ارزیابی روند تغییرات پوشش اراضی شهرستان رودبارقصران با استفاده از طبقه بندی و پردازش تصاویر ماهواره ای

نوع مقاله: مستخرج از پایان نامه

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست ، گرایش ارزیابی و آمایش سرزمین ، دانشگاه پیام نور، تهران

2 استاد یار گروه منابع طبیعی و محیط زیست دانشگاه پیام نور تهران

3 استادیار گروه منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه پیام نور تهران

چکیده

چکیده
زمینه­وهدف : زمین منبع طبیعی و تجدید ناپذیری است که مستقیما تحت تأثیر فشارهای ناشی از رشد جمعیت، به ویژه در پیرامون کلان شهر­ها قرار دارد. به همین دلیل آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی ، از  جمله ابزارهای موثر برای مدیریت منابع طبیعی و ارزیابی تغییرات اکوسیستم به شمار می­آید. هدف این مطالعه بررسی روند تغییر کاربری اراضی ، بخش رودبار قصران در استان تهران با استفاده از تصاویر ماهواره­ای می­باشد.
روش بررسی : ابتدا، تصاویر ماهواره­ای لندست(سنجنده­های ,OLI TM و ETM) در بازه زمانی 29 ساله (1986 تا 2015) تهیه گردید. بعد از انجام تصحیحات اتمسفریک و هندسی، طبقه بندی تصاویر به روش نظارت شده با الگوریتم حداکثر احتمال انجام پذیرفت. سپس، تصاویر هر سال در 5 طبقه باغ، مرتع، زراعی، بایرو انسان­ساخت طبقه بندی شد.
یافته ها : نتایج نشان می­دهند که طی دوره 1986 تا 2001، بیش ترین تغییرات در اراضی مربوط به کاربری بایر بوده که با (97/5- % ) تغییر، روند کاهشی داشته  و بعد از آن کاربری مرتع با (07/5+%) ، بالاترین درصد تغییر را داشته است. طی دوره 2001 تا 2015 نیز کاربری­های زراعی و انسان­ساخت به ترتیب با (94/0+%) و (55/1+%) روند افزایشی و کاربری­های باغی با (13/0-%)، مرتعی با (38/1-%) و بایر با (99/0-%) روندی کاهشی داشته­اند.
بحث و نتیجه گیری : نتایج تحقیق نشان داد که روند تغییرات هر یک از کاربری­ها طی سه دوره زمانی مورد مطالعه، قابل ملاحظه می­باشد. به طور کلی، طی 29 سال گذشته، کاربری مرتع، افزایش و کاربری های بایر و زراعی، کاهش یافته اند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


ارزیابی روند تغییرات پوشش اراضی منطقه رودبار قصران (شهرستان شمیرانات)با استفاده از طبقه بندی و پردازش تصاویر ماهواره­ای

 

فاطمه کرمی قهی1*

Karamif970@yahoo.com

مرضیه علی خواه اصل2

محمد رضوانی 3

 

 

چکیده

زمینه­وهدف : زمین منبع طبیعی و تجدید ناپذیری است که مستقیما تحت تأثیر فشارهای ناشی از رشد جمعیت، به ویژه در پیرامون کلان شهر­ها قرار دارد. به همین دلیل آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی ، از  جمله ابزارهای موثر برای مدیریت منابع طبیعی و ارزیابی تغییرات اکوسیستم به شمار می­آید. هدف این مطالعه بررسی روند تغییر کاربری اراضی ، بخش رودبار قصران در استان تهران با استفاده از تصاویر ماهواره­ای می­باشد.

روش بررسی : ابتدا، تصاویر ماهواره­ای لندست(سنجنده­های ,OLI TM و ETM) در بازه زمانی 29 ساله (1986 تا 2015) تهیه گردید. بعد از انجام تصحیحات اتمسفریک و هندسی، طبقه بندی تصاویر به روش نظارت شده با الگوریتم حداکثر احتمال انجام پذیرفت. سپس، تصاویر هر سال در 5 طبقه باغ، مرتع، زراعی، بایرو انسان­ساخت طبقه بندی شد.

یافته ها : نتایج نشان می­دهند که طی دوره 1986 تا 2001، بیش ترین تغییرات در اراضی مربوط به کاربری بایر بوده که با (97/5- % ) تغییر، روند کاهشی داشته  و بعد از آن کاربری مرتع با (07/5+%) ، بالاترین درصد تغییر را داشته است. طی دوره 2001 تا 2015 نیز کاربری­های زراعی و انسان­ساخت به ترتیب با (94/0+%) و (55/1+%) روند افزایشی و کاربری­های باغی با (13/0-%)، مرتعی با (38/1-%) و بایر با (99/0-%) روندی کاهشی داشته­اند.

بحث و نتیجه گیری : نتایج تحقیق نشان داد که روند تغییرات هر یک از کاربری­ها طی سه دوره زمانی مورد مطالعه، قابل ملاحظه می­باشد. به طور کلی، طی 29 سال گذشته، کاربری مرتع، افزایش و کاربری های بایر و زراعی، کاهش یافته اند.

واژه های کلیدی : رودبار قصران ، ماهواره لندست ، کاربری اراضی ، روش نظارت شده

 

 

 

1- کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست گرایش ارزیابی و آمایش سرزمین،دانش گاه پیام نور ، تهران، *( مسوول مکاتبات )

2- استادیار، گروه منابع طبیعی و محیط زیست ،دانشگاه پیام نور ،تهران

3- دانشیار،گروه منابع طبیعی و محیط زیست ،دانشگاه پیام نور ،تهران

 

 

Evaluation of Land Cover Changes in Roudbar-e Qasran (Shemiranat County) using satelliteimage analysis and classification

 

Fatemeh Karami-Ghahi[1]*

Karamif970@yahoo.com

 Marzieh Alikhah-Asl[2]

 Mohammad Rezvani[3]

 

Abstract

Background and Purpose:

The earth is a natural and non-renewable resource that is influenced directly by population growth, especially in the big cities. Detecting of land use changes is an effective tool in natural resources management and ecosystem changes assessment. The aim of this paper is the assessment of lad use changes in Roodbar Qasran District in Tehran Province by satellite images.

