چکیدهبا توجه به اینکه جمعیت شهرها همواره رو به افزایش است، نیاز بهدسترسی به تسهیلات مختلف از اهمیت خاصی برخوردار است. بنابراین برای انتخاب مکانها جهت قرارگیری مناسب تسهیلات گوناگون شهری مانند ایستگاههای آتشنشانی و مترو، مدارس و کتابخانهها، جایگاههای عرضه سوخت، مراکز درمانیو غیره، به یک سامانه مکانیابی صحیح تسهیلات مختلف شهری نیاز است. یکی از این تسهیلات، اداره ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت است که برای مکانیابی آنها به یک روش با کارآیی بالا نیاز است. در این پایاننامه برای مکانیابی ادارات ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت از ترکیب الگوریتم ژنتیک و تحلیل سلسله مراتبی استفاده شده است. برای مکانیابی ادارات ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت، معیارهای پراکندگی جمعیت، مخابرات، ازدحام شهری، شعاع دسترسی، نزدیکی به مترو یا ایستگاه اتوبوس، پارکینگ، نزدیکی به اداراتی چون پست، بیمارستان، بانک و قیمت اراضی مؤثر هستند که در این پایاننامه به وسیله کارشناسان تعیین شده است. هر یک از این معیارها دارای اولویتی متمایز هستند که باید وزن نسبی آنها نسبت به معیارهای دیگر محاسبه شوند. برای این منظور در این پایاننامه از روش تحلیل سلسله مراتبی استفاده شده است. جهت ارزیابی در حالتهای مختلف، قابلیت اطمینان، همگرایی وپایداری روش پیشنهادی بررسی شده است. برای اطمینان از بهبود پاسخها نسبت به وضعیت فعلی قرارگیری مراکز ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت در شهر تبریز آزمایشهای بیشتری انجام شده است. نتایج آزمایشها نشان میدهد که میانگین برازش مکانهای یافته شده با این روش نسبت به حالت فعلی و روش سنتی، بهتر است.واژگان كلیدی: مکانیابی تسهیلات،ادارات ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت، الگوریتم ژنتیک و تحلیل سلسله مراتبی فهرستمطالبعنوان صفحهفصلاول:کلیات تحقیق.................. 1فصلدوم:پیشینه............................ 52-1 مکانیابیپایانههای اتوبوسرانی................. 62-2 مکانیابی جایگاههای عرضه سوخت................. 92-3 مکانیابی مدارس............................... 122-3-1 مکانیابی دبیرستانها.............................. 132-3-2 مکانیابی مدارس ابتدایی................................. 162-4 مکانیابیایستگاههای آتشنشانی.................. 192-5 مکانیابیایستگاه راهآهن....................... 232-6 مکانیابی واحدهای خدمات بیمارستانی............ 252-7 مکانیابی محل دفن مواد زاید................... 272-8 جمعبندی...................................... 282-9 خلاصهفصل...................................... 28فصلسوم:راهکار پیشنهادی و ارزیابی نتایج 323-1 راهکار پیشنهادی.............................. 333-1-1 معرفی معیارهای مورد استفاده در مسأله................... 333-1-2 تحلیل سلسله مراتبی (AHP)............................ 363-1-3 طراحی الگوریتم ژنتیک برای حل مسأله..................... 373-1-4 نمای کلی الگوریتم................................ 473-2 ارزیابی نتایج................................ 473-2-1 آزمایش بررسی تاثیر نرخ آمیزش و جهش در یافتن پاسخ برتر....................................473-2-2 قابلیت اطمینان و همگرایی............................... 483-2-3 پایداری 603-2-4 نمونه موردی شهر تبریز............................... 623-3 بحث.......................................... 753-4 خلاصه فصل..................................... 75فصلچهارم:نتیجهگیری و راهکارهای آتی764-1 نتیجه گیری.............................................. 774-2 راهکارهای آتی........................................... 78مراجع................................ 80 فهرستاشکال عنوان صفحهشکل 2-1 مراحل گردش کار مربوط به الگوریتم ژنتیک... 7شکل 2-2 نمونه یک کروموزوم........................ 8شکل 2-3 مراحل انجام کار مکانیابی ایستگاههای آتشنشانی21شکل 3-1 نحوه قرارگیری کروموزومها در جمعیت کروموزومها39شکل 3-2 مکانهای قرارگیری ادارهها و دفاتر موجود و نقاط تحت پوشش قرار گرفته....................................... 