تحلیل وابستگی تغییرات کاربری اراضی شهرستان مشهد با پارامترهای توپوگرافی در محیط GIS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه محیط زیست (گرایش ارزیابی و آمایش سرزمین)، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

2 کارشناس ارشد، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

3 کارشناس ارشد / گروه ارزیابی و آمایش سرزمین، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

10.22034/jest.2017.11303

چکیده

زمینه و هدف: پایش تغییرات سطح زمین در طی زمان برای درک کنش­های متقابل بین انسان و پدیده­های طبیعی به منظور تصمیم­گیری بهینه درباره مدیریت سرزمین از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه، تغییرات کاربری سرزمین شهرستان مشهد و وابستگی این تغییرات به شرایط توپوگرافی با استفاده از تصاویر ماهواره­ای سال­های 1987، 2001 و 2014 ماهواره لندست بررسی گردیده است.
روش بررسی: بدین منظور ابتدا کاربری­ سرزمین با روش تفسیر بصری به شش کلاس اراضی بایر، دیم­، جنگل، کشت آبی، مرتع و شهر طبقه بندی شد. در نهایت ارتباط میان تغییرات کاربری سرزمین با مؤلفه­های توپوگرافی (ارتفاع، شیب و جهت) مورد مطالعه قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که در طی دوره مطالعه مساحت کاربری­های شهر، جنگل و اراضی بایر افزایش یافته و سطح کاربری­های دیم­زار، کشت آبی و مراتع کاهش یافته­است. بیشترین تغییر کاربری از کشاورزی آبی به اراضی دیم زار، به میزان 75/37702 هکتار بوده است. شهر مشهد نیز در طی این دوره زمانی 27 ساله 16754 هکتار گسترش یافته که بیشترین رشد آن در پهنه هایی با ارتفاع 600 تا 1800 متر، شیب 8 تا 12 درصد و جهت­های شمالی و شرقی رخ داده است.
بحث و نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش می­تواند ابزار مناسبی جهت پیش‌بینی و مدیریت مناطق مستعد تغییر کاربری فراهم آورده و چشم­انداز مناسبی برای برنامه­ریزان و تصمیم گیران جهت برنامه ریزی و مدیریت کاربری سرزمین و طرح‌های توسعه آتی ایجاد نماید.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


11

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره نوزدهم،ویژه نامه شماره 5 ، تابستان1396

 

تحلیل وابستگی تغییرات کاربری اراضی شهرستان مشهد با پارامترهای توپوگرافی در محیط GIS

مهدی غلامعلی فرد[1]

ایمان فاتحی[2]

حامد بیدل[3]*

hamedbidel@gmail.com

بهاره غفوری[4]

تاریخ دریافت: 15/04/1394

تاریخ پذیرش:03/08/1394

 

چکیده

زمینه و هدف: پایش تغییرات سطح زمین در طی زمان برای درک کنش­های متقابل بین انسان و پدیده­های طبیعی به منظور تصمیم­گیری بهینه درباره مدیریت سرزمین از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه، تغییرات کاربری سرزمین شهرستان مشهد و وابستگی این تغییرات به شرایط توپوگرافی با استفاده از تصاویر ماهواره­ای سال­های 1987، 2001 و 2014 ماهواره لندست بررسی گردیده است.

روش بررسی: بدین منظور ابتدا کاربری­ سرزمین با روش تفسیر بصری به شش کلاس اراضی بایر، دیم­، جنگل، کشت آبی، مرتع و شهر طبقه بندی شد. در نهایت ارتباط میان تغییرات کاربری سرزمین با مؤلفه­های توپوگرافی (ارتفاع، شیب و جهت) مورد مطالعه قرار گرفت.

یافته‌ها: نتایج نشان داد که در طی دوره مطالعه مساحت کاربری­های شهر، جنگل و اراضی بایر افزایش یافته و سطح کاربری­های دیم­زار، کشت آبی و مراتع کاهش یافته­است. بیشترین تغییر کاربری از کشاورزی آبی به اراضی دیم زار، به میزان 75/37702 هکتار بوده است. شهر مشهد نیز در طی این دوره زمانی 27 ساله 16754 هکتار گسترش یافته که بیشترین رشد آن در پهنه هایی با ارتفاع 600 تا 1800 متر، شیب 8 تا 12 درصد و جهت­های شمالی و شرقی رخ داده است.

بحث و نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش می­تواند ابزار مناسبی جهت پیش‌بینی و مدیریت مناطق مستعد تغییر کاربری فراهم آورده و چشم­انداز مناسبی برای برنامه­ریزان و تصمیم گیران جهت برنامه ریزی و مدیریت کاربری سرزمین و طرح‌های توسعه آتی ایجاد نماید.

واژه­های کلیدی: تغییر کاربری سرزمین, کاربری سرزمین, مؤلفه های توپوگرافی, سامانه اطلاعات جغرافیایی, مشهد.

