بُعد فراکتال

ویژگی های زمین شناسی تأثیر بسیار زیادی در ویژگی های فیزیکی حوضه و شبکه آبراهه ها دارد. هدف از این پژوهش تعیین بُعد فراکتال شبکه هیدروگرافی و بررسی ارتباط بُعد فراکتال با الگوهای ژئومورفولوژی سازندهای زمین شناسی و میزان حساسیت آن ها در حوضه های مورد مطالعه است. پس از محاسبه بُعد فراکتال و تعیین میزان حساسیت هر سازند، ارتباط بُعد فراکتال با سازندها در حوضه های مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد بین عدد فراکتال و حساسیت سازندهای حوضه ها، که بیانگر میزان فرسایش و ناهمواری در حوضه است، ارتباط معناداری در سطح 5درصد و افزایشی وجود دارد؛ به نحوی که با افزایش حساسیت سنگ شناسی و، به تبع آن، تراکم زهکشی، عدد فراکتال افزایش می یابد. بیشترین مقدار بُعد فراکتال در حوضه های مطالعاتی مربوط به سازند کواترنری ریزدانه معادل 65/1 و کمترین مقدار عددی بُعد فراکتال مربوط به سازند سروک معادل 06/1 است. همچنین، در سازندهایی با حساسیت بیشتر نسبت به سازند های مقاوم تغییرات بیشتری در تراکم شبکه هیدروگرافی رخ داده است؛ درنتیجه، تغییر بُعد فراکتال آن ها نیز بیشتر مشاهده می شود.

اجرای موفقیت آمیز انواع مدل های در مقیاس منطقه ای به انتخاب نوع داده و الگوریتم مناسب بازمی گردد. این نکته، در کنار ممکن نبودن اندازه گیری تمامی اجزای طبیعت، منجر به شکل گیری تحولی بزرگ در شیوه درک پدیده ها شده است. در این شیوه، می توان هر جزء از طبیعت را به صورت یک عدد کمّی هندسه فراکتال درآورد. در پژوهش حاضر، به منظور بررسی بعد فراکتال شبکه زهکشی روی سازندهای زمین شناسی حوضه دشت یزد اردکان، هم زمان روی الگوریتم های جریان یک سویه و چندسویه و DEMهای SRTM و استر (ASTER) و نقشه های توپوگرافی 25000/1 تمرکز شده است تا، در نهایت، مقادیر بعد فراکتال از نقشه شبکه زهکشی نزدیک به واقعیت زمینی استخراج شود. با مقایسه نتایج، کمترین اختلاف، در مقادیر طول و رتبه آبراهه، متعلق به نقشه های توپوگرافی 25000/1 و بعد از آن، مدل رقومی استر و الگوریتم چندسویه است. هرچند الگوریتم چندسویه جزئیات بیشتری از شبکه زهکشی نشان می دهد؛ از نظر تعداد رتبه های آبراهه ، به ویژه رتبه 1، با نقشه واقعیت زمینی تفاوت دارد. بنابراین، با توجه به حساسیت بعد فراکتال به کوچک ترین تغییر در شبکه زهکشی، شبکه زهکشی نقشه های توپوگرافی با بیشترین انطباق با واقعیت زمینی انتخاب شد. میانگین بعد فراکتال 149/1 و 16/1 و 207/1، به ترتیب، نشان دهنده سازند آهک تفت، گرانیت و کهر است. درواقع، بین بعد فراکتال و حساسیت سازندهای زمین شناسی ارتباط معنی داری وجود دارد (سطح 0.99)؛ به نحوی که، با افزایش حساسیت سنگ شناسی و به تبع آن، تراکم زهکشی، عدد فراکتال افزایش می یابد. بنابراین، می توان ادعا کرد که تحلیل ابعاد فراکتال شبکه زهکشی روی سازندهای زمین شناسی بررسی سریع و دقیقی از فرسایش پذیری واحدها ارائه می کند.

