مراحل روشهای برنامه ریزی شهری

استفاده از مدلها در برنامه ریزی شهری و منطقه ای از سال 1923 با مدل رایلی برای بررسی کنش متقابل فضایی، آغاز شد. در واقع پیدایش نظریه سیستمی  که تلاش می کرد ماهیت محیط انسانی و فعالیتهای مختلف مرتبط به یکدیگر را بشناسدزمینه لازم برای  استفاده از مدلها را فراهم کرد.
تعریف مدل: مدل سعی می کند که جهان واقعی را به صورت ساده تر و به حالت قابل مدیریت در آورد. به عبارت دیگر مدل بازسازی ساده واقعیت است، که پیچیدگی آشکار جهان واقعی را کاهش می دهد و آن را به حالتی قابل درک تبدیل می کند.
مفهوم مدل:

مدل نمادی از واقعیت است. مدل مهمترین ویژگی های وضغیت دنیای واقعی را به صورتی ساده و کلی بیان می دارد.مدل ها در واقع پلی میان سطح مشاهده و سطح تئوریکی به شمار می آیند

 انواع مدلها:

طبقه بندی های مختلفی برای مدلها ارائه شده است اما آن چه که ما در مباحث برنامه ریزی فضایی باآن سرو کار داریم به صورت زیر است:

1-    مدلهای تصویری(Iconic Models):
مدلهایی هستند  که به صورت فیزیکی اجسام را نشان می دهند و صرف نظر از مقیاس شبیه آن چیزی هستند که آن را نمایش می دهند.مثل عکس های هوایی، مدلهای سه بعدی ماکتها،نقشه های کروی زمین،مدلهای دوبعدی تصویری مثل عکس  یا نقشه، مدلهای سه بعدی  مانند عکس های سه بعدی، هواپیما، ماکت شهر یا هر مجتمع دیگر

2-    مدلهای قیاسی (Analog Models):
این مدلها با اجسام، شبیه  موقعیت های واقعی و یا با آنها قابل مقایسه هستند.ترسیم خطوط هم تراز در نقشه های توپوگرافی، استفاده از رنگهای مختلف در نقشه کاربری اراضی برای نشان دادن یک کاربری مشخص و یا نشان دادن شدت تراکم با تن های مختلف رنگ، همان مدلهای قیاسی است.برخلاف مدلهای تصویری، استفاده از مدلهای قیاسی به راهنما نیاز دارد.

3-    مدلهای ریاضی یا مدلهای نمادی (Abstract Models):
به این مدلها ،انتزاعی یا سمبلیک می گویند. مدلهایی هستند که با افکار انتزاعی شروع ، و با استفاده از علایم، نشانه ها و رمزها ثبت می شوند. این مدلها دامنه وسیعی دارند.از فرمول شیمیایی ساده  آب تا مدلهای تشکیل شده از یک سری معادلات ریاضی که ویژگیها و خصوصیات توسعه را نشان می دهند یک مدل ریاضی به شمار می آیند.مدلهای ریاضی داده خوار هستند .یا به عبارت دیگر اطلاعات زیادی را طلب می کنند. اما با جود آن که  این مدلها ساخت اولیه دشواری دارند،به آسانی قابل تعدیل و اصلاح هستند. یکی از انواع این مدلها مدل لاری است که در سال 1963 برای پیتزبورگ نوشته شد.در سال 1974 نیز آقای اچنیک() برای تهران مدل ریاضی طراحی کرد.

مدل های ریاضی به سه ظبقه قابل تفکیک هستند:
1)      مدلهای توصیفی ) ِِِDescriptive Models)
2)      مدلهای برنامه ریزی (Planning Models)
3)      مدلهای پیش بینی کننده (Predictive Models)

1 )  مدلهای توصیفی ) ِِِDescriptive Models)
این مدلها برای بیان یک سری از روابط در مقطع زمانی مشخص به کار می رود و عمدتاً در بررسی وضع موجود از آن استفاده به عمل می آید.برای مثال تهیه  مدل رگرسیونی برای  مهاجرت و عواملی که منجر به مهاجرت می شود.

