1 . مقدمه و پیشینه

فرودگاه ها گره های حیاتی زیرساخت های هوانوردی هستند که انتقال بین وجهی را تسهیل می کنند. ساختمان های فرودگاهی در طول چرخه حیات خود بر محیط زیست تأثیر می گذارند. طراحی و ساخت یک فرودگاه نقش مهمی در ایجاد پایه و اساس پایداری آن ایفا می‌کند و اکثر اثرات زیست‌محیطی به دلیل طولانی‌ترین مرحله در چرخه عمر آن در طول عملیات آن رخ می‌دهد. از آنجایی که 80 درصد از ساختمان‌های فرودگاهی پیش‌بینی‌شده در سال 2050 در حال حاضر وجود دارند [ 1 ]، تمرکز بر بهبود پایداری عملیاتی ساختمان‌های فرودگاه‌های موجود برای دستیابی به کاهش قابل‌توجه در اثرات زیست محیطی کلی بخش هوانوردی ضروری است.

ساختمان‌های فرودگاهی در طول عملیات خود منجر به طیف وسیعی از اثرات زیست‌محیطی می‌شوند، مانند الف) آلودگی منابع طبیعی مانند هوا، آب و خاک، ۲) تولید زباله (جامد و سیال) و انتشار گازهای گلخانه‌ای، ۳) از دست دادن تنوع زیستی و تغییر سیستم های اکولوژیکی، و iv) اثرات اجتماعی بر محله مانند سر و صدا، سلامت و رفاه. اجرای فن آوری های کارآمد، شیوه های ساختمان سبز و مدیریت پایدار فرودگاه می تواند این اثرات را کاهش دهد [ 2 ]. از آنجایی که دامنه مطالعه به ساختمان‌های فرودگاهی موجود و عملیات آن‌ها محدود می‌شود، ابزارهای رتبه‌بندی ساختمان سبز (GBRTs) به عنوان یک روش مناسب و رویکردی جامع برای ارزیابی عملکرد سبز آن‌ها در نظر گرفته می‌شوند. GBRT ها به عنوان یک پلت فرم جامع برای ارتقای محیط ساخته شده پایدار ، با ادغام ویژگی های مختلف در مقوله های مختلف محیطی مانند انرژی، آب، هوا، کیفیت محیط داخلی، مواد و تحرک عمل می کنند [ 3 ]. در حال حاضر هیچ GBRT اختصاصی برای ارزیابی ساختمان‌های فرودگاه وجود ندارد، با این حال، GBRT‌های موجود مانند رهبری در طراحی انرژی و محیطی (LEED)، روش ارزیابی محیطی تأسیسات تحقیقاتی ساختمان (BREEAM)، علامت سبز، ستاره سبز، شورای ساختمان سبز هند (IGBC) ، رتبه بندی سبز برای ارزیابی زیستگاه یکپارچه (GRIHA) و Estidama برای گواهینامه های فرودگاه سبز استفاده شده است [ 4 ].

در مقایسه با سایر انواع ساختمان‌ها، مانند اقامتگاه‌ها و ادارات، ساختمان‌های فرودگاهی به دلیل تعداد کم‌شان در بخش محیط‌های ساخته شده برای گواهی‌های GBRT کمتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. علاوه بر این، GBRT ها برای فرودگاه ها به طور گسترده برای استفاده در خارج از آمریکای شمالی سازگار نیستند. کمتر از یک درصد از فرودگاه‌ها در سراسر جهان در حال حاضر دارای گواهی سبز هستند و نسبت کمتری نیز مربوط به فاز عملیاتی است [ 4 ]. فقدان GBRTهای استاندارد و به طور گسترده پذیرفته شده برای صدور گواهینامه فرودگاه، چالشی را برای اپراتورهای فرودگاه برای اندازه گیری، مدیریت و برجسته کردن عملکرد سبز خود ایجاد می کند. مشابه با بخش محیط زیست ساخته شده، فرودگاه ها توجه زیست محیطی ناکافی را در صنعت هوانوردی دریافت می کنند. اهمیت بخشی در انتشار گازهای گلخانه‌ای هواپیما، تأثیرات زیست‌محیطی مرتبط با عملیات فرودگاه را تحت الشعاع قرار می‌دهد. حتی تعهدات فعلی فرودگاه مانند برنامه اعتباربخشی کربن فرودگاه (ACA) که توسط شورای بین‌المللی فرودگاه‌ها (ACI) ایجاد شده است، مدیریت انتشار گازهای گلخانه‌ای را در اولویت قرار می‌دهد، در حالی که سایر مقوله‌های زیست‌محیطی مانند انرژی، آب، زباله و کیفیت محیط داخلی کمتر نشان داده می‌شوند یا به آن اهمیت کمتری داده می‌شود. 5 ].