41شکل 3-3 نمایش مکانهای قرارگیری نقاط موجود در کروموزوم 41شکل 3-4مکانهای تحت پوشش قرار گرفته با استفاده از دفاتر و ادارههای جدید............................................. 42شکل 3-5 نمایش نحوه جایگذاری کروموزومها در جمعیت کروموزومها 44شکل 3-6 مثالی از عملگر آمیزش برای تولید کروموزومهای جدید............................................. 46شکل 3-7 مثالی از عملگر جهش برای اعمال تغییر بر روی یک کروموزوم 46شکل 3-8 نمای کلی الگوریتم پیشنهادی............... 48شکل 3-9نمونه اول-تعدادی از خانههای همجوار مقدار اهمیت بیشتری دارند............................................ 49شکل 3-10 نتیجه اجرای 1 از نمونه اول برای آزمایش قابلیت اطمینان 49شکل 3-11 نتیجه اجرای 2 از نمونه اول برای آزمایش قابلیت اطمینان 50شکل 3-12 نتیجه اجرای 3 از نمونه اول برای آزمایش قابلیت اطمینان 50شکل 3-13 نوع A از نمونه 2 برای آزمایش قابلیت اطمینان-تعدادی از خانههای همجوار 000............................... 51شکل 3-14 نتیجه اجرای 1 از نوع A از نمونه دوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 51شکل 3-15 نتیجه اجرای 2 از نوع A از نمونه دوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 51شکل 3-16 نوع B از نمونه 2 برای آزمایش قابلیت اطمینان-تعدادی از خانههای همجوار 000............................... 52شکل 3-17 نتیجه اجرای 1 از نوع B از نمونه دوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 52شکل 3-18 نتیجه اجرای 2 از نوع B از نمونه دوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 53شکل 3-19 نوع C از نمونه 2 برای آزمایش قابلیت اطمینان-تعدادی از خانههای همجوار 000............................... 53شکل 3-20 نتیجه اجرای 1 از نوع C از نمونه دوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 54شکل 3-21 نتیجه اجرای 2 از نوع C از نمونه دوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 54شکل 3-22 نمونه 3 از آزمایش قابلیت اطمینان-تعدادی از خانههای یک ناحیه منطقه 000.................................. 55شکل 3-23 نتیجه یک اجرا از نوع A از نمونه سوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 55شکل 3-24 نتیجه یک اجرا از نوع B از نمونه سوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 56شکل 3-25 نتیجه یک اجرا از نوع C از نمونه سوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 56شکل 3-26 نتیجه یک اجرا از نوع D از نمونه سوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 57شکل 3-27 نتیجه یک اجرا از نوع E از نمونه سوم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 57شکل 3-28 نمونه 4 از آزمایش قابلیت اطمینان-تعدادی از خانهها به صورت پراکنده با 000.............................. 58شکل 3-29 نتیجه یک اجرا از نوع A از نمونه چهارم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 58شکل 3-30 نتیجه یک اجرا از نوع B از نمونه چهارم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 59شکل 3-31 نتیجه یک اجرا از نوع C از نمونه چهارم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 59شکل 3-32 نتیجه یک اجرا از نوع D از نمونه چهارم برای آزمایش قابلیت اطمینان.......................................... 60شکل 3-33 نمودار پایداری 2 نمونه از اجرا برای آزمایش پایداری 61شکل 3-34 نمودار همگرایی 2 نمونه از اجرا برای آزمایش پایداری 61شکل 3-35 نحوه قرارگیری ادارههای ثبت احوال دفاتر پیشخوان دولت و مناطق ممنوعه..................................... 72شکل 3-36 نمودار پایداری 15 اجرا برای یافتن مکان 10 دفتر پیشخوان و 3 اداره ثبت 000.................................. 72شکل 3-37 نمودار همگرایی بهترین اجرا برای یافتن مکان 10 دفتر پیشخوان و 3 اداره ثبت 000 .73شکل 3-38 نتیجه بهترین پاسخ برای یافتن مکان 10 دفتر پیشخوان و 3 اداره ثبت احوال 000.............................. 73شکل 3-39 نمودار پایداری 15 اجرا برای یافتن مکان 10 دفتر پیشخوان و 3 اداره ثبت 000.................................. 