ساماندهی مکان‌گزینی مراکز آموزشی شهری با استفاده از منطق بولین و تصمیم‌گیری چند معیاره فازی مطالعه موردی: مدارس مقطع راهنمایی مناطق 8 گانه شهر اهواز

شهرنشینی شتابان معاصر به خصوص در شهرهای کشورهای درحال توسعه موجب نابسامانی‌ها و مشکلاتی در شهرها از جمله در استفاده از اراضی، توزیع خدمات و امکانات در سطح شهرها شده است. در حال حاضر، در بسیاری از کشورهای جهان سوم، نرخ رشد سالیانه جمعیت در حدود 2_3% است؛ اما سرعت رشد شهرها بیش از دو برابر این سرعت می‌باشد، این رشد آمیزه‌ای است از امواج بزرگ مهاجرت اجباری از نواحی روستایی، جایی که کشاورزی قادر به تحمل جمعیت نیست. بنابراین مردم به شهرها می‌گریزند و سکنه غیر قانونی می‌شوند، به‌طور غیر قانونی در پیاده روها و یا در هر زاغه‌ای که می‌یابند، زندگی می‌کنند(Correa, 1989: 11).

رشد جمعیت شهرها و پیشی گرفتن رشد جمعیت بر سطوح فضاها و نیز درهم ریزی توزیع خدمات و عدم مکان گزینی صحیح خدمات آنها دو جنبه از معضلات ناشی از رشد شتابان جمعیت شهری می‌باشد؛ بنابراین برای مدیریت چنین شهرهایی چاره‌ای جز استفاده از فناوری اطلاعات و مدیریت الکترونیکی نمی‌باشد. با افزایش جمعیت در شهرها بخصوص شهرها‌ی بزرگ و میانی کشورمان حجم تقاضا برای خدمات شهری نیز افزایش یافته است، ولی به علت ساختار اقتصادی_سیاسی کشور همواره سرعت پاسخ‌گویی به نیازها از سرعت رشد نیازها کمتر بوده است؛ به طوری که در بسیاری از شهر‌ها ارایه تسهیلات و خدمات شهری همپای رشد جمعیت نبوده و علاوه بر کمبودهای موجود در خدمات شهری، استقرار و مکانیابی نامناسب وعدم هماهنگی آنها با بافت شهری نیز همواره مشکلاتی را در ارایه این خدمات بوجود آورده است. امروزه موفقیت شهرها در نیل به پایداری، دسترسی به منابع و عناصر اصلی شهری را ضروری ساخته است، به گونه‌ای که می‌بایست تمام شهروندان بتوانند نیازهای خدماتی و شهری خود را با هز ینه کم و سرعت زیاد تأمین نمایند. بنابراین توزیع مناسب کاربری‌ها با توجه به اصول سازگاری، کارآمدی، و امنیت حائز اهمیت است.

تعیین توزیع بهینه مراکز خدماتی مسئله‌ای است که اغلب برنامه‌ریزان با آن ارتباط دارند(تقوایی و رخشانی نسب، 2:1388). کاربری آموزشی یکی از انواع کاربری‌های اساسی در شهرهاست که مکانیابی بهینه آن، ایمنی و رفاه شهروندان را در پی خواهد داشت. حال برنامه‌ریزان سعی دارند با ارایه الگوی مناسب تخصیص زمین به کاربری‌های مورد نیاز در شهرها و مکان‌گزینی مناسب آن‌ها در کالبد شهر، درجهت تأمین رفاه و ایمنی شهرها و آسایش شهرنشینان تأثیرگذار گشته و امکان زیست بهتر در شهرها را فراهم آورند(ولی زاده، 7:1384).

در ایران رشد شتابان شهرنشینی به گونه ای بوده است که متناسب با آن تجهیزات فضاهای شهری افزایش نداشته است. عمدترین اثر رشد سریع شهرها، بهم ریختگی نظام توزیع خدمات و نارسایی سیستم خدمات رسانی است. امروزه عدم مکان گزینی بهینه مراکز خدمات شهری مردم را با مشکلات عظیمی روبرو کرده است. بدون شک تأمین رفاه و آسایش شهروندان از طریق برنامه‌ریزی های اصولی، از مهم‌ترین وظایف مدیران شهری است(صالحی فرد، 1387:2). در سازماندهی هر یک از کاربری‌های شهری برای دستیابی به الگوی مناسب برای استقرار آن باید مشخصات و نیازمندی های هر یک از کاربری‌ها با توجه به یکدیگر با دقت بررسی شود تا روابط بین آن ها از نظر هم جواری و سازگاری معلوم گردد؛ بنابراین، تعریف و تبیین شاخص‌ها و معیارهای مناسب و مرتبط ضروری است. در تعیین مشخصات مکانی هر نوع استفاده از زمین و یا هر نوع فعالیت شهری، دو عامل هدایت کننده، رفاه اجتماعی و رفاه اقتصادی ملاک سنجش قرار می‌گیرند(سعید نیا 22:1383). با توجه به این مهم از جمله مهم‌ترین مؤلفه‌های بهینه در تعیین مکان‌های مناسب فعالیت و کاربردهای شهری می‌توان به آسایش در مکان گزینی کارکردهای شهری اشاره داشت(زیاری، 29:1381). در مقوله آسایش، دو مؤلفه فاصله و زمان مهم‌ترین مؤلفه در مکان گزینی و سنجش مطلوبیت مکانی کارکردهای شهری هستند که نوع دسترسی ها با فاصله و زمان سنجیده می‌شود، به طوری که چگونگی دسترسی به خدمات شهری مورد نیاز ساکنان و دوری از آن‌ها از مهم‌ترین مؤلفه‌های آسایش محسوب می‌شوند(همان منبع: 30).