توافق پاریس منجر به شیوه های ساخت و ساز هوشمند و آگاه از محیط زیست شده است [ 6 ]. با این حال، فرودگاه های موجود به معیارهای ارزیابی محیط زیست قوی برای ارزیابی عملیات سازگار با محیط زیست نیاز دارند. عملکرد این شاخص های زیست محیطی در سراسر معیارهای قابل قبول استاندارد به عنوان عملکرد سبز در سراسر این مطالعه تلقی می شود. ارزیابی عملکرد سبز ساختمان‌های فرودگاهی سه مشکل مهم را به محققان و دست اندرکاران ارائه می‌دهد که عبارتند از: 1) مناسب بودن معیارهای عملکرد سبز. ii) در دسترس بودن داده های فرودگاه؛ و iii) اعتبار نظر کارشناسی. مناسب بودن معیارهای عملکرد سبز در زمینه فرودگاه یک مسئله مبرم است. چارچوب‌های ارزیابی موجود به غیر از GBRT بر جنبه‌های خاصی از پایداری مانند انتشار گازهای گلخانه‌ای، به جای ارائه ارزیابی عملکرد سبز جامع ساختمان‌های فرودگاه تمرکز می‌کنند. علیرغم ارائه یک چارچوب جامع برای ارزیابی سبز، تعداد شاخص های مورد استفاده توسط GBRT ها در طول ارزیابی آنها بیش از حد است، که جمع آوری داده ها را دشوار و فرآیند ارزیابی را زمان بر می کند. این مشکل نیاز به یک رویکرد هدفمند نسبت به معیارهای ارزیابی سبز خاص فرودگاه با تعداد کمتری از شاخص ها را برجسته می کند. حتی اگر یک چارچوب ارزیابی سبز خاص فرودگاه در مطالعه قبلی ما توسعه داده شد [ 4 ]، فقدان یک مخزن داده اولیه برای انجام یک ارزیابی کامل با استفاده از این معیارها وجود دارد. برای رفع این مشکل، باید یک مجموعه داده محیطی ایجاد و در دسترس قرار گیرد. با این حال، جمع آوری داده های تاریخی در مورد تمام جنبه های زیست محیطی ممکن است دشوار به نظر برسد. یک رویکرد بازیابی داده‌های جایگزین از گزارش‌های موجود فرودگاه می‌تواند برای مطابقت با پیشرفت‌های مدل و شبیه‌سازی‌های بیشتر برای حمایت از تصمیم‌گیری سبز استفاده شود [ 7 ]. معیارهای مناسب و مجموعه داده‌های موجود تنها در صورتی می‌توانند یک مدل قوی ایجاد کنند که برچسب عملکرد سبز خروجی آنها قابل اعتماد باشد. در بسیاری از معیارهای ارزیابی مانند GBRT ها، امتیازهایی که برای یک اعتبار/رده خاص تعلق می گیرد، به صورت کیفی بر اساس نظر متخصص تعیین می شود. این وابستگی انسان به تعیین امتیازات اعتباری ممکن است باعث تعصب در فرآیند ارزیابی عملکرد شود.

