MapHub · Create interactive maps

This is an excellent platform for creating free maps
https://maphub.net/

Advertisements

Focal Functions For Zones Definition

ΧΩΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΖΩΝΩΝ ΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΣΤΟ ΗΡΑΚΛΕΙΟ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ FOCAL

Abate Daga Ilario, Αρχιτέκτονας – Πολεοδόμος Μηχανικός, Τορίνο, Ιταλία Βερίγος Εμμανουήλ, Χωροτάκτης – Πολεοδόμος Μηχανικός, Ηράκλειο Ελλάδα Γενναδίου Μαρία, Χωροτάκτης – Πολεοδόμος Msc Μηχανικός, Ρέθυμνο Ελλάδα

Abstract:

Σε πολλές περιπτώσεις, η διαδικασία σχεδιασμού απαιτεί το χωρικό προσδιορισμό αστικού και περιαστικού χώρου. Το κύριο στοιχείο που ορίζει τον αστικό χώρο είναι η συμπαγής οικιστική ανάπτυξη που εκφράζεται με τη συσσώρευση δόμησης.
Αν θελήσουμε να ορίσουμε τον “αστικό ή πολεοδομικό χώρο” αυτός θα ήταν ο χώρος που καταλαμβάνουν οι πόλεις, δηλαδή το υποσύνολο του συνόλου των οικισμών με κύρια χαρακτηριστικά -εκτός από την πολυπλοκότητα των λειτουργιών- και το μέγεθός τους. Η πληθυσμιακή αύξηση σε συνδυασμό με την ανάπτυξη των υποδομών συντελούν σήμερα στην επέκταση του αστικού χώρου και στη διείσδυση του αστικού στοιχείου στην ύπαιθρο. Πρόκειται για τη δημιουργία ενός ιδιόμορφου χώρου με χαρακτηριστικά πόλης και υπαίθρου που μπλέκονται μεταξύ τους, παράγοντας έναν ιδιόμορφο, υβριδικό χώρο, συχνά περιμετρικά των μεγάλων πόλεων.

Οι λειτουργίες άλγεβρας χαρτών (map algebra), προσφέρουν μια ποικιλία από επιλογές χωρικής ανάλυσης βασιζόμενες σε σύνολα δεδομένων τύπου raster. Η εργασία αυτή επιχειρεί να διερευνήσει τεχνικές πτυχές εστιακής (focal) ανάλυσης που στηρίζονται στην map algebra, προκειμένου να καθορίσει χωρικά ζώνες οικιστικής ανάπτυξης ενός αστικού κέντρου. Παρουσιάζεται ένα παράδειγμα εφαρμογής για την πόλη του Ηρακλείου και υπολογίζεται ο”δείκτης χρήσης του εδάφους”. Η εδαφική χρήση εκφράζεται σε τετραγωνικά μέτρα ανά εκτάριο και αντιπροσωπεύει το ποσοστό της δομημένης περιοχής στο επιλεγμένο πλαίσιο ανάλυσης. Ετσι, ο ορισμός του αστικού και περιαστικού χώρου εξαρτάται από το ποσοστό της δομημένης επιφάνειας που επιλέγεται κάθε φορά σύμφωνα με συγκεκριμένες παραμέτρους της ανάλυσης. Το αποτέλεσμα της μεθοδολογίας αντικατοπτρίζει διάφορες πτυχές της κλίμακας της χωρικής ανάλυσης που επιλέγεται και τα σχετικά αποτελέσματα αντιπροσωπεύουν διαφορετικές προσεγγίσεις των πιθανών επιλογών με βάση χωρικό ορισμό.Τέλος, τα αποτελέσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για περαιτέρω έρευνα στον τομέα της ανάλυσης εγγύτητας ή γειτνίασης δεδομένων raster.

Λέξεις κλειδιά : Αστικός χώρος, εξωαστικός χώρος, Map Algebra, Focal Functons, ανάλυση εγγύτητας, zoning, territorial use index,

 