کاربری‌های متنوع در شهر بخصوص کاربری‌های با تقاضای بیشتر مانند کاربری‌های آموزشی به دلایل زیادی مانند عدم هماهنگی نهادهای اجرایی شهر، مشکلات مالی بخش آموزش و پرورش و عدم آشنایی مسؤولین با موازین علمی مکان‌یابی در پاسخ به نیازهای جمعیت دانش آموزی مشکلات زیادی از قبیل عدم دسترسی بهینه دانش‌آموزان به فضاهای آموزشی، همجواری با کاربری‌های نامطلوب و در نتیجه افت کیفیت تحصیلی دانش‌آموزان، صرف هزینه برای رفت و آمد، اتلاف وقت و... را به وجود آورده است(محمدی وآقازیارتی فراهانی، 1:1386).

در شهر اهواز تراکم بالا، کمبود فضاهای خالی، شبکة ارتباطی ضعیف و ناکارآمد و مهم‌تر از همه برنامه‌ریزی نسنجیده، باعث شده است تا فضاهای آموزشی بدون توجه به اصول و معیارهای مکان یابی گسترش یابند و سازگاری، همجواری و مطلوبیت مناسبی نداشته باشند. این مسأله علاوه بر رعایت نکردن اصل عدالت و برابری در برخورداری یکسان جمعیت دانش آموز از فضاهای آموزشی، آسایش، کارآیی، سلامت و ایمنی جمعیت دانش آموزی را کاهش می‎دهد و از سوی دیگر برای دانش‌آموزان و معلمان و شهروندان مشکلات زیادی به وجود می‌آورد.

مکان یابی مراکزآموزشی با بهره گیری از شیوة تلفیق روش‌ بولین، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فازی، و سیستم اطلاعات جغرافیایی، مبحثی است که تاکنون تحقیقات زیادی به طور تخصصی و ترکیبی در این زمینه انجام نشده است اما در خصوص مکان یابی انواع خدمات، کاربری‌های آموزشی شهری، و استفاده از [1]GIS در مکان‌یابی این مراکز مطالعات چندی انجام شده که در زیر به معرفی آنان پرداخته می‌شود:

نلیو[2] و همکاران(2004) در کشور برزیل در تحقیقی با عنوان "مکان‌یابی مدارس ابتدایی با بکارگیری GIS" با در نظر گرفتن معیارهایی چون زمین شناسی، گسل، شیب، مراکز جمعیتی و.. با استفاده از سیستم وزن دهی به شاخص‌ها محل‌هایی برای احداث مدارس پیشنهاد کردند.

لاله‌پور(1381)، در پایان‌نامه کارشناسی ارشد خود با عنوان "بررسی کاربری اراضی در برنامه‌ریزی شهری با بهره‌گیری از GIS مورد: کاربری‌های آموزشی(مدارس ابتدایی) منطقه 8 تهران، به این نتیجه رسید که وضعیت مدارس ابتدایی منطقه 8 تهران از نظر معیارها و ضوابطی که باید در یک مدرسه ابتدایی رعایت گردد، در وضع مناسبی به سر نمی‌برد و روز به روز این حالت تشدید می‌شود. بنابراین ضروری است به این مهم توجه شود(لاله‌پور، 1381).

درسال 1381 مقاله ای تحت عنوان تجزیه و تحلیل توزیع مکانی و مکان یابی مدارس با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی توسط رودابه فرهادی انجام گرفته، این تحقیق بیشتر سعی در معرفی توان‌مندی‌های این سیستم در مکان یابی دارد و بر عامل فاصله و جمعیت تأکید می‌کند(فرهادی، 6:1381). فرج زاده و همکاران(1383) در پژوهشی با عنوان " ارزیابی و مکان گزینی مراکز آموزشی شهری با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) مطالعة موردی: شهرک معلم کرمانشاه، از طریق تلفیق لایه های اطلاعاتی مؤثر در این زمینه بهترین مکان‌های ایجاد مراکز آموزشی در سطح شهر را به تفکیک مقاطع آموزشی نشان دادند(فرج زاده و همکاران، 1383).

صفارزاده و همکاران(1387) پژوهشی تحت عنوان "مکان یابی بهینه مدارس و مؤسسات آموزشی جهت کاهش ترافیک شهری" انجام داده است که در این تحقیق بیشتر بر حجم سفر تأکید شده است و نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که با مکان یابی بهینه مدارس، شرایط رفاهی و بهداشتی دانش‌آموزان حاصل می‌شود.

امان‌پور و عساکره(1389) در تحقیقی با عنوان "بررسی مکان یابی و ارایه مدل بهینه کاربری‌های آموزشی مدارس ابتدایی شهرشادگان "وضعیت مدارس ابندایی شهر شادگان را از نظر معیارهای مکان‌یابی مراکز آموزشی با استفاده از GIS بررسی کردند. نتایج این تحقیق نشان دهنده عدم مطلوبیت مدارس ابتدایی شهر شادگان از نظر معیارهای در نظر گرفته شده می‌باشد.

تحلیل الگوی پراکنش فضایی مراکز آموزشی و ساماندهی مناسب کالبدی آن با استفاده از GIS عنوان تحقیقی بوده است که در سال 1391 توسط احد نژاد و همکاران در منطقه 8 شهر تبریز صورت گرفته است. نتایج این تحقیق عدم توزیع یکسان این مراکز را در منطقه نشان می‌دهد؛ همچنین مکان‌یابی مراکز جدید از طریق پیاده سازی روش تاپسیس در محیط نرم افزار GIS صورت گرفته است(احد نژاد و همکاران، 1391).

همان‌گونه که بررسی پیشینه موضوع نشان می‌دهد در تحقیقات انجام شده در رابطه با استفاده از GIS در ترکیب با مدل‌های تصمیم‌گیری چند معیاره، بیشتر سعی در مطرح کردن قابلیت GIS به عنوان ابزاری کارآمد در ساماندهی مراکز آموزشی بوده است و بکارگیری مدل‌های کارآمد تر و بهینه سازی مسئله استقرار مراکز آموزشی با استفاده از روش‌های نوین از قبیل منطق فازی در تلفیق با GIS کم‌تر مورد توجه قرار گرفته است.