 

 

 

 

 

J.Env. Sci. Tech., Vol 19, Special No.5, Summer 2017

 

 

 

 

 


Study of the Relationship between Landuse Change and Topographic Parameters in Mashhad in GIS Environment

 

Mehdi Gholamalifard[5]

Iman Fatehi[6]

Hamed Bidel[7]*

hamedbidel@gmail.com

Bahareh Ghafouri[8]

 

Abstract

Background and Objective: Detection of land change during time series is very important for making optimal decisions about land management through understanding the interactions between human and natural phenomena. In this study, changes in landuse in Mashhad and their relation with topographic conditions were investigated using the Landsat images of 1987, 2001 and 2014.

Method: Landuse map was created using visual interpretation method with six classes including bare lands, dry lands, forest, irrigated farming lands, range lands and urban lands. Finally, the relation of landuse changes with topographic components (elevation, slope, and aspect) was studied.

Findings: Results showed that area of urban, forest and bare landuses is increased and area of dry, irrigated farming and range landuses is decreased during the study period. Greatest landuse change was from irrigated farming to dry farming lands, which was about 37702.75 ha. Mashhad urban area has been expanded about 16754 ha in the studied 27-year period, most which happened in locations with 800-1600 m of elevation, 8-12% slope and located in northern and eastern aspects.

Conclusion: The obtained results can be used as a useful mean for managing the regions disposed to landuse change and provide the planners with suitable view to manage the landuse and future development plans.

Keywords: Landuse change, Land use, Topographic parameters, Geographic Information System, Mashhad.

 

 

مقدمه

 

کاربری سرزمین همواره یکی از مهم‌ترین عواملی بوده که انسان از طریق آن محیط‌زیست خود را تحت تأثیر قرار داده است (1). امروزه افزایش جمعیت باعث شده شهرها با رشدی شتابان در حال گسترش و توسعه باشند. میزان توسعه شهری موجب تغییرات وسیعی در الگوی کاربری سرزمین در سایر کاربری ها به خصوص در نواحی پیرامون شهرها شده است (2).

شرایط توپوگرافی اهمیت زیادی در توزیع انواع مختلف پوشش سرزمین و فرآیند تغییر پوشش سرزمین دارد (3).

مطالعات مختلفی در رابطه با شرایط توپوگرافی و کاربری سرزمین صورت گرفته است.  به عنوان مثال سوینی (4) به بررسی الگوهای تغییرات کاربری سرزمین و وضعیت معیشت در شیب­های کوه کلیمانجارو در تانزانیا با استفاده از عکس­های هوایی و آنالیز تکه تکه شدن پرداخت. یکی از نتایج به دست آمده حاکی از گسترش کشاورزی در شیب­های ملایم منطقه بود. فو و همکاران (5) به بررسی تغییرات زمانی کاربری سرزمین و ارتباط آن با درجات شیب و نوع خاک در آبخیزی در چین پرداختند و از آنالیز تناظر استاندارد و GIS استفاده کردند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که کشتزارها در شیب­های ملایم و علفزارها و درختستآن‌ها در شیب­های تندتر مشاهده می­شوند. وو و همکاران (3) به بررسی تغییرات پوشش سرزمین در شرایط مختلف توپوگرافی در پکن[9] چین پرداختند، آن‌ها مطالعه را در سال­های 1978 تا 2001 انجام داده و از تصاویر ماهواره­­ی لندست و GIS استفاده نمودند و نتیجه گرفتند ارتفاع تأثیر زیادی در توزیع نوع پوشش سرزمین دارد، به طوری که نواحی با ارتفاع زیر 100 متر بیشتر شامل کشتزارها و مناطق انسان­ساخت و نواحی با ارتفاع بیش از 100 متر بیشتر شامل بوته­زارها و جنگل­ها می­شود. کاول (6) به بررسی ارتباط بین متغیرهای فیزیکی محیط­زیست و توزیع مکانی پوشش گیاهی در تالاب دره رودخانه بیبرزا[10]با استفاده از تصاویر ماهواره ASTER پرداخت. وی در این راستا از آنالیزهای آماری مختلفی استفاده کرد و به این نتیجه رسید که تغییر نوع پوشش گیاهی در ارتفاعات مختلف از نظر آماری معنی دار بوده اما این موضوع در رابطه با شیب و جهت صدق نمی­کند. ریز (7) تغییرات پوشش و کاربری سرزمین را با استفاده از سنجش از دور و GIS در ترکیه تحلیل کرد. وی از طبقه­بندی نظارت شده برای تصاویر ماهواره لندست استفاده نمود. از جمله نتایج به دست آمده آن بود که کاربری کشاورزی بیشتر در ارتفاع 500-0 متر، پوشش جنگل در ارتفاع 1250-0 و مناطق شهری در ارتفاع 250-0 وجود دارند. از طرفی بیشتر مناطق شهری در شیب 50%-0 و جنگل­ها در شیب 60%-20 وجود داشتند. ژائو و همکاران (8) تأثیر توپوگرافی را بر وضعیت و تغییرات الگوهای پوشش سرزمین در چانگ­کینگ[11] چین بررسی کردند. در این راستا از داده­های سنجش از دور سال­های 1993 و 2001 استفاده نمودند و به این نتیجه رسیدند که پوشش جنگلی در ارتفاعات بالاتر و شیب­های تندتر و مناطق شهری در ارتفاعات و شیب­های پایین­تر وجود دارند.

