مقاله مکان یابی خوابگاه های دانشجویی با استفاده از GIS

بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

مکان يابي خوابگاه هاي دانشجويي با استفاده از GIS

۱- چکيده :
از ديرباز مساله ي پيدا کردن بهترين مکان براي استقرار منابع و امکانات جزء اساسي ترين مراحل برنامه ريزي هاي شهري و منطقه اي بوده است . تعريف و تشريح بهترين مکان يک منبع کار آساني نيست .ولي در حالت کلي بهترين مکان براي استقرار يک منبع ، مکاني است که بتوان در آن به بيشترين استفاده (از نظر کمي ) و در عين حال بهترين استفاده (از نظرکيفي ) از منبع ذکر شده رسيد.
در اين مقاله هدف به دست آوردن بهترين مکان براي احداث خوابگاه دانشجويي براي يک دانشگاه مي باشد.
خوابگاه ها از جمله مراکزي هستند که عوامل مهمي در انتخاب مکان احداث يا خريداري آنها موثر است . براي نمونه ، از يک سو بايد امنيت و آرامش دانشجويان مورد توجه قرار گيرد و از سوي ديگر دسترسي به مراکز آموزشي ، خدماتي و تجاري براي رفع نيازهاي اساسي آنها فراهم شود. ولي متاسفانه تاکنون پروژه اي در اين راستا با استفاده از سيستم هاي اطلاعات مکاني اجرا نشده است و به همين دليل تلاش گرديد تا فاکتورهايي را که در مکان يابي اين مراکز موثرند، بررسي و استخراج شوند. سپس براساس درجه ي اهميت فاکتورها، وزن مناسب بدانها تعلق گرفت و در نهايت براي مکان يابي يک خوابگاه دانشجويي در نزديکي دانشگاه تبريز مدل تاثير فاکتورها تعيين و پياده سازي شد . مکان حاصل براساس ويژگي هاي مورد انتظار مورد بررسي قرار گرفت .
کليدواژه ها: مکان يابي ، خوابگاه دانشجويي ، سيستم هاي اطلاعات مکاني ، تحليل هاي مکاني ، مدل همپوشاني شاخص .
١

۱- مقدمه
مکان يابي عبارت از تعيين مکان مناسب براي انجام يک فعاليت معين با انجام يک روال اجرايي مشخص و با توجه به معيارها و فاکتورهاي مؤثر در آن است . اين مقوله از ابتداي استقرار بشر بر روي زمين جهت دستيابي بهتر به منابع ، غذا، محل سکونت و... مورد توجه بوده است . در سالهاي اخير با پيشرفت در علوم کامپيوتر و فن آوري اطلاعات ، به کارگيري سيستم اطلاعات جغرافيايي جهت مکان يابي ، در کاربردهاي گوناگون گسترش يافته است .
مکان مناسب جهت انجام يک فعاليت مشخص ، با توجه به تاثير مجموعه اي از ضوابط و شرايط بنام فاکتورهاي مکان يابي تعيين مي شوند. اين ضوابط و شرايط با توجه به ويژگيهاي محدوده مورد مطالعه و بر اساس نظرات متخصصين انتخاب شده و به هر يک بر اساس اهميت و ارزش آن ، وزن تعلق مي گيرد.
خوابگاه دانشجويي مکاني است که از سوي دانشگاه براي زندگي دانشجويان غيربومي ، در نظر گرفته مي شود.
اين گروه از دانشجويان از شهرهاي دور و نزديک براي ادامه تحصيل در مقاطع کارداني ، کارشناسي و ... وارد دانشگاهي در شهر ديگر مي شوند که عمدتا نيز نسبت به مکان هاي آن شهر ناآشنا هستند. از سوي ديگر شرايط سني آنها طوريست که معمولا براي اولين بار زندگي مستقل در شهري ديگر را تجربه مي کنند. به همين دليل ممکن است نيازمندي ها و مشکلات بسياري براي چنين افرادي پيش آيد که مي توان دسته اي از مشکلات احتمالي را پيش بيني نموده از بروز آنها جلوگيري کرد.
خريد يا احداث خوابگاه ها در مکان هاي مناسب عامل مهمي در کاهش مشکلات دانشجويان ساکن در خوابگاه ها و به تبع آن مسئولين ذيربط مي باشد. هدف اين مقاله ، تعيين عوامل موثر در مکان يابي خوابگاه ها، مدلسازي تاثير اين عوامل و پياده سازي مدل براي مکان يابي خوابگاه دانشگاه تبريز است . بخش بعدي به بررسي و استخراج فاکتورهاي مکان يابي مي پردازد.
۲- استخراج فاکتورهاي موثر بر مکان خوابگاه دانشجويي
فاکتورهاي مکان يابي به دو نوع عرضه و تقاضا تقسيم مي شوند. فاکتورهاي تقاضا فاکتورهايي هستند که به وجود آورنده ي نياز به خوابگاه ها مي باشند و فاکتورهاي عرضه ، فاکتورهايي هستند که در محل ساخت يک خوابگاه تاثير دارند. از طرفي تمام فاکتورهاي عرضه ي يک خوابگاه به يک اندازه مهم نيستند. براي حل اين مشکل نيز با توجه به اهميت هر فاکتور وزن خاصي به آن ف کتور داده مي شود.
در ذيل فاکتورهاي عرضه و تقاضا براي يک خوابگاه آمده است :
* فاکتورهاي تقاضا :
۱- مناطق دانشگاهي
* فاکتورهاي عرضه :
فاکتورهاي زير فاکتورهايي هستند که بايد با توجه به اهميت شان وزن دهي شوند:
٢

