مدلسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از شبکه عصبی پرسپترون (مطالعه موردی: شهر لاهیجان)

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 عضو هیات علمی جغرافیا و برنامه ریزی شهری دانشگاه باهنر کرمان
2 عضو هیات علمی جغرافیا و برنامه ریزی شهری دانشگاه
3 دانشجوی کارشناسی ارشد جغرافیا و برنامه ریزی شهری دانشگاه باهنر کرمان
چکیده
امروزه، تغییر کاربری اراضی و پوشش زمین به چالش مهمی در بسیاری از کشورها تبدیل شده است. این تغییرات تأثیر مستقیمی بر اجزای محیط زیست، ازجمله خاک، آب و اتمسفر، دارد. این موضوع باعث تغییر در پوشش سطح زمین و تبدیل عوارض طبیعی زمین، مانند خاک و پوشش گیاهی به بافت شهری می­شود. باتوجه به اینکه شهر لاهیجان همانند بسیاری از شهرها­ی ایران در سال­های اخیر با گسترش ساخت‌وسازها مواجه بوده، دچار تغییر و تحولات قابل‌توجهی درزمینه‌ی کاربری اراضی شده است. هدف پژوهش حاضر مدل‌سازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از پرسپترون چندلایه است. این مدل‌سازی با استفاده از یک‌سری متغیرهای مستقل که در محدوده‌ی موردمطالعه وجود دارد و نقشه­های تغییرات که طی سال­های مختلف تهیه شده‌اند، نقشه­های پتانسیل انتقال را تهیه می­کند. در این راستا، برای اجرای این مدل به‌منظور شناسایی مکان­هایی که بیشترین پتانسیل را برای تغییر کاربری اراضی در آینده دارند، از نقشه­های تغییرات کاربری بین سال­های 1397-1389 به‌عنوان متغیر وابسته و چهار متغیر مستقل فاصله از جاده، فاصله از شالیزار، فاصله از جنگل و باغات و فاصله از اراضی ساخته‌شده به‌عنوان متغیرهای تأثیرگذار برای شبیه­سازی تغییرات کاربری اراضی بهره گرفته شده است. نتایج حاصل از این پژوهش تولید نقشه­های پتانسیل انتقال با شاخص ارزیابی صحت مدل 84.58 است که نشان می­دهد متغیر فاصله از اراضی ساخته‌شده بیشترین تأثیر و فاصله از جاده کمترین تأثیر را بر تغییرات کاربری اراضی دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


پرما، روح الله، ملک‌نیا، رحیم، شتایی، شعبان، نقوی، حامد، «مدل‌سازی تغییرات پوشش سرزمین بر پایه شبکه عصبی مصنوعی و پتانسیل انتقال در روش LCM مورد مطالعه: جنگل‌های گیلان غرب، استان کرمانشاه»، فصلنامه آمایش سرزمین، دوره9، شماره1، 1396، ص 151-129، 1396.
پورخباز، علیرضا، احمدی‌زاده، سید سعیدرضا، ناصری، عاطفه، پرویان، ناصر، «بررسی و تحلیل گسترش شهر و تغییرات کاربری اراضی در ایجاد جزایر حرارتی شهری مطالعه موردی: شهر مشهد»، اولین کنفرانس سالانه پژوهش‌های معماری، شهرسازی و مدیریت شهری، ص 8-1، 1394.
حقوقی‌فرد، احسان، آرفته، علیرضا، عسری مازمانی، احمد، حسینی، مریم، «کاربرد داده‌های سنجش از دور در آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی شهری مطالعه موردی: منطقه 6 شهرداری شیراز»، سومین کنفرانس سالانه بین‌المللی عمران، معماری، شهرسازی، ص 661-656، 1393.
رستمی گله، فرهاد، قائمی، مرجان، شاد، روزبه، لهرابی، یاسمن، «مدل‌سازی و پیش‌بینی رشد افقی شهر مشهد با ساتفاده از تلفیق اتوماتای سلولی فازی، شبکه عصبی و رگرسیون لجستیک، نشریه مهندسی فناوری اطلاعات مکانی»، سال5، شماره4، ص 111-93، 1396.
زیاری، کرامت‌الله، جمال، کیوان، صادقی، فرشید،«ارائه الگوی توسعه‌پایدار گردشگری شهری نمونه موردی: شهر لاهیجان»، نشریه گردشگری شهری، دوره چهارم، شماره چهارم، صص 71-55، 1396.
زیاری، کرامت‌الله، «برنامه‌ریزی کاربری اراضی شهری مورد: میناب»، نشریه تحقیقات جغرافیایی، دوره17، شماره 3-2، ص 78-63، 1381.