مطالعه سایر جنبه ها و کاربری های سرزمین موجب دستیابی به دیدگاهی همه جانبه برای مدیریت مناسب­تر سرزمین های خشکی و آبی می‌شود کاربری هایی هم‌چون تالاب در مطالعه غلامعلی فرد و همکاران (9) و جنبه هایی نظیر تنوع زیستی در مطالعه اسکولز و همکاران (10) نمونه ای از این دست هستند. تغییرات کاربری و پوشش سرزمین فرآیندها و عملکردهای اکولوژیکی را در سیمای سرزمین تحت تأثیر قرار می‌دهد (11). درک وضعیت تغییرات مکانی و زمانی کاربری سرزمین برای بهبود محیط شهری و اجرای اقدامات حفاظتی جهت جلوگیری از اثرات منفی رشد انسانی ضروری است (8). کما این‌که با مدل‌سازی و پیش بینی این تغییرات بخشی از نگرانی ها مرتفع می شود (12،13). آمار نشان می­دهند تعداد مهاجران وارد شده طی 10 سال تا سال 1385 به شهرستان مشهد، 485836 نفر بوده که این میزان مهاجرت بیش از 50% مهاجرت­های صورت گرفته در این زمان در کل 19 شهرستان استان خراسان رضوی بوده است (14).

این آمار نشان می­دهد شهرستان مشهد به عنوان مرکز استان خراسان رضوی با افزایش بار و فشار جمعیت انسانی رو به روست که این جمعیت رو به افزایش، سیمای سرزمین این شهرستان را با توجه به نیازهای خود تغییر خواهد داد. بنابراین در این تحقیق سعی شد تغییرات کاربری سرزمین در شهرستان مشهد به ویژه در ارتباط با توپوگرافی که عاملی مهم در تعیین الگوی سیمای سرزمین و گسترش و پراکندگی کاربری سرزمین است (15) به عنوان اساس برنامه­های مدیریتی مورد مطالعه قرار بگیرد تا در گام­های بعدی با آگاهی از چگونگی روند تغییرات کاربری سرزمین با توجه به مؤلفه­های توپوگرافی در طول زمان بتوان برای تغییرات پایدار کاربری آتی سرزمین برنامه­ریزی نمود. چرا که درک جامع این تغییرات توانایی ما را برای پیش­بینی سیمای آتی سرزمین افزایش داده و به اتخاذ استراتژی­های مدیریتی مناسب کمک می­کند (16).

معرفی محدوده مورد مطالعه

منطقه مورد مطالعه در این بررسی شهرستان مشهد، در محدوده جغرافیایی 36 درجه و 25 دقیقه عرض شمالی و 59 درجه و 55 دقیقه طول شرقی است. بیشینه و کمینه ارتفاع در این شهر به ترتیب 221 و 3225 متر از سطح دریا است. شهرستان مشهد در استان خراسان رضوی و بین دو رشته کوه هزارمسجد در شمال و بینالود در جنوب واقع شده است (17) شکل (1) موقعیت جغرافیایی شهرستان مشهد را در استان خراسان رضوی نشان می­دهد.

 

 

 

شکل 1- موقعیت جغرافیایی شهرستان مشهد (منبع: نویسندگان، 1393)

Figure 1- The geographical location of the city of Mashhad

 


مواد و روش ها

 

تهیه نقشه کاربری سرزمین

در این پژوهش از تصاویرماهواره­ای سال­های 1987 (31 شهریور 1366) سنجنده TM ماهواره لندست 5 و 2001 (25 اردیبهشت 1380) و 2014 (10 اردیبهشت 1393) سنجنده ETM+ ماهواره لندست 7 با شماره فریم 35/159 استفاده شد. پیش­پردازش تصاویر با استفاده از نرم افزار ERDAS و تحلیل هندسی[12] با استفاده از نقشه­های توپوگرافی 1:25000 و 1:50000 صورت پذیرفت. از طرفی تحلیل و پردازش تصاویر با استفاده از نرم افزار ایدریسی نسخه 15 (IDRISI v15 (Andes)) انجام یافت. به منظور تشخیص کاربری­ها و تحلیل رقومی تصاویر ماهواره­ای، براساس بازتاب­های ثبت شده بر روی پیکسل­های تصاویر ماهواره­ای یا همان الگوی پاسخ طیفی[13] به روش طبقه­بندی نظارت شده[14]، نمونه­های تعلیمی[15] به نرم­افزار معرفی و طبقه­بندی صورت گرفت. اولین گام درطبقه­بندی نظارت شده شناساندن نمونه­هایی از طبقات اطلاعات موردنظر در تصویر است که نمونه­های تعلیمی نامیده می­شوند (18). بدین منظور با تفسیر بصری تصاویر ایجاد شده با رنگ­بندی کاذب و با استفاده از نقشه­های توپوگرافی 1:25000 تهیه شده توسط سازمان نقشه­برداری کشور، نمونه­های تعلیمی برای هر کلاس تعریف گردید. پوشش/کاربری­های منطقه مورد مطالعه در این بررسی به 6 طبقه تقسیم گردیده، که عبارتند از زمین های بایر (BareLand)، کشت دیم (DryFarming)، جنگل (Forest)، کشت آبی (IrrigatedFarming)، مرتع (RangeLand) و شهر (Urban).