2 ) مدلهای برنامه ریزی که به آنها مدل تجویزی یا Prescriptive نیز می گویند. این گونه مدلها می توانند مدلهای ارزیابی(Evaluative Models) و یا مدلهای هنجاری(Normative Models) باشند. مدلهایی که در فرآیند ارزیابی برنامه ریزی کمک می کنند دارای تنوع زیادی هستند که بعضی از انواع آن را در اینجا نام می بریم :

مدلهای تحلیل هزینه – فایده
مدلهای تحلیل هزینه اجتماعی
ماتریس دستیابی به اهداف
مدلهای تعادلی برنامه ریزی

مدلهای ارزیابی چند معیاری(Multi criteria evaluation techniques).در میان این مدلها مدل فرآیند تحلیل سلسله مراتبی(Analytic Hierarchy Process)  یا AHPکه آقای  توماس ساعتی آن را ابداع کردند خیلی انعطاف پذیر است. این مدل ابتدا در سال 1977 و بعد در سال 1978 با چاپ دو مقاله توسط آقای ساعتی و سپس انتشار کتابی با همین نام در سال 1980 ، گسترش یافت و در همه علوم از آن استفاده به عمل آمد.. در امریکا درزمینه ارزیابی کیفیت واحدهای مسکونی تا ارزیابی رآکتورهای اتمی از آن استفاده به عمل آمده است.بیشترین استفاده از این مدلها در علم مدیریت صورت گرفته است. در سال 1990 آقای ساعتی این مدل را ساده تر می کند.

3-مدلهای پیش بینی کننده (Predictive Models)
یک سری روابط توصیفی را با در نظر گرفتن عامل زمان به آینده می برد.مثل مدلهای رگرسیونی برای پیش بینی آینده.مدلهای پیش بینی کننده می توانند ایستا یا پویا و معین و احتمالی باشند.

تاریخچه مدلهای بزرگ مقیاس:
اولین مدلهایی که درزمینه برنامه ریزی شهری ساخته شدند به شرح زیر است:

1-The Chicago area Transportation Study (CATS):                                  

هدف از تهیه این مدل آن بود که با مطالعه نیازهای حمل و نقل شهری شیکاگو طرح جامعی برای افق سال 1980 ارائه دهد.گروه مطالعاتی متشکل از اقتصاددانان، برنامه ریزان شهری،جامعه شناسان،جمعیت شناسان  و متخصصان کامپیوتر مطالعه گسترده ای را شامل بررسی های وسیع در مورد سفرهای شخصی و کاربری اراضی انجام دادند. بیش از 150000 سفر شخصی، هریک شامل 100 تا 300 مورد اطلاعات بررسی شد.کاربری اراضی شهری در 50 هزار بلوک شهری و 14 نوع کاربری شناسایی و طبقه بندی شد.. حجم وسیع اطلاعات و افق 25 ساله تعیین شده، از دشواری های ساخت مدل بود.به همین دلیل شبکه ای را روی نقشه شیکاگو ترسیم کردند که مساحت هر مربع آن حدود یک مایل بود. با استفاده از کامپیوتر اطلاعات را خلاصه وتحلیل کردند و نتایج نهایی را به نمایش گذاشتند.

دو مطالعه دیگر که در پیروی از مدل CATS انجام شد، عبارت بودند از PATS  و DMATS که به ترتیب مخفف مدلهای زیر هستند:Pittsburg Area Transportation Study (2و 3)Detroit Metropolitan Area Traffic Study.

