–6

8- اصل ترویج : تعهد به رواج دانش و اشاعه نتایج تحقیقات و انتقال آن به همکاران علمی و دانشجویان به غیر از مواردی که منع قانونی دارد.
9- اصل برائت: التزام به برائت جویی از هرگونه رفتار غیرحرفه‌ای و اعلام موضع نسبت به کسانی که حوزه علم و پژوهش را به شائبه‌های غیرعلمی می‌آلایند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده1
فصل اول « بررسی آنالیز استاتیکی غیر خطی »
1-1- مقدمه3
1-2- مروری بر روشهای تحلیل لرزهای سازه ها5
1-2-1- تحلیل استاتیکی معادل5
1-2-2- تحلیل دینامیکی خطی6
1-2-2-1- تحلیل دینامیکی طیفی یا تحلیل مودال7
1-2-2-2- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی خطی7
1-2-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی8
1-3- تحلیل پوش آور مرسوم9
1-3-1- مطالعه مقایسه ای آنالیز استاتیکی غیرخطی با آنالیز دینامیکی غیرخطی9
1-3-2- اساس تحلیل استاتیکی فزاینده غیر خطی10
1-3-3- مزایا و نتایج قابل حصول از آنالیز پوش آور12
1-3-4- روش انجام تحلیل پوش آور مرسوم 13
1-3-5- ارکان اصلی در انجام آنالیز استاتیکی غیر خطی15
1-4- پوش آور مودی15
1-5- مقدمه ای بر آنالیز پوش آور تطبیقی 15
1-6- نتیجه گیری16
فصل دوم « بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »
2-1- مقدمه18
2-2- تاریخچه مطالعاتی ضریب رفتار20
2-3- روشهای محاسبه ضریب رفتار20
2-3-1- روشهای آمریکایی22
2-3-1-1- روش طیف ظرفیت فریمن22
2-3-1-2- روش شکل پذیری یوانگ24
2-3-2- روشهای اروپایی27
2-3-2-1- روش تئوری شکل پذیری27
2-3-2-2- روش انرژی29
2-4- تشریح اجزای ضریب رفتار30
2-4-1- شکل پذیری30
2-4-1-1- ضریب شکل پذیری کلی سازه30
2-4-1-2- ضریب کاهش نیرو توسط شکل پذیری30
2-4-2- مقاومت افزون32
2-4-2-1- عوامل مؤثر در مقاومت افزون33
2-4-2-2- چگونگی محاسبه مقاومت افزون35
2-4-2-3- استفاده از ضریب مقاومت افزون در ترکیبهای بارگذاری آیین نامهها36
2-4-2-3- تاریخچه اعدادی محاسبه شده برای مقاومت افزون37
2-4-3- درجه نامعینی38
2-4-3-1- تئوری قابلیت اعتماد در سیستم های سازه ای 39
2-4-3-2- اثر نامعینی سازه ای در آیین نامه های مختلف42
2-4-3-3- آثار درجه نامعینی بر پاسخ لرزه ای سازه ها44
2-5- محاسبه ضریب رفتار توسط آنالیز تاریخچه زمانی44
2-5-1- معیار های عملکرد در آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی45
2-5-1-1- معیار تغییر مکان نسبی بین طبقات46
2-5-1-2- معیار پایداری46
2-6-روش بررسی ضریب رفتار با روند fema p695 47
2-7- نتیجه گیری56
فصل سوم « مدلسازی مسئله »
3-1-مقدمه58
3-2-فرضیات58
3-3-تحلیل استاتیکی خطی59
3-4-تحلیل پوش آور64
3-5-تحلیل دینامیکی غیر خطی(incremental dynamic analysis)68
فصل چهارم « ارزیابی ضرایب رفتار قاب ها »
4-1-مشخصات دینامیکی مدل ها74
4-2- ضریب بیش مقاومت74
4-3-محاسبه ظرفیت خرابی بوسیله آنالیز IDA76
4-4- بررسی خرابی83
فصل پنجم « نتیجه گیری »
5-1 نتیجه گیری85
منابع87

فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 2-1- مقادیر ضرایب نامعینی در ATC-19 و مقادیر محاسبه شده از پیشنهاد موسز42
جدول2-2- نسبت دقت برای نیاز طراحی48
جدول2-3- نسبت دقت برای آزمایش مصالح49
جدول2-4 جهت محاسبه SSF53
جدول2-554
جدول2-655
جدول 3-1 مشخصات مصالح59
جدول 3-2 انواع قاب ها60
جدول 3-3 نتایج تحلیل استاتیکی خطی62
جدول3-4 خروجی پوش آور68
جدول 3-5 انواع شتاب نگاشت و ضریب نرمال سازی شتاب نگاشت ها69
جدول4-174
جدول4-275
جدول4-3 خروجی پوش آور75
جدول4-476
جدول 4-577
جدول4-678
جدول4-778
جدول 4-8 خروجی IDA79
جدول 4-980
جدول 4-1081
جدول 4-1181
جدول 4-1281
جدول4-13 نهایی82

فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 1-1 مراحل اعمال بار جانبی به سازه، از ایجاد تغییرشکلهای ارتجاعی تا آستانه فرو ریزش در آنالیز پوش آور11
شکل 1-2 منحنی پوش آور14
شکل 2-1 نمودار منحنی ظرفیت یک سازه متعارف25
شکل 2-2 مدل رفتاری ساده شده برای سیستم یک درجه آزاد28
شکل 2-3 طیف ارتجاعی و غیر ارتجاعی با شکل پذیری ثابت 32
شکل 2-4 حالت های کلی ناپایداری.47
شکل2-5نمودار پوش آور50
شکل 2-6 نمودار IDA52
شکل 3-1 مقدار و نحوه بار گذاری بار مرده برای مدل پنج سقف با پنج دهانه60
شکل 3-2 ابعاد تیر و ستون مدل پنج سقف با پنج دهانه63
شکل 3-3 مقدار آرماتور طولی برای مدل پنج سقف با پنج دهانه63
شکل 3-4 منحنی رفتار فولاد مورد استفاده65
شکل 3-5 نمودار پوش اور مدل پنج دهانه پنج سقف67
شکل 3-6 نمودار IDA پنج دهانه سه سقف72
شکل 4-1 نمودار IDA پنج دهانه پنج سقف76
شکل 4-2 نمودار ADI سه دهانه سه سقف77
شکل 4-3 پوش اور نمودار مدل 3x380
شکل 4-4نمودار جابجایی نسبی طبقات83
چکیده
در حال حاضر به نظر می رسد که در اغلب آیین نامه های طراحی لرزه ای مقادیر ضریب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسی، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله های گذشته و چشم پوشی از تراز مقاومت افزون استوار می باشد، به همین دلیل نیاز است که ضریب رفتار با استفاده از روش های معتبر مورد نقد قرار گیرد. بدین منظور در این پایان نامه بر آن شدیم که با استفاده از روند آیین نامه FEMA p695 این ضریب را برای قاب های متداول ایران مورد بحث قرار دهیم.که روال انجام آن مختصرا به شرح زیر است. ما از نه قاب بتن آرمه با تنوع یک و سه و پنج طبقه و تعداد دهانه یک و سه و پنج دهانه استفاده کردیم که طراحی مدلهای سازه ای متنوع از یک سیستم سازه ای با توجه به آیین نامه های طراحی و بارگذاری مربوط، تشخیص میزان اطمینان از رفتار لرزه ای سیستم سازه ای مورد نظر، انجام آنالیز استاتیکی غیر خطی برای محاسبه ضریب اضافه مقاومت سازه ها و ضریب شکل پذیری بر مبنای پریود، محاسبه نسبت مرز خرابی بوسیله آنالیز دینامیکی غیر خطی و مقایسه این نسبت با نسبتهای پیشنهادی آیین نامه با توجه به اصلاحات شکل طیفی و غیره. به این منظور از نرم افزار های ETABS, Seismostruct استفاده می شود.و در پایان به بررسی خرابی یک نمونه از مدل ها می پردازیم.و از جداول و نمودارها نتایج لازم استخراج می نماییم.
کلید واژه ها : ضریب رفتار ،ضریب اضافه مقاومت ،FEMA p695 ،قاب های خمشی بتن آرمه
فصل اول
« بررسی آنالیز استاتیکی غیر خطی »
در حال حاضر به نظر می رسد بهترین روش انجام آنالیزهای لرزه ای، آنالیز دینامیکی غیرخطی باشد ولی به دلیل پیچیدگی و زمان بر بودن آن محققین را بر آن داشته است تا طیف وسیعی از مطالعات در مورد آنالیز های استاتیکی غیرخطی موسوم به پوش آور مرسوم داشته باشند.با توسعه کاربرد تحلیل پوش آور در سالهای اخیر روشهای پوش آور پیشرفته متعددی برای لحاظ کردن اثر مود های بالاتر و همچنین اثر تغییرات مشخصات مودال سازه در طول تحلیل ناشی از تسلیم اعضاء پیشنهاد شده است. روشهای پیشنهادی عموماً برای لحاظ کردن اثرات مود های بالاتر از چندین تحلیل پوش آور با الگوی بارهای متناسب با اشکال مودی سازه استفاده می نماید و نتایج حاصل از این تحلیل ها با یکدیگر ترکیب می شوند. در این فصل فرایند توسعه روشهای پوش آور به طور کامل شرح داده می شود و در انتها آخرین نتایج به دست آمده توسط محققین ارائه می گردد.
1-1- مقدمه
در سالهای گذشته آنالیز ارتجاعی، بیشترین کاربرد را جهت تحلیل و بررسی رفتار سازه ها در مقابل زلزله داشته است، اما عملکرد سازه ها در زلزله ها نشان داده است که صرفاً تحلیلهای ارتجاعی برای این منظور کافی نیستند. آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی، دقیق ترین روش جهت بررسی رفتار سازه ها هنگام زلزله است، اما این روش بسیار وقت گیر و پیچیده است. در این شیوه برای آنالیز سازه نیاز به مجموعه ای از شتابنگاشتهای مختلف می باشد تا بتوان بر اساس نتایج بدست آمده از آنالیزهای انجام شده تصمیم مقتضی گرفت، ضمن اینکه تصمیم گیری در مورد نتایج بدست آمده نیاز به دانش و تخصص کافی در این زمینه دارد.
در پی مشکلات عنوان شده پژوهشگران پیوسته به دنبال روشی بوده اند که بتواند با سرعت بالاتری سازه ها را در ناﺣﯿﮥ غیر خطی تحلیل کند. در این راستا ایدﮤ تحلیل استاتیکی فزایندﮤ غیر خطی در سال 1975 توسط محققین مطرح گردید و گامهای اولیه در این زمینه برداشته شد.
در روش مذکور، موسوم به آنالیز پوش آور متداول، سازه تحت الگوی بارگذاری ثابت تا تغییر مکان معینی موسوم به تغییر مکان هدف جلو برده می شود، مگر اینکه فروریزش سازه زودتر از رسیدن به تغییر مکان هدف رخ دهد. بعد از انجام آنالیز قادر به استخراج نتایجی از قبیل منحنی ظرفیت سازه، تغییر مکان نسبی طبقات، نیروهای داخلی اعضاء و دیگر پاسخهای لرزه ای سازه خواهیم بود .
لازم به ذکر است در طی سالهای اخیر تحلیل پوش آور به عنوان یک فرایند کاربردی نقش موثری در جهت پیشرفت و توسعه آنالیز های لرزه ای بر مبنای عملکرد داشته است و به طور گسترده ای در آیین نامه ها و دستوالعمل های بهسازی لرزه ای سازه ها مورد استفاده قرار گرفته است. در طی فرایند تحقیقات به عمل آمده در مورد روشهای پوش آور از سوی محققین و در جهت رفع معایب پوش آور مرسوم که قادر نمی باشد اثر مودهای بالاتر و اثر تغییر مشخصات مودال سازه در طول تحلیل ناشی از تسلیم اعضاء در نظر بگیرد روشهای پوش‌آور جدیدی براساس مفاهیم ترکیب مودال سازه ارائه گردیده است. در سال 2002 روش MPAتوسط چوپرا وگوئل پیشنهاد شد. در این روش چندین تحلیل پوش‌آور با الگوی بار متناسب با اشکال مودی الاستیک چند مود اول انجام گرفته سپس پاسخ لرزه‌ای سازه از ترکیب پاسخ‌های حاصل از هر مود با استفاده از روش ترکیب مجموع مربعات (SRSS) بدست می‌آمد. از آنجایی که در مودهای بالاتر افزایش جابجایی بام متناسب با افزایش جابجایی سایر طبقات نمی‌باشد و حتی در برخی موارد با افزایش برش پایه طبقه بام در جهت عکس حرکت می‌کند لذا استفاده از جابجایی بام به عنوان نقطه کنترل تغییر مکان در مودهای بالاتر با ابهاماتی روبه‌رو بوده است. در سال 2004 چوپرا وگوئل برای رفع این نقیصه روش MMPA ارائه کردند. در تمام این تحلیل‌ها به علت آنکه الگوی بارگذاری ثابت است و باتوجه به کاهش سختی در طی تحلیل الگوی بار بهنگام نمی شود همچنان این آنالیز ها ازنتایج خوبی برخوردار نبود.
پس از چوپرا وگوئل با انجام مطالعات‌و بررسی‌ها در جهت رفع نواقص روش های قبلی، روشهایی ابداع شد که در هرمرحله با کاهش سختی ناشی از تسلیم اعضاء بارگذاری بهنگام می شود و در سالهای اخیر توسط آنتونیو و پینهو جدیدترین روشهای پوش‌آور تطبیقی APA که به صورت یک مدل تحلیل فیبری (Fiber)تحت عنوان روشهای FAPوDAPتوسعه یافته است. در ادامه پس از مروری بر آنالیز های لرزه ای مورد استفاده در آئین نامه ها به شرح کامل آنالیز استاتیکی غیر خطی خواهیم پرداخت.
1-2- مروری بر روشهای تحلیل لرزهای سازه ها
به منظور بررسی رفتار سازه در مقابل زلزله و همچنین طراحی لرزه‌ای، نیاز به تحلیل لرزه‌ای میباشد. انتخاب نوع تحلیل بستگی به عواملی همچون دقت مورد انتظار و توصیه آیین نامهها دارد. آنالیز لرزه‌ای سازهها به چهار روش استاتیکی و دینامیکیِ خطی و غیرخطی انجام می‌شود که در ادامه به آنها پرداخته خواهد شد.
1-2-1- تحلیل استاتیکی معادل
این روش از متداولترین شیوه‌های تحلیل لرزه‌ای است که در تمام آیین نامه‌های زلزله دنیا با اختلافاتی جزئی نسبت به یکدیگر از آن استفاده شده است. روش کار بدین گونه است که برش پایه طرح که درصدی از وزن سازه است و توسط ضریبی به نام ضریب زلزله بدست می آید، بر اساس یک الگوی بارگذاری مشخص در امتداد قائم سازه توزیع و به آن وارد میگردد. پس از این مرحله با استفاده از ترکیبات بارگذاری توصیه شده توسط آیین نامهها، تحلیل سازه با فرضیات و تئوری های حاکم بر رفتار ارتجاعی و خطی، انجام می گیرد و نیروهای داخلی اعضا استخراج و سپس طراحی صورت می پذیرد.
الگوی بارگذاری در آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد 2800 ایران) به شکل مثلثی و برگرفته از شکل مود اول الاستیک سازه است. در استاندارد 2800 ایران، نیروی برشی پایه ، مطابق رابطه زیر در ارتفاع ساختمان توزیع می گردد:
(1-1)
در رابطه (1-1):
: نیروی جانبی در تراز طبقهام، : ارتفاع طبقهام از تر از پایه،: ارتفاع طبقهام از تراز پایه، : وزن موثر طبقهام، : وزن موثر طبقهام و نیروی جانبی اضافی در تراز سقف که بوسیله رابطه زیر تعیین می شود:
(1-2)
نیروی نباید بیشتر از در نظر گرفته شود و چنانچه برابر یا کوچکتر از ثانیه باشد، می توان آن را برابر صفر اختیار نمود.
1-2-2- تحلیل دینامیکی خطی
از دیگر روشهای تحلیل لرزه‌ای سازهها که به طور کاربردی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد، تحلیل دینامیکی خطی است که به دو روش طیفی و تاریخچه زمانی صورت می‌پذیرد.
1-2-2-1- تحلیل دینامیکی طیفی یا تحلیل مودال
در این روش نیز مانند تحلیل استاتیکی معادل، رفتار اعضای سازه در طی تحلیل سازه ارتجاعی فرض می‌گردد. مشخصات دینامیکی سازه که در طی تحلیل از آن استفاده می‌گردد، مانند زمان تناوب مود‌ها و اشکال مودی، بر رفتار ارتجاعی استوار است. در این روش ابتدا مشخصات دینامیکی سازه در هر مود محاسبه می‌گردد (که امروزه این کار بوسیله نرم‌افزارهای تخصصی انجام می گیرد)، سپس شتاب پاسخ هر مود با توجه به زمان تناوب آن بر اساس طیف پاسخ زلزله مورد نظر یا طیف طرح آیین نامه محاسبه و به دنبال آن هر گونه پاسخ لرزه‌ای سازه در آن مود مانند برش پایه، نیروی طبقات، تغییرمکان نسبی طبقات، نیروی اعضا و ... طبق مشخصات دینامیکی آن مود بدست خواهد آمد. پس از آن با استفاده از روشهای آماری معتبر مانند جذر مجموع مربعات(SRSS) یا ترکیب مربعی کامل(CQC) پاسخ مودها با یکدیگر ترکیب و به این ترتیب پاسخ کلی حاصل می‌گردد.
1-2-2-2- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی خطی
فرضیات این تحلیل نیز مانند تحلیل طیفی خطی بر اساس رفتار ارتجاعی اعضا و سازه استوار است. شیوه تحلیل بدین گونه است که پی سازه تحت اثر شتابنگاشت زلزله مورد نظر با به کارگیری روابط دینامیک سازه تحلیل می‌شود و پاسخهای سازه در هر گام زمانی ثبت می گردد و مجموعهای موسوم به تاریخچه پاسخ حاصل می گردد. در نهایت مهندس طراح بر اساس تاریخچه های پاسخ سازه در مقابل شتابنگاشتها و اتکا بر دانش و قضاوت مهندسی، در مورد چگونگی کاربرد پاسخ ها جهت طراحی سازه تصمیم خواهد گرفت.
خصوصیات شتابنگاشتهای انتخاب شده جهت تحلیل به شرح زیر است.
الف- حداقل باید سه زوج شتاب نگاشت انتخاب گردد که در این صورت حداکثر بازتاب در هر لحظه زمانی از این سه زوج به عنوان بازتاب نهایی تلقی می‌گردد. از هفت زوج شتابنگاشت نیز جهت تحلیل می‌توان استفاده کرد که در این حالت، بازتاب نهایی مورد نظر، میانگین بازتاب‌های بدست آمده خواهد بود.
ب- ساختگاههای شتابنگاشتها باید به لحاظ ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی و خصوصیات لایه‌های خاک با زمین محل ساختمان، تا حد امکان مشابهت داشته باشند.
ج- مدت زمان حرکت شدید زمین در شتابنگاشتها، حداقل برابر با 10 ثانیه یا سه برابر زمان تناوب اصلی سازه، هرکدام که بیشتر است باشد .
1-2-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی
در تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی رفتار سازه در حوزه غیرارتجاعی تحت شتابنگاشت زلزله مورد نظر بررسی می‌گردد. جهت حصول نتایج مطلوب لازم است مشخصات غیرخطی اجزا از قبیل مقاومت، سختی، میزان شکل‌پذیری و همچنین رفتار چرخه‌ای کامل آنها که در نرم افزار مدلسازی می‌گردد، با مشخصات رفتار واقعی آنها مطابقت داشته باشد. این مشخصات معمولاً بوسیله مدلهای ساخته شده در آزمایشگاهها تعیین می شوند . محاسبه تحلیلی پاسخ دینامیکی سازهها در حوزه غیرخطی، حتی اگر تغییرات زمانی تابع تحریک، تابع سادهای باشد، معمولاً امکان پذیر نیست، در نتیجه روش اصلی برای تحلیل سیستم های غیرخطی، روشهای عددی است که از آن جمله می توان به دو روش تفاضل مرکزی و روش نیومارک اشاره نمود. امروزه این کار به عهده رایانه هاست و اساس تحلیل در آنها به روشهای عددی استوار است. در این روش در هر گام زمانی از تحلیل، سختی سازه اصلاح می گردد و پاسخ سازه در آن گام بر اساس سختی اصلاح شده محاسبه می گردد که ثبت پاسخ ها در گامهای زمانی مربوطه منجر به تهیه تاریخچه پاسخ واقعی سازه خواهد شد .
لازم بذکر است که تحلیل سازه به روش تاریخچه زمانی غیرخطی تا حدودی مشکل و وقت گیر است، ضمن اینکه مدلسازی اعضای آن و از طرف دیگر بررسی نتایج تحلیل نیاز به تخصص کافی در این زمینه دارد. این روش معمولاً جهت کارهای تحقیقاتی و تحلیل سازههای خاص و حساس بکار می رود.
بکارگیری روشهای دینامیکی در تحلیل لرزه‌ای کلیه سازه ها مناسب و اختیاری است، اما بر اساس استاندارد 2800 ایران برای ساختمانهای منظم با ارتفاع بیش از 50 متر از تراز پایه و ساختمانهای نامنظم بیش از 5 طبقه و یا ارتفاع بیش از 18 متر اجباری است.
با توجه به مسائل فوق و مشکل بودن این روش از تحلیل لرزه‌ای، محققین بدنبال روشی بوده اند که ضمن دارا بودن سرعت و دقت لازم در تحلیل، عملاً از سادگی نیز برخوردار باشد. حاصل تحقیقات، ارائه روش تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوشآور) در چند دهه گذشته و روند تکاملی آن در سالهای اخیر بوده است. در ادامه به این موضوع پرداخته می‌شود.
1-3- تحلیل پوش آور مرسوم
1-3-1- مطالعه مقایسه ای آنالیز استاتیکی غیرخطی با آنالیز دینامیکی غیرخطی
درسالهای اخیرتحلیل استاتیکی غیرخطی درمقایسه با تحلیل های دینامیکی غیرخطی موردتوجه بیشتری قرارگرفته است.علت این مسأله توانایی تحلیل های استاتیکی غیرخطی درمحاسبه پارامترهای سازهای بدون نیازبه مدلسازی و محاسبات پیچیده خاص تحلیل های دینامیکی غیرخطی است .
توضیح اینکه هرچند از روش های دینامیکی غیرخطی به دلیل درنظرگرفتن توأم اثرات دینامیکی نیرو و رفتارغیرخطی اعضابه عنوان کاملترین روش یاد می شود،امابه دلیل مشکلاتی ازقبیل پیچیدگی،پرهزینه بودن وهمچنین حساسیت زیاد نتایج آن به دقت مدل وفرضیات حرکت زمین،که عدم توجه به آنها باعث کاهش شدید دقت نتایج خواهدشد،باعث می شود به سختی بتوان از این روش برای مسائل کاربردی ومهندسی استفاده کرد.
عامل مهم دیگر یکه باعث تمایل بیشتر به استفاده ازروش تحلیل استاتیک غیرخطی شده است، توانایی این روش دردنبال کردن گام به گام رفتارسازه درطول عملکردغیرارتجاعی آن وتعقیب مکانیزم شکست دراعضاءمی باشد،که این مسأله درتحلیل دینامیکی غیرخطی به سادگی میسرنمیشود. البته باید توجه داشت که دربکارگیری این روش های ساده شده بایدعدم قطعیتهاراموردتوجه قرارداد تا بتوان روش مذکوررابه عنوان ابزاری در روش های طراحی براساس عملکردگنجاند.
این روش به نحو مناسبی در سالهای اخیر مورد توجه مهندسین و محققین قرار گرفته و به عنوان ابزاری مناسب جهت تحلیل و تخمین نیاز لرزه‌ای سازه ها در محدوده غیر خطی مورد استفاده قرار گرفته است. روش مذکور جای خود را در بین روشهای آنالیز غیر خطی به خوبی باز نموده تا جائیکه در سالهای گذشته آیین نامه ها مباحث آنرا در سرفصل های خود جای داده اند، تاکنون گزارشها و دستورالعمل های متعددی از جمله سری آیین نامه های FEMA، ATC و همچنین دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران در این زمینه منتشر شده اند .
1-3-2- اساس تحلیل استاتیکی فزاینده غیر خطی
اساس کلی روش مذکور موسوم به آنالیز پوش آور مرسوم بدینگونه است که یک بار جانبی مطابق با الگوی بارگذاری ثابت و مشخصی به صورت فزاینده و گام به گام تا رسیدن به یک تغییر مکان از پیش تعیین شده به نام تغییر مکان هدف و یا فرو ریزش و خرابی نهایی سازه به آن اعمال می‌شود. سپس در آن تغییر مکان نیازهای لرزه‌ای سازه مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در شکل (1-1) مراحل اعمال بار جانبی به سازه و تغییر شکل آن از حالت ارتجاعی تا فروریزش نشان داده شده است .

شکل (1-1): مراحل اعمال بار جانبی به سازه، از ایجاد تغییرشکلهای ارتجاعی تا آستانه فرو ریزش در آنالیز پوش آور
در این روش رفتار یک سیستم چند درجه آزاد از طریق یک سیستم یک درجه آزاد معادل مورد مطالعه قرار می گیرد. سیستم یک درجه آزاد معادل نماینده یک سیستم چند درجه آزادی در یک مود مشخص است که دارای خصوصیات مشابهی از جمله پریود و رفتار خطی و یا غیر خطی اجزاء می‌باشد. این مفهوم در مهندسی زلزله جایگاه و کاربرد ویژه ای دارد که می توان به تهیه طیف پاسخ زلزله بوسیله آن اشاره نمود.
ارتباط اصلی بین این دو سیستم در آنالیز استاتیکی غیر خطی بوسیله ضریب مشارکت مودی، مود اصلی سیستم چند درجه آزاد، ایجاد می گردد. این ضریب از رابطه (1-3) قابل محاسبه است.
(1-3)
که و به ترتیب بردار شکل مود اصلی و بردار جرم سیستم چند درجه آزاد می‌باشند.
حال با داشتن ضریب انتقال و نتایج تحلیل پوش آور سیستم چند درجه آزاد و بکارگیری رابطه (1-4) مشخصه های نیرو- تغییر شکل سیستم یک درجه آزاد تعیین می‌گردند.
(1-4)
در روابط فوقو به ترتیب تغییر مکان (بام) و برش پایه نظیر آن در سیستم چند درجه آزادی می باشند.
بدین ترتیب منحنی ظرفیت سیستم یک درجه آزاد معادل قابل ترسیم است.
اگر چه این روش از تئوری قوی برخوردار نیست اما مطالعات پژوهشگران نشان داده است که اگر مود اصلی در رفتار سازه حاکم باشد در نظر گرفتن ضریب انتقال به صورت ثابت در مقابل تغییرات کوچک تا متوسط بردار شکل هنوز می تواند تخمین خوبی جهت تبدیل سیستم چند درجه آزاد به یک درجه آزاد باشد.
حداکثر تغییر مکان سیستم یک درجه آزاد معادل، که در معرض حرکات زمین ناشی از زلزله قرار گرفته است را می توان بوسیله طیف های ارتجاعی، غیر ارتجاعی و یا آنالیز تاریخچه زمانی بدست آورد. پس از تعیین تغییر مکان در سیستم یک درجه آزاد، حداکثر تغییر مکان سیستم چند درجه آزاد با استفاده از رابطه (1-4) تخمین زده خواهد شد.
لازم به توضیح است که تخمین و محاسبه تغییر مکان حداکثر یک سیستم یک درجه آزاد در مقابل حرکات زمین، موسوم به تغییر مکان هدف از طریق طیف پاسخ و یا آنالیز تاریخچه زمانی گستردهای همچون تحلیل طیف ظرفیت را در بر می‌گیرد.
1-3-3- مزایا و نتایج قابل حصول از آنالیز پوش آور
با توجه به اینکه این روش از تحلیل، رفتار سازه را در حالت غیر ارتجاعی نیز بررسی می کند بسیاری از خصوصیات رفتاری سازه که در روشهای خطی قابل دستیابی و مشاهده نیست و از نظر پنهان می‌ماند را هر چند همراه خطا و دارای تقریب، نمایان می کند با چنین اطلاعاتی دقت و میزان صحت تصمیم گیری مهندس و یا محقق جهت اقدامات بعدی افزایش می یابد از جمله موارد کلی استفاده از نتایج تحلیل پوش آور می توان به تهیه منحنی ظرفیت سازه (برش پایه در مقابل تغییر مکان بام) در مقابل بار جانبی اعمال شده تخمین تغییر مکان نسبی طبقات، برآورد میزان چرخش مفاصل پلاستیک ایجاد شده، تخمین تغییر مکان جانبی سازه و هرگونه پاسخ سازه نسبت به حرکات زمین و بار جانبی که جهت بررسی رفتار لرزه ای سازه بدان نیاز داریم اشاره نمود.
نتایج قابل مشاهده و دریافت از آنالیز استاتیکی غیر خطی که توسط کراوینکلر و سنویراتنا (1988) ارائه شده به قرار زیر است .
1- برآورد نیروهای واقعی در اعضای ترد و غیر شکل پذیر از قبیل نیروی محوری در ستونها و لنگر ایجاد شده در اتصالات تیر به ستون و برش در اعضای کوتاه که رفتار برشی در آنها حاکم است.
2- تخمین تغییر شکل مورد نیاز اجزاء سازه که جهت اتلاف انرژی ناشی از زلزله باید در ناحیه غیر ارتجاعی تحمل نمایند.
3- اثرات کاهش مقاومت اجزای خاص بر پایداری سازه.
4- تعیین محل های بحرانی در سازه مانند مکانهایی که دچار تغییر شکل های زیاد می شوند.
5- تعیین نامنظمی های در پلان یا ارتفاع که باعث تغییر در مشخصات دینامیکی سازه در ناحیه غیر ارتجاعی می گردند.
6- تخمین تغییر مکانهای داخلی طبقات با در نظر گیری ناپیوستگی سختی و مقاومت (مانند طبقه نرم) و جلوگیری از این نوع خرابی ها در سازه.
7- ترتیب جاری شدن و شکست اعضاء و بررسی پیشرفت منحنی ظرفیت سازه.
8- بررسی کفایت مسیر بار با در نظر گیری تمام اجزاء سازه ای و غیر سازه ای سیستم به عبارت دیگر بررسی کفایت مسیر انتقال بار جانبی با توجه به ترکیب هندسی موجود سازه.
9- پارامترهای رفتار لرزه ای سازه (مثل شکل پذیری، ضریب رفتار، ...)
1-3-4- روش انجام تحلیل پوش آور مرسوم
منحنی ظرفیت سازه به عنوان نموداری که محورافقی آن تغییرمکان افقی نقطه کنترل سازه می باشدومحورقائم آن برش پایه اعمالی بهسازهاست،ازتحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی حاصل میشود. نمونهای از منحنی ظرفیت سازه در شکل (1-2) نشان داده شده است.تحلیل استاتیکی فزاینده غیر خطی سازهبا استفاده از نرمافزارهایینظیر ETABS،SAP2000 و .. .به راحتی قابل انجام است.
نامهای انجام یک تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی به صورت زیرفهرست میشود.

شکل(1-2): منحنی پوش آور[10].
1- ایجادیک مدل ریاضی از سازه.
2-اعمال بارجانبی به سازه،پس ازتعیین الگوی بارگذاری جانبی.
3-افزایش بارجانبی اعمالی به سازه تاجاییکه بعضی ازاعضای سازه به حدتسلیم برسند.
4-ثبت برش پایه اعمالی درآن مرحله وتعیین تغییرمکان نقطه کنترل برای کنترل رفتار و استفاده درمراحل بعد،ثبت نیروهای سایراعضا نیزلازم است.
5-بازسازی مدل با فرض سختی جانبی صفر برای اعضای جاری شده سازه.
6-افزایش بارجانبی بهسازه تاجاییکه عضوهای دیگری ازسازه جاری شوند.
7-ثبت برش پایه وتغییرمکان نقطه کنترل.
8- روند 3 تا 7 تاجائی تکرارمیشوندتا اینکه سازه یا براثرعواملی مانند ناپایدار شود و یا اینکه به تغییر مکان مشخص ازپیش تعیین شدهای برسد.
9-رسم برش پایه بدست آمده درمراحل مختلف درمقابل تغییرمکان نقطه کنترل سازه.
1-3-5- ارکان اصلی در انجام آنالیز استاتیکی غیر خطی
در آنالیز استاتیکی فزاینده غیر خطی سه مطلب اساسی باید مورد توجه قرار گیرد که عبارتند از مشخصات غیر خطی اجزاء، الگوی بارگذاری جانبی و تعیین تغییر مکان هدف. عدم شناخت کافی نسبت به موارد مذکور باعث ایجاد خطا در نتایج و تشدید آن در مراحل بعدی خواهد شد .
استفاده از الگوی بارگذاری متناسب با واقعیت، مدلسازی دقیق رفتار غیر خطی اجزاء سازه و تعیین تغییر مکان هدف صحیح، منجر به کسب نتایج با دقت بیشتر و تخمین مناسب نیازهای لرزه ای در آنالیز سازه خواهد شد. در ادامه به آنها پرداخته می شود.
1-4- پوش آور مودی
استفاده از روشهای تحلیل استاتیکی غیرخطی درتخمین عملکردسازههادرهنگام زلزله بسیار مورد توجه متخصصین قرارگرفته است. از فرضیات این روش این است که، رفتارسازه توسط موداول کنترل می گردد وشکل این مود درتمامی مدت تحلیل ثابت می ماند،که هر دوی این فرضیات غلط می باشند.امانتایج نشان دهندهتقریب مناسب اینروش می باشد. درجهت بهبود هرچه بیشترروش تحلیل استاتیکی فرایندهغیرخطی، روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی مودی(MPA) باتوجه به اصول دینامیک سازههاارائه شده است که امکان در نظرگیری تمامی مودهای مؤثردرپاسخ سازه رابه کاربرمی دهد.
1-5- مقدمه ای بر آنالیز پوش آور تطبیقی
با محاسبه سختی لحظه ای اعضاء و در نتیجه ماتریس سختی کل در هر گام از آنالیز در هنگام اعمال بار جانبی به سازه، شاهد کاهش سختی سازه خواهیم بود. این موضوع نه تنها باعث تغییر پاسخ سازه به حرکات زمین می گردد، بلکه همچنین باعث تغییر توزیع نیروهای اینرسی در ارتفاع سازه خواهد شد. برای تحقق این فرضیات باید از آنالیز پوش آور تطبیقی استفاده گردد و همچنین در هرگام با توجه به کاهش سختی المانهای سازه باید الگوی بارگذاری اصطلاحاً به هنگام گردد. همانطور که در قسمت نواقص و معایب آنالیز پوش آور متداول بیان گردید، تغییرات فوق در خلال آنالیز منظور نمی گردد و الگوی بارگذاری با یک توزیع ثابت به سازه وارد می شود و این یک منبع خطای مهم در ارزیابی لرزه ای سازه محسوب می گردد. اساس روش پوش آور تطبیقی به دو گونه انجام می شود؛ پوش آور تطبیقی مبتنی بر نیرو و مبتنی بر جابجایی.
1-6- نتیجه گیری
در این فصل با توجه به نتایج مشاهده شده توسط روش های تحلیل پوش آور به هنگام شونده و مقایسه روش پوش آور تطبیقی مبتنی بر نیرو با نتایج آنالیز دینامیکی غیر خطی و پوش آورهای متداول، طبق نتایج بدست آمده از این روش در سازه های کوتاه به علت تاثیر کمتر اثر مود های بالاتر می توان گفت نتایج این آنالیز معتبر است ولی مطابق با بررسی های که توسط پاپینکولار و النشای در سال 2006 انجام داده اند و ثابت نمودند به دلیل اینکه در روش FAP به علت استفاده از قوانین ترکیب مودال درجه دوم مثل SRSS تغیر علامت نیرو های مودال در طبقات مختلف مود های بالا تر از بین رفته و علامت مولفه های بردار الگوی بار اعمالی در تمام طبقات یکسان است، می توان گفت نتایج تحلیلیFAP در سازه های بلند که اثر مود های بالاتر تاثیر گذاری بیشتری دارند، نه تنها بهبودی در نتایج حاصل نکرده است، بلکه نتایج به سمت مسیر گمراه کننده پیش می رود. در مقابل، نتایج بدست آمده از آنالیز پوش آور تطبیقی بر اساس جابجایی در سازه های بلند دارای نتایج قابل قبول تری نسبت به آنالیز مبتنی بر نیرو و پوش آورهای دیگر می باشد.
فصل دوم
« بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »
آیین نامه های طراحی لرزه ای، نیرو های لرزه ای برای طراحی ارتجاعی سازه را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی سازه و شرائط خاک محل احداث سازه می باشد، به دست میآورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غیر ارتجاعی و اتلاف انرژی بر اثر رفتار هیسترتیک ، میرائی و اثر مقاومت افزون سازه، این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت یا به عبارت دیگر ضریب رفتار سازه به نیروی طراحی مبدل می نماید. در حال حاضر به نظر می رسد که در اغلب آیین نامه های طراحی لرزه ای مقادیر ضریب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسی، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله های گذشته و چشم پوشی از تراز مقاومت افزون استوار می باشد، به همین دلیل محققین روش های تئوریکی جهت محاسبه ضریب رفنار ارائه نموده اند که در این فصل به طور کامل تشریح گردیده است.
2-1- مقدمه
به طور کلی می توان گفت طراحی سازه ها بر اساس آنالیز های لرزه ای بر این مبناء است که رفتار ساختمان در مقابل نیرو های ناشی از زلزله های کوچک، بدون خسارت در محدوده ارتجاعی باقی بماند و در هنگام وقوع زلزله های شدید که رفتار سازه وارد ناحیه غیر خطی می شود ضمن حفظ پایداری کلی خود، خسارتهای سازه ای و غیر سازه ای را تحمل کند، به همین منظور طراحی لرزه ای سازه در هنگام ورود به ناحیه غیر خطی مستلزم آنالیز های غیر خطی می باشد.
می توان گفت یک تحلیل دینامیکی غیر خطی بیانگر رفتار صحیح و واقعی سازه به هنگام وقوع زلزله می باشد امّا با توجه به پیچیده بودن و پر هزینه بودن آنالیز های غیر خطی و زمان بر بودن این نوع تحلیل ها، روشهای تحلیلی بر مبناء آنالیز در محدوده رفتار خطی سازه با نیروی کاهش یافته زلزله صورت می گیرد.
از طرفی تحلیل و طراحی سازه ها صرفا بر اساس رفتار ارتجاعی اعضاء و عدم توجه به رفتار غیر خطی در هنگام وقوع زلزله باعث ایجاد شدن طرحی غیر اقتصادی که شامل مقاطع سنگین برای طرح خواهد بود می شود.
از اینرو آیین نامه های لرزه ای، نیرو های برای طراحی ارتجاعی سازه را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی سازه و شرائط خاک محل احداث سازه می باشد، به دست می آورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غیر ازتجاعی و اتلاف انرژی بز اثر رفتار هیسترتیک، میرایی و اثر مقاومت افزون سازه این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت یا به عبارت دیگر ضریب رفتار سازه به نیروی طراحی مبدل می نمایند.
با توجه به اینکه ضرائب رفتار تعین شده توسط آیین نامه های لرزه ای بر پایه مشاهدات عملکردی سیستم های سازه ای مختلف در زلزله های اتفاق افتاده و بر اساس قضاوت مهندسی استوار است در جهت رفع نگرانی پژوهشگران بابت فقدان ضرائب رفتار معقول و مبتنی بر مطالعات تحقیقاتی و پشتوانه محاسباتی در سالهای اخیر آیین نامه ها لرزه ای بر این اساس مدون گردیده اند که رفتار های هیستر تیک، شکل پذیری، مقاومت افزون، میرایی و ظرفیت سازه در هنگام استهلاک انرژی را جهت محاسبه ضریب رفتار در نظر بگیرند.
در این فصل به طور کلی تمام اجزاء ضریب رفتار شرح داده می شود.
2-2- تاریخچه مطالعاتی ضریب رفتار
در اغلب آیین نامه های طراحی لرزه ای مقادیر ضریب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسی، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله های گذشته و چشم پوشی از تراز مقاومت افزون استوار می باشد. به همین دلیل مقادیر عددی ضرائب رفتار به کار برده در آیین نامه ها مختلف متفاوت می باشد به طوری که می توان گفت محدوده عددی ضریب رفتار برای سازه های بتن مسلح با سیستم قاب خمشی در آیین نامه های اروپایی مانند EC8 بین عدد های 5/1 تا 5 است در صورتیکه برای همین نوع سیستم سازه ای در آیین نامه های آمریکایی مقادیر ضریب رفتار تا عدد 8 هم بیان گردیده است، از اینرو می توان گفت سازه هایی که مطابق آیین نامه های EC8 طراحی شده اند دارای طراحی های سنگین تری نسبت به طراحی های که مطابق آیین نامه های آمریکایی انجام گرفته است می باشند. اگر به طور خاص آیین نامه طراحی لرزه ای ایران را مورد مطالعه قرار دهیم، می توان گفت به دلیل آنکه ضرائب رفتار تعین شده بر مبناء قضاوت مهندسی است دارای کاستی هایی به شرح زیر می باشد:
1- برای سیستم های سازه ای، از یک نوع با ارتفاع ها و زمان تناوب ارتعاش متفاوت از ضرائب رفتار یکسانی استفاده میشود.
2- در R تاثیر شکل پذیری و مقاومت افزون و درجه نامعینی به صراحت نیامده است.
3- اثر لرزه خیزی منطقه در Rلحاظ نشده است.
4- اثر شرائط خاک در R لحاظ نشده است.
2-3- روشهای محاسبه ضریب رفتار
همانطور که از پیش ذکر شد روشهای سنتی چگونگی محاسبه ضریب رفتار برای سیستم های سازه ای بر اساس قضاوت مهندسی انجام می شده است، در طی سالهای اخیر روشهای علمی قابل اعتماد و جدیدی توسط تحقیقات نیومارک ارائه گردیده است.
می توان گفت جدید ترین رابطه های ارائه شده برای ضریب رفتار رابطه ای است که سه عامل شکل پذیری، مقاومت افزون و در جه نامعینی را در بر دارد. دو عامل شکل شکل پذیری و مقاومت افزون برای کشور های مختلف می تواند متفاوت می باشد، زیرا به متغیر های کیفی و کمی متعددی مانند فرهنگ ساخت و ساز و روشهای اجرائی، ناحیه لرزه خیزی و آیین نامه بارگذاری و طراحی بستگی دارد.
از اوائل دهه 1980 در انجمن فن آوری کاربردی (ATC) در طی پژوهشهای فریمن و یوانگ تلاش محققین به سمت تجزیه ضریب رفتار به عوامل تشکیل دهنده آن سوق پیدا نمود.
قابل توجه است که عامل نامعینی ابتدا در آیین نامه های ATC-19 و ATC-40 و سپس در آیین نامه UBC-1997 مطرح گردید.
در سال 1995 محققین برای محاسبه ضریب رفتار رابطه (2-1) را پیش نهاد نمودند.
(2-1)
که در رابطه فوق ضریب کاهش نیرو ناشی از مقاومت افزون و ضریب کاهش نیرو ناشی از شکل پذیری و کاهش نیرو ناشی از نامعینی یا به عبارت دیگر ضریب درجه نامعینی سازه می باشد.
به طور کلی تقسیم بندی که در مورد روشهای محاسبه ضریب رفتار می توان گفت به صورت زیر می باشد:
1- روش های آمریکایی
2- روشهای اروپایی
در طی مطالعات پزوهشگران گذشته روشهای آمریکایی نسبت به روشها اروپایی از ابتکار عمل ساده تری برخوردار بوده اند، به همین جهت در این رساله برای به دست آوردن نتایج ضریب رفتار صرفا" از روش های آمریکایی استفاده گردیده است.
2-3-1- روشهای آمریکایی


از بین روشهای آمریکایی دو روش طیف ظرفیت فریمن و روش یوانگ معتبر تر می باشند از اینرو در ادامه به صورت جزئی به شرح کامل این دو روش می پردازیم.
2-3-1-1- روش طیف ظرفیت فریمن
در سال 1990 فریمن یک روش تحلیلی جهت محاسبه ضریب رفتار تحت تاثیر پارامتر هایی مطابق با رابطه زیر ارائه نموده است.
(2-2)
به طور کلی هر کدام از پارامتر های رابطه فوق به عوامی زیر وابسته می باشد.
1- سیستم سازه ای
2- آرایش قابها
3- ترکیب بار ها
4- درجه نامعینی
5- میرایی سازه
6- ویژیگی های رفتار غیر خطی سازه
7- خصوصیات مصالح
8- نسبت ابعاد ساختمان
9- چگونگی مکانیزم خرابی و عوامل دیگر.
با توجه به گستردگی دامنه تاثیر گذاری عوامل مختلف بر پارمتر های اجزاء ضریب رفتار به ندرت می توان گفت که دو سازه ضریب رفتار یکسانی خواهند داشت.
در ادامه تحقیقات از بین عوامل تاثیر گذار بر ضریب رفتار یک سازه دو عامل ظرفیت سازه و نیرو های ناشی از زلزه را می توان از عوامل اصلی نام برد، که فریمن تمام عوامل فوق را به دو عامل اصلی ظرفیت افزایش یافته سازه و احتیاجات لرزه ای بسط داده است.
در این روش ظرفیت افزایش یافته به اصطلاح مقاومت افزون نام دارد و با نمایش داده می شود. ضریب مقاومت افزون را می توان از یک تحلیل استاتیکی غیر خطی با رسم منحنی ظرفیت سازه (برش پایه- تغیر مکان نقطه بام) از نسبت ضریب برش تسلیم کلی سازه به ضریب برش پایه متناظر با تشکیل اولین مفصل پلاستیک در سازه به دست آورد. عوامل موثری که در محاسبه این ضریب نقش دارند به شرح زیر می باشند.
1- ضرائب بار و ضرائب کاهش مقاومت مصالح
2- طراحی دست بالای اعضاء
3- سختی کرنشی
4- نامعینی سازه
5- شکل پذیری سازه
احتیاجات لرزه ای یا به عبارت دیگر ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری که با نمایش داده می شود، می توان گفت از رفتار غیر خطی سازه که منجر به میرایی و استهلاک انرژی می شود، به وجود آمده است. فریمن جهت محاسبه ضریب کاهش نیرو روش زیر را ارائه گردیده است:
در هنگام وقوع زلزله هر چه رفتار سازه از حد ارتجاعی فراتر رود سختی آن کاهش یافته و میرایی افزایش می یابد، در واقع در هنگام زلزله با ایجاد مفاصل پلاستیک در اعضاء سازه، سازه شکل پذیر تر می شود و به تبع افزایش شکل پذیری زمان پریود ارتعاشی سازه و همچنین میرایی سازه افزایش پیدا خواهد کرد و در نتیجه ی تمام این فرایند ها، کاهش نیرو های وارد بر سازه را خواهیم داشت.
در صورتیکه زمان پریود اولیه سازه که می تواند زمان پریود محاسباتی یا زمان پریود به دست آمده از آیین نامه باشد را بنامیم و زمان پریود ناشی از تغیر سختی که سازه وارد مرحله غیر خطی شده است را بنامیم، مقدار از نسبت مقدار نیروی مورد نیاز برای سازه با طیف ظرفیت 5% میرایی با زمان پریود ارتعاش اولیه به مقدار نیروی مورد نیاز در میرایی غیر خطی 20% سازه به دست خواهد آمد.
طبق مطالب فوق توسط روش فریمن ضریب رفتار از رابطه (2-3) محاسبه خواهد شد.
(2-3)
که در رابطه فوق ضریب مقاومت افزون و ضریب کاهش نیرو می باشد.
2-3-1-2- روش شکل پذیری یوانگ
در سال 1991 توسط محقق آمریکایی یوانگ با استفاده از نمودار منحنی ظرفیت سازه برای محاسبه ضریب رفتار رابطه ای به صورت زیر معرفی نمود.
(2-4)
که در رابطه (2-4) کاهش نیرو در اثر شکل پذیری سازه که تسبت به و ضریب مقاومت افزون می باشد، در ادمه پارامتر های معرفی شده را به طور کامل تشریح می نماییم.
می توان با در نظر گرفتن رفتار کلی یک سازه متعارف طبق شکل(2-1) مقدار مقاومت ارتجاعی مورد نیاز، در صورتیکه سازه کلا" در محدوده ارتجاعی باقی بماند پارامتر تعریف کنیم.

شکل (2-1): نمودار منحنی ظرفیت یک سازه متعارف
به طور کلی می توان گفت طراحی صحیح سازه منجر به شکل پذیر تر شدن سازه خواهد شد، در این وضعیت سازه می تواند به حداکثر مقاومت خود که با پارامتر معرفی می شود، برسد. در نتیجه می توان گفت هرچه از مقاومت حداکثر اعضاء در هنگام آنالیز های لرزه ای استفاده شود طرحی بهینه تر حادث می شود.
در شکل(2-1) حداکثر تغیر شکل نسبی ایجاد شده در طبقه می باشد که می توان گفت محاسبه مقدار با مقاومت حد خمیری سازه یا مقاومت نهایی به هنگام ایجاد مکانیزم گسیختگی متناظر بوده و احتیاج به تحلیل غیر خطی دارد به همین علت برای مقدار به صورت مستقیم رابطه ای مشخص نگردیده است از اینرو جهت مقاصد طراحی در برخی از آیین نامه ها مقدار را به مقدار کاهش می دهند.
نمایشگر تشکیل اولین مفصل پلاستیک در کل سازه می باشد و مقدار آن ترازی است که در آن پاسخ کلی سازه به گونه قابل توجهی از محدوده ارتجاعی سازه خارج شده است.
اختلاف مقدار نیرو های و را اصطلاحا مقاومت افزون () تعریف می نمایند، طبق رابطه (2-5).
(2-5)
لازم به ذکر است به علّت اینکه در بعضی از آیین نامه های طراحی بتنی یا فولادی از روشهای بار مجاز استفاده می نمایند، از اینرو آیین نامه های طراحی لرزه ای مانند آیین نامه های 2800 ایران، UBC-1994 و SEAOC-1988 مقدار را به کاهش می دهد. نسبت ضریب رفتار به دست آمده در آیین نامه های UBC-1994 و SEAOC-1988 (که با نمایش داده می شود) و 2800 ایران (که با R نمایش داده می شود) به ضریب رفتار به دست آمده در مقررات UBC-1997 یا NEHRP-2000 حدودا" عددی بین 4/1 تا 5/1 می باشد.
مزیت استفاده روش فوق این است که طراح، تنها یک تحلیل ارتجاعی انجام میدهد و سپس با استفاده از آیین نامه های جاری، ابعاد المانهای سازه ای را تعین مینماید.
طی تحقیقات به عمل آمده به علّت استفاده ازبه جای دو مشکل ایجاد می شود که عبارتند از:
1- محاسب قادر نخواهد بود مقاومت سازه را تعیین کند، لذا در صورتی که مقدار مقاومتی که به صورت ضمنی در آیین نامه های زلزله برای مقدار ضریب کاهش فرض شده است (مقاومت افزون) تامین نشود، رفتار سازه در زلزله های شدید رضایت بخش نخواهد بود.
2- مقادیر تغیر مکانهای غیر ارتجاعی را نمی توان باتحلیل ارتجاعی خطی محاسبه نمود که آیین نامه ها معمولا" از ضرائب تشدید تغیر مکانهای ارتجاعی () استفاده می نمایند.
محاسبه رابطه (2-4) در بعضی از آیین نامه ها مثل UBC-1997 ، IBC-2000 ، NEHRP-2000 مطابق با تنش های در حالت حد نهایی است ولی مطابق بعضی از آئین نامه هایی چون 2800 ایران، UBC-1988 یا UBC-1994 و.... باید ضریبی به نام Y برای طراحی بر اساس تنش های مجاز در رابطه (2-4) ضرب شود.
ضریب Y بر اساس برخورد آیین نامه های مصالح با تنش های طراحی (بار مجاز یا بار نهایی) تعین می شود و مقدار آن نسبت نیرو در هنگام تشکیل اولین مفصل پلاستیک () به نیروی پایه سازه دز هنگام ایجاد تنش های مجاز () می باشد.
(2-6)
طبق نتایج به دست آمده ضریب Y در محدوده 1.4تا 1.5 می باشد و برای مثال نتایج آیین نامه AISC-ASD1989 مطابق رابطه (2-7) برابر با1.44 می باشد.
(2-7)
در رابطه (2-7): Z مدول خمیری و S مدول ارتجاعی می باشد و اضافه تنش مجاز به هنگام اثر نیرو های زلزله است. می توان گفت مقدار 4/1 برای در نظر گرفتن ضریب بار مرده در آیین نامه بتن ACI-318 مشابه ضریب Y در رابطه (2-7) می باشد.
طبق پارامتر های تعریف شده فوق رابطه (2-8) برای محاسبه ضریب رفتار توسط روش یوانگ معرفی گردیده است.
(2-8)
2-3-2- روشهای اروپایی
در سالهای اخیر، پژوهشگران اروپایی نیز همگام با محققان آمریکایی به تحقیق در مورد برآورد ضرایب رفتار سازهها پرداخته اند. عمدتاً روشهایی که توسط اروپاییها مورد استفاده قرار گرفته به دو گروه تقسیم می شود: روشهای متکی بر تئوری شکل پذیری و روشهای انرژی. در ادامه این روشها به اختصار معرفی می شوند.
2-3-2-1- روش تئوری شکل پذیری
این روش که بر مبنای تئوری شکل پذیری استوار است اولین بار توسط کاسنزا و همکاران در سال 1986 معرفی شده است. در این روش، ضریب رفتار () با توجه به شکل (2-2)، از رابطه (2-9) بدست می آید:
(2-9)
در رابطه (2-9): : ضریب ارتجاعی بحرانی برای بارهای قائم و : پارامتر وابسته به زمان تناوب ارتعاش سازه است و از رابطه (2-10) بدست می آید:
(2-10)
با توجه به دو رابطه اخیر میتوان را از رابطه (2-11) بدست آورد:
(2-11)
جهت تکمیل روش فوق، در سال 1996، مازولانی با استفاده از نتایج حاصل از پاسخ سیستمهای یک درجه آزاد، رابطه (2-12) را برای پیشنهاد کرده است.
(2-12)
از این رو برای زمانهای تناوب بزرگتر از ثانیه، دارای مقدار ثابت و برای یک تابع خطی از زمان تناوب است.

شکل (2-2): مدل رفتاری ساده شده برای سیستم یک درجه آزاد [25]
2-3-2-2- روش انرژی
روش انرژی بر این فرض استوار است که حداکثر انرژی جنبشی ناشی از یک زلزله شدید با حداکثر انرژی که یک سازه قادر است جذب نماید، برابر است. معادله تعادل انرژی در یک سازه بصورت رابطه (2-13) است.
(2-13)
در رابطه (2-13): : حداکثر انرژی جنبشی قابل جذب و استهلاک در سازه، : انرژی ذخیره شده در سازه در مرحله تغییر شکل ارتجاعی، : انرژی ذخیره شده طی تغییر شکلهای غیرارتجاعی در سازه و کار انجام شده توسط نیروهای قائم در کل روند تغییر شکل سازه می باشد.
اگر طیف پاسخ شتاب زمین، در زلزله طراحی و انرژی جنبشی ناشی از آن نامیده شود، معمولاً می توان با اعمال یک ضریب آن را به شدیدترین زلزله طراحی، مرتبط کرد. با توجه به این موضوع، انرژی جنبشی ناشی از این زلزله مخرب که با استفاده از حداکثر شبه سرعت برآورده شده از طیف مشخص می گردد، توسط رابطه (2-14) به مرتبط می شود:
(2-14)
در نتیجه بنابر اصل تعادل انرژی ها، لازم است رابطه (2-15) برقرار باشد:
(2-15)
روشهای تحلیلی مفصل و پیچیده ای برای حل معادله فوق و استخراج ضرایب رفتار از آن وجود دارد که معروفترین آنها توسط کومو و لانی ارائه شده است. در اینجا به دلیل پیچیده و وقت گیر بودن این روشها از ذکر جزئیات آنها پرهیز می شود.
2-4- تشریح اجزای ضریب رفتار
2-4-1- شکل پذیری
2-4-1-1- ضریب شکل پذیری کلی سازه
در صورتیکه منحنی رفتار کلی سازه را اصطلاحا" به صورت منحنی الاستیک – پلاستیک (دو خطی) ایده آل نمائیم، طبق رابطه (2-16) ضریب شکل پذیری کلی سازه که با نمایش داده میشود محاسبه میشود:
(2-16)
بهتر است مقدار ضریب شکل پذیری کلی سازه ، که نماینگر ظرفیت استهلاک انرژی اجزا یا کل سازه است، از روشهای آزمایشگاهی تعیین نمود. رفتار کلی سازه که در شکل (2-1) نشان داده شده است، تنها مربوط به سیستم هایی است که می توانند انرژی را با یک رفتار پایدار مستهلک کنند، مانند قابهای مقاوم خمشی شکل پذیر ویژه، و برای سیستم های دیگر که کاهش شدید سختی و مقاومت دارند، تعریف تغییر مکان تسلیم و تغییر مکان حداکثر در رابطه (2-16) می تواند نادرست باشد. می توان گفت تعیین ضریب QUOTEμs به خصوص برای سازه های بلندتر از یک طبقه کار پیچیده ای است. برای محاسبه این ضریب غالباً از تغییر مکان نسبی طبقه به عنوان معیار تغییر مکان استفاده می‎شود (شکل 2-1).
2-4-1-2- ضریب کاهش نیرو توسط شکل پذیری
سازه ها توسط رفتار شکل پذیر مقدار قابل توجهی از انرژی زلزله را با رفتار هیسترتیک مستهلک می‎کنند، که مقدار این استهلاک انرژی، بستگی به مقدار شکل پذیری کلی سازه دارد. مقدار شکل پذیری کلی سازه نباید از شکل پذیری المانهای سازه فراتر رود. بدین منظور، هنگام طراحی لازم است حداقل مقاومت لازم سازه که شکل پذیری کلی آن را به حد شکل پذیری مشخص شده از قبل، محدود می‎کند، مشخص شود .
همان گونه که در قسمتهای قبل، توضیح داده شد، ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری (QUOTERμ ) طبق رابطه (2-17)، با نسبت مقاومت ارتجاعی مورد نیاز به مقاومت غیر ارتجاعی مورد نیاز تعریف می شود.
(2-17)
که در این رابطهQUOTEFy مقاومت جانبی مورد نیاز، برای جلوگیری از تسلیم سیستم بر اثر یک زلزله مشخص و مقاومت جانبی تسلیم مورد نیاز برای محدود کردن ضریب شکل پذیری کلی سازه به مقداری کمتر و یا برابر با ضریب شکل پذیری کلی از پیش تعیین شده (هدف یا QUOTEμi) وقتی که سیستم در معرض همان زلزله قرار گیرد، می باشد. به طور کلی، در سازه هایی که در هنگام وقوع زلزله رفتار غیر ارتجاعی دارند، تغییر شکلهای غیر ارتجاعی با کاهش مقاومت جانبی تسلیم سازه (یا با افزایش ضریب )، افزایش مییابند.
برای یک زلزله مشخص و یک ضریب معین، مشکل اساسی محاسبه حداقل ظرفیت مقاومت جانبی است که باید در سازه به منظور جلوگیری از به وجود آمدن نیازهای شکل پذیری بزرگتر از QUOTEμi، تأمین گردد. در نتیجه محاسبه برای هر زمان تناوب و هر شکل پذیری هدف، شامل عملیاتی تکراری است. بدین صورت که، مقاومت جانبی تسلیم () برای سیستم در نظرگرفته و سیستم تحلیل می‎شود، این ‎کار، تا زمانی ادامه می یابد که ضریب شکل پذیری کلی محاسبه شده ()با یک تولرانس مشخص، برابر ضریب شکل پذیری کلی هدف گردد و آنگاه مقاومت جانبی متناظر با این ضریب شکل پذیری، QUOTE μ=μiنامیده می‎شود.
برای تعیین ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری، روش کار بدین صورت است که مقاومت جانبی ارتجاعی QUOTE μ=μi و غیر ارتجاعی QUOTEμ=که برای یک سیستم با زمان تناوب مشخص به دست آمده، این مقادیر به وزن سیستم، نرمال می‎شوند. این نیرو ها برای زمانهای تناوب مختلف سازه به دست می آید و با توجه به آن، طیف خطی و طیف غیر خطی با ضریب شکل پذیری محاسبه می‎شود. از از تقسیم طیف خطی به طیف غیر خطی، مقدار ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری برای آن زلزله بخصوص و ضریب شکل پذیری هدف، به دست می آید (شکل 2-3 )

شکل (2-3): طیف ارتجاعی و غیر ارتجاعی با شکل پذیری ثابت
یافتن رابطه بین وQUOTERμو μs برای سیستم های یک درجه آزادی موضوع پژوهشهای فراوانی در سالهای اخیر بوده است. از جمله کسانی که در این مورد تحقیق کرده اند، عبارتند از: کراوینکلرو نصر، میراندو و برترو، نیومارک و هال، لای و بیگز، ریدل و نیومارک، القادمسی و محرز، ریدل، هیدالگو و کروز، آریاس و هیدالگو، تسو و نائوموسکی، ویدیک، فایفر و فیشینگر، فیشینگر و فایفر، تسنیمی و محمودی، لی، هان و اوه، ال سلیمانی و روست، پنگ و همکاران و نهایتاً تاکدا و همکاران.
2-4-2- مقاومت افزون
هنگامی که یکی از اعضای سازه به حد تسلیم رسیده و اصطلاحاً در آن لولای خمیری تشکیل شود، مقاومت سازه از دیدگاه طراحی در حالت بهره برداری به پایان می رسد، ولی در حالت طراحی انهدام، پدیده فوق به عنوان پایان مقاومت سازه به حساب نمی آید، زیرا عضو مورد نظر همچنان می تواند با تغییر شکل غیر ارتجاعی، انرژی ورودی را جذب کند تا به مرحله گسیختگی و انهدام برسد. با تشکیل لولاهای خمیری، به تدریج سختی سازه با کاهش درجه نامعینی استاتیکی کاهش می یابد، و لی سازه همچنان پایدار است و قادر خواهد بود در مقابل نیروهای خارجی از خود مقاومت نشان دهد. وقتی که نیروی خارجی باز هم افزایش یابد، روند تشکیل لولاهای خمیری نیز ادامه یافته و لولاهای بیشتری در سازه پدید می آید تا جایی که سازه از نظر استاتیکی ناپایدار شده و دیگر توان تحمل بار جانبی اضافی را نداشته باشد.
مقاومتی که سازه بعد از تشکیل اولین لولای خمیری تا مرحله مکانیزم (ناپایداری) از خود بروز می دهد، مقاوت افزون نامیده می شود، در طراحی لرزه ای سازه ها مقاومت ارتجاعی مورد نیاز سازه را متناسب با مقاومت افزون آنها کاهش می دهند. برای این منظور، مقدار ضریب رفتار سازه ها متناسب با مقاومت افزون افزایش داده می شود تا مقاومت مورد نیاز کاهش یافته، محاسبه گردد.
سالهاست که پژوهشگران اهمیت مقاومت افزون را در جلوگیری از خراب شدن برخی سازه ها به هنگام رخداد زلزله های شدید شناخته اند. برای مثال، در زلزله سال 1985 مکزیک، وجود مقاومت افزون عامل بسیار مؤثری در جلوگیری از خرابی برخی ساختمانها بوده است. همچنین زلزله سال 1369 (ه.ش) رودبار و منجیل بسیاری از ساختمانهای 7-8 طبقه در شهر رشت که دارای اتصالات خُرجینی و شکل پذیری ناچیز بودند، بر اثر وجود مقاومت افزون (که عمدتاً به دلیل وجود عناصر غیر سازه ای، پارتیشن ها و نما ایجاد شده بود) از فرو ریختن کامل جان سالم به در بردند.
در مطالعات انجام شده بر روی میز لرزان برای ساختمانهای چند طبقه بتن مسلح و فولادی به وسیله پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلی در سالهای 1984 تا 1989 نیز بر اهمیت ضریب مقاومت افزون تأکید شده است.
2-4-2-1- عوامل مؤثر در مقاومت افزون
مقاومت افزون یک سازه در واقع مقدار مقاومتی است که بر اثر عوامل مختلف در سازه ذخیره شده و انهدام سازه را به تأخیر می اندازد. ذیلاً به پاره ای از عوامل مؤثر در مقاومت افزون اشاره می شود.
1- بیشتر بودن مقاومت واقعی مصالح از مقاومت اسمی آنها
2- بزرگتر بودن ابعاد اعضا و مقادیر میلگرد از مقادیر مورد نیاز در طراحی
3- استفاده از مدلهای ریاضی ساده شده و محافظه کارانه در تحلیل ها
4- ترکیب های مختلف بار
5- مقاومت اعضای غیر سازه ای(نظیر دیوارهای میانقاب) و اعضای سازه ای (نظیر دالها) که در برآورده ظرفیت مقاومت جانبی به حساب نمی آیند.
6- افزایش مقاومت ناشی از محصور شدگی بتن
7- رعایت حداقل الزامات آیین نامه های طراحی در مورد محدود کردن تغییر مکانهای جانبی، تغییر شکلهای اعضاء، ابعاد مقاطع، عناصر تسلیح و فاصله خاموتها
8- استفاده از روش معادل استاتیکی در تحلیل لرزه ای سازه ها
9- باز توزیع نیروهای داخلی در محدوده غیر ارتجاعی بر اثر نامعینی سازه
10- صرف نظر از اثر بعد سوم در تحلیل های دو بعدی
11- افزایش مقاومت اعضای بتنی بر اثر سرعت بارگذاری (اثر نرخ کرنش)
12- نوع سیستم سازه ای
13- هندسه سازه و آرایش پلان
14- ارتفاع سازه (زمان تناوب ارتعاش)
15- آیین نامه طراحی
16- لرزه خیزی منطقه (نسبت بارهای جانبی به بارهای قائم)
17- ملاحظات معماری
18- سطح فرهنگ و تکنولوژی ساخت
2-4-2-2- چگونگی محاسبه مقاومت افزون
به دست آوردن مقادیر مقاومت افزون با در نظر گرفتن سهم تمام عوامل یاد شده، بسیار پیچیده بوده و نمی تواند در طراحی سازه ای، قابل اعتماد باشد. از این رو لازم است پاره ای از عوامل کیفی ثابت در نظر گرفته شود و عوامل کمی نیز دسته بندی شده و به عوامل مهم تر توجه گردد، سهم سایر عوامل نیز در ظرفیت سازه لحاظ شود.
برای تعیین مقدار ضریب مقاومت افزون می توان علاوه بر روشهای آزمایشگاهی، از روشهای تحلیلی نیز استفاده نمود. بدین منظور می توان از روشهای تحلیل استاتیکی غیر خطی(مانند روش تحلیل پوش آور، یا روش طیف ظرفیت)، استفاده کرد.
برای تعیین مقاومت افزون یک سازه، به این صورت عمل می شود که نیروهای ثقلی بر سازه اعمال شده و مقدار نیروی جانبی سازه با یک الگوی خاص (مثلاً الگوی مثلثی آیین نامه) به طور یکنواخت افزایش داده می شود و مقادیر برش پایه و تغییر مکان بام به طور مداوم ثبت می گردد. این عمل تا آنجا که اولین عضو سازه، جاری شده و در آن لولای خمیری به وجود آید، ادامه می یابد. افزایش نیرو بعد از این مرحله باعث باز توزیع نیروها در بقیه اعضا شده و سازه قادر به تحمل نیروی جانبی بیشتر می شود. نیروی جانبی مجدداً افزایش داده می شود تا در بقیه اعضا نیز لولای خمیری تشکیل شود و در صورتی تحلیل متوقف می گردد که سازه ناپایدار (مکانیزم) شود یا شکل پذیری محلی یکی از اعضا از حد مجاز تجاوز نماید(عضو گسیخته شود)، یا معیارهای تعریف شده دیگری حاکم گردد. در این حالت، از تقسیم حداکثر نیروی جانبی تحمل شده توسط سازه به نیروی حد جاری شدن اولین عضو در سازه (تشکیل اولین لولای خمیری)، ضریب مقاومت افزون به دست می آید (شکل 2-1 ).
2-4-2-3- استفاده از ضریب مقاومت افزون در ترکیبهای بارگذاری آیین نامهها
مقررات NEHRP مربوط به سالهای 1997 و 2000، در یکی از ترکیبهای بار ویژه خود از ضریب مقاومت افزون استفاده میکند. در این مورد قید شده است که هرگاه در این مقررات تصریح شود که نیروهای طراحی لرزهای در اجزای سازه به آثار مقاومت افزون سازه حساس هستند، باید ترکیب بار به شرح رابطه های (2-18) و (2-19) به ترتیب برای حالتهایی که این آثار افزاینده یا کاهنده آثار، مورد استفاده قرار گیرد.
(2-18)
(2-19)
در رابطه های (2-18) و (2-19):
: اثر نیروهای افقی و قائم زلزله،: شتاب طیفی طراحی در زمانهای تناوب کوتاه که از مقررات NEHRP محاسبه میشود،: اثر بارهای مرده،: اثر نیروهای افقی زلزله و: ضریب مقاومت افزون سیستم است. همچنین جمله در رابطههای فوق، لازم نیست که از حداکثر نیروی به وجود آمده در عضو تحت تحلیل خمیری یا پاسخ غیر خطی، بیشتر باشد. ضمناً استفاده از این ترکیبات بار ویژه برای طراحی اجزای سازهای در گروه لرزهای A، لازم نمیباشد.
آیین نامه UBC-1997، در یکی از ترکیب های بارگذاری لرزهای خود، اثر ضریب مقاومت افزون را وارد کرده است. این ترکیب بار که در هر یک از جهت های افقی بارگذاری لرزهای باید اعمال شود، بصورت رابطه (2-20) است :
(2-20)
در رابطه (2-32): برابر حداکثر نیروی زلزله برآورد شده که در سازه به وجود خواهد آمد، ضریب افزایش نیروی زلزله ناشی از اثر مقاومت افزون و بار زلزله به واسطه برش پایه V است.
پآیین نامه IBC-2000 نیز در یکی از ترکیب های بارگذاری لرزهای خود، اثر ضریب مقاومت افزون را به صورت رابطه (2-33) وارد کرده است:
(2-33)
در رابطه فوق تعریف و مانند تعریف فوق برای آیین نامه UBC بوده، : اثر نیروهای افقی زلزله، : شتاب طیفی طراحی و: اثر بارهای مرده است.
2-4-2-3- تاریخچه اعدادی محاسبه شده برای مقاومت افزون
فریمن،ضرایب تقریبی مقاومت افزون را برای قابهای خمشی بتن مسلح چهار و هفت طبقه به ترتیب برابر با 8/2 و 8/4 برآورد کرده بودند.
یوانگ و معروف در سال 1993، دو ساختمانی را که زلزله سال 1989 لوما پریتا تجربه کرده بودند، مورد تحلیل قرار دادند: یک ساختمان 13 طبقه با قاب فولادی و یک ساختمان 6 طبقه بتن مسلح با قابهای خمشی پیرامونی. ضرایب مقاومت افزون برای این دو ساختمان پس از اعمال اصلاحات به منظور منعکس کردن اثر طراحی بر اساس مقاومت، به ترتیب 4 و 9/1 گزارش شد.
هوانگ و شینوزوکا در سال 1994، یک ساختمان بتن مسلح چهار طبقه با قاب خمشی میانی را که در ناحیه لرزه خیزی 2 آیین نامه UBC قرار داشت، مورد مطالعه قرار دادند. برش پایه طراحی برای این ساختمان W0.09 بود. حداکثر مقاومت جانبی ساختمان W0.62 محاسبه شد که در صورت عدم محدودیت برای آسیب سیستم، ضریب مقاومت افزون 2/2 به دست آمده بود. (اگر سطح عملکرد در طراحی «بدون آسیب» انتخاب شده بود، ضریب مقاومت افزون تقریباً 6/1 می شد).
برترو و تیلمو در سال 1999 اثر نامعینی و باز توزیع نیرو های داخلی را در طراحی مقاوم لرزه ای مورد مطالعه قرار دادند، نتیجه این مطالعات آن شد که باز توزیع نیرو های داخلی می تواند اثرات مفیدی بر پاسخ سازه در هنگام وقوع زلزه داشته باشد و مسئله مقاومت افزون کاملا وابسته به شکل پذیری می باشد.
با مقایسه مقادیر به دست آمده توسط پژوهشگران مختلف برای سازه های متفاوت چنین به نظر می رسد که پراکندگی در مقادیر گزارش شده برای ضریب مقاومت افزون قابل توجه و برای استفاده در طراحی حرفه ای زیاد است. بدیهی است که برای توسعه ضرایب مقاومت افزون با قابلیت اعتماد کافی که بتواند در آیین نامه های طراحی لرزه ای به کار رود، به مطالعات ویژه در مورد هر یک از سیستم های سازه ای با شرایط مختلف، نیاز است.
2-4-3- درجه نامعینی
نامعینی سیستم های سازه ای مفهوم مهمی است که از دیرباز مورد توجه مهندسان بوده است. پس از مشاهده تخریب تعداد زیادی از سیستم های سازه ای با درجات نامعینی کم، در زلزله های 1994 نورتریج و 1995 کوبه، موضوع نامعینی سازه ای، به شکل جدی تری مطرح شد. تاکنون تعریفها و تفسیرهای متفاوتی از نامعینی سازه ای، که وابسته به عدم قطعیت نیز و ظرفیت سازه هاست، ارائه شده است. از این رو، استفاده از مفاهیم عدم قطعیت، مبنای یکی از روشهای مطالعه نا معینی سیستم های سازه ای تحت بارهای لرزه ای است.
در سال 1978، کرنل برای در نظرگرفتن عدم قطعیت در سیستم های سازه ای، ضریبی بنام ضریب نامعینی پیشنهاد کرد. این ضریب به عنوان احتمال شرطی گسیختگی سیستم معرفی و اولین گسیختگی را که ممکن بود در هر یک از اعضای سازه های سکوی دریایی رخ دهد، مشخص می‎کرد.
هنداوی و فرانگوپل در سال 1994، یک ضریب نامعینی احتمالاتی را پیشنهاد کردند. ضریب پیشنهادی این پژوهشگران به صورت نسبت احتمال تسلیم اولین عضو منهای احتمال انهدام، به احتمال انهدام سیستم تعریف می‎شد.
برترو پدر و پسر در سال 1999 برای اندازه اندگیزی نامعینی سازه‎های قابی تحت اثر حرکتهای زمین ناشی از زلزله، از مهفوم «درجه نامعینی» استفاده کردند. درجه نامعینی که این پژوهشگران مورد استفاده قرار دادند به عنوان تعداد نواحی بحرانی یا لولاهای خمیری در سیستم سازه‎ای تعریف می ‎شود که مقدار قابل توجهی از انرژی هیسترتیک خمیری را قبل از انهدام سازه مستهلک می‎نمایند. در پژوهش های شده، اثرهای مقاومت افزون، ضرائب تغییرات نیاز و ظرفیت و دیگر عوامل، بررسی شده و چنین نتیجه گیری شده است، که جدا کردن نامعینی از عوامل دیگر دشوار است.
در ATC-19 و ATC-34 به منظورکمّی کردن قابلیت اعتماد سیستم های قاب لرزه ای، ضرایبی به عنوان ضرایب نامعینی پیشنهاد شده است.
آیین نامه ساختمانی متحدالشکل (UBC)و مقررات NEHRP، از سال 1997 یک ضریب QUOTEρ با عنوان ضریب قابلیت اعتماد / نامعینی معرفی کرده اند که در نیروی جانبی زلزله برای طراحی ضرب می شود. در آیین نامه ساختمانی بین المللی (IBC) سال 2000 نیز چنین ضریبی آورده شده است. در پی این بررسی ها گفته شده است که برای رسیدن به ضریب نامعینی کمی و قابل قبول که بتواند در ارزیابی سازه ها و نیز طراحی مورد استفاده قرار گیرد، به تحقیقات و تجربیات گسترده ای نیاز است.
2-4-3-1- تئوری قابلیت اعتماد در سیستم های سازه ای
نتایج نخستین پژوهشی که در رابطه با استفاده از مفهوم قابلیت اعتماد در سیستم های سازه ای و ارتباط آن با درجه نا معینی این سیستم ها انجام شد، طی پروژه - ریسرچای در سال 1974، توسط موسز(موسی) منتشر گردید. گر چه مبنای این تحقیقات و یافته های آن بر اساس بارگذاری لرزه ای بررسی کرده اند از نتایج کارهای موسز استفاده شده و دستاوردهای این محقق برای بارگذاری لرزه ای نیز تعمیم یافته است.
برای یک طراحی ایمن، موضوع قابلیت اعتماد، غالباً متوجه عضوهایی نظیر تیرها و ستونها می باشد.ضرایب اطمینان طراحی که به این ترتیب به دست می آیند، این تضمین را می دهند که احتمال خرابی عضو در برش، خمش، و نیروی محوری کوچک باشد. این در حالی است که این اجزا عموماً بخشی از یک سیستم سازه ای را تشکیل می دهند و اندر کنش بین عضو و سیستم سازه ای از قابلیت اغتماد یک عضو سازه ای بیشتر است یا کمتر؟ پاسخ به این سؤال به عواملی مانند، درجات نامعینی استاتیکی، شکل پذیری، خصوصیات مودهای خرابی و پیکربندی سیستم سازه ای وابسته است.
تا کنون از دو مدل قابلیت اعتماد سازه ای، که در شناسایی و تحلیل سیستم های واقعی سازه ای می توانند مفید باشند، استفاده شده است. در ادامه دو مدل قابلیت اعتماد سازه ای که در شناسایی و تحلیل سیستم های واقعی مفید باشند، مطرح خواهد شد. یک سیستم سازه ای ممکن است دارای اعضای موازی، سِری یا ترکیبی از این دو باشد. در سیستم های سری با خرابی هر عضو،کل سیستم دچار خرابی می گردد و بدین لحاظ به آن، سیستم ضعیف ترین اتصال گفته می شود. سازه های معین استاتیکی مثالهایی از این نوع سیستم ها هستند.
در سیستمهای موازی پس از خرابی عضوی خاص، توزیع مجدد نیرو در اعضای انجام می پذیرد و این عمل آنقدر ادامه می یابد تا سیستم دچار انهدام شود. بدین لحاظ به سیستم موازی، سیستم ایمن- زوال نیز گفته می شود. این سیستم در تحلیل انهدام سازه های نامعین استاتیکی که خرابی در آنها هنگامی رخ می دهدکه چندین عضو به ظرفیت مقاومت خود برسند، مورد استفاده قرار می گیرد.
اینکه چندین عضو به ظرفیت مقاومتی خود برسند، حاکی از آن است که سیستم به نوعی دارای مقاومت همبسته است، این موضوع را نشان می دهند که متغیرهای تصادفی مقاومت، به گونه ای به یکدیگر مرتبط اند که اگر مقاومت یک عضو، مثلاً بیشتر از مقدار میانگین خود، بیشتر باشند. این همبستگی ممکن است بر اثر وجود منابع مشترک مصالح، تشابه روش ساخت، روشهای کنترل و بازرسی، و شاید تعبیر یکنواختی مقاومتها توسط طراح پدید آید. فرض استقلال مقاومتها به مفهوم عدم همبستگی بین آنهاست.
در سیستم های موازی، استقلال مقاومتها، ایمنی را به واسطه کاهش عدم قطعیت مقاومت کلی افزایش می‎دهد. خلاف این موضوع برای سیستم های سری صادق است. در سیستم های سرس استقلال مقاومتها، ایمنی را به واسطه افزایش احتمال آنکه با خرابی یک عضو خاص، کل سیستم خراب شود، کاهش می دهد.
مدلهای موازی و سری، تنها الگوهای ایده آل هستند و اکثر سازه ها ترکیبی از این مدلها می باشند. برای مثال، در یک ساختمان چند طبقه، هرستون واقع در یک طبقه ساختمان چند طبقه، هر ستون واقع در یک طبقه در برابر بار جانبی، مانند قسمتی از یک سیستم موازی عمل می‎کند، در حالی که هر طبقه ساختمان قسمتی از یک سیستم سری را تشکیل می‎دهد.
هنگامی که عدم قطعیت در بارگذاری مطرح باشد، مقایسه مدلها تا حدی مخدوش می شود. یعنی چنانچه عدم قطعیت در بار خارجی (مثلاً بیان شده بر حسب ضریب تغیرات بار، VR خیلی بیشتر از عدم قطعیت در مقاومت (VR) باشد)، احتمال خرابی توسط VL کنترل می‎شود و رفتار سیستم خواه سری باشد یا موازی و خواه همبسته باشد یا مستقل، تأثیر کمی بر روی احتمال خرابی خواهد داشت. به عنوان مثال، اگر گرد بادی که احتمال وقوع آن خیلی کم است بر ساختمانی که برای بارهای معمولی باد طرح شده است اثر کند، سازه صرف نظر از نوع پیکر بندیش خراب خواهد شد. در حالت متداول تر بارگذاری که در آن، طراح به طور ویژه استراتژی حفاظتی در برابر بارهای نهایی از قبیل طوفان یا زلزله را مد نظر قرار داده باشد، پیکر بندی سازه و نوع سیستم در ارزیابی قابلیت اعتماد مؤثر خواهد بود. از دیگر نکاتی که روی اندر کنش عضو و سیستم سازه اثر می‎گذارد، رفتار عضو پس از رسیدن به ظرفیت اسمی اوست. یک عضو شکل پذیر، تراز نیروی خود را در صورت ادامه تغیر مکان، کاهش می‎یابد. از این رو، در اکثر سازه هایی که اعضای ترد دارند، رفتار سازه صرف نظر از هندسه پیکربندی، همانند سیستم های سری می‎باشد. به عبارت دیگر، خرابی هر عضو باعث خرابی سیستم خواهد شد. تنها سازه های با درجه نامعینی استاتیکی بالا که دارای ضریب اطمینان اسمی بزرگی نیز باشند، به اندازه کافی طرفیت مقاومتی ذخیره خواهند داشت تا پس از خرابی عضوی ترد بتوانند توزیع مجدد نیرو کرده و به انتقال بار ادامه دهند.
2-4-3-2- اثر نامعینی سازه ای در آیین نامه های مختلف
همانگونه که در جدول (2-2) اشاره شد، موسز ضریب کاهش مقاومت میانگین را متناسب با عکس جذر تعداد شرطهای مقاومتی مستقل (لوله های خمیری در یک سیستم با امکان حرکت جانبی) برای قابهای نامعین مقاوم، پیشنهاد کرده بود. در 19-ATC، فرض شده است که برای تأمین نامعینی کافی در هر یک از جهت های اصلی سازه یک ساختمان، حداقل چهار ردیف قابهای لرزه ای قائم که از نظر مقاومت و تغییر شکل سازگار باشند، لازم است. از این رو، با در نظر گرفتن هر یک از ردیفهای قاب لرزه ای قائم به عنوان یک شرط مقاومتی در حرکت جانبی، مقادیر جدول(2-2) به دست خواهد آمد. این آیین نامه، ضریب نامعینی را به عنوان بخشی از فرمولاسیون ضریب رفتار پیشنهادی خود قلمداد کرده و آن را در ردیف ضریب کاهش ناشی از شکل پذیری و ضریب مقاومت افزوم قرار داده است.
جدول (2-1): مقادیر ضرایب نامعینی در ATC-19 و مقادیر محاسبه شده از پیشنهاد موسزتعداد ردیفهای قاب لرزه بر ضریب نامعینی ATC-19 ضریب محاسباتی از پیشنهاد موسز
2 71/0 707/0
3 86/0 866/0
4 00/1 00/1

–20

در این پژوهش در دو سطح کلان و خرد، نقش شهر سامان بررسی شده است. جایگاه شهر سامان در نظام شهری استان و رابطه این شهر با مناطق اطراف و شهرهای دیگر نشانگر این است که شهر سامان ارتباط ضعیفی با شهر های استان چهارمحال و بختیاری دارد . شاخص های توسعه شهری این شهر نسبت به سایر شهرهای مهم استان در سطح پایین تری قرار دارد . در سطح منطقه نیز نقش های مختلف اقتصادی ( کشاورزی، صنعتی، خدماتی و... ) شهر مطالعه شده است که حاکی از نقش بارز خدماتی آن در قبال منطقه ی تحت نفوذ شهر می باشد.
در نهایت شهر سامان با وجود حوزه نفوذ وسیع و ظرفیت های متعدد اقتصادی که دارد بدلیل عدم توجه کافی دچار عقب ماندگیهایی از نظر توسعه یافتگی می باشد. و طبیعتاًنتوانسته نقش چندانی در توسعه حوزه نفوذ خود داشته باشد . در این راستا علاوه بر نقش محلی(دورن شهری) باید به نقش منطقهای شهر نیز توجه گردد. تا شهر بتواند علاوه بر ارائه خدمات و امکانات به ساکنان خود در مقیاس منطقهای و سطوح بالاتر نیز موفق عمل نماید. از این حیث ساختار شهری و منطقهای باید به صورت سیستمی، یکسان توسعه یابد تا در ارائه ی مطلوب خدمات و امکانات به حوزه نفوذخود و درنهایت رسیدن به توسعه منطقهای بهتر عمل نماید .
واژگان کلیدی : شهر کوچک ، توسعه ، توسعه منطقهای ، نقش شهری، توسعه فضایی
فهرست مطالب
مقدمه: ......................................................................................................................................................1
فصل 1: طرح تحقیق وچارچوب کلی پژوهش 3
1-1- بیان مسأله..................................................................................................................................4
1-2- سؤالات پژوهش ......................................................................................................................6
1-3- اهداف پژوهش ........................................................................................................................6
1-4- اهمیت موضوع .......................................................................................................................7
1-5-روش تحقیق .............................................................................................................................7
1-6- روشهای گردآوری اطلاعات و ابزار تحقیق...............................................................................8
1-7- پیشینه پژوهش ...................................................................................................................... 8
1-7-1- سا بقه موضوع در جهان ....................................................................................................8
1-7-2- سابقه موضوع در ایران......................................................................................................11
1-7-3- سابقه پژوهش در منطقه مطالعاتی .....................................................................................12
1- 8- مشکلات پژوهش ..................................................................................................................12
1-9- فرایند انجام تحقیق ..................................................................................................................13
فصل 2 :مبانی و دیدگاه های توسعه منطقه ای 15
2-1- تعاریف ، مفاهیم و اصطلاحات کلیدی....................................................................................16
2-1-1- نقش شهری ....................................................................................................................... 16
2-1-2- شهر کوچک .................................................................................................................17
2-1-3- توسعه.............................................................................................................................18
2-1- 4- منطقه.............................................................................................................................19
فهرست مطالب
2-1- 5- توسعه منطقه ای .............................................................................................................21
2-1- 6- حوزه پیرامونی- عملکردی .............................................................................................23
2-2-مفاهیم پایه................................................................................................................................26
2-2-1- سامانه منطقه ای .............................................................................................................25
2-2-2- ضرورت بررسی سامانه های منطقه ای..............................................................................26
2-2-3-توسعه و سامانه های شهری و منطقه ای.............................................................................27
2-3- بررسی دیدگاهها و نظرات.......................................................................................................28
2-3-1- نظریه مکان مرکزی .......................................................................................................30
2-3-2- نظریه قطب رشد ( پرو )................................................................................................. 31
2-3-3- نظریه عملکرد شهری درتوسعه روستایی........................................................................32
2-3-4- نظریه مرکز– پیرامون .................................................................................................35
2-3-5-نظریه توسعه روستا– شهری.............................................................................................39
2-4- جمع بندی ونتیجه گیری از فصل دوم......................................................................................41

فصل 3 : شهرهای کوچک و توسعه منطقه ای43
3-1-دیدگاه های موجود درباره نقش شهرهای کوچک در توسعه منطقهای .................................... 44
3-1-1- شهرهای کوچک ونقش آن درتوسعه مناطق پیرامون......................................................44
3-1-2- شهرهای کوچک و تمرکز زدایی..................................................................................48
3-1-3- شهرهای کوچک وتعادل منطقه ای................................................................................49
3-1-4- شهرهای کوچک وتعادل بخشی به نظام اسکان جمعیت.................................................50
3-1-5- شهرهای کوچک وتوسعه پایدارمنطقه ای......................................................................52
3-1-6- شهرهای کوچک وجامعه مدنی..................................................................................54
3-2- روشها و تکنیک های رتبه بندی منطقه ای............................................................................ 55
فهرست مطالب