لازم به ذکر است، پیش از تهیه نمونه­های تعلیمی، برای مشاهده و تشخیص بهتر در دید چشمی و تهیه نمونه­های تعلیمی از باندهای قرمز، آبی و سبز سنجنده­ها، برای هر سال، تصویر ترکیب رنگی کاذب[16] (FCC) تهیه گردید و طبقه­بندی کاربری­ها و اختصاص پیکسل­ها به هر کاربری­ به روش سخت (Hard) و از طریق الگوریتم حداکثر احتمال[17](MAXLIKE) صورت پذیرفت. بدین ترتیب هر پیکسل تنها به یک کاربری اختصاص یافت. خصوصیت ویژه طبقه­بندی­کننده­های سخت این است که می­توانند تصمیمی قطعی درمورد طبقه پوشش سرزمین که به هر پیکسل متعلق است اعمال نمایند (18).

بررسی ارتباط میان تغییرات کاربری سرزمین و مؤلفه­های
توپوگرافی جهت مطالعه و ارزیابی اثر شرایط توپوگرافی بر تغییرات کاربری سرزمین، با توجه به نقشه­های کاربری سرزمین در ابتدای دوره (1366) و انتهای آن (1393) با استفاده از طبقه­بندی متقاطع[18] تغییر و تبدیل کاربری­ها در طی 27 سال تعیین و مساحت تغییرات محاسبه گردیده­است. سپس با استفاده از مدل رقومی ارتفاع[19] منطقه با دقت 30 متر که از پایگاه علوم جغرافیایی ایالت متحده امریکا[20] دریافت گردیده است، نقشه طبقات ارتفاع، طبقات شیب و طبقات پنج­گانه جهت تهیه گردیده است (شکل2). با توجه به نتایج به دست آمده از تغییرات کاربری­ها (افزایش یا کاهش) در مرحله­ی طبقه­بندی متقاطع، نقشه­های بولین (منطق صفر و یک) که هر کدام فقط نشان دهنده کاهش یا افزایش یک کاربری بوده، ایجاد شده اند. در نهایت هرکدام از این نقشه­های بولین با نقشه­های طبقات ارتفاع، شیب و جهت روی هم گذاری[21] گردیده تا تغییرات هر یک از کاربری­ها در طبقات مورد نظر مشخص شود. مراحل انجام پژوهش در قالب شکل (3) قابل مشاهده است.

 

 

شکل 2-مدل رقومی ارتفاع و نقشه های طبقه بندی تهیه شده مؤلفه­های توپوگرافی شهرستان مشهد

 (منبع: نویسندگان، 1393)

Figure 2-Digital elevation model and classified topographic parameter maps of Mashhad

 

شکل 3- روند و مراحل انجام پژوهش: الف) تهیه نقشه کاربری سرزمین، ب) بررسی وابستگی تغییرات کاربری سرزمین با مؤلفه­های توپوگرافی(منبع: نویسندگان، 1393)

Figure 3- The research process and steps: up) land use mapping, down) dependencies study the land use changes with topographic parameters


 

 

نتایج

در این پژوهش، از الگوریتم حداکثر احتمال (Maximum Likelihood) جهت طبقه­بندی تصاویر استفاده گردیده­است. نتایج مطالعه و تفسیر تصاویر ماهواره­ای و مقایسه آن با داده­های زمینی نشان داده که 6 نوع کاربری عمده در محدوده شهرستان مشهد قابل تفکیک و بررسی بوده ­­است. نقشه طبقات کاربری سرزمین تهیه­ شده مربوط به سال­های 1366، 1380 و 1393 در شکل (­4) قابل مشاهده­است.