با توجه به مطالب ذکر شده، در این پژوهش در پی پاسخ به دو سؤال اساسی هستیم: آیا مکان فعلی مراکز آموزشی(در مقطع راهنمایی) شهر اهواز بر اساس معیارها و اصول مکان‌یابی‌های جغرافیایی و برنامه‌ریزی شهری می‌باشد؛ و همچنین چه مکان‌هایی برای احداث مراکز جدید می‌توانند مناسب باشد. در این راستا پس از بررسی منطقه و تهیه لایه‌های اطلاعاتی و تحلیل موضوع در پی پاسخ به سولات ذکر شده هستیم. در این راستا به منظور بررسی وضع موجود مراکز آموزشی از منطق بولین و به منظور ساماندهی مناسب و مکان‌یابی مراکز جدید از تلفیق روش‌ تحلیل سلسله مراتبی فازی در محیط GIS استفاده شده است.

2. مواد و روش‌ها

محدوده مورد مطالعه شهر اهواز می‌باشد. مساحت این شهر 259 کیلو متر مربع است. این شهر در محدوده جغرافیایی بین 48 درجه تا 49 درجه و تا29 دقیقه طول شرقی از نصف النهار گرینویچ(معادل266975 تا 289614 شرقی) و 30 درجه و 45 دقیقه تا 23 درجه عرض شمالی از خط استوا(معادل3456200 تا 3475776 شمالی) در جنوب غربی ایران واقع گردیده است و دارای 8 منطقه شهرداری و 4 ناحیه آموزش و پرورش است(عساکره، 87:1389).

نقشه شماره 1. موقعیت مدارس مقطع راهنمایی شهر اهواز

روش مطالعه در این پژوهش توصیفی - تحلیلی است. برای جمع آوری اطلاعات و داده‌های مورد نیاز از بررسی‌های اسنادی و کتابخانه‌ای و مطالعات میدانی و سیستم GPS استفاده شده است. جامعه آماری در این مطالعه مدارس راهنمایی مناطق 8 گانه شهر اهواز(تعداد 59 مدرسه) می‌باشد. ابتدا از روش منطق بولین برای ارزیابی مکان‌گزینی مراکز آموزشی در محدوده مورد مطالعه استفاده شده است؛ علت استفاده از منطق بولین ماهیت این روش می‌باشد که خروجی آن نقش‌های با ارزش صفر و یک تولید می‌کند. مناطقی که ارزش صفر برای آنها حاصل می‌شود در واقع نمایانگر پهنه‌هایی است که اصول مکان‌یابی مراکز آموزشی در آنها رعایت نشده است و برعکس مناطق با ارزش یک نمایانگر پهنه‌هایی می‌باشد که اصول معیارهای مکان‌یابی مراکز آموزشی در آنها لحاظ شده است. با انطباق نقشه بولین حاصل شده با موقعیت مدارس شمای کلی از وضع موجود بدست آمده است. در گام بعد با بررسی مهم‌ترین منابع موجود در رابطه با برنامه‌ریزی کاربری اراضی شاخص‌های تأثیر گذار در مکان‌یابی مراکز آموزشی استخراج شده و از طریق مصاحبه با خبرگان مهم‌ترین شاخص‌های تأثیر گذار غربال شده و برای هر کدام از آنها یک لایه مکانی در محیط GIS تهیه شده است. برای لحاظ کردن میزان اهمیت هر شاخص از روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فازی استفاده شده و در تلفیق نهایی نقشه‌ها این وزن‌ها اعمال گردیده است. در نهایت نتایج حاصل از تلفیق نقشه‌ها با مدل FAHP[3] در نرم افزار ArcGis 10. 1 تهیه شده و مراکز بهینه برای احداث مراکز آموزشی جدید شناسایی شده‌اند.

1-2- شاخص‌های اثرگذار در مکان‌یابی مراکز آموزشی(مدارس راهنمایی)

مدیریت فضاهای آموزشی در کشور، با وزارت آموزشی و پرورش است که این مدیریت از دو بعد قابل بررسی است. یکی مدیریت مربوط به وضعیت نظام آموزشی از جنبه‌های نیروی انسانی، برنامه‌ریزی درسی، نظام آموزشی و دیگری مربوط به وضعیت فیزیکی واحدهای آموزشی شامل مکانیابی و ساماندهی فضاهای آموزشی، برنامه‌ریزی و پیش بینی احداث فضاهای مورد نیاز برای جمعیت در حال تحصیل، اعمال استانداردها و غیره(احد‌نژاد و همکاران، 6:1391).

در مکانیابی فضاهای آموزشی باید اصول و معیارهای لازم رعایت شود تا این فضاها به صورت متوازن در سطح شهر توزیع شود. کاربری آموزشی می‌باید با سایر کاربری‌های شهری از نظر موقعیت مکانی سازگاری لازم داشته باشد. سازگاری به معنای هماهنگی و همخوانی است44): 1996 UNESCO، ). از آنجا که مکان و عملکرد هر کاربری در تقسیمات کالبدی شهر جایگاه معینی دارند و در صورت عدم انطباق مکان کاربری و حوزه عملکرد آن آسایش و امنیت شهروندان سلب خواهد شد(شیعه، 1380: 98) در رابطه با مکان گزینی و ساماندهی کاربری آموزشی، باید سازگاری و ناسازگاری فضایی- مکانی این کاربری با کاربری‌های دیگر را در نظر گرفت و با توجه به این سازگاری و ناسازگاری مهم‌ترین شاخص‌های تأثیر گذار اخذ شود و در نهایت استانداردهای فوق‌الذکر را در بررسی وضع موجود و مکان‌یابی مراکز جدید اعمال کرد. در زیر به طور خلاصه ارتباط فضاهای آموزشی و سایر کاربری‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

کاربری آموزشی و کاربری مسکونی: عمده ترین تلاش شهرسازی، مکان یابی برای کاربری‌های گوناگون در سطح شهر و جداسازی کاربری‌های ناسازگار از یکدیگر است(سعید‌نیا، 1378: 24). فضاهای آموزشی به عنوان یکی از نیازهای یک فضای مسکونی بوده و بدین ترتیب هم جواری واحدهای آموزشی با کاربری مسکونی به خصوص در مقاطع ابتدایی و راهنمایی سازگار است. چرا که نزدیکی مدارس به خانه های مسکونی علاوه بر ایجاد شرایط امن برای دانش‌آموزان از نظر روحی و روانی نیز اثرات مطلوبی بر آنان خواهد داشت. اما از آنجا که نزدیکی این کاربری به کاربری مسکونی موجب مزاحمت برای ساکنان خواهد بود، بایستی یک حداقل فاصله بین آن ها رعایت گردد و برای انجام این امر می‌توان از طریق ایجاد فضای سبز در اطراف مدارس اقدام نمود.

