پایان نامه کاربرد داده کاوی در کشف دانش پنهان میان داده های سامانه 137 شهرداری تهران

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مدیریت امور شهری

چکیده

شهرداری یکی از کلیدی ترین سازمان هایی است که در ارائه ی خدمات شهری به شهروندان نقش مهمی ایفا می کند. این سازمان با به کار بستن دانش فن آوری اطلاعات و سیستم های مخابراتی و نیز توان متخصصان داخلی و مجرب در مدیریت شهری، سامانه ای را ایجاد نموده است که شهروندان را نسبت به محیط زندگی خویش وارد عرصه مدیریت می نماید و تلاش نموده امور شهری را با مشارکت فعال همین شهروندان به انجام رساند. از این رو می توان سامانه ی 137 را بانک اطلاعاتی دانست که داده های ارزشمندی در زمینه ی مسایل شهری در آن جای گرفته است. 

اطلاعات حاصل از این سامانه، حاوی مطالب مفیدی در مورد خدمات ارائه شده به شهروندان است و می تواند به عنوان منبعی مهم و مناسب در انجام تحلیل های داده کاوی مورد استفاده قرار بگیرد. به عنوان نمونه با استفاده از این تحلیل ها می توان وقایع و مشکلاتی که ممکن است در آینده گریبان شهر را بگیرد پیش بینی کرد و آماده مقابله با این مشکلات شد.

در این تحقیق که از نوع تحقیقات کاربردی –توصیفی محسوب می شود، داده های سال 1389 سامانه 137 با استفاده از نرم افزار کلمنتاین 12 برای انجام فرایند داده کاوی مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از نتایج این تحقیق تعیین همگنی مناطق از منظر سامانه 137 با استفاده از تکنیک خوشه بندی به دو دسته است؛ که نشان می دهد مناطقی که در دسته دوم قرار گرفته اند آمادگی و آگاهی بیشتری برای برقراری ارتباط با سامانه دارند و میزان تماس بالاتر شهروندان این مناطق ارتباطی با مشکلات بیشتر آن ها ندارد.

هم چنین با استفاده از قوانین وابستگی ارتباط میان مشکلات، مناطق و نواحی مورد بررسی قرار گرفته است و مشخص گردید کدام نواحی در هر منطقه بیشتر مستعد بروز برخی مشکلات و معضلات شهری هستند که شهرداری می تواند با کسب آمادگی بیشتر از بروز آن جلوگیری نماید.

علاوه بر آن، نتایج به دست آمده، الگوهای جالبی را نیز در پیش بینی تعداد تماس های مربوط به آب گرفتگی و آب افتادگی یک منطقه بر اساس میزان بارش و یا تعیین وابستگی میان پیام های آب گرفتگی بین نواحی مختلف یک منطقه خاص به دست داد.

انتظار می رود نتایج به دست آمده در مدیریت مشکلات شهری و افزایش سطح رضایت مندی شهروندان موثر واقع شود.

کلمات کلیدی مدیریت شهری، سامانه ی 137، داده کاوی، خوشه بندی، قوانین وابستگی، مدل خطی تعمیم بافته، شبکه عصبی.

فصل اول

 کلیات

مقدمه

تمایل به شهرنشینی و جاذبه های آن در میان جامعه، به حدی رو به افزایش است که در حال حاضر شهرها به عنوان مهم ترین پایگاه رشد و توسعه و مرکز اصلی تحولات قرار گرفته اند. بنابراین در مسیر دستیابی به توسعه ی پایدار، شهر یک شاخص مهم تلقی می گردد که رشد وبالندگی آن ارتباط مستقیم با چگونگی مدیریت و دستاورد های حاصله دارد.

مشارکت اگرچه به معنای عام آن از دیرباز با زندگی انسان پیوند داشته، اما به معنای جدید از عرصه سیاست و پس از جنگ جهانی دوم آغاز شده است. این نوع مشارکت در برخی از کشورهای صنعتی جهان، در قلمرو اقتصادی و صنعتی آغاز شد؛ تا مردم را در مالکیت شریک سازد و پایه های پایدار و تداوم صنعت و اقتصاد را مستحکم سازد.

