بخشی از مقاله
مکان یابی فضاهای آموزشی با استفاده از منطق فازی و سیستم اطلاعات جغرافیایی(مطالعه موردی: مدارس ابتدایی منطقه 4 شهر
ارومیه)
چکیده
تعیین توزیع بهینه کاربری ها و مراکز خدماتی مسئله ای است که اغلب اوقات برنامه ریزان با آن سروکار دارند، چرا که به دلیل رشد پر شتاب جمعیت و کالبد شهرها، مشکلاتی مانند کمبود و عدم توزیع فضایی مناسب کاربری ها بوجود آمده است. در این میان فضاهای آموزشی در زمره کارکردهایی است که از اهمیت روز افزونی برخوردار بوده و با توجه به جوانی جمعیت کشورمان، لزوم تأسیس مدارس جدید و مکانیابی بهینه و مناسب آنها مستمراً بیشتر می شود. در این تحقیق ابتدا با بهره گیری از روش تحلیل شبکه در توزیع فضایی، در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، مکان استقرار ، شعاع عملکرد مدارس ابتدایی منطقه 4 شهر ارومیه مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و در روش تحلیل شبکه
ای مناطقی که خارج از شعاع پوشش مدارس موجود هستند، مشخص گردیدند. سپس با استفاده از روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و منطق فازی، لایه ها و معیارها و همچنین زیر معیارهای موثر در مکانیابی مدارس ابتدایی، وزن دهی و با یکدیگر ترکیب شده و مناطق مناسب و نامناسب برای احداث مدارس ابتدایی مخصوصأ در منطقه خارج از شعاع پوشش مدارس ابتدایی موجود بدست آمدند. نتایج بررسی ها نشان داد که مدارس ابتدایی موجود منطقه 4 شهر ارومیه برای پوشش دادن کل فضای منطقه کافی نبوده و برخی از محلات آن با داشتن تراکم دانش آموزی لازم، از داشتن مدرسه ابتدایی محروم بوده و از پوشش مدارس موجود نیز خارج هستند و نیازمند مکانیابی و احداث مدارس جدیدی با در نظر گرفتن معیار ها و استاندارد های موثر در مکانیابی فضاهای آموزشی می باشند تا کل فضای منطقه تحت پوشش مدارس موجود و جدید قرار گیرد.
واژگان کلیدی: مکانیابی، مدارس ابتدایی، روش تحلیل سلسله مراتبی((AHP، GIS، ارومیه
-1 مقدمه
تحولات سریع شهر نشینی در ده های گذشته سبب گردیده که نظام برنامه ریزی شهری با مسائل فراوانی روبه رو گردد. افزایش سریع جمعیت شهری که در طی 50 سال گذشته از 5900000 به 54600000 نفر رسیده، بیانگر توسعه ده برابری جمعیت شهری است. این تغییر و تحولات در سبک زندگی و اولویت دادن به مسائل آموزشی، نظام برنامه ریزی درون شهری را با ضوابط جدیدی تلفیق نموده است به گونه ای که هر ساله جمعیتی نزدیک به یک و نیم میلیون نفر برای آموزش ابتدایی راهی مدرسه می گردند.[17, 7]
با افزایش جمعیت در شهرها بخصوص شهر های بزرگ و میانی کشورمان حجم تقاضا برای خدمات شهری نیز افزایش یافته است. ولی به علت ساختار اقتصادی- سیاسی کشور همواره سرعت پاسخ گویی به نیاز ها از سرعت رشد نیاز ها کمتر بوده است. به طوری که در بسیاری از شهرها ارائه تسهیلات و خدمات شهری همپای رشد جمعیت نبوده و علاوه بر کمبودهای موجود در خدمات شهری، استقرار و مکانیابی نامناسب و عدم هماهنگی آنها با بافت شهری نیز همواره مشکلاتی را بوجود آورده است.[9] در این میان فضاهای آموزشی که به عنوان یک کاربری تولید سفر بیشتر در زمره کارکردهایی است که از اهمیت روز افزونی برخوردار می باشد بنابراین مکان یابی درست و توزیع بهینه مدارس می تواند ضمن فراهم نمودن امکان حصول به عدالت اجتماعی، مشکلات فیزیکی و اقتصادی ناشی از طی مسافتهای طولانی را کاهش دهد و بر کیفیت آموزشی بیافزاید.[1]
گستردگی یا پیچیدگی داده ها و اطلاعات شهری برای برنامه ریزی و مدیریت شهری ضرورت بکارگیری نرم افزار های گوناگون را نشان میدهد از جمله در این زمینه به کارگیری مدلی مانند مدل فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و تلفیق آن با قابلیت های سیستم اطلاعات جغرافیایی و استفاده از مدل تحلیل شبکه و منطق فازی در محیط این سیستم ابزار مناسبی را برای بررسی ارزیابی فضاهای آموزشی مطابق با معیار های برنامه ریزی کاربری اراضی شهری و تدوین الگوهای علمی مکانیابی این فضاها فراهم می کند. بطوری که با تشکیل بانک اطلاعات مکانی و توصیف منطقه در مدت زمان کمتری نسبت به سایر الگوها می توان وضعیت نیاز منطقه را از لحاظ کمیت و کیفیت فضاهای آموزشی در حال حاضر و سال های آتی مشخص کرد.[3]
در اینجا مهمترین مسأله، چگونگی کنترل پیچیدگی تغییرات عوارض شهری در محیط GIS است. بدین منظور بایستی از ابزارهای ساده، نظیر منطق فازی FUZZY برای مصالحه بین اطلاعات در دسترس GIS و میزان عدم حتمیت قابل قبول استفاده کرد.
