Förbättring av cykling som hållbart transportmedel kräver skräddarsydda transportsystem. Svenska kommuner, som Vänersborgs, har påbörjat implementering av cykelplaner vid planering av infrastruktur. Med kommunens samtida mål om att öka invånarantalet från 39 000 till 50 000, är planens mål och riktlinjer för att utveckla ett högkvalitativt, säkert cykelvägnät som kopplar samman viktiga målpunkter och minskar olyckor. Denna avhandling utvärderar säkerheten och tillgängligheten över gång- och cykelvägnätet till skolor inom Vänersborgs kommun med hjälp av GIS-analyser, där fokus riktar mot barn i åldrarna 7–15 år, men även säkerheten över totala gång- och cykelvägnätet utvärderas. Studieområdet inkluderar Vänersborgs centrum, Öxnered och Vargön. Multikriterieanalys (Analytisk Hierarkisk Process) metoder med kombination av nätverksanalys användes för att bedöma GC-nätets säkerhet och tillgänglighet. Experter viktade olika kriterier för säkerhet, vilket ledde till säkerhetsklassificering i ArcGIS Pro. Inkluderade kategorier var Mycket god, god, mindre god och låg. Nätverksanalysen i ArcGIS Pro prioriterade rutter via gång- och cykelvägnätet och förbjöd rutter att färdas längs vägar med hastigheter över 80 km/h, med hjälp av verktyget Closest facility för att planera rutter till skolan och undersöka tillgängligheten. Resultaten visade att 48.33% av det totala GC-nätet klassificerades som mycket god, 1.89% som god, 26.14% mindre god och 23.64% som låg. Nätverksanalysen indikerade en tillgänglighet till skolor uppnår 73.98%. Trots en signifikant andel av GC-nätet uppnår mycket god säkerhetsnivå, noterades brister, specifikt vid mer urbana områden där vissa segment klassas som mindre god och låg. Sammantaget visar avhandlingen att medan GC-nätet generellt uppnår god säkerhet och tillgänglighet, förekommer märkbara brister. Att se över och eventuellt åtgärda dessa brister skulle främja utvecklingen av cyklandet i Vänersborgs kommun. / Enhancing bicycling as a sustainable transportation mode requires tailored transportation systems. Swedish municipalities such as Vänersborg are integrating bicycling into infrastructure planning. The municipality's aims to grow the population from 39,000 to 50,000, the plan aims to develop a high-quality, safe bicycle network connecting key destinations and reducing accidents. This thesis evaluates the safety and accessibility of the bicycle network to schools within Vänersborg municipality using GIS-based analyses, focusing on children aged 7 to 15, while also evaluating the safety of the total network. The study area includes Vänersborgcity center, Öxnered, and Vargön. Multi-Criteria Decision Making (Analytical Hierarchy Process) approaches coupled with network analysis were utilized to assess the network's security and accessibility. Experts weighted different security criteria, leading to a safety classification in ArcGIS Pro. Categories included very good, good, not so good, and low. The Network analysis in ArcGIS Pro prioritized bicycle routes and restricted roads with speed limits over 80 km/h, using the Closest Facility tool to route school access. The results indicated that 48.33% of the network was classified as very good, 1.89% asgood, 26.14% as not so good, and 23.64% as low. The network analysis indicated a 73.98% accessibility coverage to schools. Despite a significant portion of the network achieving a very good safety level, deficiencies were noted, particularly in urban areas where some sections were rated as not so good and low. Overall, the thesis reveals that while the bicycle network generally achieves good security and accessibility, there are notable shortcomings. Addressing these gaps is crucial for Vänersborg's efforts to promote cycling and support population growth.

Tesis por compendio / [ES] La infraestructura de transporte es clave para el desarrollo humano, impulsando la industria y la evolución social al mejorar la interacción y conectividad. La construcción de infraestructuras actúa como catalizador de transformaciones socioeconómicas, fomentando economías locales y facilitando el movimiento de recursos y fuerza laboral. La creciente conciencia sobre los efectos negativos de las prácticas insostenibles en la construcción exige un cambio hacia métodos más responsables. Tradicionalmente, la viabilidad económica ha sido prioritaria en la ingeniería estructural, pero ahora se da mayor énfasis a los impactos del ciclo de vida. Aunque esto representa un avance hacia los objetivos de desarrollo sostenible, no abarca completamente la complejidad de la sostenibilidad. Esta tesis presenta el proceso para fundamentar un marco de diseño que integre la sostenibilidad del ciclo de vida en infraestructuras de transporte. Se sugiere un enfoque modular prefabricado para estructuras viales como una opción más atractiva frente a los métodos tradicionales in-situ. El diseño estructural, así como los procesos ambientales y sociales, se sintetizan en un modelo matemático avanzado. Esto permite la optimización mono-objetivo y multiobjetivo junto a algoritmos multicriterio. La aplicación de métodos de optimización exacta es inviable por la diversidad de variables, por lo que se recurre a metaheurísticas híbridas para minimizar el costo