3-2-1- قاعده رتبه – اندازه........................................................................................................55
3-2-2-مدل ضریب ویژگی....................................................................................................... 55
3-2-3- مدل ضریب مرکزیت.....................................................................................................56
3-2-4- ضریب کشش پذیری: ...................................................................................................56
3-2-5- روش ضریب مکانی : ....................................................................................................56
3-2-6- روش میزان سنج نهادی گاتمن.......................................................................................56
3-2-7-تحلیل شاخص های توسعه شهری....................................................................................57
3-3- تجربیات جهانی ................................................................................................................... 57
3-3- 1- چین .............................................................................................................................57
3-3- 2- فیلیپین...........................................................................................................................58
3-3- 3-ژاپن ............................................................................................................................. 59
3-3- 4- بنگلادش .....................................................................................................................60
3 -3- 5- هند..............................................................................................................................61
3-3- 6- نیجریه و تانزانیا............................................................................................................ 61
3-3- 7- استرالیا..........................................................................................................................62
3-4- جمع بندی و نتیجه گیری از فصل سوم....................................................................................63
فصل چهارم : شناخت و تحلیل محدوده مطالعاتی 66
4-1- شناخت و تحلیل نظام شهری استان چهارمحال و بختیاری ....................................................... 67
4-1-1- آشنایی مقدماتی با استان.................................................................................................67
4-1-2- شهرستان شهرکرد..........................................................................................................67
4-1-3- تقسیمات سیاسی- اداری................................................................................................67
4-1-4- تحولات کانون های جمعیتی استان................................................................................70
فهرست مطالب
4-1-5- شبکه شهری استان...............................................................................................73
4-1-6- ساختارکارکردی شبکه شهری..............................................................................76
4-1-7- تحلیل قاعده رتبه– اندازه......................................................................................79
4-2- شناخت و تحلیل سازمان فضایی بخش سامان .................................................................84
4-2-1- موقعیت جغرافیایی بخش سامان ............................................................................85
4-2-2- ویژگی های اقلیمی................................................................................................85
4-2-3- مطالعات جمعیتی- اجتماعی..................................................................................85
4-2-4- اوضاع اقتصادی منطقه...........................................................................................90
4-2-5- موقعیت ساختاری سکونت گاه های بخش سامان...................................................91
4-2-6- تجزیه و تحلیل شبکه راهها و ارتباطات فضایی.......................................................93
4-2-7- نظام سلسله مراتبی و سطوح عملکردی..................................................................96
4-2-7-1- سطح بندی سکونت گاه ها بر اساس جمعیت .................................................96
4-2-7-2- سلسله مراتب اداری و سیاسی......................................................................100
4-2-7-3- نظام سلسله مراتبی بر اساس برخورداری های موجود ................................102
4-3- شناخت و تحلیل نقشهای کارکردی شهر سامان........................................................... 104
4-3-1- خصوصیات جمعیتی شهرسامان............................................................................106
4-3-2- مهاجرت.............................................................................................................107
4-3-3- اوضاع کلی اقتصادی شهر.................................................................................108
4-3-4- توزیع شاغلین دربخش های مختلف اقتصادی شهرسامان.....................................109
4-3-5- تحلیل نقشهای کارکردی شهر سامان..................................................................111
4-3-5-1- تحلیل در سطح کلان................................................................................111
فهرست مطالب
4-3-5-1-2- تحلیل شاخص های توسعه شهری....................................................................111
4-3-5-1-3- تحلیل جمعیتی ( ضریب جمعیت پذیری)..........................................................113
4-3-5-1-4- تحلیل اقتصادی ( ضریب سهم مکانی یا اقتصاد پایه ) .............................. 114
4-3-5-2- تحلیل درسطح خرد (منطقه ای)......................................................................117
4-3-5-2- 1- ارزیابی نقش کارکردی شهرسامان به روش « بوژوگارنیه و ژرژشابو »...............117
4-3-5-2- 2- مطالعه تطبیقی ضریب ویژگی وضریب مرکزیت............................................119
4-3-5-2- 3- روش اسکالوگرام گاتمن..............................................................................121
4-3-5-2- 4- تحلیل درجه توسعه یافتگی..............................................................................124
فصل پنجم : نتیجه گیری نهایی وارائه پیشنهادات 121
5-1- پاسخ به سؤالات...............................................................................................................128
5-1-1- سؤال اول.................................................................................................................128
5-1-2- سؤال دوم................................................................................................................130
5-1-3- سؤال سوم................................................................................................................132
5-1-4-سؤال چهارم .............................................................................................................133
5-2- نتیجه گیری نهایی.............................................................................................................134
5-3- پیشنهادات درمورد منطقه مطالعاتی....................................................................................138
فهرست منابع ........................................................................................................................ 142
پیوستها.....................................................................................................................................148
پیوست یک- تکنیک های پژوهش .......................................................................................... 148
پیوست دو- محاسبات وشاخص های مورد استفاده پژوهش....................................................... 157
فهرست جداول
جدول شماره 2-1- قابلیت ها ومزیت های رویکردکارکردهای شهری درتوسعه روستایی ................ 34
جدول شماره 4-1- تعدادشهر، دهستان، آبادی ها و مساحت شهرستان شهرکرد در مقایسه با استان سال1376..........................................................................................................................................67
جدول شماره 4 – 2- تقسیمات سیاسی شهرستان شهرکرد ................................................................ 67
جدولشماره4-4-تغییر و تحولات جمعیتی کانون های شهری استان چهارمحال و بختیاری 1385- 1335...............................................................................................................................................71
جدول شماره 4-4- اشتغال شهرهای استان در بخش های سه گانه در سال 1375 ...............................75
جدول شماره 4-5- توزیع لگاریتمی شهرهای استان چهارمحال و بختیاری 1365...............................79
جدول شماره 4-6- توزیع لگاریتمی شهرهای استان چهارمحال و بختیاری 1385 .............................80
جدول شماره4-7- تغییرات جمعیت بخش سامان درسرشماری های مختلف از سال( 1385- 1345)............................................................................................................................................86
جدول شماره4-8- تغییرات نرخ رشد جمعیت در دهستان های سامان وهوره طی سالهای ( 1385 – 1345 ).....................................................................................................................................................87
جدول شماره 4-9- مساحت اراضی زراعی وباغی در منطقه ............................................................90
جدول شماره 4-10- سطح بندی جمعیتی بخش سامان ....................................................................97
جدول شماره 4-11- سطح بندی آبادی های بخش سامان، براساس متوسط امتیازات شاخص مرکزیت وضریب ویژگی ...........................................................................................................................103
جدول شماره 4- 12- روند تغییرات جمعیت شهرسامان طی سالهای ( 1385-1335).......................106
جدول شماره 4- 13- محل اقامت قبلی مهاجران وارد شده به شهرسامان طی دوره ( 1375-1365) ................................................................................................................................................... 107
فهرست جداول
جدول شماره4-14- پراکندگی تعداد و درصد شاغلین در بخش های عمده اقتصادی (شهرسامان)....................................................................................................................................109
جدول شماره 4-15- سطح بندی نقاط شهری استان چهارمحال وبختیاری براساس مدل تاکسونومی.....................................................................................................................................112
جدول شماره 4- 16- مقایسه جمعیت پذیری شهرسامان با استان چهارمحال و بختیاری .................. 112
جدول شماره4- 17-ضریب مکانی فعالیت های اقتصادی به تفکیک درسطح شهرستان، نقاط روستایی شهرستان وشهرسامان.................................................................................................................... 115
جدول شماره 4- 18–ضریب مکانی فعالیت های اقتصادی شهرستان شهرکرد وشهرسامان درگروههای عمده اقتصادی..............................................................................................................................116
جدول شماره 4- 19- پراکندگی تعداد و درصد شاغلین در بخش های مختلف اقتصادی درشهرسامان ....................................................................................................................................................117
جدول شماره 4- 20- سطح بندی روستاهای بخش سامان براساس مدل تاکسونومی...................... 124
فهرست نمودارها
نمودارشماره2- 1- روابط وتعاملات میان مراکز و سطوح در یک سیستم منطقه ای .......................... 23
نمودارشماره 2-2- ساخت سیستم عمومی منطقه............................................................................... 26
نمودارشماره 2-3- مراحل شکل گیری ساختارمنطقه ای(تئوریمرکز - پیرامون ) ............................... 37
نمودارشماره 4-1- میانگین درصد اشتغال در شهرهای استان سال 1375............................................ 76
نمودارشماره 4-2- مدل رتبه– اندازه دراستان چهارمحال و بختیاری................................................. 81
نمودارشماره 4-3- رشد جمعیت و تغییرات رتبه– اندازه سکونت گاه های شهری منطقه چهارمحال وبختیاری ( 1385-1365) ............................................................................................................... 82
نمودارشماره 4-4- تغییرات جمعیت بخش سامان درسرشماری هامختلف از سال (1385- 1345) ...................................................................................................................................................... 86
نمودارشماره 4-5- تغییرات نرخ رشد جمعیت بخش سامان درسرشماری های مختلف ازسال (1385- 1345) ........................................................................................................................................... 87
نمودارشماره4-6- الگوی سلسله مراتب سیاسی اداری دربخش سامان ............................................. 99
نمودارشماره 4- 7- روندتغییرجمعیت شهرسامان طی سالهای 1385- 1335.................................. 106
نمودارشماره 4- 8- توزیع درصد شاغلین شهرسامان درسه بخش عمده فعالیت سال (1345) .......... 109
نمودارشماره 4- 9- توزیع درصد شاغلین شهرسامان درسه بخش عمده فعالیت سال (1355) ..........109
نمودارشماره 4- 10- توزیع درصد شاغلین شهرسامان درسه بخش عمده فعالیت سال (1365) .......110
نمودارشماره 4- 11- توزیع درصد شاغلین شهرسامان درسه بخش عمده فعالیت سال (1375) ......110
نمودارشماره 4-12- مقایسه ضریب جمعیت پذیری شهرسامان با استان چهارمحال وبختیاری........113
نمودارشماره4-13- ارزیابی نقش کارکردی شهرسامان ..............................................................118
فهرست نقشه ها
نقشه شماره 4-1- شبکه شهری استان چهارمحال و بختیاری ............................................................73
نقشه شماره 4-2- توزیع سکونتگاههای روستا شهری استان چهارمحال و بختیاری با توجه به عامل توپوگرافی .....................................................................................................................................74
نقشه شماره 4-3- موقعیت نسبی بخش سامان نسبت به شهرستان شهرکرد و استان چهارمحال و بختیاری ......................................................................................................................................................85
نقشه شماره 4-4- الگوی استقرار سکونت گاه های روستایی و شهری بخش سامان در ارتباط با عوارض طبیعی و مصنوع..............................................................................................................................94
نقشه شماره 4-5- سطح بندی جمعیتی سکونت گاه های روستایی بخش سامان...............................98
نقشه شماره 4-6- سطح بندی خدماتی سکونت گاه های روستایی بخش سامان.............................104
نقشه شماره 4-7- درجه توسعه یافتگی سکونت گاه های روستایی بخش سامان با استفاده از مدل تاکسونومی..................................................................................................................................126
مقدمه:
امروزه کاملاً واضح است که برنامهریزی و سرمایهگذاری ملی بیشتر به نفع لایۀ بالایی سلسله مراتب شهری– روستایی صورت گرفته است . تمرکز کنونی جمعیت و مشاغل سودآور در تعداد کمی از شهرها، تا حدودی حاصل خط مشی گذشته است . حاصل چنین نگرشی ، علاوه بر توزیع نامتوازن و غیر عادلانه فعالیتهای اقتصادی ، موجب پراکنش نابرابر جمعیت ، سرمایه ، امکانات و تسهیلات در سطوح ملی و منطقهای گردیده است که در زمان حاضر یکی از موانع مهم در برابر توسعه اقتصادی – اجتماعی همه جانبه در بیشتر کشورهای در حال توسعه به شمار میرود .برنامهریزی منطقهای در دوران کوتاه عمر خود، نگرشهای مختلفی را در دل خود جای داده و با تکیه بر این نگرش و دیدگاهها دوران تحول خود را طی میکند. دیدگاه های موجود در توسعه منطقهای از قبیل " قطب رشد " ، " توسعه روستایی " و " توسعه روستا- شهری "در کشور ما، ذهن برنامه ریزان و پژوهشگران را به خود جلب کرده است که در سطح ملی، آمایش سرزمین به عنوان آخرین تحول در نگرش برنامه ریزی فضایی مورد توجه قرار گرفته است . یکی از ارکان مهم توسعه، جامع بودن و یکپارچگی آن ونیز رفع عدم تعادلهای اقتصادی –اجتماعی مناطق درون کشور است . بر این اساس میتوان گفت که برداشت منطقهای از توسعه است که میتواند کل یک کشور را به توسعه جامع و یکپارچه برساند و از این دیدگاه است که اهمیت نقش و عملکرد شهرهای درجه دوم و سوم از جمله شهرهای کوچک ، قابل تبیین میگردد . توسعه ی درونزا و متکی به قابلیتهای درونی شهرهای کوچک ، یک بستر مناسبی را طلب میکند که در گام اول آرایش فضایی سکونت گاه ها در یک نظام سلسله مراتبی از الویتهایی است که در ارائه ی نقش مطلوب شهرهای کوچک در توسعه ی منطقهای یاری خواهند رساند، در گام بعدی مکان یابی فعالیتها بر حسب ظرفیت هر نقطه جمعیتی و تعیین جایگاه این شهرها در سلسله مراتب فرادست است که نقش واقعی آنها را ترسیم خواهد کرد.
سامان بعنوان یک شهر کوچک و تابعی از نظام کلان منطقه چهارمحال و بختیاری، بر حسب ویژگیهای طبیعی، انسانی، اقتصادی و فرهنگی از محرومیت و توسعه نیافتگی مضاعفی برخوردار است. مجموعه شرایط فوق تغییر و تحولات اقتصادی و اجتماعی، آن را دچار رکود کرده است.
رشد سریع جمعیت شهر سامان در دهه های اخیر موجب گسترش فعالیتهای بازرگانی، حمل و نقل و خدمات مالی شده و امروزه در حالت گذار و همزیستی بخشهای سنتی و نوین به سر می برد، ولی عدم تحرک در اقتصاد روستایی و کل منطقه که زاییده انزوای جغرافیایی و کم توجهی به قابلیت های درونی بخش است، امکان هر گونه تغییر و تحول مثبت را از شهر گرفته و کل منطقه را در گرداب تولید سنتی و عدم تحرک اقتصادی فرو برده است.
بر این اساس تمرکز اصلی این پژوهش بر روی نقش و کارکرد شهر سامان در توسعه منطقه پیرامون خود است. که درپنج فصل تنظیم شده است که در فصول اول تا سوم مبانی نظری، دیدگاهها و تکنیک های مورد استفاده در پژوهش آورده شده است و در فصل چهارم و پنجم که مهمترین فصول این پژوهش بوده نظام های سکونت گاهی منطقه مطالعاتی از جنبه های طبیعی و انسانی مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه نظام شهری استان چهار محال و بختیاری، سازمان فضایی بخش سامان و جایگاه شهر سامان وهمچنین به ارزیابی نقش شهر سامان در توسعه (فضایی- کالبدی) سکونتگاههای پیرامون پرداخته شده است . ودر آخر نیز نتایج و پیشنهادات ارائه شده است.
این پژوهش مدعی آن نیست که همه مسائل را در چارچوب موضوع به دقت مطالعه کرده است . تحقیقات در حوزه مسائل شهری و ناحیه ای، به دلیل حجم موضوعات مورد مطالعه دارای پیچیدگیهایی است که به هیچ عنوان امکان بررسی همه جانبه آن در یک تحقیق دانشجویی نمی گنجد، به علاوه توان علمی محدود نگارنده نیز مزید بر علت است، بدین خاطر وجود نقص و کاستی درپژوهش امری طبیعی است و پژوهشی جدی و کارساز است که دیگران در نقد آن بکوشند. نگارنده هر نوع انتقاد و گوشزد کردن نارساییها را بدیده منت خواهد پذیرفت و امیدوار است که زمینه های بررسی نشده را دیگران تکمیل نمایند.
فصل اول
طرح تحقیق و چارچوب کلی پژوهش
1-1- بیان مسأله :
شهرنشینی امروزه چهره ی مسلط زندگی و بارزترین نمود تکامل جوامع انسانی است که درکشورهای مختلف جهان اعم از توسعهیافته و توسعهنیافته، رو به گسترش است. گسترش بیرویه آن جوامع انسانی و مکانهای جغرافیایی را با مشکلات و مسائل متعددی‌‌ روبهرو کرده است.مشکلات شهرنشینی در کشورهای درحال توسعه که به طور عمده ناشی از توزیع فضایی نامتعادل جمعیت، مهاجرت بیرویه از روستاها به شهرها ، تمرکز بیشاز حد جمعیت و نیرویهای اقتصادی در متروپلهای منطقهایمیباشد، موانعی را بر سر راه برنامهریزی در سطوح مختلف ایجاد کرده است . ضرورت ایجاد تعادلهای منطقهای ، عدالت اجتماعی، تمرکززدایی وگرایش به الگوی عدم تمرکز توسعه،الزاماتی را در این کشورها به وجود آورده است و دولتها را در بدو امر به نگرش فضایی در برنامهریزی سوق داده است و در این راستا محققان و برنامهریزان را برآن داشته است که به فکر راهکارهای بنیادی و اساسی برای کاهش و یا حل مشکلات شهرنشینی گسترده و بیرویه باشند. در این راستا سیاستها و برنامههای مفیدی تدوین و استراتژی توسعه شهرهای کوچک و نقش آن در توسعه ملی و منطقهای به عنوان بخشی از راهحلهای فضایی و برنامهریزیهای جامع کشورهای در حال توسعه به کار گرفته شده است. تجربیات جهانی در این زمینه یعنی اهمیتدادن به شهرهای کوچک بیانگر این واقعیت است که حل مسائل و مشکلات شهرهای بزرگ و مشکلات شهر نشینی جهان امروز در گرو حمایت و توجه جدی به شهرهای کوچک است.
در ایران نیز طی سالهای اخیر برای یکپارچهسازی مناطق مختلف کشور، سیاستهایی اندیشیده شده است تا از تمرکزگرایی کاسته شود . طرح آمایش سرزمین، خطمشی و اصول توسعه ی جوامع شهری و روستایی را ترسیم کرده و نقش وکارکرد هر یک از شهرهای (بزرگ ، میانی و کوچک) را مشخص کرده است ولی توسعه و توجه به شهرهای کوچک، در اولویت آخر قرار دارد .هر چند این راهبرد،متناسب با اهداف برنامههای ملی است ولی با توجه به افزایش تعداد شهرهای کوچک و تبدیل بعضی از مراکز روستایی به شهری، مشکلاتی را به وجود آورده است که نیاز به توجه جدی دارد . شهرهای کوچک در ایران به عنوان مکانمرکزی بیشترین روابط را با حوزه نفوذ خود دارند. نقش اینگونه شهرها نه تنها به صورت مراکز توزیع خدمات و بازار فروش محصولات کشاورزی موجب پویایی بخش کشاورزی میشود بلکه عاملی در تجاری شدن بخش کشاورزی در حوزههای روستایی نیز هست . و بخشی از منطقه یا ناحیه را به تحرک اجتماعی- اقتصادی می رسانند. و در صورت پیدایش تحرکات و جریانات مثبت اقتصادی – اجتماعی در شهرهای کوچک، با پذیرش بخشی از مهاجران روستایی، تا حدی مهاجرتهای روستایی به شهرهای بزرگتر را خنثی می کنند و زمینه را برای توزیع متوازن جمعیت و امکانات و سرمایه فراهم می نماید.
شهر کوچک سامان به عنوان یک مکان مرکزی در منطقه دارای سطح روابط و وابستگی های فضایی فعال با حوزه نفوذ خود می باشد. اما وجود مسائل و مشکلاتی مانع توسعه شهر و منطقه شده است. این امر ناشی از نبود نظم سلسله مراتبی در ارائه خدمات در منطقه، عدم توجه به نقش منطقه ای و توجه صرف به نقش محلی( درون شهری) می باشد. توسعه منطقه ای بخش سامان می تواند متکی به منابع درونی خود منطقه از قبیل: اقتصاد روستایی، صنایع دستی و فعالیتهای گردشگری باشد. که استفاده بهینه از این منابع و امکانات برای بوجود آوردن توسعه منطقه ای وجود یک رابطه اورگانیک و دو سویه و برنامه ریزی شده بین شهر و منطقه بیافزاید. از طرف دیگر هر گونه دگرگونی در ساختار اقتصادی منطقه و روستاها، با تأمین و تقویت امکانات اجتماعی و اقتصادی شهر سامان امکانپذیر خواهد بود تا نقش سازمانی و مدیریتی خود را به بهترین وجه در منطقه ایفا نماید.
سؤالات پژوهش
شهرهای کوچک چه نقشی در برنامه ریزی فضایی و توسعه منطقه ای محدوده های پیرامون خود ایفاء می نمایند؟
آیا شهر سامان باعث توسعه سکونتگاههای بخش شده وتوانسته روایط جدید و پایداری بین سکونتگاهها ایجاد نماید ؟
آیا شهرکوچک سامان باعث افزایش و بهبود کارکردهای خدماتی روستاهای حوزه نفوذخود شده است؟
آیا شهر کوچک سامان به عنوان یک مکان مرکزی باعث استحکام روابط روستا-شهری و انتظام بخشیدن به سلسله مراتب سکونتگاهی خو د شده است؟
اهداف پژوهش
پژوهش حاضر دارای اهداف ذیل است :
- هدف کلان
بررسیجایگاهنقششهرهایکوچکواهمیتآنهادرمباحثتوسعهفضایی؛
1-3-2-اهداف خرد
شناخت و تبیین نقش شهرهای کوچک با مصداق شهر سامان و بکارگیری یافتهها در ارائه ی راهکارهای توسعه فضایی- کالبدی سکونت گاه های پیرامون ؛
تحلیل اثرات توسعه ی شهر سامان در نحوه ی ساماندهی ، تقویت و دگرگونی روابط و وابستگیهای فضایی با حوزه ی نفوذ ؛
اهمیت موضوع
استان چهارمحال و بختیاری از دیر باز به علل بهره داشتن از منابع غنی و ارزشمند کانی، منابع غنی آب و خاک، وجود اقلیم مساعد و تنوع ساختارهای شهری- منطقه ای و توسعه ی بسیار سریع سکونتگاههای روستا– شهری در سالهای اخیر زمینه های مناسب جهت بررسی و تدوین در موضوع مورد تحقیق را نشان می داد. با توجه به فراوانی شهرهای کوچک در سطح استان، برای انتخاب شهر مورد نظر در این پژوهش معیارهایی مانند وجود حوزه نفوذ وسیع روستایی با تراکم جمعیتی بالا ، قابلیت فراوان برای متنوع سازی کشاورزی، داشتن ظرفیت بالقوه و بالفعل برای صنایع فرآوری محصولات کشاورزی و کارکردهای بازاری، برخورداری از فرصت و آزادی عمل برای ایجاد مشاغل غیر زراعی، وجود منابع برای افزایش تلاش های توسعه در حوزه ی نفوذ شهر (منابع معدنی، جنگل، اراضی حاصلخیز و ....) و وجود فاصله نسبتاً مناسب با شهرهای بزرگ و ثانویه و با روستاهای پیرامون خود مد نظر قرار گرفته است. از دیگر انگیزه ها در انتخاب موضوع، شناخت پژوهشگر از منطقه مورد مطالعه و وجود ضعف ها و کمبودهایی است که در منطقه مورد مطالعه مشاهده شده است. و تا به حال در زمینه شهرهای کوچک در منطقه مورد مطالعه کار تحقیقی صورت نگرفته است .
1-5- روش تحقیق
روش تحقیق فرایندی است که طرح موضوع ، مسئله شناسی، فرضیه سازی ، هدف گذاری ،کسب اطلاعات،استفاده از ابزار و تکنیکهای مرتبط با موضوع ، نحوه استنتاج و جمعبندی و نهایتاً تدوین آن را دربر میگیرد. انتخاب روش تحقیق بستگی به هدفها و ماهیت موضوع پژوهش و امکانات اجرایی آن دارد. بنابراین، هنگامی می توان در مورد روش بررسی و انجام یک تحقیق تصمیم گرفت که ماهیت موضوع پژوهش، هدفها و نیز وسعت دامنه ی آن مشخص باشد . در پژوهش حاضر با توجه به سؤالات ارائه شده سعی در شناخت و تبیین و ارزیابی نقش شهرهای کوچک و اهمیت اینگونه از شهرها در توسعه منطقهای و روستایی است .
بر اساس مطالب ذکر شده، روشهای تحقیقی که در اینجا از آن استفاده شده است به شرح زیر است:
1-5-1- روش تطبیقی و تحلیلی
با توجه به موضوع پژوهش در سطح مسأله شناسی ازروشهای تطبیقی و تحلیلی استفاده میشود تا مبانی تئوریک آن مشخص شود و سپس با مقایسه ی وضع موجود و تجربیات گوناگون، نظام فضایی منطقه مورد مطالعه در چارچوپ اهداف درنظر گرفته شده تبیین گردد.
1-5-2-روش توصیفی و تحلیلی
این روشبا «چههست» مطرح می شود و در واقع، توصیف، ضبط،تجزیه و تحلیل شرایط موجود با توصیف منظم ومدون موقعیتی ویژه با حوزه ی مورد علاقه به صورت واقعی و عینی است.بدین ترتیب سعی میشود با جمعآوری اطلاعات و دادههای مربوط به این منطقه، نقش و عملکرد شهرهای کوچک در توسعه ی منطقهای به طور عینی و واقعی تحلیل شود. از طرفی برای عینیتدادن به یافتهها و اطلاعات مورد نیاز پژوهش از الگوها ، تکنیکهای تحلیلی و نقشهها و نرم افزارهای کامپیوتری استفاده خواهد شد.
1-6-روشهای گردآوری اطلاعات و ابزار تحقیق
1-6- 1- مطالعات کتابخانهای
در این بخش، مسأله شناسی ، طرح ضرورت و اهمیت تحقیق و هدفگذاری ، از کتاب ها، پروژه - ریسرچها،گزارشها، طرحهای ملی- منطقهای- محلی و هرآنچه درباره ی موضوع انتشار یافته مورد استفاده قرار میگیرد و بر اساس آگاهی از مسائلی که بر منطقه مطالعاتی حاکم است مبانی نظری و شالوده پایانامه حاضر ریخته شده و بر مبنای آن خطوط کلی حاکم بر تحقیق در این بخش ترسیم شده است.
بخش دیگر مربوط به گردآوری اطلاعات و آمارهای موجود درنشریات و دورههای مختلف سرشماریهای نفوس و مسکن و فرهنگ آبادیهای کشور،آمارنامههای مرکز آمار ایران و تهیه نقشههای مربوط به منطقه میشود. همچنین اسناد تاریخی و کتبی درباره منطقه انتشار یافته جهت بررسی تکوین تاریخی نظام شهرنشینی و سکونتگاهی منطقه ، مطالعه و بررسی میشود .
1-7- پیشینه پژوهش
1-7-1- سابقه موضوع در جهان
ایده و موضوع مطالعه ی تاثیر کارکردی شهرها و یا نقاط شهری کوچک در سطح منطقهای و محلی اولین بار با کار جانسون (1970) و بحث «مرکز توسعه روستایی» توسط فانل (1976) و مطرح گردید که تقریباً جدیدترین موضوع در کار توسعه منطقهای بوده است . بدون شک از طرفداران این دیدگاه،"دنیس راندنیلی" است که با همکاری "رودل" در سال(1978) ، بحث عمیق و گستردهای را در این زمینه با نوشتن کتاب « عملکردهای شهری در توسعه« روستایی » فراهم آورد. این دو محقق برای آزمون این کارکردها، اوایل دهه (1980)، پروژهای را از طرف نمایندگی آمریکا در توسعه بین المللی (U.S.A.I.D) شروع کردند .این پروژه در کشورهای فیلیپین و بولیوی و با راهبردهای مشابه در سایر کشورهای در حال توسعه تجربه گردیدکه هدف اصلی برنامه (U.F.R.D) کمک به کاهش فقر روستایی و افزایش تولید و درآمد روستائیان از طریق کارکردها و خدمات شهری (به طور عمده از سوی شهرهای کوچک مجاور) به مناطق روستایی بود.(فنی؛1382: 16)
این پروژه نشان داد که شهرهای کوچک با توجه به خدمات و امکانات زیربنایی و فعالیتهای مولدی که به طور بالقوه و بالفعل در خود دارند میتوانند نقش مهمی در توسعه ی فضاهای روستایی داشته باشند و تقویت آنها در ایجاد پیوند عملکردی این فضاها با شبکه شهری موجب تعادل فضایی ، اقتصادی و اجتماعی در نظام سکونتگاهی میگردد.(نوریوهمکاران؛ 1388:5 )
همچنین در سال(1982) ، کارشناسان بیست کشور جهان در ناگویای ژاپن گرد آمدند تا پیرامون نقش شهرهای کوچک و متوسط ، در توسعه ملی بحث و گفتگو کنند .که نتایجی به شرح زیر به دنبال داشت :
- سهم اصلی رشد جمعیت شهریکشورهای کم رشد به شهرهای یکصدهزار نفری و بالاتر تعلق دارد .
- از دهه (1950) به بعد نرخ رشد جمعیت شهرهای یکصد و بیست هزار نفری تنزل چشمگیری داشته است .
- ساکنان اکثر شهرهای کوچک از منافع اقتصادی حاصله در کشورهای کم رشد سودی نمیبرند و اغلب آنها به واسطه ناچیز بودن سهم سرمایه گذاریهای ملی در زمینه ی تأسیسات زیربنایی ، خدمات ، صنعت و غیره ...، فقط تعداد معدودی از مهاجران روستایی را جذب کردهاند
- نقش آنها به عنوان تسهیل کننده توسعه صنعتی متکی بر حوزههای شهری تضعیف شده است. و هدف اصلی این گردهمایی، آزمودن نقش وموقعیت شهرهای کوچک در توسعه کشورهای کم رشد بوده است. ( فنی ، 17 : 1382 )
"لیگاله" ( 1982 ) با بررسی نقش شهرهای کوچک در توسعه ملی آفریقا به این نتیجه دست یافت که این شهرها با ارائه ی نقش مرکزیت در حوزههای روستایی به عنوان مراکز محرک توسعه در نواحی روستایی به شمار میآیند.(نوریوهمکاران؛ 1388: 5 )
"جانسون" ( E.A. Johnson) کلید توسعه ی روستاها را در وجود شبکهای از شهرهای کوچک که واسطه ی ارتباط شهرهای بزرگ میباشند میداند .( صرافی ؛ 1377 : 132)
"نیل هنسن" در تبین نقش شهرهای کوچک در توسعه ملی ، شهرنشینی اشاعه یافته از پایین ( سیاست از پایین ) را که توسعه ی شهرهای کوچک و میانی را دربر دارد ، وسیله ای ممکن و عملی جهت پیشرفت کشورهای در حال توسعه دانسته است که هدف آن کمک به رفع نیازهای اندک روستایی در مجاورت آنان است . ( رضوانی و همکاران ؛ 1386 : 47 )
"هاردوی" و "ساتروایت" نیز در سال (1986) اقدام به تالیف کتابی تحت عنوان « نقش شهرهای کوچک و متوسط در توسعه ملی و منطقهای در جهان سوم » کردند که اهم نتایج آن عبارتند از :
تاکید بر عدم تجانس شهرهای کوچک و متوسط با شهرهای بزرگ ؛
نقش کلیدی و مهم این شهرها در کنترل اداری ، سیاسی و نظامی منطقه ؛
روابط قوی و عمیق بین کشاورزی و توسعه روستایی با توسعه مراکز کوچک شهری ؛
تاثیر قدرتمند سیستمهای جدید حمل و نقل بر توسعه مراکز کوچک روستایی؛
تنوع شرایطی که رشد صنعتی را در هر مرکز کوچک شهری تعیین میکند .
از دیگر تلاشها در زمینۀ تبیین و ارزیابی نقش و کارکرد شهرهای کوچک در توسعه ، کار چیانگتان در منطقه ونزو چین است که در واقع به دنبال طرح دولت چین مبنی بر تجدید حیات شهرهای کوچک در سلسله مراتب اداری و شهری و تقویت کارکرد بازار روستایی آنها مطرح و اجرا گردید.
اهداف کلی این تحقیق عبارت بودند از :
شناسایی خصیصهها و شرایط شهرهای کوچک و اقتصاد شهری آنها ؛
تبیین روابط میان شهرهای کوچک و منطقه ی نفوذ آنها ؛
بررسی زمینههای اشتغال غیرکشاورزی برای جمعیت مازاد کشاورزی ؛
صنعتی شدن و مکانیزه نمودن کشاورزی در روستاهای تحت نفوذ این شهرها؛
1-7-2- سابقه موضوع در ایران
از مطالعه وتحقیقات زیادی که پیرامون نقش شهرهای کوچک در توسعه منطقهایدر ایران انجام گرفته است که هر کدام از نگاهی خاص به موضوع پرداخته اند کهذیلاًبه برخی از آنها اشاره می کنیم :
شکویی(1373) روابط شهر و روستا و فرصتهای اشتغال در شهرها و نقش شهرهای کوچک در روابط شهر و روستا مطالعه کرده و همچنین به مطالعه نقش شهرهای کوچک در توسعه روستایی و ملاکهای لازم در انتخاب شهرهای کوچک در روابط شهر و روستا را مورد بررسی و مطالعه قرار داده است .
نظریان(1375) ساختار نظام شهری در ایران و در استان زنجان را بررسی و تبیین نموده و همچنین جایگاه شهرهای کوچک ، رشد و توسعه آنها را در ایران و در استان زنجان مطالعه کرده و در نهایت به تبیین جایگاه شهرهای کوچک در سطوح ملی ، منطقهای و محلی پرداخته است .
کوروش رستمی (1380) در تحقیقات خود با استفاده از روش تحلیل شبکه که روش نوینی در برنامهریزی منطقهای محسوب میشود توانمندیهای منطقه ی مورد مطالعه را بررسی کرده و ضمن مشخص نمودن مکانهایی که قابلیت توسعه را دارند و برای سرمایه گذاری مناسب می باشند، پیشنهادات و راهکارهای مناسبی ارائه کرده است .
فنی (1382) به مطالعه ی شهرهای کوچک و تاثیرات کارکردی آنها مانند تاثیر شهرهای کوچک در تحکیم روابط شهر و روستا و یا تاثیر شهرهای کوچک در تعادل بخشی نظام اسکان جمعیت پرداخته و همچنین تطّورجایگاه شهرهای کوچک در نظام شهری و منطقهای را بررسی و مطالعه کرده است .
رضوانی و همکاران (1386) نقش و عملکرد شهرهای کوچک در توسعه ی روستایی را مطالعه کردهاند و با بهرهگیری از روش تحلیل شبکه ی جریانات تاثیرگذار در روابط خدماتی، منطقه ی مورد مطالعه(دهستان رونیز) را در دو دوره ی قبل و بعد از شهرشدن مورد بررسی قرار دادهاند.
1-7-3-سابقه پژوهش در منطقه مطالعاتی
بررسیهای مقدماتی منابع نشان میدهد که تاکنون در خصوص محدوده ی مورد مطالعه، تحقیقاتی صورت نگرفته است از این نظر یک فقر و خلاء مطالعاتی در منطقه احساس میشود که این تحقیق می تواند راهگشای مطالعات جدید باشد .
1-8- مشکلات پژوهش
وجود مشکلات ، تنگناها و موانع از ویژگی های ذاتی هر پژوهش علمی است و غلبه بر این مشکلات خود بخشی از فرآیند پژوهش را تشکیل میدهد. مسائل و مشکلاتی که نگارنده در روند مطالعات با آنها مواجه گشته است عبارتاند از :
با توجه به کاربردی بودن موضوع پژوهش، و با علم بر اینکه تحقیقات کاربردی به دنبال یکسری تحقیقات بنیادین صورت میگیرد ، این نوع تحقیقات پیرامون شهرهای کوچک در ایران اندک است وهمین تحقیقات اندک نیز از انسجام کلی و علمی برخوردار نیست .که این کاستیها میتواند تاثیر منفی بر پژوهش حاضر داشته باشد و در روند مطالعات هم بی تاثیر نخواهد بود؛
کمبود آمار و اطلاعات درباره ی منطقه ی مطالعاتی، که زمان گستردهای از این پژوهش صرف گردآوری و تنظیم آمار و اطلاعات گردیده است ؛
عدم همکاری سازمانهای اداری و سیاسی شهرستان در ارائه حداقل اطلاعات و آمار که میتوانست اندکی از مشکلات پژوهش را کاهش دهد.
1-9-فرایند انجام تحقیق
هر پژوهشی در قالب فرایند علمی صورت می گیرد. فرایند علمی پژوهش از مراحلی تشکیل شده است که به صورت منسجم و مرتبط به هم از نظمی منطقی پیروی کرده، هدف خاصی را دنبال می کند. در پژوهش حاضر جهت تبیین نقش شهرهای کوچک در توسعه ی منطقه ای محدوده مورد مطالعه، مراحل زیر دنبال شده است :
تببین مسأله؛
طراحی سؤالات پژوهش و اهداف آن
تدوین مبانی نظری پژوهش
چارچوب ادراکی پژوهش
شناخت وضعیت موجود
تجزیه و تحلیل عوامل و نیروهای تأثیر گذار
جمع بندی، ارزیابی و ارائه ی پیشنهادات
بر این اساس پژوهش حاضر در قالب پنج فصل سازمان یافته است که عبارتند از:
در فصل اول:چارچوب پژوهش، همراه با طرح مساله، اهداف و سؤالات پژوهش، پیشینه پژوهش و فرایند تحقیق، بیانگردیده است .
فصل دوم : مبانی و دیدگاههای توسعه ی منطقه ای در قالب ؛ مفاهیم واصطلاحات کلیدی، مفاهیم پایه، بررسی دیدگاههای نظری مورد بررسی قرار گرفته است .
فصل سوم : تحت عنوان شهرهای کوچک و توسعه منطقه ای، در سه بخش تنظیم شده است . در بخش اول راهبردهای موجود درباره نقش شهرهای کوچک در توسعه منطقه ای، در بخش دوم روشها و تکنیک های رتبه بندی منطقه ای و در بخش سوم تجربیات جهانی مطرح شده است.
فصل چهارم : نظامهای سکونتگاهی منطقه ی مطالعاتی از جنبههای طبیعی و انسانی مورد بررسی قرار داده و چشم انداز وضع موجود ترسیم گردیده است . در ادامه به بررسی" نظام شهری" استان چهارمحال و بختیاری ، "سازمان فضایی بخش سامان" و" جایگاه شهر سامان" در آن و همچنین به ارزیابی "نقش شهر سامان در توسعه" (فضایی-کالبدی) پرداخته شده است .
و در فصل پنجم : نتایج حاصل از روشها و مدلهای مختلف بررسی شده و در نهایتنتیجهگیری و ارائه ی پیشنهادات بیان شده است.

فصل دوم: مبانی و دیدگاههای توسعه ی منطقه ای
1. مفاهیم و اصطلاحات کلیدی تحقیق
2. مفاهیم پایه
3. بررسی دیدگاههای نظری
2-1- تعاریف،مفاهیم واصطلاحات کلیدی
2-1-1- نقش شهری :
شهرها محل تجمع نیروی کار، تولید ، توزیع و مصرف است . این فعالیتها در زمینههای مختلف اجتماعی ، اقتصادی ، فرهنگی و سیاسی بروز مییابند و ترکیب این نیروها بافت اقتصادی و اشتغال شهر را شکل میدهد . براین اساس هر نقطه ی جمعیتی خواه کوچک و خواه بزرگ نقشهای گوناگونی در زمینههای اقتصادی و اجتماعی برعهده میگیرد . ولی مجموعهای از عوامل جغرافیایی، موقعیت منطقهای شهر ، جایگاه شهر در سلسله مراتب شهری، نحوه تاثیرگذاری و تاثیرپذیری شهر بر منطقه ی پیرامونی خود باعث میشود که ازمیان نقشهای گوناگون، شهر یک نقش برجسته ویژهای پیدا کند . این نقش برجسته ممکن است اقتصادی باشد یا اجتماعی و چه بسا محرک اصلی رشد و توسعه ی شهر نیز به حساب آید و سایر خدمات شهری به دنبال نقش مسلط شهری به وجود آیند. به مفهومی دیگر در میان نقشهای مختلفی که شهر دارد برخی از آنها نقش پایهای و برخی نقش تبعی دارند که بر مدار نقش اصلی شهر میچرخند .
«اصولاً نقش و کارکرد شهری، متاثر از فضای ناحیهای است که شهر در آن تکوین و توسعه یافته است. این فضا تنها محدود به فضای اقتصادی - اجتماعی (به ویژه جمعیتی ) نیست بلکه فضای سیاسی حاکم بر ناحیه را نیز دربر میگیرد.» ( فرید ؛ 1371: 45) برای تعیین نقش شهر روشهای گوناگونی توسط جغرافی دانان ارائه شدهاست که تمامی آنها خاصیت کمی و آماری دارند که مهمترین آنها روش اجرایی" گنار الکساندرسن" "چانسی هاریس آمریکایی"،" ژاکلین بوژوگارنیه و ژرژ شابو " و " ماکس دریوی فرانسوی" است. (همان: 264)
به نظر« مارکس دریوی نقش شهر، اقدام تصنعی است . وی معتقد است شهر ضمن اینکه خدماتی بر ناحیه عرضه میکند از شرایط جغرافیای ناحیه نیز متاثر است . بنابراین برای آزمون نقش و کار شهر باید به طور همه جانبه ناحیه را شناخت و سپس در پی ارزیابی نقش شهرها در ناحیه بود.» (همان:334)
باید در نظر داشت که نقش شهر فقط در جنبه های اقتصادی خلاصه نمیشود بلکه شهر میتواند نقش اجتماعی نیز داشته باشد . نهایتاً نقشهایی که شهرها ارائه میدهند ازهم جدا نیستند بلکه به عنوان اجزای یک سیستم هستند .
2-1-2- شهر کوچک ( small city)
اندازه شهر همچون خود شهر تعریف روشنی ندارد. عوامل متعددی در اندازه یک شهر مؤثرند، که توصیف آنها و نقشی که هر کدام به عهده دارند،به تعریف اندازه شهر کمک میکند.این عوامل عبارتند از:
تعداد جمعیت
توان اقتصادی ( درآمد کل شهر ، درآمد سرانه یا متوسط درآمد خانوار)
اندازه فیزیکی شهر ( وسعت )
تراکم (رابطۀ بین تعداد جمعیت و مساحت شهر) (رضوانی و همکاران ؛ 1386: 46)
شهرکوچک، یک مفهوم نسبی است. این مفهوم به درجه شهرنشینی، سطح توسعهیافتگی و ساختار اقتصادی یک کشور بستگی دارد و به تبع آن در داخل یک کشور از منطقهای به منطقه دیگر، تعریف شهرکوچک متغیر است . سازمان ملل برای تشخیص شهرهای کوچک از سایر شهرها از فاکتور جمعیتی استفاده میکند و رقم یکصد هزارنفری را پیشنهاد میکند( فنی ؛1382 : 14).
در طرح آمایش سرزمین، بهترین طبقهبندی برای شهرهای ایران که مبنای جمعیتی دارد و نیز عملکرد این شهرها بر آن افزوده شده که عبارتند از :
روستا - شهر ( کمتر از 25000 نفر) ؛
شهرهای کوچک ( کمتر از 50000 ) ؛
شهرهای متوسط کوچک ( 50 تا 100 هزار نفر ) ؛
شهرهای متوسط بزرگ ( 100 تا 250 هزار نفر) ؛
شهرهای بزرگ میانی (250 تا 500 هزار نفر) ؛
شهرهای بزرگ و بسیار بزرگ ( 500 هزار تا 2 میلیون نفر).
در این طرح به شهرهای که کمتر از 50 هزار نفر جمعیت دارند شهرکوچک اطلاق میشود درحالی که شهرهای کمتر از 25000 هزار نفری را روستا - شهر در نظر گرفته که البته این شهرها هم جزء شهرهای کوچک به شمار میآید . (حکمت نیا؛ 1385: 203)
باید در تعریف شهرهای کوچک به این نکته توجه کنیم که تعریف شهرکوچک تنها براساسشاخص جمعیتی، یک نگاه تک بعدی به شهرکوچک است و هرگز به تعریف روشنی از شهرکوچک نخواهیم رسید . علاوه بر شاخص جمعیتی ، نوع عملکرد شهریهای کوچک و ماهیت فعالیتهای اینگونه شهرها در حوزه نفوذ و منطقه پیرامون، نقش و توانایی و انعطافپذیری شهرهای کوچک در تعریف اینگونه شهرها باید درنظر گرفته شود. توجه به این نکته حائز اهمیت است که سکونت گاه هایی وجود دارند که با جمعیت بسیارکم عملکرد شهرهای کوچک را دارند . با توجه به اینکه تعریف شهرکوچک از یک کشور به کشور دیگر و حتی از یک منطقه به منطقه دیگر متفاوت است لذا برای هر منطقه مطالعاتی ، با توجه به ویژگیهای آن، از جمله تعداد کل جمعیت منطقه، تعداد شاغلین در بخشهای مختلف شهری وغیره .. میتوان طبقهبندی و تعریف خاصی از شهر کوچک را ارائه داد.
در پژوهش حاضر شهرهای کمتر از 25000 هزار نفری به عنوان شهر کوچک تلقی شده است و شهر سامان با جمعیت 14800 هزار نفر در این طبقه بندی جای میگیرد .
2-1-3- توسعه
توسعه از جمله مفاهیمی است که در دهههای اخیر محل مناقشه صاحبنظران و اندیشمندان علوم اجتماعی بوده است به طوری که منجر به ارائه سه دیدگاه از توسعه شده است و این سه دیدگاه فرایند تاریخی توسعه را نشان میدهند که حاصل ترکیب نیازهای در حال تغییر نظامهای اجتماعی است .
که عبارتند از :
دیدگاه کلاسیک و محافظه کارانه : این دیدگاه به تئوری تولید نیز معروف است و ناظر بر پیشرفت تکنیکی و رشد اقتصادی است.
دیدگاه رادیکال : این دیدگاه در نقد دیدگاه کلاسیک وارد عرصه شده و موضوع توسعه کشورهای پیشرفته و کشورهای در حال توسعه را دو امر کاملاً متفاوت می داند. این دیدگاه مسائل کیفی را بر مسائل کمی مقدم می دارد و غالباً توسعه را بدون انقلاب اجتماعی نا ممکن می شمارد.
دیدگاه اصلاح طلب یا میانه رو: این دیدگاه مسائل انسانی را مرکز ثقل توسعه دانسته و نظریات کمی دیدگاه اول و خشونت مورد نظر دیدگاه دوم را مورد حمله قرار می دهد. این دیدگاه از طرف اندیشمندان جهان سوم مطرح شده است. (معصومی اشکوری ؛ 1376 : 42- 32)
فراگردتوسعه ، فراگردی چند بعدی است که شناخت و تجزیه و تحلیل آن مستلزم یک برخورد کلگرا و استفاده از تمام ابزارهای علوم اقتصادی و اجتماعی است.ماهیت فراگرد توسعه را میتوان به؛"گسترش ظرفیت نظام اجتماعی برای بر آوردن نیازهای محسوس یک جامعه تعریف کرد" در این فرایند مسائل انسانی درست در مرکز اهداف فرهنگی ،سیاسی ، اجتماعی و اقتصادی و اکولوژیکی توسعه قرارمیگیرد . همه سونگرها و کل نگرها : توسعه را «روندی فراگیر در جهت افزایش توانایهای انسانی – اجتماعی برای پاسخگویی به نیازهای انسانی – اجتماعی تعریف میکنند» (صرافی؛1377: 40).
2-1-4- منطقه
نخستین گام تعیین مفهوم منطقه، بررسی این مطلب است که آیا مناطق، پدیده هایی طبیعی یا صرفاً ساخته ذهن ما هستند؛ در این مورد، دو دیدگاه وجود دارد:
1لف) دیدگاه ذهنی : در این دیدگاه تنها یک منطقه ی طبیعی وجود دارد و آن جهان است و سایر تقسیم بندی های ملی، بین المللی و قراردادی، بر پایه ویژگی های کارکردی است.
ب) دیدگاه عینی: بر پایه این دیدگاه، منطقه یک محدوده واقعی و یک وجود حقیقی و پویاستکه می توان آن را به معنای محدوده جغرافیایی همگن، شناسایی کرد.
مفهوم منطقه به عنوان یک محدوده واقعی و یگانه، کاربرد عملی ندارد اما در دیدگاه ذهنی منطقه یک وسیله بیان وتشریح است و می توان آنرا با معیارهای مختلف تعیین کرد. بدین ترتیب حدود و ثغور منطقه بستگی به ماهیت، هدفها و معیارهای برنامه ریزی دارد. (رفیعی؛ 1371: ص11 و 12)
بر این اساس منطقه را می توان به انواع مختلف تقسیم بندی نمود که در اینجا به مهمترین آنها می پردازیم:
منطقه شکلی: یک حوزه جغرافیایی است که بر حسب معیارهای انتخاب شده، یکنواخت و همگن است.
منطقه عملکردی: حوزه ای جغرافیایی است که بخشهای آن طبق معیاری معین، دارای انسجام عملکردی و وابستگی متقابل هستند. این حوزه گاهی از واحدهای نا همگن مانند شهرها، شهرک ها و دهکده ها تشکیل شده است که از لحاظ عملکردی ارتباط متقابل دارند.
مناطق برنامه ریزی: در یک فرایند برنامه ریزی منطقه ای، تعیین منطقه مورد عمل، تلفیقی از منطقه های همگن و در سطح های مختلف منطقه عملکردی ( بر حسب شرایط) می باشد و می توان آنرا به عنوان یک منطقه برنامه ریزی به کار گرفت. و از لحاظ" مقیاس "به چهاردسته : "منطقه کلان"، "منطقه میانی"، "منطقه خرد" و "منطقه محلی" تقسیم می شود. ( فنی ؛ 1375 : 19- 18)
منطقه با نگرش فضایی: منطقه فضایی است با محتوای مشخص که کالبدی هویت یافته داشته باشد در واقع فضایی با محتوا و کالبد مشترک در یک قلمرو جغرافیایی را منطقه می گوییم. معمولا سیمای منطقه قابل تمیز مرئی است. ( معصومی اشکوری ؛ 1388 : 21).
در پژوهش حاضر منطقه مورد نظر در حد یک بخش و حوزه نفوذ آن می باشد که در حقیقت یک منطقع عملکردی و در حد خرد منطقه می باشد.
2-1-5- توسعه منطقهای
توسعه منطقهای عبارت است از یک فرایند و برنامهریزی مداوم که مستلزم عملیات و کنشهایی است که با توسعه پایدار و چندبعدی در منطقه ارتباط تنگاتنگ دارد و یا به عبارتی توسعه منطقهای یک برنامهریزی از پایین به بالاست که مشارکت بخشهای خصوصی و اجتماعی را در سطوح مختلف ملی و منطقهای از عوامل مهم قلمداد میکند . (mexico Office: 2 )
توسعه منطقهای در معنای دیگر یک فرایندی است که از ترکیب قانونی و پایدار تشکیل شده است . (Silberfein .2001:1)توسعه منطقهای به معنای ادغام چند کشور و یا چند منطقه در نظامهای داد و ستد آزاد نیست بلکه به معنی ضد آن ، یعنی توسعه و عمران همه مناطق در محدوده یک کشور است.
(فنی ؛ 1:1382)
توسعه ی منطقه‌ای در اسناد راهبردی به‌عنوان فرایندی برای تحولات مثبت اقتصادی، اجتماعی، زیست‌محیطی و فرهنگی در هر سرزمین، به‌منظور زمینه‌سازی برای رشد سطح رفاه عمومی، امنیت و کیفیت زندگی جامعه تعریف شدهاست.Karnitis.2001:114))
اگر هدف اصلی توسعه اقتصادی– اجتماعی این است که همگی افراد جامعه تحت پوشش منافع حاصله قرار گیرند، هر منطقه یا ناحیه در محدوده ی کشور باید استراتژی توسعه مربوط به خود را داشته باشد تا برنامه و راهکارهای آن با توجه به نیازها و منطبق بر شرایط و امکانات منطقه خود،طراحی و اجرا شود. به سبب وابستگیها و پیوندهایی که هر شهر با حوزه پیرامونی خود دارد، در هر برنامهریزی توسعه ی شهری، مطالعه در برنامهریزیهای منطقهای و حتی ملی، ضرورت می یابد . از این رو برنامهریزی توسعه منطقهای را میتوان کوششی همه جانبه و یکپارچه جهت استفاده از منابع و نیز به کارگیری توانمندیها و امکانات منطقه( اعم از شهر و روستا ) برای بالابردن سطح زندگی ساکنان آن دانست. (فنی ؛ 1382:15)
امروزه گاه از برنامهریزی توسعه منطقهای دو مفهوم استنباط می شود :
منطقهای کردن « برنامه ملی » ؛
عدم تمرکز منطقهای « برنامه ریزی ملی » .
مفهوم اول تنها به محتوای برنامه ملی مربوط میشود . یعنی بعضی از هدف های برنامه و یا طرح ها که اجزاء تشکیل دهنده ی یک برنامه هستند، هم در مقیاس ملی و هم در مقیاس منطقهای تنظیم میگردد . در این مفهوم استرتژی « تمرکز متمرکز » اساس تصمیمگیری را تشکیل میدهد . در حالی که مفهوم اساسی تصمیمگیری، استراتژی « تمرکز غیر متمرکز » است و به موجب آن مقامات محلی در تنظیم و تصویب و اجرای برنامه به منطقه خود مشارکت دارند . ( سازمان برنامه و بودجه : 5-6 )
توسعه منطقهای سه هدف مهم «تولیدی ، اجتماعی و زیست شناختی » را دنبال می کند . توسعه منطقهای برآن است که بهترین شرایط و امکانات را برای توسعه یکپارچه و همهجانبه فراهم آورد ، تفاوتهای کیفیت زندگی بینمنطقهای و درون منطقهای را به حداقل برساند و نهایتاً از میان بردارد و جهت نائل شدن به این اهداف بهترین بهرهگیری ممکن از امکانات طبیعی و استعدادهای انسانی یک منطقه را میسر سازد.
فضا : انسان با فعالیت در محیط طبیعی، محیط مصنوعی را می سازد. فضا مجموعه ای از انسان ها فعالیت ها- محیط طبیعی و محیط مصنوع است. فضا محدود به ابعاد فیزیکی نشده و آنچه را در خود داشته؛ اعم از فیزیکی و غیر فیزیکی و یا ایستا و پویا را شامل شده و دارای بعد زمان است. منظور از فضا تنها فضای کالبدی(فیزیکی) که قابل دیدن و لمس کردن است و مترادف مکان می باشد، نیست بلکه فضایی است که به سبب دخالت انسان پیوسته در تحول و تغییر است و تنها در رابطه با انسان و جامعه معنا دارد بنابراین فضا محصول مشترک طبیعت و انسان است که در حال تغییر و تحول دائم می باشد. اینچنین فضایی موضوع برنامه ریزی فضایی و منطقه ای است. و مجموعه ای از انسان ها، فعالیت ها و محیط های طبیعی و انسان- ساخت است. ( دشتی برنجه ؛ 1379 : 25)
توسعه فضایی: تجلی تلاش انسانها در جوابگویی به نیازهایشان در جامعه، رشد و توسعه ی فضایی را پدید می آورد. گاه اقدامات هدفمند و تلاشهای آگاهانه انسان و گاه فعالیتهای خود به خودی و اتفاقی او به توسعه ی فضایی منجر می شود. الگوهای سکونتی و بناهای احداث شده، مراکز فعالیت و نظام های ارتباطی و بسیاری پدیده های دیگر، تغییر و تکامل در دوران مختلف یک کشور را نشان می دهند. و تحولات رشد وتوسعه را در فضا منعکس می نمایند. ( معصومی اشکوری ؛ 1388 : 20)
توسعه فضایی منطقه ای : به معنی آرایش سازمان یافته اجزای ساختار فضایی در سطح یک منطقه و دور شدن از عدم تعادل ها و فرایند قطبی شدن سازمان فضایی می باشد. در شرایط توسعه یافتگی فضایی، بین سازمان فضایی و ساختار مصرف و تولید و گردش و انتقال منابع در فضای منطقه پیوند ارگانیک وجود دارد. ( معصومی اشکوری ؛ 1388 : 19).
2-1-6- حوزه پیرامونی- عملکردی
به زبان ساده، هر پدیده ای اعم از اجتماعی و اقتصادی، حوزه نفوذ و ناحیه عملکردی ویژه خود را دارد که در واقع به معنی شعاع و حیطه ی نفوذ و تاثیرگذاری آن پدیده می باشد. کانونهای شهری نیز با هر اندازه و مقیاس نیز به عنوان سیستم های اقتصادی- اجتماعی برای خود، حوزه ی نفوذ و حیطه ی عملکردی مشخصی دارند. در هر منطقه ای از مناطق یک کشور، تقسیمات و سطوح کالبدی، برنامه ریزی و نیز شعاع نفوذ تقریبی مشخصی قابل تمایز است. خواه نقاط شهری و خواه نقاط روستایی که عبارتند از :
"سطح ملی- منطقه ای"، "سطح منطقه ای"، "سطح بخشی"، "سطح دهستانی"، "سطح محلی" .
هر یک از این نقاط وکانون های شهری و روستایی در یک نظام سلسله مراتبی از نظر اداری، جمعیتی و کارکردی قرار گرفته اند و هر کدام دارای شعاع نفوذ و ناحیه ی تحت پوشش خدماتی و ارائه تسهیلات با ابعاد تقریبی هستند. اما در مورد شهرهای کوچک که موضوع بحث و تحقیق در این نوشتار است باید گفت که حوزه نفوذ و کارکرد شهر کوچک در مقیاس" میکرو" و حوزه عملکردی شهر میانی و بزرگ در مقیاس" ماکرو" است . شهر کوچک بیشترین تاثیر کارکردی را در قلمرو منطقه یا ناحیه کوچک پیرامون خود دارد علاوه بر آن ممکن است بواسطه مرکز ایالت یا استان بودن و داشتن موقعیت مرکز سیاسی – اداری، شعاع عملکردی ماکرو نیز پیدا کند.
-264795303530
مآخذ : ( فنی ؛ 1375 : 28 )
نمودار 1-2- فرایند انجام تحقیق

نمودار2- 1- روابط و تعاملات میان مراکز و سطوح در یک سیستم منطقه ای
2-2- مفاهیم پایه
2-2-1- سامانه منطقه ای ( شهری –روستایی )
از یک دیدگاه، منطقه به عنوان یک سامانه یا کل مطرح است که خود اساس بخشی از مباحث نظری میان جغرافی دانان و برنامهریزان شهری– منطقهای را تشکیل میدهد. سامانه های منطقهای یا ناحیهای مجموعه ی وابستگی و پیوستگی ساختهای فضایی در جریانات انرژی، کالا و اطلاعات میباشند. بسیاری از کشورهای درحال‌ توسعه فاقد الگوی استقرار هستند و ممکن است در سلسله‌ مراتب سکونت گاهی،مراکز میانی و واسطه ای مجهز داشته باشند اما مراکز سطح پایین ندارند و یا اینکه مراکز کنونی، بخشی از نظام سلسله‌مراتب نقاط مراکزی (یکپارچه از نظر کارکردی) را تشکیل نمی‌دهند.(فنی؛1382 : 19)
نظام فضایی(پدیدآمده) باید بهگونه‌ای باشد که برای انتقال رشد اقتصادی و تامین خدمات و کالاهای کافی، مناسب باشد. در فرآیند برنامه‌ریزی منطقهای توسعه، این استراتژی حدمیانه تمرکزگرایی (مانند قطب رشد) و تمرکززدایی (همچون منظومه کشت-شهری) را برگزیده و تجمیع غیرمتمرکز و به عبارت بهتر»تمرکززدایی با تجمیع« را پیشنهاد کردهاست. در واقع این نظریه، راه‌حلی اصلاح‌طلبانه برای کاستی‌ها و نارسایی‌های توسعه فضایی متداول،که قطبی شده و باعث ایجاد اختلافات ناحیه‌ای شده است می‌باشد ." جانسون"؛جمع‌بندی نظریه‌ها را در گرو سیاست‌گذاری فضایی برای دستیابی به توسعه می‌دانست، اما کلید توسعه روستایی را در وجود شبکه‌ای از شهرهای کوچک (که واسطه ارتباط با شهرهای بزرگ می‌شوند) دیده است. در واقع دسترسی فضایی به فرصت‌ها و تولیدات را با ایجاد و تقویت اینگونه شهرها پیشنهاد نموده است. "راندنیلی"؛ معتقد بود ایجاد شهرهای کوچک باید در پیوند با حوزه‌های روستایی، محور قرار گیرد تا تنوع ‌بخشی به اقتصاد، صنعتی‌نمودن ، عرضه پشتیبانی و تجاری‌سازی کشاورزی و نظایر آن و در نهایت سازماندهی و مدیریت توسعه به خوبی برآورده شود. برخلاف او که پرکردن خلاء سلسله‌مراتبی را از بالا به پایین مدنظر قرار داده است." میسرا " (پژوهشگر معروف هندی) ساختن چنین فضایی را عمدتاً از پایین به بالا مدنظر قرار داده است. (میرزا امینی؛1387 .3) این سیستمها دارای یک کانون برخورد با مرکزیت کارکردی و سکونت گاهی و به طور یکپارچه شامل مزارع، روستاها، شهرهای کوچک، شهرهای میانی، شهرهای بزرگ ( و احتمالاً یک مادر شهر) و حوزه های پیرامونی آنها میباشد که از طریق جریان های سازمان یافته ی مداوم کالا، در آمد و امور مالی و اطلاعات به هم پیوند خورده است .( فنی ؛ 1382 :19 )
"ا.جی ویلسون"؛ در ساخت سامانه عمومی ناحیه یا منطقه ، بر دو سامانه تاکید میکند که با تاثیرات متقابل ، سامانه عمومی ناحیه را شکل می دهند . این دو سامانه عبارت است از :
1- " سیستم جمعیت فضایی" که زیر سیستمها را شامل میشود و نشانگر فعالیتهای مهم جمعیت، سکونت ، محلکار ، بهرهگیری از خدمات ، حمل و نقل و نظایر آن است ؛
" سیستم اقتصادی " یا سیستم سازمانها، که از زیر سیستمها تشکیل میگردد و نشانگر اقتصاد فضایی است و با جمعیت ، خانه سازی ، مشاغل ، خدمات ، امکانات حمل و نقل و کاربری زمین تکمیل میگردد. ( شکویی ؛ 1373 : 398)
2-2-2-ضرورت بررسی سامانه های منطقهای
در کشورهای درحال توسعه به دلیل رشد سریع جمعیت و جریان شدید مهاجرت های روستایی به شهرهای فاقد زیرساختهای لازم ، قریب به 2/3 جمعیت بیشتر این کشورها در شهرها زندگی می کند و مسائلی از جمله کمبود فرصتهای شغلی، نارسایی در خدمات درمانی و بهداشتی، آموزش، مسکن و بروز انواع آلودگی ها و نیز تشدید نابرابری در زندگی شهر و روستا را پدید میآورند. در کشورهای جهان سوم با توجه به ضرورت توسعه یکپارچه، تحلیل وابستگی سکونتگاه های انسانی در سطوحمنطقهای در هر برنامهریزی اساس کار محسوب می شود زیرا در کشورهای جهان سوم ، هدف نهایی از تحلیل سامانه های منطقهای، توزیع مطلوب جمعیت و توسعه اقتصاد- اجتماعی در سطوح ناحیهای است، به عبارت دیگر تحلیل سامانه های منطقهای باید کارایی و بازده فعالیتهای اقتصادی را در همه زوایایی ناحیه به همراه عدالت اجتماعی در توزیع امکانات آن افزایش دهد و در نهایت به صورت محرک فعالیتهای اقتصادی و اجتماعی عمل کند. بدینسان در کشورهای درحال توسعه، حوزههای روستایی شهرهای کوچک منطقه با شرایط عقبمانده باید در مسیر توسعه قرار گیرند و از خدمات بازاریابی، تامین امکانات صنایع کوچک و روستایی، دریافت خدمات مورد نیاز و سالم رساندن مواد تولیدی به کارخانه و بازار بهرهمند شوند. پس اگر هدف از اجرای برنامههای توسعه، ایجاد شرایط مطلوباجتماعی - اقتصادی در شهر و روستا به صورت توأم باشد، لازم است درباره سامانه های سکونت گاهی منطقه، تحقیقات بیشتری صورت گیرد تا از منابع و نیروی انسانی موجود مناطق، جهت ارتقای سطح زندگی و تحقق اهداف توسعه در آنها بهره گرفته شود.(فنی؛1382 :21-22)
مجموعه اقتصاد فضا
زمین
اقتصاد فضا
مجموعه جمعیت فضایی

خانه سازی سکونت
جمعیت شناسی فضایی
- مشاغل محل کار -گارگاه
- خدمات بهره گیری از خدمات
امکانات حمل و نقل بهره گیری از حمل ونقل

نمودار (2-2)- ساخت سیستم عمومی منطقه (شکویی؛1373:398)
2-2-3- توسعه و سامانه های شهری و منطقه ای
نظامیابی سامانه های شهری– منطقهای، به دنبال تاثیرپذیری از شیوهها و روشهای فرایند توسعه اقتصادی– اجتماعی در جامعه صورت میگیرد. از سوی دیگر خود سیستمهای منطقهای و شهری بر نحوه ی تداوم و روند توسعه اثر میگذارند. بنابراین این دو ( نظام منطقهای و توسعه ) در تعامل و تاثیر متقابل قرار دارند و درنهایت در این راستا است که سخن از برنامهها و راهبردهای توسعه ناحیهای یا منطقهای به میان میآید. طرحهایی که باعث دگرگونی اقتصاد ناحیه میشوند و این دگرگونی، در عناصر سامانه های شهری- منطقهای و درنتیجه در کل سامانه تغییراتی پدید میآورد. (فنی؛1382 :22)
در الگویهای توسعه ناحیهای یا منطقهای، معمولاً برنامهریزی، محدود به یک مرکز ویژه نخواهد بود بلکه از پایینترین سطح یعنی حوزهای عمران روستایی آغاز میشود و تا بالاترین سطح یعنی مرکز ناحیه ادامه مییابد و این فرایند، کلیه نقاط سکونت گاهی و حوزههای پیرامونی آنها را پوشش خواهد داد. در داخل یک منطقه یا ناحیه معمولاً یک سطح بندی کانونی یا سطحبندی مرکزی را میتوان شناسایی نمود و به اعتقاد محققان توسعه ی منطقهای ، توسعه یک منطقه ، سخت در ارتباط با توسعه نقاط مرکزی آن است و این امر به آن معناست که جهت بهرهگیری مؤثرتر از منابع نیروی انسانی منطقه ، وجود یک شبکه پیشرفته از جریان کالا، خدمات و اطلاعات بین شهرها ، شهرک ها و مراکز روستایی منطقه ضروری است. از مهمترین خصایص توسعه در یک سامانه شهری- منطقهای این است که تفاوت ها و شکافهای کیفی زندگی را درون منطقه و میان مناطق به حداقل ممکن برساند و درنهایت از میان بردارد و جهت تأمین این منظور، بهترین و کارآمدترین بهرهگیری ممکن را از مواهب طبیعی و استعدادهای انسانی یک ناحیه میسر سازد . (همان :21 – 24)
بررسی دیدگاهها و نظرات
از دهه 1970 به بعد، به علت افزایش دلسردی و سر خوردگی نسبت به مکانیزم رخنه به پایین مطرح شده از سوی مکتب اقتصاد نئوکلاسیک رشد اقتصادی توجه محققان و برنامه ریزان را به مکان های شهری کوچک و متوسط برای ایجاد یک الگوی عادلانه تر برای توسعه اقتصادی- فضایی هدایت کرده است. تمرکز شهری در دنیای در حال توسعه سبب بروز مشکلات متعددی در درون شهرهای بزرگ گردیده است که از آن جمله می توان به تراکم جمعیت، مهاجرت،کمبود مسکن، بیکاری و تخریب محیط زیست اشاره کرد . در نتیجه تحلیل گران مسایل شهری و منطقه ای، توجه خود را به توسعه ی شهرهای کوچک و متوسط، به عنوان راه حل ضروری برای مقابله با عدم توازن ناشی از توسعه نخست شهرها معطوف کرده اند، زیرا تا هنگامی که رشد، صرفا به چند شهر بزرگ محدود باشد گرایش بیشتری به تشدید و تمدید روند رشد در این مراکز نسبت به انتقال تدریجی آنها به مراکز شهری کوچکتر خواهد بود.
کشورهای کمتر توسعه یافته این بحث را مطرح کرده اند که توسعه شهرهای کوچک و متوسط را نمی توان موضوعی پنداشت که به مرور زمان و به خودی خود اجرا گردد، بلکه توزیع فضایی می بایست به وسیله سیاست های عمدی و اندیشیده شده ای که برای توسعه آینده مناسب و قابل قبول باشد، تغییریابد ؛ بر این اساس است که گرایش به شهرهای کوچک مطرح می گردد. از این رو در طی دهه (1980) به بعد در اغلب کشورهای در حال توسعه، یکی از وجوه مشخص سیاست های برنامه ریزی و عمران منطقه ای، جهت گیری به سود شهرهای کوچک می باشد. در واقع این اعتقاد وجود دارد که بدون یک سازمان فضایی سکونت گاهی یا به عبارت دیگر سلسله مراتب عملکردی سکونت گاهی، اهداف توسعه محقق نمی شود. الگوی سلسله مراتب مراکز روستایی، یکی از مهمترین الگوهای برنامه ریزی فضایی سکونت گاه هاست. از ویژگی های مهم این الگو، در هم آمیختن زندگی شهر و روستا از طریق تمرکز خدمات و امکانات رفاهی- زیر بنایی مورد نیاز روستاییان در مراکز سطح میانی سلسله مراتب سکونت گاهی به نام شهرک های محلی و یا روستا شهرها می باشد.
صرف نظر از سابقه تاریخی، آنچه امروز تحت عنوان نظریات برنامه ریزی توسعه منطقه ای و فضایی متداول و مرسوم است، تفکری است که در دهه های اخیر مطرح شده و جوانتر از اندیشه برنامه ریزی توسعه اقتصادی در جهان می باشد. به طور کلی در زمینه گسترش و توسعه مفاهیم و روش های برنامه ریزی توسعه منطقه ای و فضایی، دو جهت گیری اصلی قابل بحث است : اول از آنجا شروع شده که پس از جنگ جهانی دوم بازسازی مناطق آسیب دیده در جنگ توجه مسؤلین این کشورها را به نوعی برنامه ریزی فیزیکی جلب کرد که تحت عنوان برنامه ریزی شهر و روستا نامیده شد و محققانی چون "والتر ایزارد"، "پاتریک گدس"، "برایان بری"، "جان فریدمن" و دیگران از نظریه پردازان معروف این مقطع می باشند . هدف از این شیوه برنامه ریزی که ابتدا در انگلیس شکل گرفت ، استفاده مؤثر از زمین ، مکان یابی فعالیتها، ایجاد قطب های صنعتی، طراحی برای احداث شهرهای جدید با کمربند های سبز و غیره بود. از دیگر سوی، تحت تأثیر تبعات و آثار جنگ، اقتصاد کشورهای درگیر نیز به شدت فلج گردیده بود و لازم بود تصمیماتی اتخاذ گردد تا سیستم اقتصادی این کشورها دوباره به جریان افتد. لذا ضرورت های بازسازی اقتصاد ملی نوع دیگری از برنامه ریزی را در کشورهای فرانسه، ایتالیا و اسکاندیناوی تحت عنوان (برنامه ریزی توسعه اقتصادی) مطرح ساخت. در دسته اخیر از نظام های برنامه ریزی که صرفا جنبه ی باز سازی اقتصادی ملی را داشت، فقط به جنبه های اقتصادی توجه می شد و سایر جنبه ها از قبیل توزیع متعادل آثار، نتایج و دستاوردهای مختلف اعم از اقتصادی، اجتماعی و فیزیکی رشد و توسعه اقتصادی در پهنه سرزمین هر کشور، کمتر مورد توجه قرار گرفت و لذا با اجرای یک یا چند برنامه توسعه اقتصادی، به سوی عدم تعادل اقتصادی، اجتماعی و فضایی در مناطق مختلف کشورشان سوق داده شدند. حل این مشکل، دولت ها و به ویژه سازمان های برنامه ریزی این کشورها را متوجه جنبه های دیگر برنامه ریزی نمود و بتدریج برنامه ریزی های اجتماعی، فیزیکی، میان بخشی، منطقه ای و فضایی مورد توجه قرار گرفت. لازم به تذکر است که با بکارگیری شیوه های برنامه ریزی اقتصادی در جهان سوم این دسته از کشورها همانند کشورهای صنعتی و حتی به گونه ای شدید تر و بغرنج تر از آنها دچار تبعات و آثار مخرب ناشی از این برنامه ها شدند. پیرامون نظریات توسعه ی منطقه ای و فضایی کوشش های بسیاری انجام شده که در اینجا به طرح و بررسی برخی از این نظریات مرتبط با موضوع پژوهش می پردازیم :
2-3-1- نظریه مکان مرکزی
اولین گروه از نظریات که در ارتباط با برنامه ریزی توسعه منطقه ای مورد بررسی قرار می گیرد، پیرامون سازمان یافتگی مناطق است. این نظریه ها به طور عمده تشریح کننده چگونگی نظم فضایی و سلسله مراتب کانون های زیستی در نواحی می باشند. بارزترین این مجموعه تلاش ها که به طور مشخص از دهه 1930 به انجام رسیدند «تئوری مکان مرکزی» است. نخستین تلاش برای شرح الگوهای مکانی را "فون تانن" انجام داده است. وی شهر بزرگی را تصور می کند که با دشتی بزرگ احاطه شده است و محدوده روستایی خود را از نظر کالا و خدمات تأمین می کند و بازاری برای تولیدات آن، فراهم می آورد. هزینه های حمل و نقل اهمیت بسیار دارند، در نتیجه کالاهای حجیم و سنگین در مجاورت شهر تولید می شوند و کالاهای سبک و کم حجم که هزینه حمل و نقل کمتری دارند می توانند در مکان های دورتر ساخته می شوند. بدین ترتیب نظامی از دوایر هم مرکز پدیدار می شود. اصولا ایالت منزوی "فون تانن" حداقل در نمونه اولیه آن، فقط دارای یک شهر بزرگ است و یک نوع حمل و نقل در آن وجود دارد و صرفه جویی ناشی از مقیاس نیز ندارد. افزون بر این، هدف اصلی او خود شهر نیست بلکه سازمان فضایی پیرامون آن است. با وجود نارسایی های آشکار نظریه فون تانن به عنوان چارچوبی برای سیاست مکانی، کار وی بسیاری از جغرافی دانان و اقتصاد دانان را به مطالعه در روند سازماندهی سکونت گاههای انسانی و ساختار سلسله مراتبی آن وا داشت.
عقاید "کریستالر" در مورد نظام سلسله مراتبی سکونت گاهها، بیشتر به اصول تجاری و حمل ونقل متکی است. "لوش" چشم انداز اقتصادی خود را در قالب نواحی تجاری متفاوت توصیف می کند. "کریستالر"، "لوش" و "گالپین" هر سه دیدگاهی جدید در مورد کارایی سلسله مراتب مراکز، عرضه کرده اند. به طور کلی تمام نظریه های مکان مرکزی بر چهار مبنا استوارند:
یکسانی چشم انداز فرهنگی و فیزیکی
قابلیت دسترسی یکسان مکان های مرکزی در تمام جهات
نواحی واحد نا محدود
رفتار منطقی مصرف کننده

matn asli

1-2-1- تحلیل استاتیکی معادل5
1-2-2- تحلیل دینامیکی خطی6
1-2-2-1- تحلیل دینامیکی طیفی یا تحلیل مودال7
1-2-2-2- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی خطی7
1-2-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی8
1-3- تحلیل پوش آور مرسوم9
1-3-1- مطالعه مقایسه ای آنالیز استاتیکی غیرخطی با آنالیز دینامیکی غیرخطی9
1-3-2- اساس تحلیل استاتیکی فزاینده غیر خطی10
1-3-3- مزایا و نتایج قابل حصول از آنالیز پوش آور12
1-3-4- روش انجام تحلیل پوش آور مرسوم 13
1-3-5- ارکان اصلی در انجام آنالیز استاتیکی غیر خطی15
1-4- پوش آور مودی15
1-5- مقدمه ای بر آنالیز پوش آور تطبیقی 15
1-6- نتیجه گیری16
فصل دوم « بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »
2-1- مقدمه18
2-2- تاریخچه مطالعاتی ضریب رفتار20
2-3- روشهای محاسبه ضریب رفتار20
2-3-1- روشهای آمریکایی22
2-3-1-1- روش طیف ظرفیت فریمن22
2-3-1-2- روش شکل پذیری یوانگ24
2-3-2- روشهای اروپایی27
2-3-2-1- روش تئوری شکل پذیری27
2-3-2-2- روش انرژی29
2-4- تشریح اجزای ضریب رفتار30
2-4-1- شکل پذیری30
2-4-1-1- ضریب شکل پذیری کلی سازه30
2-4-1-2- ضریب کاهش نیرو توسط شکل پذیری30
2-4-2- مقاومت افزون32
2-4-2-1- عوامل مؤثر در مقاومت افزون33
2-4-2-2- چگونگی محاسبه مقاومت افزون35
2-4-2-3- استفاده از ضریب مقاومت افزون در ترکیبهای بارگذاری آیین نامهها36
2-4-2-3- تاریخچه اعدادی محاسبه شده برای مقاومت افزون37
2-4-3- درجه نامعینی38
2-4-3-1- تئوری قابلیت اعتماد در سیستم های سازه ای 39
2-4-3-2- اثر نامعینی سازه ای در آیین نامه های مختلف42
2-4-3-3- آثار درجه نامعینی بر پاسخ لرزه ای سازه ها44
2-5- محاسبه ضریب رفتار توسط آنالیز تاریخچه زمانی44
2-5-1- معیار های عملکرد در آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی45
2-5-1-1- معیار تغییر مکان نسبی بین طبقات46
2-5-1-2- معیار پایداری46
2-6-روش بررسی ضریب رفتار با روند fema p695 47
2-7- نتیجه گیری56
فصل سوم « مدلسازی مسئله »
3-1-مقدمه58
3-2-فرضیات58
3-3-تحلیل استاتیکی خطی59
3-4-تحلیل پوش آور64
3-5-تحلیل دینامیکی غیر خطی(incremental dynamic analysis)68
فصل چهارم « ارزیابی ضرایب رفتار قاب ها »
4-1-مشخصات دینامیکی مدل ها74
4-2- ضریب بیش مقاومت74
4-3-محاسبه ظرفیت خرابی بوسیله آنالیز IDA76
4-4- بررسی خرابی83
فصل پنجم « نتیجه گیری »
5-1 نتیجه گیری85
منابع87

فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 2-1- مقادیر ضرایب نامعینی در ATC-19 و مقادیر محاسبه شده از پیشنهاد موسز42
جدول2-2- نسبت دقت برای نیاز طراحی48
جدول2-3- نسبت دقت برای آزمایش مصالح49
جدول2-4 جهت محاسبه SSF53
جدول2-554
جدول2-655
جدول 3-1 مشخصات مصالح59
جدول 3-2 انواع قاب ها60
جدول 3-3 نتایج تحلیل استاتیکی خطی62
جدول3-4 خروجی پوش آور68
جدول 3-5 انواع شتاب نگاشت و ضریب نرمال سازی شتاب نگاشت ها69
جدول4-174
جدول4-275
جدول4-3 خروجی پوش آور75
جدول4-476
جدول 4-577
جدول4-678
جدول4-778
جدول 4-8 خروجی IDA79
جدول 4-980
جدول 4-1081
جدول 4-1181
جدول 4-1281
جدول4-13 نهایی82

فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 1-1 مراحل اعمال بار جانبی به سازه، از ایجاد تغییرشکلهای ارتجاعی تا آستانه فرو ریزش در آنالیز پوش آور11
شکل 1-2 منحنی پوش آور14
شکل 2-1 نمودار منحنی ظرفیت یک سازه متعارف25
شکل 2-2 مدل رفتاری ساده شده برای سیستم یک درجه آزاد28
شکل 2-3 طیف ارتجاعی و غیر ارتجاعی با شکل پذیری ثابت 32
شکل 2-4 حالت های کلی ناپایداری.47
شکل2-5نمودار پوش آور50
شکل 2-6 نمودار IDA52
شکل 3-1 مقدار و نحوه بار گذاری بار مرده برای مدل پنج سقف با پنج دهانه60
شکل 3-2 ابعاد تیر و ستون مدل پنج سقف با پنج دهانه63
شکل 3-3 مقدار آرماتور طولی برای مدل پنج سقف با پنج دهانه63
شکل 3-4 منحنی رفتار فولاد مورد استفاده65
شکل 3-5 نمودار پوش اور مدل پنج دهانه پنج سقف67
شکل 3-6 نمودار IDA پنج دهانه سه سقف72
شکل 4-1 نمودار IDA پنج دهانه پنج سقف76
شکل 4-2 نمودار ADI سه دهانه سه سقف77
شکل 4-3 پوش اور نمودار مدل 3x380
شکل 4-4نمودار جابجایی نسبی طبقات83
چکیده
در حال حاضر به نظر می رسد که در اغلب آیین نامه های طراحی لرزه ای مقادیر ضریب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسی، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله های گذشته و چشم پوشی از تراز مقاومت افزون استوار می باشد، به همین دلیل نیاز است که ضریب رفتار با استفاده از روش های معتبر مورد نقد قرار گیرد. بدین منظور در این پایان نامه بر آن شدیم که با استفاده از روند آیین نامه FEMA p695 این ضریب را برای قاب های متداول ایران مورد بحث قرار دهیم.که روال انجام آن مختصرا به شرح زیر است. ما از نه قاب بتن آرمه با تنوع یک و سه و پنج طبقه و تعداد دهانه یک و سه و پنج دهانه استفاده کردیم که طراحی مدلهای سازه ای متنوع از یک سیستم سازه ای با توجه به آیین نامه های طراحی و بارگذاری مربوط، تشخیص میزان اطمینان از رفتار لرزه ای سیستم سازه ای مورد نظر، انجام آنالیز استاتیکی غیر خطی برای محاسبه ضریب اضافه مقاومت سازه ها و ضریب شکل پذیری بر مبنای پریود، محاسبه نسبت مرز خرابی بوسیله آنالیز دینامیکی غیر خطی و مقایسه این نسبت با نسبتهای پیشنهادی آیین نامه با توجه به اصلاحات شکل طیفی و غیره. به این منظور از نرم افزار های ETABS, Seismostruct استفاده می شود.و در پایان به بررسی خرابی یک نمونه از مدل ها می پردازیم.و از جداول و نمودارها نتایج لازم استخراج می نماییم.
کلید واژه ها : ضریب رفتار ،ضریب اضافه مقاومت ،FEMA p695 ،قاب های خمشی بتن آرمه
فصل اول
« بررسی آنالیز استاتیکی غیر خطی »
در حال حاضر به نظر می رسد بهترین روش انجام آنالیزهای لرزه ای، آنالیز دینامیکی غیرخطی باشد ولی به دلیل پیچیدگی و زمان بر بودن آن محققین را بر آن داشته است تا طیف وسیعی از مطالعات در مورد آنالیز های استاتیکی غیرخطی موسوم به پوش آور مرسوم داشته باشند.با توسعه کاربرد تحلیل پوش آور در سالهای اخیر روشهای پوش آور پیشرفته متعددی برای لحاظ کردن اثر مود های بالاتر و همچنین اثر تغییرات مشخصات مودال سازه در طول تحلیل ناشی از تسلیم اعضاء پیشنهاد شده است. روشهای پیشنهادی عموماً برای لحاظ کردن اثرات مود های بالاتر از چندین تحلیل پوش آور با الگوی بارهای متناسب با اشکال مودی سازه استفاده می نماید و نتایج حاصل از این تحلیل ها با یکدیگر ترکیب می شوند. در این فصل فرایند توسعه روشهای پوش آور به طور کامل شرح داده می شود و در انتها آخرین نتایج به دست آمده توسط محققین ارائه می گردد.
1-1- مقدمه
در سالهای گذشته آنالیز ارتجاعی، بیشترین کاربرد را جهت تحلیل و بررسی رفتار سازه ها در مقابل زلزله داشته است، اما عملکرد سازه ها در زلزله ها نشان داده است که صرفاً تحلیلهای ارتجاعی برای این منظور کافی نیستند. آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی، دقیق ترین روش جهت بررسی رفتار سازه ها هنگام زلزله است، اما این روش بسیار وقت گیر و پیچیده است. در این شیوه برای آنالیز سازه نیاز به مجموعه ای از شتابنگاشتهای مختلف می باشد تا بتوان بر اساس نتایج بدست آمده از آنالیزهای انجام شده تصمیم مقتضی گرفت، ضمن اینکه تصمیم گیری در مورد نتایج بدست آمده نیاز به دانش و تخصص کافی در این زمینه دارد.
در پی مشکلات عنوان شده پژوهشگران پیوسته به دنبال روشی بوده اند که بتواند با سرعت بالاتری سازه ها را در ناﺣﯿﮥ غیر خطی تحلیل کند. در این راستا ایدﮤ تحلیل استاتیکی فزایندﮤ غیر خطی در سال 1975 توسط محققین مطرح گردید و گامهای اولیه در این زمینه برداشته شد.
در روش مذکور، موسوم به آنالیز پوش آور متداول، سازه تحت الگوی بارگذاری ثابت تا تغییر مکان معینی موسوم به تغییر مکان هدف جلو برده می شود، مگر اینکه فروریزش سازه زودتر از رسیدن به تغییر مکان هدف رخ دهد. بعد از انجام آنالیز قادر به استخراج نتایجی از قبیل منحنی ظرفیت سازه، تغییر مکان نسبی طبقات، نیروهای داخلی اعضاء و دیگر پاسخهای لرزه ای سازه خواهیم بود .
لازم به ذکر است در طی سالهای اخیر تحلیل پوش آور به عنوان یک فرایند کاربردی نقش موثری در جهت پیشرفت و توسعه آنالیز های لرزه ای بر مبنای عملکرد داشته است و به طور گسترده ای در آیین نامه ها و دستوالعمل های بهسازی لرزه ای سازه ها مورد استفاده قرار گرفته است. در طی فرایند تحقیقات به عمل آمده در مورد روشهای پوش آور از سوی محققین و در جهت رفع معایب پوش آور مرسوم که قادر نمی باشد اثر مودهای بالاتر و اثر تغییر مشخصات مودال سازه در طول تحلیل ناشی از تسلیم اعضاء در نظر بگیرد روشهای پوش‌آور جدیدی براساس مفاهیم ترکیب مودال سازه ارائه گردیده است. در سال 2002 روش MPAتوسط چوپرا وگوئل پیشنهاد شد. در این روش چندین تحلیل پوش‌آور با الگوی بار متناسب با اشکال مودی الاستیک چند مود اول انجام گرفته سپس پاسخ لرزه‌ای سازه از ترکیب پاسخ‌های حاصل از هر مود با استفاده از روش ترکیب مجموع مربعات (SRSS) بدست می‌آمد. از آنجایی که در مودهای بالاتر افزایش جابجایی بام متناسب با افزایش جابجایی سایر طبقات نمی‌باشد و حتی در برخی موارد با افزایش برش پایه طبقه بام در جهت عکس حرکت می‌کند لذا استفاده از جابجایی بام به عنوان نقطه کنترل تغییر مکان در مودهای بالاتر با ابهاماتی روبه‌رو بوده است. در سال 2004 چوپرا وگوئل برای رفع این نقیصه روش MMPA ارائه کردند. در تمام این تحلیل‌ها به علت آنکه الگوی بارگذاری ثابت است و باتوجه به کاهش سختی در طی تحلیل الگوی بار بهنگام نمی شود همچنان این آنالیز ها ازنتایج خوبی برخوردار نبود.
پس از چوپرا وگوئل با انجام مطالعات‌و بررسی‌ها در جهت رفع نواقص روش های قبلی، روشهایی ابداع شد که در هرمرحله با کاهش سختی ناشی از تسلیم اعضاء بارگذاری بهنگام می شود و در سالهای اخیر توسط آنتونیو و پینهو جدیدترین روشهای پوش‌آور تطبیقی APA که به صورت یک مدل تحلیل فیبری (Fiber)تحت عنوان روشهای FAPوDAPتوسعه یافته است. در ادامه پس از مروری بر آنالیز های لرزه ای مورد استفاده در آئین نامه ها به شرح کامل آنالیز استاتیکی غیر خطی خواهیم پرداخت.
1-2- مروری بر روشهای تحلیل لرزهای سازه ها
به منظور بررسی رفتار سازه در مقابل زلزله و همچنین طراحی لرزه‌ای، نیاز به تحلیل لرزه‌ای میباشد. انتخاب نوع تحلیل بستگی به عواملی همچون دقت مورد انتظار و توصیه آیین نامهها دارد. آنالیز لرزه‌ای سازهها به چهار روش استاتیکی و دینامیکیِ خطی و غیرخطی انجام می‌شود که در ادامه به آنها پرداخته خواهد شد.
1-2-1- تحلیل استاتیکی معادل
این روش از متداولترین شیوه‌های تحلیل لرزه‌ای است که در تمام آیین نامه‌های زلزله دنیا با اختلافاتی جزئی نسبت به یکدیگر از آن استفاده شده است. روش کار بدین گونه است که برش پایه طرح که درصدی از وزن سازه است و توسط ضریبی به نام ضریب زلزله بدست می آید، بر اساس یک الگوی بارگذاری مشخص در امتداد قائم سازه توزیع و به آن وارد میگردد. پس از این مرحله با استفاده از ترکیبات بارگذاری توصیه شده توسط آیین نامهها، تحلیل سازه با فرضیات و تئوری های حاکم بر رفتار ارتجاعی و خطی، انجام می گیرد و نیروهای داخلی اعضا استخراج و سپس طراحی صورت می پذیرد.
الگوی بارگذاری در آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد 2800 ایران) به شکل مثلثی و برگرفته از شکل مود اول الاستیک سازه است. در استاندارد 2800 ایران، نیروی برشی پایه ، مطابق رابطه زیر در ارتفاع ساختمان توزیع می گردد:
(1-1)
در رابطه (1-1):
: نیروی جانبی در تراز طبقهام، : ارتفاع طبقهام از تر از پایه،: ارتفاع طبقهام از تراز پایه، : وزن موثر طبقهام، : وزن موثر طبقهام و نیروی جانبی اضافی در تراز سقف که بوسیله رابطه زیر تعیین می شود:
(1-2)
نیروی نباید بیشتر از در نظر گرفته شود و چنانچه برابر یا کوچکتر از ثانیه باشد، می توان آن را برابر صفر اختیار نمود.
1-2-2- تحلیل دینامیکی خطی
از دیگر روشهای تحلیل لرزه‌ای سازهها که به طور کاربردی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد، تحلیل دینامیکی خطی است که به دو روش طیفی و تاریخچه زمانی صورت می‌پذیرد.
1-2-2-1- تحلیل دینامیکی طیفی یا تحلیل مودال
در این روش نیز مانند تحلیل استاتیکی معادل، رفتار اعضای سازه در طی تحلیل سازه ارتجاعی فرض می‌گردد. مشخصات دینامیکی سازه که در طی تحلیل از آن استفاده می‌گردد، مانند زمان تناوب مود‌ها و اشکال مودی، بر رفتار ارتجاعی استوار است. در این روش ابتدا مشخصات دینامیکی سازه در هر مود محاسبه می‌گردد (که امروزه این کار بوسیله نرم‌افزارهای تخصصی انجام می گیرد)، سپس شتاب پاسخ هر مود با توجه به زمان تناوب آن بر اساس طیف پاسخ زلزله مورد نظر یا طیف طرح آیین نامه محاسبه و به دنبال آن هر گونه پاسخ لرزه‌ای سازه در آن مود مانند برش پایه، نیروی طبقات، تغییرمکان نسبی طبقات، نیروی اعضا و ... طبق مشخصات دینامیکی آن مود بدست خواهد آمد. پس از آن با استفاده از روشهای آماری معتبر مانند جذر مجموع مربعات(SRSS) یا ترکیب مربعی کامل(CQC) پاسخ مودها با یکدیگر ترکیب و به این ترتیب پاسخ کلی حاصل می‌گردد.
1-2-2-2- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی خطی
فرضیات این تحلیل نیز مانند تحلیل طیفی خطی بر اساس رفتار ارتجاعی اعضا و سازه استوار است. شیوه تحلیل بدین گونه است که پی سازه تحت اثر شتابنگاشت زلزله مورد نظر با به کارگیری روابط دینامیک سازه تحلیل می‌شود و پاسخهای سازه در هر گام زمانی ثبت می گردد و مجموعهای موسوم به تاریخچه پاسخ حاصل می گردد. در نهایت مهندس طراح بر اساس تاریخچه های پاسخ سازه در مقابل شتابنگاشتها و اتکا بر دانش و قضاوت مهندسی، در مورد چگونگی کاربرد پاسخ ها جهت طراحی سازه تصمیم خواهد گرفت.
خصوصیات شتابنگاشتهای انتخاب شده جهت تحلیل به شرح زیر است.
الف- حداقل باید سه زوج شتاب نگاشت انتخاب گردد که در این صورت حداکثر بازتاب در هر لحظه زمانی از این سه زوج به عنوان بازتاب نهایی تلقی می‌گردد. از هفت زوج شتابنگاشت نیز جهت تحلیل می‌توان استفاده کرد که در این حالت، بازتاب نهایی مورد نظر، میانگین بازتاب‌های بدست آمده خواهد بود.
ب- ساختگاههای شتابنگاشتها باید به لحاظ ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی و خصوصیات لایه‌های خاک با زمین محل ساختمان، تا حد امکان مشابهت داشته باشند.
ج- مدت زمان حرکت شدید زمین در شتابنگاشتها، حداقل برابر با 10 ثانیه یا سه برابر زمان تناوب اصلی سازه، هرکدام که بیشتر است باشد .
1-2-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی
در تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی رفتار سازه در حوزه غیرارتجاعی تحت شتابنگاشت زلزله مورد نظر بررسی می‌گردد. جهت حصول نتایج مطلوب لازم است مشخصات غیرخطی اجزا از قبیل مقاومت، سختی، میزان شکل‌پذیری و همچنین رفتار چرخه‌ای کامل آنها که در نرم افزار مدلسازی می‌گردد، با مشخصات رفتار واقعی آنها مطابقت داشته باشد. این مشخصات معمولاً بوسیله مدلهای ساخته شده در آزمایشگاهها تعیین می شوند . محاسبه تحلیلی پاسخ دینامیکی سازهها در حوزه غیرخطی، حتی اگر تغییرات زمانی تابع تحریک، تابع سادهای باشد، معمولاً امکان پذیر نیست، در نتیجه روش اصلی برای تحلیل سیستم های غیرخطی، روشهای عددی است که از آن جمله می توان به دو روش تفاضل مرکزی و روش نیومارک اشاره نمود. امروزه این کار به عهده رایانه هاست و اساس تحلیل در آنها به روشهای عددی استوار است. در این روش در هر گام زمانی از تحلیل، سختی سازه اصلاح می گردد و پاسخ سازه در آن گام بر اساس سختی اصلاح شده محاسبه می گردد که ثبت پاسخ ها در گامهای زمانی مربوطه منجر به تهیه تاریخچه پاسخ واقعی سازه خواهد شد .
لازم بذکر است که تحلیل سازه به روش تاریخچه زمانی غیرخطی تا حدودی مشکل و وقت گیر است، ضمن اینکه مدلسازی اعضای آن و از طرف دیگر بررسی نتایج تحلیل نیاز به تخصص کافی در این زمینه دارد. این روش معمولاً جهت کارهای تحقیقاتی و تحلیل سازههای خاص و حساس بکار می رود.
بکارگیری روشهای دینامیکی در تحلیل لرزه‌ای کلیه سازه ها مناسب و اختیاری است، اما بر اساس استاندارد 2800 ایران برای ساختمانهای منظم با ارتفاع بیش از 50 متر از تراز پایه و ساختمانهای نامنظم بیش از 5 طبقه و یا ارتفاع بیش از 18 متر اجباری است.
با توجه به مسائل فوق و مشکل بودن این روش از تحلیل لرزه‌ای، محققین بدنبال روشی بوده اند که ضمن دارا بودن سرعت و دقت لازم در تحلیل، عملاً از سادگی نیز برخوردار باشد. حاصل تحقیقات، ارائه روش تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوشآور) در چند دهه گذشته و روند تکاملی آن در سالهای اخیر بوده است. در ادامه به این موضوع پرداخته می‌شود.
1-3- تحلیل پوش آور مرسوم
1-3-1- مطالعه مقایسه ای آنالیز استاتیکی غیرخطی با آنالیز دینامیکی غیرخطی
درسالهای اخیرتحلیل استاتیکی غیرخطی درمقایسه با تحلیل های دینامیکی غیرخطی موردتوجه بیشتری قرارگرفته است.علت این مسأله توانایی تحلیل های استاتیکی غیرخطی درمحاسبه پارامترهای سازهای بدون نیازبه مدلسازی و محاسبات پیچیده خاص تحلیل های دینامیکی غیرخطی است .
توضیح اینکه هرچند از روش های دینامیکی غیرخطی به دلیل درنظرگرفتن توأم اثرات دینامیکی نیرو و رفتارغیرخطی اعضابه عنوان کاملترین روش یاد می شود،امابه دلیل مشکلاتی ازقبیل پیچیدگی،پرهزینه بودن وهمچنین حساسیت زیاد نتایج آن به دقت مدل وفرضیات حرکت زمین،که عدم توجه به آنها باعث کاهش شدید دقت نتایج خواهدشد،باعث می شود به سختی بتوان از این روش برای مسائل کاربردی ومهندسی استفاده کرد.
عامل مهم دیگر یکه باعث تمایل بیشتر به استفاده ازروش تحلیل استاتیک غیرخطی شده است، توانایی این روش دردنبال کردن گام به گام رفتارسازه درطول عملکردغیرارتجاعی آن وتعقیب مکانیزم شکست دراعضاءمی باشد،که این مسأله درتحلیل دینامیکی غیرخطی به سادگی میسرنمیشود. البته باید توجه داشت که دربکارگیری این روش های ساده شده بایدعدم قطعیتهاراموردتوجه قرارداد تا بتوان روش مذکوررابه عنوان ابزاری در روش های طراحی براساس عملکردگنجاند.
این روش به نحو مناسبی در سالهای اخیر مورد توجه مهندسین و محققین قرار گرفته و به عنوان ابزاری مناسب جهت تحلیل و تخمین نیاز لرزه‌ای سازه ها در محدوده غیر خطی مورد استفاده قرار گرفته است. روش مذکور جای خود را در بین روشهای آنالیز غیر خطی به خوبی باز نموده تا جائیکه در سالهای گذشته آیین نامه ها مباحث آنرا در سرفصل های خود جای داده اند، تاکنون گزارشها و دستورالعمل های متعددی از جمله سری آیین نامه های FEMA، ATC و همچنین دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران در این زمینه منتشر شده اند .
1-3-2- اساس تحلیل استاتیکی فزاینده غیر خطی
اساس کلی روش مذکور موسوم به آنالیز پوش آور مرسوم بدینگونه است که یک بار جانبی مطابق با الگوی بارگذاری ثابت و مشخصی به صورت فزاینده و گام به گام تا رسیدن به یک تغییر مکان از پیش تعیین شده به نام تغییر مکان هدف و یا فرو ریزش و خرابی نهایی سازه به آن اعمال می‌شود. سپس در آن تغییر مکان نیازهای لرزه‌ای سازه مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در شکل (1-1) مراحل اعمال بار جانبی به سازه و تغییر شکل آن از حالت ارتجاعی تا فروریزش نشان داده شده است .

شکل (1-1): مراحل اعمال بار جانبی به سازه، از ایجاد تغییرشکلهای ارتجاعی تا آستانه فرو ریزش در آنالیز پوش آور
در این روش رفتار یک سیستم چند درجه آزاد از طریق یک سیستم یک درجه آزاد معادل مورد مطالعه قرار می گیرد. سیستم یک درجه آزاد معادل نماینده یک سیستم چند درجه آزادی در یک مود مشخص است که دارای خصوصیات مشابهی از جمله پریود و رفتار خطی و یا غیر خطی اجزاء می‌باشد. این مفهوم در مهندسی زلزله جایگاه و کاربرد ویژه ای دارد که می توان به تهیه طیف پاسخ زلزله بوسیله آن اشاره نمود.
ارتباط اصلی بین این دو سیستم در آنالیز استاتیکی غیر خطی بوسیله ضریب مشارکت مودی، مود اصلی سیستم چند درجه آزاد، ایجاد می گردد. این ضریب از رابطه (1-3) قابل محاسبه است.
(1-3)
که و به ترتیب بردار شکل مود اصلی و بردار جرم سیستم چند درجه آزاد می‌باشند.
حال با داشتن ضریب انتقال و نتایج تحلیل پوش آور سیستم چند درجه آزاد و بکارگیری رابطه (1-4) مشخصه های نیرو- تغییر شکل سیستم یک درجه آزاد تعیین می‌گردند.
(1-4)
در روابط فوقو به ترتیب تغییر مکان (بام) و برش پایه نظیر آن در سیستم چند درجه آزادی می باشند.
بدین ترتیب منحنی ظرفیت سیستم یک درجه آزاد معادل قابل ترسیم است.
اگر چه این روش از تئوری قوی برخوردار نیست اما مطالعات پژوهشگران نشان داده است که اگر مود اصلی در رفتار سازه حاکم باشد در نظر گرفتن ضریب انتقال به صورت ثابت در مقابل تغییرات کوچک تا متوسط بردار شکل هنوز می تواند تخمین خوبی جهت تبدیل سیستم چند درجه آزاد به یک درجه آزاد باشد.
حداکثر تغییر مکان سیستم یک درجه آزاد معادل، که در معرض حرکات زمین ناشی از زلزله قرار گرفته است را می توان بوسیله طیف های ارتجاعی، غیر ارتجاعی و یا آنالیز تاریخچه زمانی بدست آورد. پس از تعیین تغییر مکان در سیستم یک درجه آزاد، حداکثر تغییر مکان سیستم چند درجه آزاد با استفاده از رابطه (1-4) تخمین زده خواهد شد.
لازم به توضیح است که تخمین و محاسبه تغییر مکان حداکثر یک سیستم یک درجه آزاد در مقابل حرکات زمین، موسوم به تغییر مکان هدف از طریق طیف پاسخ و یا آنالیز تاریخچه زمانی گستردهای همچون تحلیل طیف ظرفیت را در بر می‌گیرد.
1-3-3- مزایا و نتایج قابل حصول از آنالیز پوش آور
با توجه به اینکه این روش از تحلیل، رفتار سازه را در حالت غیر ارتجاعی نیز بررسی می کند بسیاری از خصوصیات رفتاری سازه که در روشهای خطی قابل دستیابی و مشاهده نیست و از نظر پنهان می‌ماند را هر چند همراه خطا و دارای تقریب، نمایان می کند با چنین اطلاعاتی دقت و میزان صحت تصمیم گیری مهندس و یا محقق جهت اقدامات بعدی افزایش می یابد از جمله موارد کلی استفاده از نتایج تحلیل پوش آور می توان به تهیه منحنی ظرفیت سازه (برش پایه در مقابل تغییر مکان بام) در مقابل بار جانبی اعمال شده تخمین تغییر مکان نسبی طبقات، برآورد میزان چرخش مفاصل پلاستیک ایجاد شده، تخمین تغییر مکان جانبی سازه و هرگونه پاسخ سازه نسبت به حرکات زمین و بار جانبی که جهت بررسی رفتار لرزه ای سازه بدان نیاز داریم اشاره نمود.
نتایج قابل مشاهده و دریافت از آنالیز استاتیکی غیر خطی که توسط کراوینکلر و سنویراتنا (1988) ارائه شده به قرار زیر است .
1- برآورد نیروهای واقعی در اعضای ترد و غیر شکل پذیر از قبیل نیروی محوری در ستونها و لنگر ایجاد شده در اتصالات تیر به ستون و برش در اعضای کوتاه که رفتار برشی در آنها حاکم است.
2- تخمین تغییر شکل مورد نیاز اجزاء سازه که جهت اتلاف انرژی ناشی از زلزله باید در ناحیه غیر ارتجاعی تحمل نمایند.
3- اثرات کاهش مقاومت اجزای خاص بر پایداری سازه.
4- تعیین محل های بحرانی در سازه مانند مکانهایی که دچار تغییر شکل های زیاد می شوند.
5- تعیین نامنظمی های در پلان یا ارتفاع که باعث تغییر در مشخصات دینامیکی سازه در ناحیه غیر ارتجاعی می گردند.
6- تخمین تغییر مکانهای داخلی طبقات با در نظر گیری ناپیوستگی سختی و مقاومت (مانند طبقه نرم) و جلوگیری از این نوع خرابی ها در سازه.
7- ترتیب جاری شدن و شکست اعضاء و بررسی پیشرفت منحنی ظرفیت سازه.
8- بررسی کفایت مسیر بار با در نظر گیری تمام اجزاء سازه ای و غیر سازه ای سیستم به عبارت دیگر بررسی کفایت مسیر انتقال بار جانبی با توجه به ترکیب هندسی موجود سازه.
9- پارامترهای رفتار لرزه ای سازه (مثل شکل پذیری، ضریب رفتار، ...)
1-3-4- روش انجام تحلیل پوش آور مرسوم
منحنی ظرفیت سازه به عنوان نموداری که محورافقی آن تغییرمکان افقی نقطه کنترل سازه می باشدومحورقائم آن برش پایه اعمالی بهسازهاست،ازتحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی حاصل میشود. نمونهای از منحنی ظرفیت سازه در شکل (1-2) نشان داده شده است.تحلیل استاتیکی فزاینده غیر خطی سازهبا استفاده از نرمافزارهایینظیر ETABS،SAP2000 و .. .به راحتی قابل انجام است.
نامهای انجام یک تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی به صورت زیرفهرست میشود.

شکل(1-2): منحنی پوش آور[10].
1- ایجادیک مدل ریاضی از سازه.
2-اعمال بارجانبی به سازه،پس ازتعیین الگوی بارگذاری جانبی.
3-افزایش بارجانبی اعمالی به سازه تاجاییکه بعضی ازاعضای سازه به حدتسلیم برسند.
4-ثبت برش پایه اعمالی درآن مرحله وتعیین تغییرمکان نقطه کنترل برای کنترل رفتار و استفاده درمراحل بعد،ثبت نیروهای سایراعضا نیزلازم است.
5-بازسازی مدل با فرض سختی جانبی صفر برای اعضای جاری شده سازه.
6-افزایش بارجانبی بهسازه تاجاییکه عضوهای دیگری ازسازه جاری شوند.
7-ثبت برش پایه وتغییرمکان نقطه کنترل.
8- روند 3 تا 7 تاجائی تکرارمیشوندتا اینکه سازه یا براثرعواملی مانند ناپایدار شود و یا اینکه به تغییر مکان مشخص ازپیش تعیین شدهای برسد.
9-رسم برش پایه بدست آمده درمراحل مختلف درمقابل تغییرمکان نقطه کنترل سازه.
1-3-5- ارکان اصلی در انجام آنالیز استاتیکی غیر خطی
در آنالیز استاتیکی فزاینده غیر خطی سه مطلب اساسی باید مورد توجه قرار گیرد که عبارتند از مشخصات غیر خطی اجزاء، الگوی بارگذاری جانبی و تعیین تغییر مکان هدف. عدم شناخت کافی نسبت به موارد مذکور باعث ایجاد خطا در نتایج و تشدید آن در مراحل بعدی خواهد شد .
استفاده از الگوی بارگذاری متناسب با واقعیت، مدلسازی دقیق رفتار غیر خطی اجزاء سازه و تعیین تغییر مکان هدف صحیح، منجر به کسب نتایج با دقت بیشتر و تخمین مناسب نیازهای لرزه ای در آنالیز سازه خواهد شد. در ادامه به آنها پرداخته می شود.
1-4- پوش آور مودی
استفاده از روشهای تحلیل استاتیکی غیرخطی درتخمین عملکردسازههادرهنگام زلزله بسیار مورد توجه متخصصین قرارگرفته است. از فرضیات این روش این است که، رفتارسازه توسط موداول کنترل می گردد وشکل این مود درتمامی مدت تحلیل ثابت می ماند،که هر دوی این فرضیات غلط می باشند.امانتایج نشان دهندهتقریب مناسب اینروش می باشد. درجهت بهبود هرچه بیشترروش تحلیل استاتیکی فرایندهغیرخطی، روش تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی مودی(MPA) باتوجه به اصول دینامیک سازههاارائه شده است که امکان در نظرگیری تمامی مودهای مؤثردرپاسخ سازه رابه کاربرمی دهد.
1-5- مقدمه ای بر آنالیز پوش آور تطبیقی
با محاسبه سختی لحظه ای اعضاء و در نتیجه ماتریس سختی کل در هر گام از آنالیز در هنگام اعمال بار جانبی به سازه، شاهد کاهش سختی سازه خواهیم بود. این موضوع نه تنها باعث تغییر پاسخ سازه به حرکات زمین می گردد، بلکه همچنین باعث تغییر توزیع نیروهای اینرسی در ارتفاع سازه خواهد شد. برای تحقق این فرضیات باید از آنالیز پوش آور تطبیقی استفاده گردد و همچنین در هرگام با توجه به کاهش سختی المانهای سازه باید الگوی بارگذاری اصطلاحاً به هنگام گردد. همانطور که در قسمت نواقص و معایب آنالیز پوش آور متداول بیان گردید، تغییرات فوق در خلال آنالیز منظور نمی گردد و الگوی بارگذاری با یک توزیع ثابت به سازه وارد می شود و این یک منبع خطای مهم در ارزیابی لرزه ای سازه محسوب می گردد. اساس روش پوش آور تطبیقی به دو گونه انجام می شود؛ پوش آور تطبیقی مبتنی بر نیرو و مبتنی بر جابجایی.
1-6- نتیجه گیری
در این فصل با توجه به نتایج مشاهده شده توسط روش های تحلیل پوش آور به هنگام شونده و مقایسه روش پوش آور تطبیقی مبتنی بر نیرو با نتایج آنالیز دینامیکی غیر خطی و پوش آورهای متداول، طبق نتایج بدست آمده از این روش در سازه های کوتاه به علت تاثیر کمتر اثر مود های بالاتر می توان گفت نتایج این آنالیز معتبر است ولی مطابق با بررسی های که توسط پاپینکولار و النشای در سال 2006 انجام داده اند و ثابت نمودند به دلیل اینکه در روش FAP به علت استفاده از قوانین ترکیب مودال درجه دوم مثل SRSS تغیر علامت نیرو های مودال در طبقات مختلف مود های بالا تر از بین رفته و علامت مولفه های بردار الگوی بار اعمالی در تمام طبقات یکسان است، می توان گفت نتایج تحلیلیFAP در سازه های بلند که اثر مود های بالاتر تاثیر گذاری بیشتری دارند، نه تنها بهبودی در نتایج حاصل نکرده است، بلکه نتایج به سمت مسیر گمراه کننده پیش می رود. در مقابل، نتایج بدست آمده از آنالیز پوش آور تطبیقی بر اساس جابجایی در سازه های بلند دارای نتایج قابل قبول تری نسبت به آنالیز مبتنی بر نیرو و پوش آورهای دیگر می باشد.
فصل دوم
« بررسی ضریب رفتار و اجزاء تشکیل دهنده آن »
آیین نامه های طراحی لرزه ای، نیرو های لرزه ای برای طراحی ارتجاعی سازه را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی سازه و شرائط خاک محل احداث سازه می باشد، به دست میآورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غیر ارتجاعی و اتلاف انرژی بر اثر رفتار هیسترتیک ، میرائی و اثر مقاومت افزون سازه، این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت یا به عبارت دیگر ضریب رفتار سازه به نیروی طراحی مبدل می نماید. در حال حاضر به نظر می رسد که در اغلب آیین نامه های طراحی لرزه ای مقادیر ضریب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسی، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله های گذشته و چشم پوشی از تراز مقاومت افزون استوار می باشد، به همین دلیل محققین روش های تئوریکی جهت محاسبه ضریب رفنار ارائه نموده اند که در این فصل به طور کامل تشریح گردیده است.
2-1- مقدمه
به طور کلی می توان گفت طراحی سازه ها بر اساس آنالیز های لرزه ای بر این مبناء است که رفتار ساختمان در مقابل نیرو های ناشی از زلزله های کوچک، بدون خسارت در محدوده ارتجاعی باقی بماند و در هنگام وقوع زلزله های شدید که رفتار سازه وارد ناحیه غیر خطی می شود ضمن حفظ پایداری کلی خود، خسارتهای سازه ای و غیر سازه ای را تحمل کند، به همین منظور طراحی لرزه ای سازه در هنگام ورود به ناحیه غیر خطی مستلزم آنالیز های غیر خطی می باشد.
می توان گفت یک تحلیل دینامیکی غیر خطی بیانگر رفتار صحیح و واقعی سازه به هنگام وقوع زلزله می باشد امّا با توجه به پیچیده بودن و پر هزینه بودن آنالیز های غیر خطی و زمان بر بودن این نوع تحلیل ها، روشهای تحلیلی بر مبناء آنالیز در محدوده رفتار خطی سازه با نیروی کاهش یافته زلزله صورت می گیرد.
از طرفی تحلیل و طراحی سازه ها صرفا بر اساس رفتار ارتجاعی اعضاء و عدم توجه به رفتار غیر خطی در هنگام وقوع زلزله باعث ایجاد شدن طرحی غیر اقتصادی که شامل مقاطع سنگین برای طرح خواهد بود می شود.
از اینرو آیین نامه های لرزه ای، نیرو های برای طراحی ارتجاعی سازه را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی سازه و شرائط خاک محل احداث سازه می باشد، به دست می آورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غیر ازتجاعی و اتلاف انرژی بز اثر رفتار هیسترتیک، میرایی و اثر مقاومت افزون سازه این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت یا به عبارت دیگر ضریب رفتار سازه به نیروی طراحی مبدل می نمایند.
با توجه به اینکه ضرائب رفتار تعین شده توسط آیین نامه های لرزه ای بر پایه مشاهدات عملکردی سیستم های سازه ای مختلف در زلزله های اتفاق افتاده و بر اساس قضاوت مهندسی استوار است در جهت رفع نگرانی پژوهشگران بابت فقدان ضرائب رفتار معقول و مبتنی بر مطالعات تحقیقاتی و پشتوانه محاسباتی در سالهای اخیر آیین نامه ها لرزه ای بر این اساس مدون گردیده اند که رفتار های هیستر تیک، شکل پذیری، مقاومت افزون، میرایی و ظرفیت سازه در هنگام استهلاک انرژی را جهت محاسبه ضریب رفتار در نظر بگیرند.
در این فصل به طور کلی تمام اجزاء ضریب رفتار شرح داده می شود.
2-2- تاریخچه مطالعاتی ضریب رفتار
در اغلب آیین نامه های طراحی لرزه ای مقادیر ضریب رفتار ارائه شده بر مبناء قضاوت مهندسی، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله های گذشته و چشم پوشی از تراز مقاومت افزون استوار می باشد. به همین دلیل مقادیر عددی ضرائب رفتار به کار برده در آیین نامه ها مختلف متفاوت می باشد به طوری که می توان گفت محدوده عددی ضریب رفتار برای سازه های بتن مسلح با سیستم قاب خمشی در آیین نامه های اروپایی مانند EC8 بین عدد های 5/1 تا 5 است در صورتیکه برای همین نوع سیستم سازه ای در آیین نامه های آمریکایی مقادیر ضریب رفتار تا عدد 8 هم بیان گردیده است، از اینرو می توان گفت سازه هایی که مطابق آیین نامه های EC8 طراحی شده اند دارای طراحی های سنگین تری نسبت به طراحی های که مطابق آیین نامه های آمریکایی انجام گرفته است می باشند. اگر به طور خاص آیین نامه طراحی لرزه ای ایران را مورد مطالعه قرار دهیم، می توان گفت به دلیل آنکه ضرائب رفتار تعین شده بر مبناء قضاوت مهندسی است دارای کاستی هایی به شرح زیر می باشد:
1- برای سیستم های سازه ای، از یک نوع با ارتفاع ها و زمان تناوب ارتعاش متفاوت از ضرائب رفتار یکسانی استفاده میشود.
2- در R تاثیر شکل پذیری و مقاومت افزون و درجه نامعینی به صراحت نیامده است.
3- اثر لرزه خیزی منطقه در Rلحاظ نشده است.
4- اثر شرائط خاک در R لحاظ نشده است.
2-3- روشهای محاسبه ضریب رفتار
همانطور که از پیش ذکر شد روشهای سنتی چگونگی محاسبه ضریب رفتار برای سیستم های سازه ای بر اساس قضاوت مهندسی انجام می شده است، در طی سالهای اخیر روشهای علمی قابل اعتماد و جدیدی توسط تحقیقات نیومارک ارائه گردیده است.
می توان گفت جدید ترین رابطه های ارائه شده برای ضریب رفتار رابطه ای است که سه عامل شکل پذیری، مقاومت افزون و در جه نامعینی را در بر دارد. دو عامل شکل شکل پذیری و مقاومت افزون برای کشور های مختلف می تواند متفاوت می باشد، زیرا به متغیر های کیفی و کمی متعددی مانند فرهنگ ساخت و ساز و روشهای اجرائی، ناحیه لرزه خیزی و آیین نامه بارگذاری و طراحی بستگی دارد.
از اوائل دهه 1980 در انجمن فن آوری کاربردی (ATC) در طی پژوهشهای فریمن و یوانگ تلاش محققین به سمت تجزیه ضریب رفتار به عوامل تشکیل دهنده آن سوق پیدا نمود.
قابل توجه است که عامل نامعینی ابتدا در آیین نامه های ATC-19 و ATC-40 و سپس در آیین نامه UBC-1997 مطرح گردید.
در سال 1995 محققین برای محاسبه ضریب رفتار رابطه (2-1) را پیش نهاد نمودند.
(2-1)
که در رابطه فوق ضریب کاهش نیرو ناشی از مقاومت افزون و ضریب کاهش نیرو ناشی از شکل پذیری و کاهش نیرو ناشی از نامعینی یا به عبارت دیگر ضریب درجه نامعینی سازه می باشد.
به طور کلی تقسیم بندی که در مورد روشهای محاسبه ضریب رفتار می توان گفت به صورت زیر می باشد:
1- روش های آمریکایی
2- روشهای اروپایی
در طی مطالعات پزوهشگران گذشته روشهای آمریکایی نسبت به روشها اروپایی از ابتکار عمل ساده تری برخوردار بوده اند، به همین جهت در این رساله برای به دست آوردن نتایج ضریب رفتار صرفا" از روش های آمریکایی استفاده گردیده است.
2-3-1- روشهای آمریکایی
از بین روشهای آمریکایی دو روش طیف ظرفیت فریمن و روش یوانگ معتبر تر می باشند از اینرو در ادامه به صورت جزئی به شرح کامل این دو روش می پردازیم.
2-3-1-1- روش طیف ظرفیت فریمن
در سال 1990 فریمن یک روش تحلیلی جهت محاسبه ضریب رفتار تحت تاثیر پارامتر هایی مطابق با رابطه زیر ارائه نموده است.
(2-2)
به طور کلی هر کدام از پارامتر های رابطه فوق به عوامی زیر وابسته می باشد.
1- سیستم سازه ای
2- آرایش قابها
3- ترکیب بار ها
4- درجه نامعینی
5- میرایی سازه
6- ویژیگی های رفتار غیر خطی سازه
7- خصوصیات مصالح
8- نسبت ابعاد ساختمان
9- چگونگی مکانیزم خرابی و عوامل دیگر.
با توجه به گستردگی دامنه تاثیر گذاری عوامل مختلف بر پارمتر های اجزاء ضریب رفتار به ندرت می توان گفت که دو سازه ضریب رفتار یکسانی خواهند داشت.
در ادامه تحقیقات از بین عوامل تاثیر گذار بر ضریب رفتار یک سازه دو عامل ظرفیت سازه و نیرو های ناشی از زلزه را می توان از عوامل اصلی نام برد، که فریمن تمام عوامل فوق را به دو عامل اصلی ظرفیت افزایش یافته سازه و احتیاجات لرزه ای بسط داده است.
در این روش ظرفیت افزایش یافته به اصطلاح مقاومت افزون نام دارد و با نمایش داده می شود. ضریب مقاومت افزون را می توان از یک تحلیل استاتیکی غیر خطی با رسم منحنی ظرفیت سازه (برش پایه- تغیر مکان نقطه بام) از نسبت ضریب برش تسلیم کلی سازه به ضریب برش پایه متناظر با تشکیل اولین مفصل پلاستیک در سازه به دست آورد. عوامل موثری که در محاسبه این ضریب نقش دارند به شرح زیر می باشند.
1- ضرائب بار و ضرائب کاهش مقاومت مصالح
2- طراحی دست بالای اعضاء
3- سختی کرنشی
4- نامعینی سازه
5- شکل پذیری سازه
احتیاجات لرزه ای یا به عبارت دیگر ضریب کاهش نیرو در اثر شکل پذیری که با نمایش داده می شود، می توان گفت از رفتار غیر خطی سازه که منجر به میرایی و استهلاک انرژی می شود، به وجود آمده است. فریمن جهت محاسبه ضریب کاهش نیرو روش زیر را ارائه گردیده است:
در هنگام وقوع زلزله هر چه رفتار سازه از حد ارتجاعی فراتر رود سختی آن کاهش یافته و میرایی افزایش می یابد، در واقع در هنگام زلزله با ایجاد مفاصل پلاستیک در اعضاء سازه، سازه شکل پذیر تر می شود و به تبع افزایش شکل پذیری زمان پریود ارتعاشی سازه و همچنین میرایی سازه افزایش پیدا خواهد کرد و در نتیجه ی تمام این فرایند ها، کاهش نیرو های وارد بر سازه را خواهیم داشت.
در صورتیکه زمان پریود اولیه سازه که می تواند زمان پریود محاسباتی یا زمان پریود به دست آمده از آیین نامه باشد را بنامیم و زمان پریود ناشی از تغیر سختی که سازه وارد مرحله غیر خطی شده است را بنامیم، مقدار از نسبت مقدار نیروی مورد نیاز برای سازه با طیف ظرفیت 5% میرایی با زمان پریود ارتعاش اولیه به مقدار نیروی مورد نیاز در میرایی غیر خطی 20% سازه به دست خواهد آمد.
طبق مطالب فوق توسط روش فریمن ضریب رفتار از رابطه (2-3) محاسبه خواهد شد.
(2-3)
که در رابطه فوق ضریب مقاومت افزون و ضریب کاهش نیرو می باشد.
2-3-1-2- روش شکل پذیری یوانگ
در سال 1991 توسط محقق آمریکایی یوانگ با استفاده از نمودار منحنی ظرفیت سازه برای محاسبه ضریب رفتار رابطه ای به صورت زیر معرفی نمود.
(2-4)
که در رابطه (2-4) کاهش نیرو در اثر شکل پذیری سازه که تسبت به و ضریب مقاومت افزون می باشد، در ادمه پارامتر های معرفی شده را به طور کامل تشریح می نماییم.
می توان با در نظر گرفتن رفتار کلی یک سازه متعارف طبق شکل(2-1) مقدار مقاومت ارتجاعی مورد نیاز، در صورتیکه سازه کلا" در محدوده ارتجاعی باقی بماند پارامتر تعریف کنیم.