یکی از کاربردهای سیستم اطلاعات جغرافیایی در برنامه ریزی شهری، مکان یابی کاربری ها و عملکرد های شهری است که به لحاظ پیچیدگی مسائل شهری و تأثیر عوامل غیر فیزیکی بر تغییرات عوارض شهری نتایج آنالیز ها و تصمیم گیری های GIS قطعیت و حتمیت نخواهد داشت و در این مورد نیز، نیاز به استفاده از سیستم های GIS فازی خواهد بود.[15,18,19]
برای پاسخ به این نیاز، بایستی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی نیمه هوشمند طراحی میگردید که به دنیای واقعی نگرشی چند ارزشی داشته باشد. برای ایجاد این سیستم GIS فازی، برنامه نویسی ها و تغییراتی در نرم افزارهای موجود ایجاد گردید تا قابلیت آنالیز های نیمه هوشمندانه را دارا گردد.[34,16]
در کشور ایران نیز در سالهای اخیر به علت نیاز به بررسی علل مشکلات آموزشی مطالعاتی در زمینه برخی فضاهای آموزشی به طور پراکنده با بررسی سرانه های متعدد جهان صورت گرفته است. اولین کار رسمی برای تدوین ضوابط و الگوهایی جهت مدارس در سال 1353 زیر نظر واحد تحقیقات دفتر فنی آموزش و پرورش صورت گرفت. مطالعاتی که توسط گروه کاربری زمین مرکز مطالعات مقابله با سوانح طبیعی در شهرهای زلزله زده رودبار، منجیل و لوشان در سال 1370 انجام پذیرفت، حاکی از وضعیت نامطلوب استقرار بسیاری از کاربری های آموزشی در جوار گسلها و نقاط خطرناک دارد. از جمله اقداماتی که در سال 1373 توسط دفتر برنامه ریزی و بودجه سازمان نوسازی، توسعه و تجهیز مدارس کشور تهیه شده راهنمایی مکان یابی برای فضاهای آموزشی می باشد که ضمن رفع نواقص و کمبودها، موضوع را با نگرش سیستمی جامعتر و از سوی دیگر عینی تر و تفضیلی تر مورد بررسی قرار دهد.[33]
شهر ارومیه به علت موقعیت خاص در منطقه و استان از رشد فزاینده ای برخوردار بوده و جمعیت آن از 67600 نفر در سال 1335 به حدود 583000نفر در سال 1385رسیده است که منطقه 4 شهر ارومیه جمعیتی در حدود 111700نفر و مساحتی حدود 969,1 هکتار دارد.[12] افزایش جمعیت و گسترش فضای کالبدی شهر که قسمت عمده ای از این گسترش در بخش مرکزی شهر یعنی منطقه 4 شهر ارومیه صورت گرفته، باعث شده که خدمات شهری متناسب با افزایش جمعیت گسترش نیابد شهر از نظر تعداد، توزیع و پراکندگی خدمات مختلف از جمله خدمات آموزشی دچار کمبود و نارسایی گردد.