estructural en un enfoque mono-objetivo. Las metaheurísticas de recocido simulado y aceptación por umbrales con cadenas extensas ofrecen resultados de calidad, aunque requieren gran esfuerzo computacional. La versión híbrida del recocido simulado con un operador de mutación, común en algoritmos poblacionales, logra soluciones comparables con menor esfuerzo. La hibridación potencia las capacidades exploratorias de estos algoritmos. El análisis del ciclo de vida de configuraciones óptimas muestra claras ventajas ambientales del enfoque modular prefabricado frente a la construcción in situ. Sin embargo, las implicaciones sociales son más complejas, resaltando la importancia de incluir los impactos del ciclo de vida como objetivos en la optimización. Esto también subraya la necesidad de técnicas multicriterio para evaluar y clasificar alternativas, asegurando una consideración equilibrada de los impactos ambientales y sociales. Esta investigación desarrolla operadores de cruce, mutación y reparación para discretizar el problema de optimización. Estos dotan a algoritmos genéticos y evolutivos de la capacidad de manejar la complejidad de la optimización multiobjetivo. El operador de reparación estadístico es especialmente eficaz cuando se combina con los algoritmos NSGA-II, NSGA-III y RVEA. A pesar de sus diferencias, la técnica de toma de decisiones FUCA genera clasificaciones idénticas a la ponderación aditiva simple, al igual que TOPSIS, PROMETHEE y VIKOR. Un proceso basado en la teoría de la entropía proporciona a estas técnicas un enfoque metódico para la ponderación de criterios. La integración de algoritmos de optimización multiobjetivo con técnicas de decisión multicriterio en un marco basado en modelos matemáticos culmina en una clasificación de diseños óptimos no dominados, que equilibran las dimensiones económica, ambiental y social de la sostenibilidad. / [CA] La infraestructura de transport és clau per al desenrotllament humà, impulsant la indústria i l'evolució social en millorar la interacció i connectivitat. La construcció d'infraestructures actua com a catalitzador de transformacions socioeconòmiques, fomentant economies locals i facilitant el moviment de recursos i força laboral. La creixent consciència sobre els efectes negatius de les pràctiques insostenibles en la construcció exigix un canvi cap a mètodes més responsables. Tradicionalment, la viabilitat econòmica ha sigut prioritària en l'enginyeria estructural, però ara es dona major èmfasi als impactes del cicle de vida. Encara que això representa un avanç cap als objectius de desenrotllament sostenible, no abasta completament la complexitat de la sostenibilitat. Esta tesi presenta el procés per a fonamentar un marc de disseny que integre la sostenibilitat del cicle de vida en infraestructures de transport. Se suggerix un enfocament modular prefabricat per a estructures viàries com una opció més atractiva enfront dels mètodes tradicionals *in-*situ. El disseny estructural, així com els processos ambientals i socials, se sintetitzen en un model matemàtic avançat. Això permet l'optimització bonic-objectiu i multiobjectiu al costat d'algorismes multicriteri. L'aplicació de mètodes d'optimització exacta és inviable per la diversitat de variables, per la qual cosa es recorre a *metaheurísticas híbrides per a minimitzar el cost estructural en un enfocament bonic-objectiu. Les *metaheurísticas de recuita simulada i acceptació per llindars amb cadenes extenses oferixen resultats de qualitat, encara que requerixen gran esforç computacional. La versió híbrida de la recuita simulada amb un operador de mutació, comuna en algorismes poblacionals, aconseguix solucions comparables amb menor esforç. La hibridació potencia les capacitats exploratòries d'estos algorismes. L'anàlisi del cicle de vida de configuracions òptimes mostra clares avantatges ambientals de l'enfocament modular prefabricat enfront de la construcció in situ. No obstant això, les implicacions socials són més complexes, ressaltant la importància d'incloure els impactes del cicle de vida com a objectius en l'optimització. Això també subratlla la necessitat de tècniques multicriteri per a avaluar i classificar alternatives, assegurant una consideració equilibrada dels impactes ambientals i socials. Esta investigació desenrotlla operadors d'encreuament, mutació i reparació per a *discretizar el problema d'optimització. Estos doten a algorismes genètics i evolutius de la capacitat de manejar la complexitat de l'optimització multiobjectiu. L'operador de reparació estadístic és especialment eficaç quan es combina amb els algorismes *NSGA-II, *NSGA-III i *RVEA. Malgrat les seues diferències, la tècnica de presa de decisions *FUCA genera classificacions idèntiques a la ponderació additiva simple, igual que *TOPSIS, *PROMETHEE i *VIKOR. Un procés basat en la teoria de l'entropia proporciona a estes tècniques un enfocament metòdic per a la ponderació de criteris. La integració d'algorismes d'optimització multiobjectiu amb tècniques de decisió multicriteri en un marc basat en models matemàtics culmina en una classificació de dissenys òptims no dominats, que equilibren les dimensions econòmica, ambiental i social de la sostenibilitat. / [EN] Transportation infrastructure