    اما تازه ترین زمینه ی مشارکت، مشارکت شهروندان در اداره ی امور شهرهاست. این نوع مشارکت یکی از الزامات زندگی شهری است و هنگامی تحقق می یابد که شهرنشینان از حالت فردی که صرفاً در مکانی به نام شهر زندگی می کنند درآیند و به شهروند بدل شوند.

می توان گفت یکی از مسائل مهم در عرصه ی مدیریت شهری، نحوه ی ارزیابی شهروندان از عملکرد مدیریت شهری، اعتماد به این نهاد و مشارکت در آن است. در این میان، نحوه ی عملکرد مدیریت شهری، خود     می تواند عامل مهمی برای میزان اعتماد شهروندان به مدیریت شهری و مشارکت با آن باشد.

به عبارت دیگر با توجه به گسترش شهر نشینی و مهاجرت به شهرها، به خصوص کلان شهر تهران و با
در نظر گرفتن جمعیت میلیونی این شهر، عدم کارایی مدیریت سنتی شهر و لزوم بهره گیری از مدیریت متمرکز همراه با  به کارگیری از بروزترین دانش فن آوری اطلاعات، احساس می شود. یکی از مشکلات بارز شهر تهران، عدم اطلاع به موقع مدیران شهری از وجود و بروز حوادث و مشکلات در شهر می باشد که مشارکت بیشتر شهروندان در اداره ی شهر و برقراری ارتباط مستقیم مردم با سیستم مدیریت شهری از طریق یک وسیله در دسترس و ارزان قیمت راه حل این معضل بزرگ می باشد(امیری 1389).

از این رو شهرداری تهران در یک اقدام ابتکاری و با استفاده از فن آوری های نوین اطلاعاتی و ارتباطاتی، به راه‌اندازی سامانه ی مدیریت شهری 137 جهت ایجاد ارتباط مستقیم شهروندان با مدیران شهری به منظور انتقال نظرات و خواسته‌ها و بیان مشکلات مربوط به امور مدیریت شهری اقدام کرده است.

از طرفی تنوع و پیچیدگی در حوزه ی خدمات شهرداری، دسترسی به دانش مناسب برای تصمیم گیری و تولید اطلاعات از میان حجم انبوهی از داده ها را برای این سازمان، بیش از پیش ضروری می سازد. استفاده از  فن آوری اطلاعات و ارتباطات نقش اساسی در حل مسائل تهران و کلان شهرها دارد. این مساله به ویژه در مدیریت شهری، اقتصاد شهری، تولید شغل و ارتقای سطح فرهنگ شهروندی نقشی اساسی ایفا می کند(هراتی زاده، 1386). یکی از ابزارهای مناسب جهت ایجاد این دانش سازمانی و کمک به مدیران در تصمیم سازی و تصمیم گیری صحیح به کارگیری فن آوری های نوین، نظیر داده کاوی[1] است.

از این رو هدف این تحقیق، به کارگیری تکنیک های داده کاوی در شناسایی و پیش بینی، نیازها و مشکلات شهری بر اساس داده های بدست آمده از سامانه ی مدیریت شهری 137 می باشد.

1-1-     بیان مساله

شهرها، امروزه بسیار پیچیده شده اند. مشکلات متعددی هم چون آلودگی هوا، آلودگی صوتی، تولید انبوه زباله، دفن زباله های تولیدی، توسعه معابر و آسفالت، فضای سبز، بهداشت، و ... شهرها را احاطه کرده اند. با توسعه ی شهرها وظایف شهرداری ها در خدمت رسانی هم توسعه پیدا کرده است. در مدیریت‌ شهری‌ امروز که آن را اداره‌ امور شهر به‌منظور ارتقای مدیریت‌ پایدار مناطق‌ شهری‌ در سطح‌ محلی و‌ با تبعیت‌ از اهداف‌ سیاست های‌ ملی، اقتصادی‌ و اجتماعی‌ کشور می دانند، مشارکت و تعامل، مفاهیمی محوری می باشند(ویژه‌نامه‌ مرکز مطالعات‌ برنامه‌ریزی‌ شهری، شهرداری‌ تهران‌ 1387، ص 7).

 یکی از راه های مشارکت شهروندان در اداره ی امور شهر برقراری ارتباط با شهرداری از طریق سامانه 137  می باشد.  این سامانه که در رویکردی نوین توسط شهرداری تهران و با بهره مندی از دانش فن آوری اطلاعات، ایجاد شده است سعی در انجام سریع و دقیق امور شهری با نظر مستقیم و مشارکت فعال شهروندان دارد و تلاش می نماید ساکنین شهر را نسبت به محیط زندگی خویش وارد عرصه ی مدیریت نماید.