شکل (2-1): نمودار منحنی ظرفیت یک سازه متعارف
به طور کلی می توان گفت طراحی صحیح سازه منجر به شکل پذیر تر شدن سازه خواهد شد، در این وضعیت سازه می تواند به حداکثر مقاومت خود که با پارامتر معرفی می شود، برسد. در نتیجه می توان گفت هرچه از مقاومت حداکثر اعضاء در هنگام آنالیز های لرزه ای استفاده شود طرحی بهینه تر حادث می شود.
در شکل(2-1) حداکثر تغیر شکل نسبی ایجاد شده در طبقه می باشد که می توان گفت محاسبه مقدار با مقاومت حد خمیری سازه یا مقاومت نهایی به هنگام ایجاد مکانیزم گسیختگی متناظر بوده و احتیاج به تحلیل غیر خطی دارد به همین علت برای مقدار به صورت مستقیم رابطه ای مشخص نگردیده است از اینرو جهت مقاصد طراحی در برخی از آیین نامه ها مقدار را به مقدار کاهش می دهند.
نمایشگر تشکیل اولین مفصل پلاستیک در کل سازه می باشد و مقدار آن ترازی است که در آن پاسخ کلی سازه به گونه قابل توجهی از محدوده ارتجاعی سازه خارج شده است.
اختلاف مقدار نیرو های و را اصطلاحا مقاومت افزون () تعریف می نمایند، طبق رابطه (2-5).
(2-5)
لازم به ذکر است به علّت اینکه در بعضی از آیین نامه های طراحی بتنی یا فولادی از روشهای بار مجاز استفاده می نمایند، از اینرو آیین نامه های طراحی لرزه ای مانند آیین نامه های 2800 ایران، UBC-1994 و SEAOC-1988 مقدار را به کاهش می دهد. نسبت ضریب رفتار به دست آمده در آیین نامه های UBC-1994 و SEAOC-1988 (که با نمایش داده می شود) و 2800 ایران (که با R نمایش داده می شود) به ضریب رفتار به دست آمده در مقررات UBC-1997 یا NEHRP-2000 حدودا" عددی بین 4/1 تا 5/1 می باشد.
مزیت استفاده روش فوق این است که طراح، تنها یک تحلیل ارتجاعی انجام میدهد و سپس با استفاده از آیین نامه های جاری، ابعاد المانهای سازه ای را تعین مینماید.
طی تحقیقات به عمل آمده به علّت استفاده ازبه جای دو مشکل ایجاد می شود که عبارتند از:
1- محاسب قادر نخواهد بود مقاومت سازه را تعیین کند، لذا در صورتی که مقدار مقاومتی که به صورت ضمنی در آیین نامه های زلزله برای مقدار ضریب کاهش فرض شده است (مقاومت افزون) تامین نشود، رفتار سازه در زلزله های شدید رضایت بخش نخواهد بود.
2- مقادیر تغیر مکانهای غیر ارتجاعی را نمی توان باتحلیل ارتجاعی خطی محاسبه نمود که آیین نامه ها معمولا" از ضرائب تشدید تغیر مکانهای ارتجاعی () استفاده می نمایند.
محاسبه رابطه (2-4) در بعضی از آیین نامه ها مثل UBC-1997 ، IBC-2000 ، NEHRP-2000 مطابق با تنش های در حالت حد نهایی است ولی مطابق بعضی از آئین نامه هایی چون 2800 ایران، UBC-1988 یا UBC-1994 و.... باید ضریبی به نام Y برای طراحی بر اساس تنش های مجاز در رابطه (2-4) ضرب شود.
ضریب Y بر اساس برخورد آیین نامه های مصالح با تنش های طراحی (بار مجاز یا بار نهایی) تعین می شود و مقدار آن نسبت نیرو در هنگام تشکیل اولین مفصل پلاستیک () به نیروی پایه سازه دز هنگام ایجاد تنش های مجاز () می باشد.
(2-6)
طبق نتایج به دست آمده ضریب Y در محدوده 1.4تا 1.5 می باشد و برای مثال نتایج آیین نامه AISC-ASD1989 مطابق رابطه (2-7) برابر با1.44 می باشد.
(2-7)
در رابطه (2-7): Z مدول خمیری و S مدول ارتجاعی می باشد و اضافه تنش مجاز به هنگام اثر نیرو های زلزله است. می توان گفت مقدار 4/1 برای در نظر گرفتن ضریب بار مرده در آیین نامه بتن ACI-318 مشابه ضریب Y در رابطه (2-7) می باشد.
طبق پارامتر های تعریف شده فوق رابطه (2-8) برای محاسبه ضریب رفتار توسط روش یوانگ معرفی گردیده است.
(2-8)
2-3-2- روشهای اروپایی
در سالهای اخیر، پژوهشگران اروپایی نیز همگام با محققان آمریکایی به تحقیق در مورد برآورد ضرایب رفتار سازهها پرداخته اند. عمدتاً روشهایی که توسط اروپاییها مورد استفاده قرار گرفته به دو گروه تقسیم می شود: روشهای متکی بر تئوری شکل پذیری و روشهای انرژی. در ادامه این روشها به اختصار معرفی می شوند.
2-3-2-1- روش تئوری شکل پذیری
این روش که بر مبنای تئوری شکل پذیری استوار است اولین بار توسط کاسنزا و همکاران در سال 1986 معرفی شده است. در این روش، ضریب رفتار () با توجه به شکل (2-2)، از رابطه (2-9) بدست می آید:
(2-9)
در رابطه (2-9): : ضریب ارتجاعی بحرانی برای بارهای قائم و : پارامتر وابسته به زمان تناوب ارتعاش سازه است و از رابطه (2-10) بدست می آید:
(2-10)
با توجه به دو رابطه اخیر میتوان را از رابطه (2-11) بدست آورد:
(2-11)
جهت تکمیل روش فوق، در سال 1996، مازولانی با استفاده از نتایج حاصل از پاسخ سیستمهای یک درجه آزاد، رابطه (2-12) را برای پیشنهاد کرده است.
(2-12)
از این رو برای زمانهای تناوب بزرگتر از ثانیه، دارای مقدار ثابت و برای یک تابع خطی از زمان تناوب است.

شکل (2-2): مدل رفتاری ساده شده برای سیستم یک درجه آزاد [25]
2-3-2-2- روش انرژی
روش انرژی بر این فرض استوار است که حداکثر انرژی جنبشی ناشی از یک زلزله شدید با حداکثر انرژی که یک سازه قادر است جذب نماید، برابر است. معادله تعادل انرژی در یک سازه بصورت رابطه (2-13) است.
(2-13)
در رابطه (2-13): : حداکثر انرژی جنبشی قابل جذب و استهلاک در سازه، : انرژی ذخیره شده در سازه در مرحله تغییر شکل ارتجاعی، : انرژی ذخیره شده طی تغییر شکلهای غیرارتجاعی در سازه و کار انجام شده توسط نیروهای قائم در کل روند تغییر شکل سازه می باشد.
اگر طیف پاسخ شتاب زمین، در زلزله طراحی و انرژی جنبشی ناشی از آن نامیده شود، معمولاً می توان با اعمال یک ضریب آن را به شدیدترین زلزله طراحی، مرتبط کرد. با توجه به این موضوع، انرژی جنبشی ناشی از این زلزله مخرب که با استفاده از حداکثر شبه سرعت برآورده شده از طیف مشخص می گردد، توسط رابطه (2-14) به مرتبط می شود:
(2-14)
در نتیجه بنابر اصل تعادل انرژی ها، لازم است رابطه (2-15) برقرار باشد:
(2-15)
روشهای تحلیلی مفصل و پیچیده ای برای حل معادله فوق و استخراج ضرایب رفتار از آن وجود دارد که معروفترین آنها توسط کومو و لانی ارائه شده است. در اینجا به دلیل پیچیده و وقت گیر بودن این روشها از ذکر جزئیات آنها پرهیز می شود.
2-4- تشریح اجزای ضریب رفتار
2-4-1- شکل پذیری
2-4-1-1- ضریب شکل پذیری کلی سازه
در صورتیکه منحنی رفتار کلی سازه را اصطلاحا" به صورت منحنی الاستیک – پلاستیک (دو خطی) ایده آل نمائیم، طبق رابطه (2-16) ضریب شکل پذیری کلی سازه که با نمایش داده میشود محاسبه میشود:
(2-16)
بهتر است مقدار ضریب شکل پذیری کلی سازه ، که نماینگر ظرفیت استهلاک انرژی اجزا یا کل سازه است، از روشهای آزمایشگاهی تعیین نمود. رفتار کلی سازه که در شکل (2-1) نشان داده شده است، تنها مربوط به سیستم هایی است که می توانند انرژی را با یک رفتار پایدار مستهلک کنند، مانند قابهای مقاوم خمشی شکل پذیر ویژه، و برای سیستم های دیگر که کاهش شدید سختی و مقاومت دارند، تعریف تغییر مکان تسلیم و تغییر مکان حداکثر در رابطه (2-16) می تواند نادرست باشد. می توان گفت تعیین ضریب QUOTEμs به خصوص برای سازه های بلندتر از یک طبقه کار پیچیده ای است. برای محاسبه این ضریب غالباً از تغییر مکان نسبی طبقه به عنوان معیار تغییر مکان استفاده می‎شود (شکل 2-1).
2-4-1-2- ضریب کاهش نیرو توسط شکل پذیری
سازه ها توسط رفتار شکل پذیر مقدار قابل توجهی از انرژی زلزله را با رفتار هیسترتیک مستهلک می‎کنند، که مقدار این استهلاک انرژی، بستگی به مقدار شکل پذیری کلی سازه دارد. مقدار شکل پذیری کلی سازه نباید از شکل پذیری المانهای سازه فراتر رود. بدین منظور، هنگام طراحی لازم است حداقل مقاومت لازم سازه که شکل پذیری کلی آن را به حد شکل پذیری مشخص شده از قبل، محدود می‎کند، مشخص شود .
همان گونه که در قسمتهای قبل، توضیح داده شد، ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری (QUOTERμ ) طبق رابطه (2-17)، با نسبت مقاومت ارتجاعی مورد نیاز به مقاومت غیر ارتجاعی مورد نیاز تعریف می شود.
(2-17)
که در این رابطهQUOTEFy مقاومت جانبی مورد نیاز، برای جلوگیری از تسلیم سیستم بر اثر یک زلزله مشخص و مقاومت جانبی تسلیم مورد نیاز برای محدود کردن ضریب شکل پذیری کلی سازه به مقداری کمتر و یا برابر با ضریب شکل پذیری کلی از پیش تعیین شده (هدف یا QUOTEμi) وقتی که سیستم در معرض همان زلزله قرار گیرد، می باشد. به طور کلی، در سازه هایی که در هنگام وقوع زلزله رفتار غیر ارتجاعی دارند، تغییر شکلهای غیر ارتجاعی با کاهش مقاومت جانبی تسلیم سازه (یا با افزایش ضریب )، افزایش مییابند.
برای یک زلزله مشخص و یک ضریب معین، مشکل اساسی محاسبه حداقل ظرفیت مقاومت جانبی است که باید در سازه به منظور جلوگیری از به وجود آمدن نیازهای شکل پذیری بزرگتر از QUOTEμi، تأمین گردد. در نتیجه محاسبه برای هر زمان تناوب و هر شکل پذیری هدف، شامل عملیاتی تکراری است. بدین صورت که، مقاومت جانبی تسلیم () برای سیستم در نظرگرفته و سیستم تحلیل می‎شود، این ‎کار، تا زمانی ادامه می یابد که ضریب شکل پذیری کلی محاسبه شده ()با یک تولرانس مشخص، برابر ضریب شکل پذیری کلی هدف گردد و آنگاه مقاومت جانبی متناظر با این ضریب شکل پذیری، QUOTE μ=μiنامیده می‎شود.
برای تعیین ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری، روش کار بدین صورت است که مقاومت جانبی ارتجاعی QUOTE μ=μi و غیر ارتجاعی QUOTEμ=که برای یک سیستم با زمان تناوب مشخص به دست آمده، این مقادیر به وزن سیستم، نرمال می‎شوند. این نیرو ها برای زمانهای تناوب مختلف سازه به دست می آید و با توجه به آن، طیف خطی و طیف غیر خطی با ضریب شکل پذیری محاسبه می‎شود. از از تقسیم طیف خطی به طیف غیر خطی، مقدار ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری برای آن زلزله بخصوص و ضریب شکل پذیری هدف، به دست می آید (شکل 2-3 )

شکل (2-3): طیف ارتجاعی و غیر ارتجاعی با شکل پذیری ثابت
یافتن رابطه بین وQUOTERμو μs برای سیستم های یک درجه آزادی موضوع پژوهشهای فراوانی در سالهای اخیر بوده است. از جمله کسانی که در این مورد تحقیق کرده اند، عبارتند از: کراوینکلرو نصر، میراندو و برترو، نیومارک و هال، لای و بیگز، ریدل و نیومارک، القادمسی و محرز، ریدل، هیدالگو و کروز، آریاس و هیدالگو، تسو و نائوموسکی، ویدیک، فایفر و فیشینگر، فیشینگر و فایفر، تسنیمی و محمودی، لی، هان و اوه، ال سلیمانی و روست، پنگ و همکاران و نهایتاً تاکدا و همکاران.
2-4-2- مقاومت افزون
هنگامی که یکی از اعضای سازه به حد تسلیم رسیده و اصطلاحاً در آن لولای خمیری تشکیل شود، مقاومت سازه از دیدگاه طراحی در حالت بهره برداری به پایان می رسد، ولی در حالت طراحی انهدام، پدیده فوق به عنوان پایان مقاومت سازه به حساب نمی آید، زیرا عضو مورد نظر همچنان می تواند با تغییر شکل غیر ارتجاعی، انرژی ورودی را جذب کند تا به مرحله گسیختگی و انهدام برسد. با تشکیل لولاهای خمیری، به تدریج سختی سازه با کاهش درجه نامعینی استاتیکی کاهش می یابد، و لی سازه همچنان پایدار است و قادر خواهد بود در مقابل نیروهای خارجی از خود مقاومت نشان دهد. وقتی که نیروی خارجی باز هم افزایش یابد، روند تشکیل لولاهای خمیری نیز ادامه یافته و لولاهای بیشتری در سازه پدید می آید تا جایی که سازه از نظر استاتیکی ناپایدار شده و دیگر توان تحمل بار جانبی اضافی را نداشته باشد.
مقاومتی که سازه بعد از تشکیل اولین لولای خمیری تا مرحله مکانیزم (ناپایداری) از خود بروز می دهد، مقاوت افزون نامیده می شود، در طراحی لرزه ای سازه ها مقاومت ارتجاعی مورد نیاز سازه را متناسب با مقاومت افزون آنها کاهش می دهند. برای این منظور، مقدار ضریب رفتار سازه ها متناسب با مقاومت افزون افزایش داده می شود تا مقاومت مورد نیاز کاهش یافته، محاسبه گردد.
سالهاست که پژوهشگران اهمیت مقاومت افزون را در جلوگیری از خراب شدن برخی سازه ها به هنگام رخداد زلزله های شدید شناخته اند. برای مثال، در زلزله سال 1985 مکزیک، وجود مقاومت افزون عامل بسیار مؤثری در جلوگیری از خرابی برخی ساختمانها بوده است. همچنین زلزله سال 1369 (ه.ش) رودبار و منجیل بسیاری از ساختمانهای 7-8 طبقه در شهر رشت که دارای اتصالات خُرجینی و شکل پذیری ناچیز بودند، بر اثر وجود مقاومت افزون (که عمدتاً به دلیل وجود عناصر غیر سازه ای، پارتیشن ها و نما ایجاد شده بود) از فرو ریختن کامل جان سالم به در بردند.
در مطالعات انجام شده بر روی میز لرزان برای ساختمانهای چند طبقه بتن مسلح و فولادی به وسیله پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلی در سالهای 1984 تا 1989 نیز بر اهمیت ضریب مقاومت افزون تأکید شده است.
2-4-2-1- عوامل مؤثر در مقاومت افزون
مقاومت افزون یک سازه در واقع مقدار مقاومتی است که بر اثر عوامل مختلف در سازه ذخیره شده و انهدام سازه را به تأخیر می اندازد. ذیلاً به پاره ای از عوامل مؤثر در مقاومت افزون اشاره می شود.
1- بیشتر بودن مقاومت واقعی مصالح از مقاومت اسمی آنها
2- بزرگتر بودن ابعاد اعضا و مقادیر میلگرد از مقادیر مورد نیاز در طراحی
3- استفاده از مدلهای ریاضی ساده شده و محافظه کارانه در تحلیل ها
4- ترکیب های مختلف بار
5- مقاومت اعضای غیر سازه ای(نظیر دیوارهای میانقاب) و اعضای سازه ای (نظیر دالها) که در برآورده ظرفیت مقاومت جانبی به حساب نمی آیند.
6- افزایش مقاومت ناشی از محصور شدگی بتن
7- رعایت حداقل الزامات آیین نامه های طراحی در مورد محدود کردن تغییر مکانهای جانبی، تغییر شکلهای اعضاء، ابعاد مقاطع، عناصر تسلیح و فاصله خاموتها
8- استفاده از روش معادل استاتیکی در تحلیل لرزه ای سازه ها
9- باز توزیع نیروهای داخلی در محدوده غیر ارتجاعی بر اثر نامعینی سازه
10- صرف نظر از اثر بعد سوم در تحلیل های دو بعدی
11- افزایش مقاومت اعضای بتنی بر اثر سرعت بارگذاری (اثر نرخ کرنش)
12- نوع سیستم سازه ای
13- هندسه سازه و آرایش پلان
14- ارتفاع سازه (زمان تناوب ارتعاش)
15- آیین نامه طراحی
16- لرزه خیزی منطقه (نسبت بارهای جانبی به بارهای قائم)
17- ملاحظات معماری
18- سطح فرهنگ و تکنولوژی ساخت
2-4-2-2- چگونگی محاسبه مقاومت افزون
به دست آوردن مقادیر مقاومت افزون با در نظر گرفتن سهم تمام عوامل یاد شده، بسیار پیچیده بوده و نمی تواند در طراحی سازه ای، قابل اعتماد باشد. از این رو لازم است پاره ای از عوامل کیفی ثابت در نظر گرفته شود و عوامل کمی نیز دسته بندی شده و به عوامل مهم تر توجه گردد، سهم سایر عوامل نیز در ظرفیت سازه لحاظ شود.
برای تعیین مقدار ضریب مقاومت افزون می توان علاوه بر روشهای آزمایشگاهی، از روشهای تحلیلی نیز استفاده نمود. بدین منظور می توان از روشهای تحلیل استاتیکی غیر خطی(مانند روش تحلیل پوش آور، یا روش طیف ظرفیت)، استفاده کرد.
برای تعیین مقاومت افزون یک سازه، به این صورت عمل می شود که نیروهای ثقلی بر سازه اعمال شده و مقدار نیروی جانبی سازه با یک الگوی خاص (مثلاً الگوی مثلثی آیین نامه) به طور یکنواخت افزایش داده می شود و مقادیر برش پایه و تغییر مکان بام به طور مداوم ثبت می گردد. این عمل تا آنجا که اولین عضو سازه، جاری شده و در آن لولای خمیری به وجود آید، ادامه می یابد. افزایش نیرو بعد از این مرحله باعث باز توزیع نیروها در بقیه اعضا شده و سازه قادر به تحمل نیروی جانبی بیشتر می شود. نیروی جانبی مجدداً افزایش داده می شود تا در بقیه اعضا نیز لولای خمیری تشکیل شود و در صورتی تحلیل متوقف می گردد که سازه ناپایدار (مکانیزم) شود یا شکل پذیری محلی یکی از اعضا از حد مجاز تجاوز نماید(عضو گسیخته شود)، یا معیارهای تعریف شده دیگری حاکم گردد. در این حالت، از تقسیم حداکثر نیروی جانبی تحمل شده توسط سازه به نیروی حد جاری شدن اولین عضو در سازه (تشکیل اولین لولای خمیری)، ضریب مقاومت افزون به دست می آید (شکل 2-1 ).
2-4-2-3- استفاده از ضریب مقاومت افزون در ترکیبهای بارگذاری آیین نامهها
مقررات NEHRP مربوط به سالهای 1997 و 2000، در یکی از ترکیبهای بار ویژه خود از ضریب مقاومت افزون استفاده میکند. در این مورد قید شده است که هرگاه در این مقررات تصریح شود که نیروهای طراحی لرزهای در اجزای سازه به آثار مقاومت افزون سازه حساس هستند، باید ترکیب بار به شرح رابطه های (2-18) و (2-19) به ترتیب برای حالتهایی که این آثار افزاینده یا کاهنده آثار، مورد استفاده قرار گیرد.
(2-18)
(2-19)
در رابطه های (2-18) و (2-19):
: اثر نیروهای افقی و قائم زلزله،: شتاب طیفی طراحی در زمانهای تناوب کوتاه که از مقررات NEHRP محاسبه میشود،: اثر بارهای مرده،: اثر نیروهای افقی زلزله و: ضریب مقاومت افزون سیستم است. همچنین جمله در رابطههای فوق، لازم نیست که از حداکثر نیروی به وجود آمده در عضو تحت تحلیل خمیری یا پاسخ غیر خطی، بیشتر باشد. ضمناً استفاده از این ترکیبات بار ویژه برای طراحی اجزای سازهای در گروه لرزهای A، لازم نمیباشد.
آیین نامه UBC-1997، در یکی از ترکیب های بارگذاری لرزهای خود، اثر ضریب مقاومت افزون را وارد کرده است. این ترکیب بار که در هر یک از جهت های افقی بارگذاری لرزهای باید اعمال شود، بصورت رابطه (2-20) است :
(2-20)
در رابطه (2-32): برابر حداکثر نیروی زلزله برآورد شده که در سازه به وجود خواهد آمد، ضریب افزایش نیروی زلزله ناشی از اثر مقاومت افزون و بار زلزله به واسطه برش پایه V است.
پآیین نامه IBC-2000 نیز در یکی از ترکیب های بارگذاری لرزهای خود، اثر ضریب مقاومت افزون را به صورت رابطه (2-33) وارد کرده است:
(2-33)
در رابطه فوق تعریف و مانند تعریف فوق برای آیین نامه UBC بوده، : اثر نیروهای افقی زلزله، : شتاب طیفی طراحی و: اثر بارهای مرده است.
2-4-2-3- تاریخچه اعدادی محاسبه شده برای مقاومت افزون
فریمن،ضرایب تقریبی مقاومت افزون را برای قابهای خمشی بتن مسلح چهار و هفت طبقه به ترتیب برابر با 8/2 و 8/4 برآورد کرده بودند.
یوانگ و معروف در سال 1993، دو ساختمانی را که زلزله سال 1989 لوما پریتا تجربه کرده بودند، مورد تحلیل قرار دادند: یک ساختمان 13 طبقه با قاب فولادی و یک ساختمان 6 طبقه بتن مسلح با قابهای خمشی پیرامونی. ضرایب مقاومت افزون برای این دو ساختمان پس از اعمال اصلاحات به منظور منعکس کردن اثر طراحی بر اساس مقاومت، به ترتیب 4 و 9/1 گزارش شد.


هوانگ و شینوزوکا در سال 1994، یک ساختمان بتن مسلح چهار طبقه با قاب خمشی میانی را که در ناحیه لرزه خیزی 2 آیین نامه UBC قرار داشت، مورد مطالعه قرار دادند. برش پایه طراحی برای این ساختمان W0.09 بود. حداکثر مقاومت جانبی ساختمان W0.62 محاسبه شد که در صورت عدم محدودیت برای آسیب سیستم، ضریب مقاومت افزون 2/2 به دست آمده بود. (اگر سطح عملکرد در طراحی «بدون آسیب» انتخاب شده بود، ضریب مقاومت افزون تقریباً 6/1 می شد).
برترو و تیلمو در سال 1999 اثر نامعینی و باز توزیع نیرو های داخلی را در طراحی مقاوم لرزه ای مورد مطالعه قرار دادند، نتیجه این مطالعات آن شد که باز توزیع نیرو های داخلی می تواند اثرات مفیدی بر پاسخ سازه در هنگام وقوع زلزه داشته باشد و مسئله مقاومت افزون کاملا وابسته به شکل پذیری می باشد.
با مقایسه مقادیر به دست آمده توسط پژوهشگران مختلف برای سازه های متفاوت چنین به نظر می رسد که پراکندگی در مقادیر گزارش شده برای ضریب مقاومت افزون قابل توجه و برای استفاده در طراحی حرفه ای زیاد است. بدیهی است که برای توسعه ضرایب مقاومت افزون با قابلیت اعتماد کافی که بتواند در آیین نامه های طراحی لرزه ای به کار رود، به مطالعات ویژه در مورد هر یک از سیستم های سازه ای با شرایط مختلف، نیاز است.
2-4-3- درجه نامعینی
نامعینی سیستم های سازه ای مفهوم مهمی است که از دیرباز مورد توجه مهندسان بوده است. پس از مشاهده تخریب تعداد زیادی از سیستم های سازه ای با درجات نامعینی کم، در زلزله های 1994 نورتریج و 1995 کوبه، موضوع نامعینی سازه ای، به شکل جدی تری مطرح شد. تاکنون تعریفها و تفسیرهای متفاوتی از نامعینی سازه ای، که وابسته به عدم قطعیت نیز و ظرفیت سازه هاست، ارائه شده است. از این رو، استفاده از مفاهیم عدم قطعیت، مبنای یکی از روشهای مطالعه نا معینی سیستم های سازه ای تحت بارهای لرزه ای است.
در سال 1978، کرنل برای در نظرگرفتن عدم قطعیت در سیستم های سازه ای، ضریبی بنام ضریب نامعینی پیشنهاد کرد. این ضریب به عنوان احتمال شرطی گسیختگی سیستم معرفی و اولین گسیختگی را که ممکن بود در هر یک از اعضای سازه های سکوی دریایی رخ دهد، مشخص می‎کرد.
هنداوی و فرانگوپل در سال 1994، یک ضریب نامعینی احتمالاتی را پیشنهاد کردند. ضریب پیشنهادی این پژوهشگران به صورت نسبت احتمال تسلیم اولین عضو منهای احتمال انهدام، به احتمال انهدام سیستم تعریف می‎شد.
برترو پدر و پسر در سال 1999 برای اندازه اندگیزی نامعینی سازه‎های قابی تحت اثر حرکتهای زمین ناشی از زلزله، از مهفوم «درجه نامعینی» استفاده کردند. درجه نامعینی که این پژوهشگران مورد استفاده قرار دادند به عنوان تعداد نواحی بحرانی یا لولاهای خمیری در سیستم سازه‎ای تعریف می ‎شود که مقدار قابل توجهی از انرژی هیسترتیک خمیری را قبل از انهدام سازه مستهلک می‎نمایند. در پژوهش های شده، اثرهای مقاومت افزون، ضرائب تغییرات نیاز و ظرفیت و دیگر عوامل، بررسی شده و چنین نتیجه گیری شده است، که جدا کردن نامعینی از عوامل دیگر دشوار است.
در ATC-19 و ATC-34 به منظورکمّی کردن قابلیت اعتماد سیستم های قاب لرزه ای، ضرایبی به عنوان ضرایب نامعینی پیشنهاد شده است.
آیین نامه ساختمانی متحدالشکل (UBC)و مقررات NEHRP، از سال 1997 یک ضریب QUOTEρ با عنوان ضریب قابلیت اعتماد / نامعینی معرفی کرده اند که در نیروی جانبی زلزله برای طراحی ضرب می شود. در آیین نامه ساختمانی بین المللی (IBC) سال 2000 نیز چنین ضریبی آورده شده است. در پی این بررسی ها گفته شده است که برای رسیدن به ضریب نامعینی کمی و قابل قبول که بتواند در ارزیابی سازه ها و نیز طراحی مورد استفاده قرار گیرد، به تحقیقات و تجربیات گسترده ای نیاز است.
2-4-3-1- تئوری قابلیت اعتماد در سیستم های سازه ای
نتایج نخستین پژوهشی که در رابطه با استفاده از مفهوم قابلیت اعتماد در سیستم های سازه ای و ارتباط آن با درجه نا معینی این سیستم ها انجام شد، طی پروژه - ریسرچای در سال 1974، توسط موسز(موسی) منتشر گردید. گر چه مبنای این تحقیقات و یافته های آن بر اساس بارگذاری لرزه ای بررسی کرده اند از نتایج کارهای موسز استفاده شده و دستاوردهای این محقق برای بارگذاری لرزه ای نیز تعمیم یافته است.
برای یک طراحی ایمن، موضوع قابلیت اعتماد، غالباً متوجه عضوهایی نظیر تیرها و ستونها می باشد.ضرایب اطمینان طراحی که به این ترتیب به دست می آیند، این تضمین را می دهند که احتمال خرابی عضو در برش، خمش، و نیروی محوری کوچک باشد. این در حالی است که این اجزا عموماً بخشی از یک سیستم سازه ای را تشکیل می دهند و اندر کنش بین عضو و سیستم سازه ای از قابلیت اغتماد یک عضو سازه ای بیشتر است یا کمتر؟ پاسخ به این سؤال به عواملی مانند، درجات نامعینی استاتیکی، شکل پذیری، خصوصیات مودهای خرابی و پیکربندی سیستم سازه ای وابسته است.
تا کنون از دو مدل قابلیت اعتماد سازه ای، که در شناسایی و تحلیل سیستم های واقعی سازه ای می توانند مفید باشند، استفاده شده است. در ادامه دو مدل قابلیت اعتماد سازه ای که در شناسایی و تحلیل سیستم های واقعی مفید باشند، مطرح خواهد شد. یک سیستم سازه ای ممکن است دارای اعضای موازی، سِری یا ترکیبی از این دو باشد. در سیستم های سری با خرابی هر عضو،کل سیستم دچار خرابی می گردد و بدین لحاظ به آن، سیستم ضعیف ترین اتصال گفته می شود. سازه های معین استاتیکی مثالهایی از این نوع سیستم ها هستند.
در سیستمهای موازی پس از خرابی عضوی خاص، توزیع مجدد نیرو در اعضای انجام می پذیرد و این عمل آنقدر ادامه می یابد تا سیستم دچار انهدام شود. بدین لحاظ به سیستم موازی، سیستم ایمن- زوال نیز گفته می شود. این سیستم در تحلیل انهدام سازه های نامعین استاتیکی که خرابی در آنها هنگامی رخ می دهدکه چندین عضو به ظرفیت مقاومت خود برسند، مورد استفاده قرار می گیرد.
اینکه چندین عضو به ظرفیت مقاومتی خود برسند، حاکی از آن است که سیستم به نوعی دارای مقاومت همبسته است، این موضوع را نشان می دهند که متغیرهای تصادفی مقاومت، به گونه ای به یکدیگر مرتبط اند که اگر مقاومت یک عضو، مثلاً بیشتر از مقدار میانگین خود، بیشتر باشند. این همبستگی ممکن است بر اثر وجود منابع مشترک مصالح، تشابه روش ساخت، روشهای کنترل و بازرسی، و شاید تعبیر یکنواختی مقاومتها توسط طراح پدید آید. فرض استقلال مقاومتها به مفهوم عدم همبستگی بین آنهاست.
در سیستم های موازی، استقلال مقاومتها، ایمنی را به واسطه کاهش عدم قطعیت مقاومت کلی افزایش می‎دهد. خلاف این موضوع برای سیستم های سری صادق است. در سیستم های سرس استقلال مقاومتها، ایمنی را به واسطه افزایش احتمال آنکه با خرابی یک عضو خاص، کل سیستم خراب شود، کاهش می دهد.
مدلهای موازی و سری، تنها الگوهای ایده آل هستند و اکثر سازه ها ترکیبی از این مدلها می باشند. برای مثال، در یک ساختمان چند طبقه، هرستون واقع در یک طبقه ساختمان چند طبقه، هر ستون واقع در یک طبقه در برابر بار جانبی، مانند قسمتی از یک سیستم موازی عمل می‎کند، در حالی که هر طبقه ساختمان قسمتی از یک سیستم سری را تشکیل می‎دهد.
هنگامی که عدم قطعیت در بارگذاری مطرح باشد، مقایسه مدلها تا حدی مخدوش می شود. یعنی چنانچه عدم قطعیت در بار خارجی (مثلاً بیان شده بر حسب ضریب تغیرات بار، VR خیلی بیشتر از عدم قطعیت در مقاومت (VR) باشد)، احتمال خرابی توسط VL کنترل می‎شود و رفتار سیستم خواه سری باشد یا موازی و خواه همبسته باشد یا مستقل، تأثیر کمی بر روی احتمال خرابی خواهد داشت. به عنوان مثال، اگر گرد بادی که احتمال وقوع آن خیلی کم است بر ساختمانی که برای بارهای معمولی باد طرح شده است اثر کند، سازه صرف نظر از نوع پیکر بندیش خراب خواهد شد. در حالت متداول تر بارگذاری که در آن، طراح به طور ویژه استراتژی حفاظتی در برابر بارهای نهایی از قبیل طوفان یا زلزله را مد نظر قرار داده باشد، پیکر بندی سازه و نوع سیستم در ارزیابی قابلیت اعتماد مؤثر خواهد بود. از دیگر نکاتی که روی اندر کنش عضو و سیستم سازه اثر می‎گذارد، رفتار عضو پس از رسیدن به ظرفیت اسمی اوست. یک عضو شکل پذیر، تراز نیروی خود را در صورت ادامه تغیر مکان، کاهش می‎یابد. از این رو، در اکثر سازه هایی که اعضای ترد دارند، رفتار سازه صرف نظر از هندسه پیکربندی، همانند سیستم های سری می‎باشد. به عبارت دیگر، خرابی هر عضو باعث خرابی سیستم خواهد شد. تنها سازه های با درجه نامعینی استاتیکی بالا که دارای ضریب اطمینان اسمی بزرگی نیز باشند، به اندازه کافی طرفیت مقاومتی ذخیره خواهند داشت تا پس از خرابی عضوی ترد بتوانند توزیع مجدد نیرو کرده و به انتقال بار ادامه دهند.
2-4-3-2- اثر نامعینی سازه ای در آیین نامه های مختلف
همانگونه که در جدول (2-2) اشاره شد، موسز ضریب کاهش مقاومت میانگین را متناسب با عکس جذر تعداد شرطهای مقاومتی مستقل (لوله های خمیری در یک سیستم با امکان حرکت جانبی) برای قابهای نامعین مقاوم، پیشنهاد کرده بود. در 19-ATC، فرض شده است که برای تأمین نامعینی کافی در هر یک از جهت های اصلی سازه یک ساختمان، حداقل چهار ردیف قابهای لرزه ای قائم که از نظر مقاومت و تغییر شکل سازگار باشند، لازم است. از این رو، با در نظر گرفتن هر یک از ردیفهای قاب لرزه ای قائم به عنوان یک شرط مقاومتی در حرکت جانبی، مقادیر جدول(2-2) به دست خواهد آمد. این آیین نامه، ضریب نامعینی را به عنوان بخشی از فرمولاسیون ضریب رفتار پیشنهادی خود قلمداد کرده و آن را در ردیف ضریب کاهش ناشی از شکل پذیری و ضریب مقاومت افزوم قرار داده است.
جدول (2-1): مقادیر ضرایب نامعینی در ATC-19 و مقادیر محاسبه شده از پیشنهاد موسزتعداد ردیفهای قاب لرزه بر ضریب نامعینی ATC-19 ضریب محاسباتی از پیشنهاد موسز
2 71/0 707/0
3 86/0 866/0
4 00/1 00/1
در مورد نامعینی سازه ها ذکر این نکته ضروری است که اگر طراحی سازه ای برای نیروهای وارد بر آن به صورت کاملاً بهینه صورت گرفته باشد، ممکن است لولاهای خمیری به صورت متوالی تشکیل نشده و تعداد زیادی از لولاها همزمان تشکیل گردند، در چنین حالتی درجات نامعینی شازه به یکباره کاهش قابل ملاحظه ای یافته و از اعتماد به پایداری آن کاسته می‎شود. در تفسیر مقرراتNEHRP سال 2000 نیز قید شده است که عدم تشکیل لولاهای خمیری به صورت متوالی و مناسب در سازه هایی که بهینه سازی می‎شوند، موجب می‎گردد که مقادیر، پارامترهای طراحی برای تأمین عملکرد مناسب در این سازه ها کافی نباشد. گرچه روشهای برخورد با نامعینی سازه ها متفاوت است، ولی نکته قابل توجه درتمام روشها گستردگی دامنه تغییرات ضریب درجه نامعینی سازه ها است. بدین معنی که، در یک نوع سیستم سازه ای بدون تغییر در مصالح و اجرای آن، تنها عامل نامعینی می تواند اعتماد به پایداری سازه در برابر بارهای جانبی ناشی از زلزله، و به تبع آن ضریب رفتار سازه را به شدت تحت تأثیر قرار دهد.
این مسئله هشداری است برای سازه هایی که با وجود نامعینی کم، با استفاده ا زضرایب رفتار توصیه شده در آیین نامه، طراحی و اجرا می‎شوند.
در سه آیین نامه NEHRP، UBC،IBC، اثر نامعینی به طور غیر مستقیم وارد شده است، زیرا در صورتی که تعداد اعضای مقاوم در برابر زلزله(اعضایی که برش طبقه بین آنها توزیع می‎شود) زیاد بوده و اختلاف ظرفیت باربری آنها کم باشد، ضمن اینکه برش طبقه بین تعداد بیشتری از اعضا تقسیم می‎شود، نسبت برش عضو به طبقه نیز کاهش می‎یابد. در این صورت، مقدار ضریب قابلیت اعتماد/ نامعینی کاهش خواهد یافت، در حالی که اگر تعداد اعضای مقاوم در برابر زلزله، کم بوده یا ظرفیت باربری آنها اختلاف زیادی با هم داشته باشد، سهم تعدادی از اعضا(که مقاومت بیشتری دارند) از برش طبقه زیاد شده و متناسب با آن مقدار ضریب قابلیت اعتماد یا نامعینی افزایش خواهد یافت. از این رو، طرح به گونه ای غیر مستقیم وادار می‎شود تا از تعداد اعضای مقاوم بیشتر و یکنواخت تری در سازه و بویژه در دو سوم پایانی ارتفاع سازه استفاده کند. در آیین نامه ها، ضریب نامعینی، در ترکیبات بارگذاری لرزه ای دخالت داده شده است. مبنای این ضریب، تقسیم برش طبقه به صورت نسبتاً یکنواخت بین تعداد زیادی از اعضای بابر است. این تعداد به مساحت طبقه بستگی دارد و با افزایش مساحت، طراح ملزم می‎شود از اعضای باربر بیشتری برای مقابله با بارهای جانبی زلزله استفاده کند، یا درغیر این صورت، جریمه آن را که تحمل ضرایب بزرگتری در ترکیبات بار است، بپذیرد. در روش موسز، تنها یک ضریب برای کاهش مقاومت متناسب با جذر تعداد شرطهای مقاومتی یا لولاهای خمیری دریک سیستم نامعین پیشنهاد شده است.
2-4-3-3- آثار درجه نامعینی بر پاسخ لرزه ای سازه ها
مطابق مطالعات برترو، در نظر گرفتن نامعینی آثار سودمندی در پاسخ سازه ها به حرکتهای زلزله دارد. به هر حال، هر یک از اثرها می تواند و باید در جای مناسب خود در فرآیند طراحی لحاظ شود و نبایستی با ضریب کاهنده Rs ناشی از مقاومت افزون یا اثر احتمالاتی نامعینی بر قابیت اعتماد سیستم، غلط شود. برخی از اثرهای نامعینی بر پاسخ لرزه ای به صورت زیر است.

—d1914

2-2). مباحث مربوط به توسعه شهری. ........................................................................................................25
2-2-1). شهر......................................................................................................................................................25
2-2-2). برنامهیزی...........................................................................................................................................26
2-2-3). برنامهریزی شهری.............................................................................................................................27
2-2-4). کاربری اراضی.....................................................................................................................................27
2-2-5). رشد و توسعه شهری.........................................................................................................................28
2-2-6). مفهوم توسعه فیزیکی.......................................................................................................................28
2-2-7). فضای شهری......................................................................................................................................29
2-2-8). بافت....................................................................................................................................................29
2-2-9). نظریات مورفولوژیکی و توسعه فیزیکی شهر................................................................................30
2-2-10). توسعه فیزیکی شهر از دیدگاه اکولوژیک...................................................................................31
2-2-11). نظریههای هستههای متعدد شهر یا شهر چند هستهای........................................................31
2-2-12). نظریه ساخت دوایر متحدالمرکز.................................................................................................32
2-2-13). نظریه ساخت ستارهای شکل........................................................................................................32
2-2-14). نظریه محوری یا توسعه قطاعی شهر..........................................................................................33
2-2-15). نظریه شهر خطی............................................................................................................................33
2-3). متغیرهای موثر در مکانیابی توسعهی فیزیکی شهرها.................................................................33
2-3-1). مقدمه.................................................................................................................................................33
2-3-2). ژئومورفولوژی....................................................................................................................................34
2-34). جنس خاک..........................................................................................................................................34
2-3-5). قابلیت خاک. ..................................................................................................................................35
2-3-6). شیب...................................................................................................................................................35
2-3-7). باد.......................................................................................................................................................35
2-3-8). آبهای زیرزمینی.............................................................................................................................36
2-3-9). ارتفاع...................................................................................................................................................36
2-3-10). رعایت حریم گسل.........................................................................................................................36
2-3-11). جهتهای جغرافیایی......................................................................................................................36
2-3-12). حریم رودخانهها.............................................................................................................................37
فصل سوم: معرفی منطقهی مورد مطالعه
3-1).مقدمه........................................................................................................................................................39
3-2). ویژگیهای جغرافیایی-طبیعی منطقه...............................................................................................40
3-3). وضعیت توپوگرافی ................................................................................................................................41
3-4). وضعیت شیب منطقه...........................................................................................................................42
3-5). جهت دامنه..............................................................................................................................................42
3-6). ویژگیهای زمینساختی و تکتونیکی محدودۀ مورد مطالعه.........................................................45
3-6-1). زمینشناسی......................................................................................................................................46
3-7). ویژگیهای آب و هوایی شهر نورآباد..................................................................................................47
3-7-1). تابش آفتاب.................................................................................................................................47
3-7-2). میزان دما و رژیم حرارتی..........................................................................................................48
3-7-3). پراکندگی بارش در شهر نورآباد ..............................................................................................49
3-7-4). باد .................................................................................................................................................49
3-8). وضعیت هیدرولوژی منطقه..............................................................................................................50
3-8-1). .منابع آبهای سطحی.....................................................................................................................51
3-8-2 ). منابع آبهای زیرزمینی..............................................................................................................51
3-9). خاکشناسی منطقه مورد مطالعه ......................................................................................................52
3-10). خصوصیات زلزلهخیزی محدودۀ مورد مطالعه..............................................................................54
3-11) مطالعات تاریخی...................................................................................................................................54
3-11-1) وجه تسمیه ......................................................................................................................................54
3-12). مطالعات کالبدی.................................................................................................................................54
3-12-1). مرحله اول توسعه شهر نورآباد.....................................................................................................54
3-12-2). مرحله دوم توسعه از سال 1345 تا قبل از انقلاب اسلامی...................................................56
3-12-3). مرحله سوم توسعه شهر بعد از انقلاب تا سال1365..............................................................57
3-12-4). مرحله چهارم توسعه شهر از دهه 1365 به بعد. ...................................................................58

3-13). تغییر و تحولات جمعیت شهر...........................................................................................................59
3-13-1). تراکم خالص و ناخالص جمعیت شهر نورآباد...........................................................................60
3-13-2). بررسی وضعیت اشتغال و فعالیت در شهر نورآباد....................................................................60
3-14). اقتصاد شهر.......................................................................................................................................... 61
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل و نتیجهگیری
4-1). مقدمه .......................................................................................................................................................64
4-2). بررسی وضعیت تناسب عوامل اکولوژیکی منطقه........................................................................64
4-2-1). وضعیت تناسب ارتفاع از سطح دریا منطقه................................................................................62
4-2-2). وضعیت تناسب شیب منطقه.........................................................................................................65
4-2-3). وضعیت تناسب جهت دامنه..........................................................................................................66
4-2-4). وضعیت تناسب زمینشناسی منطقه............................................................................................67
4-2-5). وضعیت تناسب بارش منطقه..........................................................................................................69
4-2-6). وضعیت تناسب دما منطقه..............................................................................................................70
4-2-7). وضعیت تناسب فاصله تا مسیل منطقه.......................................................................................71
4-2-8). وضعیت تناسب خاک منطقه. ........................................................................................................72
4-2-9). وضعیت تناسب پوشش گیاهی و کاربری اراضی منطقه.... .....................................................73
4-2-10). وضعیت تناسب فاصله تا محدوده شهر......................................................................................75
4-2-11). ترکیب کلیه لایههای عوامل اکولوژیکی منطقه. .....................................................................76
4-3). مکانگزینی شهر نورآباد(براساس با مدل اکولوژیکی). ..................................................................77
4-4). مکانیابی بهینهی توسعه آتی شهر نورآباد براساس عوامل اکولوژیکی........................................84
4-5). پیامدهای توسعه فیزیکی شهر نورآباد ..............................................................................................91
4-5-1). آلودگی آب. .......................................................................................................................................92
4-5-2). تخریب اراضی کشاورزی................................................................................................................92
4-6). نتیجهگیری. ............................................................................................................................................93
4-7). آزمون فرضیهها.......................................................................................................................................97
4-8). ارائه پیشنهادات و راهکارها.................................................................................................................98
منابع ومآخذ.. ....................................................................................................................................................99
فهرست جداول
جدول 2-1): معیارهای مدل اکولوژیکی توسعه شهری ایران. .................................................................37
جدول 3-1 ): تراکم خالص و ناخالص شهر نورآباد طی سالهای 1385-1345. ...............................60
جدول3-2: وضعیت شاغلین شهر نورآباد ممسنی طی سالهای 1385- 1345.................................61
جدول 4-1): وضعیت تناسب ارتفاع از سطح دریا منطقه........................................................................65
جدول 4-2): وضعیت تناسب شیب منطقه. ..............................................................................................66
جدول 4-3): وضعیت تناسب جهت دامنه.................................................................................................67
جدول 4-4: وضعیت تناسب زمین شناسی منطقه .................................................................................68
جدول 4-5: وضعیت تناسب بارش منطقه................................................................................................69
جدول 4-6: وضعیت تناسب دما منطقه........................................................................................................70
جدول 4-7: وضعیت تناسب فاصله تا مسیل منطقه ................................................................................71
جدول 4-8: وضعیت تناسب خاک منطقه...................................................................................................73
جدول 4-9: وضعیت تناسب پوشش و کاربری اراضی منطقه................................................................74
جدول 4-10: وضعیت تناسب فاصله از شهر...............................................................................................76
جدول 4-11: تعیین مناطق بهینه برای توسعه شهری............................................................................77
نقشه4-12: بررسی تناسب عوامل اکولوژیکی در مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد.........................79
جدول 4-13: مکانگزینی شهر نورآباد براساس با مدل اکولوژیکی........................................................86
فهرست اشکال(نمودارها)
نمودار 3-1 : روند تغییرات جمعیت شهر نورآباد طی سالهای 1385-1345......................................59
نمودار 3-2 : تراکم خالص و ناخالص شهر نورآباد طی سالهای 1385-1345...................................60
نمودار 3- 3: بررسی نقش اقتصادی شهر بر مبنای روش بوژوگارنیه......................................................62
فهرست اشکال( نقشهها)
نقشه 3- 1: موقعیت جغرافیایی شهر نورآباد ممسنی.................................................................................40
نقشه3-2: ارتفاع از سطح دریا منطقه.........................................................................................................41
نقشه3-3: شیب منطقه....................................................................................................................................42
نقشه3-4: جهت دامنه منطقه.........................................................................................................................45
نقشه3-5: زمین شناسی منطقه......................................................................................................................46
نقشه3-6: دما منطقه.........................................................................................................................................48
نقشه 3-7: بارش منطقه...................................................................................................................................49
نقشه 3-8: فاصله از رودخانه و مسیل...........................................................................................................50
نقشه 3-9: خاکشناسی منطقه.........................................................................................................................52
نقشه 3-10: توسعه ادواری نورآباد................................................................................................................55
نقشه 4-1: بررسی وضعیت تناسب ارتفاع از سطح دریا منطقه برای مکانیابی توسعه شهری.......65
نقشه4-2: بررسی وضعیت تناسب شیب منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...................................66
نقشه 4-3: بررسی وضعیت تناسب جهت دامنه منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...................67
نقشه 4-4: بررسی وضعیت تناسب زمینشناسی منطقه برای مکانیابی توسعه شهر......................68
نقشه4-5: بررسی وضعیت تناسب بارش منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...................................69
نقشه 4-6: بررسی وضعیت تناسب دما منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...................................70
..
نقشه 4-7: بررسی وضعیت تناسب فاصله تا مسیل منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...............72
نقشه 4-8: بررسی وضعیت تناسب خاک منطقه برای مکانیابی توسعه شهری..................................73
نقشه 4-9: بررسی وضعیت تناسب پوشش و کاربری منطقه برای مکانیابی توسعه شهری............75
نقشه 4-10: وضعیت تناسب فاصله تا محدوده شهر برای مکانیابی توسعه شهری..........................76
نقشه4-11: تعیین مکان بهینه برای توسعه فیزیکی و اسکان جمعیت آتی شهر نورآباد...................77
نقشه4-12: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل ارتفاع ....................................................79
نقشه 4-13: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل شیب.........................................................80
نقشه 4-14: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل جهت دامنه............................................80.
نقشه 4-15: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل زمین شناسی.........................................81
نقشه 4-16: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل بارش........................................................81
نقشه 4-17: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل دما. .........................................................82
نقشه 4-18: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل فاصله تا مسیل.....................................82
نقشه 4-19: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل خاک.........................................................83
نقشه 4-20: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل پوشش و کاربری اراضی.......................83
نقشه 4-21: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس کلیه عوامل اکولوژیکی.....................................84
نقشه4-22: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل ارتفاع...................................................86
نقشه4-23: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل شیب...................................................87
نقشه4-24: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل جهت دامنه......................................87
نقشه4-25 : مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل زمینشناسی...................................88
نقشه 4-26: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل بارش.............................................88
نقشه 4-27: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل دما. ................................................89
نقشه 4-28: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل فاصله تا مسیل..............................89
نقشه 4-29: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل خاک.................................................90
نقشه 4-30: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل پوشش و کاربری اراضی................90
نقشه 4-31: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به کلیه عوامل اکولوژیکی...........................91
فصل اول: کلیات تحقیق
1-1) مقدمه
شهرنشینی و توسعه فضایی- کالبدی متاثر از توزیع فضایی جمعیت٬ انواع عوامل طبیعی (اقلیم٬ خاک٬ ژئومورفولوژی و....) و انسانی ( جمعیت٬ اقتصاد٬ فرهنگ٬ سیاست و....) در عرصه زندگی بشری به عنوان ویژگیهای جهانی از قرن 18 میلادی٬ روند تکاملی را طی کرده و در قرن 20 شدت یافت٬ در قرن 21 میلادی نیز شاهد شهرنشینی گسترده با بیش از 62 درصد خواهیم بود (باستیه٬ 1377 :239 ). تراکم بیش از اندازه جمعیت، تمرکز فعالیتها وفراوانی ساخت و سازها، رشد و گسترش فیزیکی کانونهای شهری و تخریب اکوسیستم طبیعی را در پی داشته است. هر چند توسعه شهر در کشورهای صنعتی در قرون گذشته به آرامی صورت گرفته است اما در کشورهای در حال توسعه بعد از جنگ جهانی دوم صورت گرفته است وشهرهای کشورهای در حال توسعه با شتاب و سرعت بیشتری از شهرهای ممالک صنعتی توسعه مییابند (شکویی ٬ 1365 :176 ). لذا مطالعه اینگونه مسائل و آگاهی از کم و کیف آنها یکی از مهمترین وظائف برنامهریزان شهری میباشد. لازم به ذکر است که در دهههای اخیر شهرهای ما (بخصوص شهرهای بزرگ) به خوبی گسترش یافتهاند. این گسترش کالبدی یا انفجار کالبدی در بسیاری از موارد بیش از انفجار جمعیت بوده است. یعنی نسبت افزایش سطح بیش از افزایش جمعیت میباشد. در وهله اول این گسترش به نظر منطقی و طبیعی میآید چون با رسیدن جمعیت به آستانههای جدید تاسیسات و تسهیلات مورد نیاز و تقاضای جامعه شهری تامین میباشد که تناسب ساده با افزایش جمعیت ندارد ولی میتواند دامنهای بس وسیعتر از آستانه موجود را پاسخگو باشد (فرج زاده ٬ 1385 : 12 ). استقرار و پیدایش یک شهر بیش از هر چیز تابع شرایط و موقعیت جغرافیایی است، زیرا عوارض و پدیدههای طبیعی در مکانگزینی، حوزه نفوذ، توسعه فیزیکی و مورفولوژیک شهری اثری قاطعی دارند. پدیده های طبیعی گاه به عنوان عوامل مثبت و گاه عوامل منفی و بازدارنده عمل می کنند( ثروتی و دیگران، 1388: 27) . عدم سازگاری محیط طبیعی در توسعه شهرها میتواند زمینههای ایجاد مخاطرات گوناگون طبیعی را فراهم سازد همچنین بستر طبیعی قادر است در رابطه با عوامل آب و خاک ، شیب ، آب و هوا و ..... محدودیت هایی را برای توسعه فیزیکی شهرها ایجاد نماید( عزیزپور، 1375: 68). در این پژوهش ابتدا به گرآوری مبانی نظری در خصوص نقش و تاثیر عوامل اکولوژیکی در توسعه فیزیکی شهرها پرداخته شده است و سپس با بررسی و مطالعات وضع موجود شهر نورآباد ممسنی و مقایسه آن با معیارهای بهینه و معقول اکولوژیکی در سه قسمت به مکانیابی توسعه شهری( در سطح بخش مرکزی شهرستان)، مکانگزینی شهر نورآباد( در مقایسه با مدل اکولوژیکی) و در نهایت مکانیابی توسعه آتی شهر پرداخته شده است.
فصلبندی پایان نامه به شرح زیر میباشد:
فصل اول: به معرفی موضوع تحقیق، اهداف تحقیق، بیان مسأله، ضرورت، اهداف تحقیق و پیشینه آن پرداخته شده است.
فصل دوم: مبانی نظری تحقیق است که در این فصل به نظریات، دیدگاهها، مکاتب، مدلها و سایر مباحث مربوط اشاره شده است.
فصل سوم: در فصل سوم به معرفی منطقه مورد مطالعه (نورآباد ممسنی) پرداخته شده است و ویژگیهای جغرافیایی، اجتماعی، اقتصادی و کالبدی منطقه آورده شده است.
فصل چهارم: در فصل چهارم که به یافتههای تحقیق مورد تجزیه و تحلیل، قرار گرفته است. در این فصل به ارزیابی و تحلیل نقش عوامل اکولوژیکی بر مکانیابی توسعه شهری( در سطح بخش مرکزی شهرستان)، مکانگزینی شهر نورآباد( در مقایسه با مدل اکولوژیکی) و مکانیابی توسعه آتی شهر پرداخته شده است. در نهایت به نتیجه گیری، آزمون فرضیهها و پیشنهادات پرداخته شده است.
1-2) تعریف موضوع
فرهنگ مادی ومعنوی شهری، حاصل دستاورد بزرگ کانون تمدنساز از چند هزار سال پیش تاکنون بوده است و دستیابی به رفاه و آسایش فزاینده در محیط زیست شهری، از دغدغههای فکری فرهیختگان بهویژه کارشناسان آشنا به مسائل شهری در دو قرن اخیر میباشد. با گذشت زمان، نابودی منابع طبیعی شهری، از جمله زمینهای کشاورزی و منابع آبها، توسعه ناموزون آن، فقدان مدیریت کار آمد شهری با وضعیت نابرابری زای اقتصادی، مهاجرت سیل آسای جمعیت روستایی به شهرها تراکم و فشردگی این مهاجرین در محلههای مختلف و جدائیگزینی در شهرها، از مسائل و معضلاتی است که چشم انداز ناپایداری را بر شهرها تحمیل کرده است (مهندسین مشاور امکو ٬ 1379 :15 ). چنین تحولی موجب گستردگی محدوده خدماتی شهرها شده که انبوه جمعیت شهری را بـا سطوح طبقات اجتماعی متفاوت در خود جای داده است. با پویش فزاینده و سریعی کـه در ساخت کالبدی شهر، از سال 1350 به بعد یعنی اوج دوره رشد شهرها و هرج و مرج توسعه کالبدی شهری ایران، آن چنان وسعت مییابد که حتی تدوین قوانین سخت و برخورد قهرآمیز شهرداریها نیز از بروز آن عاجز میماند. نتیجه آنکه شهرهای ایران به خصوص بافت کـالبدی آنها، منشاء و بستر ناپایداری در شهرها میگردد. تغییرات کالبدی و تحولات فضایی شهرها، چنان سریع و شتابنده عمل کرده است که پس از دورهای کوتاه، اکنون شهرهای کشور، نه تنها توانایی حفظ ویژگیهای سنتی و اصیل، خود را ندارند، بلکه اصول تازه و علمی نیز بر کالبد آنها و رشد و توسعه آیندشان با مشکلات بسیاری همراه است(نصیری،54:1384). بیشتر شهرها در گذشته به صورت طبیعی رشد کردهاند، یعنی توسعه شهر بدون برنامهریزی آتی انجام شده و شهر به صورت افقی توسعه یافته است. در رشد طبیعی شهر، سیستم جادهای، پارکها، مدارس، زمینبازی و... بدون نظم و ملاحظات توسعه آتی شهر ایجاد میشدند. امروزه توسعه فیزیکی نابسامان و بیرویه یکی از مشکلات شهر و شهرنشینی جهان سوم در دوران معاصر است. به طوری که طی فرایندی مداوم، محدودیتهای فیزیکی و فضاهای کالبدی شهر در جهات عمودی و افقی به لحاظ کمی و کیفی رشد مییابد و اگر این روند سریع بیبرنامه باشد، ترکیبی نامناسب از فضاهای شهری مشکلزا خواهد انجامید و با عوارضی مثل بینظمی فضایی، گسترش فقر و نابرابری، فرسایش و آلودگی محیط زیست، کاهش زمینهای کشاورزی و ناامنی اجتماعی همراه خواهد بود. به همین دلیل موضوع رشد و توسعه فیزیکی و نحوه برنامهریزی و مدیریت آن به یک مساله مهم سیاسی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی در کشورهای مختلف از جمله ایران بدل شده و عموم مسوولان، مدیران و کارشناسان را به جست و جوی چاره برای حل برانگیخته است (حیدری،10:1385). توسعه فیزیکی و ناموزون شهرها بیشتر به سیاستهای اداری روستا-شهر وابسته بوده، روند بورس بازی، معاملات اقماری زمین نیز از عوامل اصلی در توسعه فیزیکی ناموزون شهرها محسوب میشود. هماکنون یکی از مشکلات تمام شهرها، رشد شهرنشینی و به تبع آن گسترش شاخکهای خزنده شهری بر اراضی پیرا شهری است که پیامدهایی چون: حاشیهنشینی، نابودی اراضی کشاورزی، افزایش جمعیت شهرها، عدم امکان پاسخگویی برای برخی از خدمات و کاربریها در شهر، گسستگی بافتهای فیزیکی، مشکلات زیست محیطی، خصوصا آلودگی و نابسامانی سیمای شهری داشته است (سعید آبادی و همکاران،44:1389). توسعه فیزیکی -کالبدی یک سیستم شهری تحت تاثیر عوامل مختلف قرار میگیرد که یکی از مهمترین این عوامل ویژگیهای محیط طبیعی، یعنی بستری که شهر بر روی آن قرار گرفته میباشد، عواملی مانند: اقلیم، ژٍئومورفولوژی، منابع آب، خاک... در توسعه یک شهر نقش بسیار تعیین کننده و مهمی را میتوانند بر عهده داشته باشند (فریادی و همکاران،2:1386).
شهر نورآباد به عنوان یکی از شهرهای استان فارس با مساحتی در حدود 783 هکتار و جمعیتی برابر 52597 نفر ( درسال1385 ) از نظر جمعیتی، نسبت به سال1345 ده برابر شده و از نظر کالبدی رشد زیادی پیداکرده است این رشد جمعیتی و کالبدی از حدود سالهای 61 ـ 60 ، آغاز گردیده و با شتاب ادامه دارد و افزایش جمعیت شهری هم به طور طبیعی و هم در نتیجه مهاجرت گسترده روستائیان از روستاهای اطراف آن، صورت گرفته است که این روند علاوه بر رشد فیزیکی و کالبدی شهر به ویژه در جهت شرقی موجب ارتقاء نقش و عملکرد شهر از حیث اداری، خدماتی در منطقه شده است. همچنین رشد فیزیکی اراضی شهری که توپوگرافی مساعد، آن را تشدید نموده است، به بورس بازی زمین، توسعه نامتعادل شهر، کمبود سرانههای شهری٬ بالا رفتن تراکم شهر و تخریب زمینهای کشاورزی اطراف شهر انجامیده است. از سوی دیگر وجود جاده ارتباطی شیراز ـ اهواز در نزدیکی محدوده شهر، قابلیت دسترسی به سایر نقاط کشور را افزایش داده، که این موقعیت نیز منجر به جذابیت بیشتر شهر و ورود مهاجرین روستایی از نقاط دورتر شده است. شهر نورآباد از آنجا که از هستههای روستایی تشکیل شده است، اراضی کشاورزی و باغات متعددی در بین آنها گسترده شده که یکی از عوامل عمده محدود کننده توسعه است. ارتفاعات متعدد در پیرامون محدوده کنونی شهر از عوامل محدود کننده توسعه است که در بسیاری از موارد به دلیل شیب زیاد امکان ساخت و ساز را فراهم نمیسازد. ( بوستانی، 118:1388). با توجه به اینکه هرکدام از عوامل شامل( اقلیم، ژئومورفولوژی، منابع آب و خاک و...) در برههای از زمان به صورت جداگانه یا همزمان در رشد و توسعه شهرنشینی نقش عمدهای را ایفا کردهاند، در این تحقیق به مطالعهی تاثیر این عوامل بر روند توسعه فیزیکی این شهر پرداخته و بهترین مکانهای توسعه آن نیز تعیین میگردد.
1-3) اهمیت وارزش تحقیق
درطی روند پویایی توسعه فیزیکی شهر محدودههای فیزیکی و فضاهای کالبدی آن در جهات عمودی وافقی از حیث کمی و کیفی بطور مداوم گسترش مییابند و دچار تحول میگردند. توسعه فیزیکی شهرها درایران با توجه به رشد جمعیت و تحولات جدید تغییرات بسیاری را پذیرفتهاند. با توجه به افزایش گرایش به شهرنشینی، شهرها برای پذیرش جمعیت نیاز به زمینهای وسیع و گستردهای دارند، که این زمینها از ترکیب واحدهای توپوگرافی و ژِئومورفولوژی تشکیل شدهاند. هر اندازه که شهرها توسعه یابند و گسترش پیدا کنند برخورد آنها با واحدهای توپوگرافی و ژئومورفولوژی و موضوعات مربوط به آنها زیادتر می شود.(مشهدیزاده، 47:1374). در گذشته در مکانگزینی شهرها بیشتر به مطالعات انسانی و اجتماعی اکتفا میشد ولی امروزه غفلت از مطالعاتی نظیر زمین شناسی، ژِئومورفولوژی، هیدرولوژی و ... خسارات هنگفتی را برای شهرها در پی خواهد داشت(نگارش، 1382). یکی از اهداف مهم تهیه طرحهای توسعه شهری، توسعه سنجیده شهرها بوده است و این انتظاز منطقی از آن هست که برای انتخاب محورهای توسعه شهری، در مطالعه فیزیکی شهرها، شرایط ژئومورفولوژیک، زمینشناسی، آب و هوا شناسی و ..... و ارتباط و تاثیر متقابل این پدیدهها بر یکدیگر بررسی شود. در راستای توسعه شهری، در صورتی که به اصول و مکانیسمهای فرآیندهای ژئومورفولوژیک، زمینشناسی و مورفودینامیک محیط توجه نشود، تعادل ژئومورفولوژیک محیط بهم خورده و باعث بروز خطرات بزرگی میشود ، به دنبال آن تلفات و خسارات جبران ناپذیری را ایجاد میکند( بخشنده نصرت، 1378: 385). در دهههای اخیر، عوامل اکولوژیکی در توسعه شهرها توجه بیشتری را به خود معطوف داشته است و به عنوان یکی از پایههای اساسی جهت توسعه شهرها معرفی میشود. در این رابطه رعایت عوامل طبیعی و مطابقت دادن توسعه شهرها با آن، از اقدامات اساسی جهت مقابله با حوادث طبیعی و حتی ممانعت از مخاطرات طبیعی نظیر( سیل ،زلزله ، نشست ، ریزش،لغزش، بالا آمدن سطح آب های زیر زمینی و ...) بشمار میرود( عزیزپور، 1375: 3 ).
توسعه فیزیکی شهر نورآباد نیز از این قاعده مستثنی نبوده است واین شهر در سالهای اخیر با توجه به ویژگیهای کالبدی به طور چشمگیری رشد نموده است. هدف از اجرای این پژوهش شناخت عوامل اکولوژیکی موثر در رشد و توسعه کالبدی شهر نورآباد و تحولات مربوط به آن طی دهههای اخیر میباشد. از طرف دیگر نتایج این پژوهش این ارزش را دارد که میتواند برای پژوهشگران دیگری که دررابطه با اثر افزایش جمعیت روی فضاهای کالبدی مطالعه میکنند بسیار ارزشمند باشد. نتایج این تحقیق میتواند به عنوان یک راهنما برای پژوهشگران و برنامهریزان دستاوردهای ارزشمندی داشته باشد واطلاعات و دادههای جدیدی را در اختیار آنان قرار دهد. نتایج این تحقیق ضمن روشن کردن عوامل اکولوژیکی موثر بر توسعه فیزیکی، راهها وراهکارهای عملی برای توسعه فیزیکی را به برنامهریزان نشان میدهد و بهترین مکان بهینه را برای اسکان جمعیت شهری بازگو میکند. نتایج این تحقیق علاوه بر افزودن و غنا بخشیدن به پژوهش های شهری برای مدیران و برنامهریزان ( اعضای شورای شهر-مدیریت شهر) بسیار مفید خواهد بود. همچنین نتایج این تحقیق در ابعاد آموزشی نیز ارزشمند است.
1-4) پژوهشهای علمی انجام شده قبلی در ارتباط با پایاننامه
برای آشنایی بهتر با موضوع مورد مطالعه استفاده از منابع و مراجع و پژوهشهای گذشته و کسب اطلاع از ادبیات موضوع ضروری است که بدانیم در واقع از اوایل قرن بیستم مسائل ومشکلات شهرها بطور عام و بعد از جنگ جهانی دوم بطور خاص مورد توجه جدی قرار گرفت بعد از آن شناخت وتجزیه وتحلیل وارائه راهبرد ها و عوامل موثر در روند توسعه وپیچیدگی شهری و پیامدها و نقش آن در گسترش فضایی – کالبدی در شهرها در دستور کار قرار گرفت. بعد از دهه 1950 شهرها در همه ابعاد مورد مطالعه قرار گرفتند. از جمله محققان و جغرافیدانان خارجی و داخلی در تبیین عوامل موثر بر توسعه و رشد ناهمگون شهرنشینی وشهرگرایی و پیامدهای آن بوده که مسائل چون مهاجرت٬ پیامدهای رشد کمی٬ شناخت و روابط حاکم در مناسبات شهر و روستا، انواع نارسائیها را در عرصههای شهری و..... در بر داشته است.گفتنی است در ایران نیز پژوهشگران و محققانی در این رابطه منابع متعددی به رشته تحریر درآورده اند. از جمله:
- نظری (1370) پژوهشی با عنوان گسترش فضایی شهر تهران و پیدایش شهرکهای اقماری انجام داده است که بر تاثیر بیچون و چرای گسترش فضای فیزیکی و نیروی انسانی شهر تهران در روستاهای حوزه نفوذ تاکید دارند و گسترش انفجارگونه و لجام گسیخته شهر تهران را سبب نابودی روستاهای اطراف و از بین رفتن فضای زیستی جمعیت پایتختنشین قلمداد میکنند.
- فریادی و همکاران (1386) پروژه - ریسرچای با عنوان مقایسه نقش و تاثیر عوامل محیط طبیعی در توسعه فیزیکی –کالبدی شهرها و با روش تحلیلی-میدانی و کتابخانهای انجام داده و به این نتیجه رسیدند که از مهمترین عامل طبیعی تاثیرگذار بر توسعه فیزیکی – کالبدی شهرها، ویژگیهای شکل زمین، ناهمواریها و به طور کلی ژئومورفولوژی بوده و هر سه پارامتر در نظر گرفته شده در توسعه فیزیکی شهرها تاثیر داشته اند.
- سعیدی و همکاران(1389) پروژه - ریسرچای با عنوان مدلسازی توسعه کالبدی و تعیین مکان بهینه برای اسکان جمعیت شهر سردشت تا افق 1400 به روش دلفی و منطق بولین در سیستم اطلاعات جغرافیایی و با روش توصیفی-تحلیلی و نوع تحقیق توسعهای- کاربردی انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که بستر و فضای جغرافیایی شهر به لحاظ شرایط طبیعی-محیطی پتانسیل اسکان جمعیت با توجه به رشد پیشبینی شده جمعیت (4/1) تا افق 1400 را نخواهد داشت. از طرف دیگر محاط بودن شهر سردشت به وسیله عوارض طبیعی و ژِئومورفولوژیک از طرف دیگر کمبودهای شدید شهر به لحاظ سرانه کاربریها، تجهیزات، تاسیسات و امکانات و خدمات و مهمتر از همه مسکن تا افق 1400، شهر را با محدودیت جدی روبهرو میباشد.
- محمدرضا ثروتی و همکاران(1390) پروژه - ریسرچای با عنوان بررسی تنگناهای طبیعی توسعه فیزیکی شهر سنندج با روش کتابخانه ای-میدانی انجام دادند که به این نتیجه رسیدند عواملی چون ارتفاعات آبیدر و تپه های داخل شهر و رودخانه قشلاق تنگناهایی برای توسعه شهر سنندج بوجود آوردهاند.
- عنایتاله موسوی (1385) در پایان نامه کارشناسی ارشد خود در رشته جغرافیا و برنامهریزی شهری دانشگاه اصفهان، تحقیقی با عنوان نقش عوامل جغرافیایی در توسعه کالبدی-فیزیکی شهر ایذه انجام داده است و بدین نتیجه رسید فرم شهر ایذه شعاعی است و عوامل طبیعی در توسعه کالبدی ایذه نقش موثری دارند.
- الناز همپانژاد (1386) در پایانامه کارشناسی ارشد خود در رشته جغرافیا و برنامه ریزی شهری دانشگاه نجف آباد موضوعی را با عنوان بررسی و تحلیل گسترش کالبدی شهر ارومیه تحقیق نمود و به این نتیجه رسیده است که وضعیت طبیعی و از طرف دیگر دیگر رشد جمعیت شهری باعث گسترش کالبدی شهر و جهت این گسترش شده است.
- منصور ملکی در پایاننامه کارشناسی ارشد (1387) خود در رشته جغرافیا و برنامهریزی شهری دانشگاه اصفهان موضوعی را با عنوان، شهر سنندج و روند توسعه فیزیکی آن انجام داده است و در این پژوهش به این نتیجه رسیده است که شکل توسعه فیزیکی شهر سنندج در طول این چند دهه بیش از هر چیز متاثر از شکل طبیعی و بیشتر از همه کوهستانی بودن این شهر است.
- علیاصغر پیلهور (1388) در پایاننامه کارشناسی ارشد خود در رشته جغرافیا و برنامهریزی شهری دانشگاه شهید بهشتی موضوعی را به عنوان، علل وپیامدهای توسعه فضایی شهر بجنورد انجام داده است و در این پژوهش به این نتیجه رسیده است که عواملی از جمله باروری بالا، کمبود مرگ ومیر بدلیل بالا رفتن کیفیت امکانات بهداشتی و مهاجرتهای روستایی باعث توسعه شهر شده است و از طرف دیگر این توسعه شدید باعث از بین رفتن باغات و زمینهای کشاورزی، ساخت وسازهای غیر مجاز و توسعه نامتعارف شهری شده است.
همچنین میتوان به طرحهای شهر نورآباد که شامل طرح تفضیلی و جامع میباشد اشاره نمود.
طرح جامع شهر نورآباد در سال 1379 انجام گرفته است، و از نقاط قوت آن میتوان به:
1- نظم بخشیدن به توسعه شهر 2- تجزیه و تحلیل جمعیت شهر و مشخص کردن نیازهای خدماتی و رفاهی این جمعیت 3- تجزیه وتحلیل کاربریهای شهری و بررسی کمبودهای آن اشاره نمود و اما در این طرح محدوده شهر بیش از حد نیاز جمعیت در نظر گرفته شده است و این امر باعث از بین رفتن زمینهای کشاورزی و باغات اطراف شهر شد، همچنین بسیاری از اطلاعات بدست آمده قابل اطمینان نمیباشد و ابهام دارد. شایان ذکر است که در تمام طرحهای جامع کشور و علل الخصوص طرح جامع شهر نورآباد مبنای کارکردی آنها بر اساس و تقلید از طرحهای 40 تا 50 سال پیش است که در کشورهای پیشرفته دنیا اجرا میشده است و در واقع این طرحها با شرایط امروز شهرها دیگر تطابقی ندارد.
- طرح تفضیلی شهر نورآباد هم که در سال 1383 تصویب شده است نیز دارای نقاط قوت و ضعفی میباشد.
جدید بودن طرح، که در حال حاضر میتواند مبنایی برای برنامهریزیهای شهر باشد و تجزیه وتحلیل دقیق مسائل شهری و مشکلات آن از نقاط قوت آن بشمار میرود. در زمینه کاربریهای پیشنهادی برای شهر بسیار خوشبینانه و بلند پروازانه مسئولین طرح عمل کردهاند و مساحت کاربریها را زیاد انتخاب کرده اند همچنین مسائل مطرح شده در این طرح بیشتر کاربرد برای وضع موجود شهر دارد و مناطقی را که تحت تاثیر توسعه شهر، زیر ساخت و ساز میرود در ارتباط با وضع موجود فرض نکرده است.
1-5) اهداف تحقیق
پژوهشهای شهری راهبردی بر مطالعه فرایندهای شهرنشینی و تاثیرات ناشی از این فرایندها در سطح جامعه و محیط اطراف آنها تاکید دارد. هدف از انجام این پژوهش‌ها گردآوری اطلاعات لازم و شناخت دقیق‌تر تأثیرات توسعه فیزیکی زندگی شهری بر محیط زیست اطراف آن به منظور تصمیم گیری درباره اهداف و فراهم نمودن خط مشی هایی برای بالا بردن کیفیت زندگی شهروندان است. هدف از پژوهش علمی کشف واقعیتها و برقرار کردن روابط میان آنها و تبین شرایط و رویدادهاست که به یک رشته تعمیمهای منطقی منجر می شود تا در صورت امکان بتوان براساس آن به پیشبینی رویدادها پرداخت. برای مشخص نمودن توسعه فیزیکی شهری اهداف مورد نظر به صورت زیر میباشد:
1- مکانگزینی شهر نورآباد براساس مدل اکولوژیکی توسعه شهری
2- بررسی وضعیت تناسب عوامل اکولوژیکی منطقه برای توسعه شهری
3- مکانیابی بهینه توسعه آتی شهر نورآباد براساس عوامل اکولوژیکی
4- اراِِئه پیشنهادات و راهکارهای اجرایی برای برنامهریزان و مدیران شهری
1-6) سوالات و فرضیه های تحقیق:
سوالات:
1- توسعه فیزیکی شهر نورآباد با توجه به توانهای اکولوژیک چگونه بوده است؟
2- براساس عوامل اکولوژیکی، بهترین مکان برای توسعه واسکان در فضاهای اطراف شهر نورآباد کجاست؟
فرضیات پژوهش:
بر این اساس فرضیاتی که در این تحقیق سعی در اثبات آن هست عبارت است از:
1- توسعه فیزیکی شهر با توانهای اکولوژیک منطقه هماهنگ نبوده است.
2- با توجه به سطوح هموار زمین و نقش آن در توسعه فیزیکی شهر نورآباد، قسمتهای شرق و غرب بیشترین تناسب را نشان میدهند.
1-7) روش تحقیق
هدف از انجام پژوهش‏های شهری راهبردی عبارتست از: شناخت مسائل و مشکلات فضاهای شهر و پسکرانه های آن و گره گشایی و چاره اندیشی نسبت به این مشکلات است. جهت بررسی دقیق و عمیق مسائل شهری لازم است مؤلفهها و عوامل تاثیر گذار بر حسب نوع درجه و اهمیتشان مورد بررسی و مطالعه موشکافانه قرار گیرد. بعلاوه با توجه به رشد وگسترش سریع شهرها وجود انبوهی از متغیرهای موثر در آنها و همچنین حجم باور نکردنی اطلاعات، بکارگیری شیوههای سنتی در تحلیل مسائل چندان معقول و رسا نیست و گاهاً پژوهشگر را به اشتباه میاندازد. عواملی همچون رشد جمعیت، مهاجرت و پیامدهای آن، خدمات رسانی و توزیع عادلانه و بهینه خدمات در محیط شهر و بالاخص مادر شهرها با موانع و معضلاتی همراه است، لذا اتخاذ سیاست های کارآمد و بجا در رابطه با ارائه خدمات، بهینه یابی پهنههای مناسب برای گسترش شهری و تخصیص بهینه فضا برای جمعیت ساکن در بخش های مختلف شهر (حاشیه، مرکز و … ) جهت دسترسی سریع و کم هزینه شهروندان، از اهداف و مراحل تحقیق می‏باشد.
نوع تحقیق تئوری_کاربردی و روش آن توصیفی_تحلیلی است. با توجه به اینکه هدف از پژوهش حاضر ، بررسی نقش عوامل اکولوژیکی در توسعه فیزیکی شهر نورآباد میباشد، برای این منظور ابتدا برای تشخیص و ضرورت تعیین مکان بهینه برای توسعه آتی، شاخصهای موثر در توسعه فیزیکی را مشخص نموده و لایه های اطلاعاتی را تهیه میکنیم سپس به شناسایی ویژگیهای طبیعی( توپوگرافی، زمین شناسی، ژئومورفولوژی، خاکشناسی و.. ) جمع آوری اطلاعات مربوطه پرداخته شده است. برای تهیه اطلاعات مورد نیاز، ابتدا نقشههای توپوگرافی با مقیاس 50000 وارد محیط Arc GIS 9.3 گردید، سپس این نقشهها، زمین مرجع و رقومی شدند. پس از رقومی کردن، مدل ارتفاعی رقومی DEM شهر نورآباد تهیه گردید و بدین طریق لایههای اطلاعات شیب و جهت دامنه منطقه تهیه شد. پس از تبدیل لایههای اطلاعاتی به فرمت رستری، ویژگیهای شیب، ژئومورفولوژی، فاصله از رودخانه و پوشش گیاهی، بارش و دما مشخص گردید. مرحله بعد تهیه نقشههای مربوط به مکانیابی توسعه شهری، مکانگزینی شهر نورآباد و مکانیابی توسعه آتی شهر در محیط GIS بود. که دراین مرحله نقشهها، تهیه گردید، سپس با توجه به هریک از معیارهای اکولوژیکی (قره گوزلو –مخدوم) اقدام به ارزیابی تناسب هریک از عوامل اکولوژیکی برای توسعه شهری گردید. با توجه به منطق بولین مناطقی که متناسب با معیارها بودند امتیاز 1 و مناطقی که نامناسب بودند امتیاز صفر گرفتند و سرانجام تلیفق نقشهها ( Overly ) صورت پذیرفت. این کار برای این منظور انجام گرفت که نقش مثبت و منفی عوامل اکولوژیکی منطقه بر روی توسعه فیزیکی و مکان گزینی شهر نورآباد مشخص گردد.GIS با داشتن قابلیت های منحصر به فرد در ایجاد سیستمهای پشتیبانی و تصمیم گیریهای فضایی و با داشتن توابع تحلیلی (بخصوص امکانات تحلیل شبکه، مدل های تخصیص مکانی و بطور کلی مدلسازی) می‏تواند درحل مسائل مختلف منجمله تحلیل دسترسیها، تعیین حوزه نفوذ، مکانیابی و تخصیص منابع، توسعه پایدار، توسعه عدالت اجتماعی و… به عنوان ابزاری قدرتمند با قابلیت انعطاف پذیری بالا عصا و یاور مدیران و سازندگان پیکره شهرها باشد. بعلاوه به هنگام کردن نقشه که درگذشته ماهها به طول میانجامید درحال حاضر به طور ساعتی انجام میپذیرد (محمدی ،1381، 60). GIS هزینهها را کاهش داده و زمان (که در برنامهریزی اهمیتی خاص دارد) را بطرز شگرفی مطیع خود ساخته است.1-7-1) مدل منطق بولین یا منطق صفرو یک).
این منطق برگرفته شده از نام ریاضیدان مطرح انگلیسی ( جورج بولی ) بوده است. در این مدل، اطلاعات راجع به هر نقشه ورودی به شکل دوتایی (باینری 9 صفر و یک تبدیل می شوند و نقشه خروجی نیز بعد از ترکیب یک نقشه جدید با دو کلاس صفر و یک خواهد بود. به عبارت دیگر عضویت در یک مجموع مناسب است با نامناسب، و حد وسطی ندارد و نقشههای نهایی و تلفیق یافته نیز هر پیکسل یا مناسب است یا نامناسب تشخیص داده میشود( نقیبی، 1382، 17 ). منطق بولین یا منطق (صفر و یک)، ترکیب منطقی نقشهها را به صورت صفر و یک نشان میدهد که با عملکردهای شرطی نتیجه بدست میآید. این مدل دارای مجموعه ای است که فقط دو عنصر دارد و باید با هر یک از معیارهای ترکیب شونده اهمیت برابر داده شود و لذا برای انتخاب مکان، این محل یا مناسب است و یا نامناسب و هیچ حالی دیگری ندارد( ثنایی نژاد، 196:1376).
در تحلیل مدل های فضایی، عملیات مربوطه معمولا لایه به لایه انجام میشود. عملیات یک یا چند لایه را به عنوان ورودی دریافت کرده و براساس آن لایه جدیدی به عنوان خروجی تولید میکند. براساس این روش در نتیجه ترکیب لایهها، واحدهایی به عنوان مناطق مناسب انتخاب میشوند که تمام عوامل اکولوژیکی آن مناسب (1) باشند. اگر تنها براساس یک عامل، واحدی نامناسب تشخیص داده شودآن قسمت از مجموعه زمینهای نامناسب حذف خواهد شد. به این طریق با ورود هر لایه به مدل محدوده واحدهای مناسب کوچکتر شده تا اینکه در نهایت براساس جمع معیارها واحدهایی که باقی میماند به عنوان محدوده مناسب تشخیص داده میشوند. گاهی اوقات در نتیجه ورود لایه ها به مدل و محدود شدن واحدهای مناسب، ممکن است هیچ واحدی به صورت مناسب باقی نماند زیرا به هر حال بخشهای مختلف سرزمین در زمینه های متفاوت ممکن است دارای محدودیت هایی باشند. به این ترتیب از میان مجموعه معیارها تنها براساس یک معیار، نامناسب تشخیص داده شوند در این صورت کل آن واحد از مجموعه زمینهای مناسب خارج میشود. در حالی که این امکان وجود دارد که نامناسب بودن این معیار را از طریق اقداماتی جبران کرد.(فرجی سبکبار و مطیعی لنگرودی، 1381).
1-8) مشکلات تحقیق
در طول هر تحقیق براساس موضوع، مکان و زمان تحقیق مشکلاتی رخ میدهد، نظر به اینکه در زمینه برنامهریزی شهری در شهر نورآباد تاکنون مطالعات جامعی صورت نگرفته است بنابراین طبیعی است که مشکلات زیادی بر سر راه تهیه و تدوین این رساله وجود خواهد داشت. در انجام این تحقیق مشکلات زیادی وجود داشت که سرعت انجام کار را کاهش میداد. بطور کلی اهم مشکلاتی که نگارنده با آن مواجه بوده است عبارتند از :
- به دلیل نبود یک نقشه مبنایی دقیق جهت انجام کار و عدم همکاری سازمانهای مربوطه جهت تهیه نقشه برای انجام تحقیق، تهیه نقشه پایه به سختی صورت پذیرفت.
- عدم همکاری سازمانهای متولی در امر تهیه آمار و اطلاعات لازم و تأخیر مسئولین مربوطه جهت ارائه آمار و اطلاعات.
- عدم دسترسی به آمار واطلاعات شهرستان و شهر نورآباد به دلیل جوان بودن بعضی از ادارات و نبود واحد آمار در بسیاری از ادارات مربوطه.
- ارجاع بسیاری از ادارات به مرکز استان برای اخذ آمار و اطلاعات مورد نیاز.
فصل دوم
مبانی نظری تحقیق

2-1). مقدمه: این فصل از تحقیق، ابتدا مفاهیم اساسی و پایه مربوط به توسعه شهری و سپس متغیرهایی را که، در توسعه فیزیکی شهر نقش دارند مورد بررسی قرار گرفتهاند.
2-2) مباحث مربوط به توسعه شهری
شهر
شهر و شهرنشینی روند اجتماعی برجسته‌ای است که بیشتر موجب دگرگونی در روابط متقابل انسان با محیط و با انسانهای دیگر شده است. در حقیقت تغییر در واکنش‌های انسان‌ها نسبت به هم و نسبت به محیط، به تحول اجتماعی و دگرگونی فضائی امکان داده که نمود عینی آن به صورت یک پدیده نو که اصطلاحاً (شهر نامیده می‌شود ) نمایان گردیده است. ویژگیهای شهر و مفهوم آن در دوره‌های مختلف تاریخی و مناطق مختلف یکسان نبوده و مفهوم آن در هر دوره و مناسب با هر سرزمینی در مسیر تاریخ تفاوتهایی را نشان می‌دهد. امروزه تعریف جامعی از شهر که بتواند شامل کلیه شهرهای جهان باشد مشکلست، چرا که شهرها به سیستم‌های اقتصادی و اجتماعی همسان وابسته نبوده و نکات مشترکی بین آنها وجود ندارد. بنابراین هر یک از جغرافیدانان بنا به ادراک و برداشت خود تعریفی از شهر کردهاند ( فرید، 1382 : 1 ). در واقع شهر زیستگاهی است انسان ساخت و در زیر یک قدرت سیاسی مشخص که تمرکز جمعیتی نسبتاً پایداری را در درون خود جای می‌دهد، فضاهای ویژه براساس تخصص‌های حرفه‌ای به وجود می‌آورد تفکیکی کما بیش مشخص میان بافت‌های مسکونی و کاری ایجاد می‌کند و فرهنگی خاص را به مثابه حاصلی از روابط درونی خویش پدید می‌آورد که درون خود خرده فرهنگ‌های بیشماری را حمل می‌کند( فکوهی، 1383: 28-29 ). با این همه شهر اجتماعی است با تعداد و تراکم معین و متناسب جمعیت، با بافت و ساختار کالبدی یکپارچه و بهم پیوسته اعم از محلات، کوی‌ها، و یا مناطق مسکونی، فضاهای فرهنگی، بازرگانی، تولیدی، اداری، ارتباطی، کشاورزی و نظایر آنها که اکثریت ساکنان شاغل دائمی آن در مشاغل غیر کشاورزی بکار اشتغال داشته و بر اثر تمرکز تولید و خدمات فرامحلی، کانون سیاسی-اجتماعی، فرهنگی، اداری، مواصلاتی، و مرکز مبادلات اقتصادی و تأمین نیازهای حوزه جذب و نفوذ فضای پیرامون خود نیز می‌باشد ( نظریان،1383: 4-1 ). شهر به مثابه بخشی از سلسله مراتب سیستم فضایی و تقسیمات سیاسی– جغرافیایی هر کشور براساس شاخصهای مختلفی مانند: نوع حکومت، مدیریت، سطح آگاهی، علاقهمندی اجتماعی و مشارکت مردم در نظام تصمیمگیری شکل میگیرد( زاهدیفر، 1373 : 10 ).
برنامهریزی
بطور کلی از زمانی که بشر برای شناسایی محیط اطراف و تسهیل در امر زندگی و رفع مشکلات و نیازهای خود به تکاپو پرداخت، در حقیقت، دست به یک نوع برنامه‌ریزی زد. در صورتی که بخواهیم تعریفی کلی از برنامه‌ریزی داشته باشیم، می‌بایستی برنامه‌ریزی را عبارت از کوششی در جهت انتخاب بهترین برنامه‌ها در جهت رسیدن به هدفهای مشخص بدانیم که ممکن است این کوشش‌ها و برنامه‌ها، تا مرحله نهایی هدف نیز پیش نرود، بلکه گامهایی در جهت رسیدن به آن باشد (شیعه، 1381: 85-86 ). برنامه‌ریزی به معنای اندیشیدن و تنظیم پیشاپیش امور، قبل از بروز وقایع و رویدادها است تا در اموری همچون بهداشت، سلامت، رفاه، آسایش، خوشبختی افراد جامعه، نتایج مطلوبی بدست آید، بدیهی است برای برنامه‌ریزی دقیق می‌توانیم اشتباهات گذشته را جبران نموده و نسبت به آینده هوشیار‌تر عمل کنیم ( هیراسکار، 1376: 14).
برنامه‌ریزی فعالیتی است که بشر از آغاز به آن مشغول بوده است. هیچ اقدامی برای رسیدن به هدف هرچه باشد به نتیجه نمیرسد، مگر آنکه شامل برنامهریزی باشد. اقدامات لازم برای نیل به هدف به طور اصولی از مراحل زیر میگذرد:
مشخص کردن هدف‌ها
انتخاب وسایلی که برای رسیدن به هدف‌ها به کار می‌رود
به کار بردن این وسایل
این سه مرحله روی هم فرایند برنامه‌ریزی را تشکیل می‌دهند. با توجه به این توضیحات ارائه شده، برنامه‌ریزی را چنین می‌توان تعریف نمود: "تصمیم آگاهانه جهت یافتن راههای مناسب برای رسیدن به مطلوب‌های انسانی و تأمین منابع لازم، برنامه‌ریزی محسوب میگردد" ( استعلاجی و عبدالرضا مسلمی، 1380: 10 ). برنامه‌ریزی دارای تعاریف زیادی می‌باشد، برای درک بهتر مفهوم برنامه‌ریزی و آشنایی با دیدگاههای دیگر در مورد آن در زیر چند نمونه از آنها ذکر می‌شود:
برنامهریزی فرآیندی است آیندهنگر که به شدت تحت تأثیر گذشته و حال است. برنامه‌ریزی دانش علمی و تکنولوژیک را با فعالیتهای ساخت اجتماعی مرتبط میسازد (Fridman,1987, 38).
"پیتر هال" برنامه‌ریزی را چنین تعریف می‌نماید: «برنامهریزی، به عنوان فعالیتی همگانی، فراهم آوردن سلسله‌ای از کارهای منظم است که به دسترسی به هدف کلی و یا هدف‌های کلی بیان شده می‌انجامد» (سیف‌الدینی، 1383: 32). "واترسون" برنامه‌ریزی را چنین تعریف می‌کند: برنامه‌ریزی، فعالیتی سازمانیافته و تلاشی هوشیارانه، به منظور گزینش بهترین راه‌حل‌های پیشنهادی موجود، برای دسترسی به هدفهای کلی ویژه است. برنامهریزی، نشان دهنده بکارگیری بخردانه دانش انسان برای فرایند دستیابی به تصمیم‌هایی است که همچون بنیانی برای فعالیت انسان، عمل می‌کنند. هسته مرکزی این فعالیت، ایجاد رابطه بین هدف‌های نهایی و ابزار دستیابی به آنها، با هدف دسترسی به هدف‌های نهایی، با استفاده از باکفایت‌ترین و کارآمدترین استراتژی‌ها است» (همان کتاب، ص 30)."فریدمن" برنامهریزی را نوعی تفکر درباره مسائل اجتماعی، اقتصادی تعریف نموده که جهت‌گیری و آینده‌نگری به صورت علمی، در روابط، اهداف و تصمیمات همه جانبه دارا بوده و بشدت در زمینه خطمشی و برنامه از جامعیت برخوردار باشد (زیاری، 1383: 19) و از لحاظ سیستمی به منظور بهبود زندگی انسانها سیستمها را تحت کنترل خود درآورد ( Fridman & Alonso, 1964,61).
برنامهریزی شهری
همانطور که در تعریف برنامهریزی بیان گردید٬ برنامهریزی کلا عبارت است از یک فعالیت علمی و منطقی٬ در جهت رسیدن به هدفهای مورد توجه جامعه. اگر این مبنا مورد قبول واقع شود برنامهریزی شهری عبارت است از تامین رفاه شهرنشینان٬ از طریق ایجاد محیط بهتر٬ مساعدتر٬ آسان تر٬ سالمتر٬ ودلپذیرتر (شیعه، 1383 : 101). برنامهریزی شهری٬ در واقع در جهت تامین نیازهای خدمات شهری٬ و در نظر گرفتن عوامل مختلف اقتصادی و اجتماعی در یک سیستم برنامهریزی شهری جامع و پویا٬ مشخص کردن سیاستها و برنامههای توسعه شهری٬ هماهنگ کردن آنها با سایر برنامههای عمرانی در سطح منطقهای و کشوری و تنظیم برنامه ها و طرحها در دوره زمانی معین است(زیاری،1383 : 55-54 ). برنامهریزی شهری پویاست و علت پویایی آن این است که شهر مانند یک موجود زنده است که مقداری مکانیسم این ارگانیسم را متاثر میکند. بنابراین، جهت تامین نیازهای خدمات شهری و در نظر گرفتن عوامل مختلف اقتصادی و اجتماعی در یک سیستم برنامهریزی شهری جامع و پویا٬ مشخص کردن سیاستها و برنامههای توسعه شهری٬ هماهنگ کردن آنها با سایر برنامههای عمرانی در سطح منطقهای و کشوری، و تنظیم برنامهها و طرحها در دوره زمانی معین از اولویت ویژهای برخوردار است(شیعه، 1383 : 102 ).
کاربری اراضی
مفهوم کاربری اراضی به معنای به کارگیری زمین برای اهداف به خصوص توسط انسان می‌باشد. (meyer, 1994, 10) کاربری زمین به طور ذاتی درباره‌ی تمام جنبه‌های فضایی یا فعالیت‌های انسانی در زمین و طریقه‌ای که سطح زمین می‌تواند برای نیازهای مختلف آماده شود و از آن بهره‌برداری گردد بحث می‌کند. (Robing, 1989, 19-20) و یا کاربری زمین جنبه‌های فضایی همه‌ی فعالیت‌های انسانی را در روی کره‌ی زمین برای رفع نیازهای مادی و فرهنگی او نشان می‌دهد. (Northam, 1975, 168).
کاربری زمین در واقع بهره‌برداری صحیح انسان از طبیعت است که در چند دهه‌ی اخیر از سوی پژوهشگران به ویژه دانشمندان علم جغرافیا به کار رفته است. در واقع این واژه استفاده از امکانات و توانایی زمین را نشان می‌دهد به عبارت دیگر نحوه‌ی استفاده از زمین و کارکردی که به آن تعلق می‌گیرد را کاربری زمین گویند این کارکرد ممکن است در مقیاس منطقه باشد و یا در مقیاس سکونت‌گاه‌های انسانی و شهر مد نظر باشد (عسکری، رازانی و رخشانی، 1381: 5) بر همین مبنا برنامه‌ریزان معمولاً زمین را از نظر میزان کاربرد و اثرات آن به محل، محیط و جامعه دستهبندی می‌کنند (سیف‌الدینی، 1378: 259).
رشد و توسعه شهری
رشد شهری اضافه شدن مناطق و محلههای جدید و گسترش خودرو و بیرویه شهرها را شامل میشود. توسعه فیزیکی و رشد جمعیت شهری به سرعت تغییرات و دگرگونیهای را در شکل شهر بوجود میآورند که به صورت گسترش فیزیکی شتاب آلود و به صورت نامتعادل و ناهماهنگ بروز میکند٬ رشد شهری به نوعی حاکی از عدم وجود برنامهای خاص و یا متعادل با گسترش و افزایش جمعیت است بطور کلی افزایش کاربری مسکونی و تخصیص حداقل سرانهها و فضاها به سایر کاربریها پیشی گرفتن رشد بر توسعه یا تقدم مقیاس بر عملکرد و برتری کمیت بر کیفیت نام دارد (همپانژاد ،1388: 18 ). توسعه عبارت از تغییرات کمی و کیفی که هدفش بهبود توسعه یافتگی اجتماعی– اقتصادی و ارتقای معنوی باشد (صابری فر٬ 1378 ، 28 ). به بیانی دیگر توسعه عبارت است از وسعت دادن یک پدیده در ابعاد مختلف که جامعیت داشته و دربرگیرنده توسعه اقتصادی٬ سیاسی٬ فرهنگی و تغییرات رفتار فردی نیز میباشد(زمردیان٬ 1374 : 14 ).
توسعه شهری به عنوان یک مفهوم فضایی را میتوان به معنای تغییرات در کاربری زمین و سطوح تراکم جهت رفع نیازهای ساکنان شهر در زمینهی مسکن٬ حمل و نقل و اوقات فراغت تعریف کرد (1996, 266 ,mukomo). هر چند اغلب اصطلاحات رشد و توسعه فیزیکی شهر به جای یگدیگر مورد استفاده قرار می گیرند. اما باید اذعان کرد که هر دو دارای مفاهیم جداگانه هستند به طوری که اکثر متخصصین برنامهریزی شهری معتقدند رشد شهری و گسترش خودرو باعث رشد بیرویه شهرکها٬ مناطق مسکونی و افزایش بی اصول و نا برابر سطوح مختلف شهری است ( وبر، 39:1369).
مفهوم توسعه فیزیکی
از ترکیب انواع فضاها یا کاربریهای مسکونی٬ تجاری٬ صنعتی٬ تفریحی٬ و مذهبی ایجاد ارتباط و حرکت در زمان و مکان بین فضاهای یاد شده پیکرهای به وجود میآید که به صورت یک سیستم فیزیکی یا کالبدی عمل میکند. این پیکره را میتوان یک کالبد به حساب آورد و گسترش این پیکره را توسعه کالبدی یک شهر یا یک مکان جغرافیایی قلمداد کرد (زنگیآبادی٬ 1376: 192 ). به عبارتی دیگر مفهوم توسعه فیزیکی عبارت است از افزایش و گسترش وسعت شهر در اراضی پیرامونی خود یا الحاق مراکز سکونتی اطراف شهر به شهر اصلی به طوری که کاملا در شهر مادر ادغام گردند (دهاقانی٬ 1378 : 412).
فضای شهری
مفهوم فضا به کلیه فعالیتهای و ساختارهای شکل گرفته در مکان اطلاق میشود. فضا یک مقوله بسیار عام است. فضا تمام جهان هستی را پر میکند و ما را در تمام طول زندگی احاطه کرده است(هدمن و یازوسکی٬ 1381 : 67 ). فضای شهر٬ شامل کلیه سازههای شهری از جمله خیابانها٬ ساختمانها٬ میدان ها و آب نماها٬ پارکها٬ فضای سبز٬ پلها و سایر عناصر شهری است. خیابانها مهمترین٬ حساسترین٬ و بیشترین فضاهای عمومی یک شهر را تشکیل میدهند. حساسیت و اهمیت خیابانها و به طور کلی شبکه ارتباطی به دلایل زیر است : (بحرینی ٬ 1375 :3-1)
1- سطح زیادی از فضاهای عمومی را به خود اختصاص میدهد.
2- عنصر اصلی فرمدهی به شهر هستند.
3- محل اتصال و ارتباط فضاهای دیگر شهر هستند.
4- نماد اجتماعی و فرهنگیاند.
5- مهمترین وسیله و ابزار طراحی شهریاند.
فضای شهری یک نمونه از فضای جغرافیایی است. مرکز شهر یا بافت قدیم به دلیل مرکزیت٬ مهمترین فضای شهری است. فضای شهری توسعه فرایندهای طبیعی٬ نظام یافته به وسیله انسان٬ شرایط اجتماعی٬ سیاسی و به طور کلی فرهنگی جامعه شکل میگیرد. در واقع فضای شهری٬ بخشی از سطح زمین است که به همراه درونمایه مادی و اجتماعی و فرهنگی به وجود میآید. از این رو فضای جغرافیایی شامل طبیعت و همه منابعی است که می تواند به طور مستقیم و غیرمستقیم با نیازهای انسانی برخورد کند و چهره جدیدی از سطح زمین را به عنوان فضای شهری بسازد. بدینسان که فضای جغرافیایی یک حوزه زیستگاهی است که از شرایط طبیعی و ساختارهای اجتماعی جامعه شکل میگیرد (شکویی ، 118:1375). با رشد و توسعه فرهنگی از قرن بیستم به بعد نقش فرهنگ در ایجاد تغییر و تحول فضاهای شهری بیشتر شده است. به طور کلی بعضی از محققان معتقدند که هر فعالیتی که انسان انجام میدهد اساسا متکی به فرهنگ اوست. فرهنگ مجموعهای از عقاید٬ آداب و رسوم٬ نسبتها٬ مقررات حاکم و خلاصه شیوه زندگی انسانهاست. هویت هر شهر علاوه بر ویژگیهای محیط طبیعی و نحوه رفتار و گویش و لباس پوشیدن مردم٬ از طریق فضاهای شهری آن شهر شناخته میشود.از جمله مهمترین عناصر تشکیل دهنده هر شهر٬ فضاهای شهری آن است که با شناخت آنها شهر قابل بازشناسی میگردد. پس برای اینکه شهری هویت قوی و به یاد ماندنی داشته باشد٬ باید فضاهای عمومی شهر دارای فرم متناسب٬ منطقی و زیبا پاسخگو به عملکرد مرتب بر آنها باشند(لاری بقال، 1380 : 65 ).
بافت شهری
بافت شهر عبارت است از دانهبندی و درهم تنیدگی فضاها و عناصر شهری که به تبع ویژگیهای محیط طبیعی، بهویژه توپوگرافی و اقلیم در محدوده شهر یعنی بلوکها و محلههای شهری به طور فشرده و یا گسسته و با نظمی خاص جایگزین شدهاند(توسلی ، 1368 :5 ). بافت هر شهری کمیتی پویا و در حال تغییر است که وضع کالبدی شهر و چگونگی رشد و گسترش آن را در طول زمان نمایان میسازد. بافت هر شهر، ابتدا دانهبندی فضای کالبدی شهر، یعنی فضاهای خالی و پر تراکم آنها را نسبت به یکدیگر مشخص می کند. همچنین چگونگی و فاصله بین عناصر شهری را معین میکند. بافت شهر شبکه گذرگاهی و نحوه توزیع فضایی آنها را نشان میدهد. ابعاد و اندازه هر یک از فضاهای کالبدی در افق و در ارتفاع با صورت عمودی و یا افقی میتواند نماینگر نوع و حجم بافت خاصی از شهر باشد. فضاهای خالی گویای ویژگیهای خاص شهریاند. مثلا فضاهای خالی موجود در مرکز محلههای شهری و راههای مهم و تقاطعها و در مجموع بافت،گویای وجود مراکز و هستههای شهری و محلهای هستند. بافت هر شهر نحوه شکلگیری و مراحل رشد و توسعه شهر را در طول تاریخ نشان میدهد. یکی از عوامل اصلی و بسیار مهم شکلگیری بافت شهر در گذشته عوامل محیط طبیعی بوده است. سه عامل توپوگرافی زمین، آب و هوا و منابع آب، عوامل اساسی و مهم طبیعتاند که در بافت شهرهای قدیمی ایران تاثیر عمیقی به جای گذاشتهاند(سلطان زاده ، 1369 : 299 ). بافت شهری از سه عنصر مرتبط به هم تشکیل شده است :
1- طراحی شبکههای ارتباطی که آرایش شبکه خیابانها و گذرها و الگوی تفکیک زمین و بناها را مشخص میسازد و تحت تاثیر شیوه زندگی و معیشت و فرهنگ شهروندان است.
2- الگوهای کاربری که کاربریهای زمین و فضاها را نشان میدهد.
3- طراحی فضاها یا ساختارهای کالبدی بر روی زمین که در مجموع، بافت شهری را تشکیل می دهد.
نظریات مورفولوژیکی و توسعه فیزیکی شهر
نظریات مورفولوژیکی در علم جغرافیا٬ از مفهوم چشمانداز گرفته شده است که ابتدا توسط کارل ریتر جغرافیدانان آلمانی وارد ادبیات جغرافیایی گردید. بعدها این مفهوم را با طیف گستردهای٬ جغرافیدانانی نظیر « ریشتهوفن » و « ویدال دولابلاش » به کار گرفتند و « کارل ساور » با گستردهترین شکلی آن را به ادبیات جغرافیایی آمریکا اضافه کرد ( شکویی ٬ 1375: 17 ). همین امر سبب شده است که 12 درصد بررسیها و تحقیقات جغرافیایی که در زمینه ساخت داخلی شهرها صورت میگیرد، مربوط به مورفولوژی شهری است که طرح شهر٬ فرم ساختمانها و الگوی بهرهگیری از زمین و ساختمان را شامل میشود ( شکویی ٬ 1374 : 159 ). به طور کلی باید گفت که مورفولوژی شهری٬ مطالعه نظام یافته ( سیستماتیک ) از تکوین رشد٬ فرم٬ طرح٬ ساخت٬ کارکرد و توسعه شهر٬ با توجه به ساختهای اجتماعی و اقتصادی است ( همان کتاب ٬ ص266 ). که موارد مورد مطالعه در آن عبارت است از٬ 1- کارکرد هسته اصلی شهر٬ در شکلگیری آن و تحلیلی بر جغرافیای تاریخی شهر 2- تاثیرات کارکرد مناطق داخلی شهر و رابطه میان کارکرد و فرم 3- سبک معماری در بخش قدیم وجدید شهر 4- فرهنگ و مورفولوژی شهر 5- قیمت زمین وتاثیر آن در مورفولوژی شهر 6- نقش تاسیسات عمومی مثل بیمارستانها، دانشگاهها٬ ورزشگاهها، زیارتگاهها و مساجد در مورفولوژی شهری 7- نقش پادگانها٬ ترمینالها، گورستانها٬ فرودگاهها و میدانها در مورفولوژی شهری 8- تاثیر عوامل طبیعی مثل مسیر رود٬ درهها٬ کوهستان٬ دشت٬ مسیرهای آب قنات٬ و اقلیم در مورفولوژی شهری و .... (همان کتاب ٬ص 265 ). بنابراین با بهره جستن از دیدگاههای مورفولوژیکی به راحتی میتوانیم چگونگی شکلگیری شکلگیری شهرها و عملکردهای آن را بررسی کرد و به توسعه شهر که در آینده اتفاق خواهد افتاد٬ جهت دهیم. این عمل سبب میشود مناطق کارکردی به موازات توسعه شهر٬ کارکرد خود را وسعت بخشند و شهروندان به راحتی بر امکانات مورد نیاز خود دسترسی پیدا کنند.
توسعه فیزیکی شهر از دیدگاه اکولوژیک
اشغال زمین شهری در جریان زمان را٬ در الگوهای دینامیکی مختلف میتوان نشان داد. این روش را اولین بار « تونن » روی اراضی روستایی معمول داشته و از سال 1920 به این طرف٬ در ایالات متحده آمریکا و سپس در فرانسه نظر جامعهشناسان به نحوه اشغال زمین و بافت اکولوژیکی شهر جلب شده است. بر این اساس گروهی از محققان آمریکایی نظیر « برگس » در ساختارهای اکولوژیکی سکونتگاهای شهر شیکاگو به مطالعه و تحقیق پرداختهاند. روش آنان در اکولوژی شهری٬ بیشباهت به روشهای معمول در اکولوژی گیاهی نبود. چه بههمانگونه که در اکولوژی گیاهی٬ فرایندهای هجوم و استیلا و تسلط و حاکمیت و بالاخره جانشینی و یا به سخنی دیگر توالی و تسلسل مورد توجه اکولوژیستهاست ( فرید٬ 1382 : 137 ). که اولین بار توسط ارنستهاگل مطرح شد و سپس مورد توجه جامعهشناسان شهری و برنامهریزان شهری قرار گرفت و سعی نمودند در ساختن شهرها به این الگوها و طرحها توجه خاصی نشان دهند٬ به دلیل آنکه در اواخر قرن نوزدهم در حدود سال1870٬ شهرهای بزرگ پیوسته رو به رشد نهادند که در این مورد تئوریهای مختلف و طرحهای گوناگونی جهت رشد و توسعه شهرها ارائه شده است که به برخی از مهمترین و معروفترین تئوریهای طرح اشاره میکنیم.
نظریههای هستههای متعدد شهر یا شهر چند هستهای
اساس این تئوری بر این اصل قرار دارد که شهرهای کوچک٬ تنها دارای یک عملکرد و یا هسته واحد می باشند، اما شهرهای بزرگ امروز همگی دارای هستههای متعددی هستند که در داخل شهرها٬ ارتباط مسیرهای حمل و نقل٬ تشکیل این هستهها را امکان پذیر میسازد ( شیعه ٬ 1376 : 64 ).
قابل ذکر است که این نظریه از چانسیهاریس و ادوارد اولمن از جغرافیدانان مشهور آمریکایی میباشند که با استفاده از نظرات ارنست برگس و همرهویت نظریه تازهای با عنوان ساخت چند هستهای شهر مطرح نمودند. این دو معتقدند که عناصر شهری مختلفی همانند تجاری٬ مسکونی و صنعتی٬ ضمن ایجاد مرکزیتی در هسته٬ استفاده از زمینهای شهری در اطراف خود را امکان پذیر نمود و فعالیتهای گوناگون فرهنگی٬ اجتماعی و اقتصادی به دور هستهها شکل میگیرد و در آن همانند نظریه متحدالمرکز شامل بخشهای متنوع میباشد.
نظریه ساخت دوایر متحدالمرکز
الگوی ساخت شهر٬ بر این اصل استوار است که توسعه شهر از ناحیه مرکزی به طرف خارج شهر صورت گرفته و تعداد مناطق متحدالمرکز را تشکیل میدهد. این مناطق با ناحیه مشاغل مرکزی شروع شده و به وسیله منطقه در حال تحول٬ احاطه میشود. که خود در حال تبدیل به ادارات و صنایع سبک بوده و یا به واحدهای مسکونی کوچکتری تبدیل میشوند٬ این قسمت ناحیهای است که مهاجرین شهر به طرف آن جلب میگردند ( همان کتاب ٬ ص 60 ). این نظریه از سوی ارنست برگس مطرح شد و به طور کلی نظریه وی بر آن است که در توسعه شهر به شکل دوایر متحدالمرکز٬ ارزش زمینها در بخش مرکزی نسبت به بخشهای دیگر متفاوت است.
نظریه ساخت ستارهای شکل
نظریه مناطق متداخل ارنست برگس نشان دهنده حالتهای یک شهر ساکن و ثابت نیست٬ بلکه در بیشتر موارد به علت رشد و توسعه شهر٬ متحرک و غیر ثابت به نظر میرسد ( شکویی ٬ 1374 : 518 ).
توسعه شهر نیز ممکن است به دو صورت انجام شود:
1-توسعه شهر از اطراف خود
2-توسعه شهر از طریق عمل تمرکز در داخل آن
به موازات افزایش جمعیت٬ سازمانها و تاسیسات بخش مرکزی شهرها مراحل مختلف اکولوژی شهری ( جداییگزینی٬ هجوم و جایگزینی٬ توالی و تسلسل و ...) ظاهر میشود و در اثر ایجاد موج توسعه شهر به نواحی اطراف و بیرونی خود توسعه مییابد. حرکت جمعیت٬ تاسیسات٬ منابع و سازمانهای شهری به اطراف شهرها به یک شکل عمل نمینمایند و از جهات مختلف شهر به سوی ناحیه مرکزی آن به یک مقیاس صورت نمیگیرند. در مقابل توسعه شهر٬ وجود موانع طبیعی مانند شیبهای تند٬ تپهها و کوهها عواملی بازدارندهاند. لذا شهر یا بدان جهت توسعه پیدا نمیکند و یا در صورت توسعه مشکلات و افزایش هزینههای را به دنبال دارد.در این الگو٬ دگرگونیهایی که در نتیجه عملکرد امکانات حمل و نقل و شبکه راهها در سطوح شهری مشاهده میگردد٬ شکل دایرهای مناطق متحدالمرکز تعدیل یافته و به شکل شعاعی و یا ستارهای تبدیل می شود و به توسعه شهر٬ ساخت ستارهای میبخشد ( شیعه ٬ 1376 : 63 ).
نظریه محوری یا توسعه قطاعی شهر
در توجیه نظریه ساخت قطاعی شهر٬ باید گفت که چنین توسعهای را نمیتوان مغایر با نظریه دوایر متحدالمرکز دانست٬ بلکه تغییر و تعدیل در جهات مختلف این نظریه است بر خلاف نظریه دوایر متحدالمرکز در نظریه ساخت قطاعی شهر٬ شهرها نمیتوانند برای همیشه حالت دایرهای شکل بودن مناطق داخلی خود را حفظ کنند٬ بلکه حالت قطاعی بیش از دایرهای٬ زمینه مساعدی را جهت توسعه به دست میآورد. در این نظریه عامل اجاره خانه میتواند به عنوان٬ مطالعه شهری را عملی سازد ( شیعه٬ 1376 :61 ).گفته شد که نظریه قطاعی نسبت تئوری مناطق متحدالمرکز٬ مرغوبتر به نظر میرسد زیرا امکان استقرار طبقه اجتماعی را در یک قسمت و یا یک طرف شهر به وجود آورد. لازم به ذکر است که این نظریه توسط همر هویت در سال 1934 مطرح شده است.
نظریه شهر خطی
عامل اصلی ایجاد مجتمعهای خطی شکل میتوانند راهها٬ ارتباطات٬ رودها و سواحل و دریاها باشد که شهر در کنار آنها به صورت خطی شکل میگیرد و توسعه مییابد. بر اساس این نظریه در گذشته شهرها در اغلب اوقات حوضههای شهری توسعه خود را از شکل ستارهای شروع نموده و به شکل دایرهای نزدیک میکردند. ولی توسعه شبکه راهها و مسیرهای اصلی ارتباطی٬ تمایل توسعه شهر را در مسیر چنین شبکههای به صورت خطی قرار میدهد ( شیعه ٬ 1376 : 66 ).
2-3) متغیرهای موثر در مکانیابی توسعهی فیزیکی شهرها
2-3-1) مقدمه
در حال حاضر اکثر شهرها به خاطر محدودیتهای فیزیکی توسعهی شهری با مقوله توسعه فیزیکی در گیرند. توسعه فیزیکی و رشد جمعیتی شهرهای ایران تا چند دههی پیش روند افزایشی هماهنگ و متعادلی داشته است. تحولاتی که در حوزههای اقتصادی و اجتماعی صورت گرفته، رشد و توسعه فضایی شهرها را به شدت تحت تاثیر قرار داده است (حسین اف،92:1382). با توجه به افزایش گرایش به شهرنشینی، شهرها برای پذیرش جمعیت نیاز به زمینهای وسیع و گستردهای دارند، که این زمینها از ترکیب واحدهای توپوگرافی و ژِئومورفولوژی تشکیل شدهاند. هر اندازه که شهرها توسعه یابند و گسترش پیدا کنند برخورد آنها با واحدهای توپوگرافی و ژئومورفولوژی و موضوعات مربوط به آنها زیادتر می شود.(مشهدیزاده، 47:1374). گرچه مناطق شهری چهار درصد از سطح خشکی های زمین را تشکیل می دهند ولی توسعهی نامنظم شهری میتواند سبب تغییرات گستردهای در شرایط محیطی کاربریهای دیگر شود. توسعه نامنظم شهری اثرات مخربی بر شهرها و محیط اطراف آنها میگذارد، که از جمله میتوان به ناهمگونی چشم اندازهای طبیعی و از دست رفتن زمینهای کشاورزی اشاره کرد (Batisand and Yarnal2008:2). به طور کلی مکانیابی، فعالیتی است که منابع طبیعی و انسانی یک منطقه را برای یک کاربری خاص مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار می دهد. عوامل موثر در انتخاب مکان بسیار متنوع و متعددند. برخی عوامل ثابت و برخی دیگر متغیر و پویا میباشند (قرخلو و همکاران،5:1389). شاخصهای مورد استفاده در مکان یابی، نسبت به نوع کاربرد آنها، متفاوت هستند اما همهی آنها در جهت انتخاب مکان مناسب همسو می باشند. استفاده از این شاخصها نیاز به داشتن اطلاعات صحیح و کامل از مکان مورد مطالعه است و دستیابی به اطلاعات، نیازمند تحقیقاتی گسترده و جامع است (فخری،52:1378).
2-3-2) ژئومورفولوژی
یکی از عوامل محیط طبیعی که در مکانگزینی و چگونگی رشد و توسعه شهر و استخوانبندی شهر نقش دارد ویژگیهای پیکرشناسی یا ژئومورفولوژیکی است (فریادی و همکاران،4:1386). اصولا استقرار و پیدایش یک شهر بیش از هر چیزی تابع شرایط محیط طبیعی و شرایط جغرافیایی است. زیرا عوارض و پدیدههای طبیعی در مکانگزینی، پراکندگی، حوزه نفوذ، توسعه فیزیکی، مورفولوژی شهر و امثال آن اثر قاطعی دارد و گاه به عنوان یک عامل مثبت و زمانی به صورت یک عامل منفی و باز دارنده عمل میکند ( نگارش،1:1382). ژئومورفولوژی شهری برای مسولان و مردم اهمیت زیادی دارد و در صورت غفلت و بی توجهی به آن خسارات جبرانناپذیری را به دنبال خواهد داشت. اهمیت ژئومورفولوژی شهری زمانی آشکار می شود که خسارت وارده زیاد و خارج از تحمل انسان باشد. امروزه به لحاظ گستردگی شهرها و پیچیدگی زندگی مدرن و توسعه تاسیسات شهری خسارات زیاد و کمرشکن خواهد بود (رجایی،208:1373). ساختمانها ابعاد وسیعی به خود گرفتهاند، شهرها وسعت قابل توجهی پیدا کردهاند و در حاشیه اکثر شهرها تاسیسات صنعتی توسعه یافتهاند. بنابراین کوچکترین اشتباه در شرایط کنونی ممکن است خسارات جبران ناپذیری را به بار آورد، از اینرو باید قبل از ایجاد ساختمانهای مقاوم؛ در مکانگرینی شهرها و انتخاب محل مناسب برای توسعه ساختمانها دقیقی صورت گیرد (نادرصفت،191:1379). واحدهای ژئومورفولوژی همیشه با پویایی و دینامیسم محیط طبیعی در ارتباط است. هر گونه اقدام در راستای توسعه و عمران شهرها، به نحوی با پویایی و دینامیسم مذکور و در نتیجه با پدیدههای ژئومورفولوژی تلاقی میکنند. برای فعالیت های توسعه شهری، بهترین سنگ، ماسه سنگ، روانهای بازالتی، رسوبات آبرفتی است ( مخدوم، 205).
2-3-4) جنس خاک
جنس خاک در ارتباط با میزان نفوذ آب و بارندگیها و درجه مقاومت آن در مقابل ایستایی تاسیسات ساختمانی و طبقات ساختمانها از اهمیت ویژهای برخوردار است. بافت خاک در توسعه شهرها عامل بسیار مهمی میباشد، مقاومت خاک در ارتباط با احداث ساختمانهای چند طبقه باید هماهنگ باشد( شیعه،194:1379). مناسبترین خاک برای ساختمانسازی، خاکهای عمیق با بافت سنگین است و خاکهای شنی، نامناسبترین خاک برای ساخت و ساز و توسعه فیزیکی شهرها است. بنابراین بهترین مکان برای توسعه شهری براساس این عامل، گسترش در خاکهای عمیق با بافت متوسط تا سنگین است (قرخلو و همکاران،11:1389). و باید این را در نظر داشت که زمینلرزه غالبا در زمینهای سست تخریب بیشتری ایجاد میکنند (معتمد،230:1382).
2-3-5) قابلیت خاک
هر چند امروزه شهرها فعالیت زیادی دارند، اما با توجه به مناسبات حاکم میان شهر و پسکرانه روستایی آن بررسی استعداد کشاورزی خاک در حوزه نفوذ برای تعیین وابستگی نقش شهر به فعالیتهای کشاورزی حاکم در اطراف شهرها اهمیت زیادی دارد ( رهنمایی،166:1382). هدف از مطالعه خاکشناسی و طبقهبندی اراضی، تعیین خصوصیات و ارزش اراضی برای کشاورزی، آبیاری، تاسیسات و تجهیزات شهری و همچنین تاثیرگذاری در جهت مناسبات توسعه شهری است ( حبیبی، 195:1384). اغلب شهرها در مسیر گسترش خود موجبات نابودی زمینهای کشاورزی را فراهم آورده و آنها را تحت پوشش گسترش شهری قرار می دهند و این مساله از نظر اقتصادی و فعالیتهای کشاورزی، به ویژه در کشورهای در حال توسعه از مواردی است که توجه بیشتر را طلب میکند. زیرا زمینهای کشاورزی در حاشیه شهرها علاوه بر تولید محصولات، فضای با ارزشی را نیز ارایه میدهند (ابراهیم زاده و رفیعی،10:1387).
2-3-6) شیب
شیب یکی از عوامل مهم در ایجاد تغییر و تحول در ناهمواریهای زمین محسوب میگردد و بدین طریق به طور مستقیم و یا غیر مستقیم بر روی کلیهی فعالیتهای انسانی اعم از اقتصادی-مکانگزینی سکونتگاهی و صنعتی-ساخت و سازهای شهری و روستایی شکل معابر و ترابری و ... تاثیر میگذارد (اصغری مقدم، 91:1378). عامل دیگری که در توسعهی فیزیکی شهرها و احداث بنا مهم میباشد، شیب است. شیب بین 1تا 8 درصد مستعد برای فعالیتهای توسعه مسکونی است ( عباس پور و قراگوزلو،56:1385). مناسبترین شیب برای فعالیتهای شهری شیب 5 درجه است ( مخدوم، 205).
2-3-7) باد
باد از جمله عوامل اقلیمی است که در مکانیابی جهت توسعهی شهری باید به آن توجه شود، زیرا که باد از لحاظ اقلیمی در فراهم آوردن آسایش انسان یا اخلال در آن، چه از جهت گرمایی و چه از لحاظ رفتاری در محیط نقش مهمی دارد. توجه به سرعت و جهت باد در نواحی که این عنصر اقلیمی نسبت به بقیهی عناصر اقلیمی اثرات آسایش مثبت و منفی عمیقتری دارد و با اهمیتتر میباشد ( سلیقه،110:1382).
2-3-8) آبهای زیرزمینی
از دیگر فاکتورهای طبیعی که باید در توسعهی فیزیکی شهرها به آن توجه شود مطالعهی سطح و ارتفاع آب زیرزمینی است. در مکانهایی که سطح آب زیرزمینی بالا است، شهر نمیتواند توسعه پیدا کند، زیرا احتمال نشست ساختمان در زمین وجود دارد. بنابراین این عامل نیز در شهرهایی که آبهای زیرزمینی در سطح بالایی قرار دارند یک عامل تعیین کننده در جهت توسعهی شهر محسوب میشود.(قرخلو و همکاران، 17:1389).
2-3-9) ارتفاع
اراضی پست از چند دیدگاه قابل تامل و تعمق است. اول؛ از نظر بروز سیل و سیلاب و خطرات ناشی از آن، که در این مورد فاصله اراضی پست همجوار رودخانهها در صورت طغیان آب، خطراتی را در پی دارد؛ دوم برای نقاطی که سطح آب زیر زمینی بالاست، احداث ساختمان در آن ممکن است از نظر رطوبت زمین و یا مشکلات مربوط به احداث زیرزمین هزینههایی را به دنبال داشته باشد ( شیعه،203:1379). حداکثر ارتفاع برای مناطق مستعد توسعه مسکونی تا 1600 متر است ( عباس پور و قراگوزلو،56:1385).
2-3-10) رعایت حریم گسل
" گسل عبارت است از شکستگی زمین، همراه با جابه جایی قطعات"( مقدم، 76:1383). ایران جزو ده کشور بلاخیز و ششمین کشور زلزلهخیز دنیا است که زلزله مسبب بیشترین تلفات انسانی در آن میباشد و کمربند زلزله 90 درصد از خاک کشور ما را در برگرفته است؛ اما آنچه حایز اهمیت است، وضعیت اسفبار شهرهایی است که بر روی گسلها و یا در مجاورت آنها ساخته شده و در معرض خطر زلزله قرار دارند (نگارش، 93:1384). در واقع یکی از عواملی که باید در مکانیابی توسعه فیزیکی شهر رعایت شود گسل و حریم آن است. خطرناکترین مکانهای ساختمانسازی، مکانهای گسله و نقاط با خاک نرم میباشد که باعث شدید شدن لرزههای زمین میشوند. بنابراین تا حد امکان باید از این قبیل مناطق جهت احداث مناطق مسکونی و ساختمانی اجتناب شود یا ساختمان با تراکم کم در آنجا احداث گردد (غضبان، 77:1381). فاصله مناسب شهر تا گسل بیشتر از 500 متر میباشد ( موسوی و همکاران،14:1389)
2-3-11) جهتهای جغرافیایی
دامنههای جنوبی بهترین جهت جغرافیایی برای توسعه شهری است و دامنههای شمالی نامناسبترین جهت جغرافیایی برای توسعه شهری است. برای نواحی با آب و هوای معتدل مناسب ترین جهت، جهت جنوبی و برای نواحی با آب و هوای نیمه گرمسیری جهت شرقی بهترین جهت جغرافیایی است مخدوم،205).
2-3-12 )حریم رودخانهها
حریم رودخانه از شاخصهای دیگری است که باید در توسعه فیزیکی شهر ها به آن توجه شوند. " خانهها و مراکز تجاری موجود را باید از دشتهای سیلابی خارج کرد و در آنجا ساختمانسازی نکرد، البته ساختمانهایی را که به ناچار در آنجا باقی میمانند باید به خوبی محافظت شوند" ( خالدی و ایرانی،197:1380). به همین خاطر باید حریم رودها مشخص شود تا سیل باعث تخریب ساختمانها نشود. یکی از مهمترین عوامل در توسعهی ساختمانهای شهری جلوگیری از خطرات سیل رودخانههاست از همین رو علاوه بر حریم در نظر گرفته شده و معمول برای رودخانه ها باید بالاترین سطحی که در پر آبترین زمان رودخانه در طول 25-15 سال به زیر آب میرود، به عنوان حریم رودخانه در نظر گرفته شود ( شیعه، 203:1379).
عوامل اکولوژیکی که در این تحقیق انتخاب و مورد بررسی قرار گرفتند در جدول زیر آمده است.
جدول 2-1): معیارهای مدل اکولوژیکی توسعه شهری ایران با توجه به منطقه مورد مطالعه
مناسب معیار
1200-400 متر ارتفاع
6 درجه شیب
شرقی(نواحی نیمه گرمسیری) جهت دامنه
ماسه سنگ، روانههای بازالت، رسوبات آبرفتی زمین شناسی
800-500 میلی متر بارش
24-18 سانتیگراد دما
50 تا 300 متر فاصله تا مسیل
رسوبات آبرفتهای و تحول یافته ساختمان خاک
کمتر از 30 درصد تراکم پوشش گیاهی