شهرنشینی در ایران به تبع تحولات جهانی در طی چند دهه گذشته دست خوش تحولات چشم گیری بوده،که طی این فرآیند رشد جمعیت کشور و افزایش شدید جمعیت جوان به تبع آن رشد جمعیت دانش آموزی، احداث و احیای فضاهای
آموزشی به عنوان یکی از کاربری های اصلی مد نظر قرار می گیرد. لذا اهمیت بررسی همه جانبه در خصوص چگونگی توزیع و توسعه فضاهای آموزشی و میزان تحقق پذیری آنها بیش از پیش ضروری می گردد.[29] از طرفی توزیع جغرافیایی نامناسب فضاهای آموزشی و تداخل مربوط به آن علاوه بر مشکل انتخاب مدرسه برای خانواده، باعث بالارفتن تراکم شهر شده و این امر بر ترافیک منطقه 4 و همچنین آرامش و آسایش خانواده ها تأثیر نامطلوبی گذاشته است. براساس آمار اخذ شده از آموزش و پرورش منطقه 4، در حال حاضر در این منطقه مدارس ابتدایی پسرانه و مدارس ابتدایی دخترانه وجود دارند که با جمعیت دانش آموزی (مقطع ابتدایی) این منطقه هماهنگ نبوده و سطوح اختصاص یافته به این خدمات کمتر از حد نیاز جمعیت واقع در این گروه سنی می باشد.[35]
کمبود مدارس ابتدایی- با توجه به عدم پوشش کل منطقه توسط مدارس موجود- و توزیع فضایی نامتعادل آن باعث شده که برخی از محلات این منطقه با وجود داشتن تراکم دانش آموزی لازم برای احداث مدرسه از داشتن مدرسه محروم باشند. این امر موجب طی مسافت های طولانی توسط دانش آموزان برخی محلات این منطقه برای رسیدن به واحد آموزشی و به طبع آن به خطر افتادن سلامتی جسمی و روحی آنان، تشدید استفاده از مدارس ابتدایی موجود، تراکم بیش از حد استاندارد دانش آموز در کلاس درس و فضای باز برخی مدارس، کاهش سرانه آنها و نهایتاً در کنار نارسایی در امر آموزش، مطلوبیت و کارایی اصل عدالت دسترسی به واحد های آموزشی را که مخصوصاً در مقطع ابتدایی به دلیل پایین بودن سن دانش آموزان حساسیت بیشتری را می طلبد، با مشکل مواجه ساخته است.
عدم توجه به توزیع فضایی مناسب و اصولی مراکز آموزشی موجب کاهش کارایی نظام آموزش ، ایجاد مشکلات برای دانش آموزان و تحمیل بار مالی مضاعف بر نظام آموزشی و خانواده ها شده است.[38] همچنین عدم هماهنگی روند رو به افزایش دانش آموزان و برنامه ریزی جمعیتی از یک طرف و محدودیت منابع مالی، نبود برنامه ریزی، کمبود زمین مناسب، استفاده نکردن از برنامه ریزان شهری و سیستم اطلاعات مکانی از طرف دیگر باعث گردیده تا مکان یابی در اکثر فضاهای آموزشی اعمال نگردد بی توجهی به این مقولات نه تنها مشکلاتی از قبیل، صرف وقت و هزینه برای رسیدن به مدرسه، به خطر افتادن سلامتی جسمی و روحی دانش آموزان، خستگی و بی حوصلگی و در نهایت افت تحصیلی آنها را بوجود آورده است بلکه به خاطر نبود محیط استاندارد باعث زیر سوأل رفتن موقعیت و مطلوبیت اکثر واحدهای آموزشی، خصوصاً در شهرهای بزرگ و مرکز استانها گردیده است.
-2 اهداف تحقیق
اهداف پژوهش عبارتست از :
1. شناخت مشکلات و کمبودهای آموزشی ناشی از نحوه توزیع مکانی مراکز آموزشی در سطح محدوده مورد مطالعه بمنظور ارائه خدمات و پوشش عملکردی مناسبتر کاربری های آموزشی به گونه ای که از امکانات موجود کارایی مطلوب تری به عمل آید.
2. ارائه الگو و راح حلهایی جهت بهبود وضع موجود استقرار مناسب کاربری های آموزشی.
3. شناخت الگوی استقرار کاربری های آموزشی در منطقه 4 شهرداری ارومیه.
4. تحلیل توزیع مکانی مراکز آموزشی در منطقه مورد مطالعه و تشخیص و تبیین نقاط ضعف در استقرار کاربری های آموزشی در وضع موجود با توجه به معیارهای تعیین شده می باشد.