Materials and Methods:

First of all we provided the Landsat images (OLI, TM and ETM) of 29 years’ timescale (1986-2001). After geometric and atmospheric correction of these images, supervised classification with Maximum likelihood method was done and these images were classified in to 5 classes Including Garden, Pasture, Agriculture, Manmade and Bra land.

Results:

The results show that bar lands has the maximum changes in land use since 1986 to 2001 with -5.97% changes in area. Pasture lands has the highest percentage of change with +5.07% after bar lands. During 2001 to 2015, agricultural and man-made lands have increase in area respectively +0.94% and +1.55%. Garden lands, Pasture and Bar lands have decreased respectively with -0.13%, -1.38% and -0.99%.

Discussion and Conclusions:

The results show the significant changes in the land use over the three periods (1986, 2001 and 2015). According to the results, the pasture lands have increased and bar and agriculture have decreased since 29 years ago until now.

Key words: Rudbar Qasran district, Landsat Satellite, Land Use, Supervised Classificatio

 

مقدمه

امروزه به دلیل از تحولات جهانی و ملی در عرصه های اقتصادی ـ اجتماعی،اراضی پیرامون کلان شهرها با تغییرات گوناگونی در ابعاد اقتصادی، اجتماعی، کالبدی و زیست محیطی مواجه هستند. انتقال سرریز جمعیت و فعالیت از کلان شهرهایی همانند تهران به نواحی پیرامونی، تحولات کالبدی و ساخت و سازهای بی­رویه و نامنظم را در پی دارد(1). با رشد جمعیت و رشد اقتصاد، تقاضای زمین به عنوان یکی از مهم ترین منابع تولید طبیعی افزایش پیدا کرده و با افزایش تقاضا، کاربری­های سنتی زمین نظیر زمین­های کشاورزی و مراتع، فشار مضاعفی را از لحاظ تغییر کاربری متحمل شده است .که این امر اغلب منجر به کشمکش شدید بین کاربری­های مختلف شده که این موضوع در مناطق حومه شهر در ابعاد وسیع­تری مشاهده می­گردد(2). در غالب اوقات، نقش انسان در تغییر ساختارهای طبیعی موضوعیت دارد(3).

تغییر در کاربری اراضی همواره یکی از مهم ترین عواملی بوده که انسان از طریق آن محیط زیست را تحت تأثیر قرار داده است. از نظر تاریخی مهم ترین تغییر کاربری اراضی، از بین بردن محیط و منابع طبیعی و تبدیل آن ها به اراضی کشاورزی و سکونت گاهی بوده است(4). بنابراین بهره­برداری از منابع طبیعی برای ارضای نیازهای انسانی، محرک اصلی تغییر فزاینده کاربری اراضی می­باشد(5). از آن جایی­که امروزه تغییرات بدون برنامه کاربری اراضی به یک مشکل حاد تبدیل شده است(6)، شناسایی روند تغییرات کاربری اراضی در طی دوره­های مختلف می­تواند به مدل­سازی تغییرات انجامیده و استفاده از آن برای پیش بینی تغییرات آینده کاربری اراضی به منظور برنامه­ریزی دقیق و آینده­نگر امری ضروری می­باشد(7).

بخش رودبار قصران به دلیل هم جواری با شهر تهران و نیز دارا بودن چشم اندازهای طبیعی دارای موقعیت منحصر به فردی می­باشد. به همین علت این منطقه در دهه­های اخیر جهت گذران اوقات فراغت و بهره­ مندی از طبیعت مورد توجه گردش گران قرار گرفته است. منطقه مورد مطالعه به دلیل محدودیت­های فضایی گسترش کالبدی، رشد روز افزون جمعیت و گسترش بی­رویه و بدون برنامه خانه­های دوم با مسایل و چالش­های مهمی رو به رو می­باشد. این مسأله در کنار گسترش فضایی شهر تهران، زمینه ساز تغییر کاربری اراضی و تخریب منابع طبیعی در این منطقه شده است. وجود مواردی از این قبیل و ضرورت حفاظت از مجموعه عظیمی از منابع و جاذبه­های متنوع و ارزش مند طبیعی، در قالب یک اکوسیستم حساس کوهستانی ضرورت انجام مطالعاتی از این قبیل را توجیه می­نماید. همین مسأله ایجاب می­کند تا برای درک پیچیدگی­های سیستم کاربری زمین و پایش تغییرات کاربری اراضی از روش­ها و ابزارهای دقیق­تری استفاده شود. در خصوص آشکار­سازی تغییر کاربری اراضی با استفاده ازروش سنجش از دور ،مطالعات و پژوهش­های زیادی صورت گرفته است از جمله روگان (2009)که از مدل ساز تغییر زمین (LCM) برای آشکارسازی تغییرات منطقه اولومک در جمهوری چک استفاده کردند. نتایج این تحقیق نشان داده است که 6 درصد از جنگل مخلوط به جنگل پهن برگ تبدیل شده و 3/5 درصد افزایش در مناطق مسکونی رخ داده است(8). اناته و همکاران (2010) با استفاده از تصاویر ماهواره­ای لندست، رگرسیون لجستیک و شبکه عصبی مصنوعی تغییرات کاربری سرزمین در حوزه آبخیز کاتامایو را مدل سازی کردند(9). فیچر و همکاران (2012) به بررسی تغییرات کاربری اراضی در ایتالیا با استفاده از تصاویر لندست و عکس هوایی در دوره 50 ساله (1945 - 2004) پرداختند. نتایج نشان داد که در این منطقه اراضی مسکونی افزایش و مناطق کشاورزی کاهش یافته­اند(10). الدوسکی و همکاران (2013) تغییرات پوشش اراضی در حلبچه (عراق) را با استفاده از تصاویر ماهواره لندست طی سال های (1990 – 1986) بررسی نموده اند(11). لیو همکاران (2014) به تحلیل مکانی تحولات کاربری اراضی در حوضه­های شهری با استفاده از سنجش از دور و GIS پرداخته و بیان داشتند که مهم ترین عامل تغییر کاربری اراضی، گسترش فضایی کلان شهرها، توسعه حمل و نقل عمومی و توسعه سکونت گاههای انسانی بوده است(12). لروپ (2015)، در تحقیقی با استفاده از تصاویر ماهواره­ای و بهره­گیری از روش­های پیکسل پایه به بررسی تغییرات کاربری اراضی در منطقه چوآن در زیمباوه پرداخته است. نتایج این تحقیق نشان داده است که گسترش شهرنشینی مهم ترین عامل در تغییر کاربری اراضی در این منطقه می باشد (13).

