GIS-Based Evaluation of Fire Station Accessibility in Zawita, Duhok

عبدالقادر, آری; الطائی, عبدالخالق; طه, محمدامین

doi:10.22034/ijf.2026.543401.2065

GIS-Based Evaluation of Fire Station Accessibility in Zawita, Duhok

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

آری عبدالقادر ¹

عبدالخالق الطائی ²

محمدامین طه ¹

¹ بخش جنگلداری، دانشکده علوم مهندسی کشاورزی، دانشگاه دهوک، عراق

² دانشکده مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه موصل، عراق

10.22034/ijf.2026.543401.2065

چکیده

Wildfires present a major threat to the ecologically valuable forests of the Zawita District in northern Iraq, where anthropogenic activities (human-caused) and limited firefighting capability create additional threats. While there is an actual fire station (F1) in the district, its coverage is limited. Thus, this study sought to test whether the addition of a new fire station (F2) in the center of the district would improve suppression efficiency. Using GIS-based network analysis software (ArcGIS 10.8), we modeled road accessibility and travel time to 33 forest zones based on assumptions regarding asphalt and forest road conditions. Travel times for firefighting trucks were calculated for both F1 and F2 conditions under a critical response time of 15–20 min. We developed a third-degree polynomial regression model and validated the relationship between response time and burnt area, with excellent fit (R² = 0.9999 calibration; R² = 0.9984 validation). Predicting burnt areas for both F1 and F2 scenarios for all forest zones enabled quantifying their relative effectiveness. F1 covered 72% (305 km²) of the study area over the 20-minute time frame, while F2 covered 70% (293 km²). While F1 had one more zone in the critical time frame compared to F2 (27 vs. 26), our regression model shows that F2 produced quicker responses in the key central zones, which led to a net reduction of 288000 m² of burnt area in the district. The polynomial model demonstrated that brief delays in response time had an exponential effect on fire damage, emphasizing the need for better and strategically placed stations. The suggested model incorporates both stations (F1 + F2) to achieve the best trade-off in overall geography and improved accessibility from a central location. This recommendation corresponds to increased capacity for wildfire suppression, less loss of forests, and serves as a precedent for disaster planning in similar ecologically sensitive, resource-poor areas.

کلیدواژه‌ها

ArcGIS

Fire station accessibility

GIS

Network analysis

Optimal route analysis

موضوعات

مهندسی جنگل

عنوان مقاله English

ارزیابی مبتنی بر سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) از دسترسی‌پذیری ایستگاه‌های آتش‌نشانی در زاویته، دهوک

نویسندگان English

Aree Abdulqader ¹

Abdulkhalik AL Taei ²

Mohammedamin Taha ¹

¹ Forestry Department, College of Agricultural Engineering Sciences, University of Duhok, Iraq

² Department of Civil Engineering, College of Engineer, University of Mosul, Iraq