Θεωρητική προσέγγιση
Βασικές έννοιες της πολεοδομικής επιστήμης, όπως ο αστικός, ο περιαστικός και ο εξωαστικός χώρος, συναντώνται συχνά σε θεωρητικές προσεγγίσεις σχετικές με την ανάλυση του χώρου. Αν και οι όροι αυτοί φαίνονται απόλυτα σαφείς, οι επιστήμονες του χώρου συχνά αδυνατούν να τους ορίσουν με τη σαφήνεια που -εκ πρώτης όψεως- αποπνέουν. Αυτό φαίνεται να πηγάζει από τις “αδιαμφισβήτητα διαφορετικές πτυχές” και την “πολυπλοκότητα των σχέσεων” που αναπτύσσονται στο χώρο, θέτοντας εμπόδια στον ορισμό των σχετικών μεγεθών (Derruau, 2001). Το γαλλικό Ινστιτούτο INSEE ορίζει1 τον αστικό χώρο ως μια κοινότητα ή σύνολο κοινοτήτων που περιλαμβάνει στο έδαφός της δομημένη επιφάνεια τουλάχιστον 2.000 κατοίκων στην οποία κανένα κτίσμα δεν έχει απόσταση από το γειτονικό του μεγαλύτερη των 200 μέτρων.

Στον αντίποδα του αστικού χώρου βρίσκεται η ύπαιθρος ή εξωαστικός χώρος ο οποίος συνήθως ορίζεται ως το τμήμα της επικράτειας που απομένει μετά την αφαίρεση του αστικού χώρου. Είναι δηλαδή “το υπόλοιπο -αυτό που περισσεύει- όταν αφαιρέσουμε τις αστικές περιοχές …ο χώρος με κυρίαρχη δραστηριότητα την αγροτική παραγωγή” (Λαμπριανίδης, 2006).

Είναι σαφές ότι οι ορισμοί αυτοί είναι απόλυτοι και η απλότητα που τους χαρακτηρίζει είναι -σε πρώτο επίπεδο- αποτελεσματική στην αποσύνθεση του χώρου και στην κατηγοριοποίηση του σε δομημένο και αδόμητο. Δε λαμβάνεται υπόψη το είδος της χρήσης που φιλοξενεί το εκάστοτε κτιριακό κέλυφος. Αυτό που ενδιαφέρει είναι αν ο χώρος είναι δομημένος ή αδόμητος, καθώς ο μη αστικός χώρος θεωρούνταν μια ενιαία και ομοιογενής περιοχή με κύριο προσανατολισμό στην αγροτική παραγωγή, μια δραστηριότητα που δεν απαιτεί σημαντική κτιριακή υποδομή.

Σε μια δεύτερη ανάγνωση, ο διαχωρισμός του αστικού από τον εξωαστικό ή την ύπαιθρο δε μπορεί να είναι τόσο απλοποιημένος και λιτός. Αλλωστε, ο απόλυτος εννοιολογικός δυισμός πόλης-υπαίθρου και η αντίστοιχη χωρική διχοτόμηση αστικού- εξωαστικού δε μπορεί να υπάρξει στη σημερινή πραγματικότητα. Υπόβαθρό της αποτελεί η “έννοια της κινητικότητας” η οποία συνδέεται άμεσα με τη βελτίωση των μηχανικών μέσων κίνησης και των τεχνολογιών πληροφορικής και τηλεπικοινωνίας (Αίσωπος, 2003). Η βελτίωση των μέσων μεταφοράς και επικοινωνίας επιτρέπουν τη μετακίνηση πληθυσμού προς την ύπαιθρο αλλά σε μικρή απόσταση από το αστικό κέντρο.

Σημειώνεται ότι στην αρχή του 20ου αιώνα μόνο το 10% του παγκόσμιου πληθυσμού ζούσε στις πόλεις, το 2000 το ποσοστό αυτό ανήλθε στο 50% (Koolhaas, 2000), ενώ μέχρι το 2020 το 80% του πληθυσμού αναμένεται να ζει σε αστικές περιοχές (ΕΕΑ, 2004). Η διαδικασία αύξησης του ποσοστού του συνολικού πληθυσμού που κατοικεί στις πόλεις έχει χωρικές διαστάσεις και συνδέεται μοιραία με την επέκταση των αστικών περιοχών. Αυτό περιγράφεται –μεταξύ άλλων βιβλιογραφικών πηγών- ως “αστικοποίηση” στο Γλωσσάρι Χωροταξίας (CEMAT, 2007).

Η νέα κατηγορία χώρου (πέραν του αστικού και της υπαίθρου ή εξωαστικού χώρου), ο “περιαστικός χώρος”, γίνεται αντιληπτός ως μια “χωρική ζώνη γύρω από τις πόλεις που αποτελεί τον μεταβατικό, ενδιάμεσο ή συνδετικό χώρο μεταξύ του πυκνοδομημένου αστικού ιστού και της περιβάλλουσας αγροτικής υπαίθρου” (Γοσποδίνη, 2006).

