پیش بینی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی با استفاده از مدل زنجیرة مارکوف-CA (مطالعة موردی: منطقه کوهمره سرخی استان فارس)

سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی

مقاله 5، دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 22، فروردین 1395، صفحه 59-71   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سارا عزیزی قلاتی^{* 1}؛ کاظم رنگزن²؛ جواد سدیدی³؛ پیمان حیدریان¹؛ ایوب تقی زاده⁴

¹دانش آموخته کارشناسی ارشد سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشگاه شهید چمران اهواز

²دانشیار دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز

³استادیار دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی

⁴مربی دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

تغییر کاربری اراضی به عنوان عاملی پایه در تغییرات زیست­محیطی عمل کرده و به یک خطر جهانی تبدیل شده است. بازبینی این تغییرات از طریق تصاویر ماهواره­ای و پیش­بینی و ارزیابی پتانسیل آنها از طریق مدلسازی می­تواند به برنامه­ریزان محیط زیست و مدیران منابع طبیعی برای تصمیمات آگاهانه­تر کمک کند. هدف این تحقیق بازبینی، مدلسازی و پیش­بینی تغییرات کاربری اراضی در  دوره 25 ساله 1391-1366 توسط مدل زنجیرة مارکوف-CA (CA-Markov) در منطقه کوهمره سرخی استان فارس است. بدین منظور نقشه­های کاربری اراضی با استفاده از تصاویر سنجنده ⁺ETM و TM ماهواره لندست در سه دوره زمانی مربوط به سال­های 1366، 1379 و 1391 تهیه گردید. سپس صحت­سنجی نقشه­ها و آشکارسازی تغییرات انجام شد. نتایج آشکارسازی تغییرات دوره اول (79- 1366) با ضریب کاپای 83% و دوره دوم (1391-1379) با ضریب کاپای 88% نشان می­دهد که بیش­ترین افزایش مساحت در ناحیه مرتع و بیش­ترین کاهش مساحت در ناحیه جنگل رخ داده است. به منظور کالیبره کردن مدل زنجیرة مارکوف، نقشه کاربری سال 1391 پیش­بینی شد و ماتریس خطای بین نقشه حاصل از مدل­سازی و نقشه کاربری مرجع سال 1391، ضریب کاپای 75% بدست داد. سپس نقشه کاربری اراضی برای چشم­انداز 1403 با مدل مدل زنجیرة مارکوف-CA پیش­بینی گردید. نتایج نهایی حاکی از آن است که بیش­ترین تغییر کاربری نسبت به سال 1391، در ناحیه جنگل بوده و به کاربری­های کشاورزی آبی و مرتع تبدیل می­شود که می­تواند در برنامه­ریزی آینده توسط مسئولان مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی؛ مدل سازی؛ پیش بینی؛ مدل زنجیرة مارکوف

مراجع

1. اسلمی، ف.، ا. قربانی، ب. سبحانی و م. پناهنده. 1393. مقایسه روش­های شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبانی و شئ­گرا در استخراج کاربری و پوشش اراضی از تصاویر لندست 8. نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، (3)6: 1-14.

2. آذرمهر، م. ر.، م. س. مسگری و م. کریمی. 1389. مدلسازی مکانی زمانی بیماری مالاریا با استفاده ازGeographic Information System و روش Cellular Automata. فصلنامه بیماری­های عفونی و گرمسیری وابسته به انجمن متخصصین بیماری­های عفونی و گرمسیری، 48(15): 61-69.

3. جباری، م. ک. و س. احمدی. 1391. مدلسازی توسعه شهری با استفاده از سامانه­های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سلول­های خودکار. (ترجمه)، انتشارات آذر کلک، زنجان. 200 صفحه.

4. حیدریان، پ.، ک. رنگزن، س. ملکی و ا. تقی­زاده. 1392. پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش مقایسه پس از طبقه­بندی تصاویر ماهواره لندست (مطالعه موردی: اراضی شهر تهران). نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، (4)4: 1-10.

5. درویش­صفت، ع. ا.، م. پیرباوقار و م. رجب­پور رحمتی. 1392. سنجش از دور برای مدیران GIS. (ترجمه)، انتشارات دانشگاه تهران، تهران، چاپ دوم، 710 صفحه.