is essential for human development, driving industry growth and societal evolution through enhanced interaction and connectivity. Transportation infrastructure construction acts as a catalyst for socio-economic transformations, stimulating local economies and streamlining the flow of workforce and resources. Growing recognition of the detrimental effects of unsustainable practices in construction engineering necessitates a shift towards more responsible methodologies. Historically, economic viability has dominated the priorities of structural engineering, but there is now an increasing emphasis on evaluating the life cycle impacts of projects. While this shift marks progress towards aligning structural design with sustainability goals, it does not fully capture the intricate and multifaceted nature of life cycle sustainability. This doctoral thesis systematically unfolds the process of conceiving and substantiating a design framework that incorporates life cycle sustainability into the construction of transportation infrastructure. A precast modular approach is proposed for road frame projects as an attractive alternative to conventional cast-in-place methods. The structural design process and life cycle environmental and social impacts of the structure are encapsulated within a sophisticated mathematical model, facilitating the application of both single and multi-objective optimization alongside decision-making algorithms. Exact optimization methods are not a viable resort due to the extensive array of optimization variables and the mixed integer nature of the problem. Thus, the research deploys trajectory-based local search and hybrid metaheuristics for the single-objective cost-minimization of the structure. Simulated annealing and threshold accepting metaheuristics adjusted with longer chain lengths achieve high-quality results but demand substantial computational resources. A hybrid version of simulated annealing, incorporating a mutation operator typically found in population-based algorithms, reaches comparable solutions with less computational effort. The hybridization of metaheuristics is identified as an effective strategy to enhance the exploratory capacities of these algorithms. The life cycle assessment of diverse cost-optimized road frame layouts reveals distinct environmental advantages of the precast modular approach compared to the conventional cast-in-place method. However, the social implications present a more intricate relationship, emphasizing the importance of including life cycle impacts as objective functions in the optimization process. Additionally, this underscores the necessity to involve multi-criteria decision-making techniques to effectively score and rank alternatives, ensuring a balanced consideration of environmental and social impacts in the decision-making framework. This research employs innovative crossover, polynomial mutation, and repair operators to effectively discretize the optimization problem, equipping novel genetic and evolutionary algorithms with the capabilities to tackle the mixed integer nature of the multi-objective optimization problem. The statistical-based repair operator algorithm is notably successful when incorporated with the non-dominated sorting genetic algorithms II and III and the reference vector-guided evolutionary algorithm. Despite their operational variances, the fair un choix adequàt decision-making technique yields the same rankings as the simple additive weighting method. This alignment also extends to the technique for order of preference by similarity to ideal solution, preference ranking for organization method for enrichment evaluation and multi-criteria optimization and compromise solution algorithms. An entropy theory-based strategy endows these multi-criteria decision-making techniques with a methodical and unbiased approach to criteria weighting. Integrating multi-objective optimization algorithms with multi-crite / Ruiz Vélez, A. (2024). Optimal Design of Socially and Environmentally Efficient Reinforced Concrete Precast Modular Road Frames under Constrained Budgets [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213837 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] Los ecosistemas proveen al ser humano de múltiples servicios ecosistémicos, es decir, beneficios que tanto directa como indirectamente aportan bienestar a la sociedad. Sin embargo, los espacios naturales están sufriendo un retroceso de gran parte de sus servicios ecosistémicos a través de su progresiva degradación debida, entre otros factores, a las transformaciones intensivas sufridas las últimas décadas. Este hecho se debe, en gran medida, a que solamente algunos servicios ecosistémicos, mayormente los que forman parte del mercado económico, son comúnmente valorados por la población. La valoración económica de servicios ecosistémicos resulta fundamental como punto de partida para la posterior toma de decisiones y la instauración de políticas ambientales en busca del desarrollo sostenible de los ecosistemas. Como alternativa a los métodos clásicos de valoración ambiental y agraria, la utilización de técnicas de decisión multicriterio, especialmente los de comparación pareada, permite la priorización de los servicios