قربانی و همکاران (1392) با استفاده از تصاویر ماهواره­ای و با رویکرد محیط زیستی تغییرات کاربری اراضی محدوده کلان شهر تبریز در مقطع زمانی 1984 تا 2011 را مدل­سازی نمودند(14).

 هدف پژوهش حاضر بررسی تغییر پوشش و کاربری اراضی صورت گرفته در بخش رودبار قصران طی یک دوره زمانی 29 ساله(1986-2015) با استفاده از سنجش از دور و GIS با تأکید بر رویکرد زیست محیطی می­باشد.

1-     مواد و روش­ها

موقعیت منطقه مورد مطالعه

رودبار قصران منطقه­ای کوهستانی با ارتفاعات بلند و متعدد و دره­های عمیق، در دیواره میانی و جنوبی البرز مرکزی و در شهرستان شمیرانات استان تهران قرار گرفته است. منطقه مورد مطالعه در مختصات جغرافیایی 53 درجه و 09 دقیقه و 56 درجه و 35 دقیقه طول شرقی و 39 درجه و 59 دقیقه و 39 درجه و 99 دقیقه عرض شمالی واقع گردیده  و 22 آبادی دارای سکنه را در خود جای داده است(21) (شکل1). این منطقه در پست­ترین نقطه خود حدود 1500 متر و در بالاترین نقطه بیش از 4000 متر از سطح دریا ارتفاع دارد.

 

شکل (1)- موقعیت محدوده مورد مطالعه. (منبع: سازمان نقشه برداری کشور)

Figure 1 - The position of the study area. (Source: The USGS).

برای بررسی تغییرات کاربری و پوشش اراضی محدوده مطالعاتی، ابتدا تصاویر ماهواره­ای لندست طی دوره 29 ساله(1986، 2001 و 2015 م) مربوط به خردادماه، که پوشش گیاهی به حداکثر رشد خود رسیده بود و انواع پوشش اراضی (زراعی و مرتع) در منطقه حضور داشتند، تهیه گردید و از باندهای 1، 2، 3، 4، 5 و 7 سنجنده­های TM و ETM استفاده شد. از طرفی در سنجنده OLI نیز باندهای 2، 3، 4، 5، 6، 7 و8 اخذ گردید تا امکان بررسی روند تغییرات کاربری­های مختلف در طی دوره مذکور به نحو مطلوبی فراهم گردد. سپس به منظور تجزیه و تحلیل اطلاعات و داده­ها از نرم­افزارهای ENVI وARC GIS  استفاده شد. بدین صورت که مراحل طبقه­بندی تصاویر با نرم­افزار ENVI و تغییرات در تبدیل کاربری­ها به یک دیگر(Cross Tabulation) از نرم­افزار ARC GIS  استفاده گردید. در ادامه نتایج پردازش این تصاویر و نیز تصاویر گوگل ارث با واقعیات زمینی طی بازدیدهای میدانی تطبیق داده شد. هم چنین جهت بررسی و تجزیه و تحلیل تصاویر و نتیجه­گیری مراحل زیر انجام گرفته است(شکل2).

 

شکل(2)- نمودار مراحل انجام تحقیق پس ­پردازش تصاویر از قبیل تصحیحات رادیومتریک و هندسی

Figure 2 - Stages of conducting research post - processing of images such as radiometric corrections and geometric

   پس از نمایش تک باندها و ترکیبات مختلف رنگی، داده‌ها از لحاظ خطاهای رادیومتری، نظیر راه­راه شدگی و Striping، خطاهای زیر هم قرارگرفتن دسته­های خطوط اسکن، پیکسل­های دوبله و نیز ناهنجاری­های اتمسفری نظیر ابر، مورد بررسی قرار گرفتند. در مرحله بعد، صحت هندسی تصویر سال 2015 مربوط به سنجنده OLI (تصاویر مربوط به لندست 8 زمین­مرجع می­باشند) با استفاده از نقشه­های توپوگرافی مختصات­دار منطقه با مقیاس1:25000 و 1:50000 در سیستم مختصات UTM-WGS1984 و نیز نقاط کنترل زمینی، کنترل شد. برای تصحیح هندسی تصویر حدود 15 نقطه کنترل با پراکنش مناسب از محدوده انتخاب شدند. سپس با استفاده از تصویر تصحیح هندسی شده­ی سال 2015، با روش Image to image، تصاویر مربوط به سال های 1986 و 2001 هم تصحیح گردیدند. مقدار خطای تصحیح هندسی زیر یک پیکسل (37/0 پیکسل)محاسبه شد که قابل قبول می­باشد. هم چنین، به دلیل کوهستانی بودن منطقه­ی مورد مطالعه، تصحیح هندسی Orthorectification به دلیل خطای جابه­جا شدگی، روی تصاویر اعمال شد.

بارزسازی تصاویر

برای بارزسازی تصاویر از جمله ایجاد تصاویر رنگی کاذب (با استفاده از باندهای مادون قرمز نزدیک، سبز و قرمز ) و اعمال Image Enhancement بر روی همه تصاویر به روش std-dev اقدام گردید. این مرحله به منظور افزایش وضوح و بهبود درجات روشنایی برای شناسایی بهتر پدیده­ها انجام می­شود. این عملیات در حقیقت باعث تغییر ارزش اطلاعات و افزایش قدرت تفسیر می­شود.

پردازش تصاویر

در این مرحله، بعد از برش محدوده مطالعاتی، با روش طبقه­بندی نظارت شده و از روش حداکثر احتمال نسبت به طبقه­بندی کاربری­ها اقدام گردید. قبل از انجام طبقه­بندی کاربری، با بررسی محدوده مطالعاتی با استفاده از تصاویر Google Earth و نقشه­های محدوده، شناخت کاربری­ها انجام شد. در مرحله بعد با توجه به هدف پژوهش، اراضی قلمرو مورد نظر به پنج طبقه زراعی، مرتع، باغ، انسان­ساخت و بایر تقسیم گردید.  