74شکل 3-40 نمودار همگرایی بهترین اجرا برای یافتن مکان 10 دفتر پیشخوان و 3 اداره ثبت 000........................ 74شکل 3-41 نتیجه بهترین پاسخ برای یافتن مکان 10 دفتر پیشخوان و 3 اداره ثبت احوال 000.............................. 74 فهرستجداولعنوان صفحه جدول 2-1 وضعیت مدارس دبیرستان شهر تبریز نسبت به کاربریهای ناسازگار......................................... 14جدول 2-2 وضعیت مدارس دبیرستان شهر تبریز نسبت به کاربریهای سازگار 14جدول 2-3 مساحت مسكونی و جمعیت تحت پوشش شعاع عملكردی دبیرستان15جدول 2-4 ماتریس بیمقیاس خطی...................... 22جدول 2-5 مقایسه میانگین سرعت قطار در کشورهای مختلف24جدول 2-6 جمعبندی ویژگیهای مختلف مقالههای بررسی شده29جدول 3-1 معیارهای مورد استفاده برای قرارگیری ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان 000 ............................. 36جدول 3-2 محاسبه نسبت مقدار اولویت هر جفت معیار برای AHP 37جدول 3-3 محاسبه اوزان نسبی معیارها با استفاده از AHP37جدول 3-4 پارامترهای لازم برای شروع الگوریتم....... 38جدول 3-5 نمونه ای از ساختار کروموزوم برای مکانیابی 2 اداره و 3 دفتر............................................. 38جدول 3-6 نمونهای از یک کروموزوم برای قرارگیری 2 اداره و 3 دفتر 39جدول 3-7 نمونهای از یک کروموزوم.................. 40جدول 3-8 نمونهای از یک کروموزوم.................. 43جدول 3-9نتایج بهدست آمده از جفت های مختلف نرخ برش و جهش...................................................47جدول 3-10میانگین و انحراف معیار 8 نمونه آزمایش پایداری که هرکدام 15 اجرا 000............................... 62جدول 3-11 ارزش هر سلول در نقشه شهر تبریز با توجه به معیارها 64جدول 3-12 ارزش هر سلول در نقشه شهر تبریز با توجه به معیار مترو و اتوبوس........................................... 65جدول 3-13 ارزش هر سلول در نقشه شهر تبریز با توجه به معیار مخابرات 66جدول 3-14 ارزش هر سلول در نقشه شهر تبریز با توجه به معیار پارکینگ 67جدول 3-15 ارزش هر سلول در نقشه شهر تبریز با توجه به معیار بیمارستان، پست، بانک............................. 68جدول 3-16 ارزش هر سلول در نقشه شهر تبریز با توجه به معیار تراکم جمعیت............................................ 69جدول 3-17 ارزش هر سلول در نقشه شهر تبریز با توجه به معیار قیمت اراضی............................................ 70جدول 3-18 ارزش هر سلول در نقشه شهر تبریز با توجه به معیار ازدحام 71 فصلاول کلیات تحقیقیکی از مسایل مهم در زمینه بهینهسازی، مکانیابی تسهیلات است. منظور از مکانیابی تسهیلات، یافتن نقطههایی نزدیک به بهینه جهت قرارگیری تسهیلات است. تسهیلات میتواند شامل ادارهها، مدارس [1]، دبیرستانها [2]، کتابخانهها ]3[، پایانههای اتوبوسرانی [4] و [5]، خدمات بیمارستانی [6]، آتشنشانی [7]، جایگاههای عرضه سوخت [8] و غیره باشد. یکی از تسهیلات مهم شهری مراجعه به ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت است. اداره ثبت احوال سازمانی است که در آن خدماتی همچون ثبت وقایع هویتی انجام میگیرد. از آنجا که تعداد ادارات در سطح شهر محدود است، برای سهولت در کار شهروندان برخی از وظایف این اداره را دفاتر پیشخوان انجام میدهند. کم بودن ادارات ثبت احوال و نامناسب بودن مکان آنها به دلیل مشکلات مالی سازمان، باعث مشکلاتی از قبیل عدم هماهنگی نهادهای اجرایی و عدم پاسخگویی مناسب به نیازهای جمعیتی شده است. از این رو افزایش ادارات و دفاتر و مکانیابی مناسب آنها باعث رفع مشکلات فوق میشود. برای یافتن مکانهای مناسب جهت قرارگیری ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت تعدادی محدودیت وجود دارد. این محدودیتها به دو دسته محدودیتهای سخت و محدودیتهای نرم تقسیم میشوند. محدودیتهای سخت برای ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت این است که در مناطق ممنوعه از شهر قرار نگیرند و فاصله دفاتر پیشخوان دولت از یکدیگر بیشتر از 1 کیلومتر باشد. در انتخاب هر مکان باید دقت شود که همه محدودیتهای سخت رعایت شوند. در صورت عدم رعایت هر یک از محدودیتهای سخت پاسخی غیر قابل قبول یا نادرست تولید میشود. محدودیتهای نرم یا به طور کلی معیارهای مکانیابی ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت شامل پراکندگی جمعیت، مخابرات، ازدحام شهری، شعاع دسترسی، نزدیکی به مترو یا ایستگاه اتوبوس، پارکینگ، نزدیکی به اداراتی چون پست، بیمارستان، بانک و قیمت اراضی است. تا حد ممکن محدودیتهای نرم باید رعایت شوند. برای مقایسه دو پاسخ یا دو مکان، پاسخ یا مکانی بهتر است که درآن محدودیتهای نرم بیشتری ارضا شده باشد.