 

 

 

شکل 4- کاربری سرزمین تهیه شده مربوط به سه دوره زمانی مورد مطالعه (1366، 1380 و 1393)

(منبع: نویسندگان، 1393)

Figure 4-Land use of the three time periods studied (1987, 2001 and 2014)

 

 

آشکارسازی تغییرات

 

نتایج آشکارسازی تغییرات نشان داد که در کل دوره مورد مطالعه یعنی طی سال­های 1366 تا 1393، اراضی بایر و فاقد کاربری افزایشی 25/2949 هکتاری داشته اند، هم‌چنین مساحت کاربری جنگل و درختستآن‌ها نیز در شهرستان مشهد به میزان 50694 هکتار اضافه شده است. کاربری شهری نیز درطی این مدت 16754 هکتار افزایش یافته است. در مقابل دیم­زارهای شهرستان مشهد در طی این مدت کاهشی 3/12878 هکتاری داشته و 5/42256 هکتار از سطح زراعت آبی منطقه در طی این مدت تغییر کاربری داشته و از مساحت پوشش اولیه آن کاسته شده است. مراتع منطقه نیز در طی این بازه زمانی به میزان 5/15262 هکتار کاهش سطح یافته­اند. ضمن این­که میزان و روند تغییرات طی دوره­های مورد مطالعه یکسان نبوده است، بدین صورت که اراضی بایر و فاقد کاربری بین سال­های 66 تا 80 ابتدا به میزان 75/4593 هکتار کاهش یافته و سپس بین سال­های 1380 تا 1393 به میزان 5/1644 هکتار از سطح اراضی فاقد کاربری کاسته شده است. برای کاربری کشت دیم نیز کاهشی به ترتیب 25/5090 و 7788 هکتاری طی سال­های 1366 تا 1380 و 1380 تا 1393 در سطح اراضی منطقه رخ داده است. اراضی جنگلی و درختستآن‌های شهرستان مشهد در کل دوره روندی افزایشی داشته­اند که مقدار این افزایش برای سال­های 1366 تا 1380،  5/10019 و برای سال­های 1380 تا 1393،  5/40674 هکتار اندازه­گیری شده­است.

زراعت آبی در محدوده شهرستان مشهد ابتدا بین سال­های 1366 تا 1380 به میزان 75/5177 هکتار افزایش سطح داشته است ولی پس از آن تا سال 1393 سطح این کاربری به میزان 3/47434 هکتار کاهش یافته است. مراتع منطقه نیز طی سال­های 66 تا 80 کاهشی 23105 هکتاری داشته ولی طی سال­های 80 تا 92 به میزان 5/7842 هکتار به سطح آن افزوده گردیده­است. کاربری شهری اما با میزان نسبتاً ثابتی در طی این سال­ها همواره روندی افزایشی داشته است به طوری که بین سال­های 1366 تا 1380 افزایشی 25/8403 و بین سال­های 1380 تا 1393 افزایشی 75/8350 هکتاری در روند تغییرات مناطق شهری منطقه مشاهده گردیده­است.

مساحت هریک از طبقات کاربری سرزمین و تغییرات آن در طی سه دوره زمانی مورد مطالعه در نمودار شکل (5) قابل مشاهده است.

 

 

شکل 5-تغییرات کاربری سرزمین طی سه دوره­ مورد مطالعه (منبع: نویسندگان، 1393)

Figure 5-Land use changes in studied times periods.

 

 

تغییرات خالص و تبدیل بین طبقات پوشش اراضی

در کل دوره مورد مطالعه، بیشترین تغییر اراضی بایر مربوط به تبدیل به اراضی مرتعی به میزان 75/1192 هکتار بوده است، هم‌چنین تبدیل شدن اراضی کشت و زراعت آبی به اراضی بایر به میزان 25/4206 هکتار بیشترین تاثیر را در افزایش کلی اراضی بایر در کل دوره مورد مطالعه داشته ­است. از سویی در کل دوره مطالعه بیشترین تبدیل دیم­زارها به کشت آبی بوده است که میزان آن 34390 هکتار محاسبه شده­ که بیشترین نقش را در کاهش سطح این کاربری در طی دوران مورد مطالعه داشته است.

هم‌چنین بیشترین تغییر جنگل­ها و درختستآن‌ها نیز در کل دوره مورد مطالعه به مراتع و به میزان 5/4303 هکتار بوده است و بیشترین تبدیل کاربری به جنگل­ها و درختستآن‌ها نیز از کاربری کشت و زراعت آبی و به میزان 75/29296 هکتار بوده است که بیشترین نقش را در افزایش کلی سطح این کاربری در طی کل دوره مطالعه داشته است. بیشترین میزان تبدیل کاربری کشت و زراعت آبی نیز در کل دوره مورد مطالعه به میزان 75/37702 هکتار و به دیم­زارها بوده که بیشترین نقش را در کاهش سطح این کاربری در طی دوران مورد مطالعه در شهرستان مشهد داشته است.

سطح اراضی مرتعی نیز در دوران مورد مطالعه کاهش یافته است که تبدیل این اراضی به اراضی جنگلی و درختستآن‌ها به میزان 26502 هکتار بیشترین تأثیر را در این کاهش سطح داشته است. کاربری شهری در طی این مدت رشد نسبتاً ثابتی را داشته است و بیشترین تبدیل اراضی به این کاربری از اراضی کشت و زراعت آّبی و به میزان 15639 هکتار بوده است. ماتریس ساده شده تبدیل کاربری اراضی بین دوره­های مورد مطالعه (بر حسب هکتار) در قالب جدول (1) قابل مشاهده ­است.