سلمی کیانی، الهام. ابراهیمی، عطاالله، «ارزیابی تغییرات پوشش اراضی شهرکرد و پیش‌بینی آینده آن با بهره‌گیری از داده‌های دورسنجی و مدل CA-Markov»، فصلنامه علمی و پژوهشی برنامه‌ریزی فضایی (جغرافیا)، سال8، شماره1، ص 88-71، 1397.
سمیع زاده، فاطمه، نیاکانی، مهرداد، «تحلیل روند شهرنشینی در استان گیلان مطالعه موردی لاهیجان»، اولین همایش بین‌المللی و چهارمین همایش ملی گردشگری، جغرافیا و محیط‌زیست پایدار، ص 12-1، 1394.
طاهری، محمد، غلامعلی‌فرد، مهدی، ریاحی بختیاری، علیرضا، رحیم اوغلی، شاهین، «مدل‌سازی تغییرات پوشش سرزمین شهرستان تبریز با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و زنجیره مارکوف»، فصلنامه پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دوره45، شماره4، ص 121-97، 1392.
علی محمدی، عباس، موسیوند، علی جعفر، سیاوش، شایان، «پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و مدل زنجیره‌ای مارکوف»، نشریه برنامه‌ریزی و آمایش فضا، دوره 14، شماره 3، ص 130-117، 1389.
علیمرادی، نیک زاد.، جمالی، علی اکبر، مزرعه ملایی، محمد، خواجه‌پور، حسین، «بررسی روند میزان تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل lcm و تصاویر ماهواره ای Landsat و پیش بینی آینده با استفاده از شبکه عصبی (MLP) منطقه مورد مطالعه حوزه شهرستان بروجرد»، همایش ملی ژئوماتیک، دوره24، ص 12-1، 1396.
فتح‌الهی روباری، معصومه، خان‌محمدی، مهرداد، نصیراحمدی، کامران، «مدل‌سازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل‌ساز تغییر سرزمین (LCM) مطالعه موردی شهرستان نکا»، مجله اکوسیستم‌های طبیعی ایران، دوره نهم، شماره یک، ص 69-53، 1397.
فتحی زاد، حسن، فلاح شمسی، رشید، مهدوی، علی، آرخی، صالح، «مقایسه دو روش طبقه‌بندی حداکثر احتمال و شبکه عصبی مصنوعی آرتمپ فازی در استخراج نقشه پوشش مرتعی مطالعه موردی: مرتع حوزه دویرج دهلران»، فصلنامه علمی پزوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد22، شماره1، ص 72-59، 1394.
فرج الهی، اصغر، عسگری، حمیدرضا، اونق، مجید، محبوبی، محمدرضا، سلمان ماهینی، عبدالرسول، «پایش و پیش‌بینی روند تغییرات مکانی و زمانی کاربری/پوشش اراضی مطالعه موردی: منطقه مراوه تپه، گلستان»، سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال ششم، شماره چهارم، ص 1-14، 1394.
فلاحتکار، سامره، حسینی، سیدمحسن، سلمان‌ ماهینی، عبدالرسول، ایوبی، شمس‌الله، «پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل LCM»، فصلنامه پژوهش‌های محیط‌زیست، سال هفتم، مارع سیزدهم، ص 174-163، 1395.
کیانی، اکبر، رئیسی، احمد، «بررسی توسعه فیزیکی-کالبدی شهر فنوج بر اساس راهبرد رشد هوشمند، نشریه علمی پژوهشی جغرافیا و برنامه‌ریزی»، سال21، شماره9، ص 280-263، 1396.
محمدی‌جو، مینو، خانمحمدی، مهرداد، هاشمی، سیدمحمود، «آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی لاهیجان با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و سنجش از دور، سومین کنفرانس سالانه بین‌المللی عمران»، معماری و شهرسازی، ص 118-114، 1396.
محمدی، مجید، امیری، مجتبی، دستورانی، جعفر، «مدلسازی و بررسی تغییرات کاربری اراضی شهرستان رامیان در استان گلستان، نشریه برنامه‌ریزی و آمایش فضا»، جلد 19، دوره 19، شماره 4، ص 158-141، 1394.
ملکی، سعید، نوذری، عبدالرحمن، بدری، رضا،«بررسی و ارزیابی کاربری اراضی مناطق هشت گانه شهر اهواز با استفاده از روش مقایسه‌ای و مدل ضریب مکانی LQI»، مجله مطالعات محیطی هفت حصار، شماره16، سال4، ص 14-5، 1395.