فصل سوم
ویژگیهای جغرافیایی منطقه مورد مطالعه
ویژگیهای طبیعی منطقه
3-1) مقدمه شهر به عنوان مهم‌ترین مراکز سکونتگاهی انسان و کانون مدنیت، رشد و تعالی علم و فناوری است. این اصلی‌ترین کانون جمعیتی، همواره تحت تأثیر عوامل طبیعی و انسانی از درون و برون قرار داشته و این عوامل باعث توسعه یا افول شهرها بوده است. در شکلگیری سیستمهای شهری عوامل متعددی موثر است که برخی از آنها عبارتند از: عوامل طبیعی، رژیم سیاسی و ایدئولوژی نظام حاکم، تأثیرات اقتصاد ناحیهای، انقلاب در صنعت و بهرهگیری از تکنولوژی جدید، جریانهای تاریخی، عامل جمعیتی و...(عمران زاده،80:1387). بنابراین میتوان گفت که شهر دارای پیوستگی بالایی بین عناصر خود است که امکان بررسیهای جزء به جزء و تکساختی را به صورت کاملاً مستقل، از پژوهشگر میگیرد، به همین دلیل پژوهشگران شهری در تحقیقات خود فارغ از زمینهی مورد نظرشان، همیشه باید نگاهی به عناصر و ساختارهای دیگر شهری نیز داشته باشند، تا بدین طریق درصد موفقیت خود در شناخت این سیستم پیچیده را افزایش داده و به هدف واقعی برنامه‌ریزی شهری که"کوشش اندیشمندانه و سیستماتیک برای به کار گیری منابع و امکانات یک شهر به بهترین و باصرفهترین شکل ممکن جهت ایجاد، حفظ و نگهداری محیط سالم و دل‌پذیر برای شهروندان است، دست یابند. بنابراین میتوان نتیجهگیری کرد که لازمهی بررسی دقیق و علمی سیستم شهر، در هر سطح و یا زمینهای، داشتن رویکردی سیستمی به این مجموعه و عناصر آن میباشد که در آن مؤلفههای طبیعی، اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی، سیاسی، فضایی و... مورد بررسی قرار میگیرد به همین علت در فصل حاضر به موضوع شناخت وضع موجود شهرنورآباد ممسنی پرداخته میشود تا زمینهی یک بررسی دقیق و جامع را فراهم سازد. هدف از تدوین این فصل، تحت عنوان معرفی منطقهی مورد مطالعه، بررسی مسائل جغرافیایی شهر نورآباد و شناسایی کلی منطقه از دیدگاه جغرافیایی و ارائهی تصویری از خصوصیات و ویژگیهای طبیعی، انسانی ،اقتصادی شهر میباشد. این اطلاعات به ما کمک میکند تا بتوانیم در مطالعه و تحقیق در مورد موضوع تحقیق تخصصیتر وریز بینانهتر عمل کنیم.

3-2) ویژگیهای جغرافیایی-طبیعی منطقه


شهرستان ممسنی در شمال غربی استان فارس بین مدارهای 50 درجه و 45 دقیقه تا 52 درجه و 10 دقیقه طول شرقی و 29 درجه و 37 دقیقه تا 30 درجه و 41 دقیقه عرض شمالی واقع شده است. این شهرستان از شمال و شمال غربی به شهرستان یاسوج در استان کهگیلویه و بویراحمد، از جنوب و جنوب غربی به شهرستان کازرون، برازجان و بندر گناوه و از شرق و شمال شرقی به شهرستان شیراز و سپیدان محدود میشود. شهر نورآباد مرکز شهرستان ممسنی در موقعیت 51 درجه و 32 دقیقه طول شرقی و 30 درجه و 13 دقیقه عرض شمالی قرار گرفته است. ارتفاع این شهر از سطح دریا 900 متر است و حدود 2013 هکتار وسعت شهرستان و 783 هکتار وسعت شهر میباشد ( مهندسین مشاور امکو ایران،1379 : 27 ). شهر نورآباد در کنار جادۀ اصلی شیراز ـ اهواز و به فاصلۀ حدود 97، 110 و 64 کیلومتر به نزدیکترین شهرهای همجوار آن به ترتیب یاسوج، دوگنبدان و کازرون و در منطقه کاملاً جلگهای بکش قرار گرفته است. مرکزیت دادن به شهر نورآباد به دلیل مسائل سیاسی ـ اداری، موقعیت جغرافیایی شهر، تسلط حاکمیت مرکزی، ایجاد خدمات رفاهی و نزدیکی به راههای اصلی ترانزیتی به اکثر نقاط شهرستان میباشد که موجب رشد و توسعۀ چشمگیر شهر در مدت زمانی کوتاه ـ آغاز شهر شدن آن سال 1342 است، شده است. شهرستان نورآباد در سال 1383، دارای 322 آبادی بوده که 222 عدد از این آبادیها دارای سکنه و حدود 100 آبادی دیگر خالی از سکنه میباشد. نقشه شماره 3 – 1 موقعیت شهر نورآباد را در تقسیمات کشور، تقسمات استان٬ و شهرستان ممسنی نشان میدهد.
نقشه 3- 1 : موقعیت جغرافیایی شهر نورآباد ممسنی

ماخذ : سازمان برنامه و بودجه استان فارس
3-3) وضعیت توپوگرافی
در برنامهریزی شهری شناخت شکل ناهمواری از مهمترین مسائل در رابطه با توسعهی فیزیکی شهر میباشد. زیرا ناهمواری منطقه به شکل ویژهای به توسعهی فیزیکی شهر امکان میدهد. برای مثال در مناطق کوهستانی به علت محدود بودن زمینهای هموار، توسعهی اقماری شهر در تنگهها و سایر درهها توسعه خطی شهر امکانپذیر است. همچنین، شهرهای جلگهای، پایکوهی(اعم از شهرهای واقع در مخروط افکنهها و گلاسیها) بسته به نوع ناهمواری توسعه مییابند(محمودی،1373:58). دشت نورآباد حاصل رسوبات آبرفتی ناشی از فرسایش کوههای اطراف است که این ویژگی به همراه شیب ملایم و اختلاف ارتفاع ناچیز، این دشت را به عرصهای جهت انجام فعالیتهای کشاورزی و مسکونی مبدل کرده است، هر چند که باید با توجه به نیازها و استفادۀ صحیح از اراضی کشاورزی، سیاستی جهت جلوگیری از توسعۀ بیرویۀ شهر بر روی زمینهای کشاورزی را مدنظر قرار داد. در مجموع محدودیت توسعه در شهر مورد مطالعه خیلی کم است و از جمله عوامل محدود کنندۀ توسعه در شهر مورد مطالعه وجود دو رودخانه مهم در شمال و جنوب شهر، قرارگرفتن نهرهای متعدد در محدودۀ اراضی کشاورزی و محلات شهر و وجود ارتفاعات متعدد در پیرامون محدودۀ کنونی شهر است که در بسیاری از موارد به دلیل شیب زیاد امکان ساخت و ساز را فراهم نمیسازد. نقشه (3-2) ارتفاع از سطح دریا را در منطقه نشان میدهد.
نقشه3-2: ارتفاع از سطح دریا منطقه

یافتههای تحقیق
3-4). وضعیت شیب منطقه
چنانچه گفته شد شهر نورآباد در دشت نسبتاً مسطحی قرار گرفته است که شیب ملایمی به سمت روخانۀ کتی ـ نارگون در جنوب و جنوب غربی شهر دارد بر این اساس شیب عمومی شهر از شمال به جنوب (به سمت رودخانه) و از شرق به غرب در جهت حرکت رودخانه است. در اطرف این دشت ارتفاعات پراکندهای وجود دارد که عمدتاً با اسامی زیر شناخته میشوند: کوه میرمالکی، کوه محمد امینی، کوه شیرمرد (جنوب) کوه تنگ اژدها، کوه کمسه، کوه سراب بهرام، کوه چشمه انجیر (جنوب شرقی) و کوه گرو، کوه شاه نشین، کوه بزقره (شمال). نقشه 3-3 نشان دهنده وضعیت شیب منطقه را نشان میدهد.
نقشه3-3: شیب منطقه

—d1221

2-3-1- مشخصات صف36
2-3-2- قانون لیتِل38
2-3-3- صف M/M/139
2-4- مسائل بهینه سازی چندهدفه40
2-4-1- فرمول بندی مسائل بهینه سازی چندهدفه40
2-4-2- الگوریتم‌های تکاملی برای بهینه سازی مسائل چندهدفه بر مبنای الگوریتم ژنتیک41
2-4-2-1- الگوریتم ژنتیک مرتب سازی نامغلوب42


2-4-2-2- الگوریتم NSGA-II محدود شده45
2-4-2-3- الگوریتم ژنتیک رتبه بندی نامغلوب46
2-4-3- الگوریتم‌های تکاملی برای بهینه سازی مسائل چندهدفه بر مبنای سیستم ایمنی مصنوعی49
2-4-3-1- سیستم ایمنی مصنوعی49
2-4-3-1-1- مفاهیم ایمنی49
2-4-3-1-2- ایمنی ذاتی51
2-4-3-1-3- ایمنی اکتسابی51
2-4-3-1-4- تئوری شبکه ایمنی52
2-4-3-1-5- الگوریتم ایمنی مصنوعی53
2-4-3-1-6- سیستم ایمنی مصنوعی و مسائل بهینه سازی چندهدفه54
2-4-3-2- الگوریتم MISA56
2-4-3-3- الگوریتم VIS61
2-4-3-4- الگوریتم NNIA64
2-5- روش‌های اندازه گیری عملکرد الگوریتم‌های چندهدفه67
2-5-1- فاصله نسلی68
2-5-2- درجه توازن در رسیدن همزمان به اهداف69
2-5-3- مساحت زیر خط رگرسیون70
2-5-4- تعداد جواب‌های غیرمغلوب نهائی71
2-5-5- فاصله گذاری71
2-5-6- گسترش72
2-5-7- سرعت همگرائی73
2-5-8- منطقه زیر پوشش دو مجموعه73
2-6- جمع بندی74
فصل سوم: مدل سازی مسأله و توسعه الگوریتم‌ها76
3-1- مسأله موردتحقیق77
3-2- طراحی الگوریتم‌ها81
3-2-1- تطبیق الگوریتم‌ها با مسئله موردبررسی81
3-2-1-1- ساختار حل‌ها81
3-2-1-2- معیار توقف82
3-2-2- تطبیق الگوریتم NSGA-II برای مسئله موردبررسی83
3-2-3- تطبیق الگوریتم CNSGA-II برای مسئله موردبررسی84
3-2-4- تطبیق الگوریتم NRGA برای مسئله موردبررسی85
3-2-5- تطبیق الگوریتم MISA برای مسئله موردبررسی85
3-2-6- تطبیق الگوریتم VIS برای مسئله موردبررسی85
3-2-7- تطبیق الگوریتم NNIA برای مسئله موردبررسی86
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده‌ها87
4-1- تولید مسأله نمونه88
4-2- اندازه گیری عملکرد الگوریتم‌ها براساس معیارها89
4-3- تجزیه و تحلیل نتایج92
فصل پنجم: نتیجه گیری و مطالعات آتی100
5-1- نتیجه گیری101
5-2- مطالعات آتی102
فهرست منابع و مراجع103
پیوست الف: محاسبه معیارهای هشت گانه برای الگوریتم های استفاده شده105
پیوست ب: نمودارهای بدست آمده از تجزیه و تحلیل نتایج113
پیوست ج: یک نمونه مسئله حل شده توسط الگوریتم NSGA-II118
پیوست د: کد برنامه نویسی الگوریتم NSGA-II در محیط MATLAB123

فهرست اشکال
شکل 2-1- مدل پایه‌ای صف36
شکل 2-2- مجموعه حل‌های غیرمغلوب41
شکل 2-3- نمایشی از نحوه عملکرد NSGA-II43
شکل2-4- الگوریتم NRGA47
شکل 2-5- سلول B، آنتی ژن، آنتی بادی، اپیتوپ، پاراتوپ و ادیوتوپ50
شکل 2-6- فلوچارت الگوریتم MISA57
شکل 2-7- یک شبکه تطبیقی برای رسیدگی به حافظه ثانویه60
شکل 2-8- فلوچارت الگوریتم VIS62
شکل 2-9- تکامل جمعیت NNIA65
شکل 2-10- نمایش حل‌های مناسب69
شکل 2-11- مساحت زیر خط رگرسیون70
شکل 2-12- بیشترین گسترش73
شکل 3-1- مکانیسم عملگر تقاطع83
شکل 4-1- نمودار همگرایی الگوریتم‌ها براساس شاخص MID90
شکل 4-2- نتیجه بدست آمده از آنالیز واریانس برای معیار تعداد جواب‌های غیرمغلوب94
شکل 4-3- نتیجه بدست آمده از آزمون توکی برای معیار تعداد جواب‌های غیرمغلوب95
شکل 4-4- نتیجه به دست آمده از آنالیز واریانس برای تعداد جواب‌های غیرمغلوب97

فهرست جداول
جدول 4-1- مشخصات هر نمونه88
جدول 4-2- گروه بندی الگوریتم‌ها براساس معیار تعداد جواب‌های غیرمغلوب96
جدول 4-3- مقایسه الگوریتم‌ها ازنظر معیارهای مختلف و در حالت‌های گوناگون98
جدول 4-4- متوسط معیارهای الگوریتم‌ها و رتبه بندی الگوریتم‌ها براساس آن99
4221207272
82867519050 1
00 1

تعریف مسأله

1-1- مقدمه
با رشد روز افزون معاملات تجاری در سطح جهان و در سال‌های اخیر، ظهور پدیده تجارت الکترونیک و بانکداری الکترونیک به عنوان بخش تفکیک ناپذیر از تجارت الکترونیک مطرح شد. بانکداری الکترونیک اوج استفاده از فناوری انفورماتیک و ارتباطات و اطلاعات برای حذف دو قید زمان و مکان از خدمات بانکی است. ضرورت یک نظام بانکی کارامد برای حضور در بازارهای داخلی و خارجی ایجاب می‌کند تا بانکداری الکترونیک نه به عنوان یک انتخاب، بلکه ضرورت مطرح شود. امروزه پایانه فروش، پایانه شعب، دستگاه‌های خودپرداز و ... نماد بانکداری الکترونیک است و یافتن مکان بهینه برای این پایانه‌ها و دستگاه‌ها می‌تواند نقش مهمی در حضور یک بانک یا مؤسسه در بازارهای داخلی و خارجی داشته باشد [1].
1-2- مکانیابی تسهیلات
فرض کنید که یک شرکت رسانه‌ای می‌خواهد که ایستگاه‌های روزنامه را در یک شهر ایجاد کند. این شرکت در حال حاضر جایگاه‌هایی را به صورت بالقوه در شهرهای همسایه اش مشخص کرده‌است و هزینه ایجاد و نگهداری یک جایگاه را می‌داند. همچنین فرض کنید که تقاضای روزنامه در هر شهر همسایه مشخص است. اگر این شرکت بخواهد تعدادی از این ایستگاه‌ها را ایجاد کند، باتوجه به مینیمم کردن کل هزینه‌های ایجاد و نگهداری این ایستگاه‌ها و همچنین متوسط مسافت سفر مشتریان، این ایستگاه‌ها در کجا باید واقع شوند؟
سؤال قبل یک مثال از مسأله مکانیابی تسهیلات بود. مکانیابی تسهیلات یعنی اینکه مجموعه‌ای از تسهیلات (منابع) را به صورت فیزیکی به گونه‌ای در یک مکان قراردهیم که مجموع هزینه برآورده کردن نیازها (مشتریان) باتوجه به محدودیت‌هایی که سر راه این مکانیابی قرار دارد، مینیمم گردد.
از سالهای 1960 به این طرف مسائل مکانیابی یک جایگاه ویژه‌ای را در حیطه تحقیق در عملیات اشغال کرده‌اند. آنها وضعیت‌های مختلفی را درنظر گرفته‌اند که می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد: تصمیم گیری در مورد مکان کارخانجات، انبارها، ایستگاه‌های آتش نشانی و بیمارستان‌ها.
به طور اساسی، یک مسأله مکانیابی بوسیله چهار عنصر زیر توصیف می‌شود:
مجموعه‌ای از مکانها که در آن‌ها، تسهیلات ممکن است ایجاد یا باز شوند. برای هر مکان نیز بعضی اطلاعات درمورد هزینه ساخت یا باز نمودن یک تسهیل در آن مکان مشخص می‌شود.
مجموعه‌ای از نقاط تقاضا (مشتریان) که برای سرویس دهی به بعضی از تسهیلات اختصاص داده شوند. برای هر مشتری، اگر بوسیله یک تسهیل معینی خدمت‌رسانی شود، بعضی اطلاعات راجع به تقاضایش و درمورد هزینه یا سودش بدست می‌آید.
لیستی از احتیاجات که باید بوسیله تسهیلات بازشده و بوسیله تخصیص نقاط تقاضا به تسهیلات برآورده شود.
تابعی از هزینه یا سودهایی که به هر مجموعه از تسهیلات اختصاص پیدا می‌کند.
پس هدف این نوع مسائل، پیدا کردن مجموعه‌ای از تسهیلات است که باید باتوجه به بهینه کردن تابع مشخصی باز شوند.
مدل‌های مکانیابی در یک زمینه گسترده از کاربردها استفاده می‌شود. بعضی از این موارد شامل موارد ذیل است: مکانیابی انبار در زنجیره تأمین برای مینیمم کردن متوسط زمان فاصله تا بازار؛ مکانیابی سایت‌های مواد خطرناک برای مینیمم کردن درمعرض عموم قرار گرفتن؛ مکانیابی ایستگاه‌های راه آهن برای مینیمم کردن تغییرپذیری زمان بندی‌های تحویل بار؛ مکانیابی دستگاه‌های خودپرداز برای بهترین سرویس دهی به مشتریان بانک و مکانیابی ایستگاه‌های عملیات تجسس و نجات ساحلی برای مینیمم کردن ماکزیمم زمان پاسخ به حادثه‌های ناوگان دریایی. با اینکه این پنج مسأله توابع هدف مختلفی دارند، همه این مسائل در حوزه مکانیابی تسهیلات واقع می‌شوند. درواقع، مدل‌های مکان‌یابی تسهیلات می‌توانند در موارد ذیل متفاوت باشند: توابع هدفشان، معیارهای فاصله‌ای که به کار می‌برند، تعداد و اندازه تسهیلاتی که قرار است مکانیابی شوند و چندین معیار تصمیم گیری مختلف دیگر. بسته به کاربرد خاص هر مسأله، درنظرگرفتن این معیارهای مختلف در فرموله کردن مسأله، منتهی به مدل‌های مکانیابی بسیار متفاوتی خواهدشد.
1-3- بیان مسأله
هدف از اجرای این تحقیق، مکان‌یابی سیستم‌های خدمات رسانی ثابت با ظرفیت خدمت محدود می‌باشد. یعنی دستگاه‌های خدمت‌رسان به چه تعداد و در چه محل‌هایی استقرار یابند و چه مراکز تقاضایی به این دستگاههای خدمت‌رسان تخصیص یابند. در چنین سیستم‌هایی، زمانی که برای انجام سرویس موردنیاز است تصادفی است و همچنین تقاضای انجام خدمت در نقاط تصادفی از زمان می‌رسند که این تقاضا از جمعیت بزرگی از مشتریان سرچشمه می‌گیرد و معمولاً این سرویس‌دهی در نزدیک ترین تسهیل انجام می‌شود. چنین سیستم‌های خدمت‌رسانی، سیستم‌های صف را تشکیل می‌دهند. مدل‌های مختلفی برای حل این مسائل مکان‌یابی سیستم صف ارائه شده‌است.
دو ناحیه کاربردی وجود دارد که ما با این مدل‌ها روبه رو می‌شویم [4]: اولی در طراحی سیستم ارتباط کامپیوتری مانند اینترنت می‌باشد. در یک سیستم ارتباط کامپیوتری، ترمینال‌های مشتری (کاربران اینترنت) به کامپیوترهای میزبان (سرورهای پروکسی، سرورهای آینه) وصل می‌شوند که قابلیت پردازش بالا و/یا پایگاه داده‌های بزرگ میزبان دارند. زمانی که طول می‌کشد تا سرور درخواست را پردازش کند بستگی به سرعت پردازش سرور و و نوع درخواست دارد که آن هم تصادفی است. زمانی که مشتری برای پاسخ سرور منتظر می‌ماند نیز بستگی به تعداد و اندازه درخواست‌های داده‌ای است که در حال حاضر در صف هستند. به طور کلی، درخواست‌های مشتری‌ها به نزدیکترین سرور وصل می‌شود. این مکان و ظرفیت سرورها، پارامترهای طراحی بحرانی هستند. این انتخاب پارامترها تأثیری قابل توجه روی کیفیت خدمات دارد، به طوری که بوسیله یک مشتری درک می‌شود.
کاربرد دوم شامل طراحی یک سیستم دستگاه خودپرداز برای بانک است. مشتری‌ها به صورت تصادفی به یک دستگاه خودپرداز می‌رسند. اگر هنگامی‌که آن‌ها می‌رسند، دستگاه آزاد باشد، آن‌ها بلافاصله سرویس دهی می‌شوند. در غیر این صورت ، آن‌ها به صف می‌پیوندند یا آن جا را ترک می‌کنند. زمان تصادفی که یک مشتری در یک دستگاه سپری می‌کند بستگی به تعداد و نوع تراکنشی (مثلاً مانده حساب، دریافت وجه، انتقال وجه و غیره) دارد که او انجام می‌دهد. منبع قابل توجه دیگر زمان مشتری در یک دستگاه، شامل تأخیر ارسال در مدت شبکه ارتباط بانک است. از آن جا که دستگاه‌ها ثابت هستند، مشتری‌ها باید به یک مکان خودپرداز مراجعه کنند تا یک تراکنش را انجام دهند. گاهی اوقات، مردم در طول مسیر خود (مثلاً از خانه به محل کار) برای استفاده از یک دستگاه خودپرداز به آن مراجعه می‌کنند؛ گاهی اوقات هم، آن‌ها آن را طبق یک مسیر از پیش برنامه‌ریزی‌شده (مثلاً مسیر روزانه بین خانه و کار) استفاده می‌کنند. به طور کلی، آن‌ها از تسهیل با کمترین هزینه قابل‌دسترس استفاده می‌کنند. برای مثال، هنگامی‌که هزینه‌ها بوسیله مسافت سفر تعیین می‌شود، مشتری‌ها نزدیکترین تسهیل به محل کار/خانه یا نزدیکترین مسیر روزانه شان را انتخاب می‌کنند. ما فرض می‌کنیم که مشتری‌ها هیچ اطلاعی از تأخیرات دستگاه‌های خودپرداز ندارند و از این رو نزدیکترین تسهیل را برای درخواست سرویسشان انتخاب می‌کنند.
فرضیاتی که برای این مسأله درنظر گرفته می‌شود به شرح زیر می‌باشد:
گره مشتری وجود دارد که هر یک درخواستی را برای سرویس ایجادمی‌کند؛
تعداد درخواست‌ها در واحد زمان، یک جریان پوآسن مستقل را تشکیل می‌دهند؛
گره خدمت‌رسان بالقوه وجود دارد؛
مشتریان از مراکز تقاضا به سمت مکان این دستگاه‌ها حرکت می‌کنند؛
هر جایگاه خدمت فقط یک خدمت دهنده دارد؛
زمان سرویس یک دستگاه به صورت تصادفی و توزیع نمایی دارد؛
مکان دستگاه‌ها ثابت هستند؛
مشتری‌ها بوسیله نزدیکترین دستگاه خودپرداز خدمت‌رسانی می‌شوند؛
میزان زمان انتظار مشتریان در صف نباید از یک حد ازپیش تعیین شده، فراتر رود؛
ماکزیمم تعداد دستگاه‌های خدمت‌رسان از قبل تعریف شده‌است.
در مسائل مکان‌یابی تک هدفه، هدف مسأله معمولاً هزینه یا پوشش بوده‌است، امّا در مسائل چندهدفه، حداقل یک هدف دیگر وجود دارد که باتوجه به طبیعت این گونه مسائل، با هدف اوّلی درتضاد است.
براین اساس، ما مروری بر روی اهدافی که در مسائل مکان‌یابی چندهدفه توسعه یافته می‌کنیم. این اهداف می‌توانند به صورت زیر توصیف شوند:
هزینه: انواع مختلفی از هزینه وجود دارد. این انواع می‌توانند به دو قسمت ثابت و متغیر تقسیم شوند. هزینه‌های ثابت شامل هزینه شروع و نصب به همراه سرمایه گذاری می‌باشد. هزینه‌های متغیر می‌تواند هزینه حمل و نقل، عملیات، تولید، خدمات، توزیع، تدارکات، دفع پسماند، نگهداری و محیطی باشد. هزینه حمل و نقل بیشترین و هزینه نصب بعد از آن قرار دارد. مسائل مختلفی از یک معیار «هزینه کل» استفاده کرده‌اند که شامل همه هزینه‌ها تحت یک هدف می‌شود.
ریسک‌های محیطی: این هدف شامل ریسک حمل و نقل، ریسک طبیعی، دفع پسماند یا ریسک رفتاری، یا «اثرات نامطلوب» عمومی است که جایگاه بزرگی دارد. به هر حال نسبت ریسک محیطی در مسائل مکان‌یابی کمتر از دیگر هزینه‌هاست.
پوشش: تقریبا مجموعه کامل مسائل مکان‌یابی درباره پوشش مسافت، زمان، مبلغ و یا حتی انحراف پوشش است. اگرچه بسیاری از مسائل از مسافت و پوشش جمعیّت به عنوان هدفشان استفاده می‌کنند، اما در بعضی مسائل نیز زمان مهّم است.
مفهوم تساوی نیز در این طبقه قرار می‌گیرد، زیرا این نوع مسائل، روشی منصفانه در برخورد با مسأله پوشش دارند.
سطح و کارائی خدمت: در این طبقه، هدف سطح سرویس به همراه کارائی قرارمی‌گیرد.
سود: بعضی مسائل به سود خالص (تفاوت بین سودها و هزینه‌ها) علاقمندند.
اهداف دیگر: بعضی اهداف دیگر که در مسائل مکان‌یابی استفاده می‌شوند، مانند دستیابی به منابع به همراه ریسک‌های سیاسی و اجتماعی که نمی‌توانند در دیگر دسته‌ها قرار بگیرند.
سه هدف برای مسأله موردنظر ما درنظر گرفته شده‌است که هدف اول، مینیمم کردن متوسط تعداد مشتریان درحال سفر؛ هدف دوم، مینیمم کردن متوسط تعداد مشتریان در حال انتظار و هدف سوم، ماکزیمم کردن مجموع کارکرد دستگاه‌ها در واحد زمان می‌باشد.
1-4- روش حل
به طور کلی مسائل مکانیابی تسهیلات اصولاً NP-Hardهستند و بعید است بدون کاربرد الگوریتم‌های فراابتکاری بتوان حلّی بهینه را در زمان معقول پیدا کرد و زمان محاسباتی نیز با توجه به اندازه مسأله به صورت نمایی افزایش می یابد.
مسائل بهینه یابی چندهدفه، به طور کلی با یافتن حل‌های بهینه پارتو یا حل‌های مؤثّر کارمی‌کنند. چنین حل‌هایی غیرمغلوب هستند، یعنی هنگامی‌که همه اهداف درنظر گرفته شوند، هیچ حل دیگری برتر از آن‌ها نیست. بیشترین روش‌هایی که برای حل مسائل بهینه سازی چندهدفه به کار می‌روند، روشهای ابتکاری و فراابتکاری هستند.
برای مسائلی که در کلاس NP-Hard قرار می گیرند، تاکنون روش‌های دقیقی که بتواند در حالت کلی و در زمانی معقول به جواب دست یابد توسعه داده نشده‌است. از این رو روش‌های ابتکاری و فراابتکاری مختلفی را برای حل این دسته از مسائل به کار می برند تا به جواب‌های بهینه یا نزدیک به بهینه دست یابند.
در این تحقیق سعی شده‌است که از چندین الگوریتم بهینه سازی چندهدفه استفاده شود. الگوریتم NSGA-II به این خاطر انتخاب شده‌است که این الگوریتم در بسیاری از مقالات به عنوان الگوریتم مرجع مقایسه گردیده‌است. الگوریتم CNSGA-II نیز به این علت انتخاب شده‌است که روشی مناسب برای برخورد با محدودیت‌های حل مسأله ارائه می‌کند. چون باتوجه به ماهیت مسأله، چندین محدودیت سر راه حل مسأله ایجاد شده‌است که راهکار مناسبی برای رسیدگی به این محدودیت‌ها ایجاب می‌کند. الگوریتم NRGA نیز چون جزء جدیدترین الگوریتم‌های ارائه شده در زمینه بهینه سازی چندهدفه می‌باشد مورداستفاده قرار گرفته‌است. در سال‌های اخیر، الگوریتم‌های بهینه سازی مبتنی بر ایمنی مصنوعی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌است که به همین علت، ما در این تحقیق سعی بر آن داریم که از کارآمدترین این الگوریتم‌ها استفاده کنیم. از میان الگوریتم‌های چندهدفه ایمنی، ما از MISA، VIS و NNIA استفاده کرده ایم که در ادامه و در بخش‌های بعدی به نتایج خوبی که دراثر استفاده از این الگوریتم‌ها بدست می‌آید، اشاره می‌کنیم.
1-5- اهمیت و ضرورت تحقیق
امروزه پایانه فروش، پایانه شعب، دستگاه‌های خودپرداز و ... نماد بانکداری الکترونیک است و یافتن مکان بهینه برای این پایانه‌ها و دستگاه‌ها می‌تواند نقش مهمی در حضور یک بانک یا مؤسسه در بازارهای داخلی و خارجی داشته باشد.
در این تحقیق سعی شده‌است که محدودیت‌ها و چالش‌های فراروی این مسأله در دنیای واقعی تا حد ممکن درنظر گرفته شود. به همین منظور محدودیت‌هایی ازقبیل ماکزیمم دستگاه خدمت‌رسانی که می‌تواند به کار گرفته شود و حدّ بالای زمان انتظار برای مشتریان منظور شده‌است. همچنین به‌دلیل اینکه یک هدف، پاسخگوی انگیزه ایجاد شده برای انجام این طرح نمی‌باشد، این مسأله به صورت یک مسأله چند هدفه درنظر گرفته شده‌است تا به دنیای واقعی هر چه نزدیکتر گردد تا در درجه اول سود بانک یا مؤسسه ازطریق انتخاب بهینه دستگاه‌های خودپرداز افزایش یابد و در درجه دوم رضایت مشتریان جلب گردد، به صورتی که هم پوشش مناسب برای خدمت‌رسانی داده شود و هم مدت زمان خدمت‌رسانی به مشتریان حداقل گردد.
1-6- اهداف تحقیق
اهدافی که برای اجرای این تحقیق درنظر گرفته شده‌است عبارتند از:
مروری بر مدل‌های مکانیابی تسهیلات به صورت کلّی
مروری بر مدل‌های مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم
بهینه نمودن استفاده از دستگاه‌های‌های خدمت‌رسان؛ یعنی دستگاه‌های خدمت‌رسان به چه تعداد و در چه محل‌هایی استقرار یابند و چه مراکز تقاضایی به این دستگاههای خدمت‌رسان تخصیص یابند، به‌صورتی که هم رضایت مشتریان جلب شود (این هدف را به صورت کمینه کردن مجموع زمان خدمت‌رسانی به مشتریان که شامل زمان سفر مشتریان از مراکز تقاضا به مراکز خدمت‌رسانی و زمان انتظار آنها برای خدمت‌رسانی درنظر گرفته ایم) و هم مجموع کارکرد دستگاه‌ها بیشینه گردد.
تطبیق الگوریتم‌های مختلف با مسئله مورد بررسی
تجزیه و تحلیل الگوریتم‌های مختلف با استفاده از روشهای مقایسه الگوریتم‌ها
1-7- جمع بندی
مسأله مکانیابی تسهیلات در حالت کلی به عنوان یک مسأله NP-Hard شناخته می‌شود. به‌خصوص در حالتی که محدودیت‌های دیگری نظیر محدودیت انتظار مشتریان در صف و محدودیت در تعداد تسهیلات باز شده نیز مطرح باشد، پیچیدگی این مسأله چندین برابر می‌شود.
هدف اول، مینیمم کردن متوسط تعداد مشتریان درحال سفر؛ هدف دوم، مینیمم کردن متوسط تعداد مشتریان در حال انتظار و هدف سوم، ماکزیمم کردن مجموع کارکرد دستگاه‌ها در واحد زمان می‌باشد.
پایان نامه دارای ساختار زیر است: در فصل دوم برای آنکه خواننده با مفاهیمی که در این پایان‌نامه به کار گرفته شده‌است و همچنین موضوعاتی که در این تحقیق مطرح می‌شود، مروری جامع بر ادبیات موضوعات در بخش‌های مختلف اعم از مکانیابی تسهیلات به صورت کلی، مکانیابی تسهیلات باتوجه به مسأله مطرح شده و محدودیت‌های ایجاد شده به عمل آمده‌است. همچنین الگوریتم‌های چندهدفه‌ای که در این پروژه - ریسرچبه کار گرفته شده‌است به طور عمومی معرفی و تشریح می‌شوند. باتوجه به اینکه سه الگوریتم از این الگوریتم‌ها از مبحث ایمنی مصنوعی است، سعی شده‌است تا مروری مختصر بر این موضوع نیز انجام شود. در آخر نیز روش‌های اندازه گیری عملکرد الگوریتم‌های چندهدفه معرفی شده‌اند.
در فصل سوم ابتدا درمورد مسئله مورد بررسی این تحقیق توضیحات کافی داده می شود و اهداف و محدودیت های فراروی آن شرح داده می شود. سپس، در قسمت طراحی الگوریتم‌ها، الگوریتم‌های درنظر گرفته شده را با مسئله مورد بررسی تطبیق می دهیم.
در فصل چهارم پس از اینکه درمورد تولید مسائل نمونه صحبت کردیم، به تجزیه و تحلیل و مقایسه الگوریتم‌ها خواهیم پرداخت که این کار را به این صورت انجام می‌دهیم که ابتدا معیارهای مختلف را برای تمامی الگوریتم‌ها اندازه گیری کرده و سپس این نتایج را باتوجه به روش‌های موجود درزمینه تحلیل واریانس، مورد تجزیه و تحلیل قرارمی‌دهیم.
در فصل پنجم نیز پس از مروری کلّی بر تحقیقی که انجام شده، چند زمینه تحقیق برای مطالعات آتی به خوانندگان پیشنهاد می‌شود.
4221207272
82867519050 2
00 2

مرور ادبیات

2-1- مقدمه
در این فصل، ابتدا به بحث درباره موضوع مکانیابی تسهیلات می پردازیم. در ابتدا، به مروری بر ادبیات این موضوع می پردازیم. در ادامه، مسائل پوشش که مهمترین و پرکاربردترین مباحث در این حوزه است را توضیح داده و مدل های دیگر مکانیابی تسهیلات را معرفی می نمائیم. سپس باتوجه به اینکه مسئله ما در حیطه مسائل مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم می باشد، به مرور ادبیات این حیطه و خصوصیات این نوع مدل ها می پردازیم. سپس سیستم صف و مسائلی که در این حوزه و ادامه تحقیق، موردنیاز است، شرح داده می شود. همچنین الگوریتم‌های چندهدفه‌ای که در این پروژه - ریسرچبه کار گرفته شده‌است به طور عمومی معرفی و تشریح می‌شوند. باتوجه به اینکه سه الگوریتم از این الگوریتم‌ها از مبحث ایمنی مصنوعی است، سعی شده‌است تا مروری مختصر بر این موضوع نیز انجام شود. در آخر نیز روش‌های اندازه گیری عملکرد الگوریتم‌های چندهدفه معرفی شده‌اند.
2-2- مکانیابی تسهیلات
2-2-1- مرور ادبیات در موضوع مکانیابی تسهیلات [5]
می‌توان استدلال نمود که تحلیل‌های مکانیابی در قرن هفدهم و با مسأله پیِر دِ فِرمَت شروع شد: فرض کنید که سه نقطه در یک صفحه وجود دارد، نقطه چهارمی را پیداکنید به صورتی که مجموع فواصلش تا سه نقطه فرض شده مینیمم گردد. اِوانجلیستا توریچلی نیز یکی از کسانی است که ساختارهای فضایی که نیاز به یافتن یک چنین میانه‌های فاصله‌ای یا «نقاط توریچلی» دارند، به آن نسبت داده شده‌است. به هر حال در قرن اخیر، با «مسأله وِبِر» از آلفرد وِبِر و بعضی از گسترش‌های بعدی اش در مسئله درِزنر و همکارانش دوران جدید تحلیلهای مکانیابی با کاربردش در مکانیابی صنعتی شروع می‌شود. مسأله وِبِر نقاطی را در یک سطح پیدا می‌کند که مجموع فواصل اقلیدسی وزن‌دهی شده آن تا یک مجموعه نقاط ثابت مینیمم گردد. این مسأله به این صورت تفسیر می‌شود که مکان یک کارخانه را به گونه‌ای پیداکنیم که کل مسافت وزن دهی شده آن از تأمین کنندگان و مشتریان مینیمم گردد، که وزن‌ها بیانگر حجم مبادلات می‌باشد، مثل وزن موادی که باید از یک تأمین‌کننده منتقل شود یا حجم محصولات نهایی که برای یک مشتری ارسال می‌شود.
تنها در دهه 60 و 70، با فراهم بودن گسترده قدرت محاسبات برای پردازش و تحلیل مقادیر بزرگی از داده‌ها بود که ما شروع واقعی بهینه سازی جدید و به همراه آن، تحقیق در مسائل مکانیابی را مشاهده می‌کنیم. این دوره را به این دلیل دوره بلوغ تحلیلهای مکانیابی می‌نامند که گرایش زیادی به مطالعه p-median کلاسیک، p-center، پوشش مجموعه، مکانیابی تأسیسات ساده و مسائل تخصیص درجه دوم و گسترش آنها پیدا شد.
در این دوره، کوپر مسأله تک تسهیلی وِبِر را گسترش داد تا مسأله تخصیص-مکانیابی چندتسهیلی را ایجاد کند. سپس مارانزانا این مسأله را از فضای پیوسته به شبکه گسترش داد. به هر حال حکیمی است که شالوده تحقیق در p-median و مسائل دیگر در یک شبکه را کامل می‌کند. مسأله p-median شبیه مسأله وِبِر در یک سطح، مکان p نقطه را در یک شبکه به گونه‌ای پیدا می‌کند که کل مسافت وزن دهی شده با تقاضا را تا نزدیکترین تسهیل مینیمم می‌کند. به علاوه حکیمی مسأله p-center اصلی را ارائه می‌کند که مکان p نقطه را در یک شبکه به گونه‌ای پیدا می‌کند که ماکزیمم مسافت تقاضا تا نزدیکترین تسهیل مینیمم گردد. نتیجه مهم قضیه حکیمی نیز مشخص است، یعنی اینکه یک حل در مسأله p-median، همیشه در گره‌های یک شبکه در مسأله واقع می‌شود، درحالیکه یک حل در مسأله p-center لزومی ندارد که در گره‌ها واقع شود. کاریف و حکیمی اثبات می‌کنند که مسائل p-center و p-median، NP-Hard هستند.
مدلهای پوشش، مسائلی را درنظر می‌گیرند که تقاضاها باید در یک مسافت مطمئنی از زمان سفر پوشش داده شوند. تورِگاس و همکارانش روش حلی را برای اینگونه مسائل که در کاربرد با نام مسأله پوشش مجموعه (LSCP) شناخته می‌شود را فرمول بندی و ارائه کردند. مکان تسهیلات برای خدمات اورژانسی از این مسأله الهام می‌شوند. چِرچ و رِوِله، مسأله مکانیابی حداکثر پوشش (MCLP) را ارائه کردند. این مسأله، مکانهای بهینه‌ای را برای تعداد معیّنی از تسهیلات پیدا می‌کند که جمعیّتی که درون یک فاصله خدمت‌رسانی مشخص، پوشش داده می‌شوند، حداکثر گردد.
دیگر مسأله بنیادی با مفهوم پوشش، مسأله تخصیص درجه دوم (QAP) می‌باشد که به دلیل طبیعت درجه دوّم فرموله کردن تابع هدفش به این نام خوانده می‌شود. تعدادی (N) تسهیل که در همان تعداد جایگاه (N) به گونه‌ای واقع می‌شوند که کل هزینه انتقال مواد درمیان آنها مینیمم گردد. هزینه حرکت مواد بین هر دو مکان بوسیله ضرب یک وزن یا جریان در فاصله بین مکان‌ها بدست می‌آید. مدل خطی آن بوسیله کوپمنس و بِکمن ارائه شد که مورد خاصی از مسأله حمل و نقل شناخته شده‌است. این مسأله NP-Hard علائق بسیاری را برای تحقیق ایجاد کرد و هنوز هم حل آن در هر اندازه ای، بسیار سخت به نظر می‌رسد.
دهه 80 و 90 تحقیقاتی را در تحلیل مکانیابی دید که به رشته‌های دیگر نیز گسترش پیدا کرد و نتایج سودمندی را از دیدگاه مدل سازی و کاربرد بدست آورد. این نوآوری‌ها تا به امروز نیز ادامه دارد.
از جمله این مدل‌ها می‌توان به مکان‌یابی رقابتی، مکان تسهیلات گسترده، مکانیابی تصادفی، مسیریابی، مکان‌یابی هاب و جلوگیری از جریان اشاره کرد. به عنوان کاربردهای جدید در این دوران می‌توان به ناحیه‌هایی ازجمله برنامه ریزی خدمات اورژانسی، کاربردهای محیط زیستی همچون تسهیلات زیان آور و ترکیب مکانیابی با مدیریت زنجیره تأمین اشاره کرد.
مدلهای مکانیابی رقابتی: حکیمی مدلهای رقابتی را درون تئوری مکانیابی وارد کرد. بیشتر نتایج در این زمینه یک فضای گسسته یا یک شبکه را درنظر می‌گیرند. اخیراً مدل‌های مکانیابی رقابتی پیوسته توسط داسکی و لاپورته ارائه شده‌است.
مدلهای مکانیابی تسهیلات گسترده: یک تسهیل اگر در مقایسه با محیطش، خیلی کوچکتر از یک نقطه به نظر برسد، گسترده نامیده می‌شود. چنین مدل‌هایی بارها در وضعیت‌های طراحی شبکه به کار گرفته شده‌است. مِسا و بوفی یک سیستم دسته بندی شامل مسائلی برای تعیین خط مسیر حمل و نقل مواد خطرناک ارائه کردند. اخیراً یک مثال بوسیله بریمبرگ و همکارانش آورده شده‌است که مسأله مکانیابی یک دایره درون یک کره را درنظر می‌گیرد، به صورتی که فاصله از تسهیلات موجود باید مینیمم گردد.
مکانیابی تصادفی: مدلهای مکانیابی تصادفی هنگامی رخ می‌دهند که داده‌های مسأله فقط به روشی احتمالی شناخته شوند. بِرمن و همکارانش مسائلی را درنظر گرفتند که ورود به تسهیلات به صورت تصادفی است و اثر تراکم نیز باید درنظر گرفته می‌شد. لوگندران و تِرِل یک مسأله LA با ظرفیت نامحدود را با تقاضاهای تصادفی حسّاس به قیمت درنظر گرفتند. بِرمن و کراس یک کلاس کلی از «مسائل مکانیابی با تقاضای تصادفی و تراکم» را ارائه کردند.
مسیریابی مکان: ترکیب تحلیلهای مکانیابی با زمینه‌های شناخته شده مسائل مسیریابی وسایل نقلیه، ناحیه جدید دیگری از مدل سازی، یعنی مسیریابی مکان را ایجاد می‌کند.
مکانیابی هاب: در چنین مسائل مکانیابی، هاب‌ها به عنوان متمرکزکننده‌ها یا نقاط سوئیچینگ ترافیک عمل می‌کنند، خواه برای مسافران خطوط هوایی باشد، خواه بسته‌های کوچک در سیستمهای سوئیچینگ. جریان بین منابع و مقاصد اساس مدل سازی این دسته از مسائل را تشکیل می‌دهد. اُکِلی اساس تحلیلهای مکانیابی هاب را بنانهاد. آن مدل‌ها به صورتی مدل سازی شد تا بهترین مکان‌ها برای متصل کردن ترمینال‌ها را باتوجه به مینیمم کردن هزینه‌های کل تراکنش‌ها، پیدا کند.
جلوگیری از جریان: در بسیاری از مسائل مکانیابی، تقاضاها فرض می‌شوند که در گره‌های یک شبکه رخ می‌دهند. یک تغییر جالب که بوسیله مسائل فرض می‌شود این است که تقاضا بوسیله جریانی از وسایل نقلیه یا پیاده‌هایی که از میان اتصالات شبکه عبور می‌کنند، ارائه می‌شوند. ازجمله کاربردهای این حیطه می‌توان به دستگاه‌های خودپرداز و ایستگاه‌های نفتی اشاره کرد. چنین مسائلی اولین بار توسط هاچسون و بِرمن و همکارانش ارائه شد.
مکانیابی یا جابجایی وسایل خدمات اورژانسی: مقدار شگرفی از تحقیقات در مطالعه مکانیابی وسایل خدمات اورژانسی ایجاد شده‌است. چَپمن و وایت اولین کار را برحسب محدودیت‌های کاربردی که در LSCP کاربرد دارد، ارائه کردند. مطالعه میرچندانی و اُدُنی زمان‌های سفر تصادفی را در مکانیابی تسهیلات اورژانس درنظر می‌گیرد. همچنین باتوجه به کاربردهای وسایل اورژانسی، مدل MEXCLP که توسط داسکین ارائه شده‌است، مدل MCLP را با محدودیت‌های احتمالی گسترش می‌دهد. رِپِده و برناردو، مدل TIMEXCLP را ارائه کردند که MEXCLP را با تغییر تصادفی در تقاضا گسترش می‌دهد.
کاربردهای مرتبط با محیط زیست: تسهیلات زیان آور و مفاهیم دیگر: بعضی از تحلیلهای مکانیابی در موضوع محیط زیست، مربوط به مکان تسهیلاتی می‌شود که برای جمعیت مجاورشان مضر یا نامطبوع هستند. گُلدمن و دیِرینگ و همچنین چِرچ و گارفینکل جزء اولین افرادی بودند که مکانیابی برای تسهیلات زیان آور یا تسهیلاتی که ترجیح می‌دهیم دور از دسترس باشند را درنظر گرفتند.
تحلیلهای مکانیابی با مدیریت زنجیره تأمین: مدیریت زنجیره تأمین (SCM) شامل تصمیمات درمورد تعداد و مکان تسهیلات و جریان شبکه در حیطه تأمین، تولید و توزیع می‌شود. در اولین کارها در برنامه ریزی پویا، بالُو از برنامه نویسی پویا برای جابجایی انبارها در طول دوره برنامه‌ریزی استفاده می‌کند. جئوفریون و پاورز محیطی یکپارچه را بین مکان و SCM درنظر می‌گیرد.
2-2-2- معیارهای دسته بندی مدلهای مکانیابی
مدلهای مکانیابی تسهیلات می‌توانند باتوجه به اهداف، محدودیتها، حل‌ها و دیگر خصوصیات دسته بندی شوند. در زیر، هشت معیار رایجی که برای دسته بندی مدل‌های مکانیابی تسهیلات سنتی استفاده می شود، آورده شده‌است ‍‍[6]:
مشخصات مکان: مشخصات مکان تسهیلات و جایگاه‌های تقاضا شامل مدل‌های مکانیابی پیوسته، مدل‌های شبکه گسسته، مدل‌های اتصال هاب و غیره می‌شود. در هر یک از این مدل‌ها، تسهیلات می‌توانند فقط در جایگاه‌هایی واقع شوند که توسط شرایط مکانی مجاز هستند.
اهداف: هدف یکی از معیارهای مهم برای دسته بندی مدل‌های مکانیابی است. هدف مدل‌های پوشش، مینیمم کردن تعداد تسهیلات برای پوشش همه نقاط تقاضا یا ماکزیمم کردن تعداد تسهیلاتی است که باید پوشش داده شوند. هدف مدل‌های p-center مینیمم کردن ماکزیمم فاصله (یا زمان سفر) بین نقاط تقاضا و تسهیلات است. آن‌ها اغلب برای بهینه کردن تسهیلات در بخش‌های عمومی همچون بیمارستان‌ها، اداره‌های پست و آتش‌نشانی‌ها استفاده می‌شوند. مدل‌های p-median سعی می‌کنند که جمع فاصله (یا متوسط فاصله) بین نقاط تقاضا و نزدیکترین تسهیلشان مینیمم گردد. شرکت‌هادر بخش‌های عمومی اغلب از مدل‌های p-median استفاده می‌کنند تا برنامه توزیع تسهیل را به گونه‌ای بریزند که مزایای رقابتشان را بهبود دهند.
روش‌های حل: روش‌های حل مختلف در مدل‌های مکانیابی مختلف همچون مدل‌های بهینه‌سازی و مدل‌های توصیفی بدست می‌آیند. مدل‌های توصیفی از رویکردهای ریاضی همچون برنامه نویسی ریاضی یا برنامه نویسی عددی استفاده می‌کنند تا حل‌های مختلف را برای سبک و سنگین کردن اکثر اهداف مهم در مقابل یکدیگر جستجو کنند. در مقابل، مدل‌های توصیفی، از شبیه سازی یا رویکردهای دیگری استفاده می‌کنند تا موفقیت دستیابی به الگوی مکانیابی را افزایش دهند تا حلی با درجه مطلوب بدست آید. روش‌های حل ترکیبی نیز بوسیله گسترش مدلهای توصیفی با تکنیک‌های بهینه سازی توسعه داده شده‌است تا مسائل مکانیابی تعاملی یا پویا (مثل سرورهای متحرک) را بسازند.
مشخصات تسهیلات: مشخصات تسهیلات نیز مدل‌های مکانیابی را به انواع مختلف تقسیم می‌کند. مثلاً، محدودیت تسهیل می‌تواند منجر به مدلی با یا بدون ظرفیت خدمت‌رسانی شود، و تکیه تسهیلات به یکدیگر می‌تواند به مدل‌هایی منجر شود که همکاری تسهیلات را به حساب آورند یا نیاورند.
الگوی تقاضا: همچنین مدل‌های مکانیابی می‌توانند براساس الگوهای تقاضا دسته بندی شوند. اگر یک مدل تقاضای انعطاف پذیر داشته باشد، پس آن تقاضا محیطی متفاوت با تصمیمات مکانیابی تسهیلات مختلف خواهد داشت؛ درحالیکه یک مدل با تقاضای غیرانعطاف پذیر، به علت تصمیمات مکانیابی تسهیلات، با آن الگوی تقاضا متفاوت نخواهد بود.
نوع زنجیره تأمین: مدل‌های مکانیابی می‌تواند بوسیله نوع زنجیره تأمینی که درنظر می‌گیرند تقسیم شوند (یعنی مدلهای تک مرحله‌ای درمقابل مدل‌های چند مرحله ای). مدل‌های تک‌مرحله‌ای بر روی سیستمهای توزیع خدمت تنها با یک مرحله تمرکز می‌کنند، درحالیکه مدل‌های چندمرحله ای، جریان خدمات را در طول چند سطح سلسله مراتبی درنظر می‌گیرند.
افق زمانی: افق زمانی، مدل‌های مکانیابی را به مدل‌های استاتیک و پویا دسته بندی می‌کند. مدل‌های استاتیک، کارایی سیستم را با درنظر گرفتن همزمان همه متغیرها بهینه می‌کند. درمقابل، مدل‌های پویا، دوره‌های زمانی مختلف را با تغییر داده‌ها درطول این دوره‌ها درنظر می‌گیرند و حل‌هایی را برای هر دوره زمانی با وفق دادن با شرایط مختلف ارائه می‌کند.
پارامترهای ورودی: روش دیگری برای دسته بندی مدل‌های مکانیابی براساس خصوصیت پارامترهای ورودی به مسأله است. در مدلهای قطعی، پارامترها با مقادیر مشخص پیش بینی می‌شوند و بنابراین، این مسأله، برای حل‌های ساده و سریع، ساده سازی می‌شود. به هر حال، برای بیشتر مسائل جهان واقعی، پارامترهای ورودی ناشناخته هستند و طبیعتاً ماهیت احتمالی/تصادفی دارند. مدل‌های مکانیابی احتمالی/تصادفی برای رسیدگی به ماهیت پیچیده مسائل جهان واقعی از توزیع احتمالی متغیرهای تصادقی استفاده می‌کنند یا مجموعه‌ای از طرحهای ممکن را برای پارامترهای نامعیّن درنظر می‌گیرند.
همچنین مدل‌های مکانیابی می‌توانند براساس مشخصات دیگری همچون مدل‌های تک محصولی درمقابل مدلهای چندمحصولی و یا مدلهای کششی درمقابل مدلهای فشاری متمایز شوند.
2-2-3- مسائل پوشش
ایده اصلی پشت مدلهای پوشش مکانیابی تسهیلات به گونه‌ای است که بعضی خدمات موردنیاز مشتریان فراهم شود. دو هدف برای مکانیابی تسهیلات وجود دارد که آیا همه مشتریان در شبکه با حداقل تسهیلات پوشش داده می‌شوند یا هر تعدادی از مشتریان که ممکن است با تعداد مشخصی از تسهیلات پوشش داده شوند. در اینجا به مسائل پوشش در شبکه می‌پردازیم [7]،[8].
2-2-3-1-مسأله پوشش مجموعه
برای ساده سازی، فرض می‌کنیم که همه مشتریان و تسهیلات در گره‌های شبکه واقع می‌شوند. در ادامه، ما از اندیس i برای اشاره به مشتریان و از اندیس j برای اشاره به تسهیلات استفاده می‌کنیم. همچنین تقاضاها (یا وزن‌ها) در گره i را با و تعداد تسهیلاتی است که باید مکانیابی شوند را با p نمایش می‌دهیم. همچنین ما را به عنوان کوتاهترین مسیر (یا زمان، هزینه یا هر عدم مطلوبیت دیگری) بین گره تقاضای و جایگاه تسهیل در گره تعیین می‌کنیم. اگر گره i بتواند بوسیله تسهیل در مکان j پوشش داده شود، قرارمی‌دهیم، درغیر اینصورت . همچنین را مجموعه همه جایگاه‌های کاندیدشده‌ای قرار می‌دهیم که می‌توانند گره تقاضای i را پوشش دهند. اینکه p تسهیل در کجا واقع شوند و کدام تسهیل باید کدام گره تقاضا را سرویس دهد، تصمیمات کلیدی در اینگونه مسائل هستند.
مسائل پوشش مجموعه در ابتدای دهه 70 ایجاد شد. هدف LSCP مکانیابی حداقل تعداد تسهیلات به گونه‌ای است که هر گره تقاضا بوسیله یک یا چند تسهیل «پوشش» داده شود. به طور کلی، تقاضا در یک گره i توسط تسهیل j پوشش داده شده نامیده می‌شود اگر فاصله (یا زمان سفر) بین گره‌ها کمتر از فاصله بحرانی D باشد. به علاوه، D به ماکزیمم فاصله یا زمان خدمتی که تصمیم‌گیرنده مشخص می‌کند اشاره می‌کند.
با این توضیحات، می‌توان مدل مکان پوشش مجموعه را که اولین بار توسط تورِگاس و همکارانش ارائه شد، به صورت زیر فرموله کرد:
(1.2)
(2.2)
(3.2)
تابع هدف (1.2) تعداد تسهیلاتی که استفاده می‌شوند را مینیمم می‌کند. محدودیت (2.2) تعیین می‌کند که برای هر نقطه تقاضای i، حداقل یک تسهیل باید در مجموعه ایجاد گردد که بتواند این گره را پوشش دهد. محدودیت‌های (3.2) محدودیت‌های تکمیلی هستند.

2-2-3-2- مسأله مکانیابی حداکثر پوشش
درمقابل مسأله پوشش مجموعه که در بالا آورده شد، مسأله مکانیابی حداکثر پوشش (MCLP) سعی نمی‌کند که همه مشتریان را پوشش دهد. تعداد p تسهیل را فرض کنید که هدف ما مکانیابی این تسهیلات به گونه‌ای است که بیشترین تعداد ممکن از مشتریان را پوشش دهیم. منظور از پوشش را نیز در بالا آوردیم.
با تعیین این محدودیت‌های مدل پوشش مجموعه، چِرچ و رِوِله مسأله مکانیابی حداکثر پوشش را به صورت زیر فرمول بندی کردند:
(4.2)
(5.2)
(6.2)(3.2)
(7.2)
که اگر گره تقاضای i پوشش داده شود، برابر یک خواهد بود، درغیر اینصورت صفر می‌شود. تابع هدف (4.2) تعداد تقاضاهایی که پوشش داده می‌شوند را ماکزیمم می‌کند. محدودیت (5.2)، متغیرهای مکان و پوشش را به همدیگر مرتبط می‌کند و نشان می‌دهد که گره تقاضای i نمی‌تواند به عنوان پوشش داده شده تلقی گردد مگر اینکه ما حداقل یک تسهیل را در یکی از جایگاه‌های کاندید شده مستقر کنیم که بتواند آن گره را پوشش دهد. محدودیت (6.2) تعداد تسهیلات را به p محدود می‌کند و محدودیت‌های (3.2) و (7.2) محدودیت‌های تکمیلی هستند.
اگر تعداد تسهیلاتی که برای پوشش تمام تقاضاها نیاز است، از منابع دردسترس بیشتر شود، یک گزینه، راحت کردن الزامات برای پوشش کامل می‌باشد.
2-2-3-3- مسائل p-center
نوع دیگری از مسائل کلاسیک پوشش، اصطلاحاً مسائل p-center نامیده می‌شود. هدف مسائل p-center ، مکانیابی تعداد معین p تسهیل به گونه‌ای است که بزرگترین فاصله بین هر مشتری و نزدیکترین تسهیلش تا حد ممکن کوچک شود. اگرچه از دیدگاه نظری، مسائل p-center متفاوت هستند، اما یک روش دوبخشی ساده می‌تواند به کار گرفته شود تا مسائل p-center را به عنوان بخشی از مسائل پوشش حل نماید. این مسأله می‌تواند به صورت زیر فرمول بندی شود که Q ماکزیمم فاصله است که باید مینیمم گردد:
(8.2)
(9.2)
(10.2)
(6.2)
(11.2)
(3.2)
(12.2)محدودیت (9.2) ما را مطمئن می‌کند که هر گره تقاضا تخصیص داده شده‌است، درحالیکه محدودیت (10.2) تصریح می‌کند که این تخصیصها می‌توانند فقط در تسهیلاتی که بهره برداری شده‌اند ایجاد شود. محدودیت (6.2) بیان می‌کند که دقیقاً p تسهیل می‌تواند ایجاد شود. محدودیت (11.2) ماکزیمم فاصله را برحسب متغیرهای تصمیم تعیین می‌کند. این محدودیت‌ها تصریح می‌کنند که Q باید بزرگتر یا مساوی با فاصله‌ای باشد که برای هر گره تقاضا تخصیص داده می‌شود.
2-2-3-4- مسائل p-median
درمقابل مسائل p-center با اهداف مینیماکسش که در قسمت قبل توضیح داده شد، مسائل p-median اهداف مینیمم مجموع دارند. به عبارت دیگر مسائل p-median ، p تسهیل را به‌گونه‌ای مکان‌یابی می‌کنند که مجموع فواصل بین همه مشتریان و نزدیکترین تسهیل مرتبطشان مینیمم گردد. رِوِله و سواین مسأله p-median را به صورت زیر فرمول بندی کردند:
(13.2)
(9.2)
(10.2)
(6.2)
(3.2)
(12.2)
تابع هدف (13.2) کل فاصله‌ای که در تقاضا ضرب شده‌است را مینیمم می‌کند. از آنجائیکه تقاضاها مشخص هستند و کل تقاضا ثابت است، این هدف در حکم مینیمم کردن متوسط فاصله ضرب در تقاضا است. به خاطر داشته باشید که این فرمول بندی خیلی شبیه به فرمول بندی مسأله p-center است مگر در تابع هدف و محدودیت شماره (11.2).

2-2-4- مسائل دیگر مکانیابی [8]
در این بخش به اختصار به انواع دیگری از مدل‌های مکانیابی که در مقالات استفاده شده‌است اشاره می‌کنیم. اولین نوع، مدل‌هایی هستند که به تسهیلات نامطلوب اشاره می‌کنند. چنین مدل‌هایی به مکانیابی تسهیلاتی همچون تأسیسات تصفیه فاضلاب، محل‌های بازیافت زباله‌ها، نیروگاه‌ها یا زندان‌ها می‌پردازند که همسایگی آنها با نواحی مسکونی نامطلوب به نظر می‌رسد.
به عنوان سیستم‌هایی که معمولاً شامل دو یا چند سطح از تسهیلات می‌شوند، از سیستمهای سلسله مراتبی استفاده می‌کنیم. بسیاری از سیستمها در طبیعت سلسله مراتبی هستند. این تسهیلات معمولاً برحسب نوع خدماتی که ارائه می‌کنند سلسله مراتبی هستند. مثلاً مراکز مراقبت‌های پزشکی را درنظر بگیرید که شامل کلینیک‌های عمومی، بیمارستان‌ها و مراکز دارویی هستند.
نوع دیگری از مدل‌ها، به مدل‌های مکانیابی می‌پردازد که اهداف «یکسان» دارند. این مدل‌ها، تسهیلات را به گونه‌ای مکانیابی می‌کنند که برای همه مشتریان به طور مساوی دردسترس باشند.
ناحیه فعال دیگر در این زمینه، مکانیابی هاب‌هاست. هاب به عنوان توپ در مرکز یک چرخ است و منظور از آن، تسهیلاتی است که به بعضی جفت‌های منبأ-مقصد به عنوان گره‌های معاوضه و حمل و نقل سرویس دهی می‌کند و در سیستمهای ترافیک و ارتباطات استفاده می‌شود.
نوع دیگر از مدل‌های مکانیابی، مدل‌های مکانیابی رقابتی است. مثالی از این نمونه به این صورت است که دو فروشنده انحصاری یک محصول را درنظر بگیرید که تسهیلی را هر کدام در یک پاره خط ایجاد می‌کنند. آنها از ابزاری مشابه استفاده می‌کنند و در مکان و قیمت رقابت می‌کنند.
در پایان، تسهیلات گسترده و مسائل جانمایی تسهیلات را درنظر بگیرید. در هر دو زمینه، به خاطر اینکه اندازه تسهیلات در قیاس با فضایی که در آن واقع شده‌اند قابل چشم پوشی نیست، تسهیلات نمی‌توانند به صورت یک نقطه بر روی نقشه نشان داده شوند و خیلی بزرگتر از آن هستند که به صورت یک نقطه درنظر گرفته شوند. به عنوان نمونه‌هایی از مسائل جانمایی، آرایش ایستگاه‌های کاری در یک اداره و قراردادن اتاق‌ها در یک بیمارستان را می‌توان نام برد.
2-2-5- مسائل مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکمما در این بخش به مسائل پیدا کردن مکان‌های بهینه برای مجموعه‌ای از تسهیلات در حضور تقاضای مشتریان تصادفی و تراکم در آن تسهیلات می‌پردازیم. ما به این گونه مسائل به عنوان «مسائل مکانیابی با تقاضای تصادفی و تراکم» (LPSDC) نگاه می‌کنیم [9]. اکثراً ما بحث درباره مسائل را به شبکه محدود می‌کنیم، حتی اگر این مدل‌ها بتواند به مکان‌های گسسته گسترش یابند.
اهمیت مشهود پرداختن به مسائل مکانیابی تسهیلات در حضور عدم قطعیت‌های گوناگون، منجر به تعداد زیادی از مقالات در این موضوع می‌شود. اصولاً مدل‌های LPSDC بر روی دو منبع از عدم قطعیت متمرکز می‌شود: (1) مقدار واقعی و مقدار زمانی که تقاضا بوسیله هر مکان مشتری تولید می‌شود و (2) از دست دادن تقاضا (یا جریمه پولی) به علت ناتوانی تسهیل در فراهم کردن سرویس مناسب به (بعضی از) مشتریان به علت تراکم در آن تسهیل.
این گونه مسائل به پیدا کردن بهترین مکان‌ها برای مجموعه‌ای از تسهیلات می‌پردازند تا ظرفیت سرویس (تعداد خدمت دهندگان) را در تسهیل j مشخص کند. نتیجه چنین سیستمی می‌تواند به صورت یک سیستم صف با M صف و سرویس دهنده مشاهده شود. حتی تحلیل‌های توصیفی چنین سیستمهایی (یعنی با فرض اینکه تصمیمات مکانیابی در حال حاضر گرفته شده‌اند) می‌تواند توانایی حال حاضر سیستم صف را گسترش دهد. چنین مسائلی، قابلیت‌های مسائل مکان‌یابی «کلاسیک» (که بیشتر آن‌ها NP-complete شناخته می‌شوند) را با پویایی پیچیده سیستم‌های صف ترکیب می‌کند. بنابراین، در ساختن یک مدل LPSDC کاربردی، بعضی فرض‌ها و تخمین‌های ساده سازی باید انجام شود تا مدل را قابل حل کند.
یک ناحیه مهم کاربرد مدل‌های LPSDC، مکان‌یابی تسهیلات خدمات اورژانسی (مانند بیمارستان‌ها)، ایستگاه‌های پلیس، ایستگاه‌های آتش نشانی و آمبولانس‌ها هستند. توانایی پاسخگویی به یک درخواست برای خدمت‌رسانی در زمان مناسب، به چنین سیستم‌هایی اختصاص دارد (مثلاً استاندارد رایج برای آمبولانس‌ها در آمریکای شمالی برای پاسخگویی به تلفن‌های با ارجحیت بالا، 3 دقیقه می‌باشد). خصوصیت پایه چنین سیستم‌هایی غیرقابل پیش بینی بودن تعداد و زمان رسیدن تلفن‌ها برای درخواست و اثری که روی کارایی سیستم تراکمی می‌گذارد است و هنگامی‌که بعضی از این تسهیلات درخواست‌های بسیاری را برای خدمت در دوره زمانی مشخصی دریافت می‌کنند، نتیجه آن مشخص می‌شود. به راستی که از لحاظ تاریخی، مسأله مکان‌یابی تسهیلات خدمات اورژانسی، محرّک اصلی برای تحقیقات بیشتر در این زمینه را فراهم کرده‌است.
دیگر ناحیه مهم کاربرد این مسائل که کمتر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌است، مکان‌یابی خرده فروشی‌ها یا تسهیلات خدمت‌رسانی دیگر است که مقدار کل تجارت (تقاضای مشتری) در یک تسهیل ممکن است هنگامی‌که نرخ خدمت‌رسانی به علت تراکم کاهش می‌یابد، به طور معکوس عمل کند. درحالی که بعضی از مدل‌هایی که برای مکان‌یابی تسهیلات اورژانسی توسعه پیدا کرده‌اند، می‌توانند به خوبی برای تسهیلات غیراورژانسی نیز به کار روند، این دو دسته از کاربردها، خصوصیات مختلف خودشان را نیز ایجاد می‌کنند.
2-2-5-1- مرور ادبیات مسائل مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم [10]
باتوجه به انعطاف پذیری تقاضا، دسترسی به یک تسهیل می‌تواند برحسب مجاورت با مشتریان بالقوه اش (وِرتر و لاپیِره)، به صورت کل زمان موردنیاز برای دریافت سرویس (پارکر و سرینیواسان) مدل سازی شود. در این مورد یا موارد دیگر، شکل تابع تقاضای مورداستفاده، گسترشی از انعطاف پذیری تقاضا را نشان می‌دهند. بیشتر توابع تقاضای رایج در مقالات به شکل‌های زیر هستند: تابع خطی (وِرتر و لاپیِره؛ پارکر و سرینیواسان)؛ تابع نمایی (بِرمن و پارکان؛ بِرمن و کاپلان و درِزنِر)؛ و تابع مرحله‌ای (بِرمن و کِراس).
اگر انتخاب مشتری را درنظر بگیریم ( که بدین معنی است که هر عضو این حق را دارد که خود تسهیلش را انتخاب کند و نه اینکه توسط یک مرکز به یکی اختصاص پیدا کند)، یک گروه از مقالات، انتخاب بهینه را فرض می‌کنند، یعنی، هر مشتری، تسهیلی که برحسب مزیتش بهینه است را انتخاب می‌کند. بسیاری از نویسندگان به سادگی فرض می‌کنند که مشتریان به نزدیکترین تسهیل مراجعه می‌کنند، درحالیکه پارکر و سرینیواسان فرض می‌کنند که مشتریان، تسهیلی که بیشترین منفعت را دارد انتخاب می‌کنند. درمقابل، گروه دوم مطالعات، انتخاب احتمالی را فرض می‌کنند، یعنی، انتخاب تسهیل توسط مشتری، براساس توزیع احتمالی است که از سودمندی و مجاورت هر تسهیل ایجاد می‌شود. این فرض اغلب در محیط بازار استفاده می‌شود و شاید یک کار اصولی از هاف، مؤثرترین مدل در این دسته باشد. همچنین ماریانوف و همکارانش یک مسأله مکانیابی تسهیلات با تراکم را پیشنهاد کردند که از یک مدل انتخابی احتمالی برای نشان دادن رفتار تخصیص مشتریان استفاده می‌کرد.
مسأله موردنظر ما که تا حدودی در تئوری مکان‌یابی تسهیلات، پایه‌ای به حساب می‌آید، توجّهات بسیاری را در مقالات به خود جلب کرده‌است؛ مخصوصاً اینکه تقابل جنبه‌های مکانیابی و تصادفی (صف بندی)، آن را چالش برانگیز کرده‌است [11]. این مسأله متعلق به دسته‌ای از مسائل مکانیابی با تقاضای تصادفی و تراکم و سرویس دهندگان ثابت (LPSDC) است که توسط بِرمن و کراس مرور شده‌است. مطالعه مدل‌هایی از این نوع، با ماریانوف و سِرا در سال 1998 شروع شده‌است. مقالات دیگری نیز در این زمینه نوشته شده‌است که می‌توان به مقالات بِرمن، کراس و وانگ؛ ماریانوف و ریوس؛ ماریانوف و سِرا؛ وانگ، باتا و رامپ اشاره کرد. به علت پیچیدگی باطنی مسأله، همه مقالاتی که در بالا آورده شده، ساده سازی‌های بزرگی را انجام داده‌اند: فرض می‌شود که تقاضا گسسته است، یا فرض می‌شود که تعداد یا ظرفیت تسهیلات (یا هر دو) ثابت هستند، فرض می‌شود که مکان‌های تسهیلات بالقوه گسسته و بینهایت هستند، فرض می‌شود که فرایند رسیدن تقاضا پواسن باشد و همچنین معمولاً فرض می‌شود که فرایند خدمت‌رسانی نمایی است.
ترکیب حالت تصادفی (شامل تراکم بالقوه در تسهیلات) در مدل‌های نوع پوشش تسهیلات، با مسأله مکانیابی حداکثر پوشش موردانتظار (MEXCLP) توسط داسکین شروع شد؛ و تعداد قابل ملاحظه‌ای از دیگر کاربردها نیز در ادامه آن آورده شد. اما این مدل شامل بعضی ساده سازی‌های بزرگی بود، برای مثال: احتمال اینکه یک خدمت‌رسان مشغول باشد، مستقل از هر خدمت دهنده دیگری است و این موضوع برای همه خدمت دهندگان یکسان است؛ این احتمالات نسبت به مکان و حجم کار یکسان هستند. ماریانوف و سِرا فرض کردند که: (1) تقاضای مشتریان توسط یک فرایند پواسن تولید می‌شود؛ (2) توزیع زمان خدمت نمایی است؛ (3) هر تسهیل به صورت یک سیستم صف M/M/1/a با ظرفیت محدود a عمل می‌کند؛ و (4) همه تقاضاها هنگامی‌که برای خدمت‌رسانی به سیستم می‌رسند، اگر سیستم پر باشد، فرض می‌شود که تقاضا از دست می‌رود. توسط این مدل، تقاضای مشتریان ممکن است ازبین برود، چون یا تسهیل در شعاع پوشش آن وجود ندارد و یا تسهیلات مسدود شده‌اند. هدف، قرار دادن m تسهیل به گونه‌ای است که تقاضا‌ها را هرچه بیشتر پاسخ دهد. ماریانوف و ریوس این مدل را برای مکانیابی دستگاه‌های خودپرداز به کار گرفتند. در مدل آن‌ها، دستگاه‌ها، حافظه کوچکی دارند که هر کدام می‌تواند تعداد ثابتی، b، درخواست را نگهدارند که آن به این علت است که درخواست‌های دستگاه‌ها، اندازه ثابتی (53 بایت) دارند. همچنین دستگاه‌ها به صورت یک صف M/M/1، حداکثر b درخواست در صف (یعنی حافظه) را انجام می‌دهد. اگر یک درخواست درحالی برسد که حافظه پر است، آن درخواست ازدست می‌رود (و باید دوباره فرستاده شود)، و برای اینکه مطمئن باشیم که این رویداد نادر است، یک محدودیت سطح سرویس اعمال شده‌است. به هر حال تعداد کل دستگاه‌ها،به جای اینکه به عنوان قسمتی از فرایند بهینه سازی تعیین شود، ثابت هستند. مدل LSCP این مدل توسط ماریانوف و سِرا گسترش داده شد که در آن، هدف، پیدا کردن حداقل تعداد تسهیلات به گونه‌ای است که همه مشتریان، یک تسهیل در شعاع پوششان داشته باشند و محدودیت بر روی حداکثر نسبت تقاضای از دست رفته (یا حداکثر زمان انتظار) رعایت شود. باید به یاد داشته باشیم که این مدل، فرض می‌کند که مشتریان به جای اینکه به نزدیکترین تسهیل مراجعه کنند، می‌توانند به هر تسهیل باز شده‌ای در شعاع پوشش تخصیص یابند. بنابراین، آنها به جای مکانیسم انتخاب مشتری، مکانیسم انتخاب هدایت شده را انتخاب می‌کنند.
2-2-5-2- مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم
دو منبع بالقوه برای از دست دادن تقاضا به صورت زیر است [12]:
عدم پوشش: این مورد زمانی اتفاق می‌افتد که هیچ کدام از تسهیلات به اندازه کافی به مشتری نزدیک نیستند که سطح مناسبی از راحتی را فراهم کنند.
عدم سرویس: این مورد زمانی اتفاق می‌افتد که مشتری تصمیم می‌گیرد که یک تسهیل را ملاقات کند، اما باتوجه با سطح سرویسی که در آنجا دریافت می‌کند، ناراضی می‌شود. علت‌های زیادی ممکن است وجود داشته باشد که حادثه شکست خدمت اتفاق افتد: یکی از رایج ترین آنها (و مرتبط ترین به تصمیمات مکانیابی) تراکم (پرجمعیتی) در آن تسهیل است.
برای مدل سازی تقاضایی که به علت تراکم از دست می‌رود، ما هر تسهیل را به صورت یک صف مارکفی با ظرفیت ثابت معین درنظر می‌گیریم و فرض می‌کنیم که اگر این ظرفیت به دست آمده باشد، تقاضای مشتری هنگامی‌که درطول این دوره می‌رسد، از دست می‌رود (یعنی، مشتریان بالقوه‌ای که هنگام پر بودن سیستم می‌رسند، مسدود می‌شوند).
مدل‌های LPSDC اصولاً به تقابل چهار مجموعه از عناصر مربوط می‌شود [9]:
مشتریان: که برای انجام خدمت، درخواست می‌دهند.
تسهیلات: که به منابعی (خدمات دهندگان) که برای انجام خدمات موردنیاز است مکان می‌دهند.
خدمت دهندگان: که خدمت درخواست شده را انجام می‌دهند، و
درخواست انجام خدمت: که توسط مشتریان انجام می‌شود و بوسیله اتصال یک مشتری با یک خدمت دهنده دردسترس، رسیدگی می‌شود.
دیگر اجزاء موردنیاز برای توصیف یک مدل LPSDC به صورت زیر هستند: انواع فراهم شدن خدمت (که یا مشتریان به تسهیلات سفر می‌کنند تا به خدمت دهندگان دست یابند و یا خدمت‌دهندگان متحرّک، به مکان مشتریان سفر می‌کنند)، طبیعت و نتایج تراکم (هنگامی‌که یک تسهیل درخواست‌های بسیار زیادی برای انجام خدمت دریافت می‌کند، چه عکس العملی از خود نشان می‌دهد؟)، فرضیات رفتار مشتری (مشتریان تصمیم می‌گیرند که برای بدست آوردن خدمت، به کدام تسهیل مراجعه کنند یا یک «مرجع مرکزی» وجود دارد که مشتریان را به تسهیلات متصل می‌کند)، نوع اهداف و احتیاجات خاص دیگر مانند «استانداردهای پوشش» (که معمولاً به صورت محدودیت‌ها بیان می‌شود).
یک شبکه مشخص را فرض می‌کنیم ، که N، مجموعه گره‌ها و A مجموعه کمان‌هاست. برای از استفاده می‌کنیم که به کوتاهترین مسیر از x به y است.
مشتریان: فرض می‌شود که مشتریان در گره‌های شبکه واقع می‌شوند. نسبت را برای همه درخواست‌هایی که برای انجام خدمت از گره ایجاد می‌شود درنظر می گیریم که . معمولاً فرض می‌شود که کل تقاضای مشتریان برای خدمت‌رسانی، یک فرایند پوآسن از جنس زمان با نرخ است. همچنین فرایند درخواست خدمت برای هر گره i، یک فرایند پوآسن با نرخ می‌باشد. درحالیکه بیشتر مدل‌ها، از ساختار تقاضای مشتریانی که در بالا توضیح داده شد استفاده می‌کنند، بعضی تلاشها برای دخالت دادن امکان ازدست دادن تقاضا به علت تراکم انجام شده‌است. این می‌تواند بوسیله تعریف دوباره نرخ تقاضا در گره i به صورت تعریف شود که C، بعضی اندازه‌های هزینه تراکم است که بوسیله مشتریان اتفاق می‌افتد و یک تابع غیر افزایشی است. در ادامه این بخش، به طور عمومی فرض می‌کنیم که تحت تأثیر تراکم قرار نمی‌گیرد.
تسهیلات: ما فرض می‌کنیم که حداکثر M تسهیل وجود دارد که باید مکان‌یابی شود. ما فرض میکنیم که یک مجموعه گسسته از مکان‌های بالقوه تسهیلات X تعیین شده‌است (که ) و . این فرضیات نیز بدون از دست دادن عمومیت انجام می‌شود: باتوجه به استدلالاتی که توسط بِرمن، لارسون و چیو انجام شده‌است می‌توان نشان داد که اگر به تسهیلات اجازه دهیم که در هر جایی در طول کمان واقع شوند، یک حل بهینه در یک مجموعه گسسته از مکان‌ها بدست می‌آید که شامل گره‌های شبکه است که بوسیله بعضی نقاط داخلی در طول کمان ایجاد شده‌است. بنابراین، با تکمیل کردن مجموعه گره‌های اصلی بوسیله بعضی گره‌های «ساختگی» اضافی، می‌توان فرض کرد که X گره‌ای است.
خدمت دهندگان: هر تسهیل j می‌تواند بین 1 و K خدمت دهنده داشته باشد. بسته به ماهیت خدمتی که بوسیله این تسهیل انجام می‌شود، خدمت دهندگان یا ثابت هستند، یعنی به طور ثابت در تسهیل واقع می‌شوند، یا متحرک هستند، یعنی برای انجام خدمت به مکان مشتریان سفر می‌کنند. تعداد خدمت دهندگانی که در تسهیل j واقع می‌شوند، یک متغیرتصمیم گیری در مدل می‌باشد.
درخواست خدمت: معمولاً یک درخواست برای انجام خدمت، به یک «یارگیری» بین مشتری ایجاد کننده درخواست و یکی از خدمت دهندگان موجود در سیستم احتیاج دارد. این کار معمولاً به صورت زیر انجام می‌شود:
اول باید تعیین کنیم که آیا مکان i بوسیله سیستم پوشش داده می‌شود یا خیر؟ معمولاً برای اینکه یک مشتری پوشش داده شود فرض می‌شود که با استاندارد‌های پوشش معینی مطابقت دارد (مثلاً، تعداد خدمت دهنده کافی باید در اطراف مشتری واقع شده باشد و غیره). این استانداردهای پوشش اغلب از طریق قانونگذاری یا قوانین اجرایی ایجاد می‌شود. اگر مکان مشتری i پوشش داده نشده باشد، همه درخواست‌های خدمت که از i ایجاد می‌شود، به صورت خودکار بوسیله سیستم برگردانده می‌شود (صرفنظر از اینکه آیا سیستم در حال حاضر متراکم هست یا خیر؟). معمولاً برای از دست دادن پوشش مجموعه یک جریمه درنظر گرفته می‌شود. یک تفسیر دیگر از گسترش ندادن پوشش به یک مشتری این است که مشتری بوسیله بعضی خدمات «دیگر» یا «ذخیره» پوشش داده شود (مثلاً، یک خدمت آمبولانس غیردولتی)؛ پس جریمه پوشش ندادن، می‌تواند به عنوان حق الزحمه قرارداد فرعی تفسیر می‌شود.
زمانی که معین می‌شود که درخواست خدمت از یکی از مشتریان «پوشش داده شده» بیاید، یک ارزیابی انجام می‌شود که آیا حالت فعلی سیستم اجازه می‌دهد که فرایند درخواست انجام شود یا خیر؟ این ارزیابی معمولاً در دو مرحله اتفاق می‌افتد: اول، قوانین منطقه‌ای و مکان مشتری برای تعیین «زیرسیستم» مشتری، استفاده می‌شود، یعنی، کدام تسهیلات و خدمت دهندگان می‌توانند به طور بالقوه به این درخواست پاسخ دهند (این ممکن است شامل همه خدمت دهندگان در شبکه شود و یا فقط خدمت دهندگانی که در شعاع سفر معینی از مکان مشتری واقع شده‌اند و غیره). بعد، تعداد درخواست‌های انجام نشده در زیرسیستم ارزیابی می‌شود و تصمیم گیری می‌شود که آیا این درخواست پذیرفته شود یا رد شود؟ این تصمیم معمولاً براساس ظرفیت زیرسیستم صورت می‌پذیرد (مثلاً برای یک صف «ازدست رفته»، اگر هیچ خدمت دهنده‌ای در حال حاضر دردسترس نباشد، یک عدم پذیرش ممکن است اتفاق بیفتد؛ در موارد دیگر ممکن است این محدودیت وجود داشته باشد که چه تعداد درخواست می‌تواند در یک زمان مشخص در صف وجود داشته باشد). معمولاً یک جریمه مرتبط با قبول نکردن یک درخواست وجود دارد. باز هم تأکید می‌کنیم، برخلاف نپذیرفتن یک درخواست از مشتریانی که پوشش داده نشده‌اند که به صورت خودکار است، نپذیرفتن درخواست یک مشتری که پوشش داده شده‌است، براساس حالت سیستم است. به خاطر داشته باشید که قوانین منطقه ای، درجه همکاری بین تسهیلات گوناگون و خدمت دهندگان را در سیستم معین می‌کند.
بعد، درخواست پذیرفته شده به یکی از تسهیلات متصل می‌شود (یعنی تخصیص پیدا می‌کند). این تخصیص ممکن است به قوانین اتصال مطمئن بستگی داشته باشد، همانطور که به حالت فعلی سیستم بستگی دارد (مثلاً، یک درخواست ممکن است به نزدیکترین تسهیل متصل شود و یا ممکن است به نزدیکترین تسهیل با حداقل یک خدمت دهنده آزاد متصل شود و غیره). همچنین قوانین اتصال به فرضیات رفتار مشتریان نیز بستگی دارد، یعنی اینکه کدام تسهیل باید این درخواست را انجام دهد به مشتری بستگی دارد یا به بعضی مراجع مرکزی. ما، این مورد را که مشتری تصمیم می‌گیرد که کدام تسهیل باید به درخواستش رسیدگی کند به عنوان «انتخاب کاربر» و موردی که یک مرجع مرکزی این تصمیم را می‌گیرد به عنوان «انتخاب هدایت شده» می‌شناسیم.
معمولاً یک درخواست پذیرفته شده در یک تسهیل معین، در صف قرار می‌گیرد تا یک خدمت دهنده، دردسترس قرار گیرد. زمانی که این اتفاق می‌افتد، خدمت دهنده و مشتری «یارگیری» کرده‌اند. درمورد خدمت دهندگان متحرک، لازم است که این خدمت‌دهندگان از مکان فعلی شان به مکان مشتری سفر کنند (که متحمل هزینه سفر می‌شوند).
معمولاً مسائل مکانیابی با خدمت دهندگان متحرک، دارای مشخصات زیر هستند:
این تخصیص بستگی به حالت فعلی خدمت دهندگان در زمان ارسال دارد. برای خدمت دهندگان ثابت، این تخصیص ممکن است قبل از تصمیم گیری برای انجام خدمت اتفاق بیفتد، بنابراین ممکن است گفته شود که خدمت دهندگان متحرک ممکن است با یکدیگر همکاری کنند، درحالیکه خدمت دهندگان ثابت تمایلی به این کار ندارند.
اگر یک کاربر، درخواستی را انجام دهد و نزدیکترین خدمت دهنده مشغول باشد، خدمت دهنده دیگری ارسال می‌شود. یعنی، این تخصیص، در حالت مطلق، به نزدیکترین تسهیل اتفاق نمی‌افتد.
مسائل مکانیابی احتمالی اغلب می‌توانند به خوبی به صورت مجموعه مستقلی از سیستم‌های صف، مدل سازی شوند. این استقلال، ازطریق ابزاری ناشی می‌شود که حتی اگر زمان‌های خدمت از یک توزیع نمایی پیروی کنند، درمورد هنگامی‌که زمان سفر احتمالی است، این امر صادق نیست. بنابراین، تئوری صف M/G/m مناسب‌تر از تئوری M/M/m است.
حال به فرموله کردن مسأله می‌پردازیم. محدودیت‌های مسأله معمولاً شامل موارد ذیل است:
- یک حد بالای M بر روی کل تعداد تسهیلاتی که می‌توانند واقع شوند:
(14.2)
- یک حد بالای K بر روی کل تعداد خدمت دهندگانی که می‌تواند واقع شوند:
(15.2)
- استانداردهای پوشش: بسته به احتیاجات پوششی که استفاده می‌شود، می‌تواند شکل‌های گوناگونی به خود بگیرد. شاید ساده ترین (و قدیمی‌ترین) شکل این محدودیت‌ها، به این نیاز دارد که حداقل تعداد مشخصی از این خدمت دهندگان ،، باید در حداکثر فاصله مشخصی از هر مکان مشتری i، واقع شوند. اجازه دهید زیرمجموعه‌ای از مکان‌های تسهیلات بالقوه در فاصله موردنیاز از i باشد. پس این محدودیت می‌تواند به صورت زیر بیان شود:
(16.2)
شکل پیچیده تر این محدودیت پوشش، ممکن است احتیاجاتی احتمالی را به زمان‌های پاسخ تحمیل کند. مثلاً، یک پاسخ سه دقیقه‌ای زمان پاسخ را درنظر بگیرید که برای درخواست‌های آمبولانس با ارجحیت بالا موردنیاز است. شکل دیگری از محدودیت‌ها، ممکن است یک حد بالایی را بر روی نسبت درخواست‌هایی که برگردانده می‌شود ،، اعمال کند. به طور خلاصه، ما می‌توانیم یک محدودیت عمومی را به صورت زیر ارائه کنیم. اجازه دهید که یک متغیر تصادفی باشد که بیانگر «سطح سرویسی» است که بوسیله سیستم به نقاط تقاضای مشتری i تحویل می‌شود (مثلاً، زمان پاسخ). اجازه دهید، ، بیانگر حداقل فراوانی مطلوب این اتفاق باشد (مثلاً، 95% از این زمان). بنابراین، یک محدودیت سطح سرویس کلی می‌تواند به صورت زیر بیان شود:
(17.2)
اکنون، مسأله LPSDC عمومی می‌تواند به صورت زیر فرمول بندی شود:
(18.2)
باتوجه به محدودیت‌های (15)، (16) و (17)

بدیهی است که برای اینکه فرمول بندی بالا را ساده کنیم، به بعضی روشها احتیاج داریم تا پارامترهای کارایی سیستم گوناگونی را که در توسعه تابع هدف و محدودیت‌ها استفاده شد را ارائه کنیم (یعنی، احتمال برگرداندن ، زمان انتظار صف و غیره). متأسفانه، معمولاً بیان تحلیلی کلی برای این مقادیر دردسترس نیست. این منجر به دو رویکرد ممکن می‌شود: رویکرد اول نیاز دارد که فرضیاتی ساده سازی مطمئنی را بر روی عملیات سیستم ایجاد کنیم (مانند قوانین منطقه‌ای ساده، زمان‌های سفر قابل اغماض و غیره). دومین رویکرد شامل استفاده از تکنیک‌هایی براساس توصیف است (مثل شبیه سازی) تا اندازه‌های کارایی سیستم موردنیاز را برای مقادیر خاص بردار مکان x محاسبه کنیم. علاوه بر آن می‌توان از بعضی تکنیک‌های ابتکاری استفاده کرد.
2-3- نظریه صف
انتظار در صف هر چند بسی ناخوشایند است، اما متأسفانه بخشی از واقعیت اجتناب ناپذیر زندگی را تشکیل می‌دهد. انسان‌ها در زندگی روزمره خود با انواع مختلف صف، که به از بین رفتن وقت، نیرو و سرمایه آن‌ها می‌انجامد، روبه رو می‌شوند. اوقاتی که در صف‌های اتوبوس، ناهارخوری، خرید و نظایر آن‌ها به هدر می‌رود، نمونه‌های ملموسی از این نوع اتلاف‌ها در زندگی است. در جوامع امروزی صف‌های مهمتری وجود دارد که هزینه‌های اقتصادی و اجتماعی آن‌ها به مراتب بیش از نمونه‌های ساده فوق است.
2-3-1- مشخصات صف [13]
یک مدل صف در شکل (2-1) نشان داده شده‌است. آن می‌تواند یک مدل صف مثل ترتیب ماشین آلات یا اپراتورها باشد.