تهیه نمونه­های تعلیمی برای طبقه­بندی نظارت ­شده

به منظور طبقه­بندی نظارت­شده، ضرورت دارد که ابتدا نمونه­های آموزشی مورد نیاز تهیه شود. برای این امر از روش­های تفسیر بصری تصاویر و نقشه­ها، تصاویر گوگل ارث، بازدیدهای میدانی و نقطه برداری با GPS بهره گرفته شده است. در ادامه برای هر یک از طبقات کاربری، بیش از 20 نمونه تعلیمی و شاهد انتخاب گردید. در مجموع 50 درصد کل تعداد نمونه­ها به عنوان نقاط شاهد در نظر گرفته شد. در ادامه طبقه­بندی تصاویر ماهواره­ای برای هر سه بازه زمانی به صورت جداگانه انجام شد. در این پژوهش، از روش حداکثر احتمال شباهت (Maximum likelihood) استفاده گردید که مناسب­ترین روش برای طبقه­بندی بانظارت است و نتایج طبقه­بندی آن به صورت نقشه­های کاربری تولید می­گردد. هم چنین مساحت کلاس­های کاربری و پوشش اراضی مربوط به مقاطع مختلف محاسبه و بصورت جداول و نمودار ارایه شده است. در نهایت درصد تغییرات مساحت کاربری و پوشش اراضی محاسبه و ارایه گردید.

بررسی دقت طبقه­بندی

بعد از طبقه­بندی تصاویر و تولید نقشه­های کاربری اراضی، باید میزان دقت طبقه­بندی مشخص گردد. بدین منظور برای هر سه تصویر، میزان ضریب کاپا، صحت کلی، دقت کاربر و دقت تولیدکننده محاسبه گردید.

بررسی تغییرات کاربری

در نهایت به منظور تعیین میزان تبدیل کاربری­ها به یکدیگر در مقاطع زمانی مورد نظر، ماتریس حاصل از آشکارسازی (Cross Tabulation) محاسبه و ارائه گردیده است.

 

2-    یافته­های تحقیق

ارزیابی دقت طبقه­بندی حاصل از تصاویر ماهواره­ای

دقت نقشه­های حاصل از طبقه­بندی تصاویر ماهواره­ای بسیار با اهمیت است. مهم ترین ضرایب برای ارزیابی دقت طبقه­بندی، صحت کلی و ضریب کاپا می­باشد. جداول(2و3و4) میزان دقت طبقه­بندی را با استفاده از صحت کلی، ضریب کاپا، دقت کاربر و دقت تولیدکننده به تفکیک سه مقطع زمانی(1986-2015) نشان می­دهد.

جدول (2) میزان دقت طبقه­بندی تصویر ماهواره­ای سال 1986

Table 2 - the accuracy of the satellite image classification - year 1986

کاربری 

میزان دقت

صحت کلی

ضریب کاپا

دقت کاربر(%)

دقت تولید­کننده (%)

باغ

26/82%

74/0

17/92

6/90

زراعی

50

38/65

مرتع

62/58

71/85

انسان­ساخت

50

45

بایر

87/91

09/76

اراضی بایر با پوشش برفی

100

100

منبع: نگارندگان

 

جدول(3) میزان دقت طبقه­بندی تصویر ماهواره­ای سال2001

Table 3 - the accuracy of the satellite image classification - year 2001

کاربری 

میزان دقت

صحت کلی

ضریب کاپا

دقت کاربر(%)

دقت تولید­کننده (%)

باغ

59/91%

88/0

29/87

35/90

زراعی

97/58

97/58

مرتع

66/93

15/98

انسان­ساخت

100

59/63

بایر

8/88

15/97

اراضی بایر با پوشش برفی

100

16/99

منبع: نگارندگان

جدول(4) میزان دقت طبقه­بندی تصویر ماهواره­ای سال2015

Table 4 - the accuracy of the satellite image classification - year 2015

کاربری 

میزان دقت

صحت کلی

ضریب کاپا

دقت کاربر(%)

دقت تولید­کننده (%)

باغ

74/97%

92/0

57/99

75/91

زراعی

91/23

65/95

مرتع

88/88

52/89

انسان­ساخت

61/55

55/99

بایر

58/95

5/84

اراضی بایر با پوشش برفی

99/99

51/99

منبع: نگارندگان

تهیه نقشه­های کاربری اراضی

برای تهیه نقشه­های تغییر کاربری اراضی، تصاویر سه مقطع زمانی 1986، 2001 و 2015م پس از انجام پیش­پردازش­های لازم، طبقه­بندی گردید و مساحت کاربری­ها و تغییرات مکانی هر یک از این کاربری­ها در سه مقطع زمانی مذکور به طور جداگانه  مورد مقایسه قرار گرفت.

تصویر طبقه­بندی­شده محدوده­ی مطالعاتی در سال 1986

     با توجه به نتایج حاصل از طبقه­بندی کاربری اراضی در سال 1986 (جدول5) و  نقشه­ کاربری اراضی (شکل3)، بیش ترین میزان مساحت کاربری­ با 64 درصد از کل مساحت محدوده، مربوط به اراضی بایر بوده است. اراضی مرتعی نیز 36/31 درصد از مساحت را شامل می­شود. هم چنین اراضی زراعی با 39/2 درصد، باغی 42/1 درصد و انسان­ساخت با 83/0 درصد به ترتیب در رتبه­های بعد قرار دارند.

جدول (5) میزان و درصد طبقات کاربری اراضی بخش رودبار قصران در سال1986

Table 5 - - the amount of land - use classes and percent in the year 1986  rudbar-e Qasran  sector

کاربری

مساحت (هکتار)

مساحت (درصد)

باغ

48/933

42/1

زراعی

13/1572

39/2

مرتع

00/20650

36/31

انسان­ساخت

20/547

83/0

بایر

80/30093

60/42143

70/45

64

اراضی بایر با پوشش برفی

80/12049

30/18

جمع کل

41/65846

100

منبع: نگارندگان

 

 

شکل(3) تصویر طبقه­بندی­شده بخش روبار قصران در سال 1986

تصویر طبقه­بندی شده محدوده­ی مطالعاتی در سال 2001

Figure 3 - image classification –Rudbar-e Qasran sector in the year 1986 

 Classified image - range of studies in years 2001

     جدول (6) و شکل (4) نشان می­دهد که در سال 2001 بیش ترین میزان مساحت کاربری­ با 03/58 درصد از کل مساحت محدوده مربوط به اراضی بایر بوده است. اراضی مرتعی نیز 43/36 درصد از مساحت را شامل می­شود. هم چنین اراضی انسان­ساخت با 57/2 درصد، باغی 59/1 درصد و زراعی با 38/1 درصد به ترتیب در رتبه­های بعد قرار دارند.

