Komputerowe wspomaganie podejmowania decyzji Wykład dla V roku Geoinformacji rok akademicki 2007/2008 Alfred Stach Instytut Paleogeografii i Geoekologii UAM

Plan wykładu Historia z 1953 i 1975 roku Co to jest wspomaganie procesu decyzyjnego (Decision Support System – DSS)? Rola GIS w DSS (Spatial DSS = SDSS) Program wykładu Literatura wymagana i zalecana Źródła informacji o SDSS: czasopisma i internet

Wspomaganie procesu decyzyjnego (DSS) Decyzja Decyzja to wybór dokonany pomiędzy alternatywami Alternatywy mogą być związane ze zróżnicowaniem charakteru działania lub odmiennymi hipotezami dotyczącymi skutków działania Psychika człowieka wymaga oceny alternatyw wyboru na podstawie jakiś racjonalnych kryteriów (czasami intuicji) Kryteria stanowiące podstawę podejmowanych decyzji mogą być określone i ocenione Co to jest DSS. Definicje narzędzi wspomagania procesu decyzyjnego zawierają się między: „Interaktywny system oparty o stosowanie komputerów umożliwiający decydentom wykorzystywanie danych i modeli do rozwiązania złożonych problemów” (Gorry i Morton 1971) „Dowolny system ułatwiający podejmowanie decyzji” (Sprague i Watson 1986)

Podejmowanie decyzji ? Zakres problematyki wspomagania decyzji to rozwój metodologii, metod i modeli służących wykorzystaniu narzędzi informatycznych do polepszenia efektywności decydentów w sytuacjach, kiedy komputer może wspomóc i zwiększyć zdolność człowieka do oceny powodzenia zadań, zawierających elementy niemożliwe do określenia zawczasu.

Kontekst decyzji, a domena DSS Niepewność związana z wiedzą na temat sposobów rozwiązania problemu weakly structured problem Model A unstructured problem Model D Model K Model Y Model V structured problem Model L weakly structured problem Model X Model Q Przykład: budowa nowej drogi Problem prosty: Ile pasów ruchu potrzeba, aby zapewnić płynny ruch 5000 pojazdów na godzinę w maksimum natężenia ruchu w mieście ? Problem trudny: Czy możliwe jest zapewnienie płynności ruchu każdego dnia na następne 15 lat ? Problem niepewny: Czy budowa nowej autostrady to dla wszystkich zainteresowanych dobra decyzja uwzględniając sytuację aktualną i wszystkie możliwe scenariusze przyszłości ? Zakres „prostego” modelowania Sprzeczne spojrzenia na wartości, cele i środki w kontekście rozwiązania problemu (Hoppe and Peterse, 1998 w Van Delden, 2000)

Etapy wspomagania procesu decyzyjnego Zbadanie celów rozważanej akcji czy linii postępowania. Zbadanie możliwych sposobów osiągnięcia tych celów, z uwzględnieniem propozycji i projektów nowych rozwiązań. Ocena pozytywnych i negatywnych skutków każdego z możliwych wariantów postępowania, uwzględniającą niepewność przyszłości. Porównanie wariantów według różnych kryteriów i przedstawienie wyników w sposób umożliwiający wybór.

Wartość DSS dla osób podejmujących decyzję Wprowadza się pewną dozę obiektywizmu do procesu, który w zasadzie jest subiektywny. Otwarcie uwzględnia się czynnik niepewności. Zagadnienia szczególne rozważa się w szerszym kontekście, określając wzajemne powiązania i efekty uboczne. Wprowadza się tendencję przesuwania punktu ciężkości dyskusji ze środków działania na jego skutki. Można ujawnić nieprzewidywalne następstwa proponowanych działań. W sposób jednolity i systematyczny ocenia się i porównuje możliwe warianty. Odsłania się niektóre relacje istniejące pomiędzy celami i wynikami możliwymi do osiągnięcia.

Użyteczność DSS DSS opiera swoje wnioski na zbiorze neutralnych zasad mających większe uznanie, niż wówczas gdyby te same wnioski uzyskano bez wykazania, że dadzą się one logicznie wywieść z takich zasad. W tym sensie DSS w odniesieniu do decyzji politycznych i technicznych pełni podobną rolę do tej, jaką pełni proces sądowy w odniesieniu do konfliktów pomiędzy osobami. Decyzja sądu przyjmowana jest przez spierające się strony głównie dlatego, że opiera się ona na zbiorze reguł akceptowanych przez obie strony i stosowanych zgodnie z procedurą, które obie strony są gotowe uznać za bezstronną, zanim poznają jej wynik.