 

 

جدول 1- ماتریس انتقال کاربری اراضی بین دوره­های مورد مطالعه (برحسب هکتار)(منبع: نویسندگان، 1393)

Table 1- Land use transfer matrix between the studied periods (in hectares)

ردیف

از کاربری

به کاربری

سال 1366-1380

سال 1380-1393

سال 1366-1393 (کل)

مساحت (هکتار)

نسبت (درصد)

مساحت (هکتار)

نسبت (درصد)

مساحت (هکتار)

نسبت (درصد)

1

شهری

شهری

00/10199

58/97

75/18680

08/99

50/10428

78/99

2

شهری

مرتع

00/11

11/0

25/8

04/0

00/0

0

3

شهری

جنگل

00/15

14/0

25/54

29/0

00/5

05/0

4

شهری

کشت آبی

50/226

17/2

50/111

59/0

00/18

17/0

5

شهری

کشت دیم

00/0

0

00/0

0

00/0

0

6

شهری

بایر

00/0

0

00/0

0

00/0

0

مجموع تغییرات

50/252

42/2

00/174

92/0

00/23

22/0

7

مرتع

شهری

75/142

03/0

50/258

06/0

50/388

09/0

8

مرتع

مرتع

50/375878

73/86

50/373034

92/90

25/374401

39/86

9

مرتع

جنگل

75/19443

49/4

25/17213

16/4

00/26502

12/6

10

مرتع

کشت آبی

75/24864

74/5

25/9679

36/2

50/19518

50/4

11

مرتع

کشت دیم

75/11593

68/2

25/9485

31/2

75/11406

63/2

12

مرتع

بایر

75/1448

33/0

50/596

15/0

25/1155

27/0

مجموع تغییرات

75/57493

27/13

75/37232

08/9

00/58971

61/13

13

جنگل

شهری

50/32

07/0

25/195

34/0

00/99

21/0

14

جنگل

مرتع

00/8480

11/18

00/11922

98/20

50/4303

19/9

15

جنگل

جنگل

75/33043

58/70

50/43461

47/76

75/41510

66/88

16

جنگل

کشت آبی

50/5248

21/11

75/1218

14/2

00/876

87/1

17

جنگل

کشت دیم

00/13

03/0

75/39

07/0

25/28

06/0

18

جنگل

بایر

00/0

0

00/0

0

25/0

01/0

مجموع تغییرات

00/13774

42/29

25/44915

53.23

00/56001

34/11

19

کشت آبی

شهری

25/8307

75/3

75/7937

50/3

00/15639

07/7

20

کشت آبی

مرتع

75/5887

66/2

00/13478

95/5

25/10987

96/4

21

کشت آبی

جنگل

25/4299

94/1

00/36671

20/16

75/29296

23/13

22

کشت آبی

کشت آبی

50/168159

95/75

00/135015

60/59

25/123581

81/55

23

کشت آبی

کشت دیم

75/30617

83/13

00/32160

19/14

75/37702

03/17

24

کشت آبی

بایر

75/4140

87/1

25/1329

59/0

25/4206

90/1

مجموع تغییرات

80/53253

05/24

00/91576

4/40

55/55575

19/44

25

کشت دیم

شهری

25/173

06/0

25/133

05/0

50/650

22/0

26

کشت دیم

مرتع

00/19500

47/6

25/17940

06/6

00/27225

04/9

27

کشت دیم

جنگل

50/35

01/0

50/111

04/0

25/177

06/0

28

کشت دیم

کشت آبی

00/26735

88/8

75/32522

00/11

00/34390

42/11

29

کشت دیم

کشت دیم

75/253248

1/84

50/244087

45/82

50/237925

01/79

30

کشت دیم

بایر

50/1434

48/0

50/1241

42/0

75/758

25/0

مجموع تغییرات

25/47878

9/15

30/51949

55/17

30/50323

99/20

31

بایر

شهری

00/0

0

00/0

0

00/0

0

32

بایر

مرتع

00/510

91/2

75/1726

81/7

75/1192

81/6

33

بایر

جنگل

00/0

0

25/0

01/0

00/20

11/0

34

بایر

کشت آبی

75/1356

75/7

50/608

75/2

00/773

42/4

35

بایر

کشت دیم

50/563

22/3

25/2476

20/11

50/1185

77/6

36

بایر

بایر

25/15078

12/86

50/17290

23/78

25/14337

89/81

مجموع تغییرات

25/2430

88/13

75/4811

77/21

50/6120

11/18

 

 

در این مطالعه برای مقایسه تغییرات کاربری بین هر دو دوره زمانی مورد مطالعه (1366 با 1380، 1380 با 1393 و نهایتاً 1366 با 1393)، از روش جدول­بندی متقاطع استفاده شد. مقدار ضریب کاپا که شاخصی برای تعیین میزان تغییرات بین دو تصویر مورد بررسی و هم‌چنین دقت تعیین نمونه­های تعلیمی برای طبقه­بندی است، برای بازه زمانی 1380-1366 به میزان 871/0 بود؛ بدین معنی که کاربری سرزمین در ابتدا و انتهای این دوره حدود 13% تغییر کرده­است. از طرفی مقدار ضریب کاپا برای بازه زمانی 1393-1380، 855/0 محاسبه و برای دوره 1393-1366 به میزان 833/0 بود. بنابراین در طی 27 سال، کاربری سرزمین نسبت به ابتدای دوره 16.7% تغییر یافته است. نقشه توزیع فضایی تغییرات کاربری سرزمین بین دوره های زمانی مورد مطالعه، در قالب شکل (6) قابل مشاهده است.