جدول(6)  میزان و درصد طبقات کاربری اراضی بخش رودبار قصران در سال 2001

Table 6 - - the amount of land - use classes and percent in the year 2001  Rudbar-e Qasran sector

 

کاربری

مساحت (هکتار)

مساحت (درصد)

باغ

36/1044

59/1

زراعی

12/906

38/1

مرتع

40/23989

43/36

انسان­ساخت

42/1695

57/2

بایر

30/34520

11/38211

42/52

03/58

اراضی بایر با پوشش برفی

81/3690

61/5

جمع کل

41/65846

100

 

 

شکل(4) تصویر طبقه­بندی­شده بخش روبار قصران در سال 2001

Figure 4 - image classification –Rudbar-e Qasran sector in the year 2001 

 

تصویر طبقه­بندی شده محدوده­ی مطالعاتی در سال 2015

   نتایج طبقه­بندی کاربری تصاویر سال 2015 در جدول (7) و نقشه­ کاربری (شکل 5) نشان می­دهد که در سال 2015 بیش ترین میزان مساحت کاربری­ با 04/57 درصد مربوط به اراضی بایر بوده است. اراضی مرتعی نیز 06(/35 درصد از مساحت بعد از کاربری بایر) بیش ترین مساحت را در بین کاربری­ها دارد. از سویی اراضی انسان­ساخت 12/4 درصد، زراعی 32/2 درصد و باغی 46/1 درصد از مساحت محدوده را شامل می­شوند.

جدول (7) میزان و درصد طبقات کاربری اراضی بخش رودبار قصران در سال 2015

Table 7 - - the amount of land - use classes and percent Rudbar-e Qasran sector in the year 2015  

کاربری

مساحت (هکتار)

مساحت (درصد)

باغ

31/959

46/1

زراعی

29/1527

32/2

مرتع

32/23083

06/35

انسان­ساخت

02/2716

12/4

بایر

70/31160

47/37560

32/47

04/57

اراضی بایر با پوشش برفی

77/6399

72/9

جمع کل

41/65846

100

 

 

شکل(5) تصویر طبقه­بندی­شده بخش روبار قصران در سال 2015

Figure 5 - image classification –Rudbar-e Qasran sector in the year 2015 

سنجش روند تغییر کاربری اراضی طی دوره زمانی 29 ساله

 برای مقایسه­ی تغییرات کاربری اراضی محدوده طی دوره­ی 29 ساله (1986 تا 2015م)، به بررسی تطبیقی هر سه مقطع 1986، 2001 و 2015 پرداخته شده است. بررسی کل دوره زمانی 29 ساله (1986 تا 2015) نشان می­دهد که کاربری­های مرتع، انسان­ساخت و باغ به ترتیب دارای بیش ترین تغییرات مثبت بوده­اندجدول(8) مساحت و درصد تغییرات هر یک از کاربری­ها را در دوره­های مختلف نشان می­دهد.

 

جدول(8) مساحت و تغییرات کاربری اراضی بخش رودبار قصران طی دوره 29 ساله (1986 تا 2015)

Table 8 - area of land - use change and Rudbar-e Qasran sector during the period from 29 - year - old (1986to 2015) 

درصد تغییرات

مساحت

کاربری

1986 تا 2015

2001 تا 2015

1986 تا 2001

2015

2001

1986

درصد

هکتار

درصد

هکتار

درصد

هکتار

 

04/0+

13/0-

17/0+

46/1

31/959

59/1

36/1044

42/1

48/933

باغ

07/0-

94/0+

01/1-

32/2

03/1527

38/1

12/906

39/2

13/1572

زراعی

7/3+

37/1-

07/5+

06/35

10/23083

43/36

40/23989

36/31

2065

مرتع

29/3+

55/1+

74/1+

12/4

02/2716

57/2

42/1695

83/0

20/547

انسان­ساخت

96/6-

99/0-

97/5-

04/57

47/37555

03/58

11/38211

64

60/42143

بایر

-

-

-

100

41/65846

100

41/65846

100

41/65846

جمع کل

منبع: نگارندگان

سنجش روند تبدیل کاربری­ها طی دوره زمانی 29 ساله

به منظور بررسی تبدیل کاربری­های مختلف به یک دیگر طی سه دوره زمانی در نظر گرفته شده، به محاسبه و تشکیل ماتریس حاصل از آشکارسازی اقدام گردید. این ماتریس با مقایسه زوجی دوره­های زمانی، مقدار تغییر و تبدیل کاربری­ها را مشخص می­کند.

نتایج جدول(9) و شکل(6) نشان داده است که طی دوره 1986 تا 2015، روند تغییرات کاربری­های مرتع، باغ و انسان­ساخت مثبت بوده است.

  در این دوره روند تغییرات کاربریهای زراعی و بایر منفی بوده است.

