The Use of Analytic Hierarchy Process (AHP) in Geographic Information Systems (GIS) Based Planning Studies

Abstract

In determining and solving spatial problems such as location selection, resource allocation, a huge amount of information is used, and different criteria are applied in which these data are included in the process. Geographic Information Systems (GIS) technologies are frequently preferred as a tool in planning studies and making multi-criteria analysis in the production of these decisions. The Analytic Hierarchy Process (AHP) used in these processes, referred to as multi-criteria decision-making (MCDM), is one of the most preferred methods among different MCDM methods and is used in different areas involving decision-making. Excluding other areas of use, this study focused on GIS supported planning studies. In solving spatial problems, a large amount of information should be evaluated according to very different criteria. In this evaluation process, when the analytical hierarchy process is used in integration with GIS, the selection of the objected alternative results becomes easier and more accurate. In this study, how the analytical hierarchy process works and its usage areas, criteria and outputs in 9 different studies are examined. The usage of analytical hierarchy process in geographic information systems supported planning studies are examined. A review has been made to understand the use of AHP in GIS supported planning studies. As a result of the study, it has been seen that the AHP is very helpful to the planner who is the decision maker in different areas such as urban and regional scale facility location selection, route planning, function decisions, land suitability evaluation. On the other hand, in the reviewed articles, it was determined that either manual calculations or a separate software was used for the AHP method. This situation has shown that it would be helpful to design an AHP module integrated with GIS software for more beneficial use of AHP in GIS supported planning studies. In addition, it is predicted that with the help of advanced technology, artificial intelligence and machine learning can produce planning decisions more efficiently. The process can be shortened considerably by generating final decisions using mass data and a lot of data that help planners. As a result, the integrated use of GIS, AHP and artificial intelligence methods in deciding very important issues related to settlement of humans can eliminate time and cost problems and provide more appropriate results

Keywords

• analytic hierarchy process
• ahp
• geographical information systems
• GIS
• planning studies

Ağırlıklı Hiyerarşi Sürecinin (AHS) Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) Destekli Planlama Çalışmalarında Kullanımı

Abstract

Yer seçimi, kaynak tahsisi gibi mekânsal sorunların ortaya konulması ve çözümünde hem çok büyük miktarda bilgi kullanılmakta, hem de bu verilerin sürece dahil edildiği farklı kriterler uygulanmaktadır. Bu kararların üretilmesinde Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) teknolojileri, bir araç olarak planlama çalışmalarında, çok kriterli analizlerin yapımında sıklıkla tercih edilmektedir. Çok kriterli karar verme (ÇKKV) olarak anılan bu süreçlerde kullanılan AHS bu yöntemler arasında en sık tercih edilenlerden biridir ve karar verme süreçlerini barındıran farklı alanlarda kullanılmaktadır. Diğer kullanım alanları hariç tutularak bu çalışmada CBS destekli planlama çalışmalarına odaklanılmıştır. Mekânsal sorunların çözümlerinde çok miktarda bilginin çok farklı kriterlere göre değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu değerlendirme sürecinde bir çok kriterli karar verme yöntemi olan analitik hiyerarşi süreci, coğrafi bilgi sistemleri ile entegre olarak kullanıldığında, çalışma sonucunda hedeflenen alternatif sonuçların seçimi hem kolaylaşmaktadır hem de daha doğru olmaktadır. Bu çalışmada analitik hiyerarşi sürecinin nasıl işlediği ve 9 farklı çalışmada kullanım alanları, kriterleri ve çıktıları üzerinden analitik hiyerarşi sürecinin coğrafi bilgi sistemleri destekli planlama çalışmalarındaki kullanımı incelenmiştir. AHS’nin CBS destekli planlama çalışmalarında kullanımını anlamaya yönelik olarak bir inceleme yapılmıştır. İnceleme sonucunda AHS’nin planlamada kentsel ve bölgesel ölçekte tesis yer seçimi, rota planlaması, işlev kararları, zemin değerlendirmesi gibi farklı alanlarda karar verici olan plancıya oldukça yardımcı olduğu görülmüştür. Öte yandan incelenen makalelerde AHS metodu için ya manuel hesaplamaların ya da CBS’den ayrı bir yazılımın kullanıldığı saptanmıştır. Bu durum, AHS’nin CBS destekli planlama çalışmalarında daha faydalı kullanımı için CBS yazılımlarına entegre bir AHS modülünün tasarlanmasının olumlu olacağını göstermiştir. Bunun yanında gelişen ileri teknolojinin yardımı ile yapay zeka ve makine öğrenmesi ile planlama kararlarının daha verimli üretebileceği öngörülmektedir. Yığın veri ile plancılara yardımcı çok fazla verinin kullanılarak sonuç kararlar üretilerek süreç oldukça kısalabilmektedir. Sonuç olarak insan yaşamında yerleşime ilişkin oldukça önemli konuların karar verilmesinde CBS, AHS ve yapay zekâ yöntemlerinin entegre olarak kullanımı zaman ve maliyet sorunlarını ortadan kaldırıp daha uygun sonuçların elde edilmesini sağlayabilir.