شکل 2-1- مدل پایه‌ای صف
یک مدل صف بوسیله مشخصات زیر توصیف می‌شود:
فرایند رسیدن مشتریان
معمولاً فرض می‌کنیم که زمان بین رسیدن‌ها مستقل هستند و یک توزیع رایج دارند. در بسیاری از کاربردهای عملی، مشتریان باتوجه به یک جریان پواسن (یعنی زمان بین رسیدن‌ها نمایی) می‌رسند. مشتریان ممکن است یک به یک و یا به صورت دسته‌ای برسند.
رفتار مشتریان
مشتریان ممکن است صبور باشند و راضی باشند که (برای یک مدت طولانی) منتظر بمانند. یا مشتریان ممکن است کم حوصله باشند و بعد از مدتی صف را ترک کنند.
زمان‌های رسیدن
معمولاً فرض می‌کنیم که زمان‌های رسیدن مستقل هستند و به طور یکسان توزیع شده‌اند و مستقل از زمان بین رسیدن‌ها هستند. مثلاً زمان‌های رسیدن ممکن است به صورت قطعی یا نمایی توزیع شده باشد. همچنین ممکن است که زمان‌های رسیدن، وابسته به طول صف باشد.
نظم سرویس
ترتیبی که مشتریان ممکن است به صف وارد شوند به صورت‌های زیر می‌تواند باشد:
کسی که اول می‌آید، اوّل هم سرویس دهی می‌شود، مثل ترتیب رسیدن‌ها
ترتیب تصادفی
کسی که آخر می‌آید، اول سرویس دهی می‌شود.
حق تقدّم
اشتراک پردازنده (در کامپیوتر که قدرت پردازششان را در میان کل کارها در سیستم، به طور مساوی تقسیم می‌کنند).
ظرفیت سرویس
ممکن است یک سرور تک و یا گروهی از سرورها به مشتریان کمک کنند.
اتاق انتظار
ممکن است محدودیتهایی در رابطه با تعداد مشتریان در سیستم وجود داشته باشد.
یک کد سه قسمتی برای مشخص کردن این مدل‌های به صورت a/b/c استفاده می‌شود که حرف اول توزیع زمان بین رسیدن‌ها و حرف دوم توزیع زمان سرویس را مشخص می‌کند. مثلاً برای یک توزیع عمومی از حرف G و برای توزیع نمایی از حرف M (که M بیانگر فاقد حافظه بودن است) استفاده می‌شود. حرف سوم و آخر نیز تعداد سرورها را مشخص می‌کند. این نمادسازی می‌تواند با یک حرف اضافه که دیگر مدل‌های صف را پوشش دهد، گسترش یابد. مثلاً، یک سیستم با توزیع زمان بین رسیدن و زمان سرویس دهی نمایی، یک سرور و داشتن اتاق انتظار فقط برای N مشتری (شامل یکی در سرویس) بوسیله چهار کد حرفی M/M/1/N نشان داده می‌شود.
در این مدل پایه، مشتریان یک به یک می‌رسند و همیشه اجازه ورود به سیستم را دارند، همیشه اتاق وجود دارد، هیچ حق تقدّمی وجود ندارد و مشتریان به ترتیب رسیدن سرویس دهی می‌شوند.
در یک سیستم G/G/1 با نرخ رسیدن و میانگین زمان سرویس ، مقدار کار که در واحد زمان می‌رسد برابر است. یک سرور می‌تواند به یک کار در واحد زمان رسیدگی کند. برای جلوگیری از اینکه طول صف بینهایت نشود، باید .
معمولاً از نماد زیر استفاده می‌کنند:

اگر ، نرخ اشتغال یا بکارگیری سرور نامیده می‌شود، چون کسری از زمان است که سرور، مشغول کارکردن است.
2-3-2- قانون لیتِل [13]
اگر E(L)، میانگین تعداد مشتریان در سیستم، E(S)، میانگین زمان اقامت مشتری در سیستم باشد و ، متوسط تعداد مشتریانی باشد که در واحد زمان وارد سیستم می‌شوند، قانون لیتِل، رابطه بسیار مهمی را بین این سه نماد می‌دهد و به صورت زیر بیان می‌شود:
(19.2)در اینجا فرض می‌شود که ظرفیت سیستم برای رسیدگی به مشتریان کافی است (یعنی، تعداد مشتریان در سیستم به سمت بینهایت میل نمی‌کند).
به طور حسی، این نتیجه می‌تواند به صورت زیر فهمیده شود: فرض کنید که مشتریان هنگامی‌که به سیستم وارد می‌شوند، یک دلار در واحد زمان می‌پردازند. این پول می‌تواند به دو روش گرفته شود. روش اول اینکه به مشتریان اجازه دهیم که به طور پیوسته در واحد زمان بپردازند. پس متوسط درآمدی که توسط سیستم کسب می‌شود، برابر E(L) دلار در واحد زمان است. روش دوم این است که به مشتریان اجازه دهیم که برای اقامتشان در سیستم، 1 دلار را در واحد زمان در موقع ترک سیستم بپردازند. در موازنه، متوسط تعداد مشتریانی که در واحد زمان، سیستم را ترک می‌کنند برابر متوسط تعداد مشتریانی است که به سیستم وارد می‌شوند. بنابراین سیستم، یک متوسط درآمد دلار را در واحد زمان کسب می‌کند.
با به کار بردن قانون لیتِل در صف، رابطه‌ای بین طول صف، و زمان انتظار W به دست می‌آید:
(20.2)
2-3-3- صف M/M/1
این مدل، حالتی را درنظر می‌گیرد که زمان بین رسیدن‌ها، نمایی با میانگین ، زمان‌های سرویس، نمایی با میانگین و یک سرور مشغول کار است. مشتریان به ترتیب رسیدن، سرویس دهی می‌شوند. ما نیاز داریم که:
(21.2)درغیراینصورت، طول صف منفجر خواهد شد (قسمت قبل را ببینید). مقدار ، کسری از زمان است که سرور، مشغول کار است.
میانگین تعداد مشتریان در سیستم و همچنین میانگین زمانی که در سیستم گذرانده می‌شوند به صورت زیر بیان می‌شود:
(22.2)
و با استفاده از قانون لیتِل،
(23.2)
میانگین تعداد مشتریان در صف، ، می‌تواند از E(L) و با کم کردن میانگین تعداد مشتریان در سیستم بدست آید:
(24.2)
میانگین زمان انتظار، E(W)، از E(S) و با کم کردن میانگین زمان سرویس بدست می‌آید:
(25.2)
2-4- مسائل بهینه سازی چندهدفه
بسیاری از مسائل کاربردی در جهان واقعی را مسائل بهینه سازی ترکیباتی چندهدفه تشکیل می‌دهند، زیرا متغیر‌های مجزا و اهداف متضاد به طور واقعی در ذات آنها است. بهینه سازی مسائل چندهدفه نسبت به مسائل تک هدفه متفاوت بوده، زیرا شامل چندین هدف است که باید در بهینه‌سازی به همه اهداف همزمان توجه شود. به عبارت دیگر الگوریتم‌های بهینه سازی تک هدفه، حل بهینه را با توجه به یک هدف می یابند و این در حالی است که در مسائل چندهدفه (با چندهدف مخالف و متضاد) معمولاً یک حل بهینه مجزا را نمی توان بدست آورد. بنابراین طبیعی است که مجموعه ای از حل‌ها برای این دسته از مسائل موجود بوده و تصمیم گیرنده نیاز داشته باشد که حلّی مناسب را از بین این مجموعه حل‌های متناهی انتخاب کند و در نتیجه حل مناسب، جواب‌هایی خواهد بود که عملکرد قابل قبولی را نسبت به همه اهداف داشته باشد.
2-4-1- فرمول بندی مسائل بهینه سازی چندهدفه
مسائل بهینه سازی چندهدفه را به طور کلی می‌توان به صورت زیر فرموله کرد:
(26.2)

x یک حل است و S مجموعه حل‌های قابل قبول و k تعداد اهداف در مسأله و F(x) هم تصویر حل x در فضای k هدفی و هم مقدار هر یک از اهداف است.
تعریف حل‌های غیرمغلوب: حل a حل b را پوشش می‌دهد، اگر و تنها اگر:
(27.2)
(28.2)
به عبارت دیگر، حل‌های غیرمغلوب، به حل‌های گفته می‌شود که حل‌های دیگر را پوشش داده ولی خود، توسط حل‌های دیگر پوشش داده نمی‌شوند. در شکل (2-2) چگونگی پوشش سایر حل‌ها (دایره‌های با رنگ روشن) توسط مجموعه حل‌های غیرمغلوب (دایره‌های تیره رنگ) نشان داده شده‌است. در این شکل، جبهه‌ی پارتو با خط چین نشان داده شده‌است.
هدف B
هدف A
هدف B
هدف A

شکل 2-2- مجموعه حل‌های غیرمغلوب
2-4-2- الگوریتم‌های تکاملی برای بهینه سازی مسائل چندهدفه بر مبنای الگوریتم ژنتیک
با توجه به آنکه بسیاری از مسائل بهینه سازی، NP-Hard هستند، بنابراین حل به روش‌های دقیق در یک زمان معقول غیرممکن بوده و در نتیجه، استفاده از روش‌های فراابتکاری در این موارد مناسب می باشد. درحقیقت الگوریتم‌های فراابتکاری برای زمانی که محدودیت زمانی وجود دارد و استفاده از روش‌های حل دقیق میسّر نبوده و یا پیچیدگی مسائل بهینه سازی زیاد باشد، به دنبال جواب‌های قابل قبول هستند.
اولین پیاده سازی واقعی از الگوریتم‌های تکاملی، «الگوریتم ژنتیک ارزیابی برداری» توسط دیوید اسکافر در سال 1984 انجام گرفت. اسکافر الگوریتم را به سه بخش انتخاب، ترکیب و جهش که به طور جداگانه در هر تکرار انجام می‌شدند، تغییر داد. این الگوریتم به صورت کارآمدی اجرا می‌شود، اما در برخی از حالات مانند اریب بودن اهداف، با مشکل مواجه می‌شود. درواقع هدف اول الگوریتم‌های بهینه یابی چندهدفه، یعنی رسیدن به جواب‌های بهینه پارتو، به نحو شایسته‌ای توسط این الگوریتم بدست می‌آید، ولی جواب‌های بدست آمده از گستردگی و تنوع خوبی برخوردار نیستند.
در ادامه این قسمت، به سه الگوریتم تکاملی چند هدفه که مبنای اصلی آنها، الگوریتم ژنتیک می‌باشد، می‌پردازیم. الگوریتم NSGA-II به این خاطر انتخاب شده‌است که این الگوریتم در بسیاری از مقالات به عنوان الگوریتم مرجع مقایسه گردیده‌است. الگوریتم CNSGA-II نیز به این علت انتخاب شده‌است که روشی مناسب برای برخورد با محدودیت‌های حل مسأله ارائه می‌کند؛ چون باتوجه به ماهیت مسأله، چندین محدودیت سر راه حل مسأله ایجاد شده‌است که راهکار مناسبی برای رسیدگی به این محدودیت‌ها ایجاب می‌کند. الگوریتم NRGA نیز چون جزء جدیدترین الگوریتم‌های ارائه شده در زمینه بهینه سازی چندهدفه می‌باشد مورداستفاده قرار گرفته‌است.
2-4-2-1- الگوریتم ژنتیک مرتب سازی نامغلوب
دب و همکارانش [14]، یک نخبه گرایی دسته بندی یا مرتب سازی نامغلوب را در الگوریتم‌های ژنتیک پیشنهاد دادند. در اغلب مواقع، این الگوریتم شباهتی به NSGA ندارد، ولی مبتکران نام NSGA-II را به دلیل نقطه پیدایش آن، یعنی همان NSGA، برای آن حفظ کردند.
در این روش، ابتدا جمعیت فرزندان، ، با استفاده از جمعیت والدین، ، ساخته می‌شود. در اینجا به جای پیدا کردن جواب‌های نامغلوب از ، ابتدا دو جمعیت با یکدیگر ترکیب شده و جمعیت با اندازه 2N را ایجاد می‌کنند. سپس از یک مرتب سازی نامغلوب برای دسته بندی تمام جمعیت استفاده می‌شود، البته این مرتب سازی، نسبت به مرتب سازی بر روی ، به تعداد مقایسه بیشتری نیاز دارد. در این شیوه، یک مقایسه عمومی در بین اعضای که مجموع دو جمعیت فرزندان و والدین است، انجام می‌شود و پس از ایجاد صف‌های متفاوت نامغلوب، به ترتیب اولویت (اولویت صفها نسبت به هم) جمعیت بعدی، یکی یکی از این صف‌ها پر می‌شود. پر کردن جمعیت ، با بهترین صف نامغلوب شروع شده و سپس به ترتیب با دومین صف نامغلوب و همین طور سومین و الی آخر، تا زمانی که پر شود، ادامه می‌یابد. از آنجا که اندازه برابر 2N است، تمام اعضای آن ممکن است نتوانند در قرارگیرند و به راحتی جواب‌های باقیمانده را حذف خواهیم کرد. شکل (2-3) نحوه عمل الگوریتم NSGA II را نمایش می‌دهد.

شکل 2-3- نمایشی از نحوه عملکرد NSGA-II
درمورد جواب‌هایی که در صف آخر با استفاده از عملگر نخبه گرایی ازبین می‌روند، باید مهارت بیشتری به کار برده و جواب‌هایی که در ناحیه ازدحام کمتری قراردارند را حفظ کرد. درواقع برای رعایت اصل چگالی در بین جواب‌ها، جواب‌هایی که در ناحیه ازدحامی کوچکتری هستند، برای پر کردن ، در اولویت قرار دارند.
یک استراتژی شبیه بالا در پیشرفت مراحل اولیه از تکامل الگوریتم، تأثیر زیادی نخواهد داشت، چرا که اولویت‌های زیادی در جمعیت ترکیب شده از فرزندان و والدین وجود دارد. احتمالاً جواب‌های نامغلوب زیادی وجود دارند که آماده قرارگرفتن در جمعیت قبل از آن که اندازه‌اش از N تجاوز کند، می‌باشند. یک مسأله مهم و در عین حال سخت این است که مابقی جمعیت چگونه باید پر شود؟ اگرچه درخلال مراحل بعدی شبیه سازی الگوریتم، احتمالاً بیشتر جواب‌های موجود در جمعیت با اندازه 2N، در رده جواب‌هایی با بهترین درجه نامغلوب بودن قرار می‌گیرند و تعداد آن‌ها از N متجاوز خواهد شد، اما الگوریتم بالا با یک راهکار موقعیتی انتخاب، وجود مجموعه متنوعی از جواب‌ها در جمعیت را تضمین می‌کند. با چنین راهکاری، یعنی زمانی که به‌نحوی تمام ناحیه بهینه پارتو توسط جمعیت پوشانده می‌شود، در ادامه الگوریتم، جواب‌های گسترده تری را در فضای جواب فراهم خواهدآورد.
در ادامه، الگوریتم NSGA-II را به اختصار آورده ایم [15]:
گام 1: جمعیت فرزندان و والدین را با یکدیگر ترکیب کرده و را می‌سازیم:

جمعیت حاصل را با استفاده از یک مرتب سازی نامغلوب به صفوف دسته بندی می‌کنیم.
گام 2: قرارمی‌دهیم، i=1، سپس تا زمانی که ، عملیات زیر را تکرار می‌کنیم:

گام 3: روال مرتب سازی ازدحام را اجرا کرده و با استفاده از مفهوم فاصله ازدحام، ارزشهای متفاوتی را برای از جواب‌های تعیین می‌کنیم.
گام 4: جمعیت فرزندان را از با استفاده از یک الگوریتم انتخاب مسابقه‌ای ازدحام و عملگرهای ترکیب و جهش ایجاد می‌کنیم.
گام سوم از الگوریتم بالا، مرتب سازی برحسب ازدحام جواب‌ها در صف i (منظور آخرین صفی است که احتمالاً برخی از جواب‌های موجود در آن نتوانسته‌اند در جمعیت قرار گیرند)، با بکارگیری مفهوم فاصله ازدحام انجام می‌شود. بنابراین، جمعیت به صورت نزولی تحت میزان بزرگی ارزش فاصله ازدحام مرتب شده و در گام چهارم یک عملگر انتخاب مسابقه‌ای ازدحام که مبنای مقایسه آن همان فاصله ازدحام است بکار برده می‌شود. لازم به ذکر است، مرتب سازی نامغلوب واقع در گام اول می‌تواند به همراه عمل پر کردن جمعیت به صورت موازی انجام شود. درواقع هر بار که یک صف نامغلوب، پیدا شده و تست می‌شود که ازنظر اندازه می‌تواند به جمعیت اضافه شود یا نه، درصورتی که نتواند، دیگر نیازی نیست که مرتب سازی بیشتری انجام دهیم. این موضوع، به کاهش زمان اجرا الگوریتم کمک می‌کند.
2-4-2-2- الگوریتم NSGA-II محدود شده
اگر در حین حل مسأله‌ای که باید حل شود، حل‌هایی ایجاد شود که با محدودیت‌های مسأله مغایرت داشته باشد و آن‌ها را نقض کند و درنتیجه غیرقابل قبول باشد، چگونه باید با این موضوع برخورد کرد؟ روش‌های مختلفی برای مقابله با این موضوع وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به توابع جریمه و یا نادیده گرفتن و حذف حل غیرقابل قبول ایجاد شده اشاره کرد.
الگوریتم CNSGA-II، همانند الگوریتم NSGA-II عمل می‌کند، تنها با این تفاوت که برای رسیدگی به محدودیت‌ها، روشی را برمی‌گزیند که براساس مفهوم غلبه و امتیازدهی عمل می‌کند [14].
این روش که به محدودیت رسیدگی می‌کند، از انتخاب تورنمنت دودویی استفاده می‌کند که دو حل از جمعیت، انتخاب و حل بهتر انتخاب می‌شود. باتوجه به محدودیتها، هر حل می‌تواند یا قابل قبول و یا غیرقابل قبول باشد. بنابراین، ممکن است حداکثر سه وضعیت به وجود آید:
هرد و حل قابل قبول باشند؛
یکی از حل‌ها قابل قبول و دیگری غیرقابل قبول باشد؛
هر دو حل غیر قابل قبول باشند.
برای مسائل بهینه سازی تک هدفه، از یک قانون ساده برای هر مورد استفاده می‌کنیم:
مورد 1) حلی که تابع هدف بهتری دارد را انتخاب می‌کنیم.
مورد 2) حل قابل قبول را انتخاب می‌کنیم.
مورد 3) حلی که کمترین انحراف از محدودیت‌ها را دارد انتخاب می‌کنیم. باتوجه به اینکه در هیچدام از موارد، اندازه تابع هدف و محدودیت‌ها با یکدیگر مقایسه نشده‌اند، هیچ نیازی به داشتن پارامترهای جریمه نیست، این موضوعی است که این رویکرد را مفید و جذاب کرده‌است.
درمورد مسائل بهینه سازی چندهدفه، دو مورد آخر می‌تواند همانطور که هستند استفاده شوند و مورد اول نیز می‌تواند با استفاده از اپراتور مقایسه ازدحام، حل شود. برای مقایسه کردن در این الگوریتم، تعریف «غلبه» را بین دو حل i و j تعریف می‌کنیم.
تعریف 1) حل i اگر یکی از وضعیت‌های زیر درست باشد، گفته می‌شود که از لحاظ محدودیت بر حل j غلبه دارد:
حل i قابل قبول است ولی حل j نیست.
حل i و j هر دو غیر قابل قبول می‌باشند، اما حل i انحراف از محدودیت کمتری دارد.
حل i و j قابل قبول هستند و حل i، حل j را مغلوب می‌کند.
اثر استفاده از مفهوم غلبه محدودیت این است که، هر حل قابل قبول، رتبه غیرمغلوبی بهتری از هر حل غیرقابل قبول دارد. همه حل‌های قابل قبول، باتوجه به سطح غلبه شان و براساس مقادیر توابع هدفشان رتبه بندی می‌شوند. به هر حال، از بین دو حل غیر قابل قبول، حلی که کمترین انحراف از محدودیت را دارد، دارای رتبه بهتری است. به هر حال، این اصلاح، در مفهوم غلبه، تغییری در پیچیدگی NSGA-II ندارد. بقیه فرایند CNSGA-II، همانطور که قبلاً درمورد NSGA-II توضیح داده شد، اجرا می‌شود.
2-4-2-3- الگوریتم ژنتیک رتبه بندی نامغلوب
این الگوریتم که توسط الجدان و همکارانش [16] ارائه شده، الگوریتم انتخاب چرخ رولت رتبه‌بندی شده را با الگوریتم رتبه بندی جمعیت برمبنای پارتو ترکیب می‌کند. در این الگوریتم از الگوریتم انتخاب چرخ رولتی استفاده شده‌است که به هر عضو، یک اندازه برازش برابر با رتبه اش در جمعیت، تخصیص می‌دهد؛ بالاترین رتبه، بیشترین احتمال را دارد که انتخاب شود (درمورد ماکزیمم سازی).
این احتمال به صورت معادله زیر محاسبه می‌شود:
(29.2)

user8595

4 عدم همکاری برخی ارگان های دولتی ازارایه آمار.
خلاصه فصل
در این فصل طرح کلی تحقیق ارائه شد. بدین منظور ابتدا موضوع تحقیق تشریح گردید و سپس ضرورت انجام تحقیق مطرح گردید. پس از آن اهداف، سوالات و فرضیه های تحقیق بیان شد و در نهایت متغیرها بیان و مشکلات و تنگناها مطرح گردید.
141922524765ادبیات تحقیق
00ادبیات تحقیق
5189855-167640فصل
دوم
00فصل
دوم

2-1- مقدمه
امروزه در عصر حاضر گردشگری به صورت یک مسأله و فعالیتی مهم در مدیریت شهری و توسعه محلی پایدار شهرها درآمده است، این فعالیت شهری تغییرات فضایی و کاربری های گسترده ای را برای شهرها بوجود آورده است .و هر گونه بی توجهی و عدم بهره برداری صحیح از این ابزار، نه تنها عدم موفقیت را در پی داشته، بلکه موجبات عقب ماندن از رقابت ها و سبقت‌های بازار یابی جهانگردی ودر نهایت شکست و ورشکستگی در دنیای بازاریابی صحیح و اصولی در عرصه بین المللی را در پی خواهد داشت. لذا با توجه به اینکه هر موضوع یا پژوهش بسته به درجه پیچیدگی آن با یک یا چند دیدگاه گشودنی می باشد، مثلاً مدیریت شهری،گردشگری، جغرافیایی شهرهای بزرگ و متوسط کشور را به ویژه اگر قدیمی هم باشند، معمولاً نمی توان با یک دیدگاه کاملاً بررسی کرد، بلکه بر حسب گذار شهرها از مراحل تاریخی و با توجه به پیچیدگی کنونی آنها باید به کمک چند دیدگاه بیان شوند. پس تلفیق و ترکیب دیدگاه ها برای رسیدن به یک پاسخ جامع ضروری است (مؤمنی،1377 :80).دراین فصل به ادبیات موضوع پرداخته ایم، که ارتباط نزدیکی به طور خاص به موضوع دارند ،و مبانی نظری پژوهش شامل سه دیدگاه توسعه پایدار ، نظریه سیستمی و پسامدرنیته پرداخته شده و به منظور دست یابی به یک چهارچوب نظری جامع که بتواند راهنمای پژوهش ها قرار گیرد،ابتدا به شناخت ادبیات موضوع پرداخته شده ودر مرحله بعد سعی شده ، خاستگاه و مبانی نظری مربوط به موضوع پژوهش تا حد امکان بررسی شود. در این پژوهش با توجه به دستاوردهای مطالعات گرددشگری (برنامه ریزی گردشگری، جغرافیای گردشگری، جامعه شناسی گردشگری، اقتصاد گردشگری و...) می توان دیدگاه های زیر را در رابطه با موضوع این پژوهش تشخیص داد، این دیدگاه ها عبارتند از:
عوامل فرهنگی
در گردشگری از همان برخورد اول تعاملات فرهنگی میهمانان و میزبانان آغاز می شود. دو طرف دارای ارزش ها و الگوهای متفاوتی هستند و مسئله تماس و برخورد طرفین و تأثیرات فرهنگی و اجتماعی آن ها بر یکدیگر دارای اهمیت ویژه ای است تفاوت رفتاری اجتماعی و فرهنگی بین گردشگران و بومی ها بازخوردهای متفاوتی را به همراه دارد. گردشگری می تواند سبب ارتباط هایی برای تماس های فرهنگی شود یعنی بوجود آوردن شرایطی که گردشگران بتوانند خود، فرهنگ بومی را از نزدیک لمس کنند.
اثرات گردشگری بر فرهنگ و اجتماع غیرملموس و در روندی طولانی و به آرامی و ممکن است به صورت ناخواسته و ناخودآگاه صورت می گیرد. گردشگری دارای آثار فرهنگی و اجتماعی  متعددی است که بی توجهی به آن می تواند پیامدهای نامطلوبی در پی داشته باشد. منظور از اثرات اجتماعی گردشگری تغییراتی است که در زندگی مردم جامعه ی میزبان به وجود می آید و این تغییر به دلیل تماس مستقیم میزبانان و گردشگران با یکدیگر است و منظور از اثرات فرهنگی تغییراتی است که در هنر ، آداب و رسوم و معماری و سایر ابعاد فرهنگ مردم ساکن در جامعه میزبان رخ می دهد.
اوقات فراغت به عنوان حوزه ای زمانی درک می شود که انتقال و تداوم فرهنگی و آموزش فرهنگی- اجتماعی هم می تواند در آن انجام گیرد و می توان از اوقات فراغت برای تقویت، تداوم و تنوع فرهنگی استفاده کرد. در عین حال به خطراتی که در واقع این حوزه زمانی و مکانی برای تخریب و یورش بردن به فرهنگ ها و از بین بردن تنوع فرهنگی و به وجود آوردن رفتارهای فرهنگی غیرمناسب در جامعه دارد، باید بسیار توجه کرد و می توان گفت این حوزه از لحاظ فرهنگی، هم پتانسیلی بسیار قدرتمند دارد که بشود از آن برای پیشبرد فرهنگ استفاده کرد، و هم حوزه ای خطرناک است که فرهنگ را تخریب می کند.
گردشگری تعاملاتی بین جامعه میزبان و میهمان پدید می آورد که پیامد طبیعی آن بروز تغییر و تحول در کیفیت و سطح زندگی، کار، الگوهای فرهنگی- رفتاری و نظام ارزشی، زبان، روابط خانوادگی، نگرش ها، آداب و سنن، ساختار جامعه و به طور کلی تأثیر بر فرهنگ ساکنان محلی و یا گردشگران است.
نکته مهم در بررسی اثرات گردشگری توجه به تمام متغیرها و عواملی چون نوع گردشگر، میزان و تفاوت کمی جمعیت میزبان و گردشگر، نگرش های گردشگران و میزبانان نسبت به یکدیگر، نوع تعامل بین گردشگران و میزبان، تفاوت فرهنگی بین توریست و میزبان، بافت فرهنگی و اجتماعی دو طرف، موقعیت اقتصادی نسبی میزبان و میهمان، نوع سوژه مورد علاقه گردشگران، میزان ماندگاری در محل و ... می باشد که میزان و کیفیت اثرگذاری را مشخص می کند.
گردشگر ، هم می تواند بر مقصد تاثیر بگذارد هم می تواند از آن تاثیر بگیرد اما در تحقیق حاضر اثرات مثبت و منفی گردشگری بر فرهنگ و اجتماع میزبان مدنظر است چرا که به خاطر ویژگی های گردشگری این اثرات بر میزبان قابل توجه است. ظواهر، رفتارها، برخوردها و تقاضاهای گردشگران تأثیراتی بر جامعه میزبان می گذارد که  با رهیافتی سیستمی در دو دسته اثرات مثبت و منفی فرهنگی و اجتماعی بر فرهنگ و اجتماع میزبان، مورد بررسی و تحلیل قرار می دهیم.
2-2- اثرات مثبت فرهنگی و اجتماعی گردشگری
در کنار منافع اقتصادی، گردشگری برای مناطق گردشگرپذیر به صورت مستقیم و غیر مستقیم اثراتی مثبت در دو عرصه داخلی و خارجی دارد.
بی اهمیتی به گردشگری باعث بیزاری انسان ها از یکدیگر و بیگانه تر شدن آن ها با هم است که به دنبال آن بدگمانی و کینه ورزی در میان ایشان رخ می نماید و سرانجام آن دشمنی و درگیری است. اما گردشگری الگوهای ایجاد شده غیرواقعی و افکار کلیشه ای را تغییر داده و با ایجاد تعاملات مستقیم، واقعیات درونی یک اجتماع را عیان می کند. ورود گردشگران خارجی، فرصت مناسبی را در زمینه شناخت واقعیت های جامعه میزبان فراهم می کند. در بعد روابط بین المللی به عنوان نیرویی کمکی در کاهش و از بین بردن خصومت ها بین دولت هاست بی تردید شناخت بیشتر افراد یک کشور یا کشورهای مختلف از یکدیگر، تأثیر بسیار مطلوبی در استحکام روابط سیاسی، فرهنگی، اجتماعی، اقتصادی و... دولت های آنان دارد و از طرفی تضادهای فرهنگی میان جامعه میزبان و مبدأ را کاهش می دهد و با بالابردن ظرفیت تحمل انسان های با فرهنگ های متفاوت، تعصب فرهنگی و "قوم مداری" (ethnocenterism) را تبدیل به "نسبی گرایی فرهنگی" (cultural relativism) می کند. این حقیقت که باید در تماس با طبیعت و انسان های آن زندگی کرد، تفاهم، شناخت و درک متقابل در رابطه با آداب و برداشت ها فرهنگ های دیگر را آسان تر می کند و به گردشگران می آموزد تا وجوه تمایز و اختلاف و تفاوت های میان خود و دیگران را به عنوان یک ارزش وجودی بشناسند. بعد از مسافرت، حالت ها و برداشت های فرد در رابطه با مکان ها و محیط می تواند تغییر پیدا کند. گردشگری به عنوان یک نیاز منطقی در جهت برآورده ساختن خواسته های مادی و فطری انسان ها جهت ایجاد تفاهم و گسترش فرهنگ و انسجام اجتماعی در همه ی جهان می باشد. بنابراین در یک نتیجه گیری می توان گفت، گردشگری در ایجاد ارتباط بین فرهنگ های جوامع مؤثر است. هیچ فرهنگی را نمی توان بدون شناخت هسته اصلی ارزش ها و پیش فرض های منطقی شناخت. انسان ها نمایندگان فرهنگ های گوناگون اند و تماس رودرروی این نمایندگان، تماس رودرروی فرهنگ هاست. با این نگرش می توان گفت که مسافرت صرفاً به معنای "دیدن" نیست بلکه "تجربه کردن" است.
در داخل یک کشور، گردشگری داخلی باعث ایجاد مفاهیم فرهنگی مشترک می شود و این زمینه همدلی ملی و انسجام فرهنگ های متفاوت را فراهم می کند. خاستگاه های اقتصادی متفاوت در داخل یک کشور، خواه نا خواه قشرهای متفاوت فرهنگی جدا از یکدیگر پدید می آورد، شغل ها و سطح های درآمدی متفاوت باعث گسستگی اجتماعی است این جدایی فرهنگی در ساختار سیاسی کشور انعکاس پیدا می کند و توان پیشرفت جامعه را می فرساید برای جلوگیری از این فرسایش هیچ ابزاری کارآمدتر از تماس های رودررو نیست. نقاط دوردست باید همدیگر را بپذیرند و دارای حس روانی و عاطفی مشترک باشند. ارزش های فرهنگی هر کشور از طریق تماس های رودررو تزریق می شود و گردشگری با ایجاد شناخت متقابل، تهدید کثرت فرهنگ های متفاوت را به طرف وحدت و انسجام ملی می برد. گردشگری داخلی به عنوان عاملی در ایجاد ارتباط فرهنگی و قومی در سطح ملی برای تأمین وحدت ملی بیشتر است. از طرفی دیگر گردشگر با دیدن فرهنگ های نزدیک به فرهنگ خود و مکان های این فرهنگ ها که از لحاظ تاریخی دارای معنا هستند می توانند در گردشگر احساسات خفته وطن پرستی یا قومیتی را بیدار کنند که در حالت مثبت باعث وحدت و انسجام قومی و فرهنگی است. گردشگری راهی است که در آن، تنها "گام زدن در طبیعت" می تواند احساس ملی گرایی و نوستالوژی نسبت به مکان های خیالی را در شخص ایجاد کند و باعث بازیابی هویتی و قومی گردشگران شود. از طرفی اگر به گردشگری به عنوان یک دوره گذر در زندگی شخص نگاه کرد (مثل تولد، بلوغ، ازدواج و ...) بازگشت گردشگر به محیط مبدأ باعث تقویت و پیوند دوباره وی با اجتماعش می شود و این زمینه همبستگی و انسجام اجتماع را فراهم می کند.
توسعه گردشگری، حفظ میراث فرهنگی جامعه میزبان را در پی دارد فولکلور، هنرهای قومی الگوهای فرهنگی موسیقی، رقص، نمایش، مدهای لباس، مراسم، شیوه زندگی، رفتارها و برخوردها، نهادها، نمادها و سنت ها، فعالیت های سنتی اقتصادی و سبک های معماری فرهنگ که فراموش شده یا در حال از بین رفتن است زنده و بازسازی کنند تا بدین وسیله در قدرت بخشیدن به هویت فرهنگی اجتماع شان سهمی داشته باشند. گذر زمان در جوامع گاهی موجب کم شدن توجه مردم از میراث فرهنگی و هنری خود می شود و سنت ها کمرنگ و نزد مردم ، بی اعتبار می شود و یا فقط نمادی از آنها نزد کهنسالان باقی می ماند اما وقتی صنعت گردشگری با توجه به ابعاد فرهنگی گسترش پیدا کند این سنت ها ، جشن ها و آیین ها با تقاضا روبه رو می شوند که نتیجه ی آن می تواند زنده سازی و تقویت میراث فرهنگی باشد. بدین ترتیب گردشگری نه تنها می تواند بر آینده فرهنگی میزبان تأثیر بگذارد بلکه می تواند الگوها و میراث فرهنگی فراموش شده را احیا کند چرا که ویژگی بنیادی گردشگران فرهنگی جستجوی چیزهای اصیل است. در واقع گردشگری می تواند  عامل نگهدارنده و احیاکننده فرهنگ سنتی باشد .
گردشگران پژوهشگر با کاوش و مطالعه در تاریخ، فرهنگ، هویت و اسطوره های موجود در جامعه مورد مطالعه خویش، تاریخ را بازسازی می کنند و ماحصل چنین رویکردی، احیای میراث و هویت فرهنگی کشور میزبان خواهد بود. مسافرت می تواند به ارضاء کنجکاوی روی سایر افراد، زبان و فرهنگ آن ها بیانجامد؛ محرکه ای است برای هنر، موسیقی، معماری و فولکلور. به درک عمیق تر مکان های تاریخی و باستانی می انجامد. از طرفی گردشگری به توسعه و حفظ موزه ها، تئاترها و سایر امکانات فرهنگی مدد می رساند. گردشگری تا حدودی از این منابع و میراث ها حمایت می کند ولی ساکنان بومی نیز از آن ها بهره مند می شوند. بسیاری از موزه ها، اماکن باستانی و تاریخی و تئاترها، بیشترین حمایت مالی را از طریق خرید بلیط های ورودی گردشگران دریافت می کنند و در روندی اقتصادی به مرور باعث توسعه اقتصادی و فرهنگی میزبان (چون کاهش فقر، تلقی مثبت به میهمان، توسعه مناطق محروم و ...) می شود به شرطی که تمام اجتماع میزبان از منافع گردشگری بهره مند گردند، در غیر این صورت باعث نزاع گروه ها و طبقات اجتماعی محلی خواهد شد. درآمد حاصل از گردشگری موجب پویایی آثار تاریخی و فرهنگی می شود بدین ترتیب گردشگری از طریق تقویت توسعه عادلانه اقتصادی، به توسعه جامعه مدنی کمک می کند.
گردشگری فرصتی برای توسعه فرهنگی است. فرهنگ در انزوا پژمرده می شود و از رشد باز می ماند فرهنگ یک جلوه از حیات اجتماعی است و حیات اجتماعی در ارتباط انسان ها نهفته است ارتباط انسان ها هر چقدر گسترده تر باشد فرصت آفرینش و ژرف یافتن فرهنگ بیشتر است. برخورد انسان ها با یکدیگر زمینه آفرینش فرهنگ را آماده می کند. برای استواری، سالم بودن و کارآمد بودن فرهنگ، انسان ها باید با یکدیگر ارتباط داشته باشند. استواری یک فرهنگ در برخورد با فرهنگ های دیگر مشخص می شود. هر فرهنگی در برخورد با دیگر فرهنگ ها توانایی های خود را می سنجد از طرفی فرهنگ های دیگر درون خود، مایه ها و توانایی های وافری برای عرضه به بشریت دارد، انفعال باعث می شود فرهنگ ها هرچه بیشتر در افراد تخریب شوند.  بدین ترتیب گردشگری فرهنگ انسان ها را از بعد معنوی و مادی توسعه می دهد(که ممکن است در تضاد یا موافق با فرهنگ بومی باشد)، موجب شکوفایی جوامع، مدرنیزه کردن، تغییر تلقی نسبت به قشربندی جنسی و ... می شود. در مجموع، برخورد های گردشگر و میزبان و مشاهده، بررسی و مطالعه رفتار دیگران موجب تصفیه فرهنگ دو طرف و شناخت شیوه های توسعه فرهنگی ضمن بقای اصول مفید فرهنگی می شود و به نوعی همانندسازی و همزیستی فرهنگی شکل می گیرد. فرهنگ برای آن که به حاشیه رانده نشود و راه توسعه و تکامل را طی کند چاره ای ندارد جز این که به تولید و بازتولید ارزش ها و هنجارهای فرهنگی خود بپردازد و از این طریق به احیا و توسعه الگوهای فرهنگی کمک کند. یکی از راه های توسعه و تکامل تعاملات فرهنگی، توسعه گردشگری است و دارای پتانسیلی است با نیروی مثبت برای بازیافت و ترمیم تمام بخش های جامعه.
 
2-3- اثرات منفی فرهنگی و اجتماعی گردشگری
اساس ویژگی دوران گردشگری هم شکل شدن انسان ها در مکان های گردشگری است خوراک، پوشاک و سایر رفتارهای جمعی انسان ها به هم نزدیک می شود در گردشگری، کشورهای ایجادکننده، فرهنگ (باقیمانده در گردشگران)، فرهنگ عمومی گردشگران و فرهنگ روزمره ی بومی روی هم رفته، نوعی "فرهنگ ساختگی" ایجاد می کند و این هم شکل سازی به ضرر فرهنگ بومی و مانع تلاش برای حفظ تفاوت فرهنگی است مقدسات، ارزش ها و باورهای این جوامع را تغییر می دهد و فرهنگ بومی را منحل و به حاشیه می راند.
می توان زمان گردشگری را دوران گذر، گسست، آستانه ای و وارونگی رفتار و فرهنگ و تعلیقی در زندگی دانست که نظم اجتماعی واژگون و تنش، بحران، شکاف در نظم اجتماعی و درهم آمیختگی و حتی هرج و مرج جنسی ظاهر می شود. شکاف در نظم اجتماعی می تواند ناشی از یک تخطی از قواعد و هنجارها یا زیرپاگذاشتن روابط مورد انتظار باشد، تنش هایی ظاهر می شود و کنش های متقابل اجتماعی را از نظم خارج می کند. این گسست و جدایی از جامعه خودی، در گردشگری می تواند تفوق بر مرزها و غلبه بر آن ها، قطع کارهای روزانه، تجربه احساس جامعه مشترک بدون فرق بین افراد مختلف باشد. برخوردها و ملاقات ها در گردشگری، از ویژگی "گذرابودن" برخوردار است. این موضوع می رساند که شرکت کنندگان در چنین ارتباطی هدفشان بیشتر "برخوردی اولیه" است تا ایجاد رابطه ای محکم و دراز مدت در طول زمان. دقیقاً به واسطه ماهیت چنین ساختارهایی است که سوءاستفاده های غیراجتماعی نیز صورت می پذیرد و منجر به گرفتن قربانی از توریست ها می شود. در دوران گردشگری نوعی وارونگی رفتاری رخ می دهد یعنی رفتار عادی داشتن در تمام سال و سپس بروز رفتار ناهنجار در یک دوره ی زمانی خاص و دور از قیود جامعه ی روزمره (رهایی از ساختار متداول جامعه). گردشگری به شخص امکان می دهد که کارفرمای زمان و وقت خود باشد و آن را به دلخواه و آزادانه مصرف نماید. در حالی که زندگی معمولی تعادل و اندازه خود را دارد در تعطیلات هر چیز صحیح تلقی می شود انسان آقای خود و روزهای خود می شود می تواند مزه کنجکاوی در وقایع مختلف را بچشد عادت های معمول خود را بدون هیچگونه احساس گناه و تقصیر رها کند، نوعی عدم مسئولیت رخ می دهد. از آنجا که محیط مقصد ، محیط متعارف زندگی و کسب و کار گردشگر نیست و او شناخت کمی نسبت به مکان مورد بازدید دارد ، هر برخورد او با محیط مقصد می تواند تجربه ای نو برای او باشد که عدم شناخت یا کمی شناخت وی از جامعه میزبان سبب بروز رفتارهای ناهنجار با اجتماع میزبان می شود. گردشگری موجب رهایی از زندگی روزمره و معمولی می شود و گاهی(و نه همیشه) این رهایی شامل آزادی از قیود اجتماعی است. در این مورد ویژگی گردشگر در جستجوی خطر بودن، ماجراجویی یا به دنبال هویتی تازه دخالت دارد و به عبارتی می خواهد در مکان غیرخودی، انسانی دیگر باشد. در مسافرت همه چیز آزاد به نظر می رسد و آسان؛ در فضای دیگری هستیم و کنترل اجتماعی روی ما تقلیل یافته یا این که اصلاً وجود ندارد و بدین دلیل انسان به مکان هایی می رود که با جنس مخالف رابطه آسان تر است، اسراف در خوردن و آشامیدن مجاز است و ... .  در این موضوع می توان شباهتی بین رفتار در "کارناوال" (carnavale) و گردشگری مشاهده کرد. از این وجه، گردشگری ابزار و روشی است که افراد به کمک آن می توانند به طور موقت خویشتن های تازه ای برای خود ابداع کنند، با هویت ها بازی کنند و به رفتارهای ((کارناوال بازی)) روی بیاورند که در زندگی روزمره و عادی آن ها، پسندیده و مجاز نیست در تعطیلات یا اماکن توریستی بعضی تخطی ها و زیاده روی ها عموماً مشروع است اماکن توریستی فضاهای مرزی یا ((بینابینی)) هستند که گردشگران می توانند مدتی از هویت های عادی تر و بهنجارتر روزمره ی خود دست بکشند و خویشتن های تازه و شیوه های وجودی تازه ای را آزمایش کنند و به قول چنی ((قرارگاه جمع آمدن اعمال، رفتارها و الگوهایی از تعامل)) است که ((بیرون از حیطه ی هنجارهای رفتار، پوشاک و فعالیت روزمره است)). (بنت:225:1386) ساخت پارک های مضمونی که به نوعی شبیه سازی محیط های زندگی روزمره و محلی برای برآورده شدن تمام سلیقه ها و خواسته های گردشگر است در این راستاست که به طور کلی متفاوت با شیوه زندگی هر محیط زندگی انسان هاست. هدف این محیط ها برآورده ساختن مجموعه چشمداشت های گردشگرانی است که با خود به این منطقه می آورند. تصویرهای ارائه شده، نمادها، امکانات و آرایش مکان ها و...(هر چند با فرهنگ اصیل بومی در تضاد است) طبق اصول یکسان عقلانی سازی مدرن اخیر، بسته بندی و به گردشگر عرضه می شوند. برای گردشگران راحت طلب (که در فراوانی انواع گردشگری هستند)، تجربه گردشگری لذت بخش بستگی به وجود راحتی های خانه و کاشانه همراه با مجموعه ای از جذابیت های ((صحنه پردازی شده)) دارد که تصاویر و برخوردهای نامطلوب و زننده از آن حذف شده است (واقعیات در صحنه ها و برخوردها وجود نداشته باشد) و برنامه ریزی فعالیت های گردشگری برای آسایش، امنیت و رفاه بازدیدکنندگان و افزایش لذت آن ها است. به این ترتیب در یک دوره ی زمانی محدود گردشگران از قواعد عادی زندگی و جامعه فاصله می گیرند (آزادی تمام عیار) و روابط اجتماعی منحصر بفرد (مثل تغییر نقش، اختلاط طبقات جامعه، روابط متقابل ناپایدار، دوست یابی سریع) رخ می دهد و احساس شور و هیجان بر آن ها غلبه می کند وگردشگری موجب خویشتن یابی و تغییر روحیه ی فرد می شود، گردشگر دچار نوعی "توهم رمانتیک" می شود خود را دلربا و جذاب می بینند و احساس می کند دارای شخصیتی ویژه گردیده چیزی که در منزل فاقد آن بوده است. از طرفی این نبود کنترل اجتماعی بر روی گردشگران سبب رفتارهای چون دزدی، اقدامات تروریستی، قتل و ... علیه خود گردشگران می شود که شلوغی معمولی اماکن گردشگری (که بی نظمی به بار می آورد)، سوءقصدها و هرج و مرج را باعث و تشدید می کند. از طرفی ویژگی های گردشگری چون فصلی و نامنظم بودن مشاغلش و گذرا بودن دوران گردش به زیادشدن بی نظمی ها کمک می کند.
در برخورد بین گردشگر و میزبان می توان از جنبه تقابل و تضاد نگاه کرد که تأییدی بر دلیل بالا بودن ناهنجاری ها در مکان های گردشگری است. اساساً تفکر انسانی بر اساس تقابل های دوتایی چون سیاه:سفید، بالا: پایین، مرئی نامرئی، خود:دگرخود بنا شده که گردشگر: میزبان نیز در این تقابل ها جای دارد.  میزبانان، گردشگران را در عالم شیطانی قرار می دهند و خود را در عالم خدایی.  بر این اساس بین محل زندگی/کار عادی شخص وتجربه ی گردشگری تفاوت وجود دارد. گردشگر در تعطیلات بسر می برد، در حالی که میزبان مشغول کار و خدمت به اوست. تمایز فراغت و خدمت در روابط بین گردشگر و میزبان در تمام دنیا صدق می کند. گردشگری فعالیتی مخصوص "اوقات فراغت" است که مستلزم نقطه متضاد خود یعنی کار منظم و تعیین شده می باشد. . مقصد این سفر یا مکان این اقامت، خارج از محل دائمی سکونت یا کار فرد است و تقاضاهای گردشگری می تواند شامل چیز هایی باشد که به طور طبیعی یا طبق رسوم آن منطقه وجود ندارد، مثل غذاهای آماده، سیستم تهویه، استخر شنا و غذاها و نوشیدنی های وارداتی (بخصوص مشروبات الکلی)؛  بنابراین یک زیربنای عرضه ایجاد می شود. به طوری که ترنر، نش و جورج یانگ گردشگری را فعالیتی "خطا" یا حتی نوعی بی فرهنگی تلقی می کنند.
با توجه به ویژگی های جهان کنونی و فاصله از فرهنگ سنتی، گردشگری معاصر بر پایه ی "جستجو در پی دگرخود" (چیزی اصیل و بکر در جایی بیرون از "اینجا" که هستیم)، جستجو در پی "بیگانه اصیل" و جستجو در پی "خویشتن اصیل" (به مفهوم کنار آمدن با زندگی در جامعه ی پست مدرن) که سازنده ی انگیزه ی تمام گردشگری است شکل گرفته است.
در صورتی که گردشگری با توجه به ابعاد فرهنگی گسترش یابد و ارائه فرهنگ بومی با توجه به سلیقه و ذوق گردشگران باشد این کار می تواند تأثیر منفی هم داشته باشد و آن این است که ممکن است این فرهنگ ها جنبه ی بازاری به خود بگیرند یعنی طوری اجرا شوند که مورد خوشایند گردشگران واقع شود نه آن طور که واقعاً بوده است به عبارت دیگر مردم جامعه میزبان برای ارائه و عرضه فرهنگ خود به شکل محصولات فرهنگی، آن را به گونه ای منطبق با خواسته های جهانگردان تبدیل می کنند تا برای دیگران و در سطح گسترده بین المللی نیز قابل مصرف باشد این مسئله می تواند به ضعف فرهنگی و سست شدن احساس هویت فرهنگی جامعه میزبان بینجامد. مردم هر جامعه دارای فرهنگ و ارزش های خاص خود هستند و هنگام سفر به سرزمین های دیگر تمایل دارند محصول گردشگری را طبق علایق و سلایق خود دریافت دارند. در همان حال و بر اساس نگرش اقتصادی به گردشگری و مفروض گرفتن قوانین عرضه و تقاضا بر بازار گردشگری، عرضه کننده (جامعه میزبان) باید محصول خود را مطابق خواسته های تقاضاکننده (جامعه میهمان) ارائه نماید. نتیجه این فرایند پدیده ای است به نام "تجاری شدن فرهنگ" یا "کالایی شدن فرهنگ". با توجه به ویژگی و ارزش توریسم، همیشه این گرایش را به دنبال داشته است که فرهنگ بومی را چنان مدیریت کنیم تا نیازهای توریست ها - یا آن چه تلقی ما از نیازهای آن هاست- برآورده شود. وقتی لباس، مراسم موسیقی، رقص، صنایع دستی و الگوهای فرهنگی محلی بطور ناشایست به عنوان جاذبه های توریستی ارائه شوند، می توانند موجب سقوط و از دست رفتن اصالت آنها شوند. وجود توریست باعث شده است که بومی ها فرهنگ خود را به دو دسته "صحنه اصلی" ( frontstage: حقیقتی که به توریست نشان داده می شود) و "پشت صحنه" ( backstage: یعنی صورت حقیقی و مخفی هر فرهنگ که محلی ها را می توان دید و خارجی ها را بدان دسترسی نیست) تقسیم کنند. در این هنگام میزبان چهره ای از یک نقش متفاوت اجتماعی را به خود می گیرد. به طوری که می توان گفت که "مردم نمایشی از خودشان هستند". آداب، عادت ها، جشن ها، هنرهای قومی به صورت محصولاتی برای جهانگردان در می آیند. توریسم روند تغییر در اشیاء را برای غایت تجارت سرعت می بخشد و به دلیل آن است که افراد محلی می توانند معنای اصیل اعمال خود را فراموش کنند. این برخورد متقابل سنت های مادی و معنوی در سطح تجاری گردشگری، باعث می شود فرهنگ دستخوش "نوعی روند تجاری سازیِ تحت تأثیر گردشگرانی است که از لحاظ فرهنگی به کالاپرستی دچار می آیند" شود. در این حالت گردشگران نه تنها منابع و کالاهای مادی، بلکه فرهنگ مکان را نیز به مصرف می رسانند. کالایی کردن رویدادهای آیینی و اجتماعی، به رنگ باختن معانی آن ها منجر می شود و این تغییر معنا، با زوال احساس همبستگی اجتماعی، از دست دادن احساس هویت محیطی و تاریخی و شیوع از خودبیگانگی جامعه میزبان همراه است از طرفی کالایی کردن فرهنگ و مصرف گرایی کالایی از سوی گردشگر، به وابستگی هایی همچون وابستگی فرهنگی مقصد به گردشگرپذیر منجر می شود. این میل و تمنای مصرف بصری اماکن، تأثیر متقابلی بر صنایع گردشگری محلی گذاشته است که اکنون اماکن شهری و روستایی را درست با همان روش هایی بازاریابی می کنند که سایر کالاهای مصرفی چون پوشاک، موسیقی را به بازار عرضه می دارند.
از طرفی دیگر استفاده نادرست و بیش از حد گردشگران از مناطق باستان شناسی و تاریخی می تواند موجب ساییده شدن و تخریب آنها شود.
نقش آفرینی برای گردشگران باعث اثر القایی آن ها برای اجتماع میزبان می شود که بر اساس آن، فرهنگ گردشگران و هر چه مربوط به آن هاست، برای جامعه میزبان الگو شده و مورد تقلید قرار می گیرد و عقده حقارت در برتری میهمان بر میزبان بر این رفتار تأثیر دارد. در این شرایط خاص، گردشگران حسادت برانگیز می شوند. جمعیت میزبان از ارزش ها، رفتار و الگوهای پول خرج کردن آنها تقلید کرده و آن را انتخاب می کند و در صورت نابرابری اقتصادی بین میزبان و میهمان، انتظارات جامعه ی میزبان به طرز غیر واقع گرایانه ای بالا می رود. تقلید مردم و بویژه نوجوانان و جوانان از الگوهای رفتاری و پوشاکی میهمانان، مشکلات اجتماعی از قبیل اعتیاد به مواد مخدر و الگوی جرائم دیگر تشنجات و سلسله ناراحتی های اجتماعی، به فراموشی سپردن آداب و سنن، نمونه ای از این تأثیرپذیری است، چنین رفتاری باعث وانهادگی فرهنگی و فرهنگ پذیری در منطقه پذیرنده می شود و فرهنگ قوی تر(نه برتر) غالب شده و فرهنگ ضعیف تر(نه پست تر) را تا حدی تغییر می دهد که می توان به فراوانی بالای دوزبانه ها در مناطق گردشگرپذیر اشاره کرد که یادگیری زبان خارجی برای بومی ها افتخار محسوب می شود.
 این امر بدون شناخت پس زمینه های متفاوت فرهنگی و موقعیت اجتماعی- اقتصادی جهانگردان انجام می گیرد. توریست های مناطق صنعتی و مرفه زمانی که به کشورهای دارای فرهنگ سنتی و فقیر می روند به همراه خودشان شیوه های رفتاری ، لباس پوشیدن ، غذا خوردن و نوشیدنی های خودشان را به میزبان عرضه می کنند ، ورود میلیون ها بیگانه با رفتارهای غیر عادی برای فرهنگ های سنتی و اصیل می تواند اساس نظم اخلاقی جامعه میزبان را در هم بریزد و بی شک وجود افراد بی بند وبار در میان گردشگران این وضع را بدتر می کند و این امر در حقیقت، نه داد و ستد فرهنگی بلکه هجوم فرهنگی می باشد. در حالی که یکی از جاذبه های عمده گردشگری همانا سنت ها و فرهنگ های خاص هر جامعه است و از بین رفتن آن به نوبه ی خود موجب رکود گردشگری و سایر مسائل وابسته به آن است.  بعلاوه ممکن است سوءتفاهم و مناقشاتی میان گردشگران و ساکنان به دلیل تفاوت زبان و رسوم بروز کند که در طرفین نگرش های منفی ایجاد نماید. گردشگران می توانند از طریق نحوه هزینه کردن نیز در جامعه مقصد اثر بگذارند.گردشگرانی که بیش از حد در مکانی خرج کنند این امر حالت فخر فروشی به خود بگیرد گردشگر در زمان مسافرت و گذراندن تعطیلات خود، مصرف گرایی اش بالا می رود و انتظار آسایش بیشتری از جامعه میزبان دارد این امر موجب شکاف میان جامعه محلی و گردشگران خواهد شد البته این موضوع بیشتر برای گردشگران تفریحی پیش می آید تا گردشگران فرهنگی، به طوری که مک کانل گردشگران مصرف گرا را به "نوعی آدم خوار" تشبیه می کند. بنابراین انگیزه اشان با انگیزه برخی گونه های آدم خوار یکسان است: جذب و از آنِ خود کردن برخی ویژگی های خاص قربانی، از جمله قدرت و مقاومت. (برنز:75:1385) و باعث رواج مصرف گرایی در مردم میزبان خواهد شد.  میان چشم داشت های گردشگران و اهالی محلی تضاد منافع به وجود می آید، چرا که تجربه ی مکان برای آن ها غالباً به لحاظ کیفی متفاوت است. صنایع گردشگری می کوشند بازنمودهای معینی از فضای شهری خود را به خارجی ها عرضه کنند، اهالی محلی، معناها و تفسیرهای خود را بر محیط و مکان خویش باز می کنند. از این رو به عقیده ی اید ((تلاش برای تثبیت و به کرسی نشاندن یگانگی و بی همتایی از سوی پویش و چندپارگی به چالش کشیده می شود)). (بنت:229:1386) مسئله ی معنا در گردشگری بخشی از تغییر کلی تری در فرهنگ عامه است که به سمت صنایع سرگرمی های توده ای رفته است و فرهنگی که به صورت تجاری عرضه می شود اهمیت بیشتری در زندگی روزمره پیدا کرده است، و با این حال، به صورتی متناقض نما، فرهنگ وحدت و انسجام خود را از دست می دهد و مسئله دارتر می شود.  به عقیده ترنر و نش "گردشگری مدرن، نوعی استعمارگری فرهنگی است، گرایش سیری ناپذیر جماعت درجه یک لذت جو به تفریح، خوشگذرانی و عیاشی که به فرهنگ های بومی آسیب می رساند و با تمایلات خود دنیا را آلوده می سازند. (برنز:111:1385) این وضعیت، موجب کنترل منطقه ی ایجادکننده ی گردشگر بر منطقه ی پذیرنده می شود و از این روی مرکز تمدن را به استعمارگر و گردشگری را به امپریالیسم مبدل می کند. غالباً بین "میزبان" و "میهمان" نابرابری اقتصادی وجود دارد که مانند استعمارگری، احساس خود برتربینی را در تازه واردان به وجود می آورد. در مقابل با توجه به تمایل گردشگران به جدایی و خاص بودن در محیط های گردشگری، باعث ایجاد و تقویت روحیه فردگرایی و از بین رفتن مشاغل مشارکتی و خویشاوندی می شود. لذا، سرنوشت بومیان به فشارهای بیرونی پیوند می خورد که رفته رفته کنترل آن ها را از دست می دهند. 
 البته الگوها و معیار های نامطلوب فرهنگی و اجتماعی فقط با ورود توریست های خوش گذران به کشورهای سنتی پخش نمی شوند بلکه زمانی که گردشگری از کشور سنتی به کشورهای دیگر- به خصوص آنهایی که در حفظ ارزش های فرهنگی و شئونات اجتماعی و اخلاقی خود هیچگونه نظارت و حساسیتی ندارند- ، وارد می شوند بازهم خطر آنها را تهدید می کند و گردشگر بعضاً دچار "شوک فرهنگی" (cultural shock) می شود.
لازم به ذکر است اثرات گردشگری در محیط های مختلف گردشگری متنوع و با توجه به ساختار جوامع، نوع گردشگری و... متغیر و پیچیده می شود و محدود به موارد بالا نمی شود.
ساختار اجتماعی و بافت فرهنگی جوامع در میزان تأثیرگذاری گردشگری باید مورد دقت قرار گیرد. یکپارچگی محیط مقصد یا اصالت سنت ها در جامعه میزبان در واکنش نسبت به گردشگران و تغییر فرهنگ مهم است. در جوامعی با پایه های فرهنگی قوی، تأثیر پذیری از مهمان ها کمرنگ تر و در عوض شاید تأثیرگذاری بر آنها قدرتمندتر باشد . اگر جامعه مقصد به دلیل شرایط بد اقتصادی و سیاسی و ... دچار چندپارگی فرهنگی باشد ، تأثیرپذیری آن از فرهنگ میهمان می تواند گسترده تر باشد. بطور کلی،گردشگری در جوامع بسته در بلند مدت می تواند به باز شدن فضای اجتماعی و فرهنگی و تعامل بیشتر افراد در جامعه کمک کند اما در بعد افراطی آن می تواند به تهاجم فرهنگی تبدیل شود.
هر چه اختلافات رفتاری و فرهنگی بین جهانگردان و جامعه میزبان کمتر باشد، امکان برقراری ارتباطات، درک و پذیرش طرفین افزایش خواهد داشت.
رشد سریع توریسم در مناطق کوچک، منزوی و عقب مانده اثرات عمیق تر و نمایان تری به وجود می آورد. اگر منطقه فقیر باشد به خاطر بهره اقتصادی گردشگران از آن ها به خوبی پذیرایی می شود.
جمعیت گردشگران و میزبانان عامل تأثیرگذاری دیگری در تعیین میزان تأثیرگذاری است. هرچه تعداد گردشگران در محیطی بیشتر باشد (به خصوص تعدادشان بیشتر از میزبان باشد) تأثیر آنها هم برمقصد بیشتر است.
نوع گردشگر اثرگذاری را تحت تأثیر قرار می دهد. گردشگران فرهنگی (که اخیراً با نام توریسم جایگزین خوانده می شود) به خاطر آشنایی با فرهنگ میزبان ارتباط خوبی با میزبان داشته و تعاملی درونی و همدلانه با همدیگر دارند به شدت نسبت به رعایت قواعد فرهنگی جامعه مقصد خود را متعهد می دانند و به نوعی می کوشند تا به سنت ها احترام بگذارند اما گردشگران خوشگذران و دربستی، نسبت به محیط طبیعی و انسانی محیط های گردشگری بی تفاوت هستند و تخریب در سطح بالایی قرار می گیرد، بیش از حد در مکانی خرج کنند و این امر حالت فخر فروشی به خود بگیرد و موجب شکاف میان جامعه محلی و گردشگران خواهد شد.
زمان در روند تأثیرگذاری مهم است. در ابتدای ورود گردشگران به مکانی ازآن ها به خوبی پذیرایی می شود و نوگرایی وی جذابیتی برای میزبان است اما به مرور جنبه اقتصادی گردش مورد توجه است. در مقابل با تکرار تجربه توریستی و یا با ماندن بیشتر توریست در مکان گردشگری وی با محل آشنا می شود و رفتار وی به سوی هنجار مقصد نزدیک می شود و بدین ترتیب امنیت خاطر و آشنایی وی با فرهنگ مقصد بالا می رود، و به درک کاملی از آیین ها و فرهنگ محلی رسیده، آثار منفی شوک فرهنگی (از خودبیگانگی، عقب نشینی) آرام آرام جای خود را به شرایطی مثبت می دهد (نسبی گرایی فرهنگی، استقلال) و روابطش با افراد محلی استحکام پیدا می کند و رفتارش به سوی استاندارد شدن می رود.
نظریه ی مبادله ی اجتماعی :
در چندین رشته مانند جامعه شناسی ،اقتصاد و روان شناسی اجتماعی به منظور تفسیر جنبه های روابط اجتماعی و مبادلاتی که با آن ها صورت می گیرد مورد استفاده قرار می گیرد(امرسون،1976). اصول اولیه این نظریه این است که افراد در صورتی تمایل به شرکت درتبادلات دارند که باور داشته باشند بدون متحمل شدن هزینه های غیر قابل قبول منافعی بدست خواهند آورد(اسکیدمور،1975). این نظریه در گردشگری مورد توجه قرار گرفته و مطالعات بسیاری در این زمینه صورت گرفته است. تعریف اسکیدمور نشان می دهد ساکنانی که گردشگری را به صورت موجود یا بالقوه فعالیتی سود آور می دانند معتقدند هزینه های آن بیشتر از منافعش نیست در مبادله ی اجتماعی شرکت نموده و از توسعه ی گردشگری حمایت می کنند. آلن و دیگران (1993) اذعان نموده اند اگر ادراک مردم محلی از گردشگری این باشد که منافع آن از هزینه هایش بیشتر است تمایل به مشارکت در مبادلات خواهند داشت و بنابراین از توسعه ی گردشگری در جامعه ی خود حمایت خواهند کرد. (ترابیان ، پونه .87)
اثرات اجتماعی :
گردشگری آثار مطلوب و نامطلوبی متعاقب خود را به همراه دارد . به گردشگری می توان به عنوان ابزاری که توسعه ی اقتصادی به همراه دارد و به توسعه های دیگری هم می انجامد نگریست. آثار اجتماعی به نظر ذهنی و ناملموس تر می باشند. در طول 25 سال اخیر تحقیقات آمریکایی شمالی جنبه های متفاوت طرز تلقی ساکنان از توسعه ی گردشگری را مورد بررسی قرار داده اند.پیزام اشاره می کند که تاکید زیاد بر گردشگری باعث بروز رفتار منفی میزبان می شود.روتمن اثرات منفی گردشگری مانند شلوغی ،زباله ، ترافیک، جرم و جنایت، افزیش قیمت ها را با اثرات مثبت گردشگری همراه می کند. از اثرات مثبت گردشگری می توان به زیرساختهای محلی، فرصت های شغلی و تفریحی اشاره کرد. سایر یافته های مهم شامل عوامل شخصی و جامعه شناختی تاثیر گذار بررفتارها و طرز تلقی ها مانند فاصله ی سکونت از آن مکان و محدوده ی سنی و...می باشد.قسمت اعظم مطالعه درباره ی نظر جامعه ی محلی درباره ی توسعه ی گردشگری در مقاصد تفرجگاهی، روستایی و کوچک می باشد. در حالی که مطالعات گذشته در پی فهماندن طرزتلقی های مثبت و منفی گردشگری و حمایت سیاست های مشخص بودند بیشتر تحقیقات درباره ی طرز تلقی ساکنان به صورت نظری می باشد. . نظریه ی مبادله ی اجتماعی نشان دهنده ی میزان دریافتی ساکنان منطقه ی گردشگری است. مطالعه ی اخیر در قانا نشان می دهد که تنها وجود مبادله اهمیت ندارد بلکه طبیعت مبادله ی اجتماعی و ارزش آن که روی رفتار و طرز تلقی موثر است از اهمیت بالایی برخورداراست.طبق تئوری مبادله ی اجتماعی اگر ساکنان در گردشگری مشغول فعالیت شوند طرز تلقی مثبتی به این صنعت خواهند داشت و اگرتجربه ی استخدام منفی باشد باعث رفتار منفی و طرز تلقی منفی از گردشگری می شود. علاوه بر کمبود وجود تئوری های بنیادی، روش شناسی های مختلف به منظور بررسی طرز تلقی از گردشگری به نظرات گسسته ای منتهی شده است. روش شناسی نمونه گیری مورد استفاده در مطالعات مختلف متفاوت است.توضیحات ارائه شده توسط نمونه ها محدود و اطلاعات در دسترس محک مناسبی برای تایید قضاوت درباره ی نمونه و سپس تعمیم آن به جامعه نمی باشد. فقدان توجه کافی به روش شناسی نمونه گیری اعتبار گزارش یافته ها را زیر سوال می برد. همان طور که می دانیم اولین مراحل شکل گیری قانون، شناخت مساله ، الویت دهی به موارد مورد بررسی، بررسی متغیرهای مهم،توسعه ی روش شناسی برای راهبرد مطالعه می باشد. یافته های گزارش شده توصیفی اند و مطالعات نشان دهنده ی آن است که هنوز در این زمینه ی خاص در مراحل ابتدایی است. ساکنان بومی بازیگران اصلی گردشگری هر منطقه می باشند که موفقیت یا شکست گردشگری آن منطقه را محک می زنند.از خلال مشارکت (با درجات متفاوت) در برنامه ریزی، توسعه، عملیات اجرایی و با توسعه ی مهمان نوازی در قبال مزایای دریافتی توسعه ی گردشگری موثرند. از طرف دیگر ساکنان با تضعیف این صنعت از طریق مقابله با آن و برخوردهای خصمانه با گردشگران بر فرایند گردشگری تاثیر گذارند. در توسعه و جذب گردشگری در یک مقصد خاص هدف آن است که تعادلی میان نتایج ،مزایا و هزینه های حاصل از گردشگری ذی نفعان ساکنان،گردشگران و صنعت برقرار شود.
2-4- دیدگاه سازمان جهانی گردشگری
سازمان گردشگری جهانی(WTO) سیستم گردشگری را به دو بخش اصلی تقسیم می کند؛ یکی عوامل تقاضا، شامل بازارهای گردشگری بین المللی، داخلی(ملی و منطقه ای) و ساکنان محلی و دیگر عوامل عرضه، مشتمل برفعالیت ها و جاذبه ها (جاذبه های طبیعی، فرهنگی، تاریخی، پارکهای تفریحی، باغ وحش ها، باغ های گیاه شناسی، آکواریم ها و…)، محل اقامت (هتل ها، متل ها، هتل آپارتمان ها، مهمانپذیرها و…)، خدمات و تسهیلات گردشگری( دفاتر خدمات مسافرتی و گردشگری، رستوران ها، خرید، امور بانکی، مبادله ارز، خدمات و امکانات پستی و پزشکی و…)، حمل و نقل(هوایی، زمینی، دریایی)، امکانات و تأسیسات زیربنایی( شامل آب رسانی، برق رسانی، بهداشت، فاضلاب، دفع زباله و مخابرات) و عناصر سازمانی است(سازمان جهانی جهانگردی). مدل ارائه شده از طرف سازمان جهانی گردشگری بر پایه نظریه سیستمی می باشد؛ این مدل با توجه به دو دسته مدلهای بنیادین گردشگری در طبقه بندی مدلهای نظری- سیستم گردشگری کل از گونه تشریحی است.
2-5-  دیدگاه لیپر
لیپر(۱۹۷۹) مدل خود را در  به عنوان یک چارچوب سازماندهی شده در بسیاری از مسائل گردشگری پیشنهاد کرده است. وی بسیاری از مسائل گردشگری را با توجه به فعالیتهای آن در نظر گرفته و بخش های صنعت را مجاز به استقرار می سازد و عامل جغرافیایی را در کل سفر اجتناب ناپذیر، پیش بینی کند. او سه عنصر اصلی را در سیستم گردشگری مؤثر می داند.
۱- گردشگران/گردشگر در این سیستم یک فاعل است. ۲- عوامل جغرافیایی: شامل الف- منطقه تولید کننده مسافر(فشار برای برانگیختن سفر) ب- منطقه مقصد گردشگر(علت وجودی برای گردشگری) ج- منطقه حمل و نقل(مکانهای میانی برای رسیدن به مقصد). ۳- صنعت گردشگری؛ مشتمل بر دامنه ای از تجارتها و سازمانهای درگیر در توزیع محصول گردشگری هستند. هر یک از عناصر و عوامل سیستم گردشگری لیپر نه تنها برای توزیع محصول گردشگری بلکه برای شرایط معاملاتی و آثار گردشگری و البته زمینه های متفاوتی که در گردشگری اتفاق می افتد، با یکدیگر در تقابلند.
مدل ارائه شده از طرف لیپر بر پایه نظریه سیستمی می باشد؛ این مدل در طبقه بندی مدلهای نظری- سیستم گردشگری کل از گونه تشریحی است.
در بخش تقاضا، جمعیت علاقه مند و متمکن به انجام سفر و گردش(اعم از بازارهای داخلی و بین المللی) قرار گرفته؛ و در بخش عرضه، بر روی عناصر و بخشهای اصلی همچون جاذبه ها، حمل و نقل، خدمات، اطلاعات و تبلیغات تأکید دارد؛ هر یک از این  عناصر در تعامل و ارتباط متقابل با یکدیگر قرار داشته و سیستم گردشگری یک مکان را تشکیل می دهند. وی تأکید خاصی بر روی عناصر عرضه در سیستم گردشگری یک مکان دارد و موفقیت و پویائی گردشگری در یک مکان را در سایه تعامل، همکاری، ارتباط متقابل، کارایی و موفقیت عناصر متعدد و پیچیده ی بخش عرضه همانند جاذبه ها، مراکز اقامتی، حمل و نقل، اطلاعات و تبلیغات می داند. گاهی به نظر می آید بعضی از عناصر و یا بخشهای گردشگری اهمیت، کارائی و اثر بخشی سایر یا هر ترتیبی را در این خصوص نادیده می گیرند. به عبارتی دیگر هر عنصری و یا بخشی از ساختار درونی سیستم(عوامل عرضه) مانند: صاحبان توسعه اقامتگاههای مسافران(هتل ها، متل ها، هتل آپارتمانها، مهمانپذیرها، خانه ها، ویلاهای اجاره ای، کمپ ها، محل خواب، واحدهای پذیرایی و…) مؤسسات و آژانسهای مسافربری، تأسیسات گردشگری و… از نگاه خودش به گردشگری نزدیکتر است؛ اما تأثیر عوامل خارجی(عوامل محیطی- بیرونی سیستم اعم از فرصتها و تهدیدها) و دیگر عناصر و بخشهای  نیز بر پویائی عملکرد سیستم گردشگری حائز اهمیت می باشد؛ در واقع گردشگری تنها از هتلها و خطوط هوایی و دیگر بخشها به صورت مجزا تشکیل نشده است، بلکه کلیتی از اجزای مختلف و عمده ای است که با همدیگر ارتباط نزدیک و متقابل دارند. هر یک از این اجزا عهده دار حرکت و پیشرفت در سیستم(عرضه و تقاضا) گردشگری است؛ درون این شاخه های کلی جزئیات و عناصری است که هم برنامه ریزان و مدیران باید برای کسب موفقیت آنها تلاش کنند
مدل ارائه شده از طرف گان با توجه به دو دسته مدلهای بنیادین گردشگری در طبقه بندی مدلهای فرایند مدیریت و برنامه ریزی از گونه تئوری سیستمها می باشد.
2-6- دیدگاه بریونز، تجیدا و مورالس


آنها طی پروژه - ریسرچای تحت عنوان« بطرف تکامل سیستم مفهومی گردشگری» در سال ۲۰۰۹ به تبیین و تکاملی سیستم استنتاجی گردشگری بر اساس نگرش نو و انطباق با شرایط جدید و بی نظمی های جدید پرداخته اند. در این مدل عناصر آنتروپی، بازدارنده، هم ایستایی( همگن)، سناریوهای سیستم و عناصر بی نظمی با جزئیات خود به صورت چتری وحلقه های تودرتو از  مرکز ( گردشگری)، سیستم گردشگری را تشکیل داده که عناصر آنها با همدیگر دارای ارتباط متقابل دارند. در این مدل بطور نسبی تمامی عناصر مؤثر و تشکیل دهنده گردشگری اعم از حمل ونقل، اقامتگاهها، خدمات ترابری ومسافرتی، خدمات پذیرایی، خدمات عمومی و مجانی، تفریح، فرهنگ و… را مورد بررسی قرار داده و به درک مفاهیم ذهنی  و واقعیت های بیرونی با توجه به ارزش و اهمیت عناصرگردشگری پرداخته است 
2-7- دیدگاه کاسپار
کاسپار گردشگری را همانند سیستمی باز مشتمل بر ساختار داخلی اعم از زیر سیستم های موضوعی و فرعی با سیستم فرادست متشکل محیط های اجتماعی، اقتصادی، سیاسی، فن آوری واکولوژی که دارای ارتباط متقابل با یکدیگر هستند، محسوب می کرد ؛ وی عقیده داشت، نباید ساختار داخلی سیستم جدای از محیط فرا دست در معنا و مفهوم آن بررسی شود؛ همین واقعیت که انسان در کانون رویداد گردشگری قرار دارد، ما را وادار می سازد که از بررسی بخشی و گسسته چشم پوشی کنیم. ما باید خودمان را از اندیشه تک بعدی نگر، رها ساخته و در صدد برآییم حتی الامکان به طور یکپارچه به مسائل بپردازیم . مدل کاسپار بر اساس طبقه بندی بنیادین مدلهای گردشگری در زمره مدلهای نظری- سیستم کل و از گونه تشریحی می باشد.          
2-8- دیدگاه هولدن
 هولدن از جمله اندیشمندانی است که گردشگری را به عنوان یک سیستم مورد توجه و بررسی قرار می دهد. او با به نمایش گذاشتن عناصر مختلف سیستم گردشگری، اهمیت داده های سیستم گردشگری در چشم انداز محیطی، منابع انسانی و طبیعی را متذکر و برجسته می نماید. وی معتقد است درون سیستم گردشگری سه بخش زیر سیستم، یعنی زیر سیستم مقصد، گردشگر و حمل و نقل اهمیت داشته که یکدیگر را پوشش داده و به یکدیگر نیز وابسته اند. در زیر سیستم مقصد، جاذبه های طبیعی و فرهنگی برای جذب گردشگری مهم است که منجر به خروجی سیستم می شود. داده های خروجی سیستم وابسته به درآمد و علاقه گردشگران است که تغییرات فرهنگی و محیطی جامعه را بدنبال خواهد داشت.
2-9- پسامدرنیته، و گردشگری
  گردشگری پسامدرن ناشی از تحولات فناورانه پسا صنعتی از یکسو و اندیشه ها و نظریات اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی زیست محیطی از سوی دیگر دست به دست هم دادند و گردشگری پسامدرن را برای جامعه امروز بوجود آورده اند. در وضعیت پسامدرنیته امروزه اوقات فراغت و گردشگری به عنوان حق، نه پاداش، محسوب می شود. و به پایه های زندگی و هستی امروز افراد بدل گشته است. از اینرو پسامدرن را می توان فرایندی دانست از مجموعه عوامل اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و محیطی که در یک سبک زندگی اکسپرسیونیستی به هم پیوند می خورند و واکنش های بسیاری را برای لذت تجربه کردن، در بسیاری از سطوح معرفتی در چهارچوب هستی شناسی و پایبندی به حال چه در جامعه و چه در خود سبب می شوند.« آنچه شکل گیری جریان گردشگری را تسهیل می کند، حس دلتنگی ( نوستالژی)  نسبت به گذشته و توجه فزاینده به میراث به طور عام است. بازگشت به گذشته به عنوان تقاضای گردشگری در می آید و تمامی اشکال مختلف هنری، معماری،آموزشی، میراث فرهنگی در هم می آمیزد. ...گردشگری پسامدرن نیز بر پایه نشانه ها شکل می گیرد. در این بین میراث اعم از طبیعی و فرهنگی از اصلی ترین مؤلفه های این گونه گردشگری است. ...آنچه باعث اهمیت میراث در زمینه گردشگری شهری پسامدرن شده است، ایجاد یک حس دلتنگی بیشتر در شرایط هویت فرهنگی و اجتماعی مختلف است. ... میراث و دیگر قابلیت های گردشگری پسامدرن از دیگر سو فرایندهای زیبا شناختی را به کمک فناوری و مجازی سازی ( فیلم، سی دی و غیره) شکل می دهند. این امر در شرایط دهکده جهانی و فشردگی زمان و فضاء امکانات بی پایانی را فراهم می آورد که سبب افزایش تمایل انسان به سفر می گردد. دورنمای گردشگری فرایندی است که در وانمودن مکان و میزبان چشم انداز گردشگری و بخشی از تجربه مسافرت را در عصر پسامدرن تشکیل می دهد. دورنمای گردشگری ترکیبی چندگانه برای ساماندهی اجتماعی و مجموعه ای متشکل از شیوه دیدن، شناخت و درک افکار است. و می تواند شامل نمونه هایی همچون برشورها، سواحل بکر، مکان های دیدنی، فرهنگ منحصر به فرد و فرهنگ اصیل بومی برای تبلیغ باشد. ساخت و پردازش تصاویری همچون قهوه خانه در ساحل، موسیقی و رقص های سنتی که از طریقبه نمایش گذاشته می شود و سِرو غذاهای سنتی بخشی از دورنمای گردشگری پسامدرن را تشکیل می دهد.» ( پاپلی یزدی، سقایی،1389: 83-182) گردشگری شهری بخشی از الگوی فضای گردشگری پسامدرن است. نواحی شهری به علت اینکه درای جاذبه های تاریخی و فرهنگی بسیاری است غالباً مقاصد گردشگری مهمی محسوب می شود. شهرها معمولاً جاذبه های متنوع و بزرگی شامل گنجینه موزه ها، بناهای یادبود، سالن های تئاتر، استادیوم های ورزشی، پارکها، شهربازی، مراکز خرید، مناطقی با معماری تاریخی و مکان های مربوط مهم  یا افراد مشهور را دارا هستند که خود گردشگران بسیاری را جذب می کند، وجود سبک اکسپرسیونیستی در شهر و میل به گذران اوقات فراغت در شهرها فزونی می گیرد. از اینرو شهرنشینی امر گردشگری پسامدرن را تسهیل نموده است. عملکرد گردشگران در فضاهای شهری، پیرامون جاذبه ها، بافت شهر، خرید، اسکان و فعالیت های جانبی است که در رویکرد به موزه ها تئاترها، نمایشگاه ها، مراکز تفریحی و نظیر اینها تبلور می یابد. اینگونه عملکرد گردشگری فضای شهری در راستای انگیزه های متفاوتی شکل می گیرد که برخی از انها به شرح ذیل است. " 1-دیدار دوستان و خویشاوندان2- مسافرت های تجاری 3- حضور در نمایشگاه ها و کنفرانس ها4- باردید از میراث فرهنگی 5- سفرهای مذهبی ( زیارت) 6-حضور در مراسم و محل حوادث 7- رفع مسائل درمانی- بهداشتی 8- خریدهای تفریحی 9- مسائل ورزشی10- مسائل آموزشی11- سفرهای روزانه و اداری 12- دلایل شخصی و..." در واقع فضا مندی  گردشگری شهری در عصر پسامدرن نشان از روابط " پول، قدرت و فضاء" است و برآمده از تولید اجتماعی فضاء وماهیت مادی آن است. « از اینرو در این فضاء گردشگری شهری بیانگر تولید اجتماعی فضاء، پیرامون گردشگر- میزبان و چرخه سود ناشی از سرمایه داری است. در فضامندی گردشگری شهری، فضاء به صورت کالای بسته بندی شده و قابل فروش به گردشگران در می آید.فضامندی در برگیرنده پیوستگی بین رفتارهای مکانی، الگوهای درحال تغییر اشتغال و توسعه در مرحله جمع آوری سرمایه از طریق گردشگری است.( شورت،1381: 111) بر این مبنا گردشگری در داخل شهرها فضاهای ویژه  خود را می سازد و فضاهی ویژه نیز گونه های گردشگری را به خود جلب می کند. در یک شهر زیارتی مثل مشهد فضا و نواحی شهری که اختصاص به زیارت و گردشگری زیارتی دارد ساختار و کارکرد و رفتار معنوی متفاوتی با سایر نواحی مشهد دارد. محدوده فضایی در شهری تاریخی مثل اصفهان ساختار فیزیکی و کالبدی و عملکردی ویژه خود را دارد که کاملاً با فضای دانشگاهی یا مسکونی همان شهر متفاوت است. از سوی دیگر وجود یک مدیریت قوی برای توسعه چنین گردشگری در این فضا پسامدرنیته امروزه در ساختار کلانشهرهای ایران در جهت توسعه پایدار گردشگری شهری بسیار مهم است. در مرحله اول مدیریت گردشگری شهری باید در چارچوب راهبردهای مطلوبی شکل گیرد و بر مبنای آن خط مشی و سیاست های مناسبی برای توسعه گردشگری در نظر گرفته شود که مانع برخورد منافع گردشگری و دیگر کارکردهای شهری گردند. راهبردهای توسعه گردشگری در عملکرد مدیریتی در شهرها و در رابطه با شهروندان باید عادلانه و موجب شکاف در سطوح درآمد و اشتغال و به طور کلی رفاه شهروندان نشود. « یکی از کارکردهای مدیریت گردشگری شهری در فضای پسامدرن جذب سرمایه برای توسعه پایدار این صنعت در شهر است. سرمایه گذاری در گردشگری شهری شامل توسعه قابلیت ها، فعالیتها،بهبود شرایط محیط طبیعی و زیست محیطی و تاسیسات زیربنایی است منافعی برای ساکنان محلی نیز دارد. مدیریت گردشگری شهری در راستای جذب سرمایه و فعالیت های شهری باید در یک موقعیت رقابتی فزاینده با مکان های رقیب عمل نماید.» ( محلاتی،1381: 25) در روندی از چشم انداز گردشگری شهری مدیریت شهری و اجرایی گردشگری در چنین عصری باید به سمت افزایش تعداد گردشگران، جذب سرمایه را افزایش دهد و بر قابلیت توسعه گردشگری و بهبود و بازسازی محیط شهری بیفزاید. استمرار گردشگری در شهر پایداری بازار گردشگری را سبب می شود و افزایش سطح اشتغال و درآمد را فراهم می آورد. این امر خود بستری برای رفاه شهروندان می شود. این در حالی است که راهبردهای درونی مدیریت گردشگری شهری باید با در پیش گرفتن سیاست های اجتماعی مناسب به سوی کاهش تضاد بین ساکنان و گردشگران حرکت کند. به طور تصویری ایده آل از یک مقصد گردشگری شهری با مدیریت قوی در برگیرنده پارامترهایی است « 1- دسترسی به تمامی مناطق مقصد، 2- امکان انتخاب از میان یک سلسله گسترده از فعالیت ها با توجه به تنوع سلیقه ها.3- ترکیب فعالیت ها در رابط با زمان و فضا 4- ترکیب فضایی مکان های مورد علاقه 5- همیاری کارکردی میان قابلیت های شهری6- اثر متقابل میان فعالیت ها و...» ( پاپلی یزدی، سقایی،1389: 98-197 (مدیریت گردشگری شهری باید پویا باشد و با دید باز و سعه صدر عمل کند و در جریان تحولات بنیادی و دائمی در امر گردشگری باشد و گرنه صنعت گردشگری در یک منطقه یا یک شهر با مشکل روبه رو می شود. با توجه به چنین مباحثی یکسری از راهکارها که در عصر پسامدرنیته در جهت توسعه پایدار گردشگری شهری می تواند به مدیریت اجرایی گردشگری شهر کمک کند شامل مواردی چون " 1- تعییین وضعیت بازدیدکنندگان از شهر و ویژگی بازار ایده آل برای آنها می باشد.2- بررسی امکان افزایش طول زمان ماندگاری و ایجاد بازارهای تخصصی.3- در نظر گرفتن نیاز اسکان و مکان های اقامتی گروه های هدف. 4- در نظر گرفتن خرده فروشی های آینده و نیازهای سکونتی، چگونگی رفع این نیازها و محل لازم برای آنها.5- ایجاد برنامه مدیریتی کارآمد. 6- در نظر داشتن سازو کارهای برنامه ریزی بر اساس اطلاعات برای پاسخگویی به تغییرات آینده. 6- ترویج شرکت فعال محلی به منظور تضمین اینکه ساکنان شهر بخشی از فرایند برنامه ریزی باشند و سودآوری گردشگری به وسیله آنها و برای آنها باشد. 7- به وجود آوردن فرصت ها، دوره های آموزشی و مشاغل در حیطه محلی. 8- تکیه بر نیازهای فرهنگی و آموزشی بازدید کنندگان و افراد اجتماعات محلی. 9-حمایت از ابتکارات محلی." در مجموع این راهکارها در مدیریت گردشگری شهری عصر پسامدرن منجربه به«1- پایداری منابع مورد استفاده 2-کاهش مصارف اضافی و زائد3- حفظ تنوع و گوناگونی منابع محیطی 4-هماهنگی و برنامه ریزی 5-حمایت از اقتصاد محلی 6-توجه به ویژگی های فرهنگی جوامع محلی7- مشارکت محلی مردم در تصمیم گیری ها 8- آموزش کارکنان9- بازاریابی مسئولانه و قوی10- انجام فعالیت های پژوهشی در این زمینه11- رعایت استاندارد های زیست محیطی و بهداشتی 12- توزیع مناسب درآمدها و زیر ساخت ها در سطح شهر ( عدالت اجتماعی و عدالت جغرافیایی).» خواهد شد ( همان: 201-200(
2-11- گردشگری
لغت گردشگری در لغت فرنگی به معنای سیاحت در داخل یک کشور یا کشورهای خارجی است ، در حالی که در لغت فارسی (جهانگردی) به جهان را گشتن و سیر آفاق کردن معنی می دهد و سفر های داخلی را در بر نمی گیرد . با این حال امروزه گردشگری شهری به عنوان یکی از انواع گردشگری مطرح بوده و در این تحقیق نیز گردشگری شهری مورد نظر می باشد.
گردشگری به سه شکل صورت می گیرد:
الف-گردشگری داخلی : ساکنان یک کشور که فقط داخل آن کشور مسافرت می کنند.
ب- گردشگری خارجی ها : افرادی که ساکن یک کشور نیستند و به آن کشور مسافرت می کنند.
ج- گردشگری خارجی : افراد ساکن یک کشور که به خارج از آن کشور مسافرت می کنند.
2-12- گردشگری طبق تعریف سازمان
در سال 1991، سازمان جهانی جهانگردی و دولت کانادا "کنفرانس بین المللی درباره مسافرت و آمارهای جهانگردی" را در اتاوا تشکیل دادند که در زمینه تعریف واژگان، اصطلاحات و طبقه بندی آنها تصمیماتی گرفتند و واژگان و اصطلاحاتی که در زیر می آید مبتنی بر تعریف هایی است که سازمان جهانی جهانگردی ارائه کرده:
الف- جهانگردی یا گردشگری (Tourism)
کارهایی که فرد در مسافرت و در مکانی خارج از محیط عادی خود انجام می دهد. این مسافرت بیش از یک سال طول نمی کشد و هدف تفریح، تجارت یا فعالیت های دیگر است(Hall, C. M, 2002;36) .
ب-جهانگرد یا گردشگر (Tourist)
(دیدار کننده یک شبه) مقصود کسی است که دست کم یک شب در یک اقامتگاه عمومی یا خصوصی، در محل مورد بازدید به سر برد( Cooke, K., 1982;52).
گردشگر یک روزه (Same day visitor
(کسی که به تفریح می رود) مقصود کسی است که یک روز به مکان دیگری می رود ولی شب را در آنجا نمی گذراند.
(به گردشگری باید از دیده تعاملی بین عرضه و تقاضا نگریست ؛ طراحی و توسعه یک محصول ، به منظور مرتفع ساختن یک نیاز.همین تعامل است که آثار اقتصادی ، زیست محیطی ، اجتماعی ، فرهنگی و دیگر آثار را تعریف می کند.)
گردشگری از بعد عرضه شامل همه خدمات و ویژگیهایی می شود که در کنار هم قرار می گیرند ، تا آنچه را که مسافر می خواهد ، فراهم آورند.
گردشگری را می توان در سه سطح مورد بررسی قرار داد :
سطح اول : سیاست های گردشگری و چارچوب استراتژی ، دستگاه دولتی متولی گردشگری
سطح دوم : هتل ها ، اسکان ، پذیرایی (تهیه و ارائه غذا) جاذبه ها ، حمل و نقل
سطح سوم : شبکه خدمات حمایتی (پلیس ، اداره پست ، گمرک ، رسانه ها ، بانک ها و .....
گردشگر
در سال 1925 کمیته مخصوص آمار گیری مجمع ملل افراد زیر را جهانگرد شناخت :
الف- کسانی که برای تفریح و دلایل شخصی با مقاصد پزشکی و درمانی سفر می کنند؛
ب- کسانی که برای شرکت در کنفرانس ها ، نمایشگاه ها ، مراسم مذهبی ، مسابقات ورزشی و از این قبیل به کشورهای دیگر می روند ؛
ج- کسانی که به منظور بازاریابی و امور بازرگانی مسافرت می کنند؛
د- افرادی که با کشتی مسافرت می کنند و در بندری در مسیر راه تا 24 ساعت اقامت می نمایند.
در سال 1937نیز کمیته ویژه در رم جهت بررسی پاره ای از مسائل صنعت گردشگری تشکیل گردید و مفهوم گردشگر تفریحی به این شرح ارائه شد: افرادی که در یک دوره 24 ساعته یا بیشتر به یک کشور خارجی سفر می کنند گردشگر خوانده می شوند.این کمیته مسافرت های زیر را به عنوان حرکت هایی گردشگرانه به شمار آورد :
الف-افرادی که در جهت خوش گذرانی، دلایل شخصی و یا مسائل بهداشتی به مسافرت می روند.

user8322

2-3-9). ارتفاع...................................................................................................................................................36
2-3-10). رعایت حریم گسل.........................................................................................................................36
2-3-11). جهتهای جغرافیایی......................................................................................................................36
2-3-12). حریم رودخانهها.............................................................................................................................37
فصل سوم: معرفی منطقهی مورد مطالعه
3-1).مقدمه........................................................................................................................................................39
3-2). ویژگیهای جغرافیایی-طبیعی منطقه...............................................................................................40
3-3). وضعیت توپوگرافی ................................................................................................................................41
3-4). وضعیت شیب منطقه...........................................................................................................................42
3-5). جهت دامنه..............................................................................................................................................42
3-6). ویژگیهای زمینساختی و تکتونیکی محدودۀ مورد مطالعه.........................................................45
3-6-1). زمینشناسی......................................................................................................................................46
3-7). ویژگیهای آب و هوایی شهر نورآباد..................................................................................................47
3-7-1). تابش آفتاب.................................................................................................................................47
3-7-2). میزان دما و رژیم حرارتی..........................................................................................................48
3-7-3). پراکندگی بارش در شهر نورآباد ..............................................................................................49
3-7-4). باد .................................................................................................................................................49
3-8). وضعیت هیدرولوژی منطقه..............................................................................................................50
3-8-1). .منابع آبهای سطحی.....................................................................................................................51
3-8-2 ). منابع آبهای زیرزمینی..............................................................................................................51
3-9). خاکشناسی منطقه مورد مطالعه ......................................................................................................52
3-10). خصوصیات زلزلهخیزی محدودۀ مورد مطالعه..............................................................................54
3-11) مطالعات تاریخی...................................................................................................................................54
3-11-1) وجه تسمیه ......................................................................................................................................54
3-12). مطالعات کالبدی.................................................................................................................................54
3-12-1). مرحله اول توسعه شهر نورآباد.....................................................................................................54
3-12-2). مرحله دوم توسعه از سال 1345 تا قبل از انقلاب اسلامی...................................................56
3-12-3). مرحله سوم توسعه شهر بعد از انقلاب تا سال1365..............................................................57
3-12-4). مرحله چهارم توسعه شهر از دهه 1365 به بعد. ...................................................................58