تحقیقات انجام شده در جهان بیانگر رابطه نزدیکی بین رفتار پدیده های جهان طبیعی با الگوهای هندسی یا بعد فراکتال آن ها است. هدف از این پژوهش بررسی ارتباط ابعاد فراکتال با شاخص هایی نظیر دبی سیل و دبی رسوب و حساسیت واحدهای سنگ شناسی در محدوده های حوزه های آبخیز استان ایلام می-باشد. جهت دستیابی به نتایج بهتر به منظور یکسان سازی شرایط محیطی و مقایسه آماری از مقادیر ویژه دبی آب و رسوب استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که بین بعد فراکتال سازندها و مقاومت آن ها به فرسایش ارتباط معنادار و معکوس برقرار می باشد و با افزایش مقاومت سازند تراکم آبراهه در واحد سطح و بعد فراکتال آن کاهش می یابد، بین بعد فراکتال حوزه های آبخیز موردمطالعه با دبی ویژه آب ارتباط معنی داری وجود ندارد؛ ولی بین عدد فراکتال و دبی رسوب ویژه ارتباط معنادار و مستقیم در سطح ۵ درصد وجود دارد، به نحوی که با افزایش تراکم آبراهه در واحد سطح دبی رسوب ویژه افزایش می یابد. بیشترین مقادیر بعد فراکتال مربوط به حوزه هایی است که ازنظر سنگ شناسی بسیار حساس تا حساس هستند، (نظرآباد معادل 48/1، دویرج معادل 49/1) و کمترین مقدار آن مربوط به حوزه هایی است که ازنظر سازندهای زمین شناسی مقاوم تا نیمه مقاوم هستند، (کلم معادل 14/1 و چم گز 11/1). با توجه به نتایج به دست آمده و همبستگی آماری بیش از 95% بین بعد فراکتال و دبی رسوب می توان در سایر حوزه-های فاقد آمار با محاسبه بعد فراکتال، دبی ویژه رسوب را برآورد نمود ولی این پیش بینی برای دبی ویژه آب مقدور نمی باشد.

پیشینه و هدف منظر شهرها تلفیقی از اجزا سنتی و مدرن هستند که در دوره های زمانی مختلف و با سبک های متفاوت شکل گرفته اند. برخی از این اجزا با گذشته بافت رابطه دارد و به سرعت در ذهن افراد خاطره و حس تعلق ایجاد می کنند. برخی اجزا نیز شناخت بافت را مشکل می کنند و حواس را درگیر مکان نخواهد کرد. از طرف دیگر تئوری پیچیدگی به دنبال یافتن نظمی پنهان در عناصر هویت بخش است و بر مبنای آن نظم روابط فضایی تصادفی نیست و می تواند تابع یک جریان معین با یک فرمول ریاضی مشخص باشد. شکل، فرم و هندسه حاصل از عناصر و روابط بین آن ها نیز هر چند پیچیده ولی با نظمی نهفته، معانی را در ذهن مخاطب ایجاد می کند که هویت و حس تعلق به فضا یکی از مظاهر آن است. پژوهش حاضر با تشریح نظریات هویت کالبدی و منظر شهری، به پیوند آنها با نظریه پیچیدگی کالبدی پرداخته است هدف اصلی پژوهش این است که میزان پیچیدگی مناظر هویت بخش کالبدی را که به طور طبیعی قدیمی تر از مناظر نوساز هستند،  نسبت به سایر عناصر تفسیر کند؛ بنابراین به سنجش میزان پیچیدگی یک منظر شهری می پردازد.