ارزیابی و پیش‌بینی تغییرات پوشش‌گیاهی در ارتباط با تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل LCM و زنجیره CA مارکوف ( مطالعه موردی: کلان‌شهر اهواز)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 10، دوره 9، شماره 3 - شماره پیاپی 35، آذر 1399، صفحه 183-204   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2020.67236.0

نویسندگان

محمد عبیات¹؛ سینا عطار روشن^{* 2}؛ محمود عبیات³

¹کارشناس ارشد مهندسی منابع طبیعی- محیط‌زیست گرایش ارزیابی و آمایش سرزمین، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران (خوزستان)، اهواز، ایران.

²استادیار گروه محیط‌زیست، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

³کارشناس ارشد جغرافیا و برنامه‌ریزی روستایی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.شرکت مهندسی

چکیده

پایش تغییرات کاربری اراضی و پوشش­گیاهی، نقش مهمی در مدیریت شهری دارد. هدف این مطالعه، بررسی تغییرات پوشش‌گیاهی کلان­شهر اهواز در ارتباط با تغییرات کاربری اراضی است. ابتدا تصاویر ماهواره­ای با الگوریتم ماشین بردار پشتیبان روش شیءگرا، طبقه‌بندی‌شده و نقشه‌های کاربری اراضی تهیه گردید. برای افزایش دقت نقشه‌ها، از سه شاخص نرمال‌ شده تفاوت پوشش­گیاهی، تعدیل­کننده اثر خاک و پوشش­گیاهی نسبی به‌طور جداگانه در طبقه‌بندی استفاده شد. نتایج نشان داد شاخص تعدیل­کننده اثر خاک، قابلیت بالاتری داشته و نقشه‌های آن با بالاترین ضرایب کاپا و صحت کلی، جهت آشکارسازی تغییرات وارد مدل­ساز تغییر سرزمین شدند. پیش‌بینی تغییرات در 10 سال آینده نیز با مدل سلول­های خودکار زنجیره مارکوف انجام شد. نتایج بررسی تغییرات نشان داد، پوشش­گیاهی روند کاهشی داشته، به‌طوری‌که 65/1339 هکتار در بازه 2002-1989 و 50/1860 هکتار در بازه 2019-2002، از پوشش­گیاهی کاسته شده است. بیش‌ترین تغییرات مربوط به تبدیل پوشش­گیاهی به نواحی ساخته‌شده با 44/686 هکتار در بازه 2002-1989 و 51/1032 هکتار در بازه 2019-2002 است. کمترین تغییرات مربوط به تبدیل پوشش‌گیاهی به پهنه‌های آب با 18/7 هکتار در بازه 2002-1989 و 33/9 هکتار در بازه 2019-2002 است. نتایج پیش­بینی تغییرات تا سال 2029 نیز مؤید کاهش پوشش­گیاهی بوده و طی 10 سال 77/785 هکتار از پوشش‌گیاهی کاسته شده و مساحت آن به 24/2923 هکتار خواهد رسید.

کلیدواژه‌ها

پوشش‌گیاهی؛ شیءگرا؛ مدل‌ساز تغییر سرزمین؛ زنجیره مارکوف؛ اهواز

سایر فایل های مرتبط با مقاله

10-attar-Revised.pdf

مراجع

اکبری، الهه، زنگنه اسدی، محمدعلی، تقوی مقدم، ابراهیم؛ 1394. پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش‌های مختلف تئوری آموزش آماری منطقه نیشابور. آمایش جغرافیایی فضا. 6(20): 35-49.

انتظاری، علیرضا، زندی، رحمان، خسرویان، مریم؛ 1398. ارزیابی تغییرات فضایی پوشش‌گیاهی و دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر لندست و مادیس، مطالعه موردی: استان فارس 2017-1986. مهندسی و مدیریت آبخیز. 11(4): 929-940.

اندریانی، صغری، نیکجو، محمد رضا، رضایی مقدم، محمد حسن، مختاری، داوود؛ 1396. تحلیل تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش‌های شیءگرا و زنجیره مارکوف در حوضه آبریز زیلبیرچای واقع در آذربایجان شرقی و غربی. جغرافیا و توسعه. 16(53): 37-50.

انوری پور، رضا؛ 1392. مدیریت و ارزیابی رواناب شهری با استفاده از تکنیک سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی نمونه موردی: کلان شهر اهواز. پایان­نامه کارشناسی ارشد رشته سنجش از دور و GIS، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز.  