با توجه به اهمیت زیست‌محیطی فرودگاه‌ها در بخش هوانوردی، هدف اصلی این مطالعه توسعه یک ابزار ارزیابی عملکرد سبز مبتنی بر داده، نیمه‌نظارت‌شده، قابل توضیح و قوی برای ساختمان‌های فرودگاهی است. پرسش‌های پژوهشی زیر و اهداف پژوهشی برای پرداختن به موضوعات مرتبط در دستیابی به این هدف با رویکردی علمی و روشمند تدوین شده است.

• سوال 1 : چگونه با کاهش وابستگی انسانی در سیستم ارزیابی، یک مدل ارزیابی عملکرد فرودگاه سبز مبتنی بر هوش مصنوعی نیمه نظارت شده بسازیم؟

• سوال 2 : چگونه قوانین سبز قابل توضیح و تفسیر را از SSLM استخراج کنیم؟

• سوال 3 : از بین مدل‌های ML توسعه‌یافته، کدام یک برای استفاده از ابزار رتبه‌بندی فرودگاه سبز مناسب‌تر است؟

استفاده از مدل‌های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی می‌تواند رویکردی جامع برای تحلیل و بهینه‌سازی عملکرد کلی سبز فرودگاه‌ها، با ادغام چندین دسته‌بندی زیست‌محیطی و ترکیب داده‌های بلادرنگ، ارائه دهد، در نتیجه تصمیم‌گیری آگاهانه در صنعت فرودگاه‌ها را به سمت توسعه بیشتر تسهیل می‌کند. آینده پایدار هدف این تحقیق پرداختن به شکاف در درک پایداری کل‌نگر فرودگاه‌ها، از جمله در نظر گرفتن انتشار گازهای گلخانه‌ای و همچنین سایر مقوله‌های زیست‌محیطی مانند انرژی، آب، زباله، و کیفیت محیطی داخلی در فرآیند تصمیم‌گیری صنعت فرودگاهی است. هر سؤال تحقیق مستقیماً با هدف تحقیق به شرح زیر ترسیم می شود.

• •

  توسعه مدل ارزیابی عملکرد سبز ساختمان‌های فرودگاهی با استفاده از رویکردهای یادگیری نیمه نظارت شده، در نتیجه وابستگی انسانی را در طول فرآیند ارزیابی عملکرد سبز کاهش می‌دهد.

• •

  توسعه قوانین سبز که برای اپراتورها و مدیران تأسیسات فرودگاهی برای ارزیابی مؤثر و بهبود عملکرد فرودگاه آنها کاربرد عملی دارد.

• •

  مقایسه مدل‌های توسعه‌یافته بر اساس معیار عملکرد آنها و توسعه ابزار رتبه‌بندی فرودگاه سبز مناسب.

بخش باقی مانده از این نسخه در شش بخش دسته بندی شده است. بخش 2 بررسی مختصری از کارهای مرتبط مربوط به استفاده از مدل های یادگیری بدون نظارت و نیمه نظارت در زمینه ساختمان های سبز و محیط های ساخته شده را ارائه می دهد. بخش 3 روش های جمع آوری داده ها و ساخت مجموعه داده ها را شرح می دهد. و روش های به کار گرفته شده در این مطالعه برای ساخت SSLM. بخش 4 معیارهای مهم مورد استفاده برای تعیین ابعاد بهینه داده ها و تعداد بهینه خوشه ها را شرح می دهد. نتایج مطالعه در بخش 5 ارائه شده است و یافته ها در بخش 6 مورد بحث قرار گرفته است . این مطالعه در بخش 7 نتیجه گیری شده است که شامل مفاهیم مهم صنعتی است. محدودیت های مطالعه، مشارکت ها و توصیه های آینده در بخش 7 برجسته شده است .