروژه‌های ساختمانی بزرگ‌مقیاس شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران ، دانشگاه آزاد صفادشت، صفادشت، ایران

10.22034/ats.2026.2096931.1090
چکیده
پروژه‌های ساختمانی بزرگ‌مقیاس شهری با وجود نقش برجسته در توسعه اقتصادی و کالبدی شهرها، اثرات زیست‌محیطی گسترده و پیچیده‌ای ایجاد می‌کنند که مدیریت آن‌ها نیازمند بهره‌گیری از ابزارهای هوشمند تصمیم‌گیری است. پژوهش حاضر با هدف توسعه یک چارچوب دانش‌محور برای سامانه پشتیبان تصمیم مبتنی بر هوش مصنوعی در ارزیابی اثرات زیست‌محیطی این پروژه‌ها انجام شده است. این پژوهش با رویکرد آمیخته (کیفی-کمی) و با استفاده از طرح اکتشافی متوالی اجرا شد. در بخش کیفی، داده‌های حاصل از مصاحبه‌های نیمه‌ساختاریافته با ۳۰ نفر از خبرگان سازمان محیط‌زیست، اساتید دانشگاهی و مهندسان ساختمان با استفاده از روش کدگذاری سه‌گانه (باز، محوری و انتخابی) تحلیل گردید که منجر به شناسایی ۲۴ عامل مؤثر در قالب پنج مقوله پارادایمی شامل شرایط علّی، شرایط مداخله‌گر، پدیده محوری، راهبردها و پیامدها شد. در بخش کمی، با به‌کارگیری تکنیک دیمتل فازی، روابط علّی و میزان اثرگذاری و اثرپذیری عوامل تعیین شد که نتایج نشان داد عوامل «خلاقیت و نوآوری» (با مقدار ۰.۳۲۵=D-R) بیشترین اثرگذاری و «پیامدهای ساختاری» (با مقدار ۰.۱۵۳-=D-R) بیشترین اثرپذیری را دارا هستند و عامل «تکنولوژی» (با مقدار ۵.۳۴۰=D+R) بیشترین تعامل را با سایر عوامل نشان می‌دهد. همچنین با استفاده از مدل‌سازی ساختاری تفسیری (ISM)، الگوی سلسله‌مراتبی عوامل در پنج سطح ترسیم گردید که سطح اول شامل عوامل پایه‌ای (حاشیه سود، عوامل شخصیتی، کیفیت، رسالت سازمان، ارتباطی، قیمت‌گذاری و تبلیغات) و سطح پنجم شامل پیامدهای نهایی (مالی، ساختاری و فرهنگ‌سازی) است. نوآوری پژوهش در ارائه معماری چهارلایه سامانه پشتیبان تصمیم شامل لایه‌های داده، دانش، استنتاج و پشتیبانی تصمیم است که برای نخستین بار در کشور با تلفیق روش‌های نظریه داده‌بنیاد، دیمتل فازی و ISM طراحی شده است. چارچوب پیشنهادی می‌تواند مبنایی برای توسعه سامانه‌های هوشمند مبتنی بر شبکه‌های عصبی فازی و سایر روش‌های هوش مصنوعی در پژوهش‌های آینده باشد و به سازمان‌های متولی محیط‌زیست و شهرداری‌ها در مدیریت زیست‌محیطی پروژه‌های ساختمانی بزرگ‌مقیاس شهری یاری رساند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Development of a Knowledge-Based Artificial Intelligence Decision Support Framework for Environmental Impact Assessment of Urban Large-Scale Construction Projects

نویسندگان English

میرحسینی
babak Aminnejad 1
Alireza Lork 2
1 Department of Civil Engineering, Rodehen Branch, Islamic Azad University, Rodehen, Iran
2 Department of Civil Engineering, Safadasht Branch, Islamic Azad University, Safadasht, Iran
چکیده English