روش شناسیپژوهش حاضر از روش توصیفی - تحلیلی و کمی - کیفی هم زمان استفاده شده و دارای دو قسمت کلی است: در قسمت اول، مبتنی بر مبانی نظری و پیشینه پژوهش، به بررسی منابع موجود در زمینه فراکتال و کاربرد آن در منظر شهری و بافت تاریخی پرداخته شده است. در قسمت دوم با بررسی میدانی مناظر شهری انتخاب و تصویربرداری در بافت تاریخی شهر کرمانشاه برای سنجش پیچیدگی کالبدی تصاویر استفاده شد. برای ارزیابی بعد فراکتال (پیچیدگی کالبدی) تصاویر منظر شهری هر عکس مطابق نظریه منوچهر مزینی در سه مقیاس پیکر (فاصله دور)، سیما (فاصله میانی) و چهره (فاصله نزدیک) تقسیم شده به صورتی که در مقیاس پیکر یک تصویر، در مقیاس سیما، دو تصویر و در مقیاس چهره 4 عکس ایجاد شد که با یکدیگر همپوشانی ندارند (A1 تا A7). فرایند سنجش بعد فراکتال با استفاده از 14 تصویر از هفت منظر تاریخی و عناصر الحاق شده به مناظر در دوره های مختلف با نرم افزار «ایمیج جی» محاسبه شده است.یافته ها و بحثمحاسبه ابعاد فراکتال مناظر منتخب بافت تاریخی شهر کرمانشاه در فاصله دور نشان داد مناظر شهری قدیمی که دارای ابنیه و عناصر تاریخی هستند دارای پیچیدگی بالاتری نسبت به مناظر جدیدتر هستند. مشاهده بعد فراکتال در فاصله میانی نشان داد در مناظر شهری تاریخی که دارای هویت کالبدی بالاتر هستند، پیچیدگی کالبدی افزایش یافته یا با ثابت ماندن آن و یا کاهش جزئی همراه است. در فاصله نزدیک نیز این امر تکرار شده و نمود بارز افزایش پیچیدگی کالبدی با نزدیک شدن به مناظر شهری که دارای هویت کالبدی بیشتری دارند، خواهد بود. علاوه بر تغییرات بعد فراکتال باید توجه داشت که تصاویر در فاصله دور دارای تعدد عناصر و اجزای بیشتری نسبت به دو فاصله دیگر هستند؛ لذا انتظار می رود با کمترشدن جزئیات در کل تصویر بعد فراکتال به شدت کاهش پیدا کند؛ ولی این نتیجه فقط در مناظر شهری جدیدتر حاصل شد. نتیجه گیری نتایج به دست آمده از ابعاد فراکتال اندازه گیری شده در مناظر دارای بافت تاریخی و غیرتاریخی شهر کرمانشاه نشان می دهد مناظر شهری دارای هویت تاریخی بیشتر دارای پیچیدگی کالبدی بیشتری نیز نسبت به مناظر بدون هویت تاریخی هستند. همچنین پژوهش نشان می دهد بین بعد فراکتال (میزان پیچیدگی کالبدی) و شناخت ذهنی و معنای مترتب بر آن منظر شهری رابطه مستقیم وجود دارد. همچنین ارزیابی پیچیدگی مناظر شهری از سه مقیاس مختلف نشان دهنده پایدارتر بودن پیچیدگی کالبدی در مناظر شهری تاریخی نسبت به مناظر جدیدتر است.  یعنی مناظر شهری در گذر زمان غنی تر و از لحاظ کالبدی پیچیده تر می شوند، به شرطی که اجزاء جدیدتر منظر شهری به جای تخریب و جایگزینی به تداوم محتوای کالبدی - بصری آن بیفزایند. در مناظر باهویت شهری که پیچیدگی بیشتری دارد، تشابه عناصر جدید و قدیم بیش از تمایز، وحدت بیش از کثرت، و درجه تداوم بیش از تحول آن است. محاسبه این پیچیدگی ها ابزار مناسبی برای رصد میزان آسیب مناظر تاریخی شهر و ارائه راهکارهایی برای تداوم هویت، پیوستگی و پیوند بین حال و آینده است.