بهبود مدل‌سازی توسعه فضایی شهرها با تلفیق روش‌های یادگیری ماشین و مدل‌ CA-Markov (مطالعۀ موردی: کلان‌شهر قم)

جغرافیاوتوسعه ناحیه ای

مقاله 8، دوره 21، شماره 3 - شماره پیاپی 44، پاییز 1402، صفحه 199-232   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jgrd.2023.82877.1292

نویسندگان

صادق بولاقی¹؛ مسعود مینائی^{* 2}؛ حسین شفیع زاده مقدم³؛ امید علی خوارزمی⁴

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه جغرافیا، دانشگاه فردوسی مشهد، آزمایشگاه علم/سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور (GISSRS: Lab)، مشهد، ایران

²دانشیار گروه جغرافیا، دانشگاه فردوسی مشهد، آزمایشگاه علم/سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور (GISSRS: Lab)، مشهد، ایران

³دانشیار گروه مهندسی و مدیریت آب، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

⁴استادیار گروه جغرافیا، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

یکی از پیامدهای اجتناب‌ناپذیر رشد روزافزون جمعیت جهان، گسترش شهرنشینی است؛ ازاین‌رو ارائه چشم‌اندازی از توسعه فضایی شهرها با هدف درک الگوی صحیح رشد شهر و فراهم آوردن زیرساخت‌های لازم از اهمیت بسیاری برخوردار است. ازآنجاکه کلان‌شهر قم یکی از شهرهای درگیر با مسئله رشد شهری بوده و آمار 95 درصد شهرنشینی را ثبت کرده است، تمرکز این پژوهش بر واکاوی توسعه فضایی اراضی شهری پیرامون این کلان‌شهر است. برای نیل به هدف مذکور، ابتدا ورودی‌های مدل که همان نقشه‌های کاربری/پوشش اراضی و نقشه شایستگی رشد شهری منطقه هستند، تولید شدند. نقشه‌های کاربری/پوشش اراضی منطقه برای سال‌های 2000، 2010 و 2020 با روش جنگل تصادفی در محیط سامانه Google Earth Engine و نقشه شایستگی رشد شهری منطقه برای سال‌های 2000 و 2010 به کمک تحلیل‌های MCDM مبتنی بر GIS به‌صورت مجزا تولید شد. درنهایت این نقشه‌ها وارد الگوریتم‌های ترکیبی ANN-CA-Markov و  SVM-CA-Markov شد و دو نقشه برای کاربری/پوشش اراضی منطقه در سال 2020 شبیه‌سازی شد. اعتبارسنجی مدل‌ها نشان داد که الگوریتم SVM-CA-Markov با مساحت زیر منحنی ROC معادل 96/0 از صحت بیشتری برخوردار بود و برای مدل‌سازی افق 2040 به‌عنوان الگوریتم بهینه انتخاب شد. نتایج حاکی از توسعه فضایی روزافزون این کلان‌شهر است؛ به‌طوری‌که وسعت اراضی شهری این منطقه از 62/139 کیلومتر مربع در سال 2020 به بیش از 183 کیلومترمربع در سال 2040 افزایش خواهد یافت. ارزیابی نتایج می‌تواند به مدیران مربوط در راستای اتخاذ سیاست‌های لازم برای مدیریت هرچه‌بهتر شرایط پیش رو یاری رساند. این امر مهم می‌تواند از طریق برنامه‌‌ریزی برای توسعه‌ منظم شبکه معابر، گسترش فضا‌های سبز شهری و... محقق شود. در این راستا سازمان‌ها و مسئولان محلی باید ضمن اشراف کامل بر جهات توسعه این کلان‌شهر، نظارت‌های هدفمند بر این مسئله داشته باشند.

کلیدواژه‌ها

تغییرات کاربری/پوشش اراضی؛ کلان‌شهر قم؛ رشد شهری؛ تحلیل‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره (MCDM)؛ یادگیری ماشین؛ زنجیره مارکوف؛ سلول‌های خودکار

مراجع