جدول (9) میزان تغییرات مساحت کاربری اراضی در بازه­ی زمانی  1986 تا 2015

Table 9 - - the amount of land area changes in the long - range 1986 - 2015

مساحت تغییر یافته (درصد)

مساحت تغییر یافته (هکتار)

روند تغییرات طبقات کاربری از سال 1986 به سال 2015

70/0

03/464

زراعی به زراعی

75/0

26/495

زراعی به مرتع

43/0

20/285

زراعی به باغ

41/0

90/271

زراعی به انسان ساخت

08/0

74/55

زراعی به بایر

00/1

59/658

مرتع به زراعی

30/19

48/12708

مرتع به مرتع

23/0

59/154

مرتع به باغ

03/1

50/677

مرتع به انسان ساخت

80/9

85/6450

مرتع به بایر

35/0

60230

باغ به زراعی

18/0

10/117

باغ به مرتع

73/0

65/480

باغ به باغ

13/0

01/87

باغ به انسان ساخت

03/0

11/18

باغ به بایر

02/0

38/10

انسان ساخت به زراعی

26/0

68/169

انسان ساخت به مرتع

01/0

52/7

انسان ساخت به باغ

27/0

70/179

انسان ساخت به انسان ساخت

27/0

92/179

انسان ساخت به بایر

26/0

10/169

بایر به زراعی

57/14

10/9597

بایر به مرتع

04/0

30/29

بایر به باغ

28/2

40/1499

بایر به انسان ساخت

85/46

70/30848

بایر به بایر

 

شکل(6) تغییرات کاربری ایجاد شده بخش روبار قصران در بازه زمانی 1986 تا 2015

Figure 6 user - generated section Rudbar-e Qasran in the period from 1986 to 2015

3-    بحث و نتیجه گیری

در پژوهش حاضر به بررسی روند تغییرات کاربری اراضی در بخش رودبار قصران طی یک بازه زمانی 29 ساله (از 1986 تا 2015) پرداخته شد. برای این منظور، ابتدا مراحل پیش پردازش تصاویر انجام گردید، سپس با استفاده از نقاط کنترل از روی نقشه­های 1:25000 و 1:50000 منطقه تصحیح هندسی  شد.. در ادامه نسبت به ترکیب باندی و تصحیحات رادیومتریک از قبیل بارزسازی، تصاویر رنگی کاذب و کشش تصویر  اقدام گردید. در مرحله بعدی نقاط تعلیمی و شاهد برداشت شد و کاربری­های پنج­گانه مرتع، زراعی، باغی، بایر و انسان­ساخت برروی تصاویر مربوط به هر کدام از مقاطع مشخص و طبقه­بندی شدند. در نهایت برای بررسی دقت طبقه­بندی، با استفاده از نقاط شاهد برداشت­شده، میزان دقت تصاویر به­دست آمد. برای بررسی تغییرات کاربری­ها، میزان مساحت و درصد تغییرات هریک از آن ها در هر سه مقطع محاسبه گردید. در نهایت برای بررسی تبدیل کاربری­ها به یک دیگر از روش کراس تب استفاده شد. نتایج تحقیق حاکی از آنست که تصاویر ماهواره­ای OLI لندست8 از قابلیت خوبی برای استخراج کاربری اراضی برخوردار است(10). پس از ارزیابی صحت طبقات مختلف کاربری در پژوهش حاضر، نتایج نشان داد که الگوریتم روش حداکثر احتمال نسبت به دیگر الگوریتم­های طبقه­بندی دارای بهترین نتیجه می­باشد.

نتایج یافته­های تحقیق حاکی از آن است که از کل مساحت 41/65846 هکتار محدوده، بیش ترین میزان مساحت کاربری مربوط به کاربری­های بایر و مرتع به ترتیب با 64 % و 36/31 % در سال 1986 بوده است. کم ترین میزان نیز مربوط به انسان­ساخت، باغ و زراعی بودهاست. در سال 2001، بیش ترین میزان مساحت مربوط به اراضی بایر و مرتع به ترتیب با 03/58% و 43/36% بوده در حالی­که کم ترین میزان نیز مربوط به کاربری­های زراعی با 38/1% ، باغ با 59/1% و انسان­ساخت با 57/2% بوده است. در سال 2015 نیز بیش ترین میزان مساحت کاربری مربوط به بایر با 04/57% و مرتع با 06/35% بوده است. کم ترین میزان نیز به ترتیب مربوط به باغ با 46/1% ، زراعی با 32/2% و انسان­ساخت با 12/4% بوده است .

 برای سنجش روند تغییران میزان مساحت هر یک از کاربری­ها طی سه دوره 1986 تا 2001، 2001 تا 2015 و 1986 تا 2015م در محدوده مطالعاتی، درصد تغییرات هر یک از کاربری ها به دست آمد که نشان می­دهد روند تغییرات کاربری­ها قابل ملاحظه می­باشد. طی دوره 1986 تا 2001، بیشترین تغییرات کاربری مربوط به کاربری بایر بوده که با (97/5- % ) تغییر، روندی کاهشی داشته است. کاربری مرتع نیز با (07/5+%) بعد از کاربری بایر، بیش ترین درصد تغییر را داشته است(22). البته این کاربری روند افزایشی را نشان می­دهد. در مراتب بعدی، کاربری انسان­ساخت با (74/1+%) و زراعی با (01/1-%) تغییر داشته­اند. کاربری باغ نیز با (17/0+%) روندی افزایشی داشته است. طی دوره 2001 تا 2015 نیز کاربری­های زراعی و انسان­ساخت هر کدام به ترتیب با (94/0+%) و (55/1+%) روند افزایشی و کاربری­های باغی با (13/0-%) مرتعی با (38/1-%) و بایر با (99/0-%) روندی کاهشی داشته­اند. هم چنین طی دوره 1986 تا 2015، بیش ترین تغییر مثبت مربوط به کاربری مرتع با (70/3+%) بوده است. از سویی کاربری­های انسان­ساخت با (29/3+%) و باغی با (04//0+%) تغییر، روند افزایشی داشته­اند. کاربری بایر با (96/6-%) و زراعی با (07/0-%) طی این دوره روندی کاهشی داشته­اند.