Οι περιαστικές περιοχές “συχνά λειτουργούν ως διασύνδεση μεταξύ πόλης και υπαίθρου και μπορεί τελικώς να εξελιχθούν σε αμιγώς αστικές περιοχές”. Στην πλειονότητά τους βρίσκονται στις “παρυφές διαμορφωμένων αστικών περιοχών αλλά μπορεί επίσης να είναι συμπλέγματα κατοικίας μέσα σε αγροτικά τοπία” (CEMAT, 2007).

Γνώρισμα του περιαστικού χώρου είναι η μικρή πυκνότητα δόμησης και η σημαντική εξάρτηση από το ιδιωτικό αυτοκίνητο.“Υπάρχει στενή σχέση ανάμεσα στην πυκνότητα μιας πόλης και στην ποσότητα των μεταφορών. Η καλή ποιότητα μεταφορών συνήθως ακολουθείται από την αστική επέκταση” (Ανδρικοπούλου κ.ά, 2007).

Εξετάζοντας το φαινόμενο αρκετοί μελετητές καταλήγουν ότι πρόκειται για μια διαδικασία που “γίνεται αντιληπτή ορατά, με το μάτι” («Urban sprawl is visually perceptble») (Ewing, 1997). Εντοπίζεται δηλαδή περισσότερο ποιοτικά παρά με ποσοτικό τρόπο.

Αναγνωρίζοντας οι επιστήμονες του χώρου την ιδιόμορφη διάχυση των αστικών λειτουργιών στην ύπαιθρο, τη συνύπαρξη και αλληλεπίδραση μεταξύ πόλης και υπαίθρου στις περιαστικές περιοχές, στη διεθνή βιβλιογραφία συναντά κανείς τους παρακάτω ορισμούς: διάχυτη πόλη, μετάπολη, γενική πόλη, ville emergente, cita difysa, edge-city, μη τόποι, χώρος ροών κ.ά. (Αίσωπος, 2006). Ολοι μιλούν για μια “μετάλλαξη” (mutaton) των πόλεων και τις περισσότερες φορές αναφέρονται σε κάτι καταστροφικό με συνέπειες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές.

Ο δυσδιάκριτος διαχωρισμός πόλης-υπαίθρου και οι αλληλεπιδράσεις που δημιουργούνται μεταξύ τους γεννούν την ανάγκη να αντιληφθούμε μια “εταιρική σχέση” η οποία αναπτύσσεται μεταξύ των δύο χώρων, καθώς πρόκειται περισσότερο για “εταίρους παρά για ανταγωνιστές” (Θεοδωρά κ.ά, 2011). Οι “ροές ανθρώπων, αγαθών, κεφαλαίων, πληροφοριών ακόμη και αποβλήτων” μεταξύ τους αλλά και οι συνδέσεις μεταξύ οικονομικών τομέων (γεωργίας, μεταποίησης, υπηρεσιών) αναδεικνύουν την εταιρική σχέση πόλης- υπαίθρου (CEMAT, 2 0 0 7 ) . Ο μονολειτουργικός χώρος της υπαίθρου ως τόπος ανάπτυξης της γεωργικής, κτηνοτροφικής και αλιευτικής δραστηριότητας χάνεται και χαρακτηρίζεται τώρα ως “πολυμορφικός και πολυλειτουργικός” (Λαμπριανίδης, 2006), “ανομοιογενής και πολύπλοκος” (Marsden, 2000). Από την άλλη, η έννοια της πόλης “τεντώνεται” και αστικές λειτουργίες ασκούνται πλέον και στην ύπαιθρο (Koolhaas, 2000).

Ενα από τα βασικότερα στοιχεία της πολεοδομικής δομής και του αστικού χώρου αποτελεί η “έννοια της συνέχειας” και “οδηγεί σε αναζήτηση λύσεων τοπολογικής φύσεως” (Λαγόπουλος, 1973). H συνέχεια της οικιστικής ανάπτυξης εκφράζεται μέσα από τη “συγκέντρωση” (Torrens, 2008) και αντικατοπτρίζει σε ένα μεγάλο βαθμό την πυκνότητα2 μιας οικιστικής ενότητας και το βαθμό αστικότητας της ενότητας αυτής στο χώρο. Η συνέχεια δόμησης αποτελεί αναγκαία και μη ικανή συνθήκη της αστικότητας του χώρου. Σύμφωνα με τον Max Derruau (2001), η μελέτη μιας πόλης πρέπει να περιλαμβάνει τουλάχιστον “θέση και τοποθεσία”.

