تحلیل و پیش‌بینی گسترش شهر مشهد با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای چندزمانه و زنجیره مارکوف (طی سال‌های ۱۴۰۴-۱۳۷۹)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 9، دوره 8، شماره 2 - شماره پیاپی 30، تیر 1398، صفحه 149-166   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v0i0.78082

نویسندگان

ابراهیم اکبری^{* 1}؛ رحمان زندی²؛ رقیه کلاته میمری³

¹دانشگاه تبریز

²دانشگاه حکیم سبزواری

³دانشگاه فردوسی

چکیده

گسترش فیزیکی شهرها یک فرایند پویا و پیوسته است که در آن مرزهای شهر و فضای فیزیکی در جهت‌های عمودی و افقی از نقاط کمی و کیفی افزایش می‌یابد. روش تحقیق حاضر از نوع توصیفی- تحلیلی و از نظر هدف کاربردی است تحقیق حاضر در پی ارزیابی و گسترش شهر مشهد در طی سال‌های ۱۳۷۹-۱۳۹۵ و سپس پیش‌بینی تغییرات تا سال ۱۴۰۴ است. داده‌های مورد نیاز پژوهش به روش اسنادی؛ و برای پی بردن به نوع و میزان تغییرات رخ داده در منطقه مورد مطالعه از تصاویر ماهواره لندست، سنجنده ETM سال‌های، ۱۳۸۸، ۱۳۷۹ و سنجنده OLI استفاده شده است. پس از عملیات طبقه‌بندی که از روش نظارت شده و الگوریتم حداکثر مشابهت استفاده شده است، در ادامه جهت پی بردن به تغییرات صورت گرفته در کاربری اراضی شهر مشهد که شامل کاربری‌های باغات و زمین‌های کشاورزی، محدوده‌های ساخته شده، اراضی بایر و مراتع مد نظر قرار گرفته از مدل زنجیره مارکوف استفاده شد؛ همچنین برای پیش‌بینی روند تغییرات تا سال ۱۴۰۴ از مدل CA استفاده شده است. همچنین در این پژوهش جهت اعتماد به طبقه‌بندی صورت گرفته از شاخص کاپا استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که بیشترین تغییر، در سال‌های ۷۹ تا ۸۸ مربوط به محدوده باغات و اراضی کشاورزی بوده است، اراضی بایر در سال ۱۳۸۸ به نسبت سال ۱۳۷۹ کاهش یافته است اما در سال ۱۳۹۵ نسبت به سال ۱۳۸۸ افزایش یافته است. مساحت مراتع در سال ۱۳۸۸ به نسبت سال ۱۳۷۹ کاهش یافته است اما در سال ۱۳۹۵ نسبت به سال ۱۳۸۸ و ۱۳۷۹ افزایش چشمگیری داشته است. همچنین در طی ۳ بازه زمانی ۱۳۹۵، ۱۳۸۸، ۱۳۷۹ بیشترین تغییر در کاربری‌ها مربوط به محدوده‌های ساخته شده است که بر اساس پیش‌بینی مارکوف در افق ۱۴۰۴ این کاربری حدود ۱۲۱٫۵۷% دچار تغییر خواهد شد؛ بنابراین نتایج مقاله حاضر می‌تواند به‌عنوان هشدار و تلنگری برای برنامه ریزان و مدیران شهری باشد تا با برنامه‌ریزی مناسب مانند سیاست‌های عمودی سازی و به‌عبارت‌دیگر گسترش در ارتفاع و نه در سطح، از گسترش بی‌رویه شهر به سمت باغات و اراضی کشاورزی جلوگیری نمایند.

کلیدواژه‌ها

توسعه فیزیکی شهر؛ تغییر کاربری اراضی؛ زنجیره‌های مارکوف؛ لندست؛ مشهد

مراجع

اطهاری، کمال؛ 1379. به سوی کارآمدی دخالت دولت در بازار زمین شهری. فصلنامه اقتصاد مسکن. شماره 18. سازمان ملی زمین و مسکن شماره30. صص 245-237.

رمضانی، نفیسه، جعفری، رضا؛ ۱۳۹۳. آشکارسازی تغییرات کاربری و پوشش اراضی در افق ۱۴۰۴ با استفاده از مدل زنجیره‌ای CA مارکوف (مطالعه موردی: اسفراین). فصلنامه تحقیقات جغرافیایی. شماره 4. صص96-83.

رهنما، محمدرحیم، عباس زاده، غلامرضا؛ 1387. اصول مبانی و مدل‌های سنجش فرم کالبدی شهر. انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد.

علوی پناه، کاظم؛ 1384. کاربرد سنجش‌ازدور در علوم زمین. انتشارات دانشگاه تهران.

علوی پناه، کاظم؛ متین فر، ح. ر؛ 1383. ارزیابی کاربری داده‌های ماهواره‌ای از نظر صرفه جویی وقت. کنفرانس ملی بهره وری. فرهنگستان علوم ایران. ص 478.

علیزاده ربیعی، حسن؛ 1392. سنجش‌ازدور (اصول و کاربرد). انتشارات سازمان مطالعه و تدوین کتب علوم انسانی دانشگاه‌ها (سمت). صفحه218.

فیضی زاده، بختیار؛ حاجی میری، محمود؛ 1387. آشکار سازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش طبقه‌بندی شیءگرا (مطالعه موردی: شهرک اندیشه). همایش ژئوماتیک 87. تهران: سازمان نقشه برداری کشور.