3-13). تغییر و تحولات جمعیت شهر...........................................................................................................59
3-13-1). تراکم خالص و ناخالص جمعیت شهر نورآباد...........................................................................60
3-13-2). بررسی وضعیت اشتغال و فعالیت در شهر نورآباد....................................................................60
3-14). اقتصاد شهر.......................................................................................................................................... 61
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل و نتیجهگیری
4-1). مقدمه .......................................................................................................................................................64
4-2). بررسی وضعیت تناسب عوامل اکولوژیکی منطقه........................................................................64
4-2-1). وضعیت تناسب ارتفاع از سطح دریا منطقه................................................................................62
4-2-2). وضعیت تناسب شیب منطقه.........................................................................................................65
4-2-3). وضعیت تناسب جهت دامنه..........................................................................................................66
4-2-4). وضعیت تناسب زمینشناسی منطقه............................................................................................67
4-2-5). وضعیت تناسب بارش منطقه..........................................................................................................69
4-2-6). وضعیت تناسب دما منطقه..............................................................................................................70
4-2-7). وضعیت تناسب فاصله تا مسیل منطقه.......................................................................................71
4-2-8). وضعیت تناسب خاک منطقه. ........................................................................................................72
4-2-9). وضعیت تناسب پوشش گیاهی و کاربری اراضی منطقه.... .....................................................73
4-2-10). وضعیت تناسب فاصله تا محدوده شهر......................................................................................75
4-2-11). ترکیب کلیه لایههای عوامل اکولوژیکی منطقه. .....................................................................76
4-3). مکانگزینی شهر نورآباد(براساس با مدل اکولوژیکی). ..................................................................77
4-4). مکانیابی بهینهی توسعه آتی شهر نورآباد براساس عوامل اکولوژیکی........................................84
4-5). پیامدهای توسعه فیزیکی شهر نورآباد ..............................................................................................91
4-5-1). آلودگی آب. .......................................................................................................................................92
4-5-2). تخریب اراضی کشاورزی................................................................................................................92
4-6). نتیجهگیری. ............................................................................................................................................93
4-7). آزمون فرضیهها.......................................................................................................................................97
4-8). ارائه پیشنهادات و راهکارها.................................................................................................................98
منابع ومآخذ.. ....................................................................................................................................................99
فهرست جداول
جدول 2-1): معیارهای مدل اکولوژیکی توسعه شهری ایران. .................................................................37
جدول 3-1 ): تراکم خالص و ناخالص شهر نورآباد طی سالهای 1385-1345. ...............................60
جدول3-2: وضعیت شاغلین شهر نورآباد ممسنی طی سالهای 1385- 1345.................................61
جدول 4-1): وضعیت تناسب ارتفاع از سطح دریا منطقه........................................................................65
جدول 4-2): وضعیت تناسب شیب منطقه. ..............................................................................................66
جدول 4-3): وضعیت تناسب جهت دامنه.................................................................................................67
جدول 4-4: وضعیت تناسب زمین شناسی منطقه .................................................................................68
جدول 4-5: وضعیت تناسب بارش منطقه................................................................................................69
جدول 4-6: وضعیت تناسب دما منطقه........................................................................................................70
جدول 4-7: وضعیت تناسب فاصله تا مسیل منطقه ................................................................................71
جدول 4-8: وضعیت تناسب خاک منطقه...................................................................................................73
جدول 4-9: وضعیت تناسب پوشش و کاربری اراضی منطقه................................................................74
جدول 4-10: وضعیت تناسب فاصله از شهر...............................................................................................76
جدول 4-11: تعیین مناطق بهینه برای توسعه شهری............................................................................77
نقشه4-12: بررسی تناسب عوامل اکولوژیکی در مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد.........................79
جدول 4-13: مکانگزینی شهر نورآباد براساس با مدل اکولوژیکی........................................................86
فهرست اشکال(نمودارها)
نمودار 3-1 : روند تغییرات جمعیت شهر نورآباد طی سالهای 1385-1345......................................59
نمودار 3-2 : تراکم خالص و ناخالص شهر نورآباد طی سالهای 1385-1345...................................60
نمودار 3- 3: بررسی نقش اقتصادی شهر بر مبنای روش بوژوگارنیه......................................................62
فهرست اشکال( نقشهها)
نقشه 3- 1: موقعیت جغرافیایی شهر نورآباد ممسنی.................................................................................40
نقشه3-2: ارتفاع از سطح دریا منطقه.........................................................................................................41
نقشه3-3: شیب منطقه....................................................................................................................................42
نقشه3-4: جهت دامنه منطقه.........................................................................................................................45
نقشه3-5: زمین شناسی منطقه......................................................................................................................46
نقشه3-6: دما منطقه.........................................................................................................................................48
نقشه 3-7: بارش منطقه...................................................................................................................................49
نقشه 3-8: فاصله از رودخانه و مسیل...........................................................................................................50
نقشه 3-9: خاکشناسی منطقه.........................................................................................................................52
نقشه 3-10: توسعه ادواری نورآباد................................................................................................................55
نقشه 4-1: بررسی وضعیت تناسب ارتفاع از سطح دریا منطقه برای مکانیابی توسعه شهری.......65
نقشه4-2: بررسی وضعیت تناسب شیب منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...................................66
نقشه 4-3: بررسی وضعیت تناسب جهت دامنه منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...................67
نقشه 4-4: بررسی وضعیت تناسب زمینشناسی منطقه برای مکانیابی توسعه شهر......................68
نقشه4-5: بررسی وضعیت تناسب بارش منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...................................69
نقشه 4-6: بررسی وضعیت تناسب دما منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...................................70
..
نقشه 4-7: بررسی وضعیت تناسب فاصله تا مسیل منطقه برای مکانیابی توسعه شهری...............72
نقشه 4-8: بررسی وضعیت تناسب خاک منطقه برای مکانیابی توسعه شهری..................................73
نقشه 4-9: بررسی وضعیت تناسب پوشش و کاربری منطقه برای مکانیابی توسعه شهری............75
نقشه 4-10: وضعیت تناسب فاصله تا محدوده شهر برای مکانیابی توسعه شهری..........................76
نقشه4-11: تعیین مکان بهینه برای توسعه فیزیکی و اسکان جمعیت آتی شهر نورآباد...................77
نقشه4-12: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل ارتفاع ....................................................79
نقشه 4-13: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل شیب.........................................................80
نقشه 4-14: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل جهت دامنه............................................80.
نقشه 4-15: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل زمین شناسی.........................................81
نقشه 4-16: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل بارش........................................................81
نقشه 4-17: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل دما. .........................................................82
نقشه 4-18: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل فاصله تا مسیل.....................................82
نقشه 4-19: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل خاک.........................................................83
نقشه 4-20: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس عامل پوشش و کاربری اراضی.......................83
نقشه 4-21: تناسب مکانگزینی شهر نورآباد براساس کلیه عوامل اکولوژیکی.....................................84
نقشه4-22: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل ارتفاع...................................................86
نقشه4-23: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل شیب...................................................87
نقشه4-24: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل جهت دامنه......................................87
نقشه4-25 : مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل زمینشناسی...................................88
نقشه 4-26: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل بارش.............................................88
نقشه 4-27: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل دما. ................................................89
نقشه 4-28: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل فاصله تا مسیل..............................89
نقشه 4-29: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل خاک.................................................90
نقشه 4-30: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به عامل پوشش و کاربری اراضی................90
نقشه 4-31: مکانیابی توسعه آتی شهر نورآباد با توجه به کلیه عوامل اکولوژیکی...........................91
فصل اول: کلیات تحقیق
1-1) مقدمه
شهرنشینی و توسعه فضایی- کالبدی متاثر از توزیع فضایی جمعیت٬ انواع عوامل طبیعی (اقلیم٬ خاک٬ ژئومورفولوژی و....) و انسانی ( جمعیت٬ اقتصاد٬ فرهنگ٬ سیاست و....) در عرصه زندگی بشری به عنوان ویژگیهای جهانی از قرن 18 میلادی٬ روند تکاملی را طی کرده و در قرن 20 شدت یافت٬ در قرن 21 میلادی نیز شاهد شهرنشینی گسترده با بیش از 62 درصد خواهیم بود (باستیه٬ 1377 :239 ). تراکم بیش از اندازه جمعیت، تمرکز فعالیتها وفراوانی ساخت و سازها، رشد و گسترش فیزیکی کانونهای شهری و تخریب اکوسیستم طبیعی را در پی داشته است. هر چند توسعه شهر در کشورهای صنعتی در قرون گذشته به آرامی صورت گرفته است اما در کشورهای در حال توسعه بعد از جنگ جهانی دوم صورت گرفته است وشهرهای کشورهای در حال توسعه با شتاب و سرعت بیشتری از شهرهای ممالک صنعتی توسعه مییابند (شکویی ٬ 1365 :176 ). لذا مطالعه اینگونه مسائل و آگاهی از کم و کیف آنها یکی از مهمترین وظائف برنامهریزان شهری میباشد. لازم به ذکر است که در دهههای اخیر شهرهای ما (بخصوص شهرهای بزرگ) به خوبی گسترش یافتهاند. این گسترش کالبدی یا انفجار کالبدی در بسیاری از موارد بیش از انفجار جمعیت بوده است. یعنی نسبت افزایش سطح بیش از افزایش جمعیت میباشد. در وهله اول این گسترش به نظر منطقی و طبیعی میآید چون با رسیدن جمعیت به آستانههای جدید تاسیسات و تسهیلات مورد نیاز و تقاضای جامعه شهری تامین میباشد که تناسب ساده با افزایش جمعیت ندارد ولی میتواند دامنهای بس وسیعتر از آستانه موجود را پاسخگو باشد (فرج زاده ٬ 1385 : 12 ). استقرار و پیدایش یک شهر بیش از هر چیز تابع شرایط و موقعیت جغرافیایی است، زیرا عوارض و پدیدههای طبیعی در مکانگزینی، حوزه نفوذ، توسعه فیزیکی و مورفولوژیک شهری اثری قاطعی دارند. پدیده های طبیعی گاه به عنوان عوامل مثبت و گاه عوامل منفی و بازدارنده عمل می کنند( ثروتی و دیگران، 1388: 27) . عدم سازگاری محیط طبیعی در توسعه شهرها میتواند زمینههای ایجاد مخاطرات گوناگون طبیعی را فراهم سازد همچنین بستر طبیعی قادر است در رابطه با عوامل آب و خاک ، شیب ، آب و هوا و ..... محدودیت هایی را برای توسعه فیزیکی شهرها ایجاد نماید( عزیزپور، 1375: 68). در این پژوهش ابتدا به گرآوری مبانی نظری در خصوص نقش و تاثیر عوامل اکولوژیکی در توسعه فیزیکی شهرها پرداخته شده است و سپس با بررسی و مطالعات وضع موجود شهر نورآباد ممسنی و مقایسه آن با معیارهای بهینه و معقول اکولوژیکی در سه قسمت به مکانیابی توسعه شهری( در سطح بخش مرکزی شهرستان)، مکانگزینی شهر نورآباد( در مقایسه با مدل اکولوژیکی) و در نهایت مکانیابی توسعه آتی شهر پرداخته شده است.
فصلبندی پایان نامه به شرح زیر میباشد:
فصل اول: به معرفی موضوع تحقیق، اهداف تحقیق، بیان مسأله، ضرورت، اهداف تحقیق و پیشینه آن پرداخته شده است.
فصل دوم: مبانی نظری تحقیق است که در این فصل به نظریات، دیدگاهها، مکاتب، مدلها و سایر مباحث مربوط اشاره شده است.
فصل سوم: در فصل سوم به معرفی منطقه مورد مطالعه (نورآباد ممسنی) پرداخته شده است و ویژگیهای جغرافیایی، اجتماعی، اقتصادی و کالبدی منطقه آورده شده است.
فصل چهارم: در فصل چهارم که به یافتههای تحقیق مورد تجزیه و تحلیل، قرار گرفته است. در این فصل به ارزیابی و تحلیل نقش عوامل اکولوژیکی بر مکانیابی توسعه شهری( در سطح بخش مرکزی شهرستان)، مکانگزینی شهر نورآباد( در مقایسه با مدل اکولوژیکی) و مکانیابی توسعه آتی شهر پرداخته شده است. در نهایت به نتیجه گیری، آزمون فرضیهها و پیشنهادات پرداخته شده است.
1-2) تعریف موضوع
فرهنگ مادی ومعنوی شهری، حاصل دستاورد بزرگ کانون تمدنساز از چند هزار سال پیش تاکنون بوده است و دستیابی به رفاه و آسایش فزاینده در محیط زیست شهری، از دغدغههای فکری فرهیختگان بهویژه کارشناسان آشنا به مسائل شهری در دو قرن اخیر میباشد. با گذشت زمان، نابودی منابع طبیعی شهری، از جمله زمینهای کشاورزی و منابع آبها، توسعه ناموزون آن، فقدان مدیریت کار آمد شهری با وضعیت نابرابری زای اقتصادی، مهاجرت سیل آسای جمعیت روستایی به شهرها تراکم و فشردگی این مهاجرین در محلههای مختلف و جدائیگزینی در شهرها، از مسائل و معضلاتی است که چشم انداز ناپایداری را بر شهرها تحمیل کرده است (مهندسین مشاور امکو ٬ 1379 :15 ). چنین تحولی موجب گستردگی محدوده خدماتی شهرها شده که انبوه جمعیت شهری را بـا سطوح طبقات اجتماعی متفاوت در خود جای داده است. با پویش فزاینده و سریعی کـه در ساخت کالبدی شهر، از سال 1350 به بعد یعنی اوج دوره رشد شهرها و هرج و مرج توسعه کالبدی شهری ایران، آن چنان وسعت مییابد که حتی تدوین قوانین سخت و برخورد قهرآمیز شهرداریها نیز از بروز آن عاجز میماند. نتیجه آنکه شهرهای ایران به خصوص بافت کـالبدی آنها، منشاء و بستر ناپایداری در شهرها میگردد. تغییرات کالبدی و تحولات فضایی شهرها، چنان سریع و شتابنده عمل کرده است که پس از دورهای کوتاه، اکنون شهرهای کشور، نه تنها توانایی حفظ ویژگیهای سنتی و اصیل، خود را ندارند، بلکه اصول تازه و علمی نیز بر کالبد آنها و رشد و توسعه آیندشان با مشکلات بسیاری همراه است(نصیری،54:1384). بیشتر شهرها در گذشته به صورت طبیعی رشد کردهاند، یعنی توسعه شهر بدون برنامهریزی آتی انجام شده و شهر به صورت افقی توسعه یافته است. در رشد طبیعی شهر، سیستم جادهای، پارکها، مدارس، زمینبازی و... بدون نظم و ملاحظات توسعه آتی شهر ایجاد میشدند. امروزه توسعه فیزیکی نابسامان و بیرویه یکی از مشکلات شهر و شهرنشینی جهان سوم در دوران معاصر است. به طوری که طی فرایندی مداوم، محدودیتهای فیزیکی و فضاهای کالبدی شهر در جهات عمودی و افقی به لحاظ کمی و کیفی رشد مییابد و اگر این روند سریع بیبرنامه باشد، ترکیبی نامناسب از فضاهای شهری مشکلزا خواهد انجامید و با عوارضی مثل بینظمی فضایی، گسترش فقر و نابرابری، فرسایش و آلودگی محیط زیست، کاهش زمینهای کشاورزی و ناامنی اجتماعی همراه خواهد بود. به همین دلیل موضوع رشد و توسعه فیزیکی و نحوه برنامهریزی و مدیریت آن به یک مساله مهم سیاسی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی در کشورهای مختلف از جمله ایران بدل شده و عموم مسوولان، مدیران و کارشناسان را به جست و جوی چاره برای حل برانگیخته است (حیدری،10:1385). توسعه فیزیکی و ناموزون شهرها بیشتر به سیاستهای اداری روستا-شهر وابسته بوده، روند بورس بازی، معاملات اقماری زمین نیز از عوامل اصلی در توسعه فیزیکی ناموزون شهرها محسوب میشود. هماکنون یکی از مشکلات تمام شهرها، رشد شهرنشینی و به تبع آن گسترش شاخکهای خزنده شهری بر اراضی پیرا شهری است که پیامدهایی چون: حاشیهنشینی، نابودی اراضی کشاورزی، افزایش جمعیت شهرها، عدم امکان پاسخگویی برای برخی از خدمات و کاربریها در شهر، گسستگی بافتهای فیزیکی، مشکلات زیست محیطی، خصوصا آلودگی و نابسامانی سیمای شهری داشته است (سعید آبادی و همکاران،44:1389). توسعه فیزیکی -کالبدی یک سیستم شهری تحت تاثیر عوامل مختلف قرار میگیرد که یکی از مهمترین این عوامل ویژگیهای محیط طبیعی، یعنی بستری که شهر بر روی آن قرار گرفته میباشد، عواملی مانند: اقلیم، ژٍئومورفولوژی، منابع آب، خاک... در توسعه یک شهر نقش بسیار تعیین کننده و مهمی را میتوانند بر عهده داشته باشند (فریادی و همکاران،2:1386).
شهر نورآباد به عنوان یکی از شهرهای استان فارس با مساحتی در حدود 783 هکتار و جمعیتی برابر 52597 نفر ( درسال1385 ) از نظر جمعیتی، نسبت به سال1345 ده برابر شده و از نظر کالبدی رشد زیادی پیداکرده است این رشد جمعیتی و کالبدی از حدود سالهای 61 ـ 60 ، آغاز گردیده و با شتاب ادامه دارد و افزایش جمعیت شهری هم به طور طبیعی و هم در نتیجه مهاجرت گسترده روستائیان از روستاهای اطراف آن، صورت گرفته است که این روند علاوه بر رشد فیزیکی و کالبدی شهر به ویژه در جهت شرقی موجب ارتقاء نقش و عملکرد شهر از حیث اداری، خدماتی در منطقه شده است. همچنین رشد فیزیکی اراضی شهری که توپوگرافی مساعد، آن را تشدید نموده است، به بورس بازی زمین، توسعه نامتعادل شهر، کمبود سرانههای شهری٬ بالا رفتن تراکم شهر و تخریب زمینهای کشاورزی اطراف شهر انجامیده است. از سوی دیگر وجود جاده ارتباطی شیراز ـ اهواز در نزدیکی محدوده شهر، قابلیت دسترسی به سایر نقاط کشور را افزایش داده، که این موقعیت نیز منجر به جذابیت بیشتر شهر و ورود مهاجرین روستایی از نقاط دورتر شده است. شهر نورآباد از آنجا که از هستههای روستایی تشکیل شده است، اراضی کشاورزی و باغات متعددی در بین آنها گسترده شده که یکی از عوامل عمده محدود کننده توسعه است. ارتفاعات متعدد در پیرامون محدوده کنونی شهر از عوامل محدود کننده توسعه است که در بسیاری از موارد به دلیل شیب زیاد امکان ساخت و ساز را فراهم نمیسازد. ( بوستانی، 118:1388). با توجه به اینکه هرکدام از عوامل شامل( اقلیم، ژئومورفولوژی، منابع آب و خاک و...) در برههای از زمان به صورت جداگانه یا همزمان در رشد و توسعه شهرنشینی نقش عمدهای را ایفا کردهاند، در این تحقیق به مطالعهی تاثیر این عوامل بر روند توسعه فیزیکی این شهر پرداخته و بهترین مکانهای توسعه آن نیز تعیین میگردد.
1-3) اهمیت وارزش تحقیق
درطی روند پویایی توسعه فیزیکی شهر محدودههای فیزیکی و فضاهای کالبدی آن در جهات عمودی وافقی از حیث کمی و کیفی بطور مداوم گسترش مییابند و دچار تحول میگردند. توسعه فیزیکی شهرها درایران با توجه به رشد جمعیت و تحولات جدید تغییرات بسیاری را پذیرفتهاند. با توجه به افزایش گرایش به شهرنشینی، شهرها برای پذیرش جمعیت نیاز به زمینهای وسیع و گستردهای دارند، که این زمینها از ترکیب واحدهای توپوگرافی و ژِئومورفولوژی تشکیل شدهاند. هر اندازه که شهرها توسعه یابند و گسترش پیدا کنند برخورد آنها با واحدهای توپوگرافی و ژئومورفولوژی و موضوعات مربوط به آنها زیادتر می شود.(مشهدیزاده، 47:1374). در گذشته در مکانگزینی شهرها بیشتر به مطالعات انسانی و اجتماعی اکتفا میشد ولی امروزه غفلت از مطالعاتی نظیر زمین شناسی، ژِئومورفولوژی، هیدرولوژی و ... خسارات هنگفتی را برای شهرها در پی خواهد داشت(نگارش، 1382). یکی از اهداف مهم تهیه طرحهای توسعه شهری، توسعه سنجیده شهرها بوده است و این انتظاز منطقی از آن هست که برای انتخاب محورهای توسعه شهری، در مطالعه فیزیکی شهرها، شرایط ژئومورفولوژیک، زمینشناسی، آب و هوا شناسی و ..... و ارتباط و تاثیر متقابل این پدیدهها بر یکدیگر بررسی شود. در راستای توسعه شهری، در صورتی که به اصول و مکانیسمهای فرآیندهای ژئومورفولوژیک، زمینشناسی و مورفودینامیک محیط توجه نشود، تعادل ژئومورفولوژیک محیط بهم خورده و باعث بروز خطرات بزرگی میشود ، به دنبال آن تلفات و خسارات جبران ناپذیری را ایجاد میکند( بخشنده نصرت، 1378: 385). در دهههای اخیر، عوامل اکولوژیکی در توسعه شهرها توجه بیشتری را به خود معطوف داشته است و به عنوان یکی از پایههای اساسی جهت توسعه شهرها معرفی میشود. در این رابطه رعایت عوامل طبیعی و مطابقت دادن توسعه شهرها با آن، از اقدامات اساسی جهت مقابله با حوادث طبیعی و حتی ممانعت از مخاطرات طبیعی نظیر( سیل ،زلزله ، نشست ، ریزش،لغزش، بالا آمدن سطح آب های زیر زمینی و ...) بشمار میرود( عزیزپور، 1375: 3 ).
توسعه فیزیکی شهر نورآباد نیز از این قاعده مستثنی نبوده است واین شهر در سالهای اخیر با توجه به ویژگیهای کالبدی به طور چشمگیری رشد نموده است. هدف از اجرای این پژوهش شناخت عوامل اکولوژیکی موثر در رشد و توسعه کالبدی شهر نورآباد و تحولات مربوط به آن طی دهههای اخیر میباشد. از طرف دیگر نتایج این پژوهش این ارزش را دارد که میتواند برای پژوهشگران دیگری که دررابطه با اثر افزایش جمعیت روی فضاهای کالبدی مطالعه میکنند بسیار ارزشمند باشد. نتایج این تحقیق میتواند به عنوان یک راهنما برای پژوهشگران و برنامهریزان دستاوردهای ارزشمندی داشته باشد واطلاعات و دادههای جدیدی را در اختیار آنان قرار دهد. نتایج این تحقیق ضمن روشن کردن عوامل اکولوژیکی موثر بر توسعه فیزیکی، راهها وراهکارهای عملی برای توسعه فیزیکی را به برنامهریزان نشان میدهد و بهترین مکان بهینه را برای اسکان جمعیت شهری بازگو میکند. نتایج این تحقیق علاوه بر افزودن و غنا بخشیدن به پژوهش های شهری برای مدیران و برنامهریزان ( اعضای شورای شهر-مدیریت شهر) بسیار مفید خواهد بود. همچنین نتایج این تحقیق در ابعاد آموزشی نیز ارزشمند است.
1-4) پژوهشهای علمی انجام شده قبلی در ارتباط با پایاننامه
برای آشنایی بهتر با موضوع مورد مطالعه استفاده از منابع و مراجع و پژوهشهای گذشته و کسب اطلاع از ادبیات موضوع ضروری است که بدانیم در واقع از اوایل قرن بیستم مسائل ومشکلات شهرها بطور عام و بعد از جنگ جهانی دوم بطور خاص مورد توجه جدی قرار گرفت بعد از آن شناخت وتجزیه وتحلیل وارائه راهبرد ها و عوامل موثر در روند توسعه وپیچیدگی شهری و پیامدها و نقش آن در گسترش فضایی – کالبدی در شهرها در دستور کار قرار گرفت. بعد از دهه 1950 شهرها در همه ابعاد مورد مطالعه قرار گرفتند. از جمله محققان و جغرافیدانان خارجی و داخلی در تبیین عوامل موثر بر توسعه و رشد ناهمگون شهرنشینی وشهرگرایی و پیامدهای آن بوده که مسائل چون مهاجرت٬ پیامدهای رشد کمی٬ شناخت و روابط حاکم در مناسبات شهر و روستا، انواع نارسائیها را در عرصههای شهری و..... در بر داشته است.گفتنی است در ایران نیز پژوهشگران و محققانی در این رابطه منابع متعددی به رشته تحریر درآورده اند. از جمله:
- نظری (1370) پژوهشی با عنوان گسترش فضایی شهر تهران و پیدایش شهرکهای اقماری انجام داده است که بر تاثیر بیچون و چرای گسترش فضای فیزیکی و نیروی انسانی شهر تهران در روستاهای حوزه نفوذ تاکید دارند و گسترش انفجارگونه و لجام گسیخته شهر تهران را سبب نابودی روستاهای اطراف و از بین رفتن فضای زیستی جمعیت پایتختنشین قلمداد میکنند.
- فریادی و همکاران (1386) پروژه - ریسرچای با عنوان مقایسه نقش و تاثیر عوامل محیط طبیعی در توسعه فیزیکی –کالبدی شهرها و با روش تحلیلی-میدانی و کتابخانهای انجام داده و به این نتیجه رسیدند که از مهمترین عامل طبیعی تاثیرگذار بر توسعه فیزیکی – کالبدی شهرها، ویژگیهای شکل زمین، ناهمواریها و به طور کلی ژئومورفولوژی بوده و هر سه پارامتر در نظر گرفته شده در توسعه فیزیکی شهرها تاثیر داشته اند.
- سعیدی و همکاران(1389) پروژه - ریسرچای با عنوان مدلسازی توسعه کالبدی و تعیین مکان بهینه برای اسکان جمعیت شهر سردشت تا افق 1400 به روش دلفی و منطق بولین در سیستم اطلاعات جغرافیایی و با روش توصیفی-تحلیلی و نوع تحقیق توسعهای- کاربردی انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که بستر و فضای جغرافیایی شهر به لحاظ شرایط طبیعی-محیطی پتانسیل اسکان جمعیت با توجه به رشد پیشبینی شده جمعیت (4/1) تا افق 1400 را نخواهد داشت. از طرف دیگر محاط بودن شهر سردشت به وسیله عوارض طبیعی و ژِئومورفولوژیک از طرف دیگر کمبودهای شدید شهر به لحاظ سرانه کاربریها، تجهیزات، تاسیسات و امکانات و خدمات و مهمتر از همه مسکن تا افق 1400، شهر را با محدودیت جدی روبهرو میباشد.
- محمدرضا ثروتی و همکاران(1390) پروژه - ریسرچای با عنوان بررسی تنگناهای طبیعی توسعه فیزیکی شهر سنندج با روش کتابخانه ای-میدانی انجام دادند که به این نتیجه رسیدند عواملی چون ارتفاعات آبیدر و تپه های داخل شهر و رودخانه قشلاق تنگناهایی برای توسعه شهر سنندج بوجود آوردهاند.
- عنایتاله موسوی (1385) در پایان نامه کارشناسی ارشد خود در رشته جغرافیا و برنامهریزی شهری دانشگاه اصفهان، تحقیقی با عنوان نقش عوامل جغرافیایی در توسعه کالبدی-فیزیکی شهر ایذه انجام داده است و بدین نتیجه رسید فرم شهر ایذه شعاعی است و عوامل طبیعی در توسعه کالبدی ایذه نقش موثری دارند.
- الناز همپانژاد (1386) در پایانامه کارشناسی ارشد خود در رشته جغرافیا و برنامه ریزی شهری دانشگاه نجف آباد موضوعی را با عنوان بررسی و تحلیل گسترش کالبدی شهر ارومیه تحقیق نمود و به این نتیجه رسیده است که وضعیت طبیعی و از طرف دیگر دیگر رشد جمعیت شهری باعث گسترش کالبدی شهر و جهت این گسترش شده است.
- منصور ملکی در پایاننامه کارشناسی ارشد (1387) خود در رشته جغرافیا و برنامهریزی شهری دانشگاه اصفهان موضوعی را با عنوان، شهر سنندج و روند توسعه فیزیکی آن انجام داده است و در این پژوهش به این نتیجه رسیده است که شکل توسعه فیزیکی شهر سنندج در طول این چند دهه بیش از هر چیز متاثر از شکل طبیعی و بیشتر از همه کوهستانی بودن این شهر است.
- علیاصغر پیلهور (1388) در پایاننامه کارشناسی ارشد خود در رشته جغرافیا و برنامهریزی شهری دانشگاه شهید بهشتی موضوعی را به عنوان، علل وپیامدهای توسعه فضایی شهر بجنورد انجام داده است و در این پژوهش به این نتیجه رسیده است که عواملی از جمله باروری بالا، کمبود مرگ ومیر بدلیل بالا رفتن کیفیت امکانات بهداشتی و مهاجرتهای روستایی باعث توسعه شهر شده است و از طرف دیگر این توسعه شدید باعث از بین رفتن باغات و زمینهای کشاورزی، ساخت وسازهای غیر مجاز و توسعه نامتعارف شهری شده است.
همچنین میتوان به طرحهای شهر نورآباد که شامل طرح تفضیلی و جامع میباشد اشاره نمود.
طرح جامع شهر نورآباد در سال 1379 انجام گرفته است، و از نقاط قوت آن میتوان به:
1- نظم بخشیدن به توسعه شهر 2- تجزیه و تحلیل جمعیت شهر و مشخص کردن نیازهای خدماتی و رفاهی این جمعیت 3- تجزیه وتحلیل کاربریهای شهری و بررسی کمبودهای آن اشاره نمود و اما در این طرح محدوده شهر بیش از حد نیاز جمعیت در نظر گرفته شده است و این امر باعث از بین رفتن زمینهای کشاورزی و باغات اطراف شهر شد، همچنین بسیاری از اطلاعات بدست آمده قابل اطمینان نمیباشد و ابهام دارد. شایان ذکر است که در تمام طرحهای جامع کشور و علل الخصوص طرح جامع شهر نورآباد مبنای کارکردی آنها بر اساس و تقلید از طرحهای 40 تا 50 سال پیش است که در کشورهای پیشرفته دنیا اجرا میشده است و در واقع این طرحها با شرایط امروز شهرها دیگر تطابقی ندارد.
- طرح تفضیلی شهر نورآباد هم که در سال 1383 تصویب شده است نیز دارای نقاط قوت و ضعفی میباشد.
جدید بودن طرح، که در حال حاضر میتواند مبنایی برای برنامهریزیهای شهر باشد و تجزیه وتحلیل دقیق مسائل شهری و مشکلات آن از نقاط قوت آن بشمار میرود. در زمینه کاربریهای پیشنهادی برای شهر بسیار خوشبینانه و بلند پروازانه مسئولین طرح عمل کردهاند و مساحت کاربریها را زیاد انتخاب کرده اند همچنین مسائل مطرح شده در این طرح بیشتر کاربرد برای وضع موجود شهر دارد و مناطقی را که تحت تاثیر توسعه شهر، زیر ساخت و ساز میرود در ارتباط با وضع موجود فرض نکرده است.
1-5) اهداف تحقیق
پژوهشهای شهری راهبردی بر مطالعه فرایندهای شهرنشینی و تاثیرات ناشی از این فرایندها در سطح جامعه و محیط اطراف آنها تاکید دارد. هدف از انجام این پژوهش‌ها گردآوری اطلاعات لازم و شناخت دقیق‌تر تأثیرات توسعه فیزیکی زندگی شهری بر محیط زیست اطراف آن به منظور تصمیم گیری درباره اهداف و فراهم نمودن خط مشی هایی برای بالا بردن کیفیت زندگی شهروندان است. هدف از پژوهش علمی کشف واقعیتها و برقرار کردن روابط میان آنها و تبین شرایط و رویدادهاست که به یک رشته تعمیمهای منطقی منجر می شود تا در صورت امکان بتوان براساس آن به پیشبینی رویدادها پرداخت. برای مشخص نمودن توسعه فیزیکی شهری اهداف مورد نظر به صورت زیر میباشد:
1- مکانگزینی شهر نورآباد براساس مدل اکولوژیکی توسعه شهری
2- بررسی وضعیت تناسب عوامل اکولوژیکی منطقه برای توسعه شهری
3- مکانیابی بهینه توسعه آتی شهر نورآباد براساس عوامل اکولوژیکی
4- اراِِئه پیشنهادات و راهکارهای اجرایی برای برنامهریزان و مدیران شهری
1-6) سوالات و فرضیه های تحقیق:
سوالات:
1- توسعه فیزیکی شهر نورآباد با توجه به توانهای اکولوژیک چگونه بوده است؟
2- براساس عوامل اکولوژیکی، بهترین مکان برای توسعه واسکان در فضاهای اطراف شهر نورآباد کجاست؟
فرضیات پژوهش:
بر این اساس فرضیاتی که در این تحقیق سعی در اثبات آن هست عبارت است از:
1- توسعه فیزیکی شهر با توانهای اکولوژیک منطقه هماهنگ نبوده است.
2- با توجه به سطوح هموار زمین و نقش آن در توسعه فیزیکی شهر نورآباد، قسمتهای شرق و غرب بیشترین تناسب را نشان میدهند.
1-7) روش تحقیق
هدف از انجام پژوهش‏های شهری راهبردی عبارتست از: شناخت مسائل و مشکلات فضاهای شهر و پسکرانه های آن و گره گشایی و چاره اندیشی نسبت به این مشکلات است. جهت بررسی دقیق و عمیق مسائل شهری لازم است مؤلفهها و عوامل تاثیر گذار بر حسب نوع درجه و اهمیتشان مورد بررسی و مطالعه موشکافانه قرار گیرد. بعلاوه با توجه به رشد وگسترش سریع شهرها وجود انبوهی از متغیرهای موثر در آنها و همچنین حجم باور نکردنی اطلاعات، بکارگیری شیوههای سنتی در تحلیل مسائل چندان معقول و رسا نیست و گاهاً پژوهشگر را به اشتباه میاندازد. عواملی همچون رشد جمعیت، مهاجرت و پیامدهای آن، خدمات رسانی و توزیع عادلانه و بهینه خدمات در محیط شهر و بالاخص مادر شهرها با موانع و معضلاتی همراه است، لذا اتخاذ سیاست های کارآمد و بجا در رابطه با ارائه خدمات، بهینه یابی پهنههای مناسب برای گسترش شهری و تخصیص بهینه فضا برای جمعیت ساکن در بخش های مختلف شهر (حاشیه، مرکز و … ) جهت دسترسی سریع و کم هزینه شهروندان، از اهداف و مراحل تحقیق می‏باشد.
نوع تحقیق تئوری_کاربردی و روش آن توصیفی_تحلیلی است. با توجه به اینکه هدف از پژوهش حاضر ، بررسی نقش عوامل اکولوژیکی در توسعه فیزیکی شهر نورآباد میباشد، برای این منظور ابتدا برای تشخیص و ضرورت تعیین مکان بهینه برای توسعه آتی، شاخصهای موثر در توسعه فیزیکی را مشخص نموده و لایه های اطلاعاتی را تهیه میکنیم سپس به شناسایی ویژگیهای طبیعی( توپوگرافی، زمین شناسی، ژئومورفولوژی، خاکشناسی و.. ) جمع آوری اطلاعات مربوطه پرداخته شده است. برای تهیه اطلاعات مورد نیاز، ابتدا نقشههای توپوگرافی با مقیاس 50000 وارد محیط Arc GIS 9.3 گردید، سپس این نقشهها، زمین مرجع و رقومی شدند. پس از رقومی کردن، مدل ارتفاعی رقومی DEM شهر نورآباد تهیه گردید و بدین طریق لایههای اطلاعات شیب و جهت دامنه منطقه تهیه شد. پس از تبدیل لایههای اطلاعاتی به فرمت رستری، ویژگیهای شیب، ژئومورفولوژی، فاصله از رودخانه و پوشش گیاهی، بارش و دما مشخص گردید. مرحله بعد تهیه نقشههای مربوط به مکانیابی توسعه شهری، مکانگزینی شهر نورآباد و مکانیابی توسعه آتی شهر در محیط GIS بود. که دراین مرحله نقشهها، تهیه گردید، سپس با توجه به هریک از معیارهای اکولوژیکی (قره گوزلو –مخدوم) اقدام به ارزیابی تناسب هریک از عوامل اکولوژیکی برای توسعه شهری گردید. با توجه به منطق بولین مناطقی که متناسب با معیارها بودند امتیاز 1 و مناطقی که نامناسب بودند امتیاز صفر گرفتند و سرانجام تلیفق نقشهها ( Overly ) صورت پذیرفت. این کار برای این منظور انجام گرفت که نقش مثبت و منفی عوامل اکولوژیکی منطقه بر روی توسعه فیزیکی و مکان گزینی شهر نورآباد مشخص گردد.GIS با داشتن قابلیت های منحصر به فرد در ایجاد سیستمهای پشتیبانی و تصمیم گیریهای فضایی و با داشتن توابع تحلیلی (بخصوص امکانات تحلیل شبکه، مدل های تخصیص مکانی و بطور کلی مدلسازی) می‏تواند درحل مسائل مختلف منجمله تحلیل دسترسیها، تعیین حوزه نفوذ، مکانیابی و تخصیص منابع، توسعه پایدار، توسعه عدالت اجتماعی و… به عنوان ابزاری قدرتمند با قابلیت انعطاف پذیری بالا عصا و یاور مدیران و سازندگان پیکره شهرها باشد. بعلاوه به هنگام کردن نقشه که درگذشته ماهها به طول میانجامید درحال حاضر به طور ساعتی انجام میپذیرد (محمدی ،1381، 60). GIS هزینهها را کاهش داده و زمان (که در برنامهریزی اهمیتی خاص دارد) را بطرز شگرفی مطیع خود ساخته است.1-7-1) مدل منطق بولین یا منطق صفرو یک).
این منطق برگرفته شده از نام ریاضیدان مطرح انگلیسی ( جورج بولی ) بوده است. در این مدل، اطلاعات راجع به هر نقشه ورودی به شکل دوتایی (باینری 9 صفر و یک تبدیل می شوند و نقشه خروجی نیز بعد از ترکیب یک نقشه جدید با دو کلاس صفر و یک خواهد بود. به عبارت دیگر عضویت در یک مجموع مناسب است با نامناسب، و حد وسطی ندارد و نقشههای نهایی و تلفیق یافته نیز هر پیکسل یا مناسب است یا نامناسب تشخیص داده میشود( نقیبی، 1382، 17 ). منطق بولین یا منطق (صفر و یک)، ترکیب منطقی نقشهها را به صورت صفر و یک نشان میدهد که با عملکردهای شرطی نتیجه بدست میآید. این مدل دارای مجموعه ای است که فقط دو عنصر دارد و باید با هر یک از معیارهای ترکیب شونده اهمیت برابر داده شود و لذا برای انتخاب مکان، این محل یا مناسب است و یا نامناسب و هیچ حالی دیگری ندارد( ثنایی نژاد، 196:1376).
در تحلیل مدل های فضایی، عملیات مربوطه معمولا لایه به لایه انجام میشود. عملیات یک یا چند لایه را به عنوان ورودی دریافت کرده و براساس آن لایه جدیدی به عنوان خروجی تولید میکند. براساس این روش در نتیجه ترکیب لایهها، واحدهایی به عنوان مناطق مناسب انتخاب میشوند که تمام عوامل اکولوژیکی آن مناسب (1) باشند. اگر تنها براساس یک عامل، واحدی نامناسب تشخیص داده شودآن قسمت از مجموعه زمینهای نامناسب حذف خواهد شد. به این طریق با ورود هر لایه به مدل محدوده واحدهای مناسب کوچکتر شده تا اینکه در نهایت براساس جمع معیارها واحدهایی که باقی میماند به عنوان محدوده مناسب تشخیص داده میشوند. گاهی اوقات در نتیجه ورود لایه ها به مدل و محدود شدن واحدهای مناسب، ممکن است هیچ واحدی به صورت مناسب باقی نماند زیرا به هر حال بخشهای مختلف سرزمین در زمینه های متفاوت ممکن است دارای محدودیت هایی باشند. به این ترتیب از میان مجموعه معیارها تنها براساس یک معیار، نامناسب تشخیص داده شوند در این صورت کل آن واحد از مجموعه زمینهای مناسب خارج میشود. در حالی که این امکان وجود دارد که نامناسب بودن این معیار را از طریق اقداماتی جبران کرد.(فرجی سبکبار و مطیعی لنگرودی، 1381).
1-8) مشکلات تحقیق
در طول هر تحقیق براساس موضوع، مکان و زمان تحقیق مشکلاتی رخ میدهد، نظر به اینکه در زمینه برنامهریزی شهری در شهر نورآباد تاکنون مطالعات جامعی صورت نگرفته است بنابراین طبیعی است که مشکلات زیادی بر سر راه تهیه و تدوین این رساله وجود خواهد داشت. در انجام این تحقیق مشکلات زیادی وجود داشت که سرعت انجام کار را کاهش میداد. بطور کلی اهم مشکلاتی که نگارنده با آن مواجه بوده است عبارتند از :
- به دلیل نبود یک نقشه مبنایی دقیق جهت انجام کار و عدم همکاری سازمانهای مربوطه جهت تهیه نقشه برای انجام تحقیق، تهیه نقشه پایه به سختی صورت پذیرفت.
- عدم همکاری سازمانهای متولی در امر تهیه آمار و اطلاعات لازم و تأخیر مسئولین مربوطه جهت ارائه آمار و اطلاعات.
- عدم دسترسی به آمار واطلاعات شهرستان و شهر نورآباد به دلیل جوان بودن بعضی از ادارات و نبود واحد آمار در بسیاری از ادارات مربوطه.
- ارجاع بسیاری از ادارات به مرکز استان برای اخذ آمار و اطلاعات مورد نیاز.
فصل دوم
مبانی نظری تحقیق

2-1). مقدمه: این فصل از تحقیق، ابتدا مفاهیم اساسی و پایه مربوط به توسعه شهری و سپس متغیرهایی را که، در توسعه فیزیکی شهر نقش دارند مورد بررسی قرار گرفتهاند.
2-2) مباحث مربوط به توسعه شهری
شهر
شهر و شهرنشینی روند اجتماعی برجسته‌ای است که بیشتر موجب دگرگونی در روابط متقابل انسان با محیط و با انسانهای دیگر شده است. در حقیقت تغییر در واکنش‌های انسان‌ها نسبت به هم و نسبت به محیط، به تحول اجتماعی و دگرگونی فضائی امکان داده که نمود عینی آن به صورت یک پدیده نو که اصطلاحاً (شهر نامیده می‌شود ) نمایان گردیده است. ویژگیهای شهر و مفهوم آن در دوره‌های مختلف تاریخی و مناطق مختلف یکسان نبوده و مفهوم آن در هر دوره و مناسب با هر سرزمینی در مسیر تاریخ تفاوتهایی را نشان می‌دهد. امروزه تعریف جامعی از شهر که بتواند شامل کلیه شهرهای جهان باشد مشکلست، چرا که شهرها به سیستم‌های اقتصادی و اجتماعی همسان وابسته نبوده و نکات مشترکی بین آنها وجود ندارد. بنابراین هر یک از جغرافیدانان بنا به ادراک و برداشت خود تعریفی از شهر کردهاند ( فرید، 1382 : 1 ). در واقع شهر زیستگاهی است انسان ساخت و در زیر یک قدرت سیاسی مشخص که تمرکز جمعیتی نسبتاً پایداری را در درون خود جای می‌دهد، فضاهای ویژه براساس تخصص‌های حرفه‌ای به وجود می‌آورد تفکیکی کما بیش مشخص میان بافت‌های مسکونی و کاری ایجاد می‌کند و فرهنگی خاص را به مثابه حاصلی از روابط درونی خویش پدید می‌آورد که درون خود خرده فرهنگ‌های بیشماری را حمل می‌کند( فکوهی، 1383: 28-29 ). با این همه شهر اجتماعی است با تعداد و تراکم معین و متناسب جمعیت، با بافت و ساختار کالبدی یکپارچه و بهم پیوسته اعم از محلات، کوی‌ها، و یا مناطق مسکونی، فضاهای فرهنگی، بازرگانی، تولیدی، اداری، ارتباطی، کشاورزی و نظایر آنها که اکثریت ساکنان شاغل دائمی آن در مشاغل غیر کشاورزی بکار اشتغال داشته و بر اثر تمرکز تولید و خدمات فرامحلی، کانون سیاسی-اجتماعی، فرهنگی، اداری، مواصلاتی، و مرکز مبادلات اقتصادی و تأمین نیازهای حوزه جذب و نفوذ فضای پیرامون خود نیز می‌باشد ( نظریان،1383: 4-1 ). شهر به مثابه بخشی از سلسله مراتب سیستم فضایی و تقسیمات سیاسی– جغرافیایی هر کشور براساس شاخصهای مختلفی مانند: نوع حکومت، مدیریت، سطح آگاهی، علاقهمندی اجتماعی و مشارکت مردم در نظام تصمیمگیری شکل میگیرد( زاهدیفر، 1373 : 10 ).
برنامهریزی
بطور کلی از زمانی که بشر برای شناسایی محیط اطراف و تسهیل در امر زندگی و رفع مشکلات و نیازهای خود به تکاپو پرداخت، در حقیقت، دست به یک نوع برنامه‌ریزی زد. در صورتی که بخواهیم تعریفی کلی از برنامه‌ریزی داشته باشیم، می‌بایستی برنامه‌ریزی را عبارت از کوششی در جهت انتخاب بهترین برنامه‌ها در جهت رسیدن به هدفهای مشخص بدانیم که ممکن است این کوشش‌ها و برنامه‌ها، تا مرحله نهایی هدف نیز پیش نرود، بلکه گامهایی در جهت رسیدن به آن باشد (شیعه، 1381: 85-86 ). برنامه‌ریزی به معنای اندیشیدن و تنظیم پیشاپیش امور، قبل از بروز وقایع و رویدادها است تا در اموری همچون بهداشت، سلامت، رفاه، آسایش، خوشبختی افراد جامعه، نتایج مطلوبی بدست آید، بدیهی است برای برنامه‌ریزی دقیق می‌توانیم اشتباهات گذشته را جبران نموده و نسبت به آینده هوشیار‌تر عمل کنیم ( هیراسکار، 1376: 14).
برنامه‌ریزی فعالیتی است که بشر از آغاز به آن مشغول بوده است. هیچ اقدامی برای رسیدن به هدف هرچه باشد به نتیجه نمیرسد، مگر آنکه شامل برنامهریزی باشد. اقدامات لازم برای نیل به هدف به طور اصولی از مراحل زیر میگذرد:
مشخص کردن هدف‌ها
انتخاب وسایلی که برای رسیدن به هدف‌ها به کار می‌رود
به کار بردن این وسایل
این سه مرحله روی هم فرایند برنامه‌ریزی را تشکیل می‌دهند. با توجه به این توضیحات ارائه شده، برنامه‌ریزی را چنین می‌توان تعریف نمود: "تصمیم آگاهانه جهت یافتن راههای مناسب برای رسیدن به مطلوب‌های انسانی و تأمین منابع لازم، برنامه‌ریزی محسوب میگردد" ( استعلاجی و عبدالرضا مسلمی، 1380: 10 ). برنامه‌ریزی دارای تعاریف زیادی می‌باشد، برای درک بهتر مفهوم برنامه‌ریزی و آشنایی با دیدگاههای دیگر در مورد آن در زیر چند نمونه از آنها ذکر می‌شود:
برنامهریزی فرآیندی است آیندهنگر که به شدت تحت تأثیر گذشته و حال است. برنامه‌ریزی دانش علمی و تکنولوژیک را با فعالیتهای ساخت اجتماعی مرتبط میسازد (Fridman,1987, 38).
"پیتر هال" برنامه‌ریزی را چنین تعریف می‌نماید: «برنامهریزی، به عنوان فعالیتی همگانی، فراهم آوردن سلسله‌ای از کارهای منظم است که به دسترسی به هدف کلی و یا هدف‌های کلی بیان شده می‌انجامد» (سیف‌الدینی، 1383: 32). "واترسون" برنامه‌ریزی را چنین تعریف می‌کند: برنامه‌ریزی، فعالیتی سازمانیافته و تلاشی هوشیارانه، به منظور گزینش بهترین راه‌حل‌های پیشنهادی موجود، برای دسترسی به هدفهای کلی ویژه است. برنامهریزی، نشان دهنده بکارگیری بخردانه دانش انسان برای فرایند دستیابی به تصمیم‌هایی است که همچون بنیانی برای فعالیت انسان، عمل می‌کنند. هسته مرکزی این فعالیت، ایجاد رابطه بین هدف‌های نهایی و ابزار دستیابی به آنها، با هدف دسترسی به هدف‌های نهایی، با استفاده از باکفایت‌ترین و کارآمدترین استراتژی‌ها است» (همان کتاب، ص 30)."فریدمن" برنامهریزی را نوعی تفکر درباره مسائل اجتماعی، اقتصادی تعریف نموده که جهت‌گیری و آینده‌نگری به صورت علمی، در روابط، اهداف و تصمیمات همه جانبه دارا بوده و بشدت در زمینه خطمشی و برنامه از جامعیت برخوردار باشد (زیاری، 1383: 19) و از لحاظ سیستمی به منظور بهبود زندگی انسانها سیستمها را تحت کنترل خود درآورد ( Fridman & Alonso, 1964,61).
برنامهریزی شهری
همانطور که در تعریف برنامهریزی بیان گردید٬ برنامهریزی کلا عبارت است از یک فعالیت علمی و منطقی٬ در جهت رسیدن به هدفهای مورد توجه جامعه. اگر این مبنا مورد قبول واقع شود برنامهریزی شهری عبارت است از تامین رفاه شهرنشینان٬ از طریق ایجاد محیط بهتر٬ مساعدتر٬ آسان تر٬ سالمتر٬ ودلپذیرتر (شیعه، 1383 : 101). برنامهریزی شهری٬ در واقع در جهت تامین نیازهای خدمات شهری٬ و در نظر گرفتن عوامل مختلف اقتصادی و اجتماعی در یک سیستم برنامهریزی شهری جامع و پویا٬ مشخص کردن سیاستها و برنامههای توسعه شهری٬ هماهنگ کردن آنها با سایر برنامههای عمرانی در سطح منطقهای و کشوری و تنظیم برنامه ها و طرحها در دوره زمانی معین است(زیاری،1383 : 55-54 ). برنامهریزی شهری پویاست و علت پویایی آن این است که شهر مانند یک موجود زنده است که مقداری مکانیسم این ارگانیسم را متاثر میکند. بنابراین، جهت تامین نیازهای خدمات شهری و در نظر گرفتن عوامل مختلف اقتصادی و اجتماعی در یک سیستم برنامهریزی شهری جامع و پویا٬ مشخص کردن سیاستها و برنامههای توسعه شهری٬ هماهنگ کردن آنها با سایر برنامههای عمرانی در سطح منطقهای و کشوری، و تنظیم برنامهها و طرحها در دوره زمانی معین از اولویت ویژهای برخوردار است(شیعه، 1383 : 102 ).
کاربری اراضی
مفهوم کاربری اراضی به معنای به کارگیری زمین برای اهداف به خصوص توسط انسان می‌باشد. (meyer, 1994, 10) کاربری زمین به طور ذاتی درباره‌ی تمام جنبه‌های فضایی یا فعالیت‌های انسانی در زمین و طریقه‌ای که سطح زمین می‌تواند برای نیازهای مختلف آماده شود و از آن بهره‌برداری گردد بحث می‌کند. (Robing, 1989, 19-20) و یا کاربری زمین جنبه‌های فضایی همه‌ی فعالیت‌های انسانی را در روی کره‌ی زمین برای رفع نیازهای مادی و فرهنگی او نشان می‌دهد. (Northam, 1975, 168).
کاربری زمین در واقع بهره‌برداری صحیح انسان از طبیعت است که در چند دهه‌ی اخیر از سوی پژوهشگران به ویژه دانشمندان علم جغرافیا به کار رفته است. در واقع این واژه استفاده از امکانات و توانایی زمین را نشان می‌دهد به عبارت دیگر نحوه‌ی استفاده از زمین و کارکردی که به آن تعلق می‌گیرد را کاربری زمین گویند این کارکرد ممکن است در مقیاس منطقه باشد و یا در مقیاس سکونت‌گاه‌های انسانی و شهر مد نظر باشد (عسکری، رازانی و رخشانی، 1381: 5) بر همین مبنا برنامه‌ریزان معمولاً زمین را از نظر میزان کاربرد و اثرات آن به محل، محیط و جامعه دستهبندی می‌کنند (سیف‌الدینی، 1378: 259).
رشد و توسعه شهری
رشد شهری اضافه شدن مناطق و محلههای جدید و گسترش خودرو و بیرویه شهرها را شامل میشود. توسعه فیزیکی و رشد جمعیت شهری به سرعت تغییرات و دگرگونیهای را در شکل شهر بوجود میآورند که به صورت گسترش فیزیکی شتاب آلود و به صورت نامتعادل و ناهماهنگ بروز میکند٬ رشد شهری به نوعی حاکی از عدم وجود برنامهای خاص و یا متعادل با گسترش و افزایش جمعیت است بطور کلی افزایش کاربری مسکونی و تخصیص حداقل سرانهها و فضاها به سایر کاربریها پیشی گرفتن رشد بر توسعه یا تقدم مقیاس بر عملکرد و برتری کمیت بر کیفیت نام دارد (همپانژاد ،1388: 18 ). توسعه عبارت از تغییرات کمی و کیفی که هدفش بهبود توسعه یافتگی اجتماعی– اقتصادی و ارتقای معنوی باشد (صابری فر٬ 1378 ، 28 ). به بیانی دیگر توسعه عبارت است از وسعت دادن یک پدیده در ابعاد مختلف که جامعیت داشته و دربرگیرنده توسعه اقتصادی٬ سیاسی٬ فرهنگی و تغییرات رفتار فردی نیز میباشد(زمردیان٬ 1374 : 14 ).
توسعه شهری به عنوان یک مفهوم فضایی را میتوان به معنای تغییرات در کاربری زمین و سطوح تراکم جهت رفع نیازهای ساکنان شهر در زمینهی مسکن٬ حمل و نقل و اوقات فراغت تعریف کرد (1996, 266 ,mukomo). هر چند اغلب اصطلاحات رشد و توسعه فیزیکی شهر به جای یگدیگر مورد استفاده قرار می گیرند. اما باید اذعان کرد که هر دو دارای مفاهیم جداگانه هستند به طوری که اکثر متخصصین برنامهریزی شهری معتقدند رشد شهری و گسترش خودرو باعث رشد بیرویه شهرکها٬ مناطق مسکونی و افزایش بی اصول و نا برابر سطوح مختلف شهری است ( وبر، 39:1369).
مفهوم توسعه فیزیکی
از ترکیب انواع فضاها یا کاربریهای مسکونی٬ تجاری٬ صنعتی٬ تفریحی٬ و مذهبی ایجاد ارتباط و حرکت در زمان و مکان بین فضاهای یاد شده پیکرهای به وجود میآید که به صورت یک سیستم فیزیکی یا کالبدی عمل میکند. این پیکره را میتوان یک کالبد به حساب آورد و گسترش این پیکره را توسعه کالبدی یک شهر یا یک مکان جغرافیایی قلمداد کرد (زنگیآبادی٬ 1376: 192 ). به عبارتی دیگر مفهوم توسعه فیزیکی عبارت است از افزایش و گسترش وسعت شهر در اراضی پیرامونی خود یا الحاق مراکز سکونتی اطراف شهر به شهر اصلی به طوری که کاملا در شهر مادر ادغام گردند (دهاقانی٬ 1378 : 412).
فضای شهری
مفهوم فضا به کلیه فعالیتهای و ساختارهای شکل گرفته در مکان اطلاق میشود. فضا یک مقوله بسیار عام است. فضا تمام جهان هستی را پر میکند و ما را در تمام طول زندگی احاطه کرده است(هدمن و یازوسکی٬ 1381 : 67 ). فضای شهر٬ شامل کلیه سازههای شهری از جمله خیابانها٬ ساختمانها٬ میدان ها و آب نماها٬ پارکها٬ فضای سبز٬ پلها و سایر عناصر شهری است. خیابانها مهمترین٬ حساسترین٬ و بیشترین فضاهای عمومی یک شهر را تشکیل میدهند. حساسیت و اهمیت خیابانها و به طور کلی شبکه ارتباطی به دلایل زیر است : (بحرینی ٬ 1375 :3-1)
1- سطح زیادی از فضاهای عمومی را به خود اختصاص میدهد.
2- عنصر اصلی فرمدهی به شهر هستند.
3- محل اتصال و ارتباط فضاهای دیگر شهر هستند.
4- نماد اجتماعی و فرهنگیاند.
5- مهمترین وسیله و ابزار طراحی شهریاند.
فضای شهری یک نمونه از فضای جغرافیایی است. مرکز شهر یا بافت قدیم به دلیل مرکزیت٬ مهمترین فضای شهری است. فضای شهری توسعه فرایندهای طبیعی٬ نظام یافته به وسیله انسان٬ شرایط اجتماعی٬ سیاسی و به طور کلی فرهنگی جامعه شکل میگیرد. در واقع فضای شهری٬ بخشی از سطح زمین است که به همراه درونمایه مادی و اجتماعی و فرهنگی به وجود میآید. از این رو فضای جغرافیایی شامل طبیعت و همه منابعی است که می تواند به طور مستقیم و غیرمستقیم با نیازهای انسانی برخورد کند و چهره جدیدی از سطح زمین را به عنوان فضای شهری بسازد. بدینسان که فضای جغرافیایی یک حوزه زیستگاهی است که از شرایط طبیعی و ساختارهای اجتماعی جامعه شکل میگیرد (شکویی ، 118:1375). با رشد و توسعه فرهنگی از قرن بیستم به بعد نقش فرهنگ در ایجاد تغییر و تحول فضاهای شهری بیشتر شده است. به طور کلی بعضی از محققان معتقدند که هر فعالیتی که انسان انجام میدهد اساسا متکی به فرهنگ اوست. فرهنگ مجموعهای از عقاید٬ آداب و رسوم٬ نسبتها٬ مقررات حاکم و خلاصه شیوه زندگی انسانهاست. هویت هر شهر علاوه بر ویژگیهای محیط طبیعی و نحوه رفتار و گویش و لباس پوشیدن مردم٬ از طریق فضاهای شهری آن شهر شناخته میشود.از جمله مهمترین عناصر تشکیل دهنده هر شهر٬ فضاهای شهری آن است که با شناخت آنها شهر قابل بازشناسی میگردد. پس برای اینکه شهری هویت قوی و به یاد ماندنی داشته باشد٬ باید فضاهای عمومی شهر دارای فرم متناسب٬ منطقی و زیبا پاسخگو به عملکرد مرتب بر آنها باشند(لاری بقال، 1380 : 65 ).
بافت شهری
بافت شهر عبارت است از دانهبندی و درهم تنیدگی فضاها و عناصر شهری که به تبع ویژگیهای محیط طبیعی، بهویژه توپوگرافی و اقلیم در محدوده شهر یعنی بلوکها و محلههای شهری به طور فشرده و یا گسسته و با نظمی خاص جایگزین شدهاند(توسلی ، 1368 :5 ). بافت هر شهری کمیتی پویا و در حال تغییر است که وضع کالبدی شهر و چگونگی رشد و گسترش آن را در طول زمان نمایان میسازد. بافت هر شهر، ابتدا دانهبندی فضای کالبدی شهر، یعنی فضاهای خالی و پر تراکم آنها را نسبت به یکدیگر مشخص می کند. همچنین چگونگی و فاصله بین عناصر شهری را معین میکند. بافت شهر شبکه گذرگاهی و نحوه توزیع فضایی آنها را نشان میدهد. ابعاد و اندازه هر یک از فضاهای کالبدی در افق و در ارتفاع با صورت عمودی و یا افقی میتواند نماینگر نوع و حجم بافت خاصی از شهر باشد. فضاهای خالی گویای ویژگیهای خاص شهریاند. مثلا فضاهای خالی موجود در مرکز محلههای شهری و راههای مهم و تقاطعها و در مجموع بافت،گویای وجود مراکز و هستههای شهری و محلهای هستند. بافت هر شهر نحوه شکلگیری و مراحل رشد و توسعه شهر را در طول تاریخ نشان میدهد. یکی از عوامل اصلی و بسیار مهم شکلگیری بافت شهر در گذشته عوامل محیط طبیعی بوده است. سه عامل توپوگرافی زمین، آب و هوا و منابع آب، عوامل اساسی و مهم طبیعتاند که در بافت شهرهای قدیمی ایران تاثیر عمیقی به جای گذاشتهاند(سلطان زاده ، 1369 : 299 ). بافت شهری از سه عنصر مرتبط به هم تشکیل شده است :
1- طراحی شبکههای ارتباطی که آرایش شبکه خیابانها و گذرها و الگوی تفکیک زمین و بناها را مشخص میسازد و تحت تاثیر شیوه زندگی و معیشت و فرهنگ شهروندان است.
2- الگوهای کاربری که کاربریهای زمین و فضاها را نشان میدهد.
3- طراحی فضاها یا ساختارهای کالبدی بر روی زمین که در مجموع، بافت شهری را تشکیل می دهد.
نظریات مورفولوژیکی و توسعه فیزیکی شهر
نظریات مورفولوژیکی در علم جغرافیا٬ از مفهوم چشمانداز گرفته شده است که ابتدا توسط کارل ریتر جغرافیدانان آلمانی وارد ادبیات جغرافیایی گردید. بعدها این مفهوم را با طیف گستردهای٬ جغرافیدانانی نظیر « ریشتهوفن » و « ویدال دولابلاش » به کار گرفتند و « کارل ساور » با گستردهترین شکلی آن را به ادبیات جغرافیایی آمریکا اضافه کرد ( شکویی ٬ 1375: 17 ). همین امر سبب شده است که 12 درصد بررسیها و تحقیقات جغرافیایی که در زمینه ساخت داخلی شهرها صورت میگیرد، مربوط به مورفولوژی شهری است که طرح شهر٬ فرم ساختمانها و الگوی بهرهگیری از زمین و ساختمان را شامل میشود ( شکویی ٬ 1374 : 159 ). به طور کلی باید گفت که مورفولوژی شهری٬ مطالعه نظام یافته ( سیستماتیک ) از تکوین رشد٬ فرم٬ طرح٬ ساخت٬ کارکرد و توسعه شهر٬ با توجه به ساختهای اجتماعی و اقتصادی است ( همان کتاب ٬ ص266 ). که موارد مورد مطالعه در آن عبارت است از٬ 1- کارکرد هسته اصلی شهر٬ در شکلگیری آن و تحلیلی بر جغرافیای تاریخی شهر 2- تاثیرات کارکرد مناطق داخلی شهر و رابطه میان کارکرد و فرم 3- سبک معماری در بخش قدیم وجدید شهر 4- فرهنگ و مورفولوژی شهر 5- قیمت زمین وتاثیر آن در مورفولوژی شهر 6- نقش تاسیسات عمومی مثل بیمارستانها، دانشگاهها٬ ورزشگاهها، زیارتگاهها و مساجد در مورفولوژی شهری 7- نقش پادگانها٬ ترمینالها، گورستانها٬ فرودگاهها و میدانها در مورفولوژی شهری 8- تاثیر عوامل طبیعی مثل مسیر رود٬ درهها٬ کوهستان٬ دشت٬ مسیرهای آب قنات٬ و اقلیم در مورفولوژی شهری و .... (همان کتاب ٬ص 265 ). بنابراین با بهره جستن از دیدگاههای مورفولوژیکی به راحتی میتوانیم چگونگی شکلگیری شکلگیری شهرها و عملکردهای آن را بررسی کرد و به توسعه شهر که در آینده اتفاق خواهد افتاد٬ جهت دهیم. این عمل سبب میشود مناطق کارکردی به موازات توسعه شهر٬ کارکرد خود را وسعت بخشند و شهروندان به راحتی بر امکانات مورد نیاز خود دسترسی پیدا کنند.
توسعه فیزیکی شهر از دیدگاه اکولوژیک
اشغال زمین شهری در جریان زمان را٬ در الگوهای دینامیکی مختلف میتوان نشان داد. این روش را اولین بار « تونن » روی اراضی روستایی معمول داشته و از سال 1920 به این طرف٬ در ایالات متحده آمریکا و سپس در فرانسه نظر جامعهشناسان به نحوه اشغال زمین و بافت اکولوژیکی شهر جلب شده است. بر این اساس گروهی از محققان آمریکایی نظیر « برگس » در ساختارهای اکولوژیکی سکونتگاهای شهر شیکاگو به مطالعه و تحقیق پرداختهاند. روش آنان در اکولوژی شهری٬ بیشباهت به روشهای معمول در اکولوژی گیاهی نبود. چه بههمانگونه که در اکولوژی گیاهی٬ فرایندهای هجوم و استیلا و تسلط و حاکمیت و بالاخره جانشینی و یا به سخنی دیگر توالی و تسلسل مورد توجه اکولوژیستهاست ( فرید٬ 1382 : 137 ). که اولین بار توسط ارنستهاگل مطرح شد و سپس مورد توجه جامعهشناسان شهری و برنامهریزان شهری قرار گرفت و سعی نمودند در ساختن شهرها به این الگوها و طرحها توجه خاصی نشان دهند٬ به دلیل آنکه در اواخر قرن نوزدهم در حدود سال1870٬ شهرهای بزرگ پیوسته رو به رشد نهادند که در این مورد تئوریهای مختلف و طرحهای گوناگونی جهت رشد و توسعه شهرها ارائه شده است که به برخی از مهمترین و معروفترین تئوریهای طرح اشاره میکنیم.
نظریههای هستههای متعدد شهر یا شهر چند هستهای
اساس این تئوری بر این اصل قرار دارد که شهرهای کوچک٬ تنها دارای یک عملکرد و یا هسته واحد می باشند، اما شهرهای بزرگ امروز همگی دارای هستههای متعددی هستند که در داخل شهرها٬ ارتباط مسیرهای حمل و نقل٬ تشکیل این هستهها را امکان پذیر میسازد ( شیعه ٬ 1376 : 64 ).
قابل ذکر است که این نظریه از چانسیهاریس و ادوارد اولمن از جغرافیدانان مشهور آمریکایی میباشند که با استفاده از نظرات ارنست برگس و همرهویت نظریه تازهای با عنوان ساخت چند هستهای شهر مطرح نمودند. این دو معتقدند که عناصر شهری مختلفی همانند تجاری٬ مسکونی و صنعتی٬ ضمن ایجاد مرکزیتی در هسته٬ استفاده از زمینهای شهری در اطراف خود را امکان پذیر نمود و فعالیتهای گوناگون فرهنگی٬ اجتماعی و اقتصادی به دور هستهها شکل میگیرد و در آن همانند نظریه متحدالمرکز شامل بخشهای متنوع میباشد.
نظریه ساخت دوایر متحدالمرکز
الگوی ساخت شهر٬ بر این اصل استوار است که توسعه شهر از ناحیه مرکزی به طرف خارج شهر صورت گرفته و تعداد مناطق متحدالمرکز را تشکیل میدهد. این مناطق با ناحیه مشاغل مرکزی شروع شده و به وسیله منطقه در حال تحول٬ احاطه میشود. که خود در حال تبدیل به ادارات و صنایع سبک بوده و یا به واحدهای مسکونی کوچکتری تبدیل میشوند٬ این قسمت ناحیهای است که مهاجرین شهر به طرف آن جلب میگردند ( همان کتاب ٬ ص 60 ). این نظریه از سوی ارنست برگس مطرح شد و به طور کلی نظریه وی بر آن است که در توسعه شهر به شکل دوایر متحدالمرکز٬ ارزش زمینها در بخش مرکزی نسبت به بخشهای دیگر متفاوت است.
نظریه ساخت ستارهای شکل
نظریه مناطق متداخل ارنست برگس نشان دهنده حالتهای یک شهر ساکن و ثابت نیست٬ بلکه در بیشتر موارد به علت رشد و توسعه شهر٬ متحرک و غیر ثابت به نظر میرسد ( شکویی ٬ 1374 : 518 ).
توسعه شهر نیز ممکن است به دو صورت انجام شود:
1-توسعه شهر از اطراف خود
2-توسعه شهر از طریق عمل تمرکز در داخل آن
به موازات افزایش جمعیت٬ سازمانها و تاسیسات بخش مرکزی شهرها مراحل مختلف اکولوژی شهری ( جداییگزینی٬ هجوم و جایگزینی٬ توالی و تسلسل و ...) ظاهر میشود و در اثر ایجاد موج توسعه شهر به نواحی اطراف و بیرونی خود توسعه مییابد. حرکت جمعیت٬ تاسیسات٬ منابع و سازمانهای شهری به اطراف شهرها به یک شکل عمل نمینمایند و از جهات مختلف شهر به سوی ناحیه مرکزی آن به یک مقیاس صورت نمیگیرند. در مقابل توسعه شهر٬ وجود موانع طبیعی مانند شیبهای تند٬ تپهها و کوهها عواملی بازدارندهاند. لذا شهر یا بدان جهت توسعه پیدا نمیکند و یا در صورت توسعه مشکلات و افزایش هزینههای را به دنبال دارد.در این الگو٬ دگرگونیهایی که در نتیجه عملکرد امکانات حمل و نقل و شبکه راهها در سطوح شهری مشاهده میگردد٬ شکل دایرهای مناطق متحدالمرکز تعدیل یافته و به شکل شعاعی و یا ستارهای تبدیل می شود و به توسعه شهر٬ ساخت ستارهای میبخشد ( شیعه ٬ 1376 : 63 ).
نظریه محوری یا توسعه قطاعی شهر
در توجیه نظریه ساخت قطاعی شهر٬ باید گفت که چنین توسعهای را نمیتوان مغایر با نظریه دوایر متحدالمرکز دانست٬ بلکه تغییر و تعدیل در جهات مختلف این نظریه است بر خلاف نظریه دوایر متحدالمرکز در نظریه ساخت قطاعی شهر٬ شهرها نمیتوانند برای همیشه حالت دایرهای شکل بودن مناطق داخلی خود را حفظ کنند٬ بلکه حالت قطاعی بیش از دایرهای٬ زمینه مساعدی را جهت توسعه به دست میآورد. در این نظریه عامل اجاره خانه میتواند به عنوان٬ مطالعه شهری را عملی سازد ( شیعه٬ 1376 :61 ).گفته شد که نظریه قطاعی نسبت تئوری مناطق متحدالمرکز٬ مرغوبتر به نظر میرسد زیرا امکان استقرار طبقه اجتماعی را در یک قسمت و یا یک طرف شهر به وجود آورد. لازم به ذکر است که این نظریه توسط همر هویت در سال 1934 مطرح شده است.
نظریه شهر خطی
عامل اصلی ایجاد مجتمعهای خطی شکل میتوانند راهها٬ ارتباطات٬ رودها و سواحل و دریاها باشد که شهر در کنار آنها به صورت خطی شکل میگیرد و توسعه مییابد. بر اساس این نظریه در گذشته شهرها در اغلب اوقات حوضههای شهری توسعه خود را از شکل ستارهای شروع نموده و به شکل دایرهای نزدیک میکردند. ولی توسعه شبکه راهها و مسیرهای اصلی ارتباطی٬ تمایل توسعه شهر را در مسیر چنین شبکههای به صورت خطی قرار میدهد ( شیعه ٬ 1376 : 66 ).
2-3) متغیرهای موثر در مکانیابی توسعهی فیزیکی شهرها
2-3-1) مقدمه
در حال حاضر اکثر شهرها به خاطر محدودیتهای فیزیکی توسعهی شهری با مقوله توسعه فیزیکی در گیرند. توسعه فیزیکی و رشد جمعیتی شهرهای ایران تا چند دههی پیش روند افزایشی هماهنگ و متعادلی داشته است. تحولاتی که در حوزههای اقتصادی و اجتماعی صورت گرفته، رشد و توسعه فضایی شهرها را به شدت تحت تاثیر قرار داده است (حسین اف،92:1382). با توجه به افزایش گرایش به شهرنشینی، شهرها برای پذیرش جمعیت نیاز به زمینهای وسیع و گستردهای دارند، که این زمینها از ترکیب واحدهای توپوگرافی و ژِئومورفولوژی تشکیل شدهاند. هر اندازه که شهرها توسعه یابند و گسترش پیدا کنند برخورد آنها با واحدهای توپوگرافی و ژئومورفولوژی و موضوعات مربوط به آنها زیادتر می شود.(مشهدیزاده، 47:1374). گرچه مناطق شهری چهار درصد از سطح خشکی های زمین را تشکیل می دهند ولی توسعهی نامنظم شهری میتواند سبب تغییرات گستردهای در شرایط محیطی کاربریهای دیگر شود. توسعه نامنظم شهری اثرات مخربی بر شهرها و محیط اطراف آنها میگذارد، که از جمله میتوان به ناهمگونی چشم اندازهای طبیعی و از دست رفتن زمینهای کشاورزی اشاره کرد (Batisand and Yarnal2008:2). به طور کلی مکانیابی، فعالیتی است که منابع طبیعی و انسانی یک منطقه را برای یک کاربری خاص مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار می دهد. عوامل موثر در انتخاب مکان بسیار متنوع و متعددند. برخی عوامل ثابت و برخی دیگر متغیر و پویا میباشند (قرخلو و همکاران،5:1389). شاخصهای مورد استفاده در مکان یابی، نسبت به نوع کاربرد آنها، متفاوت هستند اما همهی آنها در جهت انتخاب مکان مناسب همسو می باشند. استفاده از این شاخصها نیاز به داشتن اطلاعات صحیح و کامل از مکان مورد مطالعه است و دستیابی به اطلاعات، نیازمند تحقیقاتی گسترده و جامع است (فخری،52:1378).


2-3-2) ژئومورفولوژی
یکی از عوامل محیط طبیعی که در مکانگزینی و چگونگی رشد و توسعه شهر و استخوانبندی شهر نقش دارد ویژگیهای پیکرشناسی یا ژئومورفولوژیکی است (فریادی و همکاران،4:1386). اصولا استقرار و پیدایش یک شهر بیش از هر چیزی تابع شرایط محیط طبیعی و شرایط جغرافیایی است. زیرا عوارض و پدیدههای طبیعی در مکانگزینی، پراکندگی، حوزه نفوذ، توسعه فیزیکی، مورفولوژی شهر و امثال آن اثر قاطعی دارد و گاه به عنوان یک عامل مثبت و زمانی به صورت یک عامل منفی و باز دارنده عمل میکند ( نگارش،1:1382). ژئومورفولوژی شهری برای مسولان و مردم اهمیت زیادی دارد و در صورت غفلت و بی توجهی به آن خسارات جبرانناپذیری را به دنبال خواهد داشت. اهمیت ژئومورفولوژی شهری زمانی آشکار می شود که خسارت وارده زیاد و خارج از تحمل انسان باشد. امروزه به لحاظ گستردگی شهرها و پیچیدگی زندگی مدرن و توسعه تاسیسات شهری خسارات زیاد و کمرشکن خواهد بود (رجایی،208:1373). ساختمانها ابعاد وسیعی به خود گرفتهاند، شهرها وسعت قابل توجهی پیدا کردهاند و در حاشیه اکثر شهرها تاسیسات صنعتی توسعه یافتهاند. بنابراین کوچکترین اشتباه در شرایط کنونی ممکن است خسارات جبران ناپذیری را به بار آورد، از اینرو باید قبل از ایجاد ساختمانهای مقاوم؛ در مکانگرینی شهرها و انتخاب محل مناسب برای توسعه ساختمانها دقیقی صورت گیرد (نادرصفت،191:1379). واحدهای ژئومورفولوژی همیشه با پویایی و دینامیسم محیط طبیعی در ارتباط است. هر گونه اقدام در راستای توسعه و عمران شهرها، به نحوی با پویایی و دینامیسم مذکور و در نتیجه با پدیدههای ژئومورفولوژی تلاقی میکنند. برای فعالیت های توسعه شهری، بهترین سنگ، ماسه سنگ، روانهای بازالتی، رسوبات آبرفتی است ( مخدوم، 205).
2-3-4) جنس خاک
جنس خاک در ارتباط با میزان نفوذ آب و بارندگیها و درجه مقاومت آن در مقابل ایستایی تاسیسات ساختمانی و طبقات ساختمانها از اهمیت ویژهای برخوردار است. بافت خاک در توسعه شهرها عامل بسیار مهمی میباشد، مقاومت خاک در ارتباط با احداث ساختمانهای چند طبقه باید هماهنگ باشد( شیعه،194:1379). مناسبترین خاک برای ساختمانسازی، خاکهای عمیق با بافت سنگین است و خاکهای شنی، نامناسبترین خاک برای ساخت و ساز و توسعه فیزیکی شهرها است. بنابراین بهترین مکان برای توسعه شهری براساس این عامل، گسترش در خاکهای عمیق با بافت متوسط تا سنگین است (قرخلو و همکاران،11:1389). و باید این را در نظر داشت که زمینلرزه غالبا در زمینهای سست تخریب بیشتری ایجاد میکنند (معتمد،230:1382).
2-3-5) قابلیت خاک
هر چند امروزه شهرها فعالیت زیادی دارند، اما با توجه به مناسبات حاکم میان شهر و پسکرانه روستایی آن بررسی استعداد کشاورزی خاک در حوزه نفوذ برای تعیین وابستگی نقش شهر به فعالیتهای کشاورزی حاکم در اطراف شهرها اهمیت زیادی دارد ( رهنمایی،166:1382). هدف از مطالعه خاکشناسی و طبقهبندی اراضی، تعیین خصوصیات و ارزش اراضی برای کشاورزی، آبیاری، تاسیسات و تجهیزات شهری و همچنین تاثیرگذاری در جهت مناسبات توسعه شهری است ( حبیبی، 195:1384). اغلب شهرها در مسیر گسترش خود موجبات نابودی زمینهای کشاورزی را فراهم آورده و آنها را تحت پوشش گسترش شهری قرار می دهند و این مساله از نظر اقتصادی و فعالیتهای کشاورزی، به ویژه در کشورهای در حال توسعه از مواردی است که توجه بیشتر را طلب میکند. زیرا زمینهای کشاورزی در حاشیه شهرها علاوه بر تولید محصولات، فضای با ارزشی را نیز ارایه میدهند (ابراهیم زاده و رفیعی،10:1387).
2-3-6) شیب
شیب یکی از عوامل مهم در ایجاد تغییر و تحول در ناهمواریهای زمین محسوب میگردد و بدین طریق به طور مستقیم و یا غیر مستقیم بر روی کلیهی فعالیتهای انسانی اعم از اقتصادی-مکانگزینی سکونتگاهی و صنعتی-ساخت و سازهای شهری و روستایی شکل معابر و ترابری و ... تاثیر میگذارد (اصغری مقدم، 91:1378). عامل دیگری که در توسعهی فیزیکی شهرها و احداث بنا مهم میباشد، شیب است. شیب بین 1تا 8 درصد مستعد برای فعالیتهای توسعه مسکونی است ( عباس پور و قراگوزلو،56:1385). مناسبترین شیب برای فعالیتهای شهری شیب 5 درجه است ( مخدوم، 205).
2-3-7) باد
باد از جمله عوامل اقلیمی است که در مکانیابی جهت توسعهی شهری باید به آن توجه شود، زیرا که باد از لحاظ اقلیمی در فراهم آوردن آسایش انسان یا اخلال در آن، چه از جهت گرمایی و چه از لحاظ رفتاری در محیط نقش مهمی دارد. توجه به سرعت و جهت باد در نواحی که این عنصر اقلیمی نسبت به بقیهی عناصر اقلیمی اثرات آسایش مثبت و منفی عمیقتری دارد و با اهمیتتر میباشد ( سلیقه،110:1382).
2-3-8) آبهای زیرزمینی
از دیگر فاکتورهای طبیعی که باید در توسعهی فیزیکی شهرها به آن توجه شود مطالعهی سطح و ارتفاع آب زیرزمینی است. در مکانهایی که سطح آب زیرزمینی بالا است، شهر نمیتواند توسعه پیدا کند، زیرا احتمال نشست ساختمان در زمین وجود دارد. بنابراین این عامل نیز در شهرهایی که آبهای زیرزمینی در سطح بالایی قرار دارند یک عامل تعیین کننده در جهت توسعهی شهر محسوب میشود.(قرخلو و همکاران، 17:1389).
2-3-9) ارتفاع
اراضی پست از چند دیدگاه قابل تامل و تعمق است. اول؛ از نظر بروز سیل و سیلاب و خطرات ناشی از آن، که در این مورد فاصله اراضی پست همجوار رودخانهها در صورت طغیان آب، خطراتی را در پی دارد؛ دوم برای نقاطی که سطح آب زیر زمینی بالاست، احداث ساختمان در آن ممکن است از نظر رطوبت زمین و یا مشکلات مربوط به احداث زیرزمین هزینههایی را به دنبال داشته باشد ( شیعه،203:1379). حداکثر ارتفاع برای مناطق مستعد توسعه مسکونی تا 1600 متر است ( عباس پور و قراگوزلو،56:1385).
2-3-10) رعایت حریم گسل
" گسل عبارت است از شکستگی زمین، همراه با جابه جایی قطعات"( مقدم، 76:1383). ایران جزو ده کشور بلاخیز و ششمین کشور زلزلهخیز دنیا است که زلزله مسبب بیشترین تلفات انسانی در آن میباشد و کمربند زلزله 90 درصد از خاک کشور ما را در برگرفته است؛ اما آنچه حایز اهمیت است، وضعیت اسفبار شهرهایی است که بر روی گسلها و یا در مجاورت آنها ساخته شده و در معرض خطر زلزله قرار دارند (نگارش، 93:1384). در واقع یکی از عواملی که باید در مکانیابی توسعه فیزیکی شهر رعایت شود گسل و حریم آن است. خطرناکترین مکانهای ساختمانسازی، مکانهای گسله و نقاط با خاک نرم میباشد که باعث شدید شدن لرزههای زمین میشوند. بنابراین تا حد امکان باید از این قبیل مناطق جهت احداث مناطق مسکونی و ساختمانی اجتناب شود یا ساختمان با تراکم کم در آنجا احداث گردد (غضبان، 77:1381). فاصله مناسب شهر تا گسل بیشتر از 500 متر میباشد ( موسوی و همکاران،14:1389)
2-3-11) جهتهای جغرافیایی
دامنههای جنوبی بهترین جهت جغرافیایی برای توسعه شهری است و دامنههای شمالی نامناسبترین جهت جغرافیایی برای توسعه شهری است. برای نواحی با آب و هوای معتدل مناسب ترین جهت، جهت جنوبی و برای نواحی با آب و هوای نیمه گرمسیری جهت شرقی بهترین جهت جغرافیایی است مخدوم،205).
2-3-12 )حریم رودخانهها
حریم رودخانه از شاخصهای دیگری است که باید در توسعه فیزیکی شهر ها به آن توجه شوند. " خانهها و مراکز تجاری موجود را باید از دشتهای سیلابی خارج کرد و در آنجا ساختمانسازی نکرد، البته ساختمانهایی را که به ناچار در آنجا باقی میمانند باید به خوبی محافظت شوند" ( خالدی و ایرانی،197:1380). به همین خاطر باید حریم رودها مشخص شود تا سیل باعث تخریب ساختمانها نشود. یکی از مهمترین عوامل در توسعهی ساختمانهای شهری جلوگیری از خطرات سیل رودخانههاست از همین رو علاوه بر حریم در نظر گرفته شده و معمول برای رودخانه ها باید بالاترین سطحی که در پر آبترین زمان رودخانه در طول 25-15 سال به زیر آب میرود، به عنوان حریم رودخانه در نظر گرفته شود ( شیعه، 203:1379).
عوامل اکولوژیکی که در این تحقیق انتخاب و مورد بررسی قرار گرفتند در جدول زیر آمده است.
جدول 2-1): معیارهای مدل اکولوژیکی توسعه شهری ایران با توجه به منطقه مورد مطالعه
مناسب معیار
1200-400 متر ارتفاع
6 درجه شیب
شرقی(نواحی نیمه گرمسیری) جهت دامنه
ماسه سنگ، روانههای بازالت، رسوبات آبرفتی زمین شناسی
800-500 میلی متر بارش
24-18 سانتیگراد دما
50 تا 300 متر فاصله تا مسیل
رسوبات آبرفتهای و تحول یافته ساختمان خاک
کمتر از 30 درصد تراکم پوشش گیاهی

فصل سوم
ویژگیهای جغرافیایی منطقه مورد مطالعه
ویژگیهای طبیعی منطقه
3-1) مقدمه شهر به عنوان مهم‌ترین مراکز سکونتگاهی انسان و کانون مدنیت، رشد و تعالی علم و فناوری است. این اصلی‌ترین کانون جمعیتی، همواره تحت تأثیر عوامل طبیعی و انسانی از درون و برون قرار داشته و این عوامل باعث توسعه یا افول شهرها بوده است. در شکلگیری سیستمهای شهری عوامل متعددی موثر است که برخی از آنها عبارتند از: عوامل طبیعی، رژیم سیاسی و ایدئولوژی نظام حاکم، تأثیرات اقتصاد ناحیهای، انقلاب در صنعت و بهرهگیری از تکنولوژی جدید، جریانهای تاریخی، عامل جمعیتی و...(عمران زاده،80:1387). بنابراین میتوان گفت که شهر دارای پیوستگی بالایی بین عناصر خود است که امکان بررسیهای جزء به جزء و تکساختی را به صورت کاملاً مستقل، از پژوهشگر میگیرد، به همین دلیل پژوهشگران شهری در تحقیقات خود فارغ از زمینهی مورد نظرشان، همیشه باید نگاهی به عناصر و ساختارهای دیگر شهری نیز داشته باشند، تا بدین طریق درصد موفقیت خود در شناخت این سیستم پیچیده را افزایش داده و به هدف واقعی برنامه‌ریزی شهری که"کوشش اندیشمندانه و سیستماتیک برای به کار گیری منابع و امکانات یک شهر به بهترین و باصرفهترین شکل ممکن جهت ایجاد، حفظ و نگهداری محیط سالم و دل‌پذیر برای شهروندان است، دست یابند. بنابراین میتوان نتیجهگیری کرد که لازمهی بررسی دقیق و علمی سیستم شهر، در هر سطح و یا زمینهای، داشتن رویکردی سیستمی به این مجموعه و عناصر آن میباشد که در آن مؤلفههای طبیعی، اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی، سیاسی، فضایی و... مورد بررسی قرار میگیرد به همین علت در فصل حاضر به موضوع شناخت وضع موجود شهرنورآباد ممسنی پرداخته میشود تا زمینهی یک بررسی دقیق و جامع را فراهم سازد. هدف از تدوین این فصل، تحت عنوان معرفی منطقهی مورد مطالعه، بررسی مسائل جغرافیایی شهر نورآباد و شناسایی کلی منطقه از دیدگاه جغرافیایی و ارائهی تصویری از خصوصیات و ویژگیهای طبیعی، انسانی ،اقتصادی شهر میباشد. این اطلاعات به ما کمک میکند تا بتوانیم در مطالعه و تحقیق در مورد موضوع تحقیق تخصصیتر وریز بینانهتر عمل کنیم.

3-2) ویژگیهای جغرافیایی-طبیعی منطقه
شهرستان ممسنی در شمال غربی استان فارس بین مدارهای 50 درجه و 45 دقیقه تا 52 درجه و 10 دقیقه طول شرقی و 29 درجه و 37 دقیقه تا 30 درجه و 41 دقیقه عرض شمالی واقع شده است. این شهرستان از شمال و شمال غربی به شهرستان یاسوج در استان کهگیلویه و بویراحمد، از جنوب و جنوب غربی به شهرستان کازرون، برازجان و بندر گناوه و از شرق و شمال شرقی به شهرستان شیراز و سپیدان محدود میشود. شهر نورآباد مرکز شهرستان ممسنی در موقعیت 51 درجه و 32 دقیقه طول شرقی و 30 درجه و 13 دقیقه عرض شمالی قرار گرفته است. ارتفاع این شهر از سطح دریا 900 متر است و حدود 2013 هکتار وسعت شهرستان و 783 هکتار وسعت شهر میباشد ( مهندسین مشاور امکو ایران،1379 : 27 ). شهر نورآباد در کنار جادۀ اصلی شیراز ـ اهواز و به فاصلۀ حدود 97، 110 و 64 کیلومتر به نزدیکترین شهرهای همجوار آن به ترتیب یاسوج، دوگنبدان و کازرون و در منطقه کاملاً جلگهای بکش قرار گرفته است. مرکزیت دادن به شهر نورآباد به دلیل مسائل سیاسی ـ اداری، موقعیت جغرافیایی شهر، تسلط حاکمیت مرکزی، ایجاد خدمات رفاهی و نزدیکی به راههای اصلی ترانزیتی به اکثر نقاط شهرستان میباشد که موجب رشد و توسعۀ چشمگیر شهر در مدت زمانی کوتاه ـ آغاز شهر شدن آن سال 1342 است، شده است. شهرستان نورآباد در سال 1383، دارای 322 آبادی بوده که 222 عدد از این آبادیها دارای سکنه و حدود 100 آبادی دیگر خالی از سکنه میباشد. نقشه شماره 3 – 1 موقعیت شهر نورآباد را در تقسیمات کشور، تقسمات استان٬ و شهرستان ممسنی نشان میدهد.
نقشه 3- 1 : موقعیت جغرافیایی شهر نورآباد ممسنی

user8323

2-2-3-1-مسأله پوشش مجموعه19
2-2-3-2- مسأله مکانیابی حداکثر پوشش21
2-2-3-3- مسائل p-center22
2-2-3-4- مسائل p-median23
2-2-4- مسائل دیگر مکانیابی24
2-2-5- مسائل مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم25
2-2-5-1- مرور ادبیات مسائل مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم26
2-2-5-2- مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم29
2-3- نظریه صف35
2-3-1- مشخصات صف36
2-3-2- قانون لیتِل38
2-3-3- صف M/M/139
2-4- مسائل بهینه سازی چندهدفه40
2-4-1- فرمول بندی مسائل بهینه سازی چندهدفه40
2-4-2- الگوریتم‌های تکاملی برای بهینه سازی مسائل چندهدفه بر مبنای الگوریتم ژنتیک41
2-4-2-1- الگوریتم ژنتیک مرتب سازی نامغلوب42
2-4-2-2- الگوریتم NSGA-II محدود شده45
2-4-2-3- الگوریتم ژنتیک رتبه بندی نامغلوب46
2-4-3- الگوریتم‌های تکاملی برای بهینه سازی مسائل چندهدفه بر مبنای سیستم ایمنی مصنوعی49
2-4-3-1- سیستم ایمنی مصنوعی49
2-4-3-1-1- مفاهیم ایمنی49
2-4-3-1-2- ایمنی ذاتی51
2-4-3-1-3- ایمنی اکتسابی51
2-4-3-1-4- تئوری شبکه ایمنی52
2-4-3-1-5- الگوریتم ایمنی مصنوعی53
2-4-3-1-6- سیستم ایمنی مصنوعی و مسائل بهینه سازی چندهدفه54
2-4-3-2- الگوریتم MISA56
2-4-3-3- الگوریتم VIS61
2-4-3-4- الگوریتم NNIA64
2-5- روش‌های اندازه گیری عملکرد الگوریتم‌های چندهدفه67
2-5-1- فاصله نسلی68
2-5-2- درجه توازن در رسیدن همزمان به اهداف69
2-5-3- مساحت زیر خط رگرسیون70
2-5-4- تعداد جواب‌های غیرمغلوب نهائی71
2-5-5- فاصله گذاری71
2-5-6- گسترش72
2-5-7- سرعت همگرائی73
2-5-8- منطقه زیر پوشش دو مجموعه73
2-6- جمع بندی74
فصل سوم: مدل سازی مسأله و توسعه الگوریتم‌ها76
3-1- مسأله موردتحقیق77
3-2- طراحی الگوریتم‌ها81
3-2-1- تطبیق الگوریتم‌ها با مسئله موردبررسی81
3-2-1-1- ساختار حل‌ها81
3-2-1-2- معیار توقف82
3-2-2- تطبیق الگوریتم NSGA-II برای مسئله موردبررسی83
3-2-3- تطبیق الگوریتم CNSGA-II برای مسئله موردبررسی84
3-2-4- تطبیق الگوریتم NRGA برای مسئله موردبررسی85
3-2-5- تطبیق الگوریتم MISA برای مسئله موردبررسی85
3-2-6- تطبیق الگوریتم VIS برای مسئله موردبررسی85
3-2-7- تطبیق الگوریتم NNIA برای مسئله موردبررسی86
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده‌ها87
4-1- تولید مسأله نمونه88
4-2- اندازه گیری عملکرد الگوریتم‌ها براساس معیارها89
4-3- تجزیه و تحلیل نتایج92
فصل پنجم: نتیجه گیری و مطالعات آتی100
5-1- نتیجه گیری101
5-2- مطالعات آتی102
فهرست منابع و مراجع103
پیوست الف: محاسبه معیارهای هشت گانه برای الگوریتم های استفاده شده105
پیوست ب: نمودارهای بدست آمده از تجزیه و تحلیل نتایج113
پیوست ج: یک نمونه مسئله حل شده توسط الگوریتم NSGA-II118
پیوست د: کد برنامه نویسی الگوریتم NSGA-II در محیط MATLAB123

فهرست اشکال
شکل 2-1- مدل پایه‌ای صف36
شکل 2-2- مجموعه حل‌های غیرمغلوب41
شکل 2-3- نمایشی از نحوه عملکرد NSGA-II43
شکل2-4- الگوریتم NRGA47
شکل 2-5- سلول B، آنتی ژن، آنتی بادی، اپیتوپ، پاراتوپ و ادیوتوپ50
شکل 2-6- فلوچارت الگوریتم MISA57
شکل 2-7- یک شبکه تطبیقی برای رسیدگی به حافظه ثانویه60
شکل 2-8- فلوچارت الگوریتم VIS62
شکل 2-9- تکامل جمعیت NNIA65
شکل 2-10- نمایش حل‌های مناسب69
شکل 2-11- مساحت زیر خط رگرسیون70
شکل 2-12- بیشترین گسترش73
شکل 3-1- مکانیسم عملگر تقاطع83
شکل 4-1- نمودار همگرایی الگوریتم‌ها براساس شاخص MID90
شکل 4-2- نتیجه بدست آمده از آنالیز واریانس برای معیار تعداد جواب‌های غیرمغلوب94
شکل 4-3- نتیجه بدست آمده از آزمون توکی برای معیار تعداد جواب‌های غیرمغلوب95
شکل 4-4- نتیجه به دست آمده از آنالیز واریانس برای تعداد جواب‌های غیرمغلوب97

فهرست جداول
جدول 4-1- مشخصات هر نمونه88
جدول 4-2- گروه بندی الگوریتم‌ها براساس معیار تعداد جواب‌های غیرمغلوب96
جدول 4-3- مقایسه الگوریتم‌ها ازنظر معیارهای مختلف و در حالت‌های گوناگون98
جدول 4-4- متوسط معیارهای الگوریتم‌ها و رتبه بندی الگوریتم‌ها براساس آن99
4221207272
82867519050 1
00 1

تعریف مسأله

1-1- مقدمه
با رشد روز افزون معاملات تجاری در سطح جهان و در سال‌های اخیر، ظهور پدیده تجارت الکترونیک و بانکداری الکترونیک به عنوان بخش تفکیک ناپذیر از تجارت الکترونیک مطرح شد. بانکداری الکترونیک اوج استفاده از فناوری انفورماتیک و ارتباطات و اطلاعات برای حذف دو قید زمان و مکان از خدمات بانکی است. ضرورت یک نظام بانکی کارامد برای حضور در بازارهای داخلی و خارجی ایجاب می‌کند تا بانکداری الکترونیک نه به عنوان یک انتخاب، بلکه ضرورت مطرح شود. امروزه پایانه فروش، پایانه شعب، دستگاه‌های خودپرداز و ... نماد بانکداری الکترونیک است و یافتن مکان بهینه برای این پایانه‌ها و دستگاه‌ها می‌تواند نقش مهمی در حضور یک بانک یا مؤسسه در بازارهای داخلی و خارجی داشته باشد [1].
1-2- مکانیابی تسهیلات
فرض کنید که یک شرکت رسانه‌ای می‌خواهد که ایستگاه‌های روزنامه را در یک شهر ایجاد کند. این شرکت در حال حاضر جایگاه‌هایی را به صورت بالقوه در شهرهای همسایه اش مشخص کرده‌است و هزینه ایجاد و نگهداری یک جایگاه را می‌داند. همچنین فرض کنید که تقاضای روزنامه در هر شهر همسایه مشخص است. اگر این شرکت بخواهد تعدادی از این ایستگاه‌ها را ایجاد کند، باتوجه به مینیمم کردن کل هزینه‌های ایجاد و نگهداری این ایستگاه‌ها و همچنین متوسط مسافت سفر مشتریان، این ایستگاه‌ها در کجا باید واقع شوند؟
سؤال قبل یک مثال از مسأله مکانیابی تسهیلات بود. مکانیابی تسهیلات یعنی اینکه مجموعه‌ای از تسهیلات (منابع) را به صورت فیزیکی به گونه‌ای در یک مکان قراردهیم که مجموع هزینه برآورده کردن نیازها (مشتریان) باتوجه به محدودیت‌هایی که سر راه این مکانیابی قرار دارد، مینیمم گردد.
از سالهای 1960 به این طرف مسائل مکانیابی یک جایگاه ویژه‌ای را در حیطه تحقیق در عملیات اشغال کرده‌اند. آنها وضعیت‌های مختلفی را درنظر گرفته‌اند که می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد: تصمیم گیری در مورد مکان کارخانجات، انبارها، ایستگاه‌های آتش نشانی و بیمارستان‌ها.
به طور اساسی، یک مسأله مکانیابی بوسیله چهار عنصر زیر توصیف می‌شود:
مجموعه‌ای از مکانها که در آن‌ها، تسهیلات ممکن است ایجاد یا باز شوند. برای هر مکان نیز بعضی اطلاعات درمورد هزینه ساخت یا باز نمودن یک تسهیل در آن مکان مشخص می‌شود.
مجموعه‌ای از نقاط تقاضا (مشتریان) که برای سرویس دهی به بعضی از تسهیلات اختصاص داده شوند. برای هر مشتری، اگر بوسیله یک تسهیل معینی خدمت‌رسانی شود، بعضی اطلاعات راجع به تقاضایش و درمورد هزینه یا سودش بدست می‌آید.
لیستی از احتیاجات که باید بوسیله تسهیلات بازشده و بوسیله تخصیص نقاط تقاضا به تسهیلات برآورده شود.
تابعی از هزینه یا سودهایی که به هر مجموعه از تسهیلات اختصاص پیدا می‌کند.
پس هدف این نوع مسائل، پیدا کردن مجموعه‌ای از تسهیلات است که باید باتوجه به بهینه کردن تابع مشخصی باز شوند.
مدل‌های مکانیابی در یک زمینه گسترده از کاربردها استفاده می‌شود. بعضی از این موارد شامل موارد ذیل است: مکانیابی انبار در زنجیره تأمین برای مینیمم کردن متوسط زمان فاصله تا بازار؛ مکانیابی سایت‌های مواد خطرناک برای مینیمم کردن درمعرض عموم قرار گرفتن؛ مکانیابی ایستگاه‌های راه آهن برای مینیمم کردن تغییرپذیری زمان بندی‌های تحویل بار؛ مکانیابی دستگاه‌های خودپرداز برای بهترین سرویس دهی به مشتریان بانک و مکانیابی ایستگاه‌های عملیات تجسس و نجات ساحلی برای مینیمم کردن ماکزیمم زمان پاسخ به حادثه‌های ناوگان دریایی. با اینکه این پنج مسأله توابع هدف مختلفی دارند، همه این مسائل در حوزه مکانیابی تسهیلات واقع می‌شوند. درواقع، مدل‌های مکان‌یابی تسهیلات می‌توانند در موارد ذیل متفاوت باشند: توابع هدفشان، معیارهای فاصله‌ای که به کار می‌برند، تعداد و اندازه تسهیلاتی که قرار است مکانیابی شوند و چندین معیار تصمیم گیری مختلف دیگر. بسته به کاربرد خاص هر مسأله، درنظرگرفتن این معیارهای مختلف در فرموله کردن مسأله، منتهی به مدل‌های مکانیابی بسیار متفاوتی خواهدشد.
1-3- بیان مسأله
هدف از اجرای این تحقیق، مکان‌یابی سیستم‌های خدمات رسانی ثابت با ظرفیت خدمت محدود می‌باشد. یعنی دستگاه‌های خدمت‌رسان به چه تعداد و در چه محل‌هایی استقرار یابند و چه مراکز تقاضایی به این دستگاههای خدمت‌رسان تخصیص یابند. در چنین سیستم‌هایی، زمانی که برای انجام سرویس موردنیاز است تصادفی است و همچنین تقاضای انجام خدمت در نقاط تصادفی از زمان می‌رسند که این تقاضا از جمعیت بزرگی از مشتریان سرچشمه می‌گیرد و معمولاً این سرویس‌دهی در نزدیک ترین تسهیل انجام می‌شود. چنین سیستم‌های خدمت‌رسانی، سیستم‌های صف را تشکیل می‌دهند. مدل‌های مختلفی برای حل این مسائل مکان‌یابی سیستم صف ارائه شده‌است.
دو ناحیه کاربردی وجود دارد که ما با این مدل‌ها روبه رو می‌شویم [4]: اولی در طراحی سیستم ارتباط کامپیوتری مانند اینترنت می‌باشد. در یک سیستم ارتباط کامپیوتری، ترمینال‌های مشتری (کاربران اینترنت) به کامپیوترهای میزبان (سرورهای پروکسی، سرورهای آینه) وصل می‌شوند که قابلیت پردازش بالا و/یا پایگاه داده‌های بزرگ میزبان دارند. زمانی که طول می‌کشد تا سرور درخواست را پردازش کند بستگی به سرعت پردازش سرور و و نوع درخواست دارد که آن هم تصادفی است. زمانی که مشتری برای پاسخ سرور منتظر می‌ماند نیز بستگی به تعداد و اندازه درخواست‌های داده‌ای است که در حال حاضر در صف هستند. به طور کلی، درخواست‌های مشتری‌ها به نزدیکترین سرور وصل می‌شود. این مکان و ظرفیت سرورها، پارامترهای طراحی بحرانی هستند. این انتخاب پارامترها تأثیری قابل توجه روی کیفیت خدمات دارد، به طوری که بوسیله یک مشتری درک می‌شود.
کاربرد دوم شامل طراحی یک سیستم دستگاه خودپرداز برای بانک است. مشتری‌ها به صورت تصادفی به یک دستگاه خودپرداز می‌رسند. اگر هنگامی‌که آن‌ها می‌رسند، دستگاه آزاد باشد، آن‌ها بلافاصله سرویس دهی می‌شوند. در غیر این صورت ، آن‌ها به صف می‌پیوندند یا آن جا را ترک می‌کنند. زمان تصادفی که یک مشتری در یک دستگاه سپری می‌کند بستگی به تعداد و نوع تراکنشی (مثلاً مانده حساب، دریافت وجه، انتقال وجه و غیره) دارد که او انجام می‌دهد. منبع قابل توجه دیگر زمان مشتری در یک دستگاه، شامل تأخیر ارسال در مدت شبکه ارتباط بانک است. از آن جا که دستگاه‌ها ثابت هستند، مشتری‌ها باید به یک مکان خودپرداز مراجعه کنند تا یک تراکنش را انجام دهند. گاهی اوقات، مردم در طول مسیر خود (مثلاً از خانه به محل کار) برای استفاده از یک دستگاه خودپرداز به آن مراجعه می‌کنند؛ گاهی اوقات هم، آن‌ها آن را طبق یک مسیر از پیش برنامه‌ریزی‌شده (مثلاً مسیر روزانه بین خانه و کار) استفاده می‌کنند. به طور کلی، آن‌ها از تسهیل با کمترین هزینه قابل‌دسترس استفاده می‌کنند. برای مثال، هنگامی‌که هزینه‌ها بوسیله مسافت سفر تعیین می‌شود، مشتری‌ها نزدیکترین تسهیل به محل کار/خانه یا نزدیکترین مسیر روزانه شان را انتخاب می‌کنند. ما فرض می‌کنیم که مشتری‌ها هیچ اطلاعی از تأخیرات دستگاه‌های خودپرداز ندارند و از این رو نزدیکترین تسهیل را برای درخواست سرویسشان انتخاب می‌کنند.
فرضیاتی که برای این مسأله درنظر گرفته می‌شود به شرح زیر می‌باشد:
گره مشتری وجود دارد که هر یک درخواستی را برای سرویس ایجادمی‌کند؛
تعداد درخواست‌ها در واحد زمان، یک جریان پوآسن مستقل را تشکیل می‌دهند؛
گره خدمت‌رسان بالقوه وجود دارد؛
مشتریان از مراکز تقاضا به سمت مکان این دستگاه‌ها حرکت می‌کنند؛
هر جایگاه خدمت فقط یک خدمت دهنده دارد؛
زمان سرویس یک دستگاه به صورت تصادفی و توزیع نمایی دارد؛
مکان دستگاه‌ها ثابت هستند؛
مشتری‌ها بوسیله نزدیکترین دستگاه خودپرداز خدمت‌رسانی می‌شوند؛
میزان زمان انتظار مشتریان در صف نباید از یک حد ازپیش تعیین شده، فراتر رود؛
ماکزیمم تعداد دستگاه‌های خدمت‌رسان از قبل تعریف شده‌است.
در مسائل مکان‌یابی تک هدفه، هدف مسأله معمولاً هزینه یا پوشش بوده‌است، امّا در مسائل چندهدفه، حداقل یک هدف دیگر وجود دارد که باتوجه به طبیعت این گونه مسائل، با هدف اوّلی درتضاد است.