-3 روش تحقیق
در این پژوهش از 3 روش اسنادی، میدانی و توصیفی- تحلیلی استفاده شدهاست که در روش اسنادی از کتب و مقالات و سایتها وپژوهشهای انجام شده و منابع لاتین مرتبط با این موضوع و نهادها و سازمانهای مربوطه به منظور جمعآوری مبانی
نظری مورد نیاز در این پژوهش و در روش میدانی با تنظیم وجمعآوری پرسشنامههای مختلف و در پایان نیز از روش توصیفی-تحلیلی به صورت کاربرد مدل با تلفیق منطق فازی در محیط نرم افزار GIS برای پردازش و تجذیه و تحلیل داده ها جهت مکانیابی صحیحی مدارس ابتدایی منطقه 4 شهر ارومیه استفاده شده است .
در کل مراحل اصلی و فرعی در راستای رسیدن به هدف، در فلوچارتی به شرح زیر است :
شکل :1 نمودار مراحل پژوهش- مأخذ: نگارندگان
-4 بررسی و شناخت منطقه مورد مطالعه ( منطقه 4 ارومیه )
منطقه 4 شهرداری ارومیه با وسعتی در حدود 969,1 هکتار، در قسمت میانی شهر ارومیه واقع شده که در داخل محدوده بین خیابانهای ولی عصر و خرم شهر و ... در شمال و خیابانهای شهید رجایی و باهنر در غرب و خیابان برق در جنوب و خیابانهای شهید بهشتی و جهاد و رسالت و وحدت در شرق قرار دارد.
بررسی آمار نشان میدهد که سهم جمعیتی منطقه 4 از کل جمعیت شهر ارومیه 1117000 نفر می باشد که به عبارت دیگر می توان گفت 18,8 درصد جمعیت شهر ارومیه در این منطقه قرار دارند.[30]
-5 سازگاری کاربری آموزشی با سایر کاربری ها ( ماتریس سازگاری)
این پارامتر در واقع بیانگر استانداردهایی است که یک محدوده باید دارا باشد تا بتوان در آن یک دبستان احداث نمود به این منظور با مشخص نمودن حریم کاربری های سازگار و ناسازگار با فعالیت مدارس ابتدایی و اعمال این حریم ها بر روی منطقه، منجر به تعیین مکان بهینه مدرسه جدید و بررسی هماهنگی بین فعالیت کاربری ها با مدارس ابتدایی موجود در منطقه مورد مطالعه میشود.[6]
تقسیم بندی سازگاری کاربری ها به شرح زیراست:
- کاربری کاملأ سازگار با مراکز آموزشی: به کاربری هایی گفته می شود که فعالیت آنها بر هم منطبق باشد و هر دو دارای خصوصیات مشترک هستند و وجود آنها برای مدارس مفید باشد.[23,24,25]
- کاربری سازگار با مراکز آموزشی: کاربری هایی که تا حدود زیادی با هم هم خوانی دارند.
- کاربری های نسبتأ سازگاربا مراکز آموزشی: یعنی نسبت سازگاری بین دو کاربری از ناسازگاریشان بیشتر است.
- کاربری های کاملأ ناسازگار با مراکز آموزشی: یعنی مشخصات دو کاربری هیچ گونه هم خوانی با هم نداشته و در تقابل با یکدیگر باشند.
برای تعیین میزان سازگاری بین دو کاربری باید مشخصات و نیاز های مختلف هر کاربری را مشخص کرد.[4]
در این مقاله با توجه به دستورالعمل وزارت مسکن و شهرسازی اولویت بندی کاربری ها از نظر سازگاری با کاربری آموزشی به صورت زیر تعیین شده است:
همجواری با فضاهای سبز عمومی شامل فضاهای سبز عمومی،سبز حفاظتی،پارکها همجواری با موسسسات فرهنگی شامل کتابخانه ،سینما،موزه و...