با توجه به اینکه جمعیت شهرها همواره رو به افزایش است، نیاز بهدسترسی به ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت از اهمیت خاصی برخوردار است. بنابراین برای انتخاب مکانها جهت قرارگیری مناسب ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت، به یک برنامه مکانیابی صحیح تسهیلات نیاز است. برای انتخاب مکان تسهیلات معیارهای مختلفی وجود دارد. یکی از شرایط، حفظ فاصله دفاتر پیشخوان دولت نسبت به یکدیگر است. این شرط یکی از مهمترین شرایط لازم جهت ایجاد پراکندگی کافی مکان قرارگیری دفاتر پیشخوان دولتدر سطح شهر است. منظور از این شرط حفظ فاصله مناسب بین دفاتر پیشخوان دولتاست. برای مثال اگر فاصله بین دو دفتر پیشخوان دولتبیش از حد کم باشد، هزینه به کارگیری مکان و کارکنان بیهوده اتلاف میشود و اگر فاصله بین دو دفتر پیشخوان دولتبیش از حد زیاد باشد، دسترسی شهروندان به مکان دفتر پیشخوان دولتبا مشکل مواجه خواهد شد. از شرایط دیگر انتخاب مکان ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت، توجه به تراکم جمعیت ناحیهها است. مناطقی از شهر که دارای جمعیت بیشتری نسبت به مناطق دیگری هستند، بیشتر مستلزم وجود ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت هستند. همچنین تا حد امکان باید سعی شود که مکان این ادارهها و دفاتر به مناطق مسکونی نزدیکتر باشد. بررسی ازدحام شهری در انتخاب مکانها نیز ضروری است. شرط دیگری که باید مدنظر باشد فاصله مکانها نسبت به دیگر ادارات دولتی است به این ترتیب که فاصله مکان نسبت به ادارات دولتی مرتبط مانند پست، بانک و بیمارستان نزدیکتر باشد. انتخاب مکانهایی که از لحاظ اقتصادی برای سازمان بهصرفه باشند از شرایط دیگر است. روشن است که مکانهای مختلف موجود در شهر از لحاظ اقتصادی با یکدیگر متفاوت هستند. بنابراین بهتر است برای قرارگیری ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولتمکانهای ارزانتر شهر انتخاب شوند.روشها و الگوریتمهای مختلفی برای حل مسأله مکانیابی تسهیلات مختلف، پیشنهاد و به کار گرفته شدهاند. از مهمترین این الگوریتمها و روشها میتوان به الگوریتم ژنتیک، تحلیلسلسله مراتبی (AHP[1]) و روشهای چند شاخصه مانند TOPSIS[2] و SAW[3] اشاره کرد. اما برای مکانیابی ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت تاکنون روش یا الگوریتمی پیشنهاد نشده است.هدف از این پایاننامه استفاده از الگوریتم ژنتیک برای مکانیابی ادارات ثبت احوال و دفاتر پیشخوان است. فرض بر این است که در یک شهر m دفتر پیشخوان و n اداره وجود دارد. هدف این است که رویکردی ارایه شود تا با استفاده از آن بتوان تعداد ساختمانها را افزایش داد و مکان مناسبی برای قرارگیری آنها انتخاب نمود. برای ارزیابی و استفاده کاربردی از برنامه تهیه شده با استفاده از الگوریتم ژنتیک، مکانیابی ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت در شهر تبریز انتخاب شده است. نتایج این پایاننامه میتواند برای جابهجایی یا تعیین مکانهای جدید برای قرارگیری بهتر ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت در شهر تبریز مورد استفاده قرار گیرد. براساس تحقیقات صورت گرفته، شهر تبریز در حال حاضر دارای 3 اداره ثبت احوال و 10 دفتر پیشخوان دولت است. مکانهای مرتبط با قرارگیری این دفاتر و ادارهها به صورت دستی تعیین شده است. لذا مکانهای فعلی به طور کامل بهینه نیست. همچنین در آینده ممکن است نیاز به افزایش تعداد ادارههای ثبت احوال و دفاتر پیشخوان دولت باشد. بنابراین میتوان از نتایج این پایان نامه برای یافتن مکانهای بهینه برای قرارگیری این دفاتر و ادارهها استفاده نمود.