۱- نزديکي به دانشگاه مربوطه (حالتي که در دانشکده هاي مختلف در مکان هاي متفاوت شهر پراکنده باشند بايد جداگانه بررسي گردد).
۲- نزديکي به خيابان اصلي .
۳- نزديکي به اورژانس و مراکز درماني .
۴- نزديکي به پايانه هاي مسافربري درون شهري (پايانه هاي اتوبوسراني ).
۵- نزديکي به مراکز مخابرات ، پايانه هاي مسافربري برون شهري و مراکز خريد اقلام ضروري و عمده
۶- دوري از مناطق پرسروصدا مثل مکانهاي صنعتي (حداقل آلودگي صوتي ).
۷- نزديکي به يک مکان تفريحي ، فضاي سبز يا باشگاه ورزشي .
۸- نزديکي به نيروي انتظامي .
۹- نزديکي به دانشگاههاي بزرگ ديگر (رشته هاي مرتبط يا غير مرتبط ).
فاکتور فوق اين امکان را فراهم مي آورد که بتوان از مراکز آن دانشگاه نيز استفاده نمود .براي مثال در اطراف دانشگاههاي بزرگ همواره خدمات دانشجويي ، کتابخانه ، غذاخوري و... وجود دارد که قابل استفاده براي ساکنين خوابگاه است يا حتي اگر رشته مرتبط باشد در صورت نياز مي توان از کتابها ، اساتيد و حتي دانشجويان آن دانشگاه نيز استفاده کرد.
* علاوه بر فاکتورهاي ذکر شده در بالا فاکتورهاي ديگري مربوط به خود ملک نيز در انتخاب ملک
مورد نياز مؤثر هستند که در زير آمده اند:
۱- مساحت ملک . اين فاکتور با توجه به ساختار در نظر گرفته شده براي ساختمان خوابگاه مي تواند متفاوت باشد. براي مثال اگر هدف احداث يک آپارتمان باشد مساحت ملک کمتر از ساختار شبيه منازل مسکوني خواهد بود.
۲- توسعه يافته و مدرن نباشد. يعني زمين خالي ، وقف ، منطقه ارزان ، کلنگي و قديمي باشد تا هرگونه تغييري در آن با مشکلات زياد مواجه نگردد. براي مثال اگر ساختمان کنوني ملک مدرن باشد هم قيمت آن بالاست و هم به احتمال زياد شرايط لازم براي يک خوابگاه در آن لحاظ نشده در حاليکه اگر زمين خالي يا کلنگي باشد هم ارزانتر است و نيز مي توان با توجه به شرايط مورد نياز ساختمان را احداث کرد.
۳- کاربري دولتي نداشته باشد. زيرا اگر ملکي کاربري اداري داشته باشد يا متعلق به دولت باشد خريداري آن دشوار است زيرا کاربري آن را نمي توان تغيير داد علاوه بر آن املاک دولتي بي علت قابل فروش نيستند مثلا هدف از فروش چنين املاکي کاملا بايد معين شود. اگر هدف رفع کسري بودجه باشد مي شود از مقامات بالا تقاضاي بودجه نمود و... درحاليکه اگر ملک شخصي باشد خريداري آن بسيار آسان است .