 

 

شکل 6- نقشه توزیع فضایی تغییرات کاربری سرزمین بین1380 - 1366و 1393 1380 و تغییرات نهایی بین سال­های 1393 1366(منبع: نویسندگان، 1393)

Figure 6-Spatial distribution of land use changes between 1987-2001, 2001-2014 and 1987-2014

 

 

وابستگی تغییرات کاربری سرزمین با توپوگرافی

جداول (2، 3 و 4) تغییرات کاربری/ پوشش سرزمین را در ارتباط با طبقات ارتفاعی، شیب و جهت نشان می­دهند. علامت منفی در این جداول نشان دهنده­ی کاهش مساحت کاربری سرزمین در طبقه مورد بررسی است.

 

جدول 2- تغییر کاربری­ها بر مبنای طبقات ارتفاع (هکتار) طی سال­های 1366 تا 1393(منبع: نویسندگان، 1393)

Table 2- Landuse change based on elevation classes during 1366 to 1393

بایر

کشت دیم

کشت آبی

جنگل

مرتع

شهری

تغییرات مساحت

کاربری ها

(هکتار)

      طبقات ارتفاع (متر)

ردیف

-

-

-

-

-

-

0 تا 100

1

-

-

-

-

-

-

100 تا 200

2

-

-

-

-

-

-

200 تا 400

3

-

-

-

-

-

-

400 تا 600

4

00/2026

50/45547-

75/51260-

25/9489

50/14536-

00/16744

600 تا 1200

5

75/4037

50/17449-

00/33156-

00/22456

00/28160-

00/33

1200 تا 1800

6

75/40

25/198-

00/10120-

25/16154

50/9111-

00/0

1800 تا 2200

7

00/16

25/6-

00/2907-

75/6316

00/4221-

00/0

2200 تا 2600

8

00/0

00/0

50/386-

00/1561

75/2777-

00/0

2600 تا 3000

9

00/0

00/0

75/1-

75/23

25/164-

00/0

بیشتر از 3000

10

5/6120

5/63201-

97832-

56001

58971-

16777

مجموع تغییرات

 

 

براساس جدول (2)، کمترین ارتفاع شهرستان مشهد، 600 متر بوده که بیشترین مساحت گسترش کاربری شهری نیز در طبقه ارتفاعی 600 تا 1200 متر دیده می‌شود. هم‌چنین براساس نتایج ارایه شده در این جدول، درطی این دوره زمانی بیشترین کاهش کاربری مرتع در ارتفاعات 1200 تا 1800 متر بوده است و با افزایش ارتفاع، تخریب و تغییر مراتع نیز کاهش یافته است. کاربری جنگل نیز بیشترین گسترش مساحتش در طبقه ارتفاعی 1200 تا 1800 متر ثبت گردیده است. کشت آبی نیز در طبقه ارتفاعی 600 تا 1200 متر بیشترین کاهش مساحت را به میزان 75/51260 هکتار داشته است. اراضی دیم زار نیز بیشترین کاهش مساحت‌شان در طی این دوره زمانی در طبقه ارتفاعی 600 تا 1200 متر صورت پذیرفته است، اما اراضی لخت و بایر بیشترین تغییر مساحت را که به صورت افزایشی بوده است در طبقه ارتفاعی 1200 تا 1800 متر تجربه نموده است.

 

 

جدول 3- تغییر کاربری­ها بر مبنای طبقات شیب (هکتار) طی سال­های 1366 تا 1393(منبع: نویسندگان، 1393)

Table 3-Landuse change based on slope classes during 1366 to 1393

بایر

 

کشت دیم

 

 

کشت آبی

 

جنگل

مرتع

شهری

تغییرات مساحت

کاربری ها

(هکتار)

     طبقات شیب (%)

ردیف

50/405

00/17839-

50/26637-

25/2141

75/1772-

25/6102

0 تا 2

1

00/1625

00/19027-

75/28660-

50/4999

75/6222-

00/8800

2 تا 5

2

00/1354

75/11345-

50/8065-

75/3490

00/9642-

75/1353

5 تا 8

3

50/1211

75/8752-

75/6365-

75/5789

75/10983-

75/350

8 تا 12

4

75/526

75/2856-

00/3752-

00/4431

75/5826-

75/76

12 تا 15

5

25/495

50/2096-

75/5392-

25/6835

00/6494-

00/54

15 تا 20

6

00/246

50/745-

75/4555-

25/5996

25/4381-

25/23

20 تا 25

7

00/225

25/496-

75/9119-

75/13009

75/7840-

75/13

25 تا 40

8

25/31

75/41-

25/4823-

25/8338

00/5138-

50/2

40 تا 65

9

25/0

25/0-

00/459-

25/969

00/669-

00/0

بیشتر از 65

10

5/6120

5/63201-

97832-

56001

58971-

16777

مجموع تغییرات

 