کاربری آموزشی و فرهنگی: بر طبق اصول برنامه‌ریزی کاربری اراضی، کاربری‌های ناسازگار باید دور از هم و کاربری‌های مکمل باید در کنار هم مکان‌یابی شوند(پورمحمدی، 1383: 110). کاربری فرهنگی شامل موزه، گالری، نمایشگاه، مراکز فرهنگی- تربیتی، کتابخانه و... است. چنانچه از عملکرد آن ها انتظار می رود نزدیکی نسبتاً زیادی با کاربری آموزشی دارند و این دو کاربری می‌تواند به عنوان دو کاربری سازگار در کنار یکدیگر استقرار یابند.

کاربری آموزشی و مراکز نظامی: بر اساس ماتریس سازگاری کاربری‌ها، همجواری مراکز نظامی با کاربری‌های مسکونی، آموزشی، اداری، تجاری و تفریحی کاملاٌ ناسازگار تلقی می‌گردد(پورمحمدی، 1383: 112). مراکز عمده نظامی(به خصوص لشکر 97 زرهی ارتش) در محدوده قانونی شهر اهواز و در همجواری با محلات شهر اهواز قرار گرفته‌است. نزدیکی به این مراکز به عنوان یک شاخص‌ منفی در همجواری با مراکز آموزشی در نظر گرفته شده است.

کاربری آموزشی و بهداشتی- درمانی: از آنجا که دو معیار فاصله و زمان از مهم‌ترین معیارهای برنامه‌ریزی کاربری اراضی می‌باشد(زیاری، 1388: 30) در این پژوهش دسترسی به مراکز امداد و نجات(از قبیل مراکز بهداشتی درمانی، مراکز امداد رسانی و آتش نشانی و درمانگاه‌ها و داروخانه‌ها) نیز در تحقیق اعمال شده است. هر چند دسترسی سریع به واحدهای بهداشتی- درمانی برای واحدهای آموزشی ضروری است، لیکن در مراکزی که در سطح منطقه و شهر خدمات رسانی می‌کنند(از قبیل بیمارستان‌های بزرگ) به واسطه عملکردی که دارد یکی از منابع شیوع آلودگی‌های میکروبی، شیمیایی و حتی رادیواکتیو است به همین جهت لحاظ کردن این مراکز با حداقل فاصله استاندارد به عنوان کاربری ناسازگار ضروری است.

کاربری آموزشی و تجاری: کاربری تجاری در صورت تمرکز در کنار واحدهای آموزشی پیامدهای نامطلوب تربیتی را در پی خواهد داشت. در این میان تنها مراکز خرده فروشی هستند که در صورت هم جواری با فضاهای آموزشی از لحاظ ایجاد شرایط نامطلوب مشکلی ایجاد نمی‌کند.

کاربری آموزشی و فضای سبز: بیشترین تاکید در کلیه تحقیقاتی که در زمینه فضاهای آموزشی صورت گرفته است به ارتباط و نزدیکی مدارس با فضای سبز می پردازد. هرچند نظام فضای سبز ویژگی های خود را دارا است و بیشتر با سیستم تقسیم بندی منطقه مسکونی، محله ها و واحدهای همسایگی ارتباط دارد(احدنژاد و همکاران، 7:1391).

کاربری آموزشی و شبکه ارتباطی حمل و نقل: شبکه ارتباطی شامل دو بخش هوایی و زمینی است. امروزه تمام کاربری‌ها به شبکه ارتباطی نیاز دارند اما عملکرد هر کاربری، شبکه ارتباطی مناسب خود را می طلبد. برای مراکز آموزشی مقطع راهنمایی دسترسی های محله ای که عمدتاً عملکرد برقراری ارتباط بین خیابان های جمع و پخش کننده اصلی و فرعی را داشته و ارتباط بین کاربری‌های مسکونی را با خدمات وابسته برقرار می نمایند مناسب ترین معابر در این مقطع هستند و حداقل عرض این دسته معابر بین 15-12 متر می‌باشد(غفاری، 49:1378).

کاربری آموزشی و تأسیسات و تجهیزات شهری: آسیب دیدن برخی از تأسیسات شهری می‌تواند سبب افزایش خسارات شود؛ بنابراین حفظ حریم‌های مربوط به آنها ضرورت دارد. به صورت عمده در سطح شهر‌ها، این موارد شامل 3 شاخص اصلی حریم(پمپ بنزین، جایگاه CNG و مخازن ذخیره سوخت) می‌باشد(عزیزی و برنافر، 1391: 4). تأسیسات و تجهیزاتی در شهر وجود دارد که بعضی از آن‌ها به واسطه نوع عملکردشان امکان هم جواری با کاربری‌های آموزشی را ندارند و نیز تأسیسات و تجهیزاتی وجود دارد که علیرغم نیاز فضاهای آموزشی به آن ها باید در فاصله مناسب از مدارس قرار گیرند. در گروه اول کاربری‌های مثل پمپ بنزین، جمع آوری زباله، کشتارگاه‌ها، گورستان ها، دکل های فشار قوی، لوله های اصلی گاز و نفت و... قرار دارد که نباید هم جوار کاربری آموزشی قرار گیرد. در گروه دوم کاربری‌هایی مثل آتش نشانی، مرکز پلیس و نیروی انتظامی وجود دارد که باید در فاصله های معین از واحد آموزشی جهت امداد رسانی قرار گیرند(میکائیلی، 34:1383).