پوراحمد، احمد، حبیبیان، بهار، احمدنیا، محمد رضا؛ 1394. تحلیلی بر فضای کالبدی شهر اهواز. باغ نظر. 13(39): 25-38.

حاجی بیگلو، محبوبه، بردی شیخ، واحد، معماریان، هادی، بایرام کمکی، چوقی؛ 1398. ارزیابی طبقه‌بندی نظارت شده شی­گرا و پیکسل‌پایه در استخراج کاربری اراضی بر مبنای دو شاخص اختلاف کمی و مکانی در حوزه آبخیز گرگان رود. سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی. 10(4): 1-20.

حلبیان، امیرحسین، سلطانیان، محمود؛ 1395. ارزیابی و پیش‌بینی تغییرات بیابان زایی در شرق و جنوب اصفهان با مدل CA-Markov. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. 3(4): 71-88.

خضری احمدآباد، محمد، سلیمانی، کریم؛ 1396. کاربرد تصاویر ماهواره‌ای برای تهیه نقشه کاربری اراضی حوضه آبخیز قزل اوزن با استفاده از تکنیک فیوژن و پردازش شیءگرا. کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور در برنامه‌ریزی. 8(3): 13-21.

روستایی، شهرام، مختاری، داوود، ولیزاده کامران، خلیل، خدائی قشلاق، لیلا؛ 1397. مقایسه روش پیکسل‌پایه (بیش‌ترین شباهت) و شی‌گرا (ماشین بردار پشتیبان) در طبقه‌بندی کاربری اراضی (منطقه اهر- ورزقان. پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی. 8(1): 118-129.

سارلی، رضا، روشن، غلامرضا، گرب، استفان؛ 1398. سنجش و پیش‌بینی تغییرات پوشش‌گیاهی حوزه استان مازندران طی بازه زمانی 2017-2005 با استفاده از زنجیره مارکوف و GIS. اطلاعات جغرافیایی (سپهر). 28(111): 149-162.

سرافراز اسبق، سونیا، میانجی، مهسا، فیضی زاده، بختیار؛ 1394. آشکارسازی تغییرات فضای سبز شهری با استفاده از روش فازی در طبقه‌بندی شیءگرا (مطالعه موردی: کلان‌شهر تبریز). بیست­و­دومین همایش ملی ژئوماتیک، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران.

سفیانیان، علیرضا، خداکرمی، لقمان؛ 1390. تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از روش طبقه‌بندی فازی (مطالعه موردی سه زیرحوزه آبخیز کبودر آهنگ، رزن-قهاوند و خونجین-تلخاب در استان همدان). آمایش سرزمین. 3(4): 95-114.      

 

سلمانی، سعید، ابراهیمی، حمید، محمد زاده، کیوان، ولیزاده کامران، خلیل؛ 1396. ارزیابی تکنیک‌های مختلف طبقه‌بندی شیءگرا در استخراج کاربری اراضی از تصاویر ماهواره آیکونوس. اطلاعات جغرافیایی. 28(111): 205-215.

شکوری، صادق، موسوی حسنی، سید مسعود، پورعطاکش، مهسا، قربانی، آناهیتا، ارنک، سمیرا؛ 1397. شناسایی و بررسی روند تغییرات کاربری پوشش‌گیاهی با استفاده از مدل‌های شبکه عصبی زمان‌مند و CA با بهره‌گیری از تکنیک‌های GIS و RS (مطالعه موردی: شهرستان مینودشت استان گلستان). کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور در برنامه‌ریزی. 9(2): 50-71.

شکوهی زادگان، سحرناز، خسروی، حسن، آذرنیوند، حسین، زهتابیان، غلامرضا، رایگانی، بهزاد؛ 1395. ارزیابی و پایش پوشش‌گیاهی مبتنی بر منطق فازی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای؛ مطالعه موردی: پارک ملی بمو– شیراز. اطلاعات جغرافیایی (سپهر). 25(100): 157-166.

صابرفر، رحیمه، فلاحتکار، سامره، کیا، سید حسین؛ 1397. تحلیل تغییرات شاخص‌های پوشش‌گیاهی در سنجنده‌های ماهواره لندست (مطالعه موردی: ارس‌زارهای شرق پارک ملی گلستان و منطقه حفاظت‌شده قرخود). اکوسیستم‌های طبیعی ایران. 9(1): 71-91.