از نگاهی دیگر سامانه 137 یک بانک اطلاعاتی است که داده های ارزشمندی در مورد مسایل شهری را در خود جای داده است. کلیه پیام ها و درخواست های مردم در بانک اطلاعاتی مرکز سامانه 137 ذخیره شده و با استفاده از این داده ها می توان تحلیل هایی کاربردی در بازه های زمانی مختلف و به تفکیک لایه های مختلف اطلاعاتی مانند مناطق، نواحی و واحدهای مختلف سازمانی ارائه کرد. با استفاده از این تحلیل ها می توان وقایع و مشکلاتی که ممکن است در آینده گریبان شهر را بگیرد پیش بینی کرد و آماده مقابله با این مشکلات شد. توانایی استخراج دانش مفید نهفته در این داده ها در جهان امروزی خود یک توانایی رقابتی محسوب می شود و در چنین شرایطی است که باید از رشد تکنولوژی برای استفاده موثر از این ثروت بالقوه سود جست و داده کاوی نیز یک جواب بهینه برای استخراج این ثروت است.

داده کاوی که یکی از ده دانش در حال توسعه می باشد امروزه در امور کسب و کار مورد توجه بیشتر سازمان ها قرار گرفته است و هدف آن استخراج اطلاعات از پایگاه های داده و یافتن الگوهای جدید، معتبر، مفید و قابل فهم در داده ها می باشد (http:// www.wikipedia.org).

 در طول دهه گذشته، حجم زیادی از داده ها در پایگاه داده ها انباشته و ذخیره شده اند و نتیجه این انباشتگی این است که سازمان ها در داده غنی ولی در کسب دانش بسیار ضعیف می باشند. امروزه میزان داده های در دسترس هر 3 سال دو برابر می شود و سازمانی تواناست که قادر باشد حداقل 7 درصد از اطلاعاتش را مدیریت نماید. تحقیقات انجام یافته نشان از آن دارد که سازمان ها امروزه کمتر از یک درصد از داده هایشان را برای تحلیل استفاده می نمایند. به عبارت دیگر امروزه سازمان ها در اطلاعات غرق شده اند در حالی که گرسنه دانش هستند؛ چرا که سازمان ها داده های زیادی را در تصرف خود دارند درحالی که هنوز با فقدان دانش پنهان درون داده ها مواجه هستند(www.irandatamining.ir).

1-2-    هدف تحقیق

به کارگیری برخی از قابلیت های داده کاوی نظیر Clustering، Association Rules و ... بر روی اطلاعات سامانه ی137 و کشف روابط و الگوهای پنهان میان داده ها با استفاده از تکنیک های مختلف هریک از آن ها و بررسی و تحلیل نتایج به دست آمده به منظور ارتقای کیفیت خدمات شهری.

1-3-   سوالات تحقیق

1-        چگونه می توان با استفاده از تکنیک های داده کاوی بر روی داده های سامانه 137 شهرداری تهران به پیش بینی مشکلات مناطق22 گانه شهرداری در حوزه ی کلان شهری پرداخت؟

2-        چگونه می توان با استفاده از تکنیک های داده کاوی بر روی داده های سامانه 137 شهرداری به کشف الگوی پنهان میان مشکلات مناطق و حوزه های مختلف شهرداری دست یافت؟

1-4-    اهمیت و ضرورت تحقیق

با رشد فزاینده ی جمعیت در کلان شهر تهران و به دنبال آن افزایش مشکلات و مسائل ناشی از شهرنشینی در ابعاد وسیع اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و زیست‌محیطی، لزوم ایجاد و استفاده از بسترهای مدیریت شهری جدید همراه با به‌روزترین و کاربردی‌ترین فن آوری‌ها احساس می‌شود (امیری، 1388،ص3 ).