عدم همجواری با مراکز صنعتی و اداری و نظامی همجواری با مراکز ورزشی[5]
شکل :2 ماتریس سازگار ( آموزش ابتدایی )
-6 روش تحلیل شبکه
از روش تحلیل شبکه برای تحلیل و بررسی شعاع عملکردی مدارس ابتدایی پسرانه و دخترانه موجود و تعیین مناطقی که خارج از شعاع پوشش این مدارس هستند استفاده شد. مزیت این روش نسبت به روش بافرینگ این است که در این روش، فاصله زمانی بین مبدأ و مقصد به صورت منطقی و واقعی قابل محاسبه می باشد.[28] در این روش ابتدا کلیه مسیر های ارتباطی یا شبکه های دسترسی شهر رقومی و تهیه شده و با ایجاد توپولوژی رابطه فضایی بین خطوط شبکه ایجاد شد (با توجه به اینکه بر اساس استاندارد، یک دانش آموزابتدایی باید در مدت زمان 10 دقیقه و بدون برخورد با معابر اصلی درجه1به مدرسه برسد، بنابراین در هنگام رقومی کردن ارتباط بین معابر اصلی قطع شد) .[3] در مرحله بعد سرعت متوسط حرکت یک دانش آموز در معابر شهر با استفاده از تهیه پرسشنامه و سوأل از دانش آموزان و استفاده از نظر کارشناسان بدست آمد ( این مقدار برابر3000 متر در ساعت در نظر گرفته شد) [8]و به اطلاعات توصیفی شبکه اضافه شد. سپس از تقصیم طول معابر بر متوسط سرعت دانش آموزان بر اساس فرمول سرعت در فیزیک (V=D/T) ، عامل زمان یعنی مدت زمانهای هر مسیر بدست آمد. برای بدست آوردن شعاع پوشش هر مدرسه، مدت زمان 10دقیقه ( با توجه به استاندارد موجود ) برای هر یک از مدارس موجود بر روی شبکه معابر اعمال گردید و نتیجه ارائه شده گویای عدم پوشش کل فضای منطقه 4 شهر ارومیه توسط مدارس ابتدایی موجود می باشد، به طوری که بیش از نیمی از محدوده مسکونی این منطقه از شعاع تحت پوشش مدارس ابتدایی پسرانه و مدارس ابتدایی دخترانه خارج بوده و نیازمند مکان یابی و احداث مدارس جدید می باشد. دو نقشه فوق بیانگر این موضوع هستند :
-7 کاربرد مدل AHP و منطق فازی در مکان یابی فضاهای آموزشی
-1-7 روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP)
در ارزیابی هر موضوعی نیاز به معیار اندازه گیری با شاخص می باشد. انتخاب مناسب این امکان را فراهم می کند که مقایسه ای از درستی بین جایگزینی ها انجام شود. اما وقتی که چند یا چندین شاخص برای ارزیابی در نظر گرفته می شود، کار ارزیابی پیچیده شده و به ابزار تحلیل قوی نیاز خواهد بود. یکی از ابزارهای توانمند برای چنین وضعیت هایی فرایند تحلیل سلسله مراتبی یا AHP می باشد.[36]
در این تحقیق از مدل AHP برای مقایسه معیارها و اختصاص وزن نسبی به آنها و در نهایت ترکیب لایه های موثر در مکان یابی استفاده شده است، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) روشی است منعطف، قوی و ساده که برای تصمیم گیری در شرایطی که معیار های تصمیم گیری متضاد، انتخاب بین گزینه ها را با مشکل مواجه می سازد، مورد استفاده قرار می گیرد، این روش ارزیابی چند معیاری،ابتدا در سال1980 به وسیله توماس ال ساعتی پیشنهاد گردیدو تاکنون کاربردهای متعددی در علوم مختلف داشته است.[10]
مزیت روش AHP در تحلیل سازگاری کاربری ها نسبت به روش تحلیل ماتریس کاربری اراضی آن است که روش ماتریش کاربری، سازگاری را با استفاده از ماتریس کاربری ها مورد بررسی قرار می دهد. هر چند نتایج این روش، سازگاری یا عدم سازگاری کاربری های همجوار را مشخص می نماید، اما احتمال تصادفی بودن نتایج وجود دارد، در صورتی که مدل AHP ، در تحلیل کاربری ها فاقد این ضعف است، زیرا نتایج این روش با شاخص CR سنجیده می شود در این مقاله انجام این مدل برای تحلیل سازگاری کاربری ها در نرم افزار ادریسی ( از جمله نرم افزارهای ( GIS که از قدرت بسیار بالایی برخوردار است صورت می گیرد.[32]
یک روش اساسی جهت آزمون روش AHP، روش مقایسه دودویی می باشد. جهت انجام روش مقایسه دودویی ابتدا تک تک معیارهای مورد بررسی را به صورت جفت مقایسه نموده و میزان اهمیت نسبی هر معیار را نسبت به دیگری با توجه به امتیازبندی جدول (1) بین 1 تا 9 اختصاص داده و آن را در یک ماتریس وارد می نماییم.[21, 22]