 بررسی نتایج حاصل از ماتریس کراس تب طی دوره 1986 تا 2001، نشان می­دهد میزان کاربری­های مرتع، باغ و انسان­ساخت روند افزایشی داشته­اند(2)(11)(12). در بین کاربری­های تبدیل شده به مرتع، کاربری بایر بیش ترین میزان را داشته است. هم چنین در بین کاربری­های تبدیل شده به باغ، بالاترین میزان مربوط به اراضی زراعی بوده است. طی دوره 2001 تا 2015 نیز کاربری­های زراعی و انسان­ساخت روند افزایشی داشته­اند(16). در بین کاربری­های تبدیل شده به اراضی زراعی، بیش ترین میزان مربوط به اراضی مرتعی (11/753 هکتار) بوده است. در این مقطع زمانی، بیش ترین تغییر کاربری مربوط به اراضی بایر (95/1028 هکتار) و مرتع (57/378 هکتار) بین کاربری­ انسان­ساخت تبدیل شده­اند. بالاخره طی دوره 1986 تا 2015، میزان کاربری­های مرتع، باغ و انسان­ساخت روند افزایشی داشته­اند. طی این دوره در بین کاربری های تبدیل شده به مرتع، بیش ترین میزان مربوط به کاربری بایر(10/9597 هکتار) بوده است. عامل اصلی تغییر کاربری بایر به مرتع در این بازه زمانی بیش تر به افزایش بارندگی­ها در محدوده مورد مطالعه مربوط می باشد. هم چنین بیش ترین میزان کاربری تبدیل شده به باغ نیز مربوط به زراعی(20/285 هکتار) و مرتع(59/154 هکتار) بوده است. و در نهایت بیشترین میزان کاربری تبدیل شده به انسان­ساخت مربوط به کاربری­های مرتعی و بایر بوده است.  نتایج کلی پژوهش حاضر نشان می­دهد که افزایش مناطق انسان­ساخت از جمله رشد مناطق شهری، گسترش شهرنشینی و ایجاد شهرک­ها و مناطق مسکونی جدید باعث تغییر در میزان کاربری­ها بوده است که این شرایط، کاهش زمین­های زراعی، مراتع، جنگل و نیز زمین­های بایر را به همراه داشته است. بدین ترتیب این جنبه از نتایج پژوهش با نتایج تحقیقات گذشته و از جمله (13)(16)(22) هماهنگی دارد.  

 

منابع

  1. حسینی حاصل. صدیقه، 1388،پیامدهای کالبدی فضایی شهر تهران بر روستاهای پیرامون، رساله دکتری، دانش گاه شهید بهشتی.
  2. یزدانی. سعید و هاشمی صدیقه،1393، تغییر کاربری اراضی کشاورزی و خسارت های اقتصادی، اقتصاد کشاورزی، شماره 46.

 

  1. بابایی اقدم. فریدون و وکیل حیدری،1393، مدل سازی الگوی فضایی کاربری اراضی شهر سرعین در افق 400، فصل نامه تحقیقات جغرافیایی، سال 26، شماره 4.
  2. قدمی. مصطفی و شعبانی مریم، 1393،تحلیل سناریو تغییرات کاربری اراضی مقاصد گردش گری، فصل نامه پژوهش های شهری و منطقه ای، سال 5، شماره 20.
  1. Bullard, R.D., G.S. Johnson, and A.O. Torres. (2000), "Sprawl City: Race, Politics, and Planning in Atlanta", Island Press, Washington, DC.
  2. Manandhar, R., O.A. Odeh, I., Gilmore Pontius Jr., R., (2010), Analysis of twenty years of categorical land transitions in the Lower Hunter of New South Wales, Australia, Agriculture, Ecosystems and Environment, No. 135, PP. 336–346.
  1. Sun, Z.F., Yue, T.X., Fan, Z. (2012). Scenarios of changes in the spatial pattern of land use in China, Procedia Environmental Sciences, No. 13,590 – 597.
  2. Rogan, L. K. 2009. Changes in soil carbon storage after cultivation. Soil Sic. 142: 279-288.
  3. Onate valdiviesn, F and sendra, JB.2010.appilication of gis and remote sensing techniques in generation of landuse scenarios for hydrological modeling .jounal of hydrology,395,256.
  4. Fichera , C,R,G. Modica, and M,pollina,( 2012),land cover classification and change-detection analysis using multi –tamporal remote sensed imagery and land scape metics. Evopean Journal of Remote sensing.
  5. Adoski,j,S. B.mansor , and H. Z.Mohd shafari ,(2013), Monitory land cover changes in Halabja city , Iraq . international journal of sensor and Related Networks.
  6. Li X, Yeh AG-O.) 2014(. Analyzing spatial restructuring of land use patterns in a fast growing region using remote sensing and GIS. Landscape and Urban Planning, 69(4): 335-354
  7. Lorup, G., Zech, W., and Thomas, R.J. 2015. Lignin and carbohydrate alteration in particle-size separates of an oxisols under tropical pastures following native savanna. Soi. Bio. Bio. 27: 1629-1638.

 

  1. قربانی.رسول، پورمحمدی محمدرضا، محمودزاده حسن، 1392،رویکرد زیست محیطی در مدل سازی تغییرات کاربری اراضی محدوده کلان شهر تبریز با استفاده از تصاویر ماهواره­ای، فصلنامه مطالعات شهری، شماره 8.
  2. داودی منظم. زهره، حاجی نژاد علی و عباس نیا محسن،1392، پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از تکنیک سنجش از دور (مطالعه موردی: شهرستان شهریار)، فصل نامه کاربرد سنجش از دور در علوم منابع طبیعی، سال پنجم، شماره 1.
  3. روستایی، شهریور و احدنژاد محسن،1393،  سنجش گستردگی شهری با تاکید بر تغییرات کاربری اراضی یا استفاده از تصاویر ماهواره ای چند زمانه (مطالعه موردی ارومیه) نشریه جغرافیا و برنامه ریزی، شماره 50.
  4. ارخی. صالح،1392،  پیش بینی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی با استفاده از مدل LCM در محیط  GIS(مطالعه موردی: منطقه سرابله) دو فصل نامه علمی- پژوهشی تحقیقات حمایت و حفاظت جنگل ها و مراتع ایران،جلد 12،| شماره1.
  5. وحیدی.محمد جواد، جعفر زاده  علی اصغر و فاخری فرد احمد ،1394، بررسی تغییرات پوشش و کاربری اراضی حوضه آبریز لیقوان در استان آذربایجان شرقی، فصل نامه ی علمی پژوهشی فضای جغرافیایی، سال 15، شماره 49.
  6. جمالی پور.محسن و قربانی محمد، 1394، عوامل مؤثر بر شکل گیری تغییر کاربری اراضی در استان مازندران، نشریه اقتصاد و توسعه کشاورزی،جلد 29، شماره 2.
  7. بنیاد مسکن انقلاب اسلامی،1393.  طرح جامع شهر اوشان فشم میگون.
  8. تقی پور. آزاده، 1394، بررسی تأثیر تغییر کاربری اراضی بر برخی ویژگی های شیمیایی خاک در خوی، نشریه آب و خاک، جلد 29 شماره 2.
  1. مرادی. فرزاد، مختاری. محمد حسین و اردکانی.علی،1392،ارزیابی کمی میزان توسعه شهر با استفاده از سنجش از دور(مطالعه موردی : شهر ورامین)، همایش ملی معماری، شهرسازی و نوسعه پایدار با محوریت از معماری بومی تا شهر پایدار، مشعد، موسسه آموزش عالی خاوران، 1392