6. زارع گاریزی، آ.، و. ب. شیخ، س. امیر و ع. سلمان ماهینی.1390. شبیه­سازی مکانی – زمانی تغییرات گستره جنگل در آبخیز چهل­چای استان گلستان با استفاده از مدل تلفیقی سلول­های خودکار و زنجیره مارکوف. تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 20(2): 273- 285.

7. سلمان ماهینی، ع. ر. و ح. ر. کامیاب. 1390. سنجش از دور و سامانه­های اطلاعات جغرافیایی کاربردی با نرم­افزار ایدریسی. (ترجمه)، انتشارات مهر مهدیس، تهران، 596 صفحه.

8. ضیائیان، پ.، ع. شکیبا، ع. ا. متکان و ع. صادقی. 1388. سنجش از دور (RS)، سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) و مدل سلول­های خودکار (CA) به عنوان ابزاری برای شبیه­سازی تغییرات کاربری اراضی شهری (مطالعه موردی: شهر شهرکرد). مجله علوم محیطی، 1(7): 133-148.

9. علیزاده ربیعی، ح.1380. سنجش از دور (اصول و کاربرد). انتشارات سازمان مطالعه و تدوین کتب علوم انسانی دانشگاهها (سمت)، تهران، 292ص.

10. علیمحمدی سراب، ع.، ع. ا. متکان و ب. میرباقری. 1387. ارزیابی کارایی مدل سلول­های خودکار در شبیه­سازی گسترش اراضی شهری در حومه جنوب غرب تهران. برنامه ریزی و آمایش فضا (مدرس علوم انسانی)، 14(2): 81-102.

11. میرزایی­زاده، و.، م. نیک­نژاد و ج. اولادی قادیکلایی. 1394. ارزیابی الگوریتم­های طبقه­بندی نظارت شده غیرپارامتریک در تهیه نقشه پوشش زمین با استفاده از تصاویر لندست 8. نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، (3)6: 29-44.

12. نیازی، ی.، م. ر. اختصاصی، ح.ملکی­نژاد، س. ز. حسینی و ج. مرشدی. 1389. مقایسه دو روش طبقه­بندی حداکثر احتمال و شبکه عصبی مصنوعی در استخراج نقشة کاربری اراضی (مطالعه موردی: حوزه سد ایلام). مجله جغرافیا و توسعه، 8(20): 119-132.

 

13. Chang CL, Chang JC. 2006. Markov model and cellular automata for vegetation. Journal of geographical research, 45(1): 45-57.

14. Costanza R, Ruth M. 1998. Using dynamic modeling to scope environmental problems and build consensus. Environmental Management, 22(2): 183-195.

15. Eastman J.R. 2006. IDRISI Andes. Tutorial. Clark-Labs, Clark University, Worcester,284 pp.

16. Li X, Yeh AG-O. 2000. Modelling sustainable urban development by the integration of constrained cellular automata and GIS. International Journal of Geographical Information Science, 14(2): 131-152.

17. Lu D, Mausel P, Brondizio E, Moran E. 2004. Change detection techniques. International Journal of Remote Sensing, 25(12): 2365-2401.

18. Mitsova D, Shuster W, Wang X. 2011. A cellular automata model of land cover change to integrate urban growth with open space conservation. Landscape and Urban Planning, 99(2): 141-153.

19. Sang L, Zhang C, Yang J, Zhu D, Yun W. 2011. Simulation of land use spatial pattern of towns and villages based on CA–Markov model. Mathematical and Computer Modelling, 54(3): 938-943.

20. Seto KC, Woodcock C, Song C, Huang X, Lu J, Kaufmann R. 2002. Monitoring land-use change in the Pearl River Delta using Landsat TM. International Journal of Remote Sensing, 23(10): 1985-2004.

21. Verburg PH, Schot PP, Dijst MJ, Veldkamp A. 2004. Land use change modelling: current practice and research priorities. GeoJournal, 61(4): 309-324.

22. Verburg PH, Soepboer W, Veldkamp A, Limpiada R, Espaldon V, Mastura SS. 2002. Modeling the spatial dynamics of regional land use: the CLUE-S model. Environmental Management, 30(3): 391-405.

23. Wang S, Zheng X, Zang X. 2012. Accuracy assessments of land use change simulation based on Markov-cellular automata model. Procedia Environmental Sciences, 13(1): 1238-1245.

24. Yang X, Zheng X-Q, Lv L-N. 2012. A spatiotemporal model of land use change based on ant colony optimization, Markov chain and cellular automata. Ecological Modelling, 233: 11-19.