Keywords

• analitik hiyerarşi süreci
• AHS
• coğrafi bilgi sistemleri
• CBS
• planlama çalışmaları

References

1. Başeğmez, M., Yıldırım, V., & Bediroğlu, Ş. (2019). CBS ve AHP yöntemiyle en uygun okul yer seçimi analizi: Uşak- Merkez örneği. TMMOB 6. Coğrafi Bilgi Sistemleri Kongresi, October.
2. Bozdağ, A., Yavuz, F., & Günay, A. S. (2016). AHP and GIS based land suitability analysis for Cihanbeyli (Turkey) County. Environmental Earth Sciences, 75(9). https://doi.org/10.1007/s12665-016-5558-9
3. Brunneli, M. (2015). Introduction to the Analytic Hierarchy Process. In SpringerBriefs in Operation Research.
4. Bunruamkaew, K., & Murayama, Y. (2011). Site suitability evaluation for ecotourism using GIS & AHP: A case study of surat Thani Province, Thailand. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 21, 269–278. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2011.07.024
5. Chandio, I. A., Matori, A. N. B., WanYusof, K. B., Talpur, M. A. H., Balogun, A. L., & Lawal, D. U. (2013). GIS-based analytic hierarchy process as a multicriteria decision analysis instrument: A review. Arabian Journal of Geosciences, 6(8), 3059–3066. https://doi.org/10.1007/s12517-012-0568-8
6. Chandio, I. A., Matori, A. N., Lawal, D. U., & Sabri, S. (2011). GIS-based land suitability analysis using AHP for public parks planning in Larkana City. Modern Applied Science, 5(4), 177–189. https://doi.org/10.5539/mas.v5n4p177
7. Cheng, E. W. l., li, H., & ho, D. C. k. (2002). Analytic hierarchy process (AHP):A defective tool when used improperly. Measuring Business Excellence, 6(4), 33–37. https://doi.org/10.1108/13683040210451697
8. Erol, V., & Başlıgil, H. (2005). Analytic Hierarchy process and Artificial Neural Networks Model for Management Information Systems Software Selection in Companies. Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, 4, 107–120.

9. Gümüş, M. G., Balta, M. Ö., & Durduran, S. S. (2019). Coğrafi Bi̇lgi Si̇stemleri̇ne Dayalı Çok Kri̇terli̇ Karar Verme Tekni̇kleri̇ İle Alışveri̇ş Merkezi̇ Kuruluş Yeri Seçi̇mi̇: Ni̇ğde Örneği̇. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8(1), 134–146. https://doi.org/10.28948/ngumuh.495245
10. Kordi, M. (2008). Comparison of fuzzy and crisp analytic hierarchy process ( AHP ) methods for spatial multicriteria decision analysis in GIS. Decision Analysis, September, 1–55.
11. Lee, G. K. L., & Chan, E. H. W. (2008). The analytic hierarchy process (AHP) approach for assessment of urban renewal proposals. Social Indicators Research, 89(1), 155–168. https://doi.org/10.1007/s11205-007-9228-x
12. Özşahin, E. (2014). Coğrafi bilgi sistemleri ve analitik hiyerarşi süreci kullanılarak antakya şehrinde kütle hareketleri duyarlılığının değerlendirilmesi. Ege Coğrafya Dergisi, 23(2), 19–35.
13. Palka, G., Oliveira, E., Pagliarin, S., & Hersperger, A. M. (2020). Strategic spatial planning and efficacy: an analytic hierarchy process (AHP) approach in Lyon and Copenhagen. In European Planning Studies. https://doi.org/10.1080/09654313.2020.1828291
14. Piantanakulchai, M., Saengkhao, N., & Student, G. (2003). Evaluation of alternatives in transportation planning using multi - stakeholders multi - objectives AHP modeling. Proceedings of the Eastern Asia Society for Transportation Studies, 4(May), 1613*1628.
15. Ramanathan, R. (2001). A note on the use of the analytic hierarchy process for environmental impact assessment. Journal of Environmental Management, 63(1), 27–35. https://doi.org/10.1006/jema.2001.0455
16. Ranasinghe, G., & De Silva, L. (2016). Application of Analytic Hierarchy Process (AHP) in Evaluating the Achievement Level of Objectives of Urban Development Plan. International Journal of Built Environment and Sustainability, 3(2), 79–85. https://doi.org/10.11113/ijbes.v3.n2.123
17. Saaty, R. W. (1987). The analytic hierarchy process-what it is and how it is used. Mathematical Modelling, 9(3–5), 161–176. https://doi.org/10.1016/0270-0255(87)90473-8
18. Saaty, T. L. (1980). The Analytic Hierarchy Process. McGraw-Hill.
19. Shim, J. P. (1989). Bibliographical research on the Analytic Hierarchy Process (AHP). Socio-Economic Planning Sciences, 23(3), 161–167. https://doi.org/10.1016/0038-0121(89)90013-X
20. Singh, M. P., Singh, P., & Singh, P. (2019). Fuzzy AHP-based multi-criteria decision-making analysis for route alignment planning using geographic information system (GIS). In Journal of Geographical Systems (Vol. 21, Issue 3). Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/s10109-019-00296-0
21. Sipahi, S., & Timor, M. (2010). The analytic hierarchy process and analytic network process: An overview of applications. Management Decision, 48(5), 775–808. https://doi.org/10.1108/00251741011043920
22. Vahidnia, M. H., Alesheikh, a, Alimohammadi, a, & Bassiri, a. (2008). Fuzzy analytical hierarchy process in GIS application. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 37(B2), 593–596.
23. Vaidya, O. S., & Kumar, S. (2006). Analytic hierarchy process: An overview of applications. European Journal of Operational Research, 169(1), 1–29. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2004.04.028
24. Vargas, L. G. (1990). An overview of the Analytic Hierarchy: Process and its applications. European Journal of Operational Research, 48, 2–8.
25. Wei, L., Li, H. L., Liu, Q., Chen, J. Y., & Cui, Y. J. (2011). Study and implementation of fire sites planning based on GIS and AHP. Procedia Engineering, 11, 486–495. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.04.687