چکیده English

آتش‌سوزی‌های جنگلی تهدیدی جدی برای جنگل‌های باارزش بوم‌شناختی منطقۀ زاویتا در شمال عراق به شمار می‌روند، جایی که فعالیت‌های انسانی و توان محدود در مهار آتش، خطرهای بیشتری ایجاد می‌کند. با وجود استقرار یک ایستگاه آتش‌نشانی (F1) در این منطقه، پوشش خدماتی آن محدود است. از این‌رو، در این پژوهش بررسی شد که آیا افزودن یک ایستگاه آتش‌نشانی جدید (F2) در مرکز منطقه می‌تواند کارایی اطفای حریق را بهبود بخشد یا خیر. با استفاده از نرم‌افزار تحلیل شبکۀ مبتنی بر GIS (ArcGIS 10.8)، دسترسی جاده‌ای و زمان سفر به ۳۳ ناحیۀ جنگلی براساس فرضیه‌های مربوط به وضعیت جاده‌های آسفالته و جنگلی مدل‌سازی شد. زمان‌های سفر خودروهای آتش‌نشانی برای هر دو سناریوی F1 و F2 تحت بازۀ زمانی بحرانی پاسخ‌دهی ۱۵ تا ۲۰ دقیقه محاسبه شد. یک مدل رگرسیون چندجمله‌ای از درجۀ سوم توسعه داده شد و رابطۀ میان زمان پاسخ‌دهی و مساحت سوخته‌شده با برازش بسیار عالی (R² = 0.9999 برای کالیبراسیون و R² = 0.9984 برای اعتبارسنجی) تأیید شد. پیش‌بینی مساحت‌های سوخته‌شده برای هر دو سناریوی F1 و F2 در همۀ نواحی جنگلی امکان ارزیابی اثربخشی نسبی آنها را فراهم کرد. ایستگاه F1 در بازۀ زمانی ۲۰ دقیقه‌ای حدود ۷۲ درصد (معادل ۳۰۵ کیلومتر مربع) از محدودۀ پژوهش را پوشش داد، درحالی که F2 حدود ۷۰ درصد (معادل ۲۹۳ کیلومتر مربع) را پوشش داد. هرچند ایستگاه F1 یک ناحیه بیشتر از F2 را در بازۀ بحرانی پوشش می‌داد (۲۷ در برابر ۲۶ ناحیه)، نتایج مدل رگرسیون نشان داد که F2 در نواحی مرکزی کلیدی پاسخ سریع‌تری ارائه داد و در نتیجه سبب کاهش خالص ۲۸۸ هزار مترمربع از مساحت سوخته در منطقه شد. مدل چندجمله‌ای نشان داد که تأخیرهای کوتاه در زمان پاسخ‌دهی تأثیری نمایی بر شدت خسارت آتش‌سوزی دارند که بر ضرورت ایجاد ایستگاه‌های بیشتر و جانمایی راهبردی آنها تأکید می‌کند. مدل پیشنهادی شامل پیکربندی هر دو ایستگاه (F1 + F2) است تا بهترین تعادل میان پوشش جغرافیایی و دسترسی از موقعیت مرکزی حاصل شود. این پیشنهاد سبب افزایش توان اطفای حریق، کاهش از دست رفتن جنگل‌ها و ایجاد الگویی برای برنامه‌ریزی مدیریت بحران در مناطق مشابه دارای حساسیت بوم‌شناختی و منابع محدود می‌شود.

کلیدواژه‌ها English

تحلیل شبکه

تحلیل مسیر راه‌هاى جنگلى بهینه

دسترسی به ایستگاه آتش‌نشانی

سیستم اطلاعات جغرافیایی

Abatzoglou, J.T., & Williams, A.P. (2016). Impact of anthropogenic climate change on wildfire across western US forests. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(42), 11770–11775. https://doi.org/10.1073/pnas.1607171113

Akay, A.E., & Şahin, H. (2019). Wildfire risk mapping by using GIS techniques and AHP method: A case study in Bodrum (Turkey). European Journal of Forest Engineering, 5(1), 25–35. http://doi.org/10.33904/ejfe.579075

Akay, A.E., & Süslü, H.E. (2017). Developing GIS based decision support system for planning transportation of forest products. Journal of Innovative Science and Engineering, 1(1), 6–16. https://www.researchgate.net/publication/322086611

Akay, A.E., Wing, M.G., Sivrikaya, F., & Sakar, D. (2012). A GIS-based decision support system for determining the shortest and safest route to wildfire: a case study in Mediterranean Region of Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 184, 1391–1407. https://doi.org/10.1007/s10661-011-2049-z

Akay, A., & Aziz, B. (2015). GIS-Based Forest Road network model for forest protection purposes. 38th Annual COFE Meeting. Engineering Solutions for Non-Industrial Private Forest Operations, 266–281. https://www.researchgate.net/publication/309374587

Akay, A.E., & Kılıç, H.E. (2015). Providing Engineering Solutions to Forest Fire Access Problems Using Network Analysis Method. In International Conference on Engineering and Natural Sciences (ICENS)pp. 15-19). https://www.researchgate.net/publication/309374632

Belcher, C M., Collinson, M E., & Scott, A.C. (2013). A 450‐million‐year history of fire. Fire Phenomena and the Earth System. An Interdisciplinary Guide to Fire Science, 229–249. https://doi.org/10.1002/9781118529539.ch12

Belcher, C.M., Yearsley, J.M., Hadden, R.M., McElwain, J.C., & Rein, G. (2010). Baseline intrinsic flammability of Earth’s ecosystems estimated from paleoatmospheric oxygen over the past 350 million years. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(52), 22448–22453. https://doi.org/10.1073/pnas.1011974107

Boston, K. (2016). The potential effects of forest roads on the environment and mitigating their impacts. Current Forestry Reports, 2, 215–222. https://doi.org/10.1007/S40725-016-0044-X