 



[1] M.Sc. in Enviromental Engineering,Land use and Evalution trends,Payame Noor University,Tehran, *(corresponding Author)

[2] Assistant Professor,Natural Resources and Environment department,Payame Noor University,Tehran,Iran

[3] Assistant Professor,Natural Resources and Environment department,Payame Noor University,Tehran,Iran

  1. حسینی حاصل. صدیقه، 1388،پیامدهای کالبدی فضایی شهر تهران بر روستاهای پیرامون، رساله دکتری، دانش گاه شهید بهشتی.
  2. یزدانی. سعید و هاشمی صدیقه،1393، تغییر کاربری اراضی کشاورزی و خسارت های اقتصادی، اقتصاد کشاورزی، شماره 46.
 

  1. بابایی اقدم. فریدون و وکیل حیدری،1393، مدل سازی الگوی فضایی کاربری اراضی شهر سرعین در افق 400، فصل نامه تحقیقات جغرافیایی، سال 26، شماره 4.
  2. قدمی. مصطفی و شعبانی مریم، 1393،تحلیل سناریو تغییرات کاربری اراضی مقاصد گردش گری، فصل نامه پژوهش های شهری و منطقه ای، سال 5، شماره 20.
  1. Bullard, R.D., G.S. Johnson, and A.O. Torres. (2000), "Sprawl City: Race, Politics, and Planning in Atlanta", Island Press, Washington, DC.
  2. Manandhar, R., O.A. Odeh, I., Gilmore Pontius Jr., R., (2010), Analysis of twenty years of categorical land transitions in the Lower Hunter of New South Wales, Australia, Agriculture, Ecosystems and Environment, No. 135, PP. 336–346.
  1. Sun, Z.F., Yue, T.X., Fan, Z. (2012). Scenarios of changes in the spatial pattern of land use in China, Procedia Environmental Sciences, No. 13,590 – 597.
  2. Rogan, L. K. 2009. Changes in soil carbon storage after cultivation. Soil Sic. 142: 279-288.
  3. Onate valdiviesn, F and sendra, JB.2010.appilication of gis and remote sensing techniques in generation of landuse scenarios for hydrological modeling .jounal of hydrology,395,256.
  4. Fichera , C,R,G. Modica, and M,pollina,( 2012),land cover classification and change-detection analysis using multi –tamporal remote sensed imagery and land scape metics. Evopean Journal of Remote sensing.
  5. Adoski,j,S. B.mansor , and H. Z.Mohd shafari ,(2013), Monitory land cover changes in Halabja city , Iraq . international journal of sensor and Related Networks.
  6. Li X, Yeh AG-O.) 2014(. Analyzing spatial restructuring of land use patterns in a fast growing region using remote sensing and GIS. Landscape and Urban Planning, 69(4): 335-354
  7. Lorup, G., Zech, W., and Thomas, R.J. 2015. Lignin and carbohydrate alteration in particle-size separates of an oxisols under tropical pastures following native savanna. Soi. Bio. Bio. 27: 1629-1638.
 

  1. قربانی.رسول، پورمحمدی محمدرضا، محمودزاده حسن، 1392،رویکرد زیست محیطی در مدل سازی تغییرات کاربری اراضی محدوده کلان شهر تبریز با استفاده از تصاویر ماهواره­ای، فصلنامه مطالعات شهری، شماره 8.
  2. داودی منظم. زهره، حاجی نژاد علی و عباس نیا محسن،1392، پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از تکنیک سنجش از دور (مطالعه موردی: شهرستان شهریار)، فصل نامه کاربرد سنجش از دور در علوم منابع طبیعی، سال پنجم، شماره 1.
  3. روستایی، شهریور و احدنژاد محسن،1393،  سنجش گستردگی شهری با تاکید بر تغییرات کاربری اراضی یا استفاده از تصاویر ماهواره ای چند زمانه (مطالعه موردی ارومیه) نشریه جغرافیا و برنامه ریزی، شماره 50.
  4. ارخی. صالح،1392،  پیش بینی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی با استفاده از مدل LCM در محیط  GIS(مطالعه موردی: منطقه سرابله) دو فصل نامه علمی- پژوهشی تحقیقات حمایت و حفاظت جنگل ها و مراتع ایران،جلد 12،| شماره1.
  5. وحیدی.محمد جواد، جعفر زاده  علی اصغر و فاخری فرد احمد ،1394، بررسی تغییرات پوشش و کاربری اراضی حوضه آبریز لیقوان در استان آذربایجان شرقی، فصل نامه ی علمی پژوهشی فضای جغرافیایی، سال 15، شماره 49.
  6. جمالی پور.محسن و قربانی محمد، 1394، عوامل مؤثر بر شکل گیری تغییر کاربری اراضی در استان مازندران، نشریه اقتصاد و توسعه کشاورزی،جلد 29، شماره 2.
  7. بنیاد مسکن انقلاب اسلامی،1393.  طرح جامع شهر اوشان فشم میگون.
  8. تقی پور. آزاده، 1394، بررسی تأثیر تغییر کاربری اراضی بر برخی ویژگی های شیمیایی خاک در خوی، نشریه آب و خاک، جلد 29 شماره 2.
  1. مرادی. فرزاد، مختاری. محمد حسین و اردکانی.علی،1392،ارزیابی کمی میزان توسعه شهر با استفاده از سنجش از دور(مطالعه موردی : شهر ورامین)، همایش ملی معماری، شهرسازی و نوسعه پایدار با محوریت از معماری بومی تا شهر پایدار، مشعد، موسسه آموزش عالی خاوران، 1392