2-2. مدل‌های موجود تلفیق نقشه‌ها

  1-2-2. مدل منطق بولین[4]

در مدل بولین(دو دویی) ترکیب منطقی ارزش نقشه به‌صورت ‹‹ بلی›› و ‹‹ خیر›› می‌باشد. به عبارت دیگر در این مدل، عضویت در یک مجموعه به‌صورت یک(عضویت) و صفر(عدم عضویت) بیان می‌شود. جبر بولی از اپراتورهای AND، OR، XOR، NOT برای دیدن اینکه آیا شرط مخصوص درست است یا غلط؟ استفاده می‌کند. حاصل عمل منطقی "AND" بر روی چند نقشه معادل عمل ضرب آن نقشه‌ها می‌باشد. عمل منطق OR"" بر روی دو نقشه یاد شده را می‌توان توان از طریق عمل ریاضی جمع به نتیجه رساند. به‌طور کلی در انتخاب یک مکان برای یک فعالیت خاص می‌توان به وسیله این مدل مکانیابی کرد که در این مدل انتخاب یک مکان یا مناسب(یک) یا نامناسب(صفر) و حالتی غیر از این را نمی‌توان متصورشد(پیرمرادی، 3:1387). به عنوان مثال اگر در مکان‌یابی مراکز جدید آموزشی هدف دوری از پمپ بنزین با حداقل شعاع 1000 متر باشد، فاصله کم‌تر از 1000 به عنوان ارزش صفر و فاصله بیشتر از 1000 متر به عنوان ارزش یک قرار می‌گیرد. به همین ترتیب برای تمامی فاکتورها با عملگر‌های بولی نقشه مربوطه تهیه می‌شود و در نهایت این نقشه‌ها با هم تلفیق می‌شوند که خروجی آن نقش‌های با ارزش‌های صفر و یک می‌باشد.

2-2-2. مدل هم‌پوشانی شاخص‌ها[5]

انجام مدل همپوشانی شاخص به دو رو ش امکانپذیر است. در هر دو روش ابتدا به کلیه فاکتورها‌ی مؤثر، بر اساس اهمیت نسبی و یا با توجه به نظرات کارشناسی وزنی اختصاص داده می‌شود، این وزن‌ها به صورت اعداد صحیح مثبت و یا اعداد حقیقی در یک بازه مشخص تعیین می‌شوند. در روش اول نقشه‌های ورودی فاکتورها همانند روش بولین به صورت باینری هستند. در این روش هر نقشه فاکتور یک عامل وزنی منفرد را دارد و برای ترکیب با نقشه‌های دیگر فقط در عامل وزنی خودش ضرب می‌شود. اهمیت کلاس‌های مختلف موجود در یک نقشه فاکتور در روش اول یکسان در نظر گرفته می‌شود. روش دوم انعطاف پزیری بیشتری نسبت به روش اول دارد. در این روش علاوه بر این که به هر کدام از نقشه‌های ورودی وزنی اختصاص داده می‌شود، به هر یک از کلاس‌ها و واحد‌های مکانی در هر نقشه فاکتور نیز بر اساس اهمیت نسبی و نظرات کارشناسی، وزنی اختصاص می‌یابد(پیرمرادی، 4:1387). به عبارتی به هر کدام از کلاس‌ها متناسب با اهمیت نسبی و نطرات کارشناسان وزنی اختصاص می‌یابد.

3-2-2. مدل منطق فازی[6]

منطق فازی در واقع توسعه‌یافته منطق بولین است. براساس نظریه مجموعه­های فازی، عضویت اعضا در مجموعه ممکن است به‌طور کامل نبوده و هر عضوی دارای درجه و عضویت از صفر تا یک باشد. در این مجموعه هیچ واحدی مناسب مطلق و نامناسب مطلق در نظر گرفته نمی‌شود. به همین دلیل وزن­های داده شده نه صفر است و نه یک بلکه بین صفر و یک متغییر است(آل شیخ، 27:1381).

3-3. تکنیک تحلیل سلسله مراتبی فازی(FAHP)

روش‌شناسی FAHP براساس مفهوم تئوری مجموعه فازی توسط پروفسور لطفی‌زاده در سال 1965 بنا نهاده شده است(M, Celik, 2009: 190). فرایند تحلیل سلسله مراتبی فازی، AHP «ساعتی» را از رهگذر ترکیب آن با تئوری مجموعه فازی بسط می‌دهد‌. در AHP فازی، بعد از ایجاد ساختار سلسله مراتبی برای مسال‌های که باید حل شود، برای نشان دادن اهمیت نسبی عوامل متناظر با معیارها از مقیاسه‌های نسبی فازی استفاده می‌شود‌. به این ترتیب، یک ماتریس قضاوت فازی ساخته می‌شود‌، امتیازات نهایی گزینه‌ها توسط اعداد فازی ارایه می‌گردند‌، و گزینه بهینه از رهگذر رتبه‌بندی اعداد فازی با استفاده از عملگرهای جبری خاص به دست می‌آید(O, Duran, 2008: 34).

1-3-3. مفاهیم و تعاریف فرایندتحلیل سلسله‌مراتبی فازی براساس روش آنالیز توسعه

وقتی تصمیم‌گیرنده با یک مسأله غیر قطعی و پیچیده مواجه می‌شود و قضاوت‌های مقایسه‌ای خود را به صورت نسبت‌های غیر قطعی مانند "حدوداً دو برابر مهم‌تر"‌ و "بین دو تا چهار برابر کم‌اهمیت‌تر " بیان می‌کند‌، گام‌های AHP استاندارد و به خصوص‌، رویکرد اولویت‌بندی بردار ویژه‌ نمی‌توانند به عنوان رویه‌های درست در نظرگرفته شوند(O, Duran, 2008: 34). در سال 1996، یک محقق چینی به نام «یونگ چانگ»، روش تحلیل توسعه‌ای[7] را ارایه کرد. در این روش‌شناسی‌، اعداد فازی مثلثی[8] همه عناصر را در ماتریس قضاوت و بردارهای وزن این روش، محاسبه می‌کندWang, 2007: 151)، L.، (J, Chu.