Demir, A., & Akay, A.E. (2024). Wildfire risk mapping using GIS based analytical hierarchy process approach. European Journal of Forest Engineering, 10(1), 15–28. http://doi.org/10.33904/ejfe.1400233

Ertugrul, M. (2005). The situations of wildfire in the world and in Turkey. ZKU Bartin Faculty of Forestry Journal, 7(7), 43–50. https://doi.org/10.32328/turkjforsci.1648979

Eklund, L., Abdi, A.M., Shahpurwala, A., & Dinc, P. (2021). On the geopolitics of fire, conflict and land in the Kurdistan region of Iraq. Remote Sensing, 13(8), 1575. https://doi.org/10.3390/rs13081575

Eklund, L., & Dinc, P. (2024). Fires as collateral or means of war: challenges of environmental peacebuilding in the Kurdistan Region of Iraq. Ecology and Society, 29(3). https://doi.org/10.5751/ES-15316-290325

Hamawandy, M.J., Sissakian, V.K., Hassan, S.F., & Ghafour, B.D. (2025). Field Evaluation of the Stability of a Mountainous Road in the northern of Iraq. Iraqi Journal of Science. https://doi.org/10.24996/ijs.2025.66.4.20

Hayati, E., Abdi, E., Majnounian, B., & Makhdom, M. (2013). Application of sensitivity analysis in forest road networks planning and assessment. Journal of Agricultural Science and Technology, 15(4), 781–792. https://www.researchgate.net/publication/237073938

Hawbaker, T.J., Vanderhoof, M.K., Beal, Y.J., Takacs, J.D., Schmidt, G.L., Falgout, J.T., ... & Howard, S.M. (2020). Mapping burned areas using dense time-series of Landsat data. Remote Sensing of Environment, 244, 111802. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.06.027

Jolly, W.M., Cochrane, M.A., Freeborn, P.H., Holden, Z.A., Brown, T.J., Williamson, G.J., & Bowman, D.M.J.S. (2015). Climate-induced variations in global wildfire danger from 1979 to 2013. Nature Communications, 6(1), 7537. http://doi.org/10.1038/ncomms8537

Lugo, A.E., & Gucinski, H. (2000). Function, effects, and management of forest roads. Forest Ecology and Management, 133(3), 249–262. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(99)00237-6

Miho, N.Y., & Rekany, N.N.M. (2023). Forest Post Fire Impact on Earthworm Biomass and Abundance in Zawita (Duhok Province) Forests Northern of Iraq. Journal Of Duhok University, 26(2), 61–71. https://doi.org/10.26682/Ajuod.2023.26.2.7

Mohammed, M.W. (2024). GIS Based Ecotourism Potentially Assessment in northern of Iraq. University of Tabriz. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.32641.36966

Mosa, W.L. (2016). Forest cover change and migration in Iraqi Kurdistan: a case study from Zawita Sub-district. Michigan State University. https://doi.org/10.25335/M5HB7T

Namba, T., & Yasuno, T. (1986). A study on the fire spread model of wooden buildings in Japan. Fire Science and Technology, 6(1), 41–54. https://doi.org/10.3801/IAFSS.FSS.1-881

Parks, S.A., Guiterman, C.H., Margolis, E.Q., Lonergan, M., Whitman, E., Abatzoglou, J.T., ... & Yocom, L. L. (2025). A fire deficit persists across diverse North American forests despite recent increases in area burned. Nature communications, 16(1), 1493. https://doi.org/10.1038/s41467-025-56333-8

Pompa-García, M., Zapata-Molina, M., Hernández-Díaz, C., & Rodríguez-Téllez, E. (2012). Geospatial model as strategy to prevent wildfire: A case study. Journal of Environmental Protection, 3(9), 1034–1038. http://doi.org/10.4236/jep.2012.39120

Psilovikos, T.A., Doukas, K.G., & Drosos, V.K. (2011). The contribution of forest roads to the wildfire protection. Thessaloniki, Greece. https://www.academia.edu/64315141/

Ranabhat, S., Pokhrel, A., Neupane, A., Singh, B., & Gahatraj, S. (2022). Wildfire risk assessment and proposal for fire stations in different geographical regions of Central Nepal. Journal of Forest and Livelihood, 21(1), 46–59. https://doi.org/10.3126/jfl.v21i1.56585

Thomas, D., Butry, D., Gilbert, S., Webb, D., & Fung, J. (2017). The costs and losses of wildfire. NIST Special Publication, 1215(11), 1–72. https://doi.org/10.6028/NIST.SP.1215