Η Αλγεβρα χαρτών προσφέρει ένα “εύκολο” τρόπο ανάλυσης χωρικών δεδομένων, που επιτρέπει την “αποσύνθεση πολύπλοκων εργασιών στα στοιχειώδη συστατικά” που τις χαρακτηρίζουν προσφέροντας “ευελιξία” (Tomlin, 1990). Ουσιαστικά αποτελεί μια μεθοδολογική προσέγγιση χωρικής ανάλυσης που στηρίζεται σε αλγεβρικές πράξεις εικονοκυττάρων (pixel). Οι λειτουργίες της άλγεβρας χαρτών χωρίζονται σε “τοπικές (local)”, “εστιακές (focal)”, και “ζώνης (Zonal)” (Tomlin, 1990) με βάση την θέση των κυψελών ανάλυσης.

Οι λειτουργίες focal που δημιουργούν νέες τιμές, με βάση την εγγύτητα των εξεταζόμενων κελιών χρησιμοποιούνται σπάνια για τον χαρακτηρισμό περιοχών, λόγω της πολυπλοκότητας των παραμέτρων της ανάλυσης. Το ελάχιστο χωρικό επίπεδο αναφοράς (pixel), το πλαίσιο ανάλυσης (analysis grid) και η ακτίνα αναφοράς είναι οι πιο σημαντικές παράμετροι που καθορίζουν το αποτέλεσμα της προτεινόμενης χωρικής ανάλυσης. Ωστόσο με τις“εστιακές (focal)” λειτουργίες έχουμε τη δυνατότητα να ορίσουμε τη δόμηση σε σχέση με τη θέση όπου εντοπίζεται. Ως εκ τούτου, είναι δυνατόν να διερευνηθεί η δόμηση με βάσει τοπολογικά χαρακτηριστικά.

Χωρική προσέγγιση -εφαρμογή
Για την μέτρηση της οικιστικής συγκέντρωσης3 ενός οικιστικού κέντρου μπορεί να υπολογιστεί ο “δείκτης χρήσης του εδάφους” (Mercandino, 2003) :

     Ut=slp/E (m2/Ha)

που αντιπροσωπεύει τα τετραγωνικά μέτρα δόμησης στο επίπεδο αναφοράς. Στην περίπτωση της συγκεκριμένης εργασίας, εξετάζεται η περίπτωση4 του Ηρακλείου Κρήτης την περίοδο 1991. Τα πρωτογενή δεδομένα είναι οι δομημένες και αδόμητες περιοχές που χαρακτηρίζονται από τα κτίρια. Η πληροφορία αυτή μπορεί εύκολα να ληφθεί από οποιαδήποτε δορυφορική εικόνα με απλές λειτουργίες ταξινόμησης. Συνεπώς υπολογίζοντας τον “δείκτη χρήσης του εδάφους” για την συγκεκριμένη περίπτωση έχουμε :

     U =slp/E= 460 (m2/Ha)ή 4,6% δομημένης επιφάνειας
      t

Στη συνέχεια, η καθαρή κτιριακή επιφάνεια της πόλης κατανεμήθηκε σε έναν κάναβο (cell) διαστάσεων5 κυψέλης 11 Χ 11 μέτρων. Οι τιμές που απεικονίζονται είναι μηδέν για τις αδόμητες περιοχές και ένα για τις δομημένες.
Στο πλαίσιο αυτό, ένα πλέγμα ανάλυσης ορίζεται προκειμένου να εκτελεστεί η λειτουργία focal mean. Η λειτουργία αυτή υπολογίζει τον μέσο όρο των τιμών που συναντώνται στο πλαίσιο (grid) που έχει καθοριστεί για την ανάλυση. Με αυτό τον τρόπο υπολογίζεται6 το ποσοστό δομημένης επιφάνειας σε σχέση με το συγκεκριμένο πλαίσιο ανάλυσης.

Πιο συγκεκριμένα οι παράμετροι της ανάλυσης είναι:

Screen Shot 2015-09-03 at 4.46.49 μ.μ.