تهران با جمعیت بیش از   8217236  نفر(سالنامه آماری شهر تهران- 1388) و مساحت 730 کیلومتر مربع پرجمعیت ترین کلان شهر ایران محسوب می شود. ناگفته پیداست که ارائه خدمات شهری در چنین کلان شهری با تراکم بیش از 11256 نفر بر کیلومتر مربع که سفرهای آونگی[2] ساکنین شهرهای دور و نزدیک اطراف نیز به جمعیت روز آن مرتباً می افزاید، نیازمند به کارگیری تمهیدات ویژه بوده و بدون حضور و نقش فعال شهروندان امکان پذیر نمی باشد.

یکی از مشکلات رایج و فراگیری که در مدیریت کلان‌شهر تهران مشاهده می‌شود، ضعف دریافت اطلاعات به موقع مدیران شهری درباره نیازهای شهروندان و تشخیص ضرورت‌های ارائه خدمات شهری در نواحی و مناطق مختلف شهرداری می‌باشد. در این میان یکی از بهترین روش‌ها برای کسب اطلاعات دقیق در زمینه ی مسائل و مشکلات شهروندان و دریافت نقطه‌نظرات مردم پیرامون مدیریت شهری، ایجاد خطوط ارتباطی مناسب با شهروندان و کسب اطلاعات از طریق خود آنان می‌باشد و این مهم با ایجاد سامانه ای موسوم به 137 در شهرداری تهران دنبال می‌شود.

از این رو شماره 137 پل ارتباطی بین شهروندان و شهرداری تهران است؛ که به شهروندان اجازه می دهد مشکلات و کمبودهای موجود در شهر را به اطلاع شهرداری برسانند. به عبارت دیگر سامانه 137، که از سال 1384 جایگزین صندوق صوتی پیام گیر شهرداری گردیده است، فرایندی است که با سرلوحه قرار دادن اصول شهروند مداری، محله گرایی و مشارکت مردمی به اجرا در آمده تا این مشکلات و درخواست های شهروندان را رسیدگی و برطرف نماید.

 کاوش داده ها و اطلاعات جمع آوری شده از طریق این سامانه می تواند منجر به شناسایی الگوهای مهم و پنهانی ­شود که پیش از آن ممکن است مورد توجه قرار نمی گرفته و دانستن آن مدیران شهری را در ارائه ی مطلوب خدمات شهری به شهروندان یاری می رساند. زیرا دانش داده کاوی سازمان ها را قادر می سازد تا از سرمایه ی داده هایشان بهره برداری نمایند. از این ابزار برای پشتیبانی فرایند تصمیم گیری استفاده می گردد.   داده کاوی با پردازش جامع داده و انجام فرایند تصمیم سازی از طریق استخراج دانش با ارزش از داده، تصمیم گیری را برای مدیران سازمان تسهیل می نماید.

1-5-    قلمرو تحقیق

1-5-1-         از منظر سازمانی

قلمرو این تحقیق از منظر سازمانی، مرکز مدیریت شهری سامانه ی 137 شهرداری تهران است که از سال 1384 جایگزین صندوق صوتی پیام گیر شهرداری گردیده و اصول شهروند مداری، محله گرایی و مشارکت مردمی را سرلوحه خود در رسیدگی به درخواست ها و مشکلات مردم شهر تهران نموده است.

1-5-2-        از منظر زمانی و مکانی

قلمرو این تحقیق از منظر مکانی – زمانی، پیام ها و درخواست های واصله شهروندان در همه مناطق      22 گانه شهرداری تهران است که در طول فروردین تا اسفند ماه سال 1389 از طریق کانال های ارتباطی با 137 دریافت شده است.

1-5-3-       از منظر  موضوعی

از منظر موضوعی این تحقیق در حوزه ی کاربرد داده کاوی در مدیریت شهری جای دارد. به این ترتیب  که در نتیجه داده کاوی سامانه 137 و کشف دانش پنهان میان داده ها، به توسعه مدیریت شهری خواهیم رسید. کشف دانش پنهان منجر به تسهیل در امر تصمیم سازی مدیران، تخصیص بهینه منابع و آمادگی بیشتر در مقابل معضلات شهری خواهد شد. و در نتیجه توسعه مدیریت شهری به افزایش مشارکت های مردمی و به کارگیری هر چه بیشتر فن آوری های نوین اطلاعاتی در فرایندهای شهری نایل می شویم.