طاهرپرور، مریم، پیرمرادیان، نادر، وظیفه دوست، مجید؛ 1395. مقایسه روش‌های پرکردن پیکسل‌های فاقد داده در تصاویر ماهواره لندست 7 ETM+ در برآورد نقشه ضریب گیاهی. تحقیقات آب و خاک ایران. 47(4): 665-676.

عبدالهی، علی اصغر، خبازی، مصطفی، درانی، زهرا؛ 1398. مدل‌سازی و پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی شهر لاهیجان با رویکرد توسعه پایدار. شهر پایدار. 2(4): 17-30.

کاظمی‌نیا، عبدارضا؛ 1396. کاربرد سنجش از دور و GIS در بررسی پوشش‌گیاهی. مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی. 9(1): 75-85.   

کرمانی، فرزانه، رایگانی، بهزاد، نظامی، باقر، گشتاسب، حمید، خسروی، حسن؛ 1396. ارزیابی روند تغییرات پوشش‌گیاهی مناطق خشک و نیمه‌خشک (مطالعه موردی: منطقه حفاظت­شده توران). مهندسی اکوسیستم بیابان. 6(16): 1-14.

محمدیاری، فاطمه، پورخباز، حمید رضا، توکلی، مرتضی، اقدر، حسین؛ 1393. تهیه نقشه پوشش‌گیاهی و پایش تغییرات آن با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: شهرستان بهبهان). اطلاعات جغرافیایی. 23(92): 23-34.  

محمدیان بهبهانی، علی، حیدری زادی، زاهده؛ 1397. پایش و پیش‌بینی روند تغییرات پهنه‌های ماسه‌ای بـا اسـتفاده از مـدل زنجیـره مارکف CA (مطالعه موردی: دشت ابوغویر دهلران، استان ایلام). علوم محیطی. 16(4): 153-166.

مکرم، مرضیه، مزین، ملیحه، فرجی، محمد، موسوی، کتایون؛ 1396. بررسی تغییرات پوشش‌گیاهی در فصول مختلف رویش با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و ارتباط آن با تغییرات دما (منطقه مورد مطالعه: شمال شهرستان داراب). اکوسیستم‌های طبیعی ایران. 8(3): 1-20.

میرعلیزاده فرد، سید رضا، علی‌بخشی، سیده مریم؛ 1395. پایش و پیش‌بینی روند تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل زنجیره مارکوف و مدل‌ساز تغییر کاربری اراضی (مطالعه موردی: دشت برتش دهلران ایلام). سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی. 7(2): 33-45.  

میرعلیزاده فرد، سید رضا، منصوری، شهروز؛ 1398. ارزیابی شاخص­های سنجش از دور در مطالعات کمی و کیفی آب­های سطحی با تصاویر ماهواره­ای لندست-8 (مطالعه موردی: جنوب استان خوزستان). سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی. 10(2): 63-84.   

ناطقی، سعیده، نوحه‌گر، احمد، احسانی، امیرهوشنگ، بذرافشان، ام‌البنین؛ 1395. بررسی تغییرات پوشش‌گیاهی براساس شاخص‌های گیاهی با استفاده از سنجش از دور. تحقیقات مرتع و بیابان ایران. 24(4): 778-790.      

ولی، عباسعلی، موسوی، سید حجت، عباسی، هاجر؛ 1398. تحلیل و ارزیابی روند تغییرات کاربری اراضی مبارکه در راستای تحقق توسعه پایدار. جغرافیای اجتماعی شهری. 6(2): 73-86.  

یاراحمدی، جمشید، رستمی‌زاد، قباد، ساعی، حسین؛ 1398. آشکارسازی تغییرات پوشش جنگلی به روش شیءگرا با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در حوزه آبخیز ایلگنه‌چای جنگل‌های ارسباران. حفاظت و بهره‌برداری جنگل‌های هیرکانی. 1(2): 59-70.

یوسفی، صالح، تازه، مهدی، میرزایی، سمیه، مرادی، حمید رضا، توانگر، شهلا؛ 1393. مقایسه الگوریتم‌های مختلف طبقه‌بندی تصاویر ماهواره‌ای در تهیه نقشه کاربری اراضی. سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی. 5(3): 67-76.

 

Beek, E. and Meijer, K., 2006. Integrated Water Resources Management for the Sistan Closed Inland Delta. Water Research Institute: Iran.

Blaschke, T. Feizizadeh, B. and Holbling, D., 2014. Object-Based Image Analysis and Digital Terrain Analysis for locating Landslides in the Urmia Lake Basin, Iran. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, IEEE Journal7(12): 4806-4817.