ecosistémicos como paso previo a su valoración. En esta tesis doctoral se pretende acercar el uso de estas técnicas al ámbito de la valoración económica de servicios ecosistémicos. Para ello, se han realizado una serie de casos de estudio para, en primer lugar, comprobar que las técnicas en red son más acordes al objeto de estos estudios. En segundo lugar, la investigación realizada tiene por objeto analizar, y en su caso mejorar, dichas técnicas para intentar simplificar los procedimientos desde un punto de vista práctico, manteniendo en cualquier caso el rigor metodológico y la consistencia de los resultados obtenidos. Dentro de estas técnicas, el Proceso Analítico Jerárquico (Analytic Hierachy Process, en inglés) es el más utilizado. Sin embargo, y como se ha comprobado en los dos primeros casos de estudio realizados, este método no resulta el más apropiado en ámbitos de estudio complejos en los que los criterios están total o parcialmente interconectados entre sí al no ser capaz de capturar dichas relaciones debido a su estructura jerárquica. Alternativamente, las técnicas multicriterio en red, especialmente el Proceso Analítico en Red (Analytic Network Process, en inglés), si son capaces de capturar todas estas interacciones. Sin embargo, el Proceso Analítico en Red también presenta algunos inconvenientes a la hora de ponerlo en la práctica Entre ellos, destaca su mayor complejidad y el tiempo que deben invertir los expertos en la realización de los cuestionarios con las comparaciones por pares de cada elemento, especialmente cuantos más criterios deban priorizarse, lo cual provoca muchas veces una sensación de cansancio y repetición que puede llegar en ocasiones a alterar los resultados obtenidos. Por ello, en los siguientes casos de estudio, se ha estudiado el uso de un método multicriterio en red híbrido alternativo, DANP como alternativa. Metodológicamente, esta técnica resulta mucho más sencilla siendo fácilmente entendible por todos los decisores y expertos, si bien su diseño metodológico no permite la medición de la consistencia en comparación con los otros métodos estudiados. Aunque a grandes rasgos, los resultados al usar esta técnica mantienen cierta correlación con los obtenidos por el Proceso Analítico en Red, no son totalmente compatibles. En cualquier caso, en los casos de estudio realizados la mayoría de los expertos participantes han mostrado su preferencia hacia los los resultados obtenidos por este método híbrido. Por otro lado, se presenta también un estudio de la influencia de los factores socioculturales y geográficos sobre los estudios de priorización y valoración económica de los servicios ecosistémicos. Vistos los resultados y conclusiones obtenidas a lo largo de la disertación, en el último capítulo se propone un nuevo enfoque, manteniendo el uso del método híbrido DANP, como alternativa a las técnicas actuales, abriendo el camino hacia nuevas líneas de investigación futuras. / [CA] Els ecosistemes proveeixen a l'ésser humà de múltiples serveis ecosistèmics, és a dir, beneficis que tant directa com indirectament aporten benestar a la societat. No obstant això, els espais naturals estan patint un retrocés de gran part dels seus serveis ecosistèmics a través de la seua progressiva degradació deguda, entre altres factors, a les transformacions intensives patides les últimes dècades. Aquest fet es deu, en gran mesura, al fet que solament alguns serveis ecosistèmics, majorment els que formen part del mercat econòmic, són comunament valorats per la població. La valoració econòmica de serveis ecosistèmics resulta fonamental com a punt de partida per a la posterior presa de decisions i la instauració de polítiques ambientals a la recerca del desenvolupament sostenible dels ecosistemes. Com a alternativa als mètodes clàssics de valoració ambiental i agrària, la utilització de tècniques de decisió multicriteri, especialment els de comparació per pars, permet la priorització dels serveis ecosistèmics com a pas previ a la seua valoració. En aquesta tesi doctoral es pretén apropar l'ús d'aquestes tècniques a l'àmbit de la valoració econòmica de serveis ecosistèmics. Per a això, s'han realitzat una sèrie de casos d'estudi per a, en primer lloc, comprovar que les tècniques en xarxa són més concordes a fi d'aquests estudis. En segon lloc, la investigació realitzada té per objecte analitzar, i si és el cas millorar, aquestes tècniques per a intentar simplificar els procediments des d'un punt de vista pràctic, mantenint en qualsevol cas el rigor metodològic i la consistència dels resultats obtinguts. Dins d'aquestes tècniques, destaca el Procés Analític Jeràrquic (Analytic Hierachy Process, en anglés) com al més utilitzat. No obstant això, i com s'ha comprovat en els dos primers casos d'estudi realitzats, aquest mètode no resulta el més apropiat en àmbits d'estudi complexos en els quals els criteris estan totalment o parcial interconnectats entre si al no ser capaç de capturar aquestes relacions a causa de la seua estructura jeràrquica. Alternativament, les tècniques multicriteri en xarxa, especialment el Procés Analític en Xarxa (Analytic Network Process, en anglés), si són capaços de capturar totes aquestes interaccions. No obstant això, aquest mètode també