یکی دیگر از مدلهایی که مورد استفاده و توجه قرار گرفت، مدل UCN یا 4)University of North Carolina   نام دارد که توسط آقای اچنیک و همکاران او در دانشگاه کارولینای شمالی برای پیش بینی تبدیل زمین های بایر شهری یا روستایی به کاربری مسکونی در اثر توسعه شهری، ساخته شد.اساس مدل آقای اچنیک در واقع یک رگرسیون خطی چند متغیره بود. ایشان برای هریک از شبکه ها یا سلول ها شاخص جذابیت (Attraction Index) تعریف کرد که شاخصی ترکیبی از متغیرهای زیر بود:
1)      ارزش اولیه زمین
2)      وجود سیستم فاضلاب عمومی
3)      دسترسی به نزدیک ترین خیابان اصلی
4)      دسترسی به نزدیک ترین مدرسه ابتدایی
5)      دسترسی به نواحی کار
شاخص جذابیت احتمال تبدیل یک خانه از شبکه را به کاربری مسکونی اندازه می گیرد. در واقع هرچه جذابیت بیشتر باشد، آن محدوده زودتر به کاربری مسکونی تبدیل می شود.
5 )شاید جامع ترین مدل بزرگ مقیاس ، مدلی است که لاری(Lowry Model) برای پیتزبورگ طراحی کرد. مدل لاری روی سه سیستم مرتبط شهری یعنی اشتغال، جمعیت و حمل و نقل تأکید دارد. ایشان از روش اقتصاد پایه برای تعیین میزان فعالیتها استفاده کرده است.در مدل لاری فرض این است که موقعیت مکانی اشتغال پایه ، مستقل از الگوی مکانی سایر فعالیتها مثل اشتغال غیرپایه و جمعیت است و این فعالیتها از لحاظ مکانی به اشتغال پایه وابسته هستند. به عبارت دیگر عامل تعیین کننده در کاربری اراضی اشتغال پایه است.مدل لاری به صورت تکرار (Iteration) عمل می کند.نخست اشتغال پایه در حوزه های مختلف یک شهر را در نظر می گیرد و بعد اشتغال غیرپایه و جمعیت وابسته به آن را با تکرار به دست می آورد.
6) مدل دیگری که می توان ذکر کرد مدل تام() تام یک و تام 2(Time Oriented Metropolitan Model) بود که در سالهای 1964 و 1968 توسط جان کرسین ساخته شد. آقای کرسین همکار لاری بود و مدل تام 1 و تام2،با اقتباس از مدل لاری و افزایش ابعاد زمانی به آن تهیه شده بود . در واقع ایراد کرسین به مدل لاری این بود که مدل مذکور ایستا بوده و عامل زمان را در نظر نگرفته است. تلاش ایشان برای تبدیل مدل ایستا به مدل پویا، به دلیل پیچیدگی مورد استقبال زیادی قرار نگرفت.. در مدل تام 2 ، عامل مکان را نیز در نظر گرفته است. 80 درصد از مدلهای بعدی بر اساس ساختار مدل لاری طراحی شده اند.مدلهایی که بر اساس مدل لاری و یا بسط و گسترش مدل مذکور ساخته شدند به شرح زیر است:
1- مدل گارین لاری(Garin- Lowry Model) :
گارین تنها کاری که کرد این بود که مدل لاری را از حالت تکرار خارج کرد. یعنی از الگوریتمی استفاده کرد که نیازی به محاسبات تکرار ندارد.
2- مایکل اچنیک در سال 1969 مدلی را طراحی کرد که پایه آن مدل لاری بود.
3- مدل مایکل بتی(Batty)،که هنوز هم در زمینه مدلسازی فعال است.
4- مدل آلن ویلسون: ویلسون تلاش کرده است که  اطلاعاتی را که در مدل لاری به طور کلی ارائه شده است، به اطلاعات ریزتری  تبدیل کند.این اطلاعات شامل خانوارها با درآمدهای مختلف، سطوح دستمزد و محل اشتغال کارکنان را در نظر می گیرد. انواع واحدهای مسکونی و تغییرات ارزش واحدهای مسکونی نسبت به محل، در این مدل منظور می شود.برای ساخت این مدل از مدل بیشینه نمودن آنتروپی استفاده کرده است.هیچکدام از این چهارنوع اطلاعات در مدل لاری در نظر گرفته نشده بود.
5- مدل لیسبون که برای شهر لیسبون در پرتقال ساخته شد، گونه ای از مدل لاری بود.
6- مدل تپاز(Topaz) یا Technique for Optimum Allocation of Activities in Zones را استرالیایی ها ساختند. و در ملبورن ، سیدنی و چند شهر خارج از استرالیا از آن استفاده به عمل آمد..اساس مدل، مدل بهینه یابی است که از برنامه ریزی خطی برای کمینه کردن و یا بیشینه کردن استفاده می کند.هدف از تهیه این مدلها اغلب اوقات به حداقل رسانده هزینه حمل و نقل عمومی بوده است.
7- در سال 1980  آقای ون (Kwon) مدلی را برای سئول ساخت که اصلاح مدل تام بود.
8- آقای آینی(Ayeni) برای شهر لاگوس پایتخت نیجریه مدلی را بر اساس مدل لاری ساخته است.
9- مدل دیگری توسط پوتمن(Puttman)  تحت عنوان DRAM  یا Disaggregated Residential Allocation Model در سال 1980 ساخته شد که نوعی مدل جاذبه تک قیدی بود . از این مدل در تعدادی از شهرها ازجمله:ناتا و ریودوژانیرو در برزیل،مکزیکوسیتی در مکزیک،آنکارا و ازمیر در ترکیه، سانتیاگو در شیلی، هنک کنگ و تایپه استفاده شده است.
10 –  در سالهای 1970 تا 1972 ،دفتر ملی تحقیقات اقتصادی توسط اینگران و همکارانش، مدلی را برای عرضه و تقاضای مسکن ساختند که به مدل NBER یا National Bureau of Economic Research معروف است.
11- در سال 1968 برای تخصیص مکان و نوع واحدهای مسکونی در ارتباط با تغییرات اشتغال، مدلی به نام PLUM  یا Projective Land use Model ساخته شد