فرض کنید  یک ماتریس مقایسه زوجی فازی باشد که به صورت زیر تعریف می‌شود‌:

آنگاه رابطه برقرار خواهد بود.

حال برای حل مدل با روش EA در هر یک از سطرهای ماتریس مقایسات زوجی‌، ارزش - که خود یک عدد فازی مثلثی است‌- به صورت زیر محاسبه می‌گردد‌:

که در آن، k بیانگر شماره سطر و  و ، به ترتیب، نشان‌دهنده گزینه‌ها و شاخص‌ها هستند. در این روش، پس از محاسبه ‌ها درجه بزرگی آنها را نسبت به هم باید به دست آورد‌. به طورکلی، اگر  و  دو عدد فازی مثلثی باشند‌، درجه بزرگی  بر به صورت زیر تعریف می‌شود:

و در غیر این صورت داریم‌:

برای محاسبه وزن شاخص‌ها در ماتریس مقایسات زوجی به صورت زیر عمل می‌کنیم‌:

بنابراین‌، بردار وزن شاخص‌ها به صورت زیر خواهد بود:

که همان بردار ضرایب نابهنجار AHP فازی است‌. براساس رابطه  اوزان بهنجار شده شاخص‌ها به دست می‌آید(آذر و فرجی، 40:1387).

2-3-3. نحوه تعریف پارامترها و توسعه فازی مقیاس ساعتی

برای ساخت ماتریس قضاوت، از اعداد فازی مثلثی متقارن تا از طریق تکنیک مقایسه زوجی استفاده می‌شود. جدول زیر، پارامترهای تابع ویژگی اعداد فازی مورد استفاده را تعریف می‌کند.

جدول شماره2. پارامترهای تابع ویژگی اعداد فازی

ماخذ:(مون و همکاران‌، 1994)‌.

3-3-6. تعیین نرخ سازگاری در فرایند تحلیل سلسله مراتبی فازی

برای ‌اندازه‌گیری درجه سازگاری ماتریس قضاوت فازی ، یک شاخص  را می‌توان بعد از تعیین بردار اولویت کریسپ(غیر فازی) به صورت زیر بهینه تعریف کرد:

که در آن، ماتریس مقایسه فازی زوجی،  وزن عامل 1‌،  وزن عامل 2‌، w وزن عامل n ام است  Vahidian، 2008:593-596)).

فرض می‌کنیم یک ماتریس قضاوت فازی به صورت ساخته می‌شود‌ که در آن، عدد فازی مثلثی  به صورت بیان می‌گردد. آنگاه برای بردار وزن کریسپ می‌توان  را به صورت تابع زیر تعریف کرد‌:

ارزش همواره بین صفر و یک است. اگر مقدار آن از بزرگتر باشد، آنگاه تمام نسبت‌های واقعی نامساوی‌های  ارضاء می‌شوند و ماتریس قضاوت فازی از سازگاری خوبی برخوردار خواهد بود. اگر مساوی یک باشد، نشاندهنده آنست که ماتریس قضاوت فازی، کاملا سازگار است‌. در نتیجه‌، ماتریس قضاوت فازی با یک  بزرگتر، سازگارتر است(Wang and Chu, 2007: 154).

4. تجزیه و تحلیل یافته‌ها

پس از شناخت فاکتورهای مؤثر بر مکان‌یابی مراکز آموزشی و همچنین شناخت کافی از محدوده مورد مطالعه، لایه‌های مورد نیاز با فرمت مناسب تهیه و برای انجام تحلیل‌ آماده شدند. همچنین از آنجا که ضریب اهمیت معیارها برای مکان‌یابی مراکز جدید یکسان نبوده است، از طریق فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فازی مقایسه زوجی معیارها صورت گرفته و وزن نهایی معیارها بدست آمده است. قبل از آنکه برای مکان‌یابی مراکز جدید تلاشی صورت گیرد، آگاهی از مکان‌گزینی مراکز آموزشی موجود ضروری است. برای این مهم از منطق بولین استفاده شده است. دلیل انتخاب این روش نقشه‌های حاصل از خروجی این روش می‌باشد که مناطق سازگار و ناسازگار را نشان می‌دهد. از این رو با در اختیار داشتن نقشه نهایی حاصله از منطق بولین می‌توان سایت فعلی مراکز آموزشی شهر اهواز را ارزیابی کرد.

1-4. بررسی وضع موجود مراکز آموزشی شهر اهواز با استفاده از منطق بولین

در نقشه بولین بدست آمده از توزیع فضایی مراکز آموزشی پیکسل‌هایی که حاوی عدد1 می‌باشند نشان دهنده مکان‌هایی می‌باشد که ایجاد مراکز آموزشی در آنها بر اساس ضوابط و معیارهای در نظر گرفته شده بوده است؛ و برعکس پیکسل هایی که مقدار آنها عدد صفر را نشان می‌دهد، مکانهایی می‌باشد که معیارهای در نظر گرفته شده برای مکان‌یابی مراکز آموزشی در این مناطق در نظر گرفته نشده است. بعد از تهیه نقشه‌ها های مورد نیاز تلفیق نقشه‌ها بر اساس منطق بولین و معیار‌های در نظر گرفته شده نتایج به صورت نقشه زیر بدست آمد.