براین اساس، ما مروری بر روی اهدافی که در مسائل مکان‌یابی چندهدفه توسعه یافته می‌کنیم. این اهداف می‌توانند به صورت زیر توصیف شوند:
هزینه: انواع مختلفی از هزینه وجود دارد. این انواع می‌توانند به دو قسمت ثابت و متغیر تقسیم شوند. هزینه‌های ثابت شامل هزینه شروع و نصب به همراه سرمایه گذاری می‌باشد. هزینه‌های متغیر می‌تواند هزینه حمل و نقل، عملیات، تولید، خدمات، توزیع، تدارکات، دفع پسماند، نگهداری و محیطی باشد. هزینه حمل و نقل بیشترین و هزینه نصب بعد از آن قرار دارد. مسائل مختلفی از یک معیار «هزینه کل» استفاده کرده‌اند که شامل همه هزینه‌ها تحت یک هدف می‌شود.
ریسک‌های محیطی: این هدف شامل ریسک حمل و نقل، ریسک طبیعی، دفع پسماند یا ریسک رفتاری، یا «اثرات نامطلوب» عمومی است که جایگاه بزرگی دارد. به هر حال نسبت ریسک محیطی در مسائل مکان‌یابی کمتر از دیگر هزینه‌هاست.
پوشش: تقریبا مجموعه کامل مسائل مکان‌یابی درباره پوشش مسافت، زمان، مبلغ و یا حتی انحراف پوشش است. اگرچه بسیاری از مسائل از مسافت و پوشش جمعیّت به عنوان هدفشان استفاده می‌کنند، اما در بعضی مسائل نیز زمان مهّم است.
مفهوم تساوی نیز در این طبقه قرار می‌گیرد، زیرا این نوع مسائل، روشی منصفانه در برخورد با مسأله پوشش دارند.
سطح و کارائی خدمت: در این طبقه، هدف سطح سرویس به همراه کارائی قرارمی‌گیرد.
سود: بعضی مسائل به سود خالص (تفاوت بین سودها و هزینه‌ها) علاقمندند.
اهداف دیگر: بعضی اهداف دیگر که در مسائل مکان‌یابی استفاده می‌شوند، مانند دستیابی به منابع به همراه ریسک‌های سیاسی و اجتماعی که نمی‌توانند در دیگر دسته‌ها قرار بگیرند.
سه هدف برای مسأله موردنظر ما درنظر گرفته شده‌است که هدف اول، مینیمم کردن متوسط تعداد مشتریان درحال سفر؛ هدف دوم، مینیمم کردن متوسط تعداد مشتریان در حال انتظار و هدف سوم، ماکزیمم کردن مجموع کارکرد دستگاه‌ها در واحد زمان می‌باشد.
1-4- روش حل
به طور کلی مسائل مکانیابی تسهیلات اصولاً NP-Hardهستند و بعید است بدون کاربرد الگوریتم‌های فراابتکاری بتوان حلّی بهینه را در زمان معقول پیدا کرد و زمان محاسباتی نیز با توجه به اندازه مسأله به صورت نمایی افزایش می یابد.
مسائل بهینه یابی چندهدفه، به طور کلی با یافتن حل‌های بهینه پارتو یا حل‌های مؤثّر کارمی‌کنند. چنین حل‌هایی غیرمغلوب هستند، یعنی هنگامی‌که همه اهداف درنظر گرفته شوند، هیچ حل دیگری برتر از آن‌ها نیست. بیشترین روش‌هایی که برای حل مسائل بهینه سازی چندهدفه به کار می‌روند، روشهای ابتکاری و فراابتکاری هستند.
برای مسائلی که در کلاس NP-Hard قرار می گیرند، تاکنون روش‌های دقیقی که بتواند در حالت کلی و در زمانی معقول به جواب دست یابد توسعه داده نشده‌است. از این رو روش‌های ابتکاری و فراابتکاری مختلفی را برای حل این دسته از مسائل به کار می برند تا به جواب‌های بهینه یا نزدیک به بهینه دست یابند.
در این تحقیق سعی شده‌است که از چندین الگوریتم بهینه سازی چندهدفه استفاده شود. الگوریتم NSGA-II به این خاطر انتخاب شده‌است که این الگوریتم در بسیاری از مقالات به عنوان الگوریتم مرجع مقایسه گردیده‌است. الگوریتم CNSGA-II نیز به این علت انتخاب شده‌است که روشی مناسب برای برخورد با محدودیت‌های حل مسأله ارائه می‌کند. چون باتوجه به ماهیت مسأله، چندین محدودیت سر راه حل مسأله ایجاد شده‌است که راهکار مناسبی برای رسیدگی به این محدودیت‌ها ایجاب می‌کند. الگوریتم NRGA نیز چون جزء جدیدترین الگوریتم‌های ارائه شده در زمینه بهینه سازی چندهدفه می‌باشد مورداستفاده قرار گرفته‌است. در سال‌های اخیر، الگوریتم‌های بهینه سازی مبتنی بر ایمنی مصنوعی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌است که به همین علت، ما در این تحقیق سعی بر آن داریم که از کارآمدترین این الگوریتم‌ها استفاده کنیم. از میان الگوریتم‌های چندهدفه ایمنی، ما از MISA، VIS و NNIA استفاده کرده ایم که در ادامه و در بخش‌های بعدی به نتایج خوبی که دراثر استفاده از این الگوریتم‌ها بدست می‌آید، اشاره می‌کنیم.
1-5- اهمیت و ضرورت تحقیق
امروزه پایانه فروش، پایانه شعب، دستگاه‌های خودپرداز و ... نماد بانکداری الکترونیک است و یافتن مکان بهینه برای این پایانه‌ها و دستگاه‌ها می‌تواند نقش مهمی در حضور یک بانک یا مؤسسه در بازارهای داخلی و خارجی داشته باشد.
در این تحقیق سعی شده‌است که محدودیت‌ها و چالش‌های فراروی این مسأله در دنیای واقعی تا حد ممکن درنظر گرفته شود. به همین منظور محدودیت‌هایی ازقبیل ماکزیمم دستگاه خدمت‌رسانی که می‌تواند به کار گرفته شود و حدّ بالای زمان انتظار برای مشتریان منظور شده‌است. همچنین به‌دلیل اینکه یک هدف، پاسخگوی انگیزه ایجاد شده برای انجام این طرح نمی‌باشد، این مسأله به صورت یک مسأله چند هدفه درنظر گرفته شده‌است تا به دنیای واقعی هر چه نزدیکتر گردد تا در درجه اول سود بانک یا مؤسسه ازطریق انتخاب بهینه دستگاه‌های خودپرداز افزایش یابد و در درجه دوم رضایت مشتریان جلب گردد، به صورتی که هم پوشش مناسب برای خدمت‌رسانی داده شود و هم مدت زمان خدمت‌رسانی به مشتریان حداقل گردد.
1-6- اهداف تحقیق
اهدافی که برای اجرای این تحقیق درنظر گرفته شده‌است عبارتند از:
مروری بر مدل‌های مکانیابی تسهیلات به صورت کلّی
مروری بر مدل‌های مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم
بهینه نمودن استفاده از دستگاه‌های‌های خدمت‌رسان؛ یعنی دستگاه‌های خدمت‌رسان به چه تعداد و در چه محل‌هایی استقرار یابند و چه مراکز تقاضایی به این دستگاههای خدمت‌رسان تخصیص یابند، به‌صورتی که هم رضایت مشتریان جلب شود (این هدف را به صورت کمینه کردن مجموع زمان خدمت‌رسانی به مشتریان که شامل زمان سفر مشتریان از مراکز تقاضا به مراکز خدمت‌رسانی و زمان انتظار آنها برای خدمت‌رسانی درنظر گرفته ایم) و هم مجموع کارکرد دستگاه‌ها بیشینه گردد.
تطبیق الگوریتم‌های مختلف با مسئله مورد بررسی
تجزیه و تحلیل الگوریتم‌های مختلف با استفاده از روشهای مقایسه الگوریتم‌ها
1-7- جمع بندی
مسأله مکانیابی تسهیلات در حالت کلی به عنوان یک مسأله NP-Hard شناخته می‌شود. به‌خصوص در حالتی که محدودیت‌های دیگری نظیر محدودیت انتظار مشتریان در صف و محدودیت در تعداد تسهیلات باز شده نیز مطرح باشد، پیچیدگی این مسأله چندین برابر می‌شود.
هدف اول، مینیمم کردن متوسط تعداد مشتریان درحال سفر؛ هدف دوم، مینیمم کردن متوسط تعداد مشتریان در حال انتظار و هدف سوم، ماکزیمم کردن مجموع کارکرد دستگاه‌ها در واحد زمان می‌باشد.
پایان نامه دارای ساختار زیر است: در فصل دوم برای آنکه خواننده با مفاهیمی که در این پایان‌نامه به کار گرفته شده‌است و همچنین موضوعاتی که در این تحقیق مطرح می‌شود، مروری جامع بر ادبیات موضوعات در بخش‌های مختلف اعم از مکانیابی تسهیلات به صورت کلی، مکانیابی تسهیلات باتوجه به مسأله مطرح شده و محدودیت‌های ایجاد شده به عمل آمده‌است. همچنین الگوریتم‌های چندهدفه‌ای که در این پروژه - ریسرچبه کار گرفته شده‌است به طور عمومی معرفی و تشریح می‌شوند. باتوجه به اینکه سه الگوریتم از این الگوریتم‌ها از مبحث ایمنی مصنوعی است، سعی شده‌است تا مروری مختصر بر این موضوع نیز انجام شود. در آخر نیز روش‌های اندازه گیری عملکرد الگوریتم‌های چندهدفه معرفی شده‌اند.
در فصل سوم ابتدا درمورد مسئله مورد بررسی این تحقیق توضیحات کافی داده می شود و اهداف و محدودیت های فراروی آن شرح داده می شود. سپس، در قسمت طراحی الگوریتم‌ها، الگوریتم‌های درنظر گرفته شده را با مسئله مورد بررسی تطبیق می دهیم.
در فصل چهارم پس از اینکه درمورد تولید مسائل نمونه صحبت کردیم، به تجزیه و تحلیل و مقایسه الگوریتم‌ها خواهیم پرداخت که این کار را به این صورت انجام می‌دهیم که ابتدا معیارهای مختلف را برای تمامی الگوریتم‌ها اندازه گیری کرده و سپس این نتایج را باتوجه به روش‌های موجود درزمینه تحلیل واریانس، مورد تجزیه و تحلیل قرارمی‌دهیم.
در فصل پنجم نیز پس از مروری کلّی بر تحقیقی که انجام شده، چند زمینه تحقیق برای مطالعات آتی به خوانندگان پیشنهاد می‌شود.
4221207272
82867519050 2
00 2

مرور ادبیات

2-1- مقدمه
در این فصل، ابتدا به بحث درباره موضوع مکانیابی تسهیلات می پردازیم. در ابتدا، به مروری بر ادبیات این موضوع می پردازیم. در ادامه، مسائل پوشش که مهمترین و پرکاربردترین مباحث در این حوزه است را توضیح داده و مدل های دیگر مکانیابی تسهیلات را معرفی می نمائیم. سپس باتوجه به اینکه مسئله ما در حیطه مسائل مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم می باشد، به مرور ادبیات این حیطه و خصوصیات این نوع مدل ها می پردازیم. سپس سیستم صف و مسائلی که در این حوزه و ادامه تحقیق، موردنیاز است، شرح داده می شود. همچنین الگوریتم‌های چندهدفه‌ای که در این پروژه - ریسرچبه کار گرفته شده‌است به طور عمومی معرفی و تشریح می‌شوند. باتوجه به اینکه سه الگوریتم از این الگوریتم‌ها از مبحث ایمنی مصنوعی است، سعی شده‌است تا مروری مختصر بر این موضوع نیز انجام شود. در آخر نیز روش‌های اندازه گیری عملکرد الگوریتم‌های چندهدفه معرفی شده‌اند.
2-2- مکانیابی تسهیلات
2-2-1- مرور ادبیات در موضوع مکانیابی تسهیلات [5]
می‌توان استدلال نمود که تحلیل‌های مکانیابی در قرن هفدهم و با مسأله پیِر دِ فِرمَت شروع شد: فرض کنید که سه نقطه در یک صفحه وجود دارد، نقطه چهارمی را پیداکنید به صورتی که مجموع فواصلش تا سه نقطه فرض شده مینیمم گردد. اِوانجلیستا توریچلی نیز یکی از کسانی است که ساختارهای فضایی که نیاز به یافتن یک چنین میانه‌های فاصله‌ای یا «نقاط توریچلی» دارند، به آن نسبت داده شده‌است. به هر حال در قرن اخیر، با «مسأله وِبِر» از آلفرد وِبِر و بعضی از گسترش‌های بعدی اش در مسئله درِزنر و همکارانش دوران جدید تحلیلهای مکانیابی با کاربردش در مکانیابی صنعتی شروع می‌شود. مسأله وِبِر نقاطی را در یک سطح پیدا می‌کند که مجموع فواصل اقلیدسی وزن‌دهی شده آن تا یک مجموعه نقاط ثابت مینیمم گردد. این مسأله به این صورت تفسیر می‌شود که مکان یک کارخانه را به گونه‌ای پیداکنیم که کل مسافت وزن دهی شده آن از تأمین کنندگان و مشتریان مینیمم گردد، که وزن‌ها بیانگر حجم مبادلات می‌باشد، مثل وزن موادی که باید از یک تأمین‌کننده منتقل شود یا حجم محصولات نهایی که برای یک مشتری ارسال می‌شود.
تنها در دهه 60 و 70، با فراهم بودن گسترده قدرت محاسبات برای پردازش و تحلیل مقادیر بزرگی از داده‌ها بود که ما شروع واقعی بهینه سازی جدید و به همراه آن، تحقیق در مسائل مکانیابی را مشاهده می‌کنیم. این دوره را به این دلیل دوره بلوغ تحلیلهای مکانیابی می‌نامند که گرایش زیادی به مطالعه p-median کلاسیک، p-center، پوشش مجموعه، مکانیابی تأسیسات ساده و مسائل تخصیص درجه دوم و گسترش آنها پیدا شد.
در این دوره، کوپر مسأله تک تسهیلی وِبِر را گسترش داد تا مسأله تخصیص-مکانیابی چندتسهیلی را ایجاد کند. سپس مارانزانا این مسأله را از فضای پیوسته به شبکه گسترش داد. به هر حال حکیمی است که شالوده تحقیق در p-median و مسائل دیگر در یک شبکه را کامل می‌کند. مسأله p-median شبیه مسأله وِبِر در یک سطح، مکان p نقطه را در یک شبکه به گونه‌ای پیدا می‌کند که کل مسافت وزن دهی شده با تقاضا را تا نزدیکترین تسهیل مینیمم می‌کند. به علاوه حکیمی مسأله p-center اصلی را ارائه می‌کند که مکان p نقطه را در یک شبکه به گونه‌ای پیدا می‌کند که ماکزیمم مسافت تقاضا تا نزدیکترین تسهیل مینیمم گردد. نتیجه مهم قضیه حکیمی نیز مشخص است، یعنی اینکه یک حل در مسأله p-median، همیشه در گره‌های یک شبکه در مسأله واقع می‌شود، درحالیکه یک حل در مسأله p-center لزومی ندارد که در گره‌ها واقع شود. کاریف و حکیمی اثبات می‌کنند که مسائل p-center و p-median، NP-Hard هستند.
مدلهای پوشش، مسائلی را درنظر می‌گیرند که تقاضاها باید در یک مسافت مطمئنی از زمان سفر پوشش داده شوند. تورِگاس و همکارانش روش حلی را برای اینگونه مسائل که در کاربرد با نام مسأله پوشش مجموعه (LSCP) شناخته می‌شود را فرمول بندی و ارائه کردند. مکان تسهیلات برای خدمات اورژانسی از این مسأله الهام می‌شوند. چِرچ و رِوِله، مسأله مکانیابی حداکثر پوشش (MCLP) را ارائه کردند. این مسأله، مکانهای بهینه‌ای را برای تعداد معیّنی از تسهیلات پیدا می‌کند که جمعیّتی که درون یک فاصله خدمت‌رسانی مشخص، پوشش داده می‌شوند، حداکثر گردد.
دیگر مسأله بنیادی با مفهوم پوشش، مسأله تخصیص درجه دوم (QAP) می‌باشد که به دلیل طبیعت درجه دوّم فرموله کردن تابع هدفش به این نام خوانده می‌شود. تعدادی (N) تسهیل که در همان تعداد جایگاه (N) به گونه‌ای واقع می‌شوند که کل هزینه انتقال مواد درمیان آنها مینیمم گردد. هزینه حرکت مواد بین هر دو مکان بوسیله ضرب یک وزن یا جریان در فاصله بین مکان‌ها بدست می‌آید. مدل خطی آن بوسیله کوپمنس و بِکمن ارائه شد که مورد خاصی از مسأله حمل و نقل شناخته شده‌است. این مسأله NP-Hard علائق بسیاری را برای تحقیق ایجاد کرد و هنوز هم حل آن در هر اندازه ای، بسیار سخت به نظر می‌رسد.
دهه 80 و 90 تحقیقاتی را در تحلیل مکانیابی دید که به رشته‌های دیگر نیز گسترش پیدا کرد و نتایج سودمندی را از دیدگاه مدل سازی و کاربرد بدست آورد. این نوآوری‌ها تا به امروز نیز ادامه دارد.
از جمله این مدل‌ها می‌توان به مکان‌یابی رقابتی، مکان تسهیلات گسترده، مکانیابی تصادفی، مسیریابی، مکان‌یابی هاب و جلوگیری از جریان اشاره کرد. به عنوان کاربردهای جدید در این دوران می‌توان به ناحیه‌هایی ازجمله برنامه ریزی خدمات اورژانسی، کاربردهای محیط زیستی همچون تسهیلات زیان آور و ترکیب مکانیابی با مدیریت زنجیره تأمین اشاره کرد.
مدلهای مکانیابی رقابتی: حکیمی مدلهای رقابتی را درون تئوری مکانیابی وارد کرد. بیشتر نتایج در این زمینه یک فضای گسسته یا یک شبکه را درنظر می‌گیرند. اخیراً مدل‌های مکانیابی رقابتی پیوسته توسط داسکی و لاپورته ارائه شده‌است.
مدلهای مکانیابی تسهیلات گسترده: یک تسهیل اگر در مقایسه با محیطش، خیلی کوچکتر از یک نقطه به نظر برسد، گسترده نامیده می‌شود. چنین مدل‌هایی بارها در وضعیت‌های طراحی شبکه به کار گرفته شده‌است. مِسا و بوفی یک سیستم دسته بندی شامل مسائلی برای تعیین خط مسیر حمل و نقل مواد خطرناک ارائه کردند. اخیراً یک مثال بوسیله بریمبرگ و همکارانش آورده شده‌است که مسأله مکانیابی یک دایره درون یک کره را درنظر می‌گیرد، به صورتی که فاصله از تسهیلات موجود باید مینیمم گردد.
مکانیابی تصادفی: مدلهای مکانیابی تصادفی هنگامی رخ می‌دهند که داده‌های مسأله فقط به روشی احتمالی شناخته شوند. بِرمن و همکارانش مسائلی را درنظر گرفتند که ورود به تسهیلات به صورت تصادفی است و اثر تراکم نیز باید درنظر گرفته می‌شد. لوگندران و تِرِل یک مسأله LA با ظرفیت نامحدود را با تقاضاهای تصادفی حسّاس به قیمت درنظر گرفتند. بِرمن و کراس یک کلاس کلی از «مسائل مکانیابی با تقاضای تصادفی و تراکم» را ارائه کردند.
مسیریابی مکان: ترکیب تحلیلهای مکانیابی با زمینه‌های شناخته شده مسائل مسیریابی وسایل نقلیه، ناحیه جدید دیگری از مدل سازی، یعنی مسیریابی مکان را ایجاد می‌کند.
مکانیابی هاب: در چنین مسائل مکانیابی، هاب‌ها به عنوان متمرکزکننده‌ها یا نقاط سوئیچینگ ترافیک عمل می‌کنند، خواه برای مسافران خطوط هوایی باشد، خواه بسته‌های کوچک در سیستمهای سوئیچینگ. جریان بین منابع و مقاصد اساس مدل سازی این دسته از مسائل را تشکیل می‌دهد. اُکِلی اساس تحلیلهای مکانیابی هاب را بنانهاد. آن مدل‌ها به صورتی مدل سازی شد تا بهترین مکان‌ها برای متصل کردن ترمینال‌ها را باتوجه به مینیمم کردن هزینه‌های کل تراکنش‌ها، پیدا کند.
جلوگیری از جریان: در بسیاری از مسائل مکانیابی، تقاضاها فرض می‌شوند که در گره‌های یک شبکه رخ می‌دهند. یک تغییر جالب که بوسیله مسائل فرض می‌شود این است که تقاضا بوسیله جریانی از وسایل نقلیه یا پیاده‌هایی که از میان اتصالات شبکه عبور می‌کنند، ارائه می‌شوند. ازجمله کاربردهای این حیطه می‌توان به دستگاه‌های خودپرداز و ایستگاه‌های نفتی اشاره کرد. چنین مسائلی اولین بار توسط هاچسون و بِرمن و همکارانش ارائه شد.
مکانیابی یا جابجایی وسایل خدمات اورژانسی: مقدار شگرفی از تحقیقات در مطالعه مکانیابی وسایل خدمات اورژانسی ایجاد شده‌است. چَپمن و وایت اولین کار را برحسب محدودیت‌های کاربردی که در LSCP کاربرد دارد، ارائه کردند. مطالعه میرچندانی و اُدُنی زمان‌های سفر تصادفی را در مکانیابی تسهیلات اورژانس درنظر می‌گیرد. همچنین باتوجه به کاربردهای وسایل اورژانسی، مدل MEXCLP که توسط داسکین ارائه شده‌است، مدل MCLP را با محدودیت‌های احتمالی گسترش می‌دهد. رِپِده و برناردو، مدل TIMEXCLP را ارائه کردند که MEXCLP را با تغییر تصادفی در تقاضا گسترش می‌دهد.
کاربردهای مرتبط با محیط زیست: تسهیلات زیان آور و مفاهیم دیگر: بعضی از تحلیلهای مکانیابی در موضوع محیط زیست، مربوط به مکان تسهیلاتی می‌شود که برای جمعیت مجاورشان مضر یا نامطبوع هستند. گُلدمن و دیِرینگ و همچنین چِرچ و گارفینکل جزء اولین افرادی بودند که مکانیابی برای تسهیلات زیان آور یا تسهیلاتی که ترجیح می‌دهیم دور از دسترس باشند را درنظر گرفتند.
تحلیلهای مکانیابی با مدیریت زنجیره تأمین: مدیریت زنجیره تأمین (SCM) شامل تصمیمات درمورد تعداد و مکان تسهیلات و جریان شبکه در حیطه تأمین، تولید و توزیع می‌شود. در اولین کارها در برنامه ریزی پویا، بالُو از برنامه نویسی پویا برای جابجایی انبارها در طول دوره برنامه‌ریزی استفاده می‌کند. جئوفریون و پاورز محیطی یکپارچه را بین مکان و SCM درنظر می‌گیرد.
2-2-2- معیارهای دسته بندی مدلهای مکانیابی
مدلهای مکانیابی تسهیلات می‌توانند باتوجه به اهداف، محدودیتها، حل‌ها و دیگر خصوصیات دسته بندی شوند. در زیر، هشت معیار رایجی که برای دسته بندی مدل‌های مکانیابی تسهیلات سنتی استفاده می شود، آورده شده‌است ‍‍[6]:
مشخصات مکان: مشخصات مکان تسهیلات و جایگاه‌های تقاضا شامل مدل‌های مکانیابی پیوسته، مدل‌های شبکه گسسته، مدل‌های اتصال هاب و غیره می‌شود. در هر یک از این مدل‌ها، تسهیلات می‌توانند فقط در جایگاه‌هایی واقع شوند که توسط شرایط مکانی مجاز هستند.
اهداف: هدف یکی از معیارهای مهم برای دسته بندی مدل‌های مکانیابی است. هدف مدل‌های پوشش، مینیمم کردن تعداد تسهیلات برای پوشش همه نقاط تقاضا یا ماکزیمم کردن تعداد تسهیلاتی است که باید پوشش داده شوند. هدف مدل‌های p-center مینیمم کردن ماکزیمم فاصله (یا زمان سفر) بین نقاط تقاضا و تسهیلات است. آن‌ها اغلب برای بهینه کردن تسهیلات در بخش‌های عمومی همچون بیمارستان‌ها، اداره‌های پست و آتش‌نشانی‌ها استفاده می‌شوند. مدل‌های p-median سعی می‌کنند که جمع فاصله (یا متوسط فاصله) بین نقاط تقاضا و نزدیکترین تسهیلشان مینیمم گردد. شرکت‌هادر بخش‌های عمومی اغلب از مدل‌های p-median استفاده می‌کنند تا برنامه توزیع تسهیل را به گونه‌ای بریزند که مزایای رقابتشان را بهبود دهند.
روش‌های حل: روش‌های حل مختلف در مدل‌های مکانیابی مختلف همچون مدل‌های بهینه‌سازی و مدل‌های توصیفی بدست می‌آیند. مدل‌های توصیفی از رویکردهای ریاضی همچون برنامه نویسی ریاضی یا برنامه نویسی عددی استفاده می‌کنند تا حل‌های مختلف را برای سبک و سنگین کردن اکثر اهداف مهم در مقابل یکدیگر جستجو کنند. در مقابل، مدل‌های توصیفی، از شبیه سازی یا رویکردهای دیگری استفاده می‌کنند تا موفقیت دستیابی به الگوی مکانیابی را افزایش دهند تا حلی با درجه مطلوب بدست آید. روش‌های حل ترکیبی نیز بوسیله گسترش مدلهای توصیفی با تکنیک‌های بهینه سازی توسعه داده شده‌است تا مسائل مکانیابی تعاملی یا پویا (مثل سرورهای متحرک) را بسازند.
مشخصات تسهیلات: مشخصات تسهیلات نیز مدل‌های مکانیابی را به انواع مختلف تقسیم می‌کند. مثلاً، محدودیت تسهیل می‌تواند منجر به مدلی با یا بدون ظرفیت خدمت‌رسانی شود، و تکیه تسهیلات به یکدیگر می‌تواند به مدل‌هایی منجر شود که همکاری تسهیلات را به حساب آورند یا نیاورند.
الگوی تقاضا: همچنین مدل‌های مکانیابی می‌توانند براساس الگوهای تقاضا دسته بندی شوند. اگر یک مدل تقاضای انعطاف پذیر داشته باشد، پس آن تقاضا محیطی متفاوت با تصمیمات مکانیابی تسهیلات مختلف خواهد داشت؛ درحالیکه یک مدل با تقاضای غیرانعطاف پذیر، به علت تصمیمات مکانیابی تسهیلات، با آن الگوی تقاضا متفاوت نخواهد بود.
نوع زنجیره تأمین: مدل‌های مکانیابی می‌تواند بوسیله نوع زنجیره تأمینی که درنظر می‌گیرند تقسیم شوند (یعنی مدلهای تک مرحله‌ای درمقابل مدل‌های چند مرحله ای). مدل‌های تک‌مرحله‌ای بر روی سیستمهای توزیع خدمت تنها با یک مرحله تمرکز می‌کنند، درحالیکه مدل‌های چندمرحله ای، جریان خدمات را در طول چند سطح سلسله مراتبی درنظر می‌گیرند.
افق زمانی: افق زمانی، مدل‌های مکانیابی را به مدل‌های استاتیک و پویا دسته بندی می‌کند. مدل‌های استاتیک، کارایی سیستم را با درنظر گرفتن همزمان همه متغیرها بهینه می‌کند. درمقابل، مدل‌های پویا، دوره‌های زمانی مختلف را با تغییر داده‌ها درطول این دوره‌ها درنظر می‌گیرند و حل‌هایی را برای هر دوره زمانی با وفق دادن با شرایط مختلف ارائه می‌کند.
پارامترهای ورودی: روش دیگری برای دسته بندی مدل‌های مکانیابی براساس خصوصیت پارامترهای ورودی به مسأله است. در مدلهای قطعی، پارامترها با مقادیر مشخص پیش بینی می‌شوند و بنابراین، این مسأله، برای حل‌های ساده و سریع، ساده سازی می‌شود. به هر حال، برای بیشتر مسائل جهان واقعی، پارامترهای ورودی ناشناخته هستند و طبیعتاً ماهیت احتمالی/تصادفی دارند. مدل‌های مکانیابی احتمالی/تصادفی برای رسیدگی به ماهیت پیچیده مسائل جهان واقعی از توزیع احتمالی متغیرهای تصادقی استفاده می‌کنند یا مجموعه‌ای از طرحهای ممکن را برای پارامترهای نامعیّن درنظر می‌گیرند.
همچنین مدل‌های مکانیابی می‌توانند براساس مشخصات دیگری همچون مدل‌های تک محصولی درمقابل مدلهای چندمحصولی و یا مدلهای کششی درمقابل مدلهای فشاری متمایز شوند.
2-2-3- مسائل پوشش
ایده اصلی پشت مدلهای پوشش مکانیابی تسهیلات به گونه‌ای است که بعضی خدمات موردنیاز مشتریان فراهم شود. دو هدف برای مکانیابی تسهیلات وجود دارد که آیا همه مشتریان در شبکه با حداقل تسهیلات پوشش داده می‌شوند یا هر تعدادی از مشتریان که ممکن است با تعداد مشخصی از تسهیلات پوشش داده شوند. در اینجا به مسائل پوشش در شبکه می‌پردازیم [7]،[8].
2-2-3-1-مسأله پوشش مجموعه
برای ساده سازی، فرض می‌کنیم که همه مشتریان و تسهیلات در گره‌های شبکه واقع می‌شوند. در ادامه، ما از اندیس i برای اشاره به مشتریان و از اندیس j برای اشاره به تسهیلات استفاده می‌کنیم. همچنین تقاضاها (یا وزن‌ها) در گره i را با و تعداد تسهیلاتی است که باید مکانیابی شوند را با p نمایش می‌دهیم. همچنین ما را به عنوان کوتاهترین مسیر (یا زمان، هزینه یا هر عدم مطلوبیت دیگری) بین گره تقاضای و جایگاه تسهیل در گره تعیین می‌کنیم. اگر گره i بتواند بوسیله تسهیل در مکان j پوشش داده شود، قرارمی‌دهیم، درغیر اینصورت . همچنین را مجموعه همه جایگاه‌های کاندیدشده‌ای قرار می‌دهیم که می‌توانند گره تقاضای i را پوشش دهند. اینکه p تسهیل در کجا واقع شوند و کدام تسهیل باید کدام گره تقاضا را سرویس دهد، تصمیمات کلیدی در اینگونه مسائل هستند.
مسائل پوشش مجموعه در ابتدای دهه 70 ایجاد شد. هدف LSCP مکانیابی حداقل تعداد تسهیلات به گونه‌ای است که هر گره تقاضا بوسیله یک یا چند تسهیل «پوشش» داده شود. به طور کلی، تقاضا در یک گره i توسط تسهیل j پوشش داده شده نامیده می‌شود اگر فاصله (یا زمان سفر) بین گره‌ها کمتر از فاصله بحرانی D باشد. به علاوه، D به ماکزیمم فاصله یا زمان خدمتی که تصمیم‌گیرنده مشخص می‌کند اشاره می‌کند.
با این توضیحات، می‌توان مدل مکان پوشش مجموعه را که اولین بار توسط تورِگاس و همکارانش ارائه شد، به صورت زیر فرموله کرد:
(1.2)
(2.2)
(3.2)
تابع هدف (1.2) تعداد تسهیلاتی که استفاده می‌شوند را مینیمم می‌کند. محدودیت (2.2) تعیین می‌کند که برای هر نقطه تقاضای i، حداقل یک تسهیل باید در مجموعه ایجاد گردد که بتواند این گره را پوشش دهد. محدودیت‌های (3.2) محدودیت‌های تکمیلی هستند.

2-2-3-2- مسأله مکانیابی حداکثر پوشش
درمقابل مسأله پوشش مجموعه که در بالا آورده شد، مسأله مکانیابی حداکثر پوشش (MCLP) سعی نمی‌کند که همه مشتریان را پوشش دهد. تعداد p تسهیل را فرض کنید که هدف ما مکانیابی این تسهیلات به گونه‌ای است که بیشترین تعداد ممکن از مشتریان را پوشش دهیم. منظور از پوشش را نیز در بالا آوردیم.
با تعیین این محدودیت‌های مدل پوشش مجموعه، چِرچ و رِوِله مسأله مکانیابی حداکثر پوشش را به صورت زیر فرمول بندی کردند:
(4.2)
(5.2)
(6.2)(3.2)
(7.2)
که اگر گره تقاضای i پوشش داده شود، برابر یک خواهد بود، درغیر اینصورت صفر می‌شود. تابع هدف (4.2) تعداد تقاضاهایی که پوشش داده می‌شوند را ماکزیمم می‌کند. محدودیت (5.2)، متغیرهای مکان و پوشش را به همدیگر مرتبط می‌کند و نشان می‌دهد که گره تقاضای i نمی‌تواند به عنوان پوشش داده شده تلقی گردد مگر اینکه ما حداقل یک تسهیل را در یکی از جایگاه‌های کاندید شده مستقر کنیم که بتواند آن گره را پوشش دهد. محدودیت (6.2) تعداد تسهیلات را به p محدود می‌کند و محدودیت‌های (3.2) و (7.2) محدودیت‌های تکمیلی هستند.
اگر تعداد تسهیلاتی که برای پوشش تمام تقاضاها نیاز است، از منابع دردسترس بیشتر شود، یک گزینه، راحت کردن الزامات برای پوشش کامل می‌باشد.
2-2-3-3- مسائل p-center
نوع دیگری از مسائل کلاسیک پوشش، اصطلاحاً مسائل p-center نامیده می‌شود. هدف مسائل p-center ، مکانیابی تعداد معین p تسهیل به گونه‌ای است که بزرگترین فاصله بین هر مشتری و نزدیکترین تسهیلش تا حد ممکن کوچک شود. اگرچه از دیدگاه نظری، مسائل p-center متفاوت هستند، اما یک روش دوبخشی ساده می‌تواند به کار گرفته شود تا مسائل p-center را به عنوان بخشی از مسائل پوشش حل نماید. این مسأله می‌تواند به صورت زیر فرمول بندی شود که Q ماکزیمم فاصله است که باید مینیمم گردد:
(8.2)
(9.2)
(10.2)
(6.2)
(11.2)
(3.2)
(12.2)محدودیت (9.2) ما را مطمئن می‌کند که هر گره تقاضا تخصیص داده شده‌است، درحالیکه محدودیت (10.2) تصریح می‌کند که این تخصیصها می‌توانند فقط در تسهیلاتی که بهره برداری شده‌اند ایجاد شود. محدودیت (6.2) بیان می‌کند که دقیقاً p تسهیل می‌تواند ایجاد شود. محدودیت (11.2) ماکزیمم فاصله را برحسب متغیرهای تصمیم تعیین می‌کند. این محدودیت‌ها تصریح می‌کنند که Q باید بزرگتر یا مساوی با فاصله‌ای باشد که برای هر گره تقاضا تخصیص داده می‌شود.
2-2-3-4- مسائل p-median
درمقابل مسائل p-center با اهداف مینیماکسش که در قسمت قبل توضیح داده شد، مسائل p-median اهداف مینیمم مجموع دارند. به عبارت دیگر مسائل p-median ، p تسهیل را به‌گونه‌ای مکان‌یابی می‌کنند که مجموع فواصل بین همه مشتریان و نزدیکترین تسهیل مرتبطشان مینیمم گردد. رِوِله و سواین مسأله p-median را به صورت زیر فرمول بندی کردند:
(13.2)
(9.2)
(10.2)
(6.2)
(3.2)
(12.2)
تابع هدف (13.2) کل فاصله‌ای که در تقاضا ضرب شده‌است را مینیمم می‌کند. از آنجائیکه تقاضاها مشخص هستند و کل تقاضا ثابت است، این هدف در حکم مینیمم کردن متوسط فاصله ضرب در تقاضا است. به خاطر داشته باشید که این فرمول بندی خیلی شبیه به فرمول بندی مسأله p-center است مگر در تابع هدف و محدودیت شماره (11.2).

2-2-4- مسائل دیگر مکانیابی [8]
در این بخش به اختصار به انواع دیگری از مدل‌های مکانیابی که در مقالات استفاده شده‌است اشاره می‌کنیم. اولین نوع، مدل‌هایی هستند که به تسهیلات نامطلوب اشاره می‌کنند. چنین مدل‌هایی به مکانیابی تسهیلاتی همچون تأسیسات تصفیه فاضلاب، محل‌های بازیافت زباله‌ها، نیروگاه‌ها یا زندان‌ها می‌پردازند که همسایگی آنها با نواحی مسکونی نامطلوب به نظر می‌رسد.
به عنوان سیستم‌هایی که معمولاً شامل دو یا چند سطح از تسهیلات می‌شوند، از سیستمهای سلسله مراتبی استفاده می‌کنیم. بسیاری از سیستمها در طبیعت سلسله مراتبی هستند. این تسهیلات معمولاً برحسب نوع خدماتی که ارائه می‌کنند سلسله مراتبی هستند. مثلاً مراکز مراقبت‌های پزشکی را درنظر بگیرید که شامل کلینیک‌های عمومی، بیمارستان‌ها و مراکز دارویی هستند.
نوع دیگری از مدل‌ها، به مدل‌های مکانیابی می‌پردازد که اهداف «یکسان» دارند. این مدل‌ها، تسهیلات را به گونه‌ای مکانیابی می‌کنند که برای همه مشتریان به طور مساوی دردسترس باشند.
ناحیه فعال دیگر در این زمینه، مکانیابی هاب‌هاست. هاب به عنوان توپ در مرکز یک چرخ است و منظور از آن، تسهیلاتی است که به بعضی جفت‌های منبأ-مقصد به عنوان گره‌های معاوضه و حمل و نقل سرویس دهی می‌کند و در سیستمهای ترافیک و ارتباطات استفاده می‌شود.
نوع دیگر از مدل‌های مکانیابی، مدل‌های مکانیابی رقابتی است. مثالی از این نمونه به این صورت است که دو فروشنده انحصاری یک محصول را درنظر بگیرید که تسهیلی را هر کدام در یک پاره خط ایجاد می‌کنند. آنها از ابزاری مشابه استفاده می‌کنند و در مکان و قیمت رقابت می‌کنند.
در پایان، تسهیلات گسترده و مسائل جانمایی تسهیلات را درنظر بگیرید. در هر دو زمینه، به خاطر اینکه اندازه تسهیلات در قیاس با فضایی که در آن واقع شده‌اند قابل چشم پوشی نیست، تسهیلات نمی‌توانند به صورت یک نقطه بر روی نقشه نشان داده شوند و خیلی بزرگتر از آن هستند که به صورت یک نقطه درنظر گرفته شوند. به عنوان نمونه‌هایی از مسائل جانمایی، آرایش ایستگاه‌های کاری در یک اداره و قراردادن اتاق‌ها در یک بیمارستان را می‌توان نام برد.
2-2-5- مسائل مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکمما در این بخش به مسائل پیدا کردن مکان‌های بهینه برای مجموعه‌ای از تسهیلات در حضور تقاضای مشتریان تصادفی و تراکم در آن تسهیلات می‌پردازیم. ما به این گونه مسائل به عنوان «مسائل مکانیابی با تقاضای تصادفی و تراکم» (LPSDC) نگاه می‌کنیم [9]. اکثراً ما بحث درباره مسائل را به شبکه محدود می‌کنیم، حتی اگر این مدل‌ها بتواند به مکان‌های گسسته گسترش یابند.
اهمیت مشهود پرداختن به مسائل مکانیابی تسهیلات در حضور عدم قطعیت‌های گوناگون، منجر به تعداد زیادی از مقالات در این موضوع می‌شود. اصولاً مدل‌های LPSDC بر روی دو منبع از عدم قطعیت متمرکز می‌شود: (1) مقدار واقعی و مقدار زمانی که تقاضا بوسیله هر مکان مشتری تولید می‌شود و (2) از دست دادن تقاضا (یا جریمه پولی) به علت ناتوانی تسهیل در فراهم کردن سرویس مناسب به (بعضی از) مشتریان به علت تراکم در آن تسهیل.
این گونه مسائل به پیدا کردن بهترین مکان‌ها برای مجموعه‌ای از تسهیلات می‌پردازند تا ظرفیت سرویس (تعداد خدمت دهندگان) را در تسهیل j مشخص کند. نتیجه چنین سیستمی می‌تواند به صورت یک سیستم صف با M صف و سرویس دهنده مشاهده شود. حتی تحلیل‌های توصیفی چنین سیستمهایی (یعنی با فرض اینکه تصمیمات مکانیابی در حال حاضر گرفته شده‌اند) می‌تواند توانایی حال حاضر سیستم صف را گسترش دهد. چنین مسائلی، قابلیت‌های مسائل مکان‌یابی «کلاسیک» (که بیشتر آن‌ها NP-complete شناخته می‌شوند) را با پویایی پیچیده سیستم‌های صف ترکیب می‌کند. بنابراین، در ساختن یک مدل LPSDC کاربردی، بعضی فرض‌ها و تخمین‌های ساده سازی باید انجام شود تا مدل را قابل حل کند.
یک ناحیه مهم کاربرد مدل‌های LPSDC، مکان‌یابی تسهیلات خدمات اورژانسی (مانند بیمارستان‌ها)، ایستگاه‌های پلیس، ایستگاه‌های آتش نشانی و آمبولانس‌ها هستند. توانایی پاسخگویی به یک درخواست برای خدمت‌رسانی در زمان مناسب، به چنین سیستم‌هایی اختصاص دارد (مثلاً استاندارد رایج برای آمبولانس‌ها در آمریکای شمالی برای پاسخگویی به تلفن‌های با ارجحیت بالا، 3 دقیقه می‌باشد). خصوصیت پایه چنین سیستم‌هایی غیرقابل پیش بینی بودن تعداد و زمان رسیدن تلفن‌ها برای درخواست و اثری که روی کارایی سیستم تراکمی می‌گذارد است و هنگامی‌که بعضی از این تسهیلات درخواست‌های بسیاری را برای خدمت در دوره زمانی مشخصی دریافت می‌کنند، نتیجه آن مشخص می‌شود. به راستی که از لحاظ تاریخی، مسأله مکان‌یابی تسهیلات خدمات اورژانسی، محرّک اصلی برای تحقیقات بیشتر در این زمینه را فراهم کرده‌است.
دیگر ناحیه مهم کاربرد این مسائل که کمتر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌است، مکان‌یابی خرده فروشی‌ها یا تسهیلات خدمت‌رسانی دیگر است که مقدار کل تجارت (تقاضای مشتری) در یک تسهیل ممکن است هنگامی‌که نرخ خدمت‌رسانی به علت تراکم کاهش می‌یابد، به طور معکوس عمل کند. درحالی که بعضی از مدل‌هایی که برای مکان‌یابی تسهیلات اورژانسی توسعه پیدا کرده‌اند، می‌توانند به خوبی برای تسهیلات غیراورژانسی نیز به کار روند، این دو دسته از کاربردها، خصوصیات مختلف خودشان را نیز ایجاد می‌کنند.
2-2-5-1- مرور ادبیات مسائل مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم [10]
باتوجه به انعطاف پذیری تقاضا، دسترسی به یک تسهیل می‌تواند برحسب مجاورت با مشتریان بالقوه اش (وِرتر و لاپیِره)، به صورت کل زمان موردنیاز برای دریافت سرویس (پارکر و سرینیواسان) مدل سازی شود. در این مورد یا موارد دیگر، شکل تابع تقاضای مورداستفاده، گسترشی از انعطاف پذیری تقاضا را نشان می‌دهند. بیشتر توابع تقاضای رایج در مقالات به شکل‌های زیر هستند: تابع خطی (وِرتر و لاپیِره؛ پارکر و سرینیواسان)؛ تابع نمایی (بِرمن و پارکان؛ بِرمن و کاپلان و درِزنِر)؛ و تابع مرحله‌ای (بِرمن و کِراس).
اگر انتخاب مشتری را درنظر بگیریم ( که بدین معنی است که هر عضو این حق را دارد که خود تسهیلش را انتخاب کند و نه اینکه توسط یک مرکز به یکی اختصاص پیدا کند)، یک گروه از مقالات، انتخاب بهینه را فرض می‌کنند، یعنی، هر مشتری، تسهیلی که برحسب مزیتش بهینه است را انتخاب می‌کند. بسیاری از نویسندگان به سادگی فرض می‌کنند که مشتریان به نزدیکترین تسهیل مراجعه می‌کنند، درحالیکه پارکر و سرینیواسان فرض می‌کنند که مشتریان، تسهیلی که بیشترین منفعت را دارد انتخاب می‌کنند. درمقابل، گروه دوم مطالعات، انتخاب احتمالی را فرض می‌کنند، یعنی، انتخاب تسهیل توسط مشتری، براساس توزیع احتمالی است که از سودمندی و مجاورت هر تسهیل ایجاد می‌شود. این فرض اغلب در محیط بازار استفاده می‌شود و شاید یک کار اصولی از هاف، مؤثرترین مدل در این دسته باشد. همچنین ماریانوف و همکارانش یک مسأله مکانیابی تسهیلات با تراکم را پیشنهاد کردند که از یک مدل انتخابی احتمالی برای نشان دادن رفتار تخصیص مشتریان استفاده می‌کرد.
مسأله موردنظر ما که تا حدودی در تئوری مکان‌یابی تسهیلات، پایه‌ای به حساب می‌آید، توجّهات بسیاری را در مقالات به خود جلب کرده‌است؛ مخصوصاً اینکه تقابل جنبه‌های مکانیابی و تصادفی (صف بندی)، آن را چالش برانگیز کرده‌است [11]. این مسأله متعلق به دسته‌ای از مسائل مکانیابی با تقاضای تصادفی و تراکم و سرویس دهندگان ثابت (LPSDC) است که توسط بِرمن و کراس مرور شده‌است. مطالعه مدل‌هایی از این نوع، با ماریانوف و سِرا در سال 1998 شروع شده‌است. مقالات دیگری نیز در این زمینه نوشته شده‌است که می‌توان به مقالات بِرمن، کراس و وانگ؛ ماریانوف و ریوس؛ ماریانوف و سِرا؛ وانگ، باتا و رامپ اشاره کرد. به علت پیچیدگی باطنی مسأله، همه مقالاتی که در بالا آورده شده، ساده سازی‌های بزرگی را انجام داده‌اند: فرض می‌شود که تقاضا گسسته است، یا فرض می‌شود که تعداد یا ظرفیت تسهیلات (یا هر دو) ثابت هستند، فرض می‌شود که مکان‌های تسهیلات بالقوه گسسته و بینهایت هستند، فرض می‌شود که فرایند رسیدن تقاضا پواسن باشد و همچنین معمولاً فرض می‌شود که فرایند خدمت‌رسانی نمایی است.
ترکیب حالت تصادفی (شامل تراکم بالقوه در تسهیلات) در مدل‌های نوع پوشش تسهیلات، با مسأله مکانیابی حداکثر پوشش موردانتظار (MEXCLP) توسط داسکین شروع شد؛ و تعداد قابل ملاحظه‌ای از دیگر کاربردها نیز در ادامه آن آورده شد. اما این مدل شامل بعضی ساده سازی‌های بزرگی بود، برای مثال: احتمال اینکه یک خدمت‌رسان مشغول باشد، مستقل از هر خدمت دهنده دیگری است و این موضوع برای همه خدمت دهندگان یکسان است؛ این احتمالات نسبت به مکان و حجم کار یکسان هستند. ماریانوف و سِرا فرض کردند که: (1) تقاضای مشتریان توسط یک فرایند پواسن تولید می‌شود؛ (2) توزیع زمان خدمت نمایی است؛ (3) هر تسهیل به صورت یک سیستم صف M/M/1/a با ظرفیت محدود a عمل می‌کند؛ و (4) همه تقاضاها هنگامی‌که برای خدمت‌رسانی به سیستم می‌رسند، اگر سیستم پر باشد، فرض می‌شود که تقاضا از دست می‌رود. توسط این مدل، تقاضای مشتریان ممکن است ازبین برود، چون یا تسهیل در شعاع پوشش آن وجود ندارد و یا تسهیلات مسدود شده‌اند. هدف، قرار دادن m تسهیل به گونه‌ای است که تقاضا‌ها را هرچه بیشتر پاسخ دهد. ماریانوف و ریوس این مدل را برای مکانیابی دستگاه‌های خودپرداز به کار گرفتند. در مدل آن‌ها، دستگاه‌ها، حافظه کوچکی دارند که هر کدام می‌تواند تعداد ثابتی، b، درخواست را نگهدارند که آن به این علت است که درخواست‌های دستگاه‌ها، اندازه ثابتی (53 بایت) دارند. همچنین دستگاه‌ها به صورت یک صف M/M/1، حداکثر b درخواست در صف (یعنی حافظه) را انجام می‌دهد. اگر یک درخواست درحالی برسد که حافظه پر است، آن درخواست ازدست می‌رود (و باید دوباره فرستاده شود)، و برای اینکه مطمئن باشیم که این رویداد نادر است، یک محدودیت سطح سرویس اعمال شده‌است. به هر حال تعداد کل دستگاه‌ها،به جای اینکه به عنوان قسمتی از فرایند بهینه سازی تعیین شود، ثابت هستند. مدل LSCP این مدل توسط ماریانوف و سِرا گسترش داده شد که در آن، هدف، پیدا کردن حداقل تعداد تسهیلات به گونه‌ای است که همه مشتریان، یک تسهیل در شعاع پوششان داشته باشند و محدودیت بر روی حداکثر نسبت تقاضای از دست رفته (یا حداکثر زمان انتظار) رعایت شود. باید به یاد داشته باشیم که این مدل، فرض می‌کند که مشتریان به جای اینکه به نزدیکترین تسهیل مراجعه کنند، می‌توانند به هر تسهیل باز شده‌ای در شعاع پوشش تخصیص یابند. بنابراین، آنها به جای مکانیسم انتخاب مشتری، مکانیسم انتخاب هدایت شده را انتخاب می‌کنند.
2-2-5-2- مکانیابی تسهیلات با تقاضای تصادفی و تراکم
دو منبع بالقوه برای از دست دادن تقاضا به صورت زیر است [12]:
عدم پوشش: این مورد زمانی اتفاق می‌افتد که هیچ کدام از تسهیلات به اندازه کافی به مشتری نزدیک نیستند که سطح مناسبی از راحتی را فراهم کنند.
عدم سرویس: این مورد زمانی اتفاق می‌افتد که مشتری تصمیم می‌گیرد که یک تسهیل را ملاقات کند، اما باتوجه با سطح سرویسی که در آنجا دریافت می‌کند، ناراضی می‌شود. علت‌های زیادی ممکن است وجود داشته باشد که حادثه شکست خدمت اتفاق افتد: یکی از رایج ترین آنها (و مرتبط ترین به تصمیمات مکانیابی) تراکم (پرجمعیتی) در آن تسهیل است.
برای مدل سازی تقاضایی که به علت تراکم از دست می‌رود، ما هر تسهیل را به صورت یک صف مارکفی با ظرفیت ثابت معین درنظر می‌گیریم و فرض می‌کنیم که اگر این ظرفیت به دست آمده باشد، تقاضای مشتری هنگامی‌که درطول این دوره می‌رسد، از دست می‌رود (یعنی، مشتریان بالقوه‌ای که هنگام پر بودن سیستم می‌رسند، مسدود می‌شوند).
مدل‌های LPSDC اصولاً به تقابل چهار مجموعه از عناصر مربوط می‌شود [9]:
مشتریان: که برای انجام خدمت، درخواست می‌دهند.
تسهیلات: که به منابعی (خدمات دهندگان) که برای انجام خدمات موردنیاز است مکان می‌دهند.
خدمت دهندگان: که خدمت درخواست شده را انجام می‌دهند، و
درخواست انجام خدمت: که توسط مشتریان انجام می‌شود و بوسیله اتصال یک مشتری با یک خدمت دهنده دردسترس، رسیدگی می‌شود.
دیگر اجزاء موردنیاز برای توصیف یک مدل LPSDC به صورت زیر هستند: انواع فراهم شدن خدمت (که یا مشتریان به تسهیلات سفر می‌کنند تا به خدمت دهندگان دست یابند و یا خدمت‌دهندگان متحرّک، به مکان مشتریان سفر می‌کنند)، طبیعت و نتایج تراکم (هنگامی‌که یک تسهیل درخواست‌های بسیار زیادی برای انجام خدمت دریافت می‌کند، چه عکس العملی از خود نشان می‌دهد؟)، فرضیات رفتار مشتری (مشتریان تصمیم می‌گیرند که برای بدست آوردن خدمت، به کدام تسهیل مراجعه کنند یا یک «مرجع مرکزی» وجود دارد که مشتریان را به تسهیلات متصل می‌کند)، نوع اهداف و احتیاجات خاص دیگر مانند «استانداردهای پوشش» (که معمولاً به صورت محدودیت‌ها بیان می‌شود).
یک شبکه مشخص را فرض می‌کنیم ، که N، مجموعه گره‌ها و A مجموعه کمان‌هاست. برای از استفاده می‌کنیم که به کوتاهترین مسیر از x به y است.
مشتریان: فرض می‌شود که مشتریان در گره‌های شبکه واقع می‌شوند. نسبت را برای همه درخواست‌هایی که برای انجام خدمت از گره ایجاد می‌شود درنظر می گیریم که . معمولاً فرض می‌شود که کل تقاضای مشتریان برای خدمت‌رسانی، یک فرایند پوآسن از جنس زمان با نرخ است. همچنین فرایند درخواست خدمت برای هر گره i، یک فرایند پوآسن با نرخ می‌باشد. درحالیکه بیشتر مدل‌ها، از ساختار تقاضای مشتریانی که در بالا توضیح داده شد استفاده می‌کنند، بعضی تلاشها برای دخالت دادن امکان ازدست دادن تقاضا به علت تراکم انجام شده‌است. این می‌تواند بوسیله تعریف دوباره نرخ تقاضا در گره i به صورت تعریف شود که C، بعضی اندازه‌های هزینه تراکم است که بوسیله مشتریان اتفاق می‌افتد و یک تابع غیر افزایشی است. در ادامه این بخش، به طور عمومی فرض می‌کنیم که تحت تأثیر تراکم قرار نمی‌گیرد.
تسهیلات: ما فرض می‌کنیم که حداکثر M تسهیل وجود دارد که باید مکان‌یابی شود. ما فرض میکنیم که یک مجموعه گسسته از مکان‌های بالقوه تسهیلات X تعیین شده‌است (که ) و . این فرضیات نیز بدون از دست دادن عمومیت انجام می‌شود: باتوجه به استدلالاتی که توسط بِرمن، لارسون و چیو انجام شده‌است می‌توان نشان داد که اگر به تسهیلات اجازه دهیم که در هر جایی در طول کمان واقع شوند، یک حل بهینه در یک مجموعه گسسته از مکان‌ها بدست می‌آید که شامل گره‌های شبکه است که بوسیله بعضی نقاط داخلی در طول کمان ایجاد شده‌است. بنابراین، با تکمیل کردن مجموعه گره‌های اصلی بوسیله بعضی گره‌های «ساختگی» اضافی، می‌توان فرض کرد که X گره‌ای است.
خدمت دهندگان: هر تسهیل j می‌تواند بین 1 و K خدمت دهنده داشته باشد. بسته به ماهیت خدمتی که بوسیله این تسهیل انجام می‌شود، خدمت دهندگان یا ثابت هستند، یعنی به طور ثابت در تسهیل واقع می‌شوند، یا متحرک هستند، یعنی برای انجام خدمت به مکان مشتریان سفر می‌کنند. تعداد خدمت دهندگانی که در تسهیل j واقع می‌شوند، یک متغیرتصمیم گیری در مدل می‌باشد.
درخواست خدمت: معمولاً یک درخواست برای انجام خدمت، به یک «یارگیری» بین مشتری ایجاد کننده درخواست و یکی از خدمت دهندگان موجود در سیستم احتیاج دارد. این کار معمولاً به صورت زیر انجام می‌شود:
اول باید تعیین کنیم که آیا مکان i بوسیله سیستم پوشش داده می‌شود یا خیر؟ معمولاً برای اینکه یک مشتری پوشش داده شود فرض می‌شود که با استاندارد‌های پوشش معینی مطابقت دارد (مثلاً، تعداد خدمت دهنده کافی باید در اطراف مشتری واقع شده باشد و غیره). این استانداردهای پوشش اغلب از طریق قانونگذاری یا قوانین اجرایی ایجاد می‌شود. اگر مکان مشتری i پوشش داده نشده باشد، همه درخواست‌های خدمت که از i ایجاد می‌شود، به صورت خودکار بوسیله سیستم برگردانده می‌شود (صرفنظر از اینکه آیا سیستم در حال حاضر متراکم هست یا خیر؟). معمولاً برای از دست دادن پوشش مجموعه یک جریمه درنظر گرفته می‌شود. یک تفسیر دیگر از گسترش ندادن پوشش به یک مشتری این است که مشتری بوسیله بعضی خدمات «دیگر» یا «ذخیره» پوشش داده شود (مثلاً، یک خدمت آمبولانس غیردولتی)؛ پس جریمه پوشش ندادن، می‌تواند به عنوان حق الزحمه قرارداد فرعی تفسیر می‌شود.
زمانی که معین می‌شود که درخواست خدمت از یکی از مشتریان «پوشش داده شده» بیاید، یک ارزیابی انجام می‌شود که آیا حالت فعلی سیستم اجازه می‌دهد که فرایند درخواست انجام شود یا خیر؟ این ارزیابی معمولاً در دو مرحله اتفاق می‌افتد: اول، قوانین منطقه‌ای و مکان مشتری برای تعیین «زیرسیستم» مشتری، استفاده می‌شود، یعنی، کدام تسهیلات و خدمت دهندگان می‌توانند به طور بالقوه به این درخواست پاسخ دهند (این ممکن است شامل همه خدمت دهندگان در شبکه شود و یا فقط خدمت دهندگانی که در شعاع سفر معینی از مکان مشتری واقع شده‌اند و غیره). بعد، تعداد درخواست‌های انجام نشده در زیرسیستم ارزیابی می‌شود و تصمیم گیری می‌شود که آیا این درخواست پذیرفته شود یا رد شود؟ این تصمیم معمولاً براساس ظرفیت زیرسیستم صورت می‌پذیرد (مثلاً برای یک صف «ازدست رفته»، اگر هیچ خدمت دهنده‌ای در حال حاضر دردسترس نباشد، یک عدم پذیرش ممکن است اتفاق بیفتد؛ در موارد دیگر ممکن است این محدودیت وجود داشته باشد که چه تعداد درخواست می‌تواند در یک زمان مشخص در صف وجود داشته باشد). معمولاً یک جریمه مرتبط با قبول نکردن یک درخواست وجود دارد. باز هم تأکید می‌کنیم، برخلاف نپذیرفتن یک درخواست از مشتریانی که پوشش داده نشده‌اند که به صورت خودکار است، نپذیرفتن درخواست یک مشتری که پوشش داده شده‌است، براساس حالت سیستم است. به خاطر داشته باشید که قوانین منطقه ای، درجه همکاری بین تسهیلات گوناگون و خدمت دهندگان را در سیستم معین می‌کند.
بعد، درخواست پذیرفته شده به یکی از تسهیلات متصل می‌شود (یعنی تخصیص پیدا می‌کند). این تخصیص ممکن است به قوانین اتصال مطمئن بستگی داشته باشد، همانطور که به حالت فعلی سیستم بستگی دارد (مثلاً، یک درخواست ممکن است به نزدیکترین تسهیل متصل شود و یا ممکن است به نزدیکترین تسهیل با حداقل یک خدمت دهنده آزاد متصل شود و غیره). همچنین قوانین اتصال به فرضیات رفتار مشتریان نیز بستگی دارد، یعنی اینکه کدام تسهیل باید این درخواست را انجام دهد به مشتری بستگی دارد یا به بعضی مراجع مرکزی. ما، این مورد را که مشتری تصمیم می‌گیرد که کدام تسهیل باید به درخواستش رسیدگی کند به عنوان «انتخاب کاربر» و موردی که یک مرجع مرکزی این تصمیم را می‌گیرد به عنوان «انتخاب هدایت شده» می‌شناسیم.
معمولاً یک درخواست پذیرفته شده در یک تسهیل معین، در صف قرار می‌گیرد تا یک خدمت دهنده، دردسترس قرار گیرد. زمانی که این اتفاق می‌افتد، خدمت دهنده و مشتری «یارگیری» کرده‌اند. درمورد خدمت دهندگان متحرک، لازم است که این خدمت‌دهندگان از مکان فعلی شان به مکان مشتری سفر کنند (که متحمل هزینه سفر می‌شوند).
معمولاً مسائل مکانیابی با خدمت دهندگان متحرک، دارای مشخصات زیر هستند:
این تخصیص بستگی به حالت فعلی خدمت دهندگان در زمان ارسال دارد. برای خدمت دهندگان ثابت، این تخصیص ممکن است قبل از تصمیم گیری برای انجام خدمت اتفاق بیفتد، بنابراین ممکن است گفته شود که خدمت دهندگان متحرک ممکن است با یکدیگر همکاری کنند، درحالیکه خدمت دهندگان ثابت تمایلی به این کار ندارند.
اگر یک کاربر، درخواستی را انجام دهد و نزدیکترین خدمت دهنده مشغول باشد، خدمت دهنده دیگری ارسال می‌شود. یعنی، این تخصیص، در حالت مطلق، به نزدیکترین تسهیل اتفاق نمی‌افتد.
مسائل مکانیابی احتمالی اغلب می‌توانند به خوبی به صورت مجموعه مستقلی از سیستم‌های صف، مدل سازی شوند. این استقلال، ازطریق ابزاری ناشی می‌شود که حتی اگر زمان‌های خدمت از یک توزیع نمایی پیروی کنند، درمورد هنگامی‌که زمان سفر احتمالی است، این امر صادق نیست. بنابراین، تئوری صف M/G/m مناسب‌تر از تئوری M/M/m است.
حال به فرموله کردن مسأله می‌پردازیم. محدودیت‌های مسأله معمولاً شامل موارد ذیل است:
- یک حد بالای M بر روی کل تعداد تسهیلاتی که می‌توانند واقع شوند:
(14.2)
- یک حد بالای K بر روی کل تعداد خدمت دهندگانی که می‌تواند واقع شوند:
(15.2)
- استانداردهای پوشش: بسته به احتیاجات پوششی که استفاده می‌شود، می‌تواند شکل‌های گوناگونی به خود بگیرد. شاید ساده ترین (و قدیمی‌ترین) شکل این محدودیت‌ها، به این نیاز دارد که حداقل تعداد مشخصی از این خدمت دهندگان ،، باید در حداکثر فاصله مشخصی از هر مکان مشتری i، واقع شوند. اجازه دهید زیرمجموعه‌ای از مکان‌های تسهیلات بالقوه در فاصله موردنیاز از i باشد. پس این محدودیت می‌تواند به صورت زیر بیان شود:
(16.2)
شکل پیچیده تر این محدودیت پوشش، ممکن است احتیاجاتی احتمالی را به زمان‌های پاسخ تحمیل کند. مثلاً، یک پاسخ سه دقیقه‌ای زمان پاسخ را درنظر بگیرید که برای درخواست‌های آمبولانس با ارجحیت بالا موردنیاز است. شکل دیگری از محدودیت‌ها، ممکن است یک حد بالایی را بر روی نسبت درخواست‌هایی که برگردانده می‌شود ،، اعمال کند. به طور خلاصه، ما می‌توانیم یک محدودیت عمومی را به صورت زیر ارائه کنیم. اجازه دهید که یک متغیر تصادفی باشد که بیانگر «سطح سرویسی» است که بوسیله سیستم به نقاط تقاضای مشتری i تحویل می‌شود (مثلاً، زمان پاسخ). اجازه دهید، ، بیانگر حداقل فراوانی مطلوب این اتفاق باشد (مثلاً، 95% از این زمان). بنابراین، یک محدودیت سطح سرویس کلی می‌تواند به صورت زیر بیان شود:
(17.2)
اکنون، مسأله LPSDC عمومی می‌تواند به صورت زیر فرمول بندی شود:
(18.2)
باتوجه به محدودیت‌های (15)، (16) و (17)

بدیهی است که برای اینکه فرمول بندی بالا را ساده کنیم، به بعضی روشها احتیاج داریم تا پارامترهای کارایی سیستم گوناگونی را که در توسعه تابع هدف و محدودیت‌ها استفاده شد را ارائه کنیم (یعنی، احتمال برگرداندن ، زمان انتظار صف و غیره). متأسفانه، معمولاً بیان تحلیلی کلی برای این مقادیر دردسترس نیست. این منجر به دو رویکرد ممکن می‌شود: رویکرد اول نیاز دارد که فرضیاتی ساده سازی مطمئنی را بر روی عملیات سیستم ایجاد کنیم (مانند قوانین منطقه‌ای ساده، زمان‌های سفر قابل اغماض و غیره). دومین رویکرد شامل استفاده از تکنیک‌هایی براساس توصیف است (مثل شبیه سازی) تا اندازه‌های کارایی سیستم موردنیاز را برای مقادیر خاص بردار مکان x محاسبه کنیم. علاوه بر آن می‌توان از بعضی تکنیک‌های ابتکاری استفاده کرد.
2-3- نظریه صف
انتظار در صف هر چند بسی ناخوشایند است، اما متأسفانه بخشی از واقعیت اجتناب ناپذیر زندگی را تشکیل می‌دهد. انسان‌ها در زندگی روزمره خود با انواع مختلف صف، که به از بین رفتن وقت، نیرو و سرمایه آن‌ها می‌انجامد، روبه رو می‌شوند. اوقاتی که در صف‌های اتوبوس، ناهارخوری، خرید و نظایر آن‌ها به هدر می‌رود، نمونه‌های ملموسی از این نوع اتلاف‌ها در زندگی است. در جوامع امروزی صف‌های مهمتری وجود دارد که هزینه‌های اقتصادی و اجتماعی آن‌ها به مراتب بیش از نمونه‌های ساده فوق است.
2-3-1- مشخصات صف [13]
یک مدل صف در شکل (2-1) نشان داده شده‌است. آن می‌تواند یک مدل صف مثل ترتیب ماشین آلات یا اپراتورها باشد.

شکل 2-1- مدل پایه‌ای صف
یک مدل صف بوسیله مشخصات زیر توصیف می‌شود:
فرایند رسیدن مشتریان
معمولاً فرض می‌کنیم که زمان بین رسیدن‌ها مستقل هستند و یک توزیع رایج دارند. در بسیاری از کاربردهای عملی، مشتریان باتوجه به یک جریان پواسن (یعنی زمان بین رسیدن‌ها نمایی) می‌رسند. مشتریان ممکن است یک به یک و یا به صورت دسته‌ای برسند.
رفتار مشتریان
مشتریان ممکن است صبور باشند و راضی باشند که (برای یک مدت طولانی) منتظر بمانند. یا مشتریان ممکن است کم حوصله باشند و بعد از مدتی صف را ترک کنند.
زمان‌های رسیدن
معمولاً فرض می‌کنیم که زمان‌های رسیدن مستقل هستند و به طور یکسان توزیع شده‌اند و مستقل از زمان بین رسیدن‌ها هستند. مثلاً زمان‌های رسیدن ممکن است به صورت قطعی یا نمایی توزیع شده باشد. همچنین ممکن است که زمان‌های رسیدن، وابسته به طول صف باشد.
نظم سرویس
ترتیبی که مشتریان ممکن است به صف وارد شوند به صورت‌های زیر می‌تواند باشد:
کسی که اول می‌آید، اوّل هم سرویس دهی می‌شود، مثل ترتیب رسیدن‌ها
ترتیب تصادفی
کسی که آخر می‌آید، اول سرویس دهی می‌شود.
حق تقدّم
اشتراک پردازنده (در کامپیوتر که قدرت پردازششان را در میان کل کارها در سیستم، به طور مساوی تقسیم می‌کنند).
ظرفیت سرویس
ممکن است یک سرور تک و یا گروهی از سرورها به مشتریان کمک کنند.
اتاق انتظار
ممکن است محدودیتهایی در رابطه با تعداد مشتریان در سیستم وجود داشته باشد.
یک کد سه قسمتی برای مشخص کردن این مدل‌های به صورت a/b/c استفاده می‌شود که حرف اول توزیع زمان بین رسیدن‌ها و حرف دوم توزیع زمان سرویس را مشخص می‌کند. مثلاً برای یک توزیع عمومی از حرف G و برای توزیع نمایی از حرف M (که M بیانگر فاقد حافظه بودن است) استفاده می‌شود. حرف سوم و آخر نیز تعداد سرورها را مشخص می‌کند. این نمادسازی می‌تواند با یک حرف اضافه که دیگر مدل‌های صف را پوشش دهد، گسترش یابد. مثلاً، یک سیستم با توزیع زمان بین رسیدن و زمان سرویس دهی نمایی، یک سرور و داشتن اتاق انتظار فقط برای N مشتری (شامل یکی در سرویس) بوسیله چهار کد حرفی M/M/1/N نشان داده می‌شود.
در این مدل پایه، مشتریان یک به یک می‌رسند و همیشه اجازه ورود به سیستم را دارند، همیشه اتاق وجود دارد، هیچ حق تقدّمی وجود ندارد و مشتریان به ترتیب رسیدن سرویس دهی می‌شوند.
در یک سیستم G/G/1 با نرخ رسیدن و میانگین زمان سرویس ، مقدار کار که در واحد زمان می‌رسد برابر است. یک سرور می‌تواند به یک کار در واحد زمان رسیدگی کند. برای جلوگیری از اینکه طول صف بینهایت نشود، باید .
معمولاً از نماد زیر استفاده می‌کنند:

اگر ، نرخ اشتغال یا بکارگیری سرور نامیده می‌شود، چون کسری از زمان است که سرور، مشغول کارکردن است.
2-3-2- قانون لیتِل [13]
اگر E(L)، میانگین تعداد مشتریان در سیستم، E(S)، میانگین زمان اقامت مشتری در سیستم باشد و ، متوسط تعداد مشتریانی باشد که در واحد زمان وارد سیستم می‌شوند، قانون لیتِل، رابطه بسیار مهمی را بین این سه نماد می‌دهد و به صورت زیر بیان می‌شود:
(19.2)در اینجا فرض می‌شود که ظرفیت سیستم برای رسیدگی به مشتریان کافی است (یعنی، تعداد مشتریان در سیستم به سمت بینهایت میل نمی‌کند).
به طور حسی، این نتیجه می‌تواند به صورت زیر فهمیده شود: فرض کنید که مشتریان هنگامی‌که به سیستم وارد می‌شوند، یک دلار در واحد زمان می‌پردازند. این پول می‌تواند به دو روش گرفته شود. روش اول اینکه به مشتریان اجازه دهیم که به طور پیوسته در واحد زمان بپردازند. پس متوسط درآمدی که توسط سیستم کسب می‌شود، برابر E(L) دلار در واحد زمان است. روش دوم این است که به مشتریان اجازه دهیم که برای اقامتشان در سیستم، 1 دلار را در واحد زمان در موقع ترک سیستم بپردازند. در موازنه، متوسط تعداد مشتریانی که در واحد زمان، سیستم را ترک می‌کنند برابر متوسط تعداد مشتریانی است که به سیستم وارد می‌شوند. بنابراین سیستم، یک متوسط درآمد دلار را در واحد زمان کسب می‌کند.
با به کار بردن قانون لیتِل در صف، رابطه‌ای بین طول صف، و زمان انتظار W به دست می‌آید:
(20.2)
2-3-3- صف M/M/1
این مدل، حالتی را درنظر می‌گیرد که زمان بین رسیدن‌ها، نمایی با میانگین ، زمان‌های سرویس، نمایی با میانگین و یک سرور مشغول کار است. مشتریان به ترتیب رسیدن، سرویس دهی می‌شوند. ما نیاز داریم که:
(21.2)درغیراینصورت، طول صف منفجر خواهد شد (قسمت قبل را ببینید). مقدار ، کسری از زمان است که سرور، مشغول کار است.
میانگین تعداد مشتریان در سیستم و همچنین میانگین زمانی که در سیستم گذرانده می‌شوند به صورت زیر بیان می‌شود:
(22.2)
و با استفاده از قانون لیتِل،
(23.2)
میانگین تعداد مشتریان در صف، ، می‌تواند از E(L) و با کم کردن میانگین تعداد مشتریان در سیستم بدست آید:
(24.2)
میانگین زمان انتظار، E(W)، از E(S) و با کم کردن میانگین زمان سرویس بدست می‌آید:
(25.2)
2-4- مسائل بهینه سازی چندهدفه
بسیاری از مسائل کاربردی در جهان واقعی را مسائل بهینه سازی ترکیباتی چندهدفه تشکیل می‌دهند، زیرا متغیر‌های مجزا و اهداف متضاد به طور واقعی در ذات آنها است. بهینه سازی مسائل چندهدفه نسبت به مسائل تک هدفه متفاوت بوده، زیرا شامل چندین هدف است که باید در بهینه‌سازی به همه اهداف همزمان توجه شود. به عبارت دیگر الگوریتم‌های بهینه سازی تک هدفه، حل بهینه را با توجه به یک هدف می یابند و این در حالی است که در مسائل چندهدفه (با چندهدف مخالف و متضاد) معمولاً یک حل بهینه مجزا را نمی توان بدست آورد. بنابراین طبیعی است که مجموعه ای از حل‌ها برای این دسته از مسائل موجود بوده و تصمیم گیرنده نیاز داشته باشد که حلّی مناسب را از بین این مجموعه حل‌های متناهی انتخاب کند و در نتیجه حل مناسب، جواب‌هایی خواهد بود که عملکرد قابل قبولی را نسبت به همه اهداف داشته باشد.
2-4-1- فرمول بندی مسائل بهینه سازی چندهدفه
مسائل بهینه سازی چندهدفه را به طور کلی می‌توان به صورت زیر فرموله کرد:
(26.2)

x یک حل است و S مجموعه حل‌های قابل قبول و k تعداد اهداف در مسأله و F(x) هم تصویر حل x در فضای k هدفی و هم مقدار هر یک از اهداف است.
تعریف حل‌های غیرمغلوب: حل a حل b را پوشش می‌دهد، اگر و تنها اگر:
(27.2)
(28.2)
به عبارت دیگر، حل‌های غیرمغلوب، به حل‌های گفته می‌شود که حل‌های دیگر را پوشش داده ولی خود، توسط حل‌های دیگر پوشش داده نمی‌شوند. در شکل (2-2) چگونگی پوشش سایر حل‌ها (دایره‌های با رنگ روشن) توسط مجموعه حل‌های غیرمغلوب (دایره‌های تیره رنگ) نشان داده شده‌است. در این شکل، جبهه‌ی پارتو با خط چین نشان داده شده‌است.
هدف B
هدف A
هدف B
هدف A

شکل 2-2- مجموعه حل‌های غیرمغلوب
2-4-2- الگوریتم‌های تکاملی برای بهینه سازی مسائل چندهدفه بر مبنای الگوریتم ژنتیک
با توجه به آنکه بسیاری از مسائل بهینه سازی، NP-Hard هستند، بنابراین حل به روش‌های دقیق در یک زمان معقول غیرممکن بوده و در نتیجه، استفاده از روش‌های فراابتکاری در این موارد مناسب می باشد. درحقیقت الگوریتم‌های فراابتکاری برای زمانی که محدودیت زمانی وجود دارد و استفاده از روش‌های حل دقیق میسّر نبوده و یا پیچیدگی مسائل بهینه سازی زیاد باشد، به دنبال جواب‌های قابل قبول هستند.
اولین پیاده سازی واقعی از الگوریتم‌های تکاملی، «الگوریتم ژنتیک ارزیابی برداری» توسط دیوید اسکافر در سال 1984 انجام گرفت. اسکافر الگوریتم را به سه بخش انتخاب، ترکیب و جهش که به طور جداگانه در هر تکرار انجام می‌شدند، تغییر داد. این الگوریتم به صورت کارآمدی اجرا می‌شود، اما در برخی از حالات مانند اریب بودن اهداف، با مشکل مواجه می‌شود. درواقع هدف اول الگوریتم‌های بهینه یابی چندهدفه، یعنی رسیدن به جواب‌های بهینه پارتو، به نحو شایسته‌ای توسط این الگوریتم بدست می‌آید، ولی جواب‌های بدست آمده از گستردگی و تنوع خوبی برخوردار نیستند.
در ادامه این قسمت، به سه الگوریتم تکاملی چند هدفه که مبنای اصلی آنها، الگوریتم ژنتیک می‌باشد، می‌پردازیم. الگوریتم NSGA-II به این خاطر انتخاب شده‌است که این الگوریتم در بسیاری از مقالات به عنوان الگوریتم مرجع مقایسه گردیده‌است. الگوریتم CNSGA-II نیز به این علت انتخاب شده‌است که روشی مناسب برای برخورد با محدودیت‌های حل مسأله ارائه می‌کند؛ چون باتوجه به ماهیت مسأله، چندین محدودیت سر راه حل مسأله ایجاد شده‌است که راهکار مناسبی برای رسیدگی به این محدودیت‌ها ایجاب می‌کند. الگوریتم NRGA نیز چون جزء جدیدترین الگوریتم‌های ارائه شده در زمینه بهینه سازی چندهدفه می‌باشد مورداستفاده قرار گرفته‌است.
2-4-2-1- الگوریتم ژنتیک مرتب سازی نامغلوب
دب و همکارانش [14]، یک نخبه گرایی دسته بندی یا مرتب سازی نامغلوب را در الگوریتم‌های ژنتیک پیشنهاد دادند. در اغلب مواقع، این الگوریتم شباهتی به NSGA ندارد، ولی مبتکران نام NSGA-II را به دلیل نقطه پیدایش آن، یعنی همان NSGA، برای آن حفظ کردند.
در این روش، ابتدا جمعیت فرزندان، ، با استفاده از جمعیت والدین، ، ساخته می‌شود. در اینجا به جای پیدا کردن جواب‌های نامغلوب از ، ابتدا دو جمعیت با یکدیگر ترکیب شده و جمعیت با اندازه 2N را ایجاد می‌کنند. سپس از یک مرتب سازی نامغلوب برای دسته بندی تمام جمعیت استفاده می‌شود، البته این مرتب سازی، نسبت به مرتب سازی بر روی ، به تعداد مقایسه بیشتری نیاز دارد. در این شیوه، یک مقایسه عمومی در بین اعضای که مجموع دو جمعیت فرزندان و والدین است، انجام می‌شود و پس از ایجاد صف‌های متفاوت نامغلوب، به ترتیب اولویت (اولویت صفها نسبت به هم) جمعیت بعدی، یکی یکی از این صف‌ها پر می‌شود. پر کردن جمعیت ، با بهترین صف نامغلوب شروع شده و سپس به ترتیب با دومین صف نامغلوب و همین طور سومین و الی آخر، تا زمانی که پر شود، ادامه می‌یابد. از آنجا که اندازه برابر 2N است، تمام اعضای آن ممکن است نتوانند در قرارگیرند و به راحتی جواب‌های باقیمانده را حذف خواهیم کرد. شکل (2-3) نحوه عمل الگوریتم NSGA II را نمایش می‌دهد.

شکل 2-3- نمایشی از نحوه عملکرد NSGA-II
درمورد جواب‌هایی که در صف آخر با استفاده از عملگر نخبه گرایی ازبین می‌روند، باید مهارت بیشتری به کار برده و جواب‌هایی که در ناحیه ازدحام کمتری قراردارند را حفظ کرد. درواقع برای رعایت اصل چگالی در بین جواب‌ها، جواب‌هایی که در ناحیه ازدحامی کوچکتری هستند، برای پر کردن ، در اولویت قرار دارند.
یک استراتژی شبیه بالا در پیشرفت مراحل اولیه از تکامل الگوریتم، تأثیر زیادی نخواهد داشت، چرا که اولویت‌های زیادی در جمعیت ترکیب شده از فرزندان و والدین وجود دارد. احتمالاً جواب‌های نامغلوب زیادی وجود دارند که آماده قرارگرفتن در جمعیت قبل از آن که اندازه‌اش از N تجاوز کند، می‌باشند. یک مسأله مهم و در عین حال سخت این است که مابقی جمعیت چگونه باید پر شود؟ اگرچه درخلال مراحل بعدی شبیه سازی الگوریتم، احتمالاً بیشتر جواب‌های موجود در جمعیت با اندازه 2N، در رده جواب‌هایی با بهترین درجه نامغلوب بودن قرار می‌گیرند و تعداد آن‌ها از N متجاوز خواهد شد، اما الگوریتم بالا با یک راهکار موقعیتی انتخاب، وجود مجموعه متنوعی از جواب‌ها در جمعیت را تضمین می‌کند. با چنین راهکاری، یعنی زمانی که به‌نحوی تمام ناحیه بهینه پارتو توسط جمعیت پوشانده می‌شود، در ادامه الگوریتم، جواب‌های گسترده تری را در فضای جواب فراهم خواهدآورد.
در ادامه، الگوریتم NSGA-II را به اختصار آورده ایم [15]:
گام 1: جمعیت فرزندان و والدین را با یکدیگر ترکیب کرده و را می‌سازیم:

جمعیت حاصل را با استفاده از یک مرتب سازی نامغلوب به صفوف دسته بندی می‌کنیم.
گام 2: قرارمی‌دهیم، i=1، سپس تا زمانی که ، عملیات زیر را تکرار می‌کنیم:

گام 3: روال مرتب سازی ازدحام را اجرا کرده و با استفاده از مفهوم فاصله ازدحام، ارزشهای متفاوتی را برای از جواب‌های تعیین می‌کنیم.
گام 4: جمعیت فرزندان را از با استفاده از یک الگوریتم انتخاب مسابقه‌ای ازدحام و عملگرهای ترکیب و جهش ایجاد می‌کنیم.
گام سوم از الگوریتم بالا، مرتب سازی برحسب ازدحام جواب‌ها در صف i (منظور آخرین صفی است که احتمالاً برخی از جواب‌های موجود در آن نتوانسته‌اند در جمعیت قرار گیرند)، با بکارگیری مفهوم فاصله ازدحام انجام می‌شود. بنابراین، جمعیت به صورت نزولی تحت میزان بزرگی ارزش فاصله ازدحام مرتب شده و در گام چهارم یک عملگر انتخاب مسابقه‌ای ازدحام که مبنای مقایسه آن همان فاصله ازدحام است بکار برده می‌شود. لازم به ذکر است، مرتب سازی نامغلوب واقع در گام اول می‌تواند به همراه عمل پر کردن جمعیت به صورت موازی انجام شود. درواقع هر بار که یک صف نامغلوب، پیدا شده و تست می‌شود که ازنظر اندازه می‌تواند به جمعیت اضافه شود یا نه، درصورتی که نتواند، دیگر نیازی نیست که مرتب سازی بیشتری انجام دهیم. این موضوع، به کاهش زمان اجرا الگوریتم کمک می‌کند.
2-4-2-2- الگوریتم NSGA-II محدود شده
اگر در حین حل مسأله‌ای که باید حل شود، حل‌هایی ایجاد شود که با محدودیت‌های مسأله مغایرت داشته باشد و آن‌ها را نقض کند و درنتیجه غیرقابل قبول باشد، چگونه باید با این موضوع برخورد کرد؟ روش‌های مختلفی برای مقابله با این موضوع وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به توابع جریمه و یا نادیده گرفتن و حذف حل غیرقابل قبول ایجاد شده اشاره کرد.
الگوریتم CNSGA-II، همانند الگوریتم NSGA-II عمل می‌کند، تنها با این تفاوت که برای رسیدگی به محدودیت‌ها، روشی را برمی‌گزیند که براساس مفهوم غلبه و امتیازدهی عمل می‌کند [14].
این روش که به محدودیت رسیدگی می‌کند، از انتخاب تورنمنت دودویی استفاده می‌کند که دو حل از جمعیت، انتخاب و حل بهتر انتخاب می‌شود. باتوجه به محدودیتها، هر حل می‌تواند یا قابل قبول و یا غیرقابل قبول باشد. بنابراین، ممکن است حداکثر سه وضعیت به وجود آید:
هرد و حل قابل قبول باشند؛
یکی از حل‌ها قابل قبول و دیگری غیرقابل قبول باشد؛
هر دو حل غیر قابل قبول باشند.
برای مسائل بهینه سازی تک هدفه، از یک قانون ساده برای هر مورد استفاده می‌کنیم:
مورد 1) حلی که تابع هدف بهتری دارد را انتخاب می‌کنیم.
مورد 2) حل قابل قبول را انتخاب می‌کنیم.
مورد 3) حلی که کمترین انحراف از محدودیت‌ها را دارد انتخاب می‌کنیم. باتوجه به اینکه در هیچدام از موارد، اندازه تابع هدف و محدودیت‌ها با یکدیگر مقایسه نشده‌اند، هیچ نیازی به داشتن پارامترهای جریمه نیست، این موضوعی است که این رویکرد را مفید و جذاب کرده‌است.
درمورد مسائل بهینه سازی چندهدفه، دو مورد آخر می‌تواند همانطور که هستند استفاده شوند و مورد اول نیز می‌تواند با استفاده از اپراتور مقایسه ازدحام، حل شود. برای مقایسه کردن در این الگوریتم، تعریف «غلبه» را بین دو حل i و j تعریف می‌کنیم.
تعریف 1) حل i اگر یکی از وضعیت‌های زیر درست باشد، گفته می‌شود که از لحاظ محدودیت بر حل j غلبه دارد:
حل i قابل قبول است ولی حل j نیست.
حل i و j هر دو غیر قابل قبول می‌باشند، اما حل i انحراف از محدودیت کمتری دارد.
حل i و j قابل قبول هستند و حل i، حل j را مغلوب می‌کند.
اثر استفاده از مفهوم غلبه محدودیت این است که، هر حل قابل قبول، رتبه غیرمغلوبی بهتری از هر حل غیرقابل قبول دارد. همه حل‌های قابل قبول، باتوجه به سطح غلبه شان و براساس مقادیر توابع هدفشان رتبه بندی می‌شوند. به هر حال، از بین دو حل غیر قابل قبول، حلی که کمترین انحراف از محدودیت را دارد، دارای رتبه بهتری است. به هر حال، این اصلاح، در مفهوم غلبه، تغییری در پیچیدگی NSGA-II ندارد. بقیه فرایند CNSGA-II، همانطور که قبلاً درمورد NSGA-II توضیح داده شد، اجرا می‌شود.
2-4-2-3- الگوریتم ژنتیک رتبه بندی نامغلوب
این الگوریتم که توسط الجدان و همکارانش [16] ارائه شده، الگوریتم انتخاب چرخ رولت رتبه‌بندی شده را با الگوریتم رتبه بندی جمعیت برمبنای پارتو ترکیب می‌کند. در این الگوریتم از الگوریتم انتخاب چرخ رولتی استفاده شده‌است که به هر عضو، یک اندازه برازش برابر با رتبه اش در جمعیت، تخصیص می‌دهد؛ بالاترین رتبه، بیشترین احتمال را دارد که انتخاب شود (درمورد ماکزیمم سازی).
این احتمال به صورت معادله زیر محاسبه می‌شود:
(29.2)
که N، تعداد اعضاء این جمعیت است. در این الگوریتم، اعضاء در یک جبهه، براساس فاصله ازدحامشان و جبهه ها براساس رتبه غلبه شان رتبه می‌گیرند.
الگوریتم NRGA، همان طور که سودوکد آن را در شکل (2-4) مشاهده می کنید، به این صورت است که ابتدا، یک جمعیت تصادفی والدین، P، ایجاد می‌شود. مرتب کردن جمعیت براساس غلبه است. به هر حل، برازشی (یا رتبه ای) برابر سطح غلبه اش، تخصیص داده می‌شود (1 برای بهترین سطح، 2 برای سطح بعدی و الی آخر).
Initialize Population P
{ Generate random population-size N
Evaluate Objective Values
Assign Rank (level) Based on Pareto dominance-sort }
Generate Child Population Q
{ Ranked based Roulette Wheel Selection
Recombination and Mutation }
for i=1 to g do
for each member of the combined population do
Assign Rank (level) Based on Pareto-sort
Generate sets of non-dominated fronts

–277

2-12- کاربردهای تکنیک ISSR PAGEREF _Toc336514306 h 34
2-12-1- انگشت‌نگاری ژنتیکی PAGEREF _Toc336514307 h 34
2-12-2- تنوع ژنتیکی و آنالیز فیلوژنتیکی PAGEREF _Toc336514308 h 34
2-12-3- نقشه‌یابی ژنتیکی PAGEREF _Toc336514309 h 34
2-12-4- تعیین فراوانی توالی‌های ساده تکراری (SSR) PAGEREF _Toc336514310 h 35
2-12-5- مطالعه جمعیت‌های طبیعی و گونه‌زایی PAGEREF _Toc336514311 h 35
2-13- چشم انداز کاربرد ISSR در ژنتیک مولکولی PAGEREF _Toc336514312 h 36
2-14- کاربرد نشانگر ISSR در حشره شناسی PAGEREF _Toc336514313 h 37
2-15- نشانگرهای DNA مبتنی بر واکنش زنجیره‌ای پلیمراز PAGEREF _Toc336514314 h 38
فصل سوم
مواد و روش‌ها PAGEREF _Toc336514316 h 40
3-1- جمع آوری نمونه‌ها PAGEREF _Toc336514317 h 41
3-2- استخراج DNA زنبور عسل PAGEREF _Toc336514318 h 43
3-3- تعیین کیفیت DNA استخراج شده PAGEREF _Toc336514319 h 45
3-3-1- الکتروفورز DNA در ژل آگارز 1 درصد PAGEREF _Toc336514320 h 45
3-3-2- بررسی غلظت DNA استخراج شده PAGEREF _Toc336514321 h 46
3-3-3- رقیق سازی DNA استخراجی برای دستیابی به غلظت ng/µl25 PAGEREF _Toc336514322 h 47
3-4- واکنش زنجیره‌ای پلیمراز PAGEREF _Toc336514323 h 47
3-5- الکتروفورز محصول PCR روی ژل آگارز PAGEREF _Toc336514324 h 49
3-6- نمره دهی باندهای مشاهده شده روی آگارز نشانگر غالب ISSR PAGEREF _Toc336514325 h 50
3-7- ورود داده‌های حاصل از ژل‌ها به نرم افزار اکسل PAGEREF _Toc336514326 h 51
3-8- اندازه گیری فواصل و تشابه‌های ژنتیکی PAGEREF _Toc336514327 h 54
3-9- روش های گروهبندی داده ها PAGEREF _Toc336514328 h 55
3-10- تجزیه خوشه ای PAGEREF _Toc336514329 h 56
3-11- نیکویی برازش خوشه بندی یا ضریب کوفنتیک PAGEREF _Toc336514330 h 56
3-12- تجزیه به مولفه های اصلی PAGEREF _Toc336514331 h 57
3-13- آنالیز داده‌های مولکولی PAGEREF _Toc336514332 h 58
3-14- بررسی‌های مورفولوژیکی PAGEREF _Toc336514333 h 58
3-15- تجزیه به مؤلفه اصلی PAGEREF _Toc336514334 h 60
3-16- آنالیز داده‌های مورفولوژیکی PAGEREF _Toc336514335 h 61
فصل چهارم
نتایج PAGEREF _Toc336514337 h 62
بررسی تنوع مرفولوژیکی نژادهای زنبور عسل مورد مطالعه PAGEREF _Toc336514338 h 63
4-2- نتایج مربوط به هفت صفت ظاهری اندازه‌گیری شده روی زنبوران عسل پنج استان ایران PAGEREF _Toc336514339 h 63
4-3- همبستگی خصوصیات ظاهری زنبور عسل پنج استان ایران PAGEREF _Toc336514340 h 64
4-4- ماتریس‌های شباهت و تفاوت بین زنبورهای پنج استان مختلف ایران PAGEREF _Toc336514341 h 65
4-5- تجزیه خوشه‌ای و تجزیه به مولفه‌های اصلی بر اساس داده‌های مرفومتریک PAGEREF _Toc336514342 h 66
4-6- بررسی تنوع ژنتیکی نژادهای زنبور عسل مورد مطالعه PAGEREF _Toc336514343 h 67
4-7- تعداد باندهای تولیدی هر آغازگر برای زنبورهای استان‌های مورد مطالعه PAGEREF _Toc336514344 h 72
4-8- تعداد باندهای تولیدی در هر نژاد زنبور عسل PAGEREF _Toc336514345 h 72
4-9- تعداد باندهای تولید هر آغازگر و کارایی آنها در تکثیر PAGEREF _Toc336514346 h 73
4-10- ماتریس‌های شباهت و تفاوت بین زنبورهای پنج استان مختلف ایران PAGEREF _Toc336514347 h 74


4-11- تجزیه خوشه‌ای و تجزیه به مولفه‌های اصلی بر اساس داده‌های مولکولی PAGEREF _Toc336514348 h 74
4-12- بررسی شاخص نشانگری و قدرت تمایز آغازگرهای مورد مطالعه روی زنبور عسل PAGEREF _Toc336514349 h 76
4-13- تعداد کل جایگاه‌های ژنی و تعداد جایگاه‌های ژنی چندشکل در زنبورهای مورد مطالعه PAGEREF _Toc336514350 h 77
4-14- دندوگرام اجماعی حاصل از داده‌های ژنتیکی و مرفومتریک PAGEREF _Toc336514351 h 78
فصل پنجم
بحث و نتیجه‌گیری PAGEREF _Toc336514353 h 79
چگونگی کاربرد و آنالیز نشانگر ISSR در تنوع ژنتیکی زنبور عسل PAGEREF _Toc336514354 h 81
بررسی تنوع ژنتیکی نژادهای زنبورعسل مورد مطالعه PAGEREF _Toc336514355 h 87
پیشنهادات: PAGEREF _Toc336514356 h 90
منابع PAGEREF _Toc336514357 h 91

فهرست جداول
TOC h z t "Jadavel,1" جدول 2-1: نام‌های متفاوت و همنام تکنیک ISSR-PCR PAGEREF _Toc336519789 h 31جدول3-1: مکان‌ و آدرس‌های محل نمونه برداری زنبور عسل PAGEREF _Toc336519790 h 42جدول 3-2 مواد واکنش، ‌حجم و غلظت نهایی اجزای واکنش زنجیره پلیمراز PAGEREF _Toc336519791 h 48جدول3-3: صفات مرفولوژیک اندازه‌گیری شده PAGEREF _Toc336519792 h 59جدول 4-1: میانگین هفت صفت مرفولوژیک زنبوران کارگر مورد مطالعه PAGEREF _Toc336519793 h 63جدول4-2: اندازه هفت صفت مرفولوژیک زنبور عسل پنج استان ایران PAGEREF _Toc336519794 h 64جدول 4-3: همبستگی بین صفات ظاهری اندازه‌گیری شده در زنبور عسل PAGEREF _Toc336519795 h 65جدول 4-4: ضریب فاصله مرفولوژیکی و تشابه مرفولوژیکی بین پنج جمعیت زنبور عسل PAGEREF _Toc336519796 h 65جدول 4-5: لیست آغازگرها، توالی آنها و چند شکلی مشاهده شده در نژادهای زنبور عسل PAGEREF _Toc336519797 h 68جدول 4-6: تعداد باندهای تولیدی هر آغازگر برای زنبورهای استان‌های مورد مطالعه PAGEREF _Toc336519798 h 72جدول 4-7: ضریب تشابه ژنتیکی و فاصله ژنتیکی بین پنج جمعیت زنبور عسل بر اساس نشانگر ISSR PAGEREF _Toc336519799 h 74جدول 4-8: میزان برخی شاخص‌های آغازگرهای مورد استفاده در مطالعه تنوع ژنتیکی زنبور عسل PAGEREF _Toc336519800 h 76
فهرست اشکال
TOC h z t "Ashkal,1" شکل 2-1: نقاشی کشف شده از زنبورداری در والنسیای اسپانیا PAGEREF _Toc336519870 h 6شکل 2-2: طبقه بندی انواع نشانگرهای ژنتیکی PAGEREF _Toc336519871 h 17شکل3-1: پنج استان جمع آوری نمونه‌ی زنبور عسل PAGEREF _Toc336519872 h 41شکل3-2: نمایی از مکان‌های جمع آوری نمونه‌های زنبور عسل PAGEREF _Toc336519873 h 42شکل 3-3: دستگاه حمام آب مورد استفاده در این آزمایشات PAGEREF _Toc336519874 h 43شکل 3-4: دستگاه سانتریفیوژ مورد استفاده در این آزمایشات PAGEREF _Toc336519875 h 44شکل 3-5: بررسی کیفیت DNA استخراج شده ژنومی روی ژل آگارز 1 درصد PAGEREF _Toc336519876 h 46شکل 3-6: دستگاه نانودراپ اسپکتروفوتومتر مورد استفاده در تعیین غلظت DNA PAGEREF _Toc336519877 h 47شکل 3-7: برنامه واکنش زنجیره‌ای پلیمراز PAGEREF _Toc336519878 h 49شکل 3-8: دستگاه‌های PCR مورد استفاده در این آزمایشات PAGEREF _Toc336519879 h 49شکل 3-9: تانک‌ الکتروفورز ژل آگارز مورد استفاده در این آزمایشات PAGEREF _Toc336519880 h 50شکل 3-10: دستگاه BioDoc Analyzer و سیستم تصویربرداری از ژل آگارز PAGEREF _Toc336519881 h 50شکل 3-11: باندهای موجود و نمره‌دهی لوکوس‌های موجود حاصل از تصویربرداری ژل‌های آگارز نشانگر ISSR PAGEREF _Toc336519882 h 51شکل 3-12: ورود داده‌های حاصل از نمره‌دهی ژل‌های آگارز به نرم افزار اکسل جهت آنالیز PAGEREF _Toc336519883 h 51شکل 3-13: نمایی از بال جلویی زنبور عسل و صفات اندازه‌گیری شده PAGEREF _Toc336519884 h 60شکل 3-14: دستگاه استریومیکروسکوپ مجهز به دوربین مورد استفاده در آزمایشات PAGEREF _Toc336519885 h 60شکل 4-1: دندروگرام حاصل از آنالیز خوشه‌ای بر اساس روش UPGMA با ماتریس تشابهCorr PAGEREF _Toc336519886 h 66شکل 4-2: مقایسه زنبورهای عسل مورد بررسی با استفاده از روش تجزیه به مولفه‌های اصلی PAGEREF _Toc336519887 h 67شکل 4-3: تصاویر ژل آگارز 5/1 درصد آغازگر 1 با استفاده از مارکر bp 50 PAGEREF _Toc336519888 h 69شکل 4-4: تصاویر ژل آگارز 5/1 درصد آغازگر 2 با استفاده از مارکر bp 50 PAGEREF _Toc336519889 h 70شکل 4-5: تصاویر ژل آگارز 5/1 درصد آغازگر 3 با استفاده از مارکر bp 50 PAGEREF _Toc336519890 h 70شکل 4-6: تصاویر ژل آگارز 5/1 درصد آغازگر 4 با استفاده از مارکر bp 50 PAGEREF _Toc336519891 h 71شکل 4-7: تصاویر ژل آگارز 5/1 درصد آغازگر 5 با استفاده از مارکر bp 50 PAGEREF _Toc336519892 h 71شکل 4-8: تعداد باندهای تولیدی در نژادهای زنبور عسل PAGEREF _Toc336519893 h 73شکل 4-9: تعداد باندهای تولیدی آغازگرهای مورد استفاده PAGEREF _Toc336519894 h 73شکل 4-10: دندروگرام حاصل از آنالیز خوشه ای بر اساس روش UPGMA با ماتریس تشابه Jaccard PAGEREF _Toc336519895 h 75شکل 4-11: پلات سه بعدی حاصل از تجزیه به مختصات اصلی به‌روش ماتریس تشابه Jaccard PAGEREF _Toc336519896 h 75شکل 4-12: تعداد کل جایگاه‌های ژنی و تعداد جایگاه‌های ژنی چندشکل PAGEREF _Toc336519897 h 77شکل 4-13: دندروگرام اجماعی حاصل از داده‌های ژنتیکی و مرفولوژیکی PAGEREF _Toc336519898 h 78
فهرست معادلات
TOC h z t "Moadele,1" معادله 3-1: محتوای اطلاعات چندشکلی نشانگر PAGEREF _Toc336520013 h 52معادله 3-2: میزان چندشکلی نشانگر PAGEREF _Toc336520014 h 52معادله 3-3: ارزشمندی باندها PAGEREF _Toc336520015 h 53معادله 3-4: قدرت حل هر آغازگر PAGEREF _Toc336520016 h 53معادله 3-5: میانگین قدرت حل هر آغازگر PAGEREF _Toc336520017 h 53معادله 3-6: نسبت چندگانه موثر PAGEREF _Toc336520018 h 53معادله 3-7: شاخص نشانگری PAGEREF _Toc336520019 h 54معادله 3-8: ضریب تشابه جاکارد PAGEREF _Toc336520020 h 55
چکیدهنشانگر مولکولی ISSR به منظور جداسازی نژادهای زنبور عسل Apis mellifera پنچ استان خوزستان، کردستان، مرکزی، اصفهان و فارس مورد استفاده قرار گرفت. استخراج DNA از زنبورهای کارگر با استفاده از روش بهینه نمکی صورت گرفت و پس از سنجش کمی و کیفی DNA استخراج شده و رقیق سازی آن، مقادیر حاصل از باندهای بدست آمده بر روی ژل آگارز 5/1 درصد نمره‌دهی و آنالیز صورت گرفت. نتایج نشان داد که باندهای آغازگرهای مورد مطالعه شده در محدوده‌‌ی 150 جفت باز تا 1000 جفت باز قرار دارند و بیشترین تعداد باند مشاهده شده مربوط به آغازگر 1 و کمترین آنها مربوط به آغازگر 3 و 4 بوده است. آنالیز خوشه‌ای نژاد‌های مورد مطالعه آنها را در دو گروه اصلی قرار داد. در گروه اول فارس و در گروه دیگر که به دو زیر گروه تقسیم شده یکی شامل اصفهان و دیگری شامل مرکزی، خوزستان و کردستان، دو استان کردستان و خوزستان دارای بیشترین شباهت بودند. به نظر می‌رسد نشانگر ISSR بتواند به خوبی نژاد‌های زنبور عسل با منشاء مختلف را از هم جدا سازد.

واژه‌های کلیدی: نشانگر مولکولی، زنبور عسل، بهینه نمکی، تنوع ژنتیکی
فصل اولمقدمهمقدمه
براساس آمار سازمان خواربار جهانی بیش از هفتاد میلیون کلنی زنبور عسل در جهان وجود دارد که محصولات تولیدی آنها در راستای تامین نیازهای غذایی، دارویی و بهداشتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بعلاوه زنبور عسل با گرده افشانی گیاهان زراعی و باغی نقش بسیار مهمی در افزایش محصولات کشاورزی و پایداری محیط زیست ایفا می‌کند. در بین حشرات گرده افشان زنبور عسل بدلیل حمایت بشر، جمعیت بیشتر کلنی و جابجایی کلنی‌ها برای تولید محصول بیشتر و دامنه فعالیت وسیع‌تر، خصوصیات بیولوژیکی، رفتاری و مرفولوزیک خاص بهترین نقش را ایفا می‌کند و از اهمیت بالاتری برخوردار است. منطقه‌ی انتشار طبیعی زنبور عسل در جهان محدوده‌ی وسیعی است که از شمال به جنوب کشور های اسکاندیناوی، از غرب به داکار، از جنوب به دماغه امیدنیک و از شرق به کوه‌های اورال، مشهد و عمان محدود می‌شود، البته این حشره توسط انسان به سایر نقاط جهان نیز منتقل شده است (طهماسبی و همکاران، 1378). از زمان آشنایی بشر با زنبور عسل تولیدات آن بویژه عسل همواره به عنوان یک ماده‌ی غذایی ایده‌آل مورد توجه بوده است. عسل در فرهنگ عامه به عنوان یکی از شفابخش‌ترین فراورده‌های غذایی مطرح است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که محصولات کندو و از جمله عسل علاوه بر مغذی بودن‌، دارای اثرات درمانی نیز می‌باشد (توپچی و علمی، 1388). برای تولید بیشتر عسل نیاز به جمعیت‌های قوی می‌باشد و تولید جمعیت‌های قوی نیز در سایه‌ی مدیریت صحیح بر پایه‌ی دانش علمی ممکن می‌باشد. یکی از مسائلی که ممکن است باعث اثرات نامطلوب و در نتیجه تضعیف کلنی‌ها گردد، پدیده‌ی تلاقی‌های خویشاوندی می‌باشد که منجرب به افزایش هم‌خونی یا هموزیگوتی آلل‌های جنسی می‌گردد (Mayer, 1996).
تعیین وضعیت ژنتیکی موجودات زنده زیربنای اصلاح نژاد آنها در هر منطقه است برای تعیین این وضعیت و تفکیک توده‌های مختلف زنبور عسل در یک منطقه از روشهای مرفولوژیکی، تنوع پروتئین‌ها و DNA نگاری استفاده می‌شود (طهماسبی و همکاران، 1376). برخی از تفاوت‌های موجود در ردیف DNAبین دو موجود ممکن است به صورت پروتئین‌هایی با اندازه‌های مختلف تجلی کنند که بروش‌های مختلف بیوشیمیایی قابل ثبت و رویت و مطالعه می‌گردند. این قبیل نشانگرها را نشانگرهای مولکولی در سطح پروتئین می‌نامند‌ که از آن جمله می‌توان به سیستم آیزوزایم/ آللوزیم اشاره کرد. اما دسته‌ی دیگر از تفاوت‌های موجود در سطح DNA هیچ تظاهری ندارند، نه صفت خاصی را کنترل می‌کنند و نه در ردیف اسیدهای آمینه پروتئین‌ها تاثیری برجای می‌گذارند. این دسته از تفاوت‌ها را می‌توان با روش‌های مختلف شناسایی، قابل دیدن و ردیابی کرد و به عنوان نشانگر مورد استفاده قرار داد. این نشانگرها که تقریباً تعدادشان نامحدود است فقط از راه تجزیه وتحلیل مستقیم DNA قابل ثبت هستند و بنابراین به آنها نشانگرهای مولکولی در سطح DNA گفته می‌شود. طی سالیان اخیر شناسایی و بررسی تنوع ژنتیک در بین گونه‌های حشرات بر اساس نشانگر‌های مولکولی و روش‌های مبتنی بر واکنش زنجیره‌ای پلیمراز PCR بسیار متداول گشته است. ولی در کشور ما بررسی تنوع مولکولی در زمینه حشره شناسی بسیار کم انجام گرفته است. امروزه میکروساتلیت‌ها نقش مهمی در تعیین تنوع ژنتیکی و روابط خویشاوندی جانوران و گیاهان و مخصوصاً حشرات ایفا می‌کنند. استفاده از نشانگر ISSR بیشتر جهت تنوع ژنتیکی گیاهان استفاده شده و در جهان حشرات هم اکنون استفاده از این نشانگر جهت بررسی تنوع ژنتیکی راسته بالپولکداران به ویژه دو خانواده Noctuidae و Bombycidae ، راسته دوبالان و بال غشائیان در کانون توجه مجامع علمی قرار گرفته است(Luque, et al., 2002; Hundsdoerfer, et al., 2005; Radjab, et al., 2012).اهداف کلی در این تحقیق عبارتند از :
بهینه سازی کاربرد نشانگر ISSR در بررسی تنوع ژنتیکی زنبور عسل.
ارزیابی میزان خویشاوندی نژادهای زنبور عسل ایران نسبت به یکدیگر.
بررسی کارایی نشانگر ISSR در جداسازی و دسته بندی روابط خویشاوندی زنبور عسل ایران.
بررسی تفاوت و تشابه نتایج بدست آمده از مطالعه نشانگر ISSR و نتایج بدست آمده از خصوصیات مورفولوژیک زنبور عسل.
فصل دومبررسی و مرور منابع2-1- تاریخچه زنبور عسل و پرورش آن در جهان و ایران
قدیمی‌ترین زنبور عسل حفظ شده در کهربا در منطقه‌ای از میانمار برمه کشف شده است که عمر این فسیل به 100 میلیون سال پیش در دوره‌ی ‌کرتاسه باز می‌گردد که دوره‌ی زندگی دایناسورها بوده است، بنابراین قدمت زنبورها از قاره‌ی استرالیا نیز بیشتر است، البته این زنبورهای کشف شده دارای زندگی اجتماعی نبوده‌اند. نگهداری عسل توسط زنبورهای اجتماعی در دوره‌‌‌ی میوسن در حدود 20-10 میلیون سال قبل گسترش یافته است (Campbell and Campbell, 2007)و کهن‌ترین نمونه زنبور عسل در موزه‌‌ی تاریخ طبیعی نیویورک مربوط به 20 میلیون سال پیش است (سعادتمند، 1389).
نقاشی‌هایی بروی غاری در والنسیای اسپانیا کشف شده که در آنها برای رسیدن به لانه از نردبان و ظروفی برای نگه داشتن عسل به تصویر کشیده شده‌اند (شکل2-1).

شکل 2-1: نقاشی کشف شده از زنبورداری در والنسیای اسپانیااولین تصویر از پرورش زنبور عسل مربوط به 2400 سال قبل از میلاد بدست آمده است که در آن تصویر زنبورها دارای 4 پا و 2 بال هستند و اینک در موزه‌‌ی لوور پاریس نگهداری می‌شود. مصریان باستان عسل را در مراسم مذهبی، تغذیه حیوانات مقدس و در بسیاری از تشریفات دیگر و حتی حفظ اجساد، مورد استفاده قرار می‌دادند(Crane, 2004) . دست نوشته‌هایی از مصریان باستان مربوط به 3000 سال قبل وجود دارد که فعالیت‌های پرورش زنبور عسل در آن به ثبت رسیده است (Campbell and Campbell, 2007).
در کتاب‌های فارسی و هندی از جمله کتاب ابن‌سینا و کتاب مقدس هندو به نام ودا که 3-2 هزار سال قبل از میلاد مسیح به زبان سانسکریت نوشته شده است، از زنبور عسل با احترام یاد می‌شود. شینو به اعتقاد پیروان مکتب هندو، به عنوان حامی و محافظ پرقدرت خدای دو، از خدایان سه گانه هندوئیسم بوده که به شکل زنبور عسل آبی رنگ در یک گل نیلوفر آبی مجسم می‌شود. خدای عسل بومیان هند شرقی به نام کاما است، که کمانی در دست دارد و زه این کمان متشکل از زنبورهای بسیار و درهم تنیده است (سعادتمند، 1389). در نسخه‌های خطی اروپائیان عسل به عنوان غذا، دارو، نوشیدنی و اهداف مختلف نگهداری مواد و همچنین در مراسم‌های مذهبی توصیف شده است. در بسیاری از فرهنگ‌‌ها عسل خوردنی نیست، اما یک نوشیدنی الکلی با استفاده از تخمیر قند عسل می‌سازند و مصرف می‌‌کنند.
تا حدود سال 1500میلادی زنبورها طی فرایند جمع آوری عسل در مکان زندگی خود کشته می‌شدند، پس از آن زمان اروپائیان تکنیک‌‌های زنبورداری را گسترش دادند.
زنبورداری در ایران سابقه‌ای دیرینه داشته و یکی از حرفه‌های اصیل و قدیمی ایرانی‌ها است، دشنه مفرغی منقش به شکل زنبور عسل متعلق به ‌800 سال قبل از میلاد که در لرستان بدست آمده است وهم اکنون در موزه‌ی شهر بروکسل نگهداری می‌شود، معرف قدمت آشنایی ایرانی‌ها با این حشره‌ی مفید است. با جستجوی کلمه عسل و احتمالاً زنبور عسل در اشعار به خصوص شعرهای قدیمی می‌توانیم از قدمت و آشنایی ایرانی‌ها با زنبور عسل پی‌برد (آقایی نراقی، 1388).
ابن مقیصه از پیامبر اکرم(ص) نقل می‌کند که عسل درمان هر بیماری است و قران درمان تمام بیماری‌های ذهن است، بنابراین من به شما توصیه هر دو درمان عسل و قران را دارم (Campbell and Campbell, 2007).
2-2- ارزش اقتصادی زنبور عسلآلبرت چی کاکس می‌نویسد: که هیچ جاندار دیگری به اندازه‌ی زنبور عسل به طرق مختلف به انسان خدمت نمی‌کند. زنبور عسل نقش بسیار مهمی در گرده افشانی بیش از 90 گیاه (Al-Otaibi, 2008) در نتیجه بقا، گونه و همچنین افزایش کمی و کیفی محصولات آنها دارد، علاوه بر این زنبور عسل خود دارای تولیدات متنوعی مانند عسل، موم، بره موم، ژله، رویال و زهره نیز می‌باشد. تولید عسل مهمترین صفت اقتصادی زنبور عسل می‌باشد (مستاجران، 1379). امروزه نقش عظیم زنبور عسل در گرده افشانی گیاهان زراعی و باغی و احیای مراتع و بهبود محیط زیست به حدی شناخته شده و آشکار می‌باشد که تولیدات آن یعنی عسل و غیره را تحت شعاع قرار می‌‌دهد. اساساً نباتات از نظر گرده افشانی وابسته به حشرات هستند که در رأس آنها زنبور عسل قرار دارد، به عبارت دیگر گرده افشانی 47 درصد از محصولات کشاورزی وابسته به زنبور عسل است، به همین دلیل ارزش اقتصادی زنبور عسل در دنیا 100-25 برابر ارزش عسل تولید شده در سال محاسبه می‌شود. به گفته‌ی Mc. Gregor پژوهشگر امریکایی در سال 1973، زارعین امریکا بیش از 40 میلیارد دلار سود از افزایش محصولات زراعی در رابطه با گرده افشانی نباتات دگرگشن داشته‌اند که نقش مهمی از این آزمایش به عهده‌ی زنبور عسل است. زنبور عسل جز گرده افشان‌های اصلی گیاهان روغنی خصوصاً آفتابگردان می‌باشد، نتیجه‌ی یک طر ح تحقیقاتی در همین رابطه در کشور امریکا که استقرار 2 کندو به ازای هر هکتار آفتابگردان سبب افزایش چشمگیر محصول شده، به طوری که محصول بدست آمده در مزرعه تحت آزمایش 50-20 درصد بیشتر از مزارع شاهد بوده است (میراب‌زاده، 1372).در ایران نزدیک به 6/4 میلیون کندوی مدرن با تولید متوسط 38/9 کیلوگرم عسل به ازای هر کندو در سال وجود دارد به این ارقام می‌بایست 380 هزار کندوی بومی با تولید 04/4 کیلوگرم عسل برای هر کندو در سال افزود. بنابراین تولید عسل سالیانه کشور را در حدود 45 هزار تن محاسبه نموده و ارزش ریالی آن را حدود 800 میلیارد می‌دانند. حال چنانچه ارزش گرده افشانی را به آن بیافزائیم ارزش اقتصادی واقعی زنبور عسل بالغ بر 20 تریلیون ریال خواهد بود (آمارنامه وزارت جهاد کشاورزی، 1389).
2-3- جایگاه سیستماتیک زنبور عسلزنبور عسل به رده‌ی حشرات، راسته‌ی بال غشائیان و خانواده‌ی Apidae، جنس Apis و گونه A. mellifera تعلق دارد. راسته‌ی بال غشائیان که زنبور عسل به این راسته تعلق دارد، بزرگترین راسته پس از راسته سخت بال پوشان است. این راسته دارای مفیدترین حشرات برای انسان‌ است، دارای گونه‌هایی است که از نظر انگلی، شکارچی و گرده افشانی نقش مهمی دارد.Kingdom: Animalia
Phylum: Arthropoda
Sub Class: Insecta
Order: Hymenoptera
Super family: Apoidea
Family: Apidae
Genus: Apis
Species: Apis mellifera L.
چها گونه اصلی زنبور عسل براساس جثه عبارتند از A. dorsata، A. mellifera، A. cerena، A.florea که کشور ایران میزبان دوگونه A. mellifera، A.florea می‌باشد. گونه‌ی A. mellifera تنها گونه‌ای می‌باشد که بیشترین قدرت سازگاری را برخوردار می‌باشد. زیر گونه‌ها با نژادهای این گونه 24 عدد می‌باشند، نژاد زنبور عسل ایرانی با نام A. mellifera medaمی‌باشد. تنها 4 نژاد از این نژادها متعلق به نژادهای اقتصادی می‌باشندکه در اغلب برنامه‌های اصلاح نژادی جهان از این نژادهای برتر استفاده می‌گردد (بصیری، 1386) که عبارتند از: زنبور عسل معمولی سیاهA. mellifera mellifera ، زنبور عسل معمولی ایتالیایی A. mellifera ligustica، زنبور عسل معمولی قفقازی A. mellifera caucasina، زنبور عسل معمولی اروپایی A. mellifera carnica. این نژادها و هیبریدها در طول این سال‌ها با نژاد بومی ایران آمیخته شده و می‌توان گفت تقریباً در تمام مناطق زنبورداری ایران جایگزین شده‌‌اند (عبادی، 1366).
2-4- اصلاح نژاد در زنبور عسلمعمولاً هدف اصلی اجرای برنامه‌‌های اصلاح نژاد زنبور عسل، افزایش تولید محصولاتی مانند عسل، گرده، رویال و غیره است در ضمن آرام بودن و تمایل به بچه دادن، از ویژگی‌های یک کلنی زنبور عسل است. مقدار عسل به جمعیت و فعالیت کلنی بستگی دارد، جمعیت کلنی نیز به ظرفیت تخم گذاری ملکه، قابلیت زنده ماندن نوزادان و طول عمر زنبورهای کارگر وابسته است، برای نیل به چنین هدفی باید با آگاهی از نحوه‌ی توارث صفات، وراثت پذیری و همبستگی ژنوتیپی و فنوتیپی بین آنها برای انتخاب و آمیزش برنامه‌ریزی شود (بصیری، 1386). اصلاح نژاد زنبور عسل بدلیل ویژگی‌های خاص این موجود، دارای پیچیدگی‌‌های خاصی در مقایسه با سایر حیوانات است (Woyke, 1986).
یکی از این ویژگی‌ها مکانیسم ژنتیکی تعیین جنسیت در زنبور عسل می‌باشد که محدودیت‌های شدیدی را در سیستم‌های اصلاح نژادی ایجاد می‌کند (Woyke, 1988; Page et al., 1982). تعیین جنسیت در اکثر موجودات زنده بویژه پستانداران به وسیله کروموزوم‌های جنسی صورت می‌پذیرد، به طوریکه از اجتماع دو کروموزوم جنسی X جنس ماده (XX) و از دو کروموزوم جنسی X و Y جنس نر (XY) بوجود می‌آید. ولی در زنبور عسل برخلاف اکثر موجودات زنده، تعیین جنسیت به وسیله آلل‌های جنسی چندگانه در زنبور عسل انجام می‌پذیرد (Woyke, 1986; Ruttner, 1988). تعداد این ژن‌ها یا آلل‌های جنسی در جوامع مختلف متفاوت است و در بررسی‌های متعدد آنها بین 20-6 آلل براورد شده است (Woyke, 1986) (سپهری و همکاران، 1386). ولی باید توجه داشت که زنبوران کارگر و ملکه فقط حامل یک جفت و زنبوران نر هاپلوئید تنها حامل یک نوع از آلل‌های جنسی چندگانه هستند (میرزایی و همکاران، 1384).بنابراین تعیین جنسیت در زنبور عسل به وسیله‌ی آلل‌های جنسی به یکی از سه حالت زیر اتفاق می‌افتد: الف) اگر در تخم‌های لقاح یافته دو آلل جنسی مختلف aو b در یک مکان ژنی به صورت هتروزیگوت قرار گیرند. از این تخم‌ها زنبوران ماده (ملکه یا کارگر) تکامل می‌یابند، که از نظر ژنتیکی دیپلوئید بوده و تخم آنها توسط ملکه کلنی در سلول‌های کارگر گذاشته می‌شوند(Woyke, 1976, 1986) .
ب) اگر در تخم‌های لقاح نیافته تنها یک نوع آلل جنسی مثل a در یک مکان ژنی به صورت همیزیگوت باشد، از این تخم‌ها براثر پدیده بکرزایی، زنبوران نر هاپلوئید بوجود می‌آیند. چنین تخم هایی توسط ملکه کلنی در سلول‌های نر تخم‌‌ریزی می‌شوند(Woyke, 1976, 1986) .ج) در مورد آمیزش‌های خویشاوندی، اگر در تخم‌های لقاح یافته دو آلل جنسی مشابه مثل aو a در یک مکان ژنی به صورت هموزیگوت قرار گیرند، از این تخم‌ها نرهای دیپلوئید بوجود می‌آیند. ملکه تخم نرهای دیپلوئید را در سلول‌های کارگر تخمگذاری می‌کند. البته نرهای دیپلوئید به طور طبیعی قادر به ادامه حیاط نیستند چرا که لارو نرهای دیپلوئید فاقد فرمون ترشح شده توسط نوزادان طبیعی هستند به همین دلیل حدود 6 ساعت بعد از تفریخ از تخم، توسط زنبوران کارگر از بین می‌روند(Woyke, 1976, 1986) .
تولید جمعیت قوی زنبور عسل برای تولید بیشتر در سایه‌ی مدیریت صحیح بر پایه‌ی دانش علمی ممکن می‌باشد (اسعدی دیزجی و همکاران، 1387). یکی از مسائلی که ممکن است باعث اثرات نامطلوب و در نتیجه تضعیف کلنی‌ها گردد، پدیده‌ی تلاقی‌های خویشاوندی می‌باشد که منجرب به افزایش هم‌خونی یا هموزیگوتی آلل‌های جنسی می‌گردد (Mayer, 1996). این مسئله به طور کلی باعث کاهش قدرت زنده‌مانی نوزادان، حساسیت به بیماری‌ها، کاهش بازده و عملکرد، بروز صفات و رفتارهای نامطلوب و عوارض متعدد دیگری می‌گردد (Ruttner, 1988; Mirsha and Kumar, 1992) (میرزایی و همکاران، 1384).
برای برنامه ریزی اصولی اصلاح نژادی، اولین قدم مشخص کردن وضعیت ژنتیکی زنبور عسل در کشور است. این کار به روش‌‌های مختلفی در دنیا صورت می‌گیرد، که در بین آنها می‌توان به استفاده از خصوصیات ظاهری، تنوع پروتئین‌ها و خصوصیات DNA اشاره نمود (طهماسبی و همکاران 1378). بررسی‌ها نشان می‌دهد که تاکنون در ایران، فعالیت چندانی در مورد اصلاح نژاد زنبور عسل صورت نگرفته است، اما به سبب وارد کردن ملکه‌های خارجی بدون کنترل صحیح در دهه‌های گذشته اجرای برنامه‌های اصلاح نژادی برای زنبور عسل امری ضروری است (بصیری، 1386).
2-5- ژنوم زنبور عسلپروژه تعیین توالی ژنوم زنبور عسل با حمایت مالی اولیه موسسه ملی بهداشت و درمان ژنوم انسانی با کمک وزارت کشاورزی ایالات متحده، در دسامبر 2002 آغاز شد. نتایج حاصل از این تلاش به رهبری کالج بیلور مرکز پزشکی تعیین توالی ژنوم بشر و با مشارکت بیش از 100 آزمایشگاه تحقیقاتی از 16 کشور، در بیش از 50 پروژه - ریسرچدر بسیاری از مجلات برجسته علمی منتشر شد. براین اساس ژنوم زنبور عسل در مجموع دارای حدود 250 میلیون پایگاه‌های DNA است. براساس برنامه‌های کامپیوتری ژن تاکنون بیش از 10هزار مکان ژنی تشخیص داده شده است، که این کمتر از 13 هزار ژن‌های شناسایی شده از ژنوم مگس میوه که یکی از فشرده‌ترین ژنوم مورد مطالعه در زیست شناسی بوده است. انتظار می‌رود که تعداد ژن‌های شناسایی شده در ژنوم زنبور عسل در آینده افزایش یابد. ژنوم زنبور عسل شامل میزان بیشتری از نوکلئوتید آدنین و تیمین نسبت به ژنوم مگس میوه است. این وضعیت دقیقاً در مقابل ژنوم انسان، که ژنوم آن حاوی نسبت‌های بیشتری از نوکلئوتید گوانین و سیتوزین است قرار می‌گیرد.
2-6- تعریف نشانگراستفاده از نشانگرهای ژنتیکی قدمتی برابر با تاریخ بشر دارد. انسان‌های نخستین، حتی آنهایی که هنوز کشاورزی را فرا نگرفته بودند و برای ادامه زندگی مجبور به جمع آوری بذر و میوه گیاهان بودند، بدون اینکه خود بدانند از نشانگرهای مرفولوژیک برای شناختن و تمایز انواع بذر و میوه وجانوران وحشی استفاده می‌کردند و برخی را به دیگری ترجیح می‌دادند اما به صورت مدون و دانش‌مدار، شاید مندل نخستین کسی بود که از نشانگرهای مرفولوژیک یا نشانگرهای مبتنی بر فنوتیپ برای مطالعات چگونگی توارث صفات در نخود فرنگی استفاده کرد. به طور کلی هر صفتی که بین افراد متفاوت باشد، ناشی از تفاوت موجود بین ردیف‌های DNA کروموزوم‌های آنها است که به نتایج نیز منتقل می‌شود، حتی صفاتی که تحت تاثیر شرایط محیط نیز به صورت متفاوت بروز می‌کنند (تفاوت در بین افراد در شرایط محیطی یکسان)، بازتاب‌ تفاوت‌های موجود در ردیف‌های DNA هستند. این تفاوت‌ها می‌توانند به عنوان نشانه یا نشانگر ژنتیکی به کار گرفته شوند (نقوی و همکاران، 1388).2-6-1- نشانگرهای مرفولوژیکاین تفاوت‌ها ممکن است به طرق مختلفی تظاهر یابند، برخی از این تفاوت‌ها در صفات قابل رویتی مانند رنگ گل، وجود یا عدم وجود ریشک در گلچه غلات، صاف یا چروک بودن سطح دانه‌ی نخود فرنگی در آزمایش‌های مندل تجلی می‌کنند. این گونه‌‌ نشانه‌ها را نشانگرهای مرفولوژیک می‌نامند (نقوی و همکاران، 1388).
2-6-1-1- نشانگرهای مرفولوژیک و زنبور عسلبررسی‌های روتنر و همکاران روی نژادهای زنبور عسل جهان، با استفاده از خصوصیات ظاهری متعدد و با استفاده از روش آماری تجزیه به مولفه‌ی اصلی، نژادهای مختلف را به خوبی از یکدیگر متمایز کرد. در مطالعات وی نژادهای اروپایی (مانند کارنیولان و قفقازی) با جثه‌های بزرگتر در سمت راست محور ترسیم شده و نژادهای آفریقایی (مانند یمنی و مصری) در سمت چپ محور قرار می‌گیرد. در این بررسی نژاد ایرانی در وسط این محور قرار گرفته است (Ruttner et al., 1978).
مطالعات عبدالطیف و همکاران روی توده زنبور عسل عراق، با استفاده از دوازده صفت ظاهری، نشان داد که زنبور عسل موجود در عراق جمعیتی از نژاد زنبور عسل سوری است (Abdellatif et al., 1977).
داتون و همکاران در بررسی‌های خود روی توده‌های زنبور عسل عمان نتیجه گرفتند که اولاً دو جمعیت کاملاً مجزا در شمال و جنوب این کشور وجود دارد و ثانیاً توده موجود در عمان به نژادهای آفریقایی از جمله نژاد یمنی شباهت زیادی داشته و با نژادهای آسیایی فاصله بیشتری دارد (Dutton et al., 1981).
عطاا... و همکاران در مقایسه نژاد مصری با کارنیولان و ایتالیایی نتیجه گرفتند که کارگران نژاد مصری در یازده صفت و نرها در 3 صفت با دو نژاد اروپایی تفاوت معنی داری دارند ولی ملکه ‌های سه نژاد فاقد تفاوت معنی‌دار هستند (Atallah et al., 1988).
میکسنر و همکاران در بررسی‌های مرفولوژیک خود روی توده‌های زنبور عسل موجود در کنیا به این نتیجه رسیدند که در ارتفاعات بالای 2000 متر، نژاد مونتی‌کولا و در ارتفاعات زیر 2000 متر نژاد اسکوتلاتا و در منطقه حد واسط مخلوطی از دو نژاد زندگی می‌کنند (Meixner et al., 1994).
در بررسی‌های دالی و همکاران مشخص شد که ارتفاع محل زیست روی صفات مربوط به اندازه بدن مثل طول بال، اندازه زوایای بال، طول رگبال‌ها و اندازه غدد موم‌ساز تأثیر می‌گذارد (Daly et al., 1991). بطوریکه در ارتفاعات پایین‌تر و هوای خشک و گرم اندازه صفات مذکور کاهش می‌یابد. همچنین در بررسی‌های میکسنر و روتنر مشخص شد که شرایط اقلیمی و ارتفاع روی صفات ظاهری تأثیر می‌گذارد و با افزایش ارتفاع محل زیست زنبورها، طول بدن و طول موهای روی بدن آنها افزایش می‌یابد (Mixner, 1992; Ruttner et al., 1978).
در بررسی‌های طهماسبی و همکاران مشخص شد که زمان و فصل روی صفات طول و عرض بال جلو، ایندکس کوبیتال، زاویه A4، طول خرطوم، طول پای عقب، طول نیم حلقه سوم و چهارم شکمی، رنگ سپرچه، رنگ نیم حلقه سوم و چهارم شکمی تأثیر می‌گذارد ولی روی زوایای D7 و G18 تأثیر نداشته است. در ایران واردات ملکه‌های خارجی از سال 1340 باعث آمیخته شدن توده بومی با نژادهای خارجی شده است. از سوی دیگر به علت قطع واردات در دهه‌های اخیر، انتظار می‌رود تثبیت ژنتیکی نسبی در توده موجود صورت گرفته باشد. طهماسبی و همکاران دریافتند که به دلیل پایداری نژاد ایرانی، این نژاد هویت خود را از دست نداده و حتی در سال‌های اخیر ویژگی‌های نژاد ایرانی بیشتر تثبیت گردیده است.
علاوه بر شرایط محیطی، عوامل دیگری که می‌تواند باعث این تفاوت‌ها شود اختلافات اقلیمی حاصل از تغییرات فصل است. تفاوت‌های نوع دوم می‌تواند باعث خطا در برآوردهای مربوط به تفاوت‌های حاصل از شرایط محیطی شود. تحقیقات انجام شده در کشورهای دیگر نشان دهنده این است که شرایط فصلی روی صفات مورفولوژیک بال جلویی زنبور عسل تأثیر می‌گذارد که میزان تحت تاثیر قرار گرفتن صفات و تنوع ایجاد شده در صفات مختلف بال جلویی بین 29-3 درصد بوده است (Nazzi, 1992). مطالعه انجام شده دیگر نیز نشان می‌دهد که آلودگی به کنه واروا در فصول مختلف روی بال جلویی زنبور عسل تاثیر می‌گذارد. به طوری که در آلودگی‌های مربوط به 5-4 کنه در هر سلول یا بیشتر همبستگی منفی بین تعداد کنه و اندازه مربوط به بال جلو وجود دارد که دلیل آن می‌تواند کاهش پروتئین ذخیره و تاثیر آن روی اسکلت خارجی باشد (Daly et al., 1988).
2-6-2- نشانگرهای مولکولیبرخی از تفاوت‌های موجود در ردیف DNAبین دو موجود ممکن است به صورت پروتئین‌هایی با اندازه‌های مختلف تجلی کنند که بروش‌های مختلف بیوشیمیایی قابل ثبت و رویت و مطالعه می‌گردند. این قبیل نشانگرها را نشانگرهای مولکولی در سطح پروتئین می‌نامند‌ که از آن جمله می‌توان به سیستم آیزوزایم/ آللوزیم اشاره کرد. اما دسته‌ی دیگر از تفاوت‌های موجود در سطح DNA هیچ تظاهری ندارند، نه صفت خاصی را کنترل می‌کنند و نه در ردیف اسیدهای آمینه پروتئین‌ها تاثیری برجای می‌گذارند. این دسته از تفاوت‌ها را می‌توان با روش‌های مختلف شناسایی، قابل دیدن و ردیابی کرد و به عنوان نشانگر مورد استفاده قرار داد. این نشانگرها که تقریباً تعدادشان نامحدود است فقط از راه تجزیه وتحلیل مستقیم DNA قابل ثبت هستند و بنابراین به آنها نشانگرهای مولکولی در سطح DNA گفته می‌شود (نقوی و همکاران، 1388).
پس به صور کلی برای اینکه صفتی به عنوان نشانگر ژنتیکی مورد استفاده قرار گیرد باید حداقل دو ویژگی زیر را داشته باشد: الف) در بین دو فرد متفاوت باشد (چند شکلی نشان دهد). ب) به توارث برسد.

