Model of the process of geospatial multi-criteria decision analysis for territorial planning

Abstract

EN: Context. The process of multi-criteria decision analysis for territorial planning and rational placement of spatial objects, based on modeling the properties of the territory, is considered. Objective. Development of technology for multi-criteria decision analysis for territorial planning based on the apparatus of the theory of fuzzy sets and functions of geoinformation analysis. Method. An object-spatial approach to the formation of a set of alternatives and criteria is proposed, according to which the process of multicriteria decision analysis is divided into two stages: macro- and microanalysis.The macroanalysis stage involves the assessment of the ecological and socio-economic properties of the territory using geomodeling functions. The paper provides a formalized description of the macroanalysis stage, including methods for assessing the qualitative and quantitative impact of spatial objects on the properties of the territory and decomposing objects into thematic layers of criteria. At the stage of microanalysis, the ranking of alternatives is performed taking into account the chosen decision-making strategy. The method of standardization of criteria attributes using fuzzy set membership functions and the modification of the method for calculating the coefficients of relative importance (weights) of criteria, taking into account the spatial heterogeneity of the preferences of the decision maker, are considered. A comparative analysis of the methods for aggregating the estimates of alternatives according to different criteria has been carried out. A feature of the presented technology of geospatial multi-criteria decision analysis of decisions for territorial planning is the possibility of its integration into modern geographic information systems.. Results. The procedure of geospatial multi-criteria decision analysis was implemented in the environment of the geographic information system ESRI ArcGIS 10.5 and was studied in solving the spatial problem of rational location of an enterprise. Conclusions. The proposed object-spatial approach to multi-criteria decision analysis makes it possible to explicitly take into account the spatial heterogeneity of geographic data, which is the result of the influence of geographic objects on the properties of the territory. The developed technology can be used to solve a wide range of problems related to determining the most rational placement of various capital construction and infrastructure facilities. UK: Актуальність. Розглянуто процес багатокритеріального аналізу рішень з територіального планування та раціонального розміщення просторових об’єктів, заснований на моделюванні властивостей території. Мета роботи – розробка технології багатокритеріального аналізу рішень з територіального планування на основі апарату теорії нечітких множин та функцій геоінформаційного аналізу. Метод. Запропоновано об’єктно-просторовий підхід до формування множини альтернатив та критеріїв, відповідно до якого процес багатокритеріального аналізу рішень розбивається на два етапи: макро- та мікроаналіз. Етап макроаналізу передбачає оцінювання екологічних та соціально-економічних властивостей території за допомогою функцій геомоделювання. У роботі дано формалізований опис етапу макроаналізу, включаючи методи оцінки якісного та кількісного впливу просторових об’єктів на властивості території та декомпозиції об’єктів на тематичні шари критеріїв. На етапі мікроаналізу виконується ранжування альтернатив з урахуванням обраної стратегії прийняття рішень. Розглянуто метод стандартизації атрибутів критеріїв за допомогою функцій належності до нечіткої множини, а також модифікація методу розрахунку коефіцієнтів відносної важливості (ваг) критеріїв з урахуванням просторової неоднорідності переваг особи, яка приймає рішення. Проведено порівняльний аналіз методів агрегування оцінок альтернатив за різними критеріями. Особливістю представленої технології геопросторового багатокритеріального аналізу рішень з територіального планування є можливість її інтеграції у сучасні геоінформаційні системи. Результати. Процедура багатокритеріального аналізу рішень реалізована у середовищі геоінформаційної системи ESRI ArcGIS 10.5 та досліджена при вирішенні просторової проблеми раціонального розміщення підприємства. Висновки. Запропонований об’єктно-просторовий підхід до багатокритеріального аналізу рішень дозволяє явно враховувати просторову неоднорідність географічних даних, яка є результатом впливу на властивості території розміщених на ній географічних об’єктів. Розроблена технологія може бути використана при вирішенні широкого кола проблем, пов’язаних з визначенням раціонального розміщення різних об’єктів капітального будівництва та інфраструктури.