نقشه شماره2: ارزیابی مکان‌یابی مدارس منطقه1        نقشه شماره3: ارزیابی مکان‌یابی مدارس منطقه2

نقشه شماره4: ارزیابی مکان‌یابی مدارس منطقه3            نقشه شماره5: ارزیابی مکان‌یابی مدارس منطقه4

نقشه شماره 6: ارزیابی مکان‌یابی مدارس منطقه 5           نقشه شماره 7: ارزیابی مکان‌یابی مدارس منطقه 6

نقشه شماره 8: ارزیابی مکان‌یابی مدارس منطقه 7        نقشه شماره 9: ارزیابی مکان‌یابی مدارس منطقه 8

نقشه یکپارچه ارزیابی مکان‌گزینی مراکز آموزشی در زیر ارایه شذه است. با توجه به نقشه پیکسل‌هایی که مقدار آن‌ها عدد صفر می‌باشد، شامل مکان‌هایی است که معیارها و ضوابط مورد نظر در این پژوهش در مکان‌یابی آنها اعمال نشده است؛ و مکان‌هایی که پیکسل‌های آن‌ها حاوی عدد 1 می‌باشد، بیانگر مکان‌هایی می‌باشد که ضوابط و اصول مکان‌یابی مراکز آموزشی برای آنها صدق می‌کند. نقشه تهیه شده بیانگر این مسأله است که قریب به اتفاق مدارس راهنمایی شهر اهواز در مکان‌های مناسب مکان‌یابی نشده‌اند. بیضی‌های آبی نشان دهنده مدارسی است که در مکانهای ‌نامناسب مکان‌یابی شده‌اند و بیضی‌های سبز مدارسی را نشان می‌دهد که در مکان‌مناسب با توجه به معیارهای در نظر گرفته شده مکان‌یابی شده‌اند.

نقشه شماره 10: نقشه بولین ارزیابی مکان‌گزینی مراکز آموزشی شهر اهواز

نتایج نقشه به طور خلاصه در جدول و نمودار زیر ارایه شده است:

جدول شماره 3: ارزیابی مکان‌گزینی مدارس راهنمایی شهر اهواز

ماخذ: جدول شماره3

نمودار شماره 1: درصد مدارس سازگار و ناسازگار مناطق شهری اهواز

ماخذ: یافته‌های پژوهش

2-4. اجرا مدل FAHP در مکان‌یابی مراکز آموزشی

اغلب پژوهش‌هایی که از روش‌های تصمیم گیری چند معیاره در تحلیل‌های مکانی استفاده می‌شود، بعد از تلفیق لایه‌ها و بدست آوردن مکان‌های مناسب، از مدل به صورت روشی برای انتخاب یک یا چند مکان بهینه استفاده می‌شود. و یا این‌که وزن‌ بدست آمده معیارها(از طریق مقایسه زوجی) را در مرحله تلفیق لایه‌ها برای تصمیم‌گیری بهینه به کار گرفته می‌شود. استفاده از مدل ‌FAHP به گونه‌ای دیگر در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته است؛ در این پژوهش وزن هر کدام از کلاس‌ها نیز محاسبه شده است. به این صورت که هر لایه تهیه شده بر اساس 5 کلاس طبقه‌بندی شده و طبقات آنها با یکدیگر مقایسه زوجی شده و از این طریق وزن کلاس‌ها نیز اعمال شده است. همچنین در مرحله نهایی نیز وزن نهایی شاخص‌ها در هر لایه ضرب شده‌ است. مزیت این روش یکی تهیه لایه‌ها وزن دار و همجنین اعمال وزن‌ها در مرحله کلاس‌بندی و همچنین مرحله نهایی تلفیق نقشه‌ها می‌باشد. لایه مراکز ورزشی را به عنوان مثال در ادامه نمایش داده می‌شود، که دسترسی به این مراکز به عنوان یک فاکتور مثبت در نظر گرفته شده است.

به منظور تعیین محل مناسب با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی، در ابتدا سه تصمیم گیرنده [9] ماتریس مقایسه زوجی خود را به شرح زیر اعلام کردنده‌اند:

جدول شماره 4: ماتریس مقایسه زوجی تصمیم‌گیرندگان برای ارزیابی زیر معیارها

ماخذ: نظرات کارشناسان در مورد ارزیابی زیرمعیارها

درایه‌های ماتریس مقایسه زوجی جامع که در روش تحلیل سلسله مراتبی فازی به کار می‌رود، یک عدد فازی مثلثی است که مؤلفه اول آن حداقل نظرسنجی‌ها، مؤلفه دوم آن میانگین نظرسنجی‌ها و مؤلفه سوم آن حداکثر نظرسنجی‌ها می‌باشد(عطایی، 151:1389). ماتریس جامع مقایسه زوجی برای مراکز ورزشی بر مبنای اعدا فازی مثلثی و نظر کارشناسان به شکل زیر می‌باشد:

جدول شماره 5: مقایسه زوجی زیر معیار فاصله از مراکز ورزشی به روش FAHP

نرخ ناسازگاری=0. 02                                   ماخذ: محاسبات نگارندگان بر اساس نظرات کارشناسان

بعد از بدست آوردن وزن کلاس‌ها لایه وزن‌دار به شکل زیر تهیه شده است:

نقشه شماره 10: نقشه وزن دار فاصله از مراکز ورزشی به روش FAHP

همان‌طوری که در جدول مشاهده می‌کنید بیشترین وزن نرمال به زیر معیار 500 -0 تعلق گرفته است(با توجه به این که مراکز آموزشی باید به مراکز ورزشی نزدیک باشند). بقیه لایه‌ها نیز به شیوه ذکر شده تهیه می‌شوند. هدف تلفیق نقشه‌های فاکتور، تعیین مکان مناسب برای احداث مدارس جدید می‌باشد. بهتر است نقشه خروجی حاصل از تلفیق نقشه‌های فاکتور به گونه ای تهیه شده باشد که مقدار هر پیکسل آن نشان دهنده میزان مناسب بودن مکان مربوطه جهت احداث مدرسه با در نظر گرفتن کلیه فاکتور های مؤثر باشد. با توجه به مطالب ذکر شده و به علت اینکه فاکتور های مورد استفاده در رنج های مختلف، دارای ارزش‌های متفاوتی هستند، بنابراین دراین تحقیق از مدل رویهم گذاری وزنی[10] با اعمال وزن‌های بدست آمده از روش FAHP  استفاده شده است.

