Geleneksel kent dokusunda çevresel verilerin sayısal araçlarla yorumu ve hesaplamalı bir tasarım modeli
An interpretation of environmental data with computational tools in a traditional city and a computational design model
Yazar: PINAR ÇALIŞIR ADEM
Danışman: PROF. DR. GÜLEN ÇAĞDAŞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilişim Ana Bilim Dalı / Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Geleneksel kentlerin karmaşık yapısı içinde birçok parametre ve form birbirini gelişigüzel etkiler ve geleneksel kentlerin organik olarak tanımladığımız özgün dokusunu oluşturur. Günümüzde kontrol edilemeyen kentleşme, bu organik yapılı strüktürlerin bütünlüklerine kalıcı hasarlar vermektedir. Organik doku, kentsel verilerin derinlemesine analizine dayanmayan yukarıdan aşağı planlama kararları ile şekillenmekte ve yerel kimlik özünü kaybetmektedir. Bu bağlamda bu tez, kentleri büyük bilginin depolandığı veri kaynakları olarak görerek, üretken bir tasarım modeli önermeyi ve geleneksel dokuda yeni yapı tasarımına hesaplamalı tasarım alanından bir çözüm aramayı amaçlamaktadır. Önerilen model üç aşamalıdır. İlk aşamada Coğrafi Bilgi Sistemi ile geleneksel kente ait özniteliklerin depolandığı bir veri tabanı oluşturulmuştur. İkinci aşamada toplanan veriler Veri Madenciliği yöntemleri (sık örüntü madenciliği ve kümeleme) ile analiz edilerek yorumlanmış, kentsel doku içerisinde sıklıkla birlikte geçen öznitelikler ve yapı kümeleri bulunmaya çalışılmıştır. Sık örüntü madenciliği, birliktelik kuralları üretilmesini sağlayarak kentsel özniteliklerin birliktelik durumları üzerine önermeler oluşturmaktadır. Kümeleme algoritması ise kentsel öznitelikleri benzer olan yapıları gruplamaya çalışmaktadır. Hesaplamalı tasarım modelinin üçüncü aşaması olan Hücresel Özdevinim yöntemi ile üretken tasarım aşamasında, Veri Madenciliği analizi sonuçları, geleneksel kentin fiziksel karakteri üzerinden yorumlanmış ve organik dokunun biçimlenme kuralları oluşturulmuştur. Analiz sonuçlarının görselleştirilmesi, kentsel örüntülerin anlaşılmasını ve dokuya uyumlu yapı tasarımları üretecek biçimlenme kurallarının belirlenmesini kolaylaştırmaktadır. Hücresel Özdevinim yöntemi geleneksel dokuya özgü mekansal organizasyonlar üretirken, ikili hücre durumları farklı hücre karakterlerinin temsil etmektedir. Hesaplamalı tasarım modeli belirli bir yerleşmenin yayılması, yerleşmedeki boş parsellere eklenme ve yeni yapıların plan şeması çözümü aşamalarında soyut, kütlesel üretimler yapmaktadır. Bu şekilde önerilen modelin, dokunun yerel dilini zenginleştirmesi ve geleneksel dokuda yeni yapı tasarımı sürecinde tasarımcılara yardımcı hesaplamalı bir tasarım modeline dönüşmesi amaçlanmıştır. Sonuç olarak bu tez, sayısal araçlara dayalı bir analiz yöntemi üzerinden kentsel özniteliklerin birbirleri ile olan ilişkilerini ortaya çıkararak geleneksel dokuya ait biçimlenme kuralları oluşturmuştur. Hesaplamalı tasarım modeli, tasarımcılara mevcut dokuya uyumlu, soyut ve kütlesel yeni yapı tasarımı önerileri geliştirerek tasarımcıları yönlendirilebilecek ve  kent dokusunda sürekliliğin sağlanmasına yardımcı olacaktır. Çalışmanın uygulama alanı olarak Amasya, Hatuniye Mahallesi seçilmiştir. Hatuniye Mahallesi kentin ilk zamanlarından itibaren varlığını sürdürmüş, farklı medeniyetlerin izlerinin üst üste katmanlaştığı, geleneksel dokuya sahip, önemli bir tarihi alandır. Model, bu mahalle kapsamında uygulanarak modelin katkıları ve gelecek çalışmalar tartışılmıştır.

Abstract:
Traditional cities are complex systems which have many forms and structures affecting each other spontaneously through time. Today, uncontrolled urbanization activities destroy the wholeness of these organic structures. Their local identities are corrupted by top-down planning decisions which are not based on detailed analysis of the urban data. In this scope, this thesis sees cities as sources of big data and aims to produce a generative design model which can be one of the possible answers to the problem of new designs in traditional cities from the computational design area. The proposed model consists of three consecutive phases. In the first phase, a database was created with the Geographical Information System where urban attributes of the traditional city were stored. In the second phase, various Data Mining techniques (frequent pattern mining and clustering) were applied to investigate urban data and interpret results in order to find patterns of spatial configurations and their relations. Frequent pattern mining provides premises about associated urban attributes and produces association rules. Clustering algorithms try to group buildings which share common urban attributes. In the last phase of the computational model, Cellular Automata method was applied as a generative design tool that parameterizes formation rules for spatial layouts for new buildings. In other words, the third stage of the computational model, Data Mining analysis results were interpreted based on the physical character of the traditional city and formation rules of organic tissue were created. The visualization of the analysis results makes easier to understand urban patterns and determine more accurate formation rules that will produce harmonious new design proposals of the traditional urban structures. Cellular Automata rules produced abstract three dimensional spatial structures and binary cell states helped to represent different functional characters of produced cells. The proposed design model created abstract building masses for the expansion of a certain area, suggest new mass for an empty parcel and produce plan layouts for new buildings. In this way, the study has aimed to enrich the local identity and generate a design model that can help designers in the process of designing new buildings in the traditional cities. To conclude, this thesis proposes an analysis and design method based on computational tools and produces basic rules which can give clues about the essence of the spatial configurations of old buildings  in order to guide designers and authorities for better integrated designs with traditional patterns. The computational design model will be able to guide designers by developing abstract masses for new design proposals that are compatible with the existing urban texture and help to ensure continuity of the urban fabric. Amasya, Hatuniye Quarter has chosen for the application of the model. Hatuniye quarter is an important historical area with a traditional urban texture where traces of different civilizations have been overlaped on top of each other. The model was implemented in this quarter and contributions of the model were discussed for future studies.