ممبنی، مریم، عسگری، حمیدرضا، «پایش، بررسی و پیش‌بینی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی پوشش زمین با استفاده از مدل زنجیره‌ای مارکوف» ، فصلنامه علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، دوره بیست و هفتم، شماره صد و پنج، ص 47-35، 1397.
مهدوی، علی، فتحی‌زاد، حسن، شتایی جویباری، شعبان، «ارزیابی و تحلیل انواع روش‌های آشکار سازی تغییرات کاربری اراضی/پوشش گیاهی مطالعه موردی: جنگل‌های حفاظت شده مانشت استان ایلام»، نشریه پزوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل، جلد21، شماره4، ص 210-187، 1393.
میرعلیزاده فرد، سیدرضا، علی بخشی، سیده مریم، «پایش و پیش‌بینی روند تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل زنجیره مارکوف و مدلساز تغییر کاربری اراضی مطالعه موردی: دشت برتش دهلران ایلام»، فصلنامه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال هفتم، شماره دوم، ص 45-33، 1395.
نظریان، اصغر، تولائی، سیمین، خسروی، مریم، «تعیین جهت توسعه فیزیکی شهر اندیمشک با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای (RS) و سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS»، فصلنامه جغرافیایی سرزمین، سال سوم، شماره نهم، ص 9-1، 1385.
نورائی صفت، ایثار، نظری، سجاد، کریمی، سعید، «بررسی روند تغییرات رشد و گسترش کالبدی شهر رشت و ارزیابی تغییرات کاربری اراضی زمین‌های اطراف آن با تصاویر ماهواره‌ای»، فصلنامه جغرافیا و مطالعات محیطی، سال پنجم، شماره هفدهم، ص 32-21، 1395.
نیازی، یعقوب، اختصاصی، محمدرضا، ملکی‌نژاد، حسین، حسینی، زین‌العابدین، مرشدی، جعفر، «مقایسـه دو روش حداکثر احتمال و شبکه عصـبی مصـنوعی در استخراج نقشه کاربری اراضی مطالعـه موردی: حوضـه سد ایلام»، مجله جغرافیا و توسعه، شماره20، ص 132-119، 1389.
وفایی، ساسان، درویش صفت، علی‌اصغر، پیرباوقار، مهتاب، «پایش و پیش‌بینی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی با استفاده از مدل LCM مطالعه موردی: منطقه مریوان»، مجله جنگل ایران، سال پنجم، شماره سوم، ص 336-323، 1393.
Anand, J., Gosain, A.K., Khosa., R, Prediction of land use changes based on Land Change Modeler and attribution of changes in the water balance of Ganga basin to land use change using the SWAT model, Science of the Total Environment, Vol 644, Pp 503–519, 2018.
Bouma, J., Varallyay, G., & Batjes, N. H, Principal land use changes anticipated in Europe. Agriculture, Ecosystems & Environment, 67(2-3), 103-119, 1998.
Eastman, R. J, IDRISI Andes, Guide to GIS and Image Processing. Clark University.‌ pp 87-137, 2009.
Giri, C. Zhu, Z &Reed, B, A comparative analysis of the Global Land Cover 2000 AND MODIS land cover data sets. Remote Sensing of Environment, 94, pp123-132,2005.
Lollo, J.A., Guerrero, J.V.R., Abe, A., and Lorandi, R, Land Change, Soil Degradation Processes, and Landscape Management at the Clarinho River Watershed, Brazil, IAEG/AEG Annual Meeting Proceedings, San Francisco, California, Vol 2, Pp 99–106, 2019.
McConnell, W. J., Sweeney, S. P., & Mulley, B, Physical and social access to land: spatio-temporal patterns of agricultural expansion in Madagascar. Agriculture, Ecosystems & Environment, 101(2-3), 171-184, 2004.
Shalaby, A. Aboel Ghar, M. & Tateishi, R, Desertification impact assessment in Egypt using low resolution satellite data and GIS. The international Journal of Environmental Studies, 61(4), pp 375-384,2004.
Rolando, E., Caravantes, D. and Sánchez-Flores, E, Water Transfer Effects on PeriUrban Land Use/Land Cover: A Case Study in a Semi-Arid Region of Mexico, Applied Geography, Vol. 31, No. 2, PP. 413-425, 2010.
Pelorosso, R., Leone, A., & Boccia, L, Land cover and land use change in the Italian central Apennines: A comparison of assessment methods. Applied geography, 29(1), 35-48.,2009.
Pérez-Vega, A., Mas, J. F., & Ligmann-Zielinska, A, Comparing two approaches to land use/cover change modeling and their implications for the assessment of biodiversity loss in a deciduous tropical forest. Environmental Modelling & Software, 29(1), 11-23, 2012.‌
www.amar.org.ir.
www. earthexplorer.usgs.gov.