پس از تعيين پارامترهاي مکان يابي ، مرحله وزن دهي و مدلسازي تاثير فاکتورها بر مکان خوابگاه صورت مي گيرد که لازمه آن معلوم بودن متد مورد استفاده در تلفيق داده هاي مکاني است . متدهاي متفاوتي براي تلفيق
فاکتورها بکار مي رود که ذيلا متداول ترين متدها را نام برده ويژگي هاي هريک را به اختصار شرح مي دهيم :
۲- بررسي مدلهاي مختلف تلفيق داده هاي مکاني و کاربرد آنها در مدل سازي مکاني
مدلها در GIS، براي تقليد جنبه هاي خاصي از واقعيت به کار مي روند. اين مدلها بر اساس توابع و عملگرهاي موجود در آنها و نوع عملکردشان بر پايه دانش داده اي يا کارشناسي به انواع مختلفي تقسيم مي شوند. نحوه عملکرد و قابليتهاي چند نمونه از آنها در اين تحقيق بيان مي شود.
۲-۱-مدل منطق بولين (Boolean Logic Model)
در اين مدل ابتدا نقشه هاي ورودي بر اساس ضوابط و شرايط به صورت صفر و يک تعريف مي شوند.
بدين نحو که مقدار ١ در هر واحد پيکسلي از يک نقشه ورودي نشان دهنده مناسب بودن و مقدار ٠ نشان دهنده نامناسب بودن موقعيت مکاني آن است . سپس نقشه هاي ورودي با استفاده از اپراتورهاي منطقي مانند
AND،OR ،XOR و NOT با يکديگر تلفيق شده و نقشه خروجي را به وجود مي آورند. در نقشه خروجي پيکسلهاي حاوي ارزش ١ مکانهاي مناسب جهت کاربرد مورد نظر هستند.
بدليل سهولت ، سادگي و سرعت عمل مدل بولين ، اين مدل کاربرد وسيعي يافته است ولي معايب و مشکلاتي
نيز دارد که عمده آنها عبارتند از:
* در اين مدل کليه فاکتورهاي ورودي ارزش يکساني دارند، در صورتيکه معيارهاي مکان يابي خوابگاه ها داراي ارزشهاي متفاوتي هستند.
* مدل بولين قادر به تفکيک مکانهاي مناسب بر اساس اولويت نيست . در نتيجه با استفاده از اين مدل به هدف تصميم گيري بهينه که از مهمترين اهداف مکان يابي خوابگاه ها مي باشد، نمي توان به طور مطلوب دست يافت .
٢-٢- مدل همپوشاني شاخص (Index Overlay Model)
در مدل همپوشاني شاخص ابتدا به فاکتورهاي مؤثر در مکان يابي خوابگاه ها بر اساس اهميت و نقش آنها و با توجه به نظرات کارشناسي ، وزني تعلق مي گيرد. اين وزن به صورت عددي و در بازه مشخصي تعيين مي گردد. در اين روش علاوه بر اعمال وزن هر فاکتور منفرد نسبت به ديگر فاکتورها، به هر يک از کلاسها و واحدهاي مکاني موجود در فاکتور، بر اساس اهميت نسبي و نظرات کارشناسي وزن تعلق مي گيرد و بعد از اتمام عمليات وزن دهي ، فاکتورها بر اساس رابطه (۲-۱) با يکديگر تلفيق مي شوند.