Korzyści z DSS Bardziej efektywne osiąganie celów stawianych sobie przez osoby podejmujące decyzje, przy mniejszej liczbie niepożądanych skutków ubocznych. Oparcie decyzji na lepszej informacji uzyskanej przez jawne rozważenie założeń, niepewności, kosztów, strat i innych konsekwencji. Stworzenie obiektywnej procedury i wspólnej bazy dla pewnej części rozważanego postępowania poprzez wyodrębnienie komponentów obiektywnych. Lepsze zrozumienie zagadnień i, co za tym idzie, lepsza intuicja osób podejmujących decyzję. Stworzenie logicznej podstawy do rozważania i ustalania celów postępowania. Zwiększenie umiejętności planowania i kierowania. Lepsze możliwości (ekonomiczne, polityczne, organizacyjne, techniczne) stawiania i realizacji zadań. Pokazanie ludziom nowych możliwości wyboru, nowych celów i horyzontów, a poprzez to danie szansy poprawy jakości życia.

Niewłaściwe wykorzystanie DSS i niekorzystne skutki jego stosowania Tworzenie fasady „ekspertyzy” dla popierania swych z góry powziętych pomysłów lub działań. Szukanie wymówki dla braku działania lub opóźnienia działania. Darzenie nieuzasadnionym zaufaniem wyników częściowych lub otrzymanych drogą nadmiernych uproszczeń. Przecenianie znaczenia łatwych do analizy (lecz często nieistotnych) aspektów ilościowych przy jednoczesnym lekceważeniu innych cech i wartości, które jako trudno kwantyfikowalne można jedynie rozważać przez subiektywny osąd. Opóźnienia w podejmowaniu decyzji. Wzrost centralizacji i koncentracji decyzji na najwyższych stanowiskach Zwiększona zależność od skomplikowanych metod, co wymaga stałego zatrudnienia wysoko kwalifikowanego personelu. Eliminacja rezerw wydajności i innych – które choć kosztowne mogły stanowić ratunek w nieprzewidzianych sytuacjach; wzrost zależności od wyszukanych procedur.

Cechy DSS Nacisk projektowania na rozwiązywanie problemów; Pełny ale i łatwy w obsłudze interfejs użytkownika; Zdolność do elastycznego łączenia modeli analitycznych z danymi; Zdolność do pełnej eksploracji przestrzeni rozwiązań poprzez budowę alternatyw; Uwzględnianie zróżnicowania typów podejmowania decyzji i … Zdolność do interaktywnego i powtarzalnego (rekursywnego) przetwarzania analizowanego problemu.

Wyróżniające możliwości i funkcje SDSS: Istnienie mechanizmów umożliwiających wprowadzanie danych przestrzennych; Możliwości reprezentacji struktur i relacji przestrzennych; Istnienie technik dla analiz przestrzennych i geograficznych i … Możliwość przedstawiania wyników w postaci przestrzennej, a zwłaszcza kartograficznej

Rola GIS we wspomaganiu decyzji przestrzennych (SDSS) Zarządzanie danymi przestrzennymi System Informacji Przestrzennych (GIS) Wspomaganie decyzji Przestrzennych (SDSS) Zarządzanie danymi zlokalizowanymi w przestrzeni Tworzenie baz danych Analizy danych przestrzennych Generowanie map Ocena wielokryterialna Planowanie urbanizacyjne i lokalizacja przemysłu Planowanie przestrzenne Estymacja łańcuchami Markowa Prognozowanie zmian użytkowania terenu Prognozowanie erozji

Narzędzia wspomagania procesu decyzyjnego Systemy informacji GIS, bazy danych, interaktywne arkusze, Internet, spisy, inne dokumenty, itp. Modele Optymalizacja, symulacja, obliczenia, prognozy, zarządzanie, planowanie, itp. Dane teledetekcyjne, informacje, wiedza, cele, ograniczenia, czynniki, scenariusze, metody. Dane, aktualizacje, reakcje, itp. Rozpowszechnianie, stosowanie, podejmowanie decyzji itp. Dyscypliny Polityka społeczna, inżynieria, ekonomia, nauki geograficzne, biologia, ekologia, prawo, itp. Uczestnicy Administracja centralna, samorządy, instytucje międzynarodowe, przedsiębiorstwa ,organizacje pozarządowe (NGO), obywatele, uczelnie, centra badawcze, itp. Podejmowanie decyzji

Schemat procesu decyzyjnego w wielo-kryterialnej analizie przestrzennej [Malczewski 1999].