در اواسط دهه 1970 ساخت مدلهای بزرگ مقیاس که می خواستند در یک مرحله کل پدیده شهری را بررسی کنند و برای آینده پیش بینی های لازم را ارائه دهند، مورد سؤال قرار گرفتند. یکی از مهمترین حملات توسط آقای داگلاس لی با چاپ مقاله ای با عنوان "فاتحه خوانی برای مدلهای بزرگ مقیاس[1]" در مجله انستیتو برنامه ریزان امریکایی، مطرح شد. داگلاس لی در مقاله مذکور هفت علت را تحت عنوان هفت گناه مدلهای بزرگ مقیاس به شرح زیر بر شمرد:
1-    بیش از حد جامع بودن
2-    کلی بودن
3-    داده خوار بودن
4-    سمت گیری غلط داشتن
5-    بیش از حد پیچیده بودن
6-    مکانیکی بودن و در نظر نگرفتن ایده های فازی یا مبهم
7-    بیش از حد گران بودن
ایرادهای فوق و علاوه برآن تحولات تکنولوژیکی باعث شد که گرایش به سمت مدل های کوچک مقیاس  بیشتر شودکه هرکدام یک قسمت از پدیده شهری را بررسی می کردند.به طور خلاصه از اوایل دهه 1980 با عرضه کامپیوترهای شخصی، مدلهای کوچک مقیاس جایگزین مدلهای بزرگ مقیاس شدند.
- در سال 1088 آقای کانکل(Kunkel) مدل PLUM را در  قالب چهار ماجول به شرح زیر ارائه می دهد:

1- Demographic and Economic Forecasting Model (DEFM)
2-Basic Employment Model (BEM)
3- Sophisticated Allocation Process (SOAP)
4-Projective Land use Model (PLUM)

مدل اشتغال پایه ، میزان اشتغال پایه را تخمین می زند و ماجول SOAP، عمل تخصیص را انجام می دهد که می تواند جمعیت  و یا اشتغال باشد.. مدل پیش بینی کاربری اراضی میزان زمین مورد نیاز را بر حسب کاربری های مختلف آموزشی،بهداشتی و....برای افق برنامه تعیین می کند.

- در سال 1991 ، استفان پوتمن مدل ITLUP  یا Integrated Transportation and Land Use package را ارائه کرد که از چهار ماجول ساخته شده بود:

1- مدل تخصیص اشتغال      Employment Allocation Model                             
2- مدل تخصیص مسکونی غیر متراکمDisaggregated Residential Allocation Model
3- مدل مصرف زمین                                                       Land Consumption Model
4-دو مدل متمرکز حمل و نقل                       :Two Transportation Focused Model
4-1- تفکیک سفر                                               MSPLT: Modal Split
4-2- تخصیص شبکه ای سفر              Network: Network Assignment

با معرفی GIS  در اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 این نگرش به وجود آمد که مدلها بتوانند تصویری نیز باشند. یعنی وقتی از کاربری اراضی صحبت می شود روی نقشه نیز نشان داده شوند. تلاشهای زیادی در این زمینه صورت گرفته و مدلهای زیادی ارائه شده است.. یکپارچه ساختن مدلها در چارچوب GIS، بحثی است که امروزه مطرح است.
ساختار مدلها یا جاذبه ای است ویا برمبنای مدل لاری قرار دارد.به طورکلی مدلهای مورد استفاده در تحلیل ساختار فضایی به شرح زیر است:

1- مدل های جاذبه
1-1- مدل هنسن
1-2- مدل جاذبه تک قیدی
1-2-1- محدودیت تولید سفر
1-2-2- محدودیت جذب سفر    
1-3- مدل جاذبه دوقیدی
2- مدل لاری
3- روشها و مدلهای بررسی ساختار فضایی مناطق (تعیین سلسله مراتب سکونتگاه ها):
3-1- روش اسکالوگرام دستی
3-2- روش شاخص مرکزیت
3-3- تحلیل عوامل و تحلیل خوشه ای 
4- مدل های بررسی و پیش بینی فعالیت های اقتصادی
4-1- روش اقتصاد پایه
4-2- روش تحلیل داده- ستانده
5- روشها و مدلهای ارزیابی
6- تحلیل روی هم گذاری یا overlay