Από τις παραπάνω παραμέτρους φαίνεται ότι εξετάστηκαν 3 διαφορετικά πλαίσια ανάλυσης 81, 841 και 8 281 κελιών που αντιστοιχούν σε έκταση ενός, 10 και 100 εκταρίων αντίστοιχα. Ταυτόχρονα διατηρήθηκε η ίδια διάσταση κυψέλης και στις τρεις περιπτώσεις. Από την εφαρμογή της focal mean7 στα εξεταζόμενα πλαίσια αναφοράς προέκυψαν μέγιστες τιμές από 0,32 έως 0,95 που αντιστοιχούν σε ποσοστό δομημένης επιφάνειας στο αντίστοιχο πλαίσιο8 αναφοράς.
Από την εφαρμογή της εστιακής ανάλυσης (focal) στα 3 πλαίσια αναφοράς προκύπτουν ικανοποιητικά αποτελέσματα σε ποσοτικό και ποιοτικό επίπεδο στη δεύτερη περίπτωση όπου η κλίμακα αναφοράς είναι 10 εκτάρια. Το αποτέλεσμα αυτό φαίνεται να βρίσκεται πιο κοντά στα δεδομένα των ελληνικών πόλεων σύμφωνα με αντίστοιχα ποσοστά “κατανομής επιφανειών” (Αραβαντινός, 1997). Αντίστοιχο πλαίσιο αναφοράς χρησιμοποιήθηκε και σε άλλα σενάρια ανάλυσης9 στο Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα OSDDT MED. Για την κατηγοριοποίηση των κλάσεων απεικόνισης του αποτελέσματος υιοθετήθηκαν οι παράμετροι που περιγράφονται από την Ευρωπαϊκό Οργανισμό Περιβάλλοντος σχετικά με την αστική διάχυση (ΕΕΑ, 2006). Ως εκ τουτου ο ορισμός του αστικού και περιαστικού χώρου εξαρτάται από το ποσοστό της δομημένης επιφάνειας που επιλέγεται κάθε φορά σύμφωνα με συγκεκριμένες παραμέτρους της ανάλυσης. Στη περίπτωση της εξεταζόμενης περιοχής όπου το μέσο ποσοστό δομημένης επιφάνειας είναι το 4,6% του συνόλου υιοθετείται ως ελάχιστη τιμή για τον καθορισμό του εξωαστικού χώρου καθώς αντιπροσωπεύει τον “δείκτη χρήσης του εδάφους” και στα τρία πλαίσια αναφοράς.

Συμπεράσματα

Η συγκεκριμένη εφαρμογή αποτελεί ένα μέρος του χωρικού και ποσοτικού προσδιορισμού αστικού και εξωαστικού χώρου, που σχετίζεται με τον καθορισμό ζωνών αστικής ανάπτυξης και αντικατοπτρίζει την πυκνότητα δόμησης. Για την ολοκληρωμένη αντιμετώπιση του ζητήματος απαιτούνται πρόσθετα στοιχεία που σχετίζονται με το επίπεδο υποδομών και την πληθυσμιακη πυκνότητα ενός αστικού κέντρου.

Ο βασικός σκοπός της εργασίας αυτής είναι η διερεύνηση των ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών του αστικού και εξωαστικού χώρου μέσα από την εφαρμογή των λειτουργιών focal στη πόλη του Ηρακλείου καθώς, υπάρχει ανάγκη “μετατόπισης της φύσης των μετρήσεων από το στατιστικό στο χωρικό επίπεδο” (Σταθάκης, 2013). Επισημαίνεται η χρησιμότητα διερεύνησης παρόμοιων μεθοδολογιών χωρικής ανάλυσης στον πολεοδομικό σχεδιασμό και ειδικότερα στον ορισμό ζωνών επέκτασης. Από την εφαρμογή της παραπάνω μεθοδολογίας προκύπτουν τα παρακάτω συμπεράσματα:

  • Και στις τρεις περιπτώσεις εφαρμογής, η μέση τιμή 0,046 είναι αμετάβλητη και αντιπροσωπεύει το ποσοστό δομημένης επιφάνειας 4,6% και τον “δείκτη χρήσης εδάφους” 460 τμ/ha.
  • Τα διαφορετικά πλαίσια εστιακής ανάλυσης (focal), σε χωρικό επίπεδο αποδίδουν αποτελέσματα αντίστοιχης λεπτομέρειας
  •  Ο χωρικός προσδιορισμός κυρίως του εξωαστικού χώρου διαφοροποιείται σημαντικά σε πλαίσια ανάλυσης μικρότερα των δέκα εκταρίων
  • Στη συγκεκριμένη περίπτωση το πλαίσιο ανάλυσης 10 εκταρίων βελτιστοποιεί το αποτέλεσμα σε χωρικό και ποσοτικό επίπεδο, αποδίδοντας ρεαλιστικότερα στην κλίμακα χωρικής ανάλυσης, την πυκνότητα δόμησης.