presenta alguns inconvenients a l'hora de posar-lo en la pràctica Entre ells, destaca la seua major complexitat i el temps que han d'invertir els experts en la realització dels qüestionaris amb les comparacions per parells de cada element, especialment quants més criteris hagen de prioritzar-se, la qual cosa provoca moltes vegades una sensació de cansament i repetició que pot arribar a vegades a alterar els resultats obtinguts. Per això, en els següents casos d'estudi, s'ha estudiat l'ús d'un mètode multicriteri en xarxa híbrid, DANP, com a alternativa. Metodològicament, aquesta tècnica resulta molt més senzilla sent fàcilment comprensible per tots els decisors i experts, si bé el seu disseny metodològic no permet el mesurament de la consistència en comparació amb els altres mètodes estudiats. Encara que a grans trets, els resultats en usar aquesta tècnica mantenen una certa correlació amb els obtinguts pel Procés Analític en Xarxa, no són totalment compatibles. En qualsevol cas, en els casos d'estudi realitzats la majoria dels experts participants han mostrat la seua preferència cap als resultats obtinguts per aquest mètode híbrid. Finalment, es presenta també un estudi de la influència dels factors socioculturals i geogràfics sobre els estudis de priorització i valoració econòmica dels serveis ecosistèmics. Vistos els resultats i conclusions obtinguts al llarg de la dissertació, en l'últim capítol es proposa un nou enfocament, mantenint l'ús del mètode híbrid DANP, com a alternativa a les tècniques actuals, obrint el camí cap a noves línies d'investigació futures sobre aquest tema. / [EN] Ecosystems provide humans with multiple ecosystem services; these benefits directly and indirectly contribute to the well-being of society. However, natural spaces are suffering a decline in a large part of their ecosystem services through their progressive degradation due, among other factors, to the intensive transformations suffered in recent decades. This is mainly because only some ecosystem services, particularly those that are part of the economic market, are commonly valued by the population. The economic valuation of ecosystem services is essential as a starting point for subsequent decision-making and implementing environmental policies in pursuit of sustainable ecosystem development. As an alternative to the classical methods of environmental and agricultural valuation, multi-criteria decision techniques, especially those of paired comparison, allow the prioritization of ecosystem services as a step before their valuation. This doctoral thesis aims to bring the use of these techniques to the field of economic valuation of ecosystem services. To this end, a series of case studies have been carried out to verify that the network techniques align with the object of these studies. Secondly, the research aims to analyze and, if necessary, improve these techniques to simplify the procedures from a practical point of view while maintaining methodological rigor and consistency in the results obtained. Within these techniques, the Hierarchical Analytical Process is the most widely used. However, as shown in the first two case studies, there are more appropriate methods in complex study areas where the criteria are totally or partially interconnected, as they cannot capture these relationships due to their hierarchical structure. Alternatively, multi-criteria network techniques can capture all these interactions, especially the Analytical Network Process. However, this method also has some drawbacks when putting it into practice. Among them, it is more complex, and the time experts must invest in carrying out the questionnaires with the pairwise comparisons of each element, especially the more criteria to be prioritized, which often leads to a feeling of fatigue and repetition that can sometimes alter the results obtained. Accordingly, a hybrid multi-criteria network method, DANP, has been studied as an alternative in the following case studies. Methodologically, this technique is much more straightforward and can be easily understood by all decision-makers and experts. However, its methodological design does not allow consistency measurement compared to the other methods studied. Although this technique's results sustain a certain correlation with those obtained by the Analytical Network Process, they are only partially compatible. In any case, in the case studies carried out, most of the participating experts have shown their preference for the results obtained by this hybrid procedure. Eventually, this dissertation also delves into the influence of sociocultural and geographic factors on the prioritization and economic valuation of ecosystem services. Building on the insights gained, the final chapter proposes a new approach, maintaining the use of the hybrid DANP method. This novel approach challenges the current techniques and paves the way for new research in this field. / Funding for open access charge: CRUE-Universitat Politècnica de València. / Jorge García, D. (2024). Analysis and application of Multi-Criteria Decision-Making methods for the prioritization and economic valuation of ecosystem services [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/210935 / Compendio