Brian, W.S. Chen, Q. and Borger, M., 2011. A Comparison of Classification Techniques to Support Land Cover and Land Use Analysis in Tropical Eoastal Zones. Applied Geography 31(2): 525-532.

Brink, A. and Eva, H., 2009. Monitoring 25 Years of Land Cover Changes Dynamics in Africa: A Sample Based Remote Sensing Approach. Applied Geography 29(4): 501-512.

Brink, A.B. Bodart, C. Brodsky, L. Defourney, P. Ernst, C. Donney, F. Lupi, A. and Tuckova, K., 2013. Anthropogenic Pressure in East Africa—Monitoring 20 Years of Land Cover Changes by Means of Medium Resolution Satellite Data. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 28(1): 60-69.

Chang, C.L. and Chang, J., 2006. Markov Model and Cellular Automata for Vegetation. Journal of Geographical Research 1(1): 45-57.

Darwish, T. and Faour, G., 2008. Rangeland Degradation in Two Watersheds of Lebnon. Lebanese Science Journal 9(1): 71-80.

Dragut, L. Csillik, O. Eisank, C. and Tiede, D., 2014. Automated Parameterisation for Multi-Scale Image Segmentation on Multiple Layers. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 88(100): 119–127.

Fatiha, B. Abdelkader, A. Latifa, H. Mohamed, E. and Spatio, A., 2014. Temporal Analysis of Vegetation by Vegetation Indices from Multi-dates Satellite Images: Application to a Semi-Arid Area in ALGERIA. International Conference-Advancements in Renewable Energy and Clean Environment 36(Part 1, 2): 667-675.

Jensen, J., 2005. Introductory Digital Image Processing: A Remote Sensing Perspective (3rd Edition. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall 526.

Jonsson, L., 2015. Evaluation of Pixel Based and Object Based Classification Methods for Land Cover Mapping with High Spatial Resolution Satellite Imagery, in the Amazonas: Brazil.

Koh, C.N. Lee, P.F. and Lin, R.S., 2006. Bird Species Richness Patterns of Northern Taiwan: Primary Productivity, Human Population Density, and Habitat Heterogeneity. Diversity and Distributions 12(5): 546–554.

Mathieu, R. Aryal, J. and Chong, A.K., 2007. Object-Based Classification of Ikonos Imagery for Mapping Large-Scale Vegetation Communities in Urban Areas. Sensors 7(11): 2860-2880.

MingLee, T. and ChungYeh, H., 2009. Applying Remote Sensing Techniques to Monitor Shifting Wetland Vegetation: A Case Study of Danshui River Estuary Mangrove Communities, Taiwan. Ecological Engineering 35(4): 487-496.

Morawitz, D. Blewett, T. Cohen, A. and Alberti, M., 2006. Using NDVI to Assess Vegetative Land Cover Change in Central Puget Sound. Environmental Monitoring and Assessment 114(1): 85–106.

Newcomer, M. ChenHsu, W. Justice, E. Guild, L. Rogoff, D. and Skiles, J., 2011. Prototype Application of NASA Missions to Identify Patterns of Wetland Vegetation Development within the South San Francisco Bay Salt Ponds. ASPRS 2011 Annual Conference, Milwaukee, Wisconsin, May 1-5th, 1-10.

Pettorelli, N. Vik, O. Mysterud, A. Gaillard, J.M. Tucker, C.J. and Stenseth, N.C., 2005. Using the Satellite-Derived NDVI to Assess Ecological Responses to Environmental Change. Journal Trends in Ecology and Evolution 9(20): 200-216.

Pu, R.L. Landry, S. and Yu, Q., 2011. Objectbased Urban Detailed Land Cover Classification with High Spatial Resolution IKONOS Imagery. Remote Sensing 32(12): 3285–3308.

Rawat, J.S. Biswas, V. and Kumar, M., 2013. Changes in Land Use/ Cover Using Geospatial Techniques: A Case Study of Ramnagar Town Area, District Nainital, Uttarakhand, India. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science 16(1): 111-117.

Trimble., 2012. Ecognition Developed Reference Book. Trappentreustr. 1D-80339 München, Germany: München, Germany GmbH 270.

Vaclavik, T. and Rogan, J., 2009. Identifying Trends  in  Landuse/ Landcover  Changes  in  the  Context of Post-Socialist Transformation in Central Europe: A Case Study of the Greater Olomouc Region, Czech Republic, GIScience & Remote Sensing 46(1): 24-12.

Wiley, J., 1996. Paul Wright. Highway Engineering, 6th ed. 55- 56, 58.