نتیجه نهایی در نقشه زیر ارایه شده است:

نقشه شماره 11: نقشه نهایی مکان‌یابی مراکز جدید آموزشی با استفاده از مدل FAHP

5. بحث و نتیجه‌گیری

یکی از مسایل مهم که اکنون در شهر های بزرگ به چشم می خورد در هم‌ریزی نظام توزیع و نارسایی سیستم خدمات رسانی به شهروندان است. در واقع با افزایش جمعیت در شهرهای کشورمان حجم تقاضا برای خدمات شهری افزایش یافته و موجب نارسایی های در ارایه خدمات مناسب گردیده است. در جهت تأمین عدالت فضایی و دسترسی مردم به نیازهای اساسی خود، مکان گزینی بهینه کاربری‌های مختلف در شهر اهمیت زیادی دارد.

مکان گزینی مراکز آموزشی فرایندی است که نیاز به دید سیستمی دارد چرا که مکان‌یابی این مراکز باید به صورت جزئی از یک کل و در ارتباط متقابل با آن و با سایر اجزا بررسی کرد و نمی‌توان آن را به صورت پدیده‌ای مجرد و مجزا از سایر پدیده‌ها دید. در جهت افزایش کارایی این مراکز توجه به ساماندهی و توزیع مناسب این فضاها ضروری به نظر می‌رسد. از آنجا که عوامل مختلفی در مکان‌یابی مراکز آموزشی دخالت دارند، این امر بررسی و تحلیل تمام ابعاد آنها را با روش‌های سنتی غیرممکن می‌سازد. برای مکان‌یابی و ساماندهی وضعیت مراکز آموزشی می‌توان از روش‌های سنتی همچون بازدید میدانی و یا روش دستی بررسی نقشه‌های کاغذی استفاده کرد که این روش‌ها هم مقرون به صرفه نمی‌باشند و هم از دقت کافی برخوردار نمی‌باشند. بدیهی است که بکارگیری GIS در این زمینه می‌تواند راهگشای بسیاری از مسایل دانش‌آموزان باشد. از طرف دیگر بی‌توجهی به این عوامل در مکان‌یابی موجب هدر رفتن سهم قابل توجهی از منابع مادی و انسانی شده و این امر در بلند مدت خسارات زیادی به مردم، مدیریت شهری و دانش‌آموزان وارد خواهد کرد.

از آنجا که بسیاری از مسایل تصمیم‌گیری به خصوص در حوزه تصمیم‌گیری‌های مکانی با عدم قطعیت و عدم عدم وجود داده‌های دقیق همراه هستند، بنابراین استفاده از روش‌های قطعی از قبیل AHP، TOPSIS و سایر روش‌هایی که در چند سال اخیر در حوزه مکان‌یابی‌ کاربری‌های شهری استفاده می‌شود و مبنای آنها مقایسات زوجی بر اساس اعداد قطعی هستند، توصیه نمی‌شود. تلفیق منطق فازی و GIS به علت انعطاف پذیری بیشتر در تحلیل مسایل نسبت به روش‌های قطعی نتایج مطلوب تری به همراه دارد.

مناطق مختلف کلان شهر اهواز نیز به تناسب شتاب توسعه کالبدی شهر و افزایش جمعیت دچار کمبودها و نارسایی در این زمینه شده است که توجه ویژه ای را در جهت ساماندهی این مراکز می طلبد. در این پژوهش مراکز آموزشی شهر اهواز از نظر معیارهای و ضوابط مکان‌گزینی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این رابطه تلفیق نقشه‌ها در روش بولین عدم مکان‌یابی صحیح این مراکز را به وضوح نشان می‌دهد؛ به طوری که در مناطق 8 گانه شهر اهواز 63% از مدارس مقطع راهنمایی در مکان نامناسب از نظر معیارها و ضوابط مکان‌یابی قرار گرفته‌اند. در سطح مناطق نیز منطقه منطقه 2 مناسب‌ترین و منطقه 3 نامناسب‌ترین وضعیت را نظر مکان‌یابی بهینه مراکز آموزشی دارند. با توجه به موارد ذکر شده، برنامه‌ریزی برای مکان‌یابی مراکز جدبد آموزشی مد نظر قرار گرفته است، که از مدل FAHP برای انتخاب مکان‌های بهینه برای احداث مدارس جدید استفاده شده است. نقشه نهایی حاصل از تلفیق لایه‌های تهیه شده آمده بر حسب اولویت، مکان‌های مناسب را برای احداث مدارس نشان می‌دهد.

بنابراین، به منظور رعایت استانداردهای موجود در زمینة تعیین مکان مناسب مراکز آموزشی شهر اهواز، در مجموع در یک محدودة زمانی با دوره‌های کوتاه، میان و بلند مدت، مرکز آموزشی جدید در مکان‌های مناسب پیشنهاد می‌شود. همچنین تغییر مکان مدارس کاملا ناسازگار فعلی نیز، در راستای ساماندهی مراکز آموزشی شهر اهواز در صورت مقرون به صرفه بودن پیشنهاد داده می‌شود. با توجه به این‌که جابجایی مدارس و انتقال آنها بسیار مشکل می‌باشد شاید راه حل مناسب برای برخی از حریم‌ها تغییر کاربری مجاور و یا رعایت اصول و استانداردهای لازم باشد. برای مثال در مناطقی که در همجواری مدارس صنایع و یا فعالیت کارگاهی است بهتر است که این کاربری‌ها به حاشیه شهر انتقال داده شوند. همچنین در مورد مراکز بهداشتی درمانی که در حریم مراکز آموزشی قرار دارند باید شرایط و آیین نامه‌ای تدوین شود و از این مراکز خواسته شود که استانداردهای بیشتری را رعایت نمایند.