1-6-    روش تحقیق و جمع آوری اطلاعات

تحقیق حاضر از نظر هدف کاربردی و از نظر روش تشریحی محسوب می شود. در اجرای تکنیک های
داده کاوی، از نرم افزار Clementine 12 استفاده شده است. دلیل استفاده از این نرم افزار توانایی آن در پردازش مجموعه های داده ای بزرگ[3] و متداول بودن آن در میان کاربران است. در بخش آماده سازی داده ها از نرم افزارهایی نظیر Sql server 2008، Excel 2007 و Spss 16 استفاده شده است.

داده های اصلی این تحقیق شامل برشی از بانک داده سامانه 137 در مقطع سال 89 می باشد که از طریق مراجعه حضوری به آن مرکز و طی مراحل استاندارد و قانونی گرد آوری گردیده است. سایر داده های تحقیق که شامل اعتبار مصوب عمرانی مناطق و میزان بارش روزانه در سال 89 می شود از اطلاعات معتبر منتشر شده در سایت اینترنتی شهرداری و هواشناسی به دست آمده است.

1-7-    تعریف واژه ها و اصطلاحات فنی

داده کاوی(Data Mining):  علم استخراج اطلاعات مفید از پایگاه‌های داده یا مجموعه داده‌ای می‌باشد.

انباره داده ها (Data Warehouse) : مجموعه ای از داده های ذخیره شده به شکل الکترونیکی در یک سازمان که به منظور استفاده در فعالیت های تحلیلی و گزارش گیری طراحی و راه اندازی شده است.

خوشه بندی(Clustering): یکی از تکنیک های مهم داده کاوی است که اشیاء با تعداد زیادی مشخصه را به زیرگروههای معنی دار جدا ازهم تقسیم بندی می کند. به طوری که اعضای هر گروه از نظر مقدار مشخصه هایشان، بیشترین شباهت را به هم دارند و با اعضای سایر گروه ها بیشترین تفاوت را دارند.( هن و کمبر 2006)

قوانین وابستگی (Association Rules): هدف قوانین وابستگی تعیین کردن این است که چه پدیده هایی با هم در ارتباط بوده و به هم وابسته اند. نمونه ی اصلی این کار تعیین اقلامی است که با هم در چرخه ی خرید مشتریان یک سوپرمارکت قرار می گیرند.

1-8-   خلاصه فصل اول

در این فصل به کلیات تحقیق پرداخته شد که شامل: بیان مساله، هدف تحقیق، سوالات تحقیق، اهمیت و ضرورت تحقیق، قلمرو سازمانی- زمانی و مکانی- موضوعی تحقیق، روش تحقیق و جمع آوری اطلاعات، تعریف واژه ها و اصطلاحات فنی می شد. توضیحات لازم ذیل هر بخش به تفصیل آورده شده است تا تصویری جامع و کلی از چارچوب تحقیق انجام یافته ارائه شود.

Abstract

Municipality is one of the most important organizations playing an important role in providing citizens with urban services. Applying the information technology and the communications systems knowledge, and also the skilled domestic experts’ ability in urban management, this organization has established a system which enters the citizens into the management zone about their life environment, and has attempted to perform urban affairs using the same citizens’ active participation. Therefore, the 137 system can be regarded as a data-base which holds valuable data on city problems.

The information obtained from this system contains useful matters on the presented services to the citizens, and can be used as an important and suitable source for doing the data-mining analyses. For example, the possible future events and problems that may become problematic for the city can be predicted using these analyses, and preparation can be made facing them.

In this research considered as an applied-descriptive one, the 2011 data from the 137 system has been used to perform the data-mining process using Clementine 12. One of the results is determining the homogeneity of these regions from the 137 system’s perspective using the clustering technique in two categories. It shows that the second category regions are more ready and informed for communicating with the system, and the greater number of calls from the citizens of these regions does not have any relationship with their having more problems.

The regions and areas have been analyzed regarding the relation dependence rules among the problems, and it was determined that which areas of each region are more susceptible to some urban problems and difficulties that the municipality can prevent their occurrence by acquiring more readiness.

In addition, interesting patterns have also been obtained by the results in predicting the number of calls related to one region’s inundation and flood based on the amounts of rain, and/or determining the dependence of the inundation messages among different areas of a special region.

The obtained results are expected to be effective in urban problems’ management and enhancing citizens’ satisfaction.

Key words: Urban Management, 137 Portal, Data Mining, Clustering, Association Rules.