شکل 2-2: طبقه بندی انواع نشانگرهای ژنتیکی2-7- نشانگرهای مولکولی و حشراتحشرات بزرگترین ترکیب گونه‌‌ها در کل سلسله جانوران را تشکیل می‌دهند و دارای تنوع ژنتیکی گسترده‌ای هستند که می‌توان با استفاده از تکنیک‌های مارکر مولکولی کشف و استخر ژن به کاوش در آنها پرداخت (Behura, 2006). روند کنونی استفاده از تکنیک‌های مارکر DNA در حوزه‌های گوناگون از مطالعات زیست محیطی حشرات نشان می‌دهد که نشانگرهای DNA میتوکندری، میکروستلایت، DNA چند شکل تکثیر شده تصادفی، ابراز برچسب دنباله و طول قطعات حاصل از تکثیر به میزان قابل توجهی برای پیشرفت در جهت درک اساس ژنتیکی تنوع حشرات، جایگاه صفت کمی در حشرات و نقشه برداری ژن‌ها در پزشکی و کشاورزی دخالت داشته‌اند (Behura, 2006). جدای از این سیستم نشانگرهای پرمصرف، روش جدید دیگر از جمله توالی خاص پلی مورفیسم تکثیر و نشانگرهای مرتبط با واکنش زنجیره‌ای پلیمراز به عنوان سیستم نشانگرهای جایگزین در مطالعات شناسایی حشرات شناخته شده‌اند.
طی سالیان اخیر شناسایی و بررسی تنوع ژنتیک در بین گونه‌های حشرات بر اساس نشانگر‌های مولکولی و روش‌های مبتنی بر واکنش زنجیره‌ای پلیمراز بسیار متداول گشته است. ولی در کشور ما بررسی تنوع مولکولی در زمینه حشره شناسی بسیار کم انجام گرفته است. امروزه میکروساتلیت‌ها نقش مهمی در تعیین تنوع ژنتیکی و روابط خویشاوندی جانوران و گیاهان و مخصوصاً حشرات ایفا می‌کنند. استفاده از نشانگر‌ها بیشتر جهت تنوع ژنتیکی گیاهان استفاده شده و در جهان حشرات هم اکنون استفاده از این نشانگر جهت بررسی تنوع ژنتیکی راسته بالپولکداران به ویژه دو خانواده Noctuidae و Bombycidae در کانون توجه مجامع علمی قرار گرفته است(Radjabi et al., 2012). نشانگرهای مولکولی در مقایسه با نشانگرهای فنوتیپیک سنتی چندین مزیت دارد که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
عدم تاثیرپذیری بوسیله محیط
قابل یافت شدن در تمام مراحل نموی
در برگیرنده کل ژنوم
2-8- کاربرد اصلی نشانگرهای مولکولی در مطالعات اکولوژیکی حشراتبررسی‌های اکولوژیکی روی گونه‌های مختلف موجودات مانند حشرات، اطلاعات بسیار با ارزشی را در زمینه‌های ساختار جمعیتی، گونه‌زایی، جریان ژنی و تنوع ژنتیکی فراهم می‌آورد. این بررسی‌ها همچنین اطلاعات لازم جهت توجیه ایجاد تنوع در حشرات در اثر تاثیرات متقابل با فاکتورهای محیطی را فراهم می‌آورد. در بسیاری از موارد وقتی که هیچ راه دقیقی جهت تشخیص گونه‌های مختلف وجود ندارد، استفاده از داده‌های نشانگرهای مولکولی بسیار راه‌گشا خواهد بود. نشانگرهای مولکولی کاربردهای بیشماری در زمینه‌های مختلف اکولوژیکی حشرات ایفا می‌کنند که به برخی از آنها اشاره می‌شود (حسینی، 1389).
2-8-1- برهم‌کنش حشرات و گیاهان میزبانیکی از کاربردهای نشانگرهای مولکولی در مطالعات مربوط به حشرات، بررسی روابط متقابل گیاهان و حشرات است (حسینی، 1389). Alpha
نشانگرهای DNA ابزاری برای نقشه برداری ژن در گیاهان زراعی مهم است که مقاوم به حشرات آفت هستند، همچنین این نشانگرها در توصیف ژن‌های غیر بیماریزا در حشرات متعامل با گیاهان میزبان مفید هستند(Harris et al., 2003). اطلاعات مولکولی ژنتیک بدست آمده از داده‌های نشانگرها برای توصیف توانایی‌های فنوتیپی حمله حشرات به انواع گیاه خاص استفاده شده است (Behura, 2006). یکی از مثال‌ها در این مورد حشره‌ی گالزا از آفات مهم برنج و گندم است. حشره Orseolia oryzae آفتی بسیار مهم در کشورهای کشت کننده برنج در جنوب و جنوب شرقی آسیاست. این آفت سبب خسارت غیرقابل پیش بینی در تولید برنج می‌گردد. شبیه به این آفت گونه گالزای دیگری بنام Mayetiola destructor سبب خسارت‌های اقتصادی بسیار سنگینی در محصول گندم می‌شود (Behura, 2006). نکته قابل توجه این است که علی رغم استفاده از 32 ژن مقاوم در گندم جهت مقابله با خسارت ناشی از این آفت در آمریکای شمالی استرین‌های مقاومی در مقابل ژن‌های مقاومت تکامل یافته‌اند. این مسئله سبب گردید تا آفت مذکور طغیان نموده و به طور میانگین خسارتی حدود 100 میلیون دلار در سال وارد نماید (حسینی، 1389). بدین منظور وقتی نشانگر RAPD را با مجموعه‌ای از DNA استرین‌های مختلف این آفت استفاده نمودند (Behura, 2006)، نتیجه جالب توجه شناسایی چندین مکان ژنی خاص در افراد مختلفی در استرین‌‌ها بود. سپس با تائید آن با روش ساترن بلات و متعاقباً توالی‌یابی این نقاط، نشانگرهای SCAR تهیه گردید. با استفاده از این نشانگرها آلل‌های خاص را که چنین نشانگرهایی تشخیص می‌دادند تکثیر شدند. چنین روشی سبب شد تا روابط متقابل بین ژنوتیپ و فنوتیپ‌های مشاهده شده در این بیوتیپ‌ها تعیین گردید (حسینی، 1389).
مثال دیگر در شته‌های زیرخانواده‌ی Aphidinae است که دو تیپ بالدار و بدون بال دارد. افرادی که به میزبان اصلی خود حمله می‌کنند افراد نر و ماده بالدار هستند. این ماده‌های بالدار بکرزا هستند که به میزبان ثانویه (گیاهان علفی) برمی‌گردند. در چنین شرایطی نشانگرهای مولکولی DNA اطلاعات بسیار مفیدی را در جهت فهم اساس ژنتیکی چند تیپی در این شته‌ها فراهم آوردند. با استفاده از نشانگر RAPD کشف گردید که در بین فنوتیپ بالدار و فنوتیپ بدون بال اختلافات ژنتیکی عمده‌ای وجود دارد(Lushai et al., 1997). جمعیت‌های‌‌‌‌ طبیعی شته Sitobion avenae دارای میزبان‌های مختلف علفی و همچنین غلات است (Lushai et al., 2002). استفاده از نشانگر RAPD نشان داد که بین الگوی باندهای تشکیل شده بوسیله‌ی این نشانگرها و سازش به یک گیاه میزبان رابطه‌ای وجود دارد. از چنین پروفایل‌هایی می‌توان ژنوتیپ‌های تخصصی را که روی علف هرز خاص یافت می‌شوند از کل ژنوتیپ‌هایی که روی گیاهان کشت شده و علف‌های هرز یافت می‌شوند تشخیص داد (حسینی، 1389). اساس ژنتیکی گیاهانی که میزبان شته ریشه کاهو هستند توسط نشانگرهای SSR مطالعه شده است(Miller et al., 2005). در تحقیق دیگری درجه خسارت‌زایی کلنی‌هایی از شته نخود در پاسخ به مقاومت طبیعی در یونجه بوسیله نشانگرهای RAPD مطالعه شده است(Bournoville et al., 2000). مطالعه برهم کنش بین موجودات گیاهخوار همانند حشرات و گیاهان میزبان از اساسی‌ترین موضوعات بررسی روابط تکامل متقابل می‌باشد. معمولاً مطالعه و بررسی چنین موضوعاتی بسیار دشوار است. از جمله مشکل‌ترین برهم کنش‌های اکولوژیکی مطالعه رفتارهای تغذیه‌ای حشرات است. حشره‌شناسان برای شناسایی غذای حشرات شکارگر از روش‌های بیوشیمیایی و مولکولی استفاده نموده‌اند. از چنین تکنیک‌هایی می‌توان در تعیین روابط گیاهخوار و گیاه نیز استفاده کرد (حسینی، 1389). محققین از روش مولکولی برای شناسایی DNA گونه‌های گیاهان میزبان در محتویات معده حشرات استفاده نمودند. این محققین ابتدا 23 گونه‌ی گیاهی مختلفی را که در ناحیه مورد تحقیق خود یافت می‌شدند را جمع آوری و زیرواحد بزرگ ژن ریبولوز بیس‌فسفات‌کبوکسیلاز از ژن‌های کلروپلاست را برای تمامی گونه‌های جمع آوری شده مورد بررسی و توالی‌یابی قرار دادند. از طرفی هشت خانواده مختلف از حشراتی که در همان محل روی گیاهان ذکر شده فعالیت داشتند را نیز جمع آوری نمودند. پس از بررسی‌های ژنتیکی، نتایج توالی‌یابی نشان داد که تمامی 23 گیاه جمع آوری شده از طریق قطعه ژن 157 جفت بازی rbcL2 کلروپلاست قابل شناسایی هستند. نتایج همچنین نشان دادDNA گیاهان میزبانی که در محتویات معده حشرات گیاهخوار نیز وجود داشتند به راحتی با این روش قابل ردیابی و شناسایی است (حسینی، 1389). در بررسی‌های دیگر مشخص شد که با توالی‌یابی قطعه‌ای از ژنtrnL کلروپلاست می‌توان گیاهانی که به عنوان میزبان سوسک‌های برگخوار بودند را از مخلوط DNA استخراج شده از حشرات، ردیابی و شناسایی کرد. به علاوه نتایج نشان داد که روش مذکور قادر به تعیین ترجیح غذایی سوسک‌های برگخوار است (حسینی، 1389).
2-8-2- برهم کنش حشرات و پاتوژن‌هانشانگرهای مولکولی ابزارهای مناسبی جهت فهم برهم کنش‌های ژنتیکی بین پاتوژن‌های عامل بیماری و حشرات ناقل انتشار دهنده آنها می‌باشند (Behura, 2006; Crampton et al., 1997). بعضی از گونه‌های سن‌های خانواده‌ی Reduviidae از ناقلین بیماری شاگاس در بسیاری از کشورهای آمریکای جنوبی هستند. همچنین بعضی از پشه‌های آنوفل ناقل بیماری مالاریا می‌باشند. از نشانگرهای مولکولی مانند RAPD جهت بررسی توانایی ناقل بودن در این حشرات استفاده شده است (Bosio et al., 2000; Pinto et al., 1998). در زمینه‌های کشاورزی نیز نشانگرهای مولکولی جهت بررسی روابط پاتوژن و حشره ناقل استفاده شده است. به عنوان مثال توانایی انتقال بیماری ویروسی تریستیزای مرکبات توسط شته مرکبات بررسی شده است (حسینی، 1389).
محققین با استفاده از روش Real-time PCR نمایه‌دار قادر به شناسایی و ردیابی ویروس لکه پژمردگی گوجه فرنگی در حشرات ناقل آن یعنی تریپس شدند. از آنجایی که گونه‌های متعددی از تریپس‌ها ناقل ویروس این بیماری هستند، روش فوق قادر به پایش گونه‌ها و جمعیت‌های ناقل ویروس بیماریزا در مزرعه گردید. همچنین محققین با استفاده از روش مذکور قادر به ارزیابی کمیت ویروس نواری برنج در گیاه برنج و ناقل آن یعنی زنجرک Leodelphax striatellus شدند (حسینی، 1389). مطالعات دیگری از جمله شناسایی پاتوژن‌های مفید و غربال کردن آنها به وسیله‌ی نشانگرهای مولکولی جهت کنترل حشرات آفت توسط محققین در حال انجام است (Hodge et al., 1995; Castrillo et al., 2004).
2-8-3- مقاوت به حشره‌کش‌ها
یکی از مهم‌ترین حوضه‌های تحقیق در حشره‌شناسی که از اهمیت پزشکی و کشاورزی برخوردار است، مطالعه مقاومت به حشره‌کش‌ها است. از نشانگرهای مولکولی به منظور شناسایی و مکان‌یابی ژن‌های مقاومت در حشرات علیه حشره‌کش‌ها استفاده شده است. از نشانگر SSR در تعیین فنوتیپ‌های مقاوم به د. د. ت. در Anophels gambiae استفاده گردید. نشانگرهای RFLP نیز علت مقاومت مگس خانگی به د. د. ت. را تعیین نمو (Knipple et al., 1994). بررسی مقاومت Rhyzoptera dominica به فسفین نیز بوسیله نشانگرهای RAPD میسر گردید. بررسی مکان‌های ژنتیکی مقاومت در سوسک سیب‌زمینی نسبت به پایریتروئیدها (حسینی، 1389) و پروانه پشت الماسی نسبت به باسیلوس تروژینسیس توسط نشانگرهای RFLP انجام گردید (Heckel et al., 1999). با استفاده از روش ژنوتاپینگ DNA، جهش‌های موضعی مرتبط با مقاومت به حشره‌کش‌های آزینفوس متیل و پرمترین را بررسی نمودند (Clark et al., 2001).
در بررسی و ردیابی مقاومت به حشره‌کش‌ها، محققین در گونهHypothenemus hampei مقاومت به حشره‌کش اندوسولفان را به روش مولکولی ردیابی نمودند. از آنجایی که گونه مذکور به شدت نسبت به حشره‌کش آندوسولفان و سایر سیکلودین‌ها مقاوم شده بود و در سال‌های طغیانی 90% میوه‌های قهوه به آن آلوده شده بودند محققین بر آن شدند تا علت مقاومت را بررسی نمایند. آنها با استفاده از آغازگرهای انتخابی PCR بخشی از ژن Rd1 تکثیر نمودند. این ژن کد کننده گاما آمینو بوتریک اسید در ناحیه‌ی کانال یون کلراید است. با توال‌یابی ناحیه‌ی ذکر شده آنها ثابت کردن که استرین‌های مقاوم H. hampei در اسیدهای آمینه خود دچار تغییراتی شده‌اند که همانند تغییزات مشاهده شده در استرین‌های مقاوم Drosophia melanogaster است. این تغییر در اسید آمینه شامل جایگزینی اسید آمینه آلانین به سرین می‌باشد. چنین روشی ثابت نمود که می‌توان افراد مقاوم یا حساس را در مراحل تخم، لارو و یا بالغ ردیابی نمود و از آن در پایش جمعیت‌های حشرات در مزرعه استفاده کرد(Ffrench- Constant et al., 1994) .
2-8-4- روابط شکار- شکارگر- پارازیتوئیدنشانگرهای مولکولی در فهم بهتر روابط غذایی شکار- شکارگر- پارازیتوئید در حشرات نقش بسیار مهمی را ایفا نموده‌اند. بررسی و مطالعه روابط غذایی شکار- شکارگر در شرایط مزرعه امری دشوار و در بسیاری از موارد غیر ممکن است زیرا شکارگر جثه‌ای کوچک و رفتاری اختفاگرایی داشته و مشاهده رفتار تغذیه‌ای آن ناممکن است، اما بوسیله‌ی نشانگرهای مولکولی شناسایی یک یا چندین نوع شکار در محتویات معده حشرات شکارگر امکان‌پذیر شده است. به عنوان مثال با نشانگرهای اختصاصی تهیه شده SCAR بر پایه‌ی PCR از مکان‌های ژنی خاصی که توسط نشانگرهای RAPD ایجاد شده بود. محققین توانستند بقایای دو نوع شکار (Trialeurodes vaporariorum, Helicoverpa armigera) را در محتویات معده سن شکارگر Dicyphus tamaninii ردیابی کنند (Agusti et al., 1999).
علاوه بر شناسایی، نشانگرهای مولکولی همچنین برای تعیین کمیت و درصد پارازیتیسم نیز در حشرات مورد استفاده قرار گرفته‌اند. محققان با ساختن نشانگر اختصاصی Lysiphlebus testacipes توانستند این زنبور را در شته‌های مختلف ردیابی کرده و درصد پارازیتیسم را در شته‌ها تخمین بزنند. تناسب تناوب میزان ردیابی پارازیتوئیدها بوسیله داده‌های مولکولی این مسئله را عنوان می‌کند که کاربرد نشانگرهای مولکولی قادر به تخمین صحیحی از میزان پارازیتیسم خواهد بود (Walton et al., 1990).
2-8-5- سیستماتیک مولکولیمطالعه انواع مختلف موجودات و روابط بین آنها علم سیستماتیک نامیده می‌شود. این بخش از علوم زیستی شامل مطالعه و بررسی طبقه‌بندی و تاکسونومی موجودات است. بطور سنتی اساس این علم بر پایه‌ی شباهت‌ها و تفاوت‌های مرفولوژیک در بین موجودات بنا گذاشته شده است، اما به بدلیل پیشرفت‌های شگرف دهه اخیر تغییرات قابل ملاحظه‌ای در این علم صورت گرفته است. از مهمترین این دلایل ورود تکنیک‌های جدید مولکولی از جمله آنالیز ایزوآنزیم‌ها، سیتوژنتیک مولکولی، ایمونولوژی، هیبریداسیون DNA- DNA و غیره به این عرصه از علم می‌باشد. در واقع در سیستماتیک مولکولی از ساختمان مولکولی موجودات به عنوان منبع اطلاعات سود جسته و از آن در بررسی روابط تکاملی آنها استفاده می‌نمایند. از مهم‌ترین این تکنیک‌ها روش‌های مبتنی بر DNA است که زمینه تشخیص‌های دقیق و تفکیک گونه‌ها را میسر ساخته است. فیلوژنی مولکولی از چنین داده‌هایی در جهت ترسیم درخت روابط تکاملی موجودات استفاده می‌کنند.
از مهمترین موضوعات مورد استفاده در شناسایی شباهت‌ها و تفاوت‌ها، مقایسه توالی‌های بین ژن‌ها با تکنیک ردیف سازی توالی‌ها است. از کاربردهای دیگر فیلوژنی مولکولی، DNA barcoding است. در این روش گونه‌های مختلف یک موجود زنده با استفاده از بخش کوچکی از توالی DNA میتوکندری و یا ژن دیگری شناسایی می‌شوند. از کاربردهای دیگر این علم در ژنتیک انسانی است. با این روش‌ها می‌توان هویت بچه‌ای را که پدر و مادر آن مورد شک هستند تعیین نمود. همچنین از این روش‌ها در علوم جنایی برای تعیین هویت اجساد و یا متهمین استفاده می‌شود. این روش معروف به انگشت نگاری DNA است.
همه‌ی موجودات زنده دارای ماده‌ی ژنتیکی DNA، RNA و پروتئین هستند. این فاکتورها اساس مطالعات تکاملی را تشکیل می‌دهند. از آنجا که اساس مواد ژنتیکی نیز بر پایه‌ی توالی بازها یا نوکلئوتیدها بنا نهاده شده است. بنابراین موجوداتی که از لحاظ خویشاوندی به یکدیگر نزدیک باشند در ساختمان مولکولی‌شان شباهت‌های بسیار بالایی وجود دارد. این در حالی است که موجودات غیر خویشاوند از نظر این نوع ترکیبات با همدیگر متفاوتند. در حال حاضر توالی‌یابی تمام ژنوم یک موجود اوری بسیار گران قیمت است و این کار فقط برای تنها چند گونه صورت پذیرفته است. به هر حال تعیین توالی قسمت‌های معینی از کروموزوم‌های خاص امکان‌پذیر است. بطور کلی برای تجزیه و تحلیل سیستماتیک مولکولی گونه‌ها، توالی حدود 1000 جفت باز احتیاج است. در بررسی و مقایسه هر بخش از یک توالی در گونه‌های مختلف ممکن است اختلافاتی در بازها وجود داشته باشد و گونه‌هایی که به یکدیگر شبیه هستند اختلاف کمتری در نوکلئوتیدها داشته و توالی شبیه به هم خواهند داشت (حسینی، 1389).
2-8-6- حشرات تراریخته
حشرات تراریخته حشراتی هستند که DNA موجودات دیگر را بطور مصنوعی به ژنوم آنها وارد نموده‌اند. مهندسی ژنتیک و اصلاحات انجام شده در اطلاعات ژنتیکی حشرات و کنه‌ها، برنامه‌های کنترل تلفیقی آفات را در آینده تحت تأثیر قرار خواهد داد. یکی از این اهداف شامل تغییر ژنتیکی در پشه‌ها و سایر حشرات ناقل بیماری در گیاهان، انسان و حیوانات است که قابلیت انتقال پاتوژن‌ها بیماریزا را به میزبان نداشته باشند. روش‌های تراریخته قادر به ارتقاء برنامه‌های کنترل ژنتیکی نیز خواهند شد. به عنوان مثال با ایجاد تغییرات ژنتیکی در جمعیت یک گونه فقط افراد نر بطور انبوه پرورش یابند و سپس با تابانیدن پرتوهای رادیواکتیو عقیم گردند. افراد عقیم شده پس از رهاسازی در طبیعت با افراد ماده وحشی در طبیعت جفت‌گیری نموده و نتیجه آن تخم‌های غیربارور خواهد بود. فقط تولید افراد نر عقیم یا فقط افراد ماده بوسیله روش‌های تراریخته، تأثیر و کارایی چنین برنامه‌هایی را ارتقاء خواهد داد. سایر اهدافی که توسط گروه‌های مختلف تحقیقاتی در حال انجام است تولید زنبوران عسل و کرم ابریشم مقاوم در برابر بیماری با داشتن ویژگی‌های اقتصادی مورد نظر می‌باشد. دشمنان طبیعی مورد استفاده در برنامه‌های کنترل بیولوژیکی جهت افزایش کارایی و تأثیرشان با روش‌های تراریخته قابل اصلاح هستند. از جمله این تغییرات می‌توان به اصلاح در نسبت جنسی، میزان تحمل نسبت به دما و رطوبت محیط و دیاپوز اشاره کرد (حسینی، 1389).
2-9- میکروستلایت‌ها یا توالی‌های ساده تکرار شونده
میکروستلایت‌ها یا ریزماهواره‌ها که به طور خلاصه SSR نامیده می‌شوند قطعاتی از DNA هستند که 6-1 باز متوالی تکرار می‌شود. به عنوان مثال توالی ریزماهواره‌ای که دو باز CA در آن 12 بار تکرار می‌شود بصورت CACACACACACACACACACACACA است که در چنین حالتی توالی مکمل آن (GT)12 خواهد بود. ریزماهواره‌ها در ژنوم هسته و کلروپلاست و همچنین ژنوم میتوکندری بعضی از گونه‌ها یافت شده‌اند. تاکنون یافتن نشانگرهای ریز‌ماهواره‌ای کاری بسیار زمان‌بر و پر هزینه بوده اما امروزه استفاده از این نشانگرها بخاطر وجود اطلاعات توالی‌های متعدد در بانک‌های اطلاعاتی DNA نسبتاً کم هزینه‌تر شده است. روش عمومی مورد استفاده در جستجوی این نوع نشانگرها کلون کردن قسمت‌هایی از DNA بصورت کتابخانه ژنتیکی و سپس غربال نمودن این اطلاعات با کاوش‌های ریزماهواره است. کلون‌هایی که حاوی ریز‌ماهواره هستند سپس جدا و نهایتاً توالی یابی می‌شوند. آغازگرهایی که ناحیه ریز‌ماهواره را تکثیر می‌نمایند از روی بخش‌های غیر تکرار شونده توالی ریزماهواره طراحی می‌گردند. توالی‌هایی که این ریزماهواره‌ها را در بر می‌گیرد اغلب در بین گونه‌های نزدیک به هم ثابت است. این بدان معنی است که می‌توان از آغازگرهای ریزماهواره‌‌ها برای چندین گونه استفاده نمود. ریزماهواره‌ها به مراتب سریع‌تر از انواع دیگری از توالی‌ها جهش می‌یابند. میزان بالای پلی‌مورفیسم در ریزماهواره‌ها آنها را جهت بررسی‌های تنوع ژنتیکی افراد و جمعیت‌ها مناسب می‌سازد (حسینی، 1389).نشانگرهای ژنتیکی مبتنی بر میکروساتلیت‌ها در تمام نواحی ژنوم در هر دو بخش نواحی کد کننده و نواحی غیرکد کننده یوکاریوت‌ها و پروکاریوت‌ها پراکنده شده است و واجد تمام شرایط مناسب یک نشانگر می‌باشد. میکروساتلیت‌ها توالی‌های کوتاه تکراری مونو، دی، تری، تترا، پنتا و هگزا نوکلئوتیدی همچون (A)n، (CA)n، (GA)n، (GTA)n، (ATT)n، (GATA)n، (ATTTT)n، (ACGTCG)n می‌‌باشند.
ریزماهوارهها در ژنوم تمام یوکاریوتها وجود دارند. این نشانگرها به دلیل فراوانی زیاد، برای مکان‌یابی ژنتیکی و مطالعه جمعیتها، نشانگرهای ایدهآلی هستند. در موجودات عالی (نظیر گیاهان) قسمت زیادی از ماده وراثتی DNA قابل نسخه برداری نیست. زیرا دارای آغازگر، محل اتصال ریبوزومی و پایانگر نیست. بنابراین این قطعات توسط آنزیمهای نسخهبردار، رونوشت برداری نمیشوند. برای این قسمتها وظیفه‌ای شناخته نشده است، گرچه برخی محققین وظایف بسیار مهمی برای آنها قائل هستند. گاهی این قسمتها حاوی توالیهای تکرار شوندهای هستند که چند صد جفت باز دارند. این توالیها که معمولاً در نواحی سانترومری کروموزومها دیده می‌شوند، ماهواره نامیده می‌شوند. در موارد دیگر یک توالی مرکزی 60-10 جفت بازی چند صد بار تکرار میشود. به این توالیها ماهوارک گفته میشود. ریزماهوارهها شامل واحدهای 6-1 تایی هستند که به دفعات تکرار میشوند. ریزماهوارهها یا همان توالیهای تکراری ساده در سراسر ژنوم پراکنده هستند. تعداد تکرار هر واحد تکرار شونده متفاوت است، ولی حداقل تکرار آن در ریزماهوارههای با هسته دو نوکلئوتیدی10 بار و در ریزماهوارهای با هسته سه نوکلئوتیدی7 بار برآورد شده است.
بر اساس توالی‌های تکرار شونده ریزماهواره‌ها به 3 دسته تقسیم می‌شوند:
الف) ریزماهواره‌های کامل: در این نوع ریزماهوارهها یک واحد ریزماهواره کامل و پشت سر هم مانند GTGTGTGTGTGT بدون هیچ گونه تداخلی دیده میشوند.
ب) ریز ماهواره‌های ناقص: در این نوع ریزماهوارهها در درون واحدهای ریزماهواره‌ای یک یا دو نوکلئوتید غیر ریزماهوارهای مشاهده می‌شود که در ساختمان ریزماهواره تداخل ایجاد می‌کند مانند GTGTGTCGTGTGT.
ج) ریز ماهواره مرکب: در این نوع ریزماهوارهها دو ساختار ریزماهوارهای پشت سر هم قرار داشته و یا یکی درون دیگری قرار می‌گیرد مانند GTGTGTGTGCGCGCGC.
این تنوع در تعداد توالی‌های ریزماهواره، به کمک PCR و الکتروفورز روی ژل پلی‌اکریلامید به خوبی قابل بررسی است. علل مختلفی برای تنوع زیاد تعداد ریزماهوارهها در افراد مختلف یک جمعیت ذکر شده است. در یکی از نظریه‌های بسیار مهم چنین گفته میشود. که تغییر در توالی‌های ریزماهواره‌ای بیشتر به علت خطاهای ناشی از همانندسازی آنزیم پلیمراز است. نکته بسیار مهم و اساسی در مورد ریزماهواره‌ها این است که این توالی‌ها دارای دو توالی منحصر به فرد در دو سمت خود هستند که معمولاً ثابت و حفاظت شده میباشند ولی تعداد تکرار واحدها درون محدوده این دو توالی بسیار متغیر است.
این توالیها در گونههای خویشاوند ثابت مانده و تغییراتی را متحمل نمیشوند. بنابراین اگر بتوان توالی دو طرف ریزماهواره را شناسایی نمود میتوان بر اساس آن آغازگرهایی را طراحی کرد و به کمک PCR قطعه ریزماهواره را تکثیر نمود. البته سختترین و پرهزینهترین قسمت کار نشانگرها تعیین توالی قسمتهای دو طرف ریزماهوارهها میباشد. این مطالعات درگیاهان مختلف و با صرف وقت و هزینههای زیاد انجام میپذیرد. ریزماهوارهها تنوع زیادی دارند و به طور مناسبی در ژنوم گیاهان پخش شدهاند و تعداد آنها نیز در ژنوم گیاهان نسبتاً زیاد است. کارکردن با ریزماهوارهها نسبتاً ساده است و میتوان به راحتی نتایج حاصله را تفسیر نمود، مخصوصاً امروزه نرم‌افزارهای مختلف رایانهای کمکهای شایانی به محققین نموده است. نشانگرهای ریزماهواره از دسته نشانگرهایی هستند که میتوانند به راحتی تفاوت بین افراد هموزیگوت و هتروزیگوت را نشان دهند و به کمک آنها میتوان آللهای مختلف را شناسایی نمود. با توجه به این خصوصیت مهم و چند شکلی بالا، امرزه از این نشانگرها به وفور استفاده میشود. نشانگرهای ریزماهواره بر اساس نحوه طراحی آغازگرها تقسیم بندی میشوند. در یک دسته آغازگرها به نحوی طراحی میشوند که ریزماهوارهها ازدیاد شوند ولی در دستههای دیگر نواحی بین ریزماهوارهای ازدیاد میشود. امروزه روش‌های زیادی برای شناسایی چند شکلی جایگاههای ریزماهوارهای و همچنین جایگاههای میان ریزماهوارهها وجود دارد. در یکی از اولین روش‌ها که به نام PCR تکرارهای کوتاه پیاپی مشهور است، از نواحی مجاور ریزماهواره که معمولاً حالت ثابت دارند، جهت طراحی آغازگر استفاده میشود. تکرارهای کوتاه پیاپی قطعاتی چند نوکلئوتیدی هستند که به طور پیاپی تکرار میشوند و نمونه بارز آن، ریزماهوارهها هستند. بنابراین پس از انجام واکنش PCR، ناحیه وسط این دو آغازگر که در واقع یک توالی تکراری ساده است ازدیاد می‌شود. بسته به تعداد تکرارهای انجام شده، چند شکلی متفاوتی روی ژلهای پلی‌اکریلامید مشخص می‌شود و میتوان آللهای متفاوتی را مشاهده نمود. چنین فرض می‌شود که جهش در تعداد واحدهای تکرار شونده و ایجاد چند شکلی بالا در ریزماهوارهها با یکی از دو مکانیزم کراسینک‌اور نامساوی یا جفت نشدن ناشی از سر خوردن در طول رشته (خطاهای همانندسازی DNA) انجام می‌گیرد.
ریزماهوارهها اغلب چند شکلی بالایی دارند. آنها تک لوکوس بوده و دارای سیستم چندآللی و توارث همبارز هستند. در ژنوم یوکاریوتها به وفور یافت میشوند. چون مقدار بسیار اندک DNA برای بررسی ریزماهوارهها کفایت میکند بنابراین نمونهگیری از موجودات بدون از بین رفتن آنها امکان پذیر میشود. قابلیت تکرار پذیری بالا، امتیازدهی آسان و دقیق، تبادل آسان دادهها در بین آزمایشگاهها و گزینش بدون ابهام آللها از مزایای دیگر ریزماهوارهها هستند.
از معایب ریزماهوارهها میتوان به صرف وقت و هزینه زیاد در مرحله ایجاد و شناسایی، استفاده از مواد خطرناک (مثل اکریل امید و مواد رادیو اکتیو)، دانش اندک در مورد نحوه جهش و لزوم ایجاد روش‌های جدید برای تجزیه و تحلیل دادهها اشاره کرد. دیگر این که شناسایی ریزماهوارهها نیاز به کلون‌سازی و تهیه کتابخانه ژنومی دارد.
2-10- نشانگر ISSR و کاربرد آن در مطالعات گیاهی و جانوری ISSR نشانگر DNA مبتنی بر PCR برای تحقیق در روابط ژنتیکی بسیاری از جمعیت‌ها و کالتیوارهای گیاهی و جانوری استفاده شده است (Zietkiewics et al., 1994; Prevost and Wilkinson, 1990; Tsumura et al., 1996; Deshpande et al., 2001; Bornet et al., 2002). در روش ISSR تکثیر قطعه DNA بین دو ناحیه تکراری ریزماهواره مشابه، در دو جهت مختلف صورت می‌گیرد. این تکنیک ریزماهواره‌هایی با طول 16 الی 25 جفت باز را به عنوان آغازگر در واکنش PCR تک آغازگره استفاده و چندین جایگاه ژنی عمدتاً توالی‌های بینابینی با اندازه‌های مختلف را تکثیر می‌کند. توالی‌های ریزماهواره‌های مورد استفاده به عنوان آغازگر می توانند دی نوکلئوتید، تری نوکلئوتید، تترا و پنتا نوکلئوتید می‌باشند (Gupta et al., 1994; Meyer et al., 1993).
آغازگرها ممکن است در یکی از دو انتهای 3َ یا 5َ با 1 تا 4 باز دژنره شده انکورد شوند. این تکنیک بیشتر مزایای آنالیز ریزماهواره‌ها و AFLP را همراه با آغازگرهای اختیاری RAPD ترکیب می‌کند. ISSR به دلیل کاربرد آغازگرهای طولانی‌تر (16 تا 25 مری) از نشانگر RAPD (با آغازگر 10 مری) تکرار پذیری بیشتری دارد و کاربرد دمای بالای اتصال آغازگر به نمونه DNA در مقایسه با نشانگر RAPD به قدرت باندی بالاتری منجرب شده است.
مطالعه روی تکرار پذیری نشان داد که تنها باندهای کمرنگ‌تر تکرار پذیرند. حدود 92 تا 95 درصد قطعات نمره داده شده در یک نمونه DNA در یک کالتیوار با PCR جدا در روی ژل اکریلامید تکرار می‌شوند (Fang and Roose., 1997; Fang et al., 1997; Moreno et al., 1998).
10 نانوگرم نمونه DNA همان کارایی را در مورد فراورده‌های تکثیر شده نشان داد که نمونه‌های 25 و 50 نانوگرمی در مخلوط واکنش 20 میکرولیتری از خود نشان دادند. دمای اتصال آغازگز به محتوای بازهای G+C بستگی دارد و در مورد آغازگرهای ISSR بین 45 تا 65 درجه سلیسیوس متغیر است.
ISSR نشانگر غالب بوده و از قوانین ساده مندل تبعیت می‌کند (Gupta et al., 1994; Tsumura et al., 1996; Ratnaparkhe et al., 1998; Wang et al., 1998) با وجود این در برخی موارد هم بارز نشان داده شده است که می‌تواند هوموزیگوزیتی را از هتروزیگوزیتی متمایز سازد (Akagi et al., 1996; Wang et al., 1998; Sankar and Moore, 2001). این نشانگر با واژه‌های مختلف توسط محققین مختلف معرفی شده است (جدول 2-1)
جدول 2-1: نام‌های متفاوت و همنام تکنیک ISSR-PCRاصطلاح استفاده شده منبع
MP-PCR, Microsatellite primed PCR (refers to unanchored primer) Meyer et al. (1993)
SSR-anchored PCR, Inter-SSR amplification Zietkiewicz et al. (1994)
SPAR (single primer amplification reaction) Gupta et al. (1994)
RAMPs (random amplified microsatellite polymorphisms) Wu et al. (1994)
RAMs (randomly amplified microsatellites) Hantula et al. (1996)
AMP-PCR (anchored microsatellite primed PCR) Weising et al. (1998)
ASSR (anchored simple sequence repeats) Wang et al. (1998)
2-11- منابع تغییرات و چند شکلیتغییر نرخ تکاملی درون ریزماهواره‌ها به طور قابل توجهی بیشتر از انواع دیگر DNA می‌باشد از این رو احتمال چندشکلی در این توالی‌ها بیشتر است منبع تغییرات در باندهای بدست آمده از نشانگر ISSR می‌تواند به یکی از دلایل زیر یا ترکیبی از آنها نسبت داده شود:
2-11-1- نمونه DNAسرایش آنزیم DNAپلیمراز در طول رونویسی DNA و شکست در تعمیر mismatch به عنوان مکانیسم برای ایجاد تفاوت در توالی‌های تکراری ساده یا SSR قلمداد می‌شود. جهش در نقطه اتصال آغازگر همچون RAPD سبب تشکیل یا عدم تشکیل باند و نمرات 0 و 1 می‌شود. حذف و قرارگرفتن درون نواحی تکراری ساده به غیبت باند یا چندشکلی طویل بسته به تشکیل اندازه قطعه قابل تکثیر منجر می‌شود. تفاوت در تعداد نوکلئوتیدها درون تکرارهای ریزماهواره‌ها به چند شکلی طویل منجر خواهد شد وقتی از آغازگر انکورد شده در انتهای 5َ استفاده شود.
2-11-2- طبیعت آغازگرهای مورد استفاده:سطح چند شکلی به انکورد شدن یا نشدن، انکورد شدن در انتهای 3َ یا 5َ و توالی آغازگر مورد استفاده بستگی دارد. زمانی که از آغازگرهای انکورد نشده استفاده می‌شود باندهای واضح و تمیز به دلیل تمایل آغازگر به سرایش بین واحدهای تکراری در حین تکثیر جای خود را به باندهای ضعیف می‌دهند. وقتی آغازگر در انتهای َ5 انکورد می‌شود فراورده‌های چند شکل بیشتری تکثیر شده می‌شود. معمولاً آغازگرهای دی نوکلئوتید انکورد شده در دو انتهای َ3 و 5َ چند شکلی بیشتری نشان می‌دهند (Joshi et al., 2000; Nagaoka and Ogihara, 1997). آغازگرهای انکورد شده در انتهای 3َ در مقایسه با آغازگرهای انکورد شده در انتهای 5َ باندهای شفاف‌تری تولید می‌کنند (Tsumura et al., 1996; Nagaoka and Ogihara, 1997). چون آغازگرها توالی‌های ساده تکراری با توزیع و فراوانی متفاوت در ژنوم هستند بر تولید باند در گونه‌های مختلف تاثیر می‌گذارند. با در نظر گرفتن دی و تری نوکلئوتیدها در کنار هم یک توالی ساده تکراری یا ISSR در هر 33 کیلو باز از توالی DNA هسته‌ای در مقایسه با 423 کیلوباز از توالی DNA اندامی وجود دارد (Wang et al., 1994). در کل آغازگرهایی با توالی(CA)، (AC)، (TC)، (CT)، (GA)، (AG) چند شکلی بیشتری در مقایسه با دی، تری و تترانوکلئوتیدها از خود نشان می‌دهند. توالی A+T فراوان‌ترین دی‌نوکلئوتید در گیاهان هست. تری و تترانوکلئوتیدها فراوانی کمتری در مقایسه با دی‌نوکلئوتیدها داشته و کمتر در مطالعات استفاده می‌شوند.
توالی‌های AG و GA باندهای شفافی در مطالعه برنج و نخود تولید می‌کنند (Joshi et al., 2000;Reddy et al., 2000; Sarla et al., 2000; Ratnaparkhe et al., 1998) در حالی که آغازگرهای مبتنی بر AC در سیب زمینی و گندم کارایی بهتری دارند (Nagaoka and Ogihara, 1997; Kojima et al., 1998;).
قدرت حل (Rp) شاخصیست که برای مقایسه ارزش آغازگرهای مختلف از لحاظ باندهای اطلاعات دهنده بدست آمده از سری بانک ژن توسعه یافت (Provest and Wilkinson, 1999).
2-11-3- روش کشفسطح چند شکلی کشف شده، نشان داده شده که با روش کشف مورد استفاده متفاوت است. الکتروفورز روی ژل اکریلامید در ترکیب با رادیواکتیویته حساس‌ترین است و در جایگاه دوم ژل اکریلامید رنگ‌آمیزی شده با نیترات نقره قرار دارد. ژل آگارز و رنگ آمیزی با اتیدیوم بروماید در جایگاه سوم قرار می‌گیرد. کاربرد ژل اکریلامید تعداد باندهای به مراتب بیشتری را در مقایسه با آگارز نشان داد (Moreno et al., 1998). در مطالعه نارنگی سه برگه رنگ آمیزی نیترات نقره همه باندهای کشف شده با اتورادیوگرافی را نشان داد (Fang et al., 1997). با وجود این سطح بالای چند شکلی کشف شده حتی وقتی که فراورده‌های تکثیر ISSR روی ژل آگارز بدون نشاندار شدن استفاده شد مشاهده گردید. بنابراین نیاز به رادیواکتیویته می‌تواند اجتناب شود وقتی که نمونه‌های بسیاری از بانک ژن مطالعه می‌شوند. ISSR-PCR تکنیک موثره سریع، ساده با تکرارپذیری بالاست که در آن کاربرد رادیواکتیویته لازم نیست. آغازگرهای اختصاصی آن به راحتی سنتز می‌شوند و تفاوت در طول و توالی آن امکان‌پذیر است. فراورده‌های تکثیر شده معمولاً 2000-200 جفت باز طول دارند و بوسیله الکتروفورز آگارز و اکریلامید نتیجه مناسب را ارایه می‌دهند.
2-12- کاربردهای تکنیک ISSR2-12-1- انگشت‌نگاری ژنتیکیانگشت‌نگاری DNA ابزار مهمی برای دسته بندی بانک ژن و استقرار شباهت در میان واریته‌ها، هیبریدها و منابع والدینی در مدیریت بانک ژن و برنامه‌های اصلاح نژاد می‌باشد. آغازگرهای دی‌نوکلئوتید ISSR انکورد شده در یکی از دو انتهای َ3 یا 5َ در مطالعه انگشت‌نگاری با تکرارپذیری بالا برای حفظ مجموعه گیاه کاکائو استفاده شده است (Charters and Wilkinson, 2000). تکنیک ISSR چند شکلی مناسبی برای تمایز واریته‌های مختلف گل داوودی نشان داد ((Wolf et al., 1998.
2-12-2- تنوع ژنتیکی و آنالیز فیلوژنتیکیتکنیک ISSR به طور موفقیت آمیزی برای تخمین تنوع ژنتیکی در سطح درون و بین گونه‌ای طیف وسیعی از گونه‌های گیاهی همچون برنج (Joshi et al., 2000)، گندم (Nagaoka and Ogihara, 1997)، سیب زمینی، بارهنگ (Wolf and Morgan-Richards, 1998) و ارزن انگشتی ((Salimath et al., 1995 و گونه‌های جانوری استفاده شد. آغازگرهای توالی‌های ساده تکراری انکورد شده مفیدتر و تکرارپذیرتر از ایزوزایم‌ها، RAPD و RFLP در تجزیه تنوع بانک ژن پرتقال سه برگه معرفی شد (Fang et al., 1997). ISSR برای تجزیه تنوع در جنس Elusine به لحاظ کمی و کیفی نسبت به نشانگرهای RAPD و RFLP برتری داشت (Salimath et al., 1995). به طور معنی‌داری تکنیک ISSR در سطح گونه کارایی مناسبی برای تمایز واریته‌ها از خود نشان داد برای مثال 5 آغازگر انکورد شده در انتهای 5 توانستند 20 کالتیوار Brassica napus را از یکدیگر متمایز سازند (Charters et al., 1996).
2-12-3- نقشه‌یابی ژنتیکیاکثر مطالعات نقشه‌یابی ژنتیکی بروی گیاهان استوار است، با استفاده از تکنیک‌های ISSR، RAPD و Isozyme موفق به کشف نقشه ژنی شاه‌بلوط شدند (Casasoli et al., 2000) و همچنین کاربرد نشانگرهای RFLP، RAPD و ISSR برای نقشه یابی کاج سیاه ژاپنی و اروپایی (Arcade et al., 2000)، مشخص کرد که نشانگرهای ISSR و RAPD به لحاظ کیفی نسبت به Isozyme برتری دارند(Casasoli et al., 2000) .
2-12-4- تعیین فراوانی توالی‌های ساده تکراری (SSR)ISSR دیدگاه مناسبی جهت سازماندهی، فراوانی و سطح چند شکلی توالی‌های تکراری ساده متفاوت در ژنوم‌های گیاهی و جانوری ارایه می‌دهد. در گندم و برنج توالی‌های ساده تکراری دی‌‌نوکلئوتیدی به عنوان آغازگر استفاده و تعداد زیادی باند تولید کرد بنابراین نسبت به تکرارهایی با توالی ساده با واحدهای بزرگتر، عمومی‌تر هستند (Nagaoka and Ogihara, 1997). آغازگرهای GA انکورد شده در انتهای َ3 پنج مرتبه باندهای بیشتری نسبت به توالی GT تولید می‌کنند که نشان دهنده فراوانی کم یا فقدان توالی GT می‌باشد. نشان داده شده است که توالی‌های تترانوکلئوتیدی در طول ژنوم یوکاریوت‌ها فراوانند (Gupta et al.,1994) و تترامر AGAC و GACA در ژنوم علف‌ها پخش شده‌اند (Pasakinskiene et al., 2000). توالی‌های تترانوکلئوتیدی در تمایز درون گونه‌ای مگس‌های Simuliidae عملکرد مناسبی داشتند (Dusinsky et al., 2006).
2-12-5- مطالعه جمعیت‌های طبیعی و گونه‌زایینشانگر ISSR l معرفی شده تا در سیستماتیک و آزمایش فرضیه‌های گونه‌زایی مفید باشد (Wolf et al.,1998). منشا گونه Pens--on clevelandi با کاربرد تنها 8 نشانگر ISSR شناسایی شد. کاربرد این تکنیک مولکولی در اکولوژی طیف زیادی از خانواده‌های گیاهی استفاده شده است که عبارتند از: Brassicacea، Orchidaceae، Poaceae، Violaceae، Hippocastanaceae، Scrophulariaceae و Asteraceae تفاوت‌های درون و بین جمعیتی را می‌توان با نشانگر چند جایگاه ژنی ISSR شناسایی کرد. نشان داده شده است میزان تفاوت بین جمعیت‌های O. granulate از نواحی مختلف (2/49 درصد) بیشتر از تفاوت‌های جمعیتی درون یک ناحیه (38 درصد) یا درون یک جمعیت (12 درصد) با استفاده از نشانگر ISSR است (Qian et al., 2001).
2-13- چشم انداز کاربرد ISSR در ژنتیک مولکولینیاز به تنوع گونه‌های گیاهی و جانوری جهت توسعه و بهبود آن در اصلاح نژاد آینده بسیار با اهمیت بوده و نشانگر مولکولی ISSR بی‌شک نقش مهمی در این زمینه ایفا می‌کند زیرا این نشانگر قادر به تشخیص چندشکلی زیاد در گونه‌ها و واریته‌های نزدیک به هم بوده و در تمایز آنها کارایی خوبی دارد و می‌تواند در مقایسه با نشانگرهای دیگر ارزان‌تر و مفیدتر باشد ( Gupta et al., 1994; Salimath et al., 1995; Virk et al., 2000). در بسیاری از مطالعات به منظور تعیین چندشکلی و مقایسه سیستم‌های مولکولی برای مثال در گروه SSR از تری و تترانوکلئوتیدها استفاده می‌شود. چنین توالی‌هایی در مقایسه با دی‌نوکلئوتیدها نه تنها فراوان نیستند بلکه نمی‌توانند در دسته‌بندی واریته‌ها و گونه‌ها مفید باشند. داده‌های بسیاری با کاربرد توالی‌های SSR بدست می‌آید که در محدوده وسیع‌تری از ژنوم انتشار داشته باشند. با کاربرد ISSR با نشانگر RAPD میزان بیشتری چند شکلی قابل اکتشاف می‌باشد ((Joshi et al., 2000; Becker and Heun, 1995.تکنیک ISSR بدون محدودیت نمی‌باشد برای مثال همچون RAPD ممکن است قطعات هم حرکت از نواحی غیر هومولوگ منشا و با هم حرکت کنند که ممکن است سبب ایراداتی در تخمین شباهت ژنتیکی گردد (Sanchez et al., 1996). طبیعت مولکولی چند شکلی تنها در صورتی شناخته می‌شود که قطعه استخراج شده از ژل توالی‌یابی شود. نشانگر ISSR متصل به صفات مهمی زراعی توالی‌یابی شد و در نشانگر STS برای انتخاب مارکر مناسب مورد استفاده قرار گرفت. یکی از مزایای ISSR در پیوستگی آنها با جایگاه‌های ژنی SSR می‌باشد. اگر چه ریزماهواره‌ها احتمالاً خودشان به طور انتخابی خنثی و بدون عمل می‌باشند پی برده شده که به نواحی کدکننده متصل هستند به همین دلیل ISSR احتمالاً نشان دهنده نواحی قوی ژنی می‌باشند (Kojima et al., 1998).
2-14- کاربرد نشانگر ISSR در حشره شناسیمطالعات محدودی از کاربرد نشانگر ISSR در حشره‌شناسی چاپ شده است و عمده این مطالعات روی دو راسته بالپولکداران و دوبالان متمرکز بوده و دو مطالعه روی زنجره‌ها و شته‌ها از راسته جوربالان، دو مطالعه روی زنبور عسل از بال‌غشائیان، مطالعه‌ای روی سوسک کرگدنی از سخت بالپوشان صورت گرفته است. مطالعات صورت گرفته به شرح زیر می‌باشند:
مطالعه تنوع ژنتیکی زنجره Sogatella furcifera در چین (Liu et al., 2010).
مطالعه کاربرد نشانگر ISSR در تعیین تفاوت فردی و جمعیتی دو گونه شته Pemphigus obesinymphae و Acythosiphum pisum و یک گونه مگس موسکوئیت Aedes aegypti در آمریکا (Abbot, 2001).
بررسی چندشکلی 3 جمعیت زنجرک جنس Homalodisca از خانواده Cicadellidae با نشانگر ISSR در آمریکا (De Leon and Walker, 2004).
مطالعه تنوع ژنتیکی دو گونه از مگس‌های جنس Mayetiola از خانواده Cecidomyiidae در تونس (Mezghani Khemakhem et al., 2005).
بررسی کاربرد نشانگر ISSR در تنوع ژنتیکی درون و بین گونه ای مگس‌های خانواده Simuliidae (Dusinsky et al., 2006).
کاربرد نشانگر ISSR در بررسی چندشکلی پروانه‌های خانواده Noctuidae (Hundsdoerfer and Wink., 2005).
کاربرد ISSR-PCR در فیلوژنیHyles euphorbiaecomplex از پروانه‌های خانواده Sphingidae (Hundsdoerfer et al., 2005).
مطالعه ساختار جمعیت‌های وحشی و نیمه اهلی کرم ابریشم Antherae mylitta با نشانگر ISSR (Kar et al., 2005; Liu et al., 2010).
تنوع ژنتیکی آفت سوسک کرگدنی خرما Oryctes rhinocerus از خانواده Scarabaeidae با نشانگر ISSR (Manjeri et al., 2011).
بررسی تنوع ژنتیکی کرم ابریشم دارای دیاپوز و فاقد دیاپوز با نشانگر ISSR و همراهی آن با برخی صفات اقتصادی در هند (Reddy et al., 1999; Velu et al., 2008; Chatterjee and Mohandas, 2003; Liu et al., 2010; Awashti et al., 2008).
ارزیابی ژنتیکی کرم ابریشم اری Samia Cynthia ricini و ردیابی جایگاه‌های مرتبط با کمیت و موقعیت جغرافیایی در هند (P--eep et al., 2010; Liu et al., 2010).
بررسی نژادهای مختلف زنبور عسل مقاوم و حساس به کنه Varroa در امارات (Al-OItaibi, 2008; Paplauskiene et al., 2006).
در بخش کنه‌شناسی نیز مطالعات محدودی صورت گرفته است:
کاربرد نشانگر ISSR در تنوع ژنتیکی کنه Tyrophagus putrescentiae از خانواده Acaridae (Zhu et al., 2010)
آنالیز ژنتیکی زنبور Bombus hypocrita با بهینه کردن نشانگر ISSR (Geng et al., 2009)
2-15- نشانگرهای DNA مبتنی بر واکنش زنجیره‌ای پلیمرازواکنش زنجیره‌ای پلیمراز یک روش سریع، آسان و نامحدود (Powledge, 2004) سنتز آنزیمی DNA در محیط بی‌جان است که در برگیرنده‌ی فرایندی از سیکل‌های تکراری با مرحله‌های مشخص و تعریف شده در هر سیکل است (معتمدی، 1385).
در این فرایند که تقلیدی از فراین همانند سازی DNA در طبیعت است، الیگونوکلئوتیدهای مصنوعی که مکمل ردیف شناخته شده‌‌ی دو انتهای قطعه مورد نظر DNA هستند، به عنوان آغازگر مورد استفاده قرار می‌گیرند تا واکنش آنزیمی همانند سازی DNA در درون لوله‌ آزمایش امکان‌پذیر شود. این همانند سازی فرایندی آنزیمی است و توسط انواع مختلفی از آنزیم‌های پلیمراز صورت می‌گیرد (نقوی و همکاران، 1388).
فصل سوممواد و روش‌ها3-1- جمع آوری نمونه‌هابرای انجام بررسی‌های ژنتیکی و مرفولوژیکی توده‌های زنبور عسل برخی از نواحی ایران، از پنج استان خوزستان، کردستان، مرکزی، اصفهان، فارس (شکل 3-1 و جدول3-1)، از بین زنبوردارانی که کوچ خارج از استان نداشته، دارای بیش 50 کلنی و حدود سه سال یا بیشتر سابقه زنبورداری داشتند به صورت تصادفی از 5-3 کلنی، زنبور کارگر نمونه‌ برداری انجام شد. نمونه برداری در فروردین و اردیبهشت 1391 انجام شد. از هر کلنی 50 زنبور کارگر به صورت تصادفی توسط اسپیراتور جمع آوری شده و نمونه‌ها به ظرف حاوی یخ منتقل و تا زمان انتقال به آزمایشگاه نگهداری شدند (شکل 3-2).

شکل3-1: پنج استان جمع آوری نمونه‌ی زنبور عسل:1- خوزستان 2- کردستان 3- مرکزی 4- اصفهان 5- فارسجدول3-1: مکان‌ و آدرس‌های محل نمونه برداری زنبور عسلمکان زنبورستان شماره 1 زنبورستان شماره 2 زنبورستان شماره 3
استان خوزستان شوش، ایستگاه راه آهن شوش، ایستگاه راه آهن شوش، روستای جریه
استان کردستان روستای نشور (احمد کر) روستای قلیان منطقه کتوش (پدیسار) روستای برازان(نباتی)
استان مرکزی نظم اباد(مختاری) جاده فراهان، پارک جنگلی (رفیعی) سنجان، شهرک نبئی (تقوایی‌نژاد)
استان اصفهان نجف اباد، جاده پولادشهر (شاطری) نجف اباد، جاده پولادشهر (بی نام) نجف اباد، جاده پولادشهر (بی نام)
استان فارس کفترک، بونک اول (حکمت روستا) کفترک، بونک اول (زارع) جاده سروستان روستای مهارلو (کاووس روستا)

شکل3-2: نمایی از مکان‌های جمع آوری نمونه‌های زنبور عسل3-2- استخراج DNA زنبور عسلروزانه از 10 نمونه حشره کامل به صورت زیر DNA استخراج شد:
1- جداسازی بال حشرات و خرد کردن بدن کامل یک حشره کامل ماده درون ازت مایع و انتقال آن به میکروتیوب 7/1 میلی‌لیتری.
2- اضافه کردن 400 میکرولیتر بافر استخراج و 40میکرولیترSDS 20 درصد و قرار دادن در حمام آب گرم (شکل 3-3) 65 درجه سلیسیوس به مدت 2 ساعت با تکان‌های چند دقیقه ای در طول 2 ساعت.

شکل 3-3: دستگاه حمام آب مورد استفاده در این آزمایشات بافر استخراج حاوی موارد زیر است:
Tris-HCl…..10mM
EDTA…...….2mM
NaCl…...…0.4mM
PH=8
نکته: EDTA مانع فعالیت سایر آنزیم‌ها می‌گردد. SDS به عنوان یک پاک کننده غشا سلولی را مضمحل می‌کند. دمای بالا سبب می‌شود تا SDS غشا سلولی را بهتر شکسته و از هم گسیخته نماید و همچنین به اضمحلالل RNA کمک می‌کند.
3- افزودن 300 میکرولیتر NaCl 5/4 مولار به نمونه‌ها.
نکته: در استخراج DNA، وجود نمک با غلظت بالا پلی‌ساکاریدها را ته‌نشین می‌کند.
4- ورتکس کردن مجموعه به مدت کوتاه (حدود 15 تا 30 ثانیه).
5- پانزده دقیقه سانتریفیوژ (شکل3-4) در 11000 دور و انتقال فاز بالایی به میکروتیوب جدید.
نکته: در این حالت DNA در مایع جمع آوری شده قرار داشته در صورتی که سایر مواد سلولی و پروتئین در مواد ته‌نشین شده تیوب قبلی باقی مانده‌اند.
6- اضافه کردن کلروفرم (هم حجم مایع) و ده دقیقه سانتریفیوژ در 3000 دور.
7- جداسازی فاز بالایی و انتقال به میکروتیوب جدید و اضافه کردن اتانول مطلق سرد (دو برابر حجم) و همچنین100 میکرولیتر استات سدیم 3 مولار.

شکل 3-4: دستگاه سانتریفیوژ مورد استفاده در این آزمایشات8- سر و ته کردن میکروتیوب‌ها برای مشاهده کلاف DNA و سپس قرار دادن میکروتیوب‌ها در فریزر منفی 20 درجه سانتی‌گراد برای یک شب.
9- سانتریفیوژ به مدت 10 دقیقه در 8000 دور.
10- شستن پلیت با اتانول 70 درصد.

–80

1-5- نتایج بررسی شاخص ها1232-5- پاسخ به سوالات تحقیق1253-5- پیشنهادات127
فهرست جداول
TOC h z t "فهرست جداول,1" جدول 1-1 : مقایسات زوجی طیف ساعتی9جدول 2-1 : مقادیر شاخص تصادفی(RI)12جدول1-3: ورود گردشگران بین المللی به کشور بر اساس مدل سفر در سال 1388   و 138947جدول2-3: نام و توزیع کلیساهای مهم کشور50جدول 1-4 : مسافر داخلی77جدول 2-4 : مسافرین خارجی77جدول 3-4: مسافر داخلی ورودی به مشهد( 1392)78جدول 4-4: تقسیم بندی انواع جاذبه های گردشگری مشهد براساس کارکرد79جدول شماره5-4: تعداد و نوع تاکسی های فعال در آژنس های تاکسی تلفنی سطح شهر مشهد.85جدول شماره 6-4 : مشخصات تاکسی های مستقر در محدوده شهرداری ثامن (اطراف حرم مطهر)86جدول7-4: تعداد اقامتگاه های مختلف شهر مشهد87جدول شماره 8-4: کمپ های اسکان زائران مشهد88جدول شماره 9-4 رستورانها و غذاخوری های مهم شهر مشهد90جدول شماره 10-4: مراکز تجاری مهم شهر مشهد91جدول 11-4: بیانگر نوع و تعداد این کاربری ها در شهر مشهد را نشان می دهد92جدول 12-4: تعداد پارک های سطح شهر به تفکیک مناطق و نوع پارک ها93جدول 13-4: آمار گردشگران خارجی وارد شده به ایران در مقاطع سالانه(87- 1380)95جدول 14-4: آمار گردشگران وارد شده به قم در مقاطع سالانه(87- 1380)95جدول 15-4: تقسیم بندی جاذبه های گردشگری شهر قم و نزدیک آن بر اساس کارکرد های مختلف97جدول 16-4: اطلاعات کلی استان قم98جدول 17-4: وضعیت شبکه معابر و کمربندی98جدول18-4: اطلاعات خطوط و ناوگان اتوبوس رانی و مینی بوس رانی99جدول 19-:4 تعداد ناوگان تاکسی بر حسب نوع کارکرد100جدول 20-4: وضعیت کلی واحدهای اقامتی شهر قم در سال 1387100جدول 21-4: وضعیت کلی عناصر محصول گردشگری قم101جدول 22-4: آمار تعداد گردشگران وارد شده به شهر شیراز 88- 1385103جدول 23-4: تقسیم بندی جاذبه های گردشگری شهر شیراز و نزدیک آن بر اساس کارکرد های مختلف105جدول 24-4: اولویت بندی مقاصد گردشگری در مسیر بهینه گردشگری شماره 1106جدول 25-4: اولویت بندی مقاصد گردشگری در مسیر بهینه گردشگری شماره 2107جدول26-4: اولویت بندی مقاصد گردشگری در مسیر بهینه گردشگری شماره 3108جدول 27-4: تعداد خدمات اقامتی و درمانی شیراز110جدول28-4: شاخص های هفت گانه111جدول 29-4: نرخ سازگاری ماتریس مقایسات زوجی112جدول 30-4: اطلاعات مربوط به رتبه بندی شهرها در بحث جاذبه113جدول 31-4: اطلاعات مربوط به رتبه بندی شهرها در بحث دسترسی113جدول 32-4: اطلاعات مربوط به رتبه بندی شهرها در بحث خدمات اقامتی114جدول 33-4: اطلاعات مربوط به رتبه بندی شهرها در بحث خدمات پذیرایی115جدول 34-4: اطلاعات مربوط به رتبه بندی شهرها در بحث خدمات درمانی116جدول 35-4: اطلاعات مربوط به رتبه بندی شهرها در بحث حمل ونقل116جدول 36-4: اطلاعات مربوط به رتبه بندی شهرها در بحث خدمات تفریحی و تجاری117جدول 37-4: اطلاعات مربوط به رتبه بندی شهرها در بحث عناصر نهادی و سازمانی118جدول 38-4: نتایج و رتبه بندی شهرها به صورت کلی بر اساس فرایند AHP118
فهرست شکل ها
TOC h z t "فهرست شکل ها,1" شکل 1-1 : درخت سلسله مراتب تصمیم در فن AHP8شکل 1-2 : جریان های گردشگری مذهبی20شکل 2-2 : عوامل موثر بر جذب گردشگری مذهبی38شکل 3-2 : مدلی مفهومی از گردشگری مذهبی45شکل شماره 1-3 : موقیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه72شکل2-3: موقعیت شهر قم در استان قم و ایران74نمودار 1-4 : تعداد زائران ورودی به کلان شهر مشهد از سال 1365 تا 139076شکل2-4: نمودار تعغیرات نحوه سفر مسافران داخلی78شکل3-4: نمودار تعغیرات نحوه سفر مسافرا خارجی78شکل4-4 : گونه شناسی جاذبه های گردشگری کلان شهر مشهد80شکل 5-4 : شبکه خیابانی شهر مشهد82نقشه شماره 6-4: الگوی پراکنش تاسیسات اقامتی(هتل ها و هتل آپارتمان ها) در شهر مشهد93نقشه7-4: شبکه راه ها99نمودار8-4: وضعیت حمل ونقل درون شهری100نمودار9-4: مقایسه تعداد گردشگران وارد شده به شهر شیراز 88-1385104شکل 10-4: نقشه مسیر اول گردشگری شهری شیراز از سمت دروازه جنوب شرقی107شکل 11-4 : نقشه مسیر بهینه گردشگری از ورودی غربی کلانشهر شیراز108شکل 12-4: نقشه مسیر بهینه گردشگری از ورودی شمالی کلانشهر شیراز109شکل 13-4: رتبه بندی شاخص های هشت گانه کارت امتیازی متوازن112شکل14-4: مقایسه تطبیقی محصول گردشگری مذهبی(مشهد، قم و شیراز)119نمودار15-4: وضعیت خدمات وامکانات گردشگری در سه کلان شهر127
پیوست ها
منابع و ماخذ.......................................................................................................................129
چکیده انگلیسی..................................................................................................................134
پیوست
فصل اول
کلیات تحقیق
1-1مقدمه
یکی از مباحث مهم در برنامه ریزی توسعه ملی کشورها و به خصوص در بخش های اقتصادی و تجاری که می تواند جایگاه ویژه ای داشته باشد، مبحث گردشگری و مسافرت می باشد. امروزه ما در اکثر کشورهای پیشرفته دنیا، به موازات رشد اقتصادی این کشورها، رشد گردشگری را نیز شاهد هستیم در واقع این دو بخش لازم و ملزوم یکدیگر می باشند. در جهان امروز، بسیاری از کشورهای دنیا که با محدودیت منابع ارزی مواجه هستند، درآمد های حاصل از گردشگری را به عنوان یکی از منابع مهم کسب درآمد ارزی خود قرار داده اند. بدیهی است که در صورت داشتن پتانسیل ها و منابع ارزشمند گردشگری می توان به بخش های گردشگری به عنوان منبع کسب درآمد نیز نگریست. از طرف دیگر با افزایش درآمد های کشور و به دنبال افزایش سرمایه گذاری می توانیم رشد اقتصادی کشور را نیز شاهد باشیم. بدیهی است که رشد اقتصادی و برخوداری از سطح رفاه بالاتر، رشد فعالیت اقتصادی گردشگر ی را نیز تضمین خواهد کرد و حرکت روبه گسترش این چرخه می تواند منجر به توسعه هر چه بیشتر این کشور ها شود.گردشگری در حد وسیعی اشتغال ایجاد می کند و یکی از بزرگترین صارات(نامرئی) جهان را تشکیل می دهد.
جاذبه های گردشگری به لحاظ منابع طبیعی، فرهنگی، باستانی، مذهبی و .... از توانمندی بسزای در جذب گردشگران برخوردارند، با سرمایه گذاری مناسب در بخش های نرم افزاری و سخت افزاری این صنعت و نیز و با حفظ جایگاه امنیتی خود در جهان توانسته اند میلیاردها دلار از این بخش کسب درآمد کنند نکته حائز توجه این است که گردشگری نسبت به سایر صنایع از لحاظ سرمایه گذاری احتیاج به منابع درامدی و منابع ارزی کمتری دارد و به نسبت سرمایه گذاری انجام شده منافع و درآمد های بیشتری را در مقایسه با سایر بخش ها نصیب دولت ها می نماید (صباغ،1383)
گردشگری مذهبی پدیده نوظهوری نیست بلکه قرن های متمادی است که افراد به دلایل مختلف ازجمله،کنجکاوی، عبادت و شرکت در مراسم مذهبی به مکان های مذهبی و مقدس سفر می کنند (olsen,2006:27). شهرهای زیارتی شهرهایی هستندکه اعتقادات مذهبی قویترین عامل جغرافیایی در ایجاد مذهبی این گونه شهرها بوده اند. شهرهای زیارتی در عربستان مکه معظمه و مدینه منوره، در عراق کربلاو نجف، در هندوستان بنارس، احمد آباد و الله آباد و در بریانی شهر رانگوران متعلق به بودائیان، در تایلند شهر بانکوک، در تبت شهر لهاسا، در فلسطین اشغالی شهر بیت المقدس، در ایتالیا واتیکان و در اسپانیا شهرهای شهرهای مذهبی سنت سباستین نمونه هایی از شهرهای مذهبی هستند. در ایران مشهد مقدس، قم و شیراز از بهترین نمونه شهرهای مذهبی هستند که نقش فرهنگی اسلامی نیز دارند. شهر مشهد به جهت شرایط خاص جغرافیایی، مذهبی و فرهنگی دارای موقعیت خاص در کشور است. حضور سالانه حدود 30 میلیون زائر در کلان شهر مشهد با توجه به جمعیت آن که 420/2 میلیون می باشد، حاکی از این امر است که مدیریت پذیرش گردشگری در این شهر ها و به خصوص در این مقیاس حجیم امری واجب است (مافی و سقایی،23:1388). رشد خیره کننده گردشگری در دنیا سبب شده است که سرمایه عظیمی را در اقتصاد جهانی به جریان بیندازاد و کشورهای مختلف، در رقابتی بسیار سخت می کوشند تا بیشترین سهم از سرمایه های جهانی را به خود اختصاص داده، خصوصاً به این علت که فعالیت گرشگری به دلیل خدمات گسترده ای که ارائه می کند، امکان اشتغال بسیاری در سطوح مختلف فراهم می آورد و سودآوری فوق العاده این فعالیت چنان جاذبه دارد که برخی از کشورها باعدم وجود مواهب طبیعی و نداشتن پیشینه درخشان در تاریخ و تمدّن به ایجاد جاذبه های گردشگری همّت گماشته اند تا در فعالیت اقتصادی گردشگری ، به درآمدهای کلانی دست یابند به گونه ای که گردشگری حتی در اقتصاد برخی از این کشورها حرف اول را می زند.
2-1- بیان مسئلهمسافرت و گردشگری به عنوان بزرگترین و متنوع ترین فعالیت اقتصادی در دنیا به حساب می آید، بنابر آخرین ارزیابی سازمان جهانی گردشگری تقاضا برای گردشگری بین المللی در هشت ماه نخست سال 2013 به شکل قوی پابرجا مانده است که تعداد گردشگران بین المللی در سراسر جهان به واسطه عملکرد جدی اروپا، آسیا و اقیانوسیه و خاور میانه 5 درصد رشد داشته است که تعدادآن به 747 میلیون نفر رسیده که این میزان 38 میلیون بیشتر از مدت مشابه در سال گذشته بوده که در این میان اروپا با رشد 5 درصدی با حدود 20 میلیون ورودی بیشترین سود را برده و آسیا، اقیانوسیه، امریکا و افریقا به ترتیب با رشد 6 ، 3 و5 درصدی گردشگری را داشته اند و این در حالی است که منطقه خاورمیانه پس از 2 سال کاهش تعداد گردشگر با افزایش 7 درصدی روبرو بوده است ببسیاری از این کشور ها این فعالیت اقتصادی را به عنوان منبع اصلی درآمد، اشتغال زایی،رشد بخش خصوصی و توسعه بخش زیر بنای می دانند فعالیت اقتصادی گردشگری در سراسر دنیا بویژه در کشور های در حال توسعه،که شکل های دیگر توسعه اقتصادی مانند تولید یا استخراج منابع طبیعی به صرفه نیست بسیار مورد توجه می باشد (گی.چاک وای،23:1933). بنا به تعریف ارائه شده گردشگری شامل تمامی پدیده ها و روابط حاصل از روابط گردشگران، عرضه کنندگان و فروشندگان محصولات گردشگری، دولت ها و جوامع میزبان، در فرایند جذب و پذیرایی از گردشگران می باشد (mcintosh,1995:9).
در این تحقیق ما با گونه ای از گردشگری روبرو هستیم که گردشگری مذهبی نام دارد. امروزه گردشگری مذهبی با همه اجزا و گونه های مختلف، به سبب ویژگی های ساختاری و کارکردی بارز آن توانسته در متن گردشگری جهانی جای گیرد به طوری که حوزه نفوذ آن سراسر جهان را فرا گرفته است (santos,2004:4). گردشگری مذهبی یکی از قدیمی ترین و پر رونق ترین گردشگری های گذشته و حال حاضر سراسر جهان است (Ajit,2004:215). جاذبه های مذهبی، زیارتگاه و اماکن مقدسه هر ساله تعداد زیادی از گردشگران را به سوی خود جلب می کنند. تاسیسات اقامتی پذیرایی مانند مسافرخانه ها و زائر سرا ها با توجه به بافت اجتماعی، فرهنگی و عقیدتی دارای ویژگی های خاص خود است که در هر کشوری از تنوع بسیار زیادی برخوردار است. سفر های که مایه مذهبی دارند بر روی طیف گسترده ای قرار می گیرند که در انتهای یک طیف مکان های مقدس هستند که بخش بزرگی از مردم یک ناحیه را جذب می کنند مثل کلیسا های بزرگ در اروپا که مورد تحسین مسیحیان قرار می گیرد و در انتهای دیگر طیف کسانی که به این مکان ها روی می آورند که می خواهند شفا یابند در این میان لوردز در فرانسه می توان نام برد. شهر مکه در عربستان سعودی یا واتیکان در مرکز دنیای کاتولیک از جمله مکان های مذهبی هستند که مورد توجه بسیاری از مسافران مذهبی می باشد (گی چاک وای،78:1933). از شهر مقدس مشهد نیز به عنوان دومین کلان شهر مذهبی جهان بعد از مکه یاد می شود در این نوع از گردشگری انگیزه اصلی زیارت اماکن مقدسه و زیارتگاه ها می باشد که اقامتگاه ها و نوع امکانات در طول مدت اقامت موثر است ولی درآمد خانوار نقش چندانی در انگیزه اصلی زیارت این اماکن را ندارد (فاطمی،24:1380). در این میان ما با دو گروه در گردشگری مذهبی مواجه هستیم یکی زائران که انگیزشان فقط انجام امور مذهبی است و دیگری مسافرانی که چند منظوره با اولویت زیارت انجام می دهند ایران با برخورداری از اماکن مذهبی متعدد در شهرهای چون مشهد، قم وشیراز از جمله شهرهای است که پتانسیل مناسبی برای جذب گردشگران خارجی دارد که متاسفانه درصد ناچیزی از بخش گردشگری مذهبی را به خود اختصاص داده است و مقایسه ایران با سایر کشورهای اسلامی عربستان و عراق حکایت از شکاف عظیمی دارد که در سال 2007 سهم ایران از گردشگران جهان 5/1میلیون نفر و درآمد آن 2/1 میلیارد دلار بوده است.
سه کلان شهر مشهد، شیراز و قم از جمله مراکز مهم جذب گردشگری مذهبی در سطح کشور به حساب می -آیند، شهر شیراز به عنوان کلان شهر منطقه جنوب ایران و مرکز استان فارس یکی از مراکز جذب گردشگر در سطح ملی و بین المللی در کشور ایران است که به دلیل نزدیکی به تخت جمشید و دارا بودن فضاهای تاریخی منحصربفرد هر ساله میزبان تعداد زیادی گردشگر داخلی و خارجی است شهر قم نیز که حرم مطهر معصومه(س) که در مرکز جغرافیای شهر قرار دارد سالانه میزبان تعداد زیادی گردشگر است این شهر علاوه بر مرقد مطهر حضرت معصومه دارای گنجینه های نفیس و آثار هنری و معماری اسلامی _ایرانی زیادی از جمله مسجد صاحب زمان، گنبد سبزو مسجد جامع قم و جزء اینها اشاره کرد که افزون بر اینها بیش از 400 امام زاده و مکان زیارتی دیگر در شهر قم به عنوان دومین شهر زیارتی کشور به حساب می آید ولی مولفه های نظیر تعداد هتل، هتل آپارتمان ها و مهمان پذیرها بیانگر جایگاه نامناسب این شهر به لحا ظ اقامتگاه وخدمات پذیرایی می باشد (کاظمی زاده و همکاران،7:1388). و در نهایت شهر مقدس مشهد با بیش از 4/2 میلیون جمعیت به عنوان دومین کلان شهر بزرگ کشور، یکی از کانون های مهم جذب گردشگری مذهبی جهان و ایران است که در سال 1390 تعداد زائران کلان شهر مشهد به حدود بیست میلیون و نهصد هزا نفر رسید (سقایی وجوان،21:1391). گونه شناسی گردشگری مشهد از نوع گردشگری مذهبی با هدف زیارت جاذبه های قوی مذهبی، از بسیاری از جاذبه های تاریخی ، فرهنگی تفریحی و طبیعت گردی برخوردار است (شهرداری مشهد ، 1384 :45). از آنجا که مطالعات تطبیقی از دوران گذشته در مطالعات علمی جایگاه ویژه داشته برانیم تا با استفاده ازاین نوع مطالعات و در نهایت بکارگیری آن دراین تحقیق در پی آنیم که از تجربیات و عملکردهای سایر نقاط در دیگر نقاط استفاده کنیم، و همچنین ما از انجام این تحقیق با مطالعه تطبیقی در پی پی بردن به نقاط ضعف و قوت این کلان شهرها در زمینه جذب گردشگر و همپوشانی آنها از طریق مطالعات تطبیقی هستیم تا از این طریق بتوانیم راهکارهای جذب گردشگر مذهبی در سه کلان شهر مذهبی را مورد برسی و جایگاه این کلان شهر ها در گردشگری مذهبی در سطح داخلی و جهانی و کمیت و کیفیت امکانات رفاهی گردشگری این شهرها مورد بررسی قرار دهیم.
3-1- ضرورت تحقیقگردشگری از مهمترین فعالیت های انسانی معاصر است که همراه با به وجود آوردن تعقیرات شگرف در سیمای زمین، اوضاع سیاسی، اقتصادی، فرهنگی، منش و روش زندگی انسانها را دگرگون می سازد (محلاتی،13:1380). بنابراین گردشگری همانند یک علم و فعالیت اقتصادی برای رشد و پیشرفت خود نیاز به پژوهش دارد و نخستین گام برای ارتقای گردشگری شناخت جاذبه های گردشگری است و از آنجا که کلان شهرهای "مشهد، قم و شیراز" از عمده شهرهای مذهبی ایران محسوب می شوند که در این میان شهر مقدس مشهد به عنوان دومین کلان شهر مذهبی جهان از نظر ورود زائر بحساب می آید و مکان های مذهبی موجود در این کلان شهرها و همچنین آثار تاریخی فرهنگی و مواهب طبیعی و آب هوای، نشان از توانایی این شهرها در جذب گردشگر دارد، بنابراین شناخت جاذبه های گردشگری و عوامل دخیل در جذب و ماندگاری از نظر کمی و کیفی با استفاده از مطالعات تطبیقی حائز اهمیت فراوان است و از آنجا که به لحاظ موقعیت فرهنگی مذهبی خاص،گردشگری مذهبی امکان رشد توسعه بیشتری دارد توجه بیشتر و پرداختن به جایگاه گردشگری مذهبی در این سه کلان شهر در کنار معرفی جاذبه ها و امکانات ملموس و غیر ملموس آن می تواند زمینه پیشرفت وسیع تر آن را فراهم کند. بنابراین پژوهشگران سعی دارند از طریق شناسایی پتانسیل ها و جاذبه های مذهبی، با ارائه راهکارهایی جهت بهره برداری منطقی و بهینه و بررسی مشکلات و نقاط قوت از طریق مطالعات تطبیقی در گردشگری مذهبی در جهت رشد و پیشرفت این گونه از گردشگری برآیند.
4-1- اهداف1-4-1- هدف اصلیتبین نقش و جایگاه محصول گردشگری مذهبی در توسعه گردشگری مذهبی در سطح داخلی و خارجی
2-4-2- اهداف فرعیشناخت نقاط قوت محصول گردشگری در سه کلان شهر مشهد، قم و شیراز
شناخت نقاط ضعف محصول گردشگری در سه کلان شهر مشهد، فم و شیراز
شناخت نقش محصول گردشگری در توسعه گردشگری مذهبی در سه کلان شهر مشهد، قم و شیراز
5-1- سوال ها یا فرضیه های تحقیقبا توجه به مباحث مطرح شده و سوال اصلی پایان نامه می توان سوال های فرعی ذیل را در رابطه با انجام این تحقیق مطرح نمود:
1- مسائل و مشکلات مشترک در زمینه گردشگری مذهبی در سه کلان شهر کدامند؟
2- جایگاه گردشگری مذهبی در سه کلان شهر مشهد، قم و شیراز برگیرنده چه وضعیتی است؟
3- آیا امکانات و خدمات گردشگری در این سه کلان شهر در سطح مناسبی می باشد؟
6-1- پیشینه تحقیقدرکتاب مدیریت گردشگری و وجه ملی در جهوری اسلامی تالیف دکتر نادر جعفری هفت خوانی که در فصل ششم با عنوان "سیاست گذاری و گردشگری، کشورها چگونه گردشگری را در سطح ملی برنامه ریزی می کنند؟"در مورد ملاحظات سیاسی گردشگری و برنامه ریزی ساختاری، اهمیت سیاست گذاری و برنامه ریزی گردشگری، مطالعات تطبیقی ملی گردشگری کشورها و جمع بندی و نتیجه گیری از مطالعه تطبیقی برنامه ریزی گردشگری کشورها بحث شده است.
پورمحمود بابلی، علی (1378)، در پایانامه خود با عنوان بررسی راهکارهای جلب و جذب سرمایه گذاری خارجی در گردشگری ایران، مزایا و موانع آن را بیان می نماید امروزه گردشگری به عنوان یک فعالیت اقتصادی پر درآمد و اشتغال زا در سطح جهانی به اهمیت زیادی دست پیدا کرده است و این نیز در آینده دو چندان خواهد شد و گردشگری بر طبق آمار جهانی بیش از 10 درصد سهم تولید ناخالص دنیا را از آن خود کرده است و این سهم نیز به طور فزاینده ای در حال افزایش است. محقق می گوید ایران ما با داشتن جاذبه های فراوان گردشگری و تاریخی چند هزار ساله دارای امکانات بسیاری است که می تواند در زمینه گردشگری از دیگران سرآمد باشد. این تحقیق به بررسی عوامل مناسبی در این ارتباط ارائه نموده است و به این منظور از روش سنجش مخاطب استفاده شده است و با توزیع پرسشنامه بین افراد نتایج آن را مورد بررسی قرار داده و در پایان به ذکر موا نع و اهداف و توصیه ها پیرامون موضوع تحقیق پرداخته است.
شعرباف جوان، مهدی (1388) در پایانامه خود تحت عنوان بررسی عوامل موثر بر جذب توریست در شهر مشهد به بررسی و ایجاد توازن میان عرضه و تقاضا گردشگری جهت توسعه پایدار پرداخته و همچنین به بررسی عوامل موثر بر جذب گردشگری و ارتباط بین تبلیغات گردشگری و جذب گردشگر، قیمت و جذب گردشگری، امکانات و جذب گردشگر و .... پرداخته و عوامل تاثیر گذار و تاثیر پذیر بر جذب گردشگر را مورد کنکاش قرار داده است.

صباغ، فرهاد (1388) در پایانامه خود تحت عنوان بررسی میزان وفاداری جهانگردان خارجی نسبت به مشهد و تعیین عوامل موثر بر آن بدنبال بررسی وضعیت خدمات و محصولات ارائه شده به گردشگران و میزان رضایت مندی اینها از این خدمات پرداخته بنابراین این تحقیق به دنبال پیدا کرددن این رابطه و نوع آن نیز بوده همچنین نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که رابطه خطی و مستقیمی مابین متغیر های مورد نظر در شهر مشهد وجود دارد بخصوص این مطالعه نشان می دهد که تصویر ذهنی جهانگردان از شهر مشهد مهمترین عامل موثر در میزان وفاداری آنها محسوب می شود. این تصویر ذهنی در مجموع برای شهر مشهد تقریبا مساعد ارزیابی شد.
پرنده، یاسمن (1392)، در پایانامه خود با عنوان بررسی و نقش و جایگاه حمل و نقل هوایی در توسعه گردشگری مذهبی در کلان شهر مشهد مزایا و موانع آن را بیان می نماید و به نقش غیر قابل انکار حمل ونقل هوایی در توسعه گردشگری بین اللملی آن را به یک متغیر تأثیرگذار در توسعه محصول گردشگری در یک مکان بدل نموده در این پژوهش به بررسی عوامل مناسب در رابطه با جایگاه حمل ونقل هوایی در توسعه گردشگری مذهبی در ابعاد خارجی مورد توجه قرار داده و از آنجا که بیش از 75 درصد گردشگران خارجی مشهد از طریق حمل ونقل هوایی جابجا می شوند به منظور بررسی از روش سنجش مخاطب استفاده شده است و با توزیع پرسشنامه بین افراد نتایج آن را مورد بررسی قرار داده و به ذکر موانع و اهداف و توصیه ها پیرامون موضوع تحقیق پرداخته است.
عزت الله مافی،مهدی سقایی(1388)در پروژه - ریسرچخود تحت عنوان بررسی گردشگری در کلان شهر مذهبی مشهد پرداخته که در جمع بندی این پژوهش به بررسی چارچوب های شهر زائر و مجاوربا افزایش کیفیت تجربه گردشگری با موازات عدم تداخل توسعه شهری برسی قرار داده اند.
ابراهیم زاده عیسی و همکارانش (1390) در پروژه - ریسرچخود با عنوان برنامه ریزی استراتژیک توسعه گردشگری، با تاکید برگردشگری مذهبی قم، که به بررسی اولویت استراتژی های برنامه ریزی گردشگری مذهبی قم از طریق تجزیه و تحلیل عوامل خارجی و داخلی موثر بر گردشگری که به بررسی ظرفیت های موجود در گردشگری مذهبی و قابلیت استفاده از جاذبه های مذهبی،تاریخی و فرهنگی درکنار رشد و توسعه اقتصادی نگریسته است.
هوشگ زندی مهر (1386) در پروژه خود تحت عنوان بررسی وضعیت موجود صنعت توریسم در شیراز با توجه به نقش شهرداری در آن، تحقیق حاضر با هدف بررسی وضعیت گردشگری در شیراز با توجه به نقش شهرداری در آن به شناخت نقاط ضعف و قوت فرصتها و مشکلات گردشگری پرداخته است. نتایج بدست آمده در جهت توسعه گردشگری ایجاد مدیریت هماهنگ گردشگری، بهره وری از فرصت های موجود شهر شیراز، کسب اعتبارات مالی و با زنده سازی عناصر گردشگری مجهور شیراز به عنوان پیشنهاد به شهرداری شیراز ارائه شده است.
7-1- روش تحقیق
روش تحقیق حاضر توصیفی-تطبیقی بوده و از اسناد، کتب، مقالات فارسی و لاتین موجود در خصوص گردشگری و گردشگری مذهبی استفاده می شود، از آنجا که مطالعات تطبیقی از دوران گذشته در مطالعات علمی جایگاه ویژه ای داشته برانیم از این روش استفاده کنیم، مطالعه تطبیقی عبارت است از نوعی روش بررسی که پدیده ها را در کنار هم می سنجد و به منظور یافتن نقاط افتراق و تشابه آنها را تجزیه و تحلیل می کند. مطالعه تطبیقی حداقل دو پدیده را برای بررسی بر می گزیند و به تمامی جوانب و وجوه آنها دقیقاُ می نگرد و به کمک متقیر ها آنها را نسبت به هم مقایسه می کند و نقاط تشابه و اختلافشان را می شناسد، اصولاُ مطالعه و تطبیق جایگاه محوری در اندیشه های بشری دارد و هسته روش شناختی روش علمی نیز هست. همچنین در این تحقیق با استفاده از روش AHP به تجزیه و تحلیل داده های بدست آمده درمطالعه تطبیقی این کلان شهرها وبررسی شاخص های مورد نظر استفاده می شود.
1-7-1- مراحل فرآیند تحلیل سلسله مراتبیفن AHP در تعیین اولویت های تحقیقاتی، روشی سلسله مراتبی است که اساس آن بر درخت سلسله مراتب نهفته است. بر اساس فن AHP هر موضوع تصمیم گیری دارای درختی است که سطح یک آن هدف و سطح آخر آن گزینه های رقیب خواهد بود.
سطوح بین سطح اول و سطح آخر شامل عوامل(معیار) است. چنانچه فرض کنیم سطح اول یک درخت تصمیم گیری موضوع تعیین اولویت های تحقیقاتی، تعیین بهترین اولویت تحقیقاتی باشد و در سطح آخر نیز محور (زمینه) های تحقیقاتی قرار گرفته باشد، سطح مابین را می توان معیار ها و شاخص های ارزیابی زمینه های تحقیقاتی تعریف کرد. بدین ترتیب، فرض کنید که برای تحقیقات n محور(زمینه) تحقیقاتی وجود دارد که می خواهیم آنها را با توجه به m معیار(شاخص) اولویت بندی نماییم. بر این اساس درخت سلسله مراتب به صورت شکل زیر قابل نمایش خواهد بود.
شکل 1-1 : درخت سلسله مراتب تصمیم در فن AHP
با ترسیم درخت سلسله مراتب تصمیم برای اولویت بندی زمینه های تحقیق، می توان فن AHP را برای استخراج فهرست اولویت های تحقیقاتی و ضریب اهمیت هر یک از زمینه ها، از بالاترین ضریب اهمیت تا کمترین ضریب استخراج کرد.
مرحله 1) مقایسات زوجی:
در فن AHP، باید زمینه تحقیقاتی را نسبت به تک تک معیارها مقایسه زوجی نمود. بدین ترتیب، m ماتریس n*n وجود خواهد داشت که نشان دهنده مقایسه دوبدوی گزینه های تحقیقاتی در سطح آخر خواهد بود. علاوه بر این m ماتریس، یک ماتریس m*m نیز باید به دست تصمیم گیرنده پر شود که بیانگر مقایسات زوجی شاخص های ارزیابی زمینه های تحقیقاتی نسبت به هدف در سطح 1 است. مقایسات زوجی در فن AHP باید برگرفته از طیف ساعتی باشد. این طیف دارای مقیاسی است که دامنه آن از «ترجیح مساوی» تا «بی نهایت مرجح» می باشد. چنانچه تصمیم گیرندگان بخواهند برای اولویت بندی تحقیقات، از فن AHP استفاده نمایند، باید از این طیف برای مقایسات زوجی استفاده کنند. طیف ساعتی عبارتند از:
جدول 1-1 : مقایسات زوجی طیف ساعتیمقدار عددی درجه اهمیت در مقایسات دو بدو
1 ترجیح یکسان
3 نسبتاً مرجح
5 قویاً مرجح
7 ترجیح بسیار قوی
9 بی اندازه مرجح
بدیهی است که در این مرحله (m+1 ) ماتریس بر اساس مقایسات زوجی به دست می آید که قطر آن 1 و پایین قطر، معکوس عناصر بالای قطر خواهد بود.
مرحله 2) استخراج ضرایب اهمیت ماتریس ها
در این مرحله، ابتدا ماتریس مقایسات زوجی، که از مرحله 1 استخراج شده است، بهنجار می شود. اگر اعداد به دست آمده از طیف ساعتی را aij بدانیم. ماتریس های بهنجار شده بر اساس رابطه زیر بدست می- آید.
rij=aiji=1aij) ) (j=1,2,3,...,m) (1-5(
که در آن:
مقدار ترجیح عامل iام به jام: aij مقدار به هنجار شده ترجیح عامل iام به jام، rij خواهد بود.
رابطه (5-1) بر این اصل استوار است که اولویت های تحقیقاتی را تصمیم گیرنده ای واحد انجام دهد.
ولی چنانچه بیش از یک تصمیم گیرنده در تعیین اولویت های تحقیقاتی نقش داشته باشند، ناچار باید به تلفیق تصمیمات اعضا گروه تصمیم گیرنده پرداخت. در چنین مواقعی، ابتدا ماتریس ترکیبی گروه به صورت زیر به دست می آید:
i=1n(aij(1))1Naij‘ ) 5-2(
رابطه (5-2) نشان دهنده میانگین هندسی نظرهای مختلف اعضا گروه تصمیم گیرنده است که در آن فرض شده است:
مقدار ترجیح عامل iام به jام از نظر فرد Lام: aij(1)تعداد اعضای گروه تصمیم گیری: N
میانگین هندسی ترجیح عامل iام به jام: aij‘بدین ترتیب، رابطه (5-1) برای بهنجار کردن مقایسات زوجی گروه به شرح زیر تغییر می کند:
rij=aij‘i=1naij‘ (j=1,2,3,...,m) ) 5-3(
که در آن:
با به دست آوردن ماتریس rij ضرایب اهمیت هر یک از گزینه ها و معیار به صورت زیر محاسبه می شود:
Wi=j=1Mrijn (j=1,2,3,...,m) ) )(5-4(
که در آن Wi نشان دهنده مقدار اهمیت عامل i در میان سایر عوامل خواهد بود.واضح است که رابطه (5-4)، اهمیت عامل i را در میان سایر عوامل هم سطح خود، نسب به یک عامل سطح بالاتر، نشان می دهد. حال برای استخراج ضریب اهمیت هر یک از زمینه های تحقیقاتی، با توجه به کلیه شاخص های ارزیابی، باید به مرحله (3) رفت:
مرحله 3 ) استخراج اولویت های تحقیقاتی
بر اساس رابطه (4) ضریب اهمیت هر یک از زمینه های تحقیقاتی در سطح 3 ، درخت سلسله مراتب اولویت های تحقیقاتی ، توجه به هر یک از معیار های سطح دو درخت، مشخص می شود. بنابر این، هر زمینه تحقیقاتی دارای m معیار است. همچنین به کمک همین رابطه می توان هر یک m معیار را نسبت به هم در راستای سطح 1 درخت مشخص کرد. بدین ترتیب، هر مقدار سطح 3 دارای مقدار وزنی در سطح 2 خواهد بود.
با استفاده از میانگین موزون می توان (m+1 ) بردار وزنی (که مجموع همه آنها مساوی است) را با هم تلفیق کرد. بدین ترتیب، یک بردار n*1 بدست می آید که مجموع آن مساوی 1، و ردیف های آن نشان دهنده ضریب اهمیت زمینه های تحقیقاتی است.
مرحله 4) محاسبه نرخ سازگاری
علّت اینکه در مرحله 1 (مقایسات زوجی) بر استفاده از طیف ساعتی تأکید شد، این است که استفاده از نرخ سازگاری برای بررسی درجه پایایی ماتریس های مقایسه عوامل است. برخی از اعضا گروه تصمیم گیری ممکن است تجربه و تخصص کافی برای پر کردن پرسشنامه مقایسه گزینه ها یا معیارها نداشته باشند. از این رو چنین افرادی باید از عضویت گروه حذف شوند. ساعتی معتقد است که هر ماتریس مقایسه باید از حداقل نرخ سازگاری برخوردار باشد که با استفاده از ریاضیات بردار ویژه قابل محاسبه است. گام های محاسبه نرخ سازگاری عبارت است از:
مرحله(4-1) محاسبه بردار حاصل جمع موزون
WSV =A.W) )(5-5(
که در آن بردار ضرایب حاصل از هر ماتریس مقایسات زوجی است که از رابطه (5-4) Wi به دست می- آید و A ماتریس اولیه مقایسات زوجی است.
مرحله 4-2) محاسبه بردار سازگاری
CV= WSVW ))(5-6(
مرحله 4-3) محاسبه شاخص سازگاری
)(CI= λ-1N-1 )5-7(
که در آن n بیانگر ابعاد ماتریس است و بر اساس متوسط بردار سازگاری (CV ) به دست می آید.
نرخ سازگاری (CV ) برابر است با شاخص سازگاری (CI ) تقسیم بر شاخص تصادفی که از جدول ساعتی تعیین می شود:
جدول (2-1) : مقادیر شاخص تصادفی(RI)8 7 6 5 4 3 2 N
1.41 1.32 1.24 1.12 0.90 0.58 0.00 RI
به طور کلی:
CR= CIRIنرخ سازگاری به ما می گوید که چقدر میان مقایسات هر تصمیم گیرنده (عضو گروه تصمیم گیری) سازگاری وجود دارد. اگر CR محاسبه شده عدد بزرگی باشد، سازگاری کم و اگر عدد کوچکی باشد، سازگاری بیشتر است. بطور کلی، اگر نرخ سازگاری کمتر یا مساوی 10% باشد، تصمیم گیرنده در مقایسات زوجی سازگاری دارد. اگر نرخ سازگاری بیشتر از 10% باشد، تصمیم گیرنده باید به طور جدی د