Introduction: Urban large-scale construction projects, while playing a prominent role in the economic and physical development of cities, generate extensive and complex environmental impacts that require intelligent decision-making tools for effective management. The construction industry alone accounts for approximately 40-50% of global carbon emissions, 20-50% of natural resource consumption, and 50% of total solid waste worldwide. With the acceleration of urbanization and rapid population growth, these projects have become one of the most significant sources of pressure on the environment. Traditional environmental impact assessment (EIA) approaches, particularly in developing countries, often lack systematic mechanisms for risk identification, impact mitigation strategy evaluation, and real-time decision support. In recent years, advances in artificial intelligence and knowledge-based systems have opened new horizons for improving environmental decision-making in construction projects. However, a significant gap remains in the development of comprehensive, knowledge-driven decision support frameworks specifically designed for environmental impact assessment of urban large-scale construction projects.
Methodology: This research employed a mixed-methods approach with a sequential exploratory design, combining qualitative and quantitative techniques. The qualitative phase involved semi-structured interviews with 30 experts from the Environmental Protection Organization, academic institutions, and the construction engineering sector. Participants were selected through purposive and snowball sampling methods, with interviews continuing until theoretical saturation was achieved. Interview data were analyzed using open, axial, and selective coding procedures following the grounded theory approach proposed by Strauss and Corbin (1990). To ensure trustworthiness, the study employed multiple strategies including data triangulation, member checking, peer debriefing, and inter-coder reliability assessment (calculated at 83%, exceeding the acceptable threshold of 60%).
Based on the qualitative findings, a questionnaire was developed to assess the causal relationships and hierarchical structure among identified factors using a 10-point Likert scale. The quantitative sample consisted of 234 experts and specialists in environmental and construction engineering fields in Tehran province, selected through stratified random sampling. For data analysis, two complementary techniques were employed: Fuzzy DEMATEL for identifying causal relationships and determining the influence and dependence of each factor, and Interpretive Structural Modeling (ISM) for leveling the factors and establishing their hierarchical relationships. The DEMATEL method was implemented through four steps: (1) forming the direct relationship matrix (Z), (2) normalizing the matrix using N=S×ZN=S×Z, (3) calculating the total relationship matrix using T=N×(I−N)−1T=N×(I−N)−1, and (4) determining the threshold value and constructing the causal graph. The ISM method involved forming the reachability matrix based on significant relationships from DEMATEL results, followed by level partitioning through intersection of reachability and antecedent sets.
Results: The qualitative analysis identified 24 environmental impact factors organized into five paradigmatic categories: causal conditions (9 concepts: personal factors, pricing, quality, organizational mission, communication/public relations, structure, economic factors, individual project factors, advertising and awareness), intervening conditions (5 concepts: increasing competition, creativity and innovation, profit margin, access limitations, cost increases), core phenomenon (environmental impact factors of large-scale construction projects), strategies (6 concepts: reactive measures, incentive schemes, feedback, planning, technology, training), and consequences (3 concepts: financial outcomes, structural outcomes, cultural outcomes).
Conclusion: The proposed framework offers practical benefits for various stakeholders: environmental organizations can utilize it to systematize EIA procedures and enhance assessment quality; municipalities can integrate it into urban planning processes to support sustainable development; construction firms can employ it to identify and mitigate environmental risks during project planning and execution; and policymakers can leverage it to develop evidence-based environmental regulations and standards. The framework serves as a foundation for developing intelligent systems based on fuzzy neural networks and other AI methods in future research, contributing to the broader goal of sustainable urban development.

کلیدواژه‌ها English

Large-scale construction projects
Environmental impacts
Decision support system
Artificial intelligence
Knowledge-based
Fuzzy DEMATEL
Interpretive Structural Modeling (ISM)

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 02 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 17 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 09 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 15 شهریور 1405
  • تاریخ اولین انتشار 02 آبان 1405
  • تاریخ انتشار 02 آبان 1405