ماجدی، حمید؛1378. زمین مساله اصلی توسعه شهری. مجله آبادی. شماره33. مرکز مطالعات و تحقیقات شهرسازی و معماری ایران.

محمد اسماعیل، زهرا؛ 1389. پایش تغییرات کاربری اراضی کرج با استفاده از تکنیک سنجش‌ازدور. مجله پژوهش-های خاک (علوم خاک و آب). شماره1. صص88-81.

مرکز آمار ایران. سال‌های؛ 1335-1390.

مهندسین مشاور بافت شهر؛1381. گزارش طرح راهبردی و گردشگری منطقه طرقبه و شاندیز- مشهد.

مهندسین مشاور فرنهاد؛ 1389. طرح راهبردی توسعه و عمران شهر شاندیز. وزارت مسکن و شهر سازی خراسان رضوی.

واحدیان بیکی، لیلا، پوراحمد، احمد، سیف الدینی، فرانک؛ ۱۳۹۰. فصلنامه علمی- پژوهشی نگرشی نو در جغرافیای انسانی- سال چهارم. شماره 1. صص46-30.

Acevedo, W., Forestman, T. W., Buchanan,J. T., 1996. Origins and philosophy of building a temporal database to examine human transformation processes.Proceedings, ASPRS/ ACSM Annual Convention and Exhibition, Baltimore,, 24:148–161.

Ewing, R., 1997. Is Los Angelez-style sprawl desirable?.J. Am. Plan. Assoc. 63.107-27.

Fan, Fenglei, Wang, Yunpeng, and Wang, Zhishi., 2008, Temporal and spatial change,detecting (1998–2003) and predicting of land use and land cover in Core corridor of Pearl pp: 127-147.

Goward, S. N., G. D. Cruickshanks, and A. S.Hope., 1985. Observed relation between thermal emission and reflected spectral radiance of a complex vegetated landscape, Remote Sensing of Environment, 18: 137-146.

Guan, DongJie, Li, HaiFeng, Inohae, Takuro, Su Weici, Nagaie, Tadashi, and Hokao, Kazunori., 2011, Modeling urban land use change by the integration of cellular automaton and Markov model, Ecological Modelling, 222 (20–22), 3761-3772.

Gupta, R. P., 2003, Remote Sensing Geology. Second Edition, Springer-Verlag, Berlin,p: 655.

Kamusoko, Courage, Aniya, Masamu, Adi, Bongo and Manjoro, Munyaradzi, 2009,Rural sustainability under threat in Zimbabwe – Simulation of future land use/cover changes in the Bindura district based on the Markov-cellular automata model, Applied Geography, 29: 435-447.

Knorn, J. A. Rabe, C.V. Radeloff, T. Kuemmerle, J. Kozak and Hostert, P., 2009. Land cover mapping of largeareas using chain classification of neighboring Landsat satellite images. Remote Sens, Environ. 113: 957– 964.

Mas, Jean-François, Melanie, Kolb, Martin, Paegelow, Maria Teresa, Camacho Olmedo, and Thoma, Houet., 2014, Inductive pattern-based land use/cover change models: Acomparison of four software packages, Environmental Modelling & Software, 51: 94-111.

Matsushita, B. Xu, M. and Fukushima, T., 2006. Characterizing Changes in Landscape Structure in the Lake Kasumigaura Basin, Japan Using a High-Quality GIS Dataset, Journal of Landscape and Urban Planning, 78: 241-250.

modeling as a practical tool for decision-makers, Journal of Environmental Management,129: 235-243.

Pontius, Robert. Gilmore. and Chen, Hao., 2006. Geomod Modeling, USA: Clark

River Delta (China) by using TM and ETM+ images, Environmental Monitoring and Assessment, 137: 127-147.

Sohl, Terry L. and Claggett, Peter R., 2013. Clarity versus complexity: Land-use

Torrens, P.M., Sullivan, D. O. 2000. Cellular Automata and Urban Simulation: Where do we go from here, Environment and Planning, 28: 163-168.

Tso. B. and P.M. Mather., 2009. Classification Methods for Remotely Sensed Data. Chapter 2-3. 2nd ed., Taylor and Francis Pub., America Upadhyay, Thakur, Solberg, Birger, and Sankhayan, Prem Lall., 2006, Use of models to analyse land-use changes, forest/soil degradation and carbon sequestration with special reference to Himalayan region: A review and analysis, Forest Policy and Economics, 9: 349-371.

Wang, Shi Qing, Zheng, Xizinqi, and Zang, X. B., 2012. Accuracy assessments of land use change simulation based on Markov-cellular automata model, Procedia Environmental Sciences, 13: 1238-1245.

Wassmer, R.W., 2002. Influences of the fiscalization of land Use and urban-Growth Boundaies,www.csus. edu/indiv/w/wassmerr/sprawl.html.

Whitford, Walter G., Translated by, Azarnivand, Hossein, and Malekian, Arash. 2008. Ecology of desert systems, Tehran: University of Tehran. P. 340.

Yuan,F.,K.E,Sawaya.B.C,Loeffelholz& M.E,Bauer., 2005. "Land cover lassification andchange analysis of the twin Cities (Minnesota).

Zhang, Zh., V. Lieven, C. Eva De, X. Ou and De.W. Robert., 2008. Vegetation change detection using artificial neural networks with ancillary data in Xishuangbanna, Yunnan Province, China. Chin. Sci. Bull. 52: 232-243.