Σύστημα στήριξης αποφάσεων με ενσωμάτωση τεχνητής νοημοσύνης και οπτικοποίησης στον χωρικό σχεδιασμό

Abstract

This PhD thesis focuses on the study of Decision Support Systems (DSS) and decision making process under the framework of spatial planning. Emphasis is placed on Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) theory as a tool that supports decision making. In this context, the basic issues explored, concern: the mathematical representation and quantification of qualitative data and information involved in a Multi-Criteria Decision Analysis Process as well as, the application of a Spatial / GIS-based Multicriteria Analysis in the framework of a Geographical Information System.The main goal of the current PhD thesis is the development of a Decision Support System that deals with Multi-Criteria Analysis problems with respect to spatial planning. In this context, several tools, already developed in earlier research studies, constitute the basis upon which innovative approaches are developed. In a first level, the possibility for incorporating Artificial Intelligence tools, especially fuzzy logic, in a Multi-Criteria Analysis Decision Support System is explored. In this framework, two innovative approaches supporting the implementation of fuzzy Multi-Criteria Decision Analysis are developed. The first has to do with the design of a Fuzzy Inference System (FAIDRA I). The second concerns the development of a linguistic computational model (FAIDRA II).In a second level, the issue of Spatial / GIS-based Multi-Criteria Decision Analysis is investigated through the implementation of district and fuzzy Multi-Critera Analysis methods. Special emphasis is placed on the spatial dimension and the geo-visualization of results derived from the application of Multi-Criteria Decision Analysis in a Geographical Information System.The PhD thesis constists of three main parts. In the first part, the theoretical foundations upon which the proposed innovative approaches were based on, is briefly presented. The second part focuses on the analytical description of the innovative models developed. The third part concerns the implementation of the proposed models in two separate case studies. In parallel, a case study having to do with the implementation of a Spatial Multi-Criteria Analysis by adopting discrit and fuzzy methods is presented.Finally, a comparative analysis of the results derived from the implementation of the new proposed models takes place. Also, some conclusions are drawn and possible future perspectives for further study are deeply explored.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως αντικείμενο τη μελέτη των Συστημάτων Στήριξης Αποφάσεων (ΣΣΑ) με έμφαση σε διαδικασίες λήψης αποφάσεων για τον χωρικό σχεδιασμό. Τα βασικά σημεία έρευνας εστιάζουν στη διαδικασία της πολυκριτηριακής αξιολόγησης ως ένα υποστηρικτικό εργαλείο για τη λήψη αποφάσεων, στη μοντελοποίηση και τη μαθηματική αναπαράσταση ποιοτικής πληροφορίας που εμπλέκεται σε μία διαδικασία αξιολόγησης καθώς και στη διαδικασία της χωρικής πολυκριτηριακής αξιολόγησης, η οποία υλοποιείται στο πλαίσιο ενός Συστήματος Γεωγραφικών Πληροφοριών.Στόχος της διατριβής είναι η δόμηση ενός Συστήματος Στήριξης Αποφάσεων που διαχειρίζεται προβλήματα αξιολόγησης στο πλαίσιο του χωρικού σχεδιασμού. Για τον σκοπό αυτό αξιοποιούνται μοντέλα που έχουν προκύψει από προγενέστερες ερευνητικές προσπάθειες, στη βάση των οποίων αναπτύχθηκαν οι καινοτομίες που παρουσιάζονται στην παρούσα διατριβή. Σε ένα πρώτο επίπεδο, διερευνάται η δυνατότητα ενσωμάτωσης εργαλείων τεχνητής νοημοσύνης, και πιο συγκεκριμένα της ασαφούς λογικής, σε ένα Σύστημα Στήριξης Αποφάσεων που υλοποιεί διαδικασίες πολυκριτηριακής αξιολόγησης. Στο πλαίσιο αυτό, προτείνονται δύο νέες προσεγγίσεις για την υλοποίηση πολυκριτηριακής αξιολόγησης με την υποστήριξη ενός συστήματος ασαφούς συμπερασμού (FAIDRA I) και ενός λεκτικού υπολογιστικού μοντέλου (FAIDRA II).Σε ένα δεύτερο επίπεδο, διερευνάται η υλοποίηση χωρικής πολυκριτηριακής αξιολόγησης στο πλαίσιο ενός Συστήματος Γεωγραφικών Πληροφοριών. Έμφαση δίνεται στη δυνατότητα οπτικοποίησης των αποτελεσμάτων της αξιολόγησης καθώς και στην υλοποίηση χωρικής πολυκριτηριακής αξιολόγησης με εφαρμογή διακριτών και ασαφών μεθόδων. Η διατριβή αποτελείται από τρία βασικά μέρη. Στο πρώτο μέρος, παρουσιάζεται το θεωρητικό πλαίσιο επάνω στο οποίο στηρίχθηκε η υλοποίηση των επιμέρους καινοτομιών. Το δεύτερο μέρος εστιάζει στην αναλυτική περιγραφή των νέων προτεινόμενων προσεγγίσεων και των καινοτόμων μοντέλων που αναπτύχθηκαν ενώ στο τρίτο μέρος, παρουσιάζονται οι μελέτες περίπτωσης όπου εφαρμόστηκαν τα νέα προτεινόμενα μοντέλα. Παράλληλα, παρουσιάζεται μία μελέτη περίπτωσης που αφορά στη χωρική πολυκριτηριακή αξιολόγηση η οποία υλοποιήθηκε με εφαρμογή διακριτών και ασαφών μεθόδων.Η διατριβή ολοκληρώνεται με τη συγκριτική ανάλυση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την εφαρμογή των νέων μοντέλων, την παρουσίαση των επιμέρους συμπερασμάτων και τη διερεύνηση πιθανών μελλοντικών προοπτικών για περαιτέρω ανάπτυξη και εφαρμογή των καινοτομιών που αναπτύχθηκαν.