Schemat operacyjnyanalizy wielo-kryterialnej Linie kreskowane oznaczają relacje sprzężeń zwrotnych Geneletti 2005

Program wykładów Podstawowe definicje Decyzje w oparciu wielokryterialne oceny przy pomocy GIS Alternatywne decyzje przy pomocy GIS Niepewność danych a ryzyko decyzji Niepewność zasad podejmowania decyzji Przykłady zastosowań SDSS

Literatura do wykładów Wymagana: Eastman, J.R., 2006: IDRISI Andes. Guide to GIS and Image Processing. Manual Version 15.00. Clark Labs,Clark University, Worcester, MA, USA. Rozdział „Decision Support: Decision Strategy Analysis” (str. 123-144) i Rozdział „Decision Support: Uncertainty Management” (str. 155-172). Findeisen, W., (red.) 1985: Analiza systemowa – podstawy i metodologia. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa. Wybrane rozdziały: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 12, 14, 15 i 16. Jankowski, P., 1995: Integrating Geographical Information Systems and Multiple Criteria Decision-Making Methods. International Journal of Geographical Information Systems, vol. 9, no. 3, 251-273. Jankowski, P., 2006: Integrating Geographical Information Systems and Multiple Criteria Decision-Making Methods: Ten Years After. Carver,S., Evans, A., Kingston, R., 2004: Developing and testing an online tool for teaching GIS concepts applied to spatial decision-making. Journal of Geography in Higher Education, vol. 28, no. 3, 425-438.

Literatura do wykładów

Literatura do wykładów Zalecana: Chen, K., Blong, R., Jacobson, C., 2001: MCE-RISK: integrating multicriteria evaluation and GIS for risk decision-making in natural hazards. Environmental Modelling & Software, vol. 16, 387-397. Fedra, K., 1998: Integrated risk assessment and management: overview and state of the art. Journal of Hazardous Materials, vol. 61, 5-22. Gemitzi, A., Petalas, C., Tsihrintzis, V.A., Pisinaras, V., 2006: Assessment of groundwater vulnerability to pollution: a combination of GIS, fuzzy logic and decision making techniques. Environmental Geology, vol. 49, 653-673. Gemitzi, A., Tsihrintzis, V.A., Voundrias, E., Petalas, C., Stravodimos, G., 2007: Combining geographic information system, multicriteria evaluation techniques and fuzzy logic in sitting MSW landfills. Environmental Geology, vol. 51, 797-811. Geneletti, D., 2004: A GIS-based decision support system to identify nature conservation priorities in an alpine valley. Land Use Policy, vol. 21, 149-160. Geneletti, D., 2005: Multicriteria analysis to compare the impact of alternative road corridors: a case study in northern Italy. Impact Assessment and Project Appraisal, vol. 23, no.2, 135-146. Gómez Delgado, M., Bosque Sendra, J., 2004: Sensitivity analysis in multicriteria spatial decision-making: a review. Human and Ecological Risk Assessment, vol. 10, 1173-1187. Jankowski, P., Andrienko, N., Andrienko, G., 2001: Map-centred exploratory approach to multiple criteria spatial decision making. International Journal of Geographical Information Science, vol. 15, no. 2, 101-127. Jiang, H., Eastman, J.R., 2000: Application of fuzzy measures in multi-criteria evaluation in GIS. International Journal of Geographical Information Science, vol. 14, no. 2, 173-184. Malczewski, J., Rinner, C., 2005: Exploring multicriteria decision strategies in GIS with linguistic quantifiers: a case study of residential quality evaluation. Journal of Geographical Systems, vol. 7, 249-268. Perk van der, M., Burema, J.R., Burrough, P.A., Gillett, A.G., Meer van der, M.B., 2001: A GIS-based environmental decision support system to assess the transfer of long-lived radiocaesium through food chains in areas contaminated by the Chernobyl accident. International Journal of Geographical Information Science, vol. 15, no. 1, 43-64. Sener, B., Süzen, M.L., Doyuran, V., 2006: Landfill site selection by using geographic information systems. Environmental Geology, vol. 49, 376-388. Zhu, X., 2001: JavaAHP: a Web-based decision analysis tool for natura resource and environmental management. Environmental Modelling & Software, vol. 16, 251-262.

Strona wykładu w sieci