به طوريکه wout وزن پيکسل مفروض در نقشه نهايي ، wi وزن پارامتر i ام وsij وزن کلاس پيکسل يعني کلاس j ام از نقشه i ام است .
در مقايسه با مدل بولين ، اين روش انعطاف پذيري بالايي در ترکيب ورودي ها و رتبه بندي خروجي ها دارد و بدليل ماهيت خطي ، اجراي آن نيز زمان کوتاهي صرف مي کند. ولي ماهيت خطي و عدم توانايي آن در تعيين تغييرات درست وزني مربوط به مرز کلاسهاي موجود در هر فاکتور، از جمله معايب آن محسوب مي شوند.
٢-٣-مدل منطق فازي (Fuzzy Logic Model)
در مجموعه هاي کلاسيک همه اعضاي يک مجموعه متعلق به آن مجموعه است . ولي هر يک از اعضاي مجموعه هاي فازي با يک درجه عضويتي به آن مجموعه تعلق دارد و اين درجه عضويت همواره عددي بين صفر و يک است . در واقع منطق فازي به هر عضو يک مقدار عضويتي را بين صفر و يک نسبت به يک مجموعه مي دهد.
پارامترهاي موجود در مساله هاي مکان يابي تا حدود زيادي ماهيت فازي دارند. براي مثال فاکتورهاي مربوط به فاصله مناسب از برخي عوارض موجود، مجموعه هاي فازي هستند و هر پيکسل با توجه به فاصله اي که از عارضه دارد درجه عضويت متفاوتي در اين مجموعه ها دارد. معيار عضويت پيکسل ها در مجموعة مطلوب ميزان مناسب يا نامناسب بودن آنها و بين ۰تا ۱ تعيين مي شود. اين مقادير با استفاده از دانش افراد خبره تعيين مي شود. اگر تمام پارامترهاي مساله بصورت مجموعه هاي فازي با مقادير عضويت صحيح تعريف شوند مي توان براي تلفيق پارامترها از اپراتورهاي مناسب فازي استفاده نمود. نوع اپراتور مورد استفاده نيز بستگي به نحوه تاثيرپذيري فاکتورهاي مختلف از يکديگر و يا اثر نهايي اپراتور روي مجموعه پارامترها دارد. اثر برخي عملگرهاي فازي افزايشي و برخي کاهشي است ، يعني درجه عضويت نهايي هر پيکسل را بسيار کاهش يا افزايش مي دهد.
عملگرهاي فازي شامل اشتراک فازي (Fuzzy AND) ، اجتماع فازي (Fuzzy OR)، ضرب فازي Fuzzy) (Algebraic Product، جمع فازي (Fuzzy Algebraic Sum) و فازي گاما (Fuzzy Operation Gamma)
براي تلفيق مجموعة فاکتورها مورد استفاده قرار مي گيرند که در اينجا فقط به بيان روابط آنها اکتفا مي کنيم .
مقدار (μA) بيانگر وزن يا مقدار عضويت پيکسل در مجموعه فازي مورد نظر است . در نهايت با اعمال عملگرهاي فازي واحدهاي پيکسلي نقشه خروجي حاوي درجه عضويت خواهند بود.
* عملگر اشتراک فازي (Fuzzy AND)
اين عملگر به صورت رابطه (۲-۲) تعريف مي شود.

اشتراک فازي در يک موقعيت مشخص ، حداقل درجه عضويت واحدهاي پيکسلي را استخراج نموده و در نقشه نهايي منظور مي کند. در مواقعي که دو يا چند فاکتور براي اثبات يک فرضيه بايستي با هم وجود داشته باشند، عملگر اشتراک فازي مناسب مي باشد.
* عملگر اجتماع فازي (Fuzzy OR)