 

بر اساس جدول (3)، بیشترین افزایش صورت پذیرفته در وسعت کاربری شهری در کلاس شیب 2 تا 5 درصد صورت پذیرفته است. تغییرات سطح در کاربری مرتع نیز در کلاس شیب 8 تا 12 درصد بیشترین افزایش را داشته است. کاربری جنگل نیز در کلاس شیب 25 تا 40 درصد بیشترین افزایش را در طی این سال ها شاهد بوده است. این در حالی است که بیشترین تغییرات کاربری های کشت آبی و دیم و اراضی فاقد پوشش و بایر در کلاس شیب 2 تا 5 درصد صورت پذیرفته است.

 

 

جدول (4)- تغییر کاربری­ها بر مبنای طبقات جهت (هکتار) طی سال­های 1366 تا 1393 (منبع: نویسندگان، 1393)

Table (4) Landuse change based on aspect classes during 1366 to 1393

بایر

کشت دیم

کشت آبی

جنگل

مرتع

شهری

تغییرات مساحت

 کاربری ها

(هکتار)

     

طبقات جهت

ردیف

75/190

00/3859-

25/6080-

75/1125

25/1219-

50/1370

مسطح

1

25/1171

00/12746-

25/26474-

00/14417

25/19048-

25/5837

شمال

2

00/1449

75/13249-

75/29061-

50/18434

75/14740-

75/5652

شرق

3

25/1901

25/18864-

25/22962-

75/13359

50/10243-

00/2372

جنوب

4

25/1408

50/14482-

50/13253-

00/8664

25/13719-

50/1508

غرب

5

5/6120

5/63201-

97832-

56001

58971-

16777

مجموع تغییرات

 

 

 

بیشترین تغییرات کاربری­های شهری و مرتع در پهنه های رو به شمال صورت یافته است، این در حالی است که بیشترین تغییرات کاربری های جنگل و کشت آبی در اراضی با جهت شرقی و بیشترین تغییرات در وسعت دیم زارها و اراضی لخت و بایر دره های رو به جنوب صورت پذیرفته است.­

بحث ونتیجه گیری

تبدیل کاربری سرزمین

در تحقیق حاضر، آشکارسازی تغییرات با استفاده از روش جدول­بندی و طبقه بندی متقاطع انجام شده است. کاپین و همکاران (19) بیان داشته­اند که مزایای عمده این روش که در آن بررسی پیکسل به پیکسل تغییر کاربری انجام شده و طی آن نقشه آشکارسازی تغییرات تهیه خواهد شد، این است که تصاویر دو تاریخ، به طور جداگانه طبقه­بندی شده، در نتیجه کمترین مشکل تصحیح رادیومتریک بین دو تاریخ خواهد بود. دراین روش ارزیابی مقایسه پس از طبقه­بندی به­طور کامل به دقت طبقه­بندی اولیه وابسته ­است.

با نگاهی دوباره به ماتریس انتقال کاربری سرزمین بین دوره­های مورد مطالعه مشخص می­شود که بیشترین تغییرات بین سال­های 1367 تا 1393 تبدیل اراضی کشاورزی به دیم­زار و به میزان 75/37702 هکتار بوده­است که به­نوعی می­توان آن را مرحله گذار از اراضی کشاورزی ودیم به سمت اراضی بایر دانست، دلیل اصلی آن نیز قراردادن بار کاربری کشاورزی و استفاده از ادوات و کودها در مناطقی است که از نظر اکولوژیکی و بافت خاک توان تحمل این بار را در طولانی مدت نداشته و از طرفی نیز شهرستان مشهد از نظر اقلیمی در منطقه نیمه خشک قرار دارد که بارندگی آن درحدود 250 میلی‌متر در سال است و از لحاظ آب لازم برای کشت آبی نیز معمولاً با محدودیت­هایی روبه­رو است. با بررسی روند تغییرکاربری از کشاورزی به دیم­زار دربین سال­های 1366 تا 1380 مساحتی بالغ بر 30617 هکتار از اراضی زراعت آبی به دیم­زار تغییرکاربری یافته و طی سال­های 1380 تا 1393 نیز 32160 هکتار دیگر از اراضی کشاورزی شهرستان مشهد به دیم­زار تبدیل شده­است. از طرفی بررسی کاربری کشاورزی آبی نتایج جالب توجهی در برداشته، به طوری که طی سال­های 1366 تا 1380 مساحتی بالغ بر 75/5177 هکتار به وسعت زمین­های کشت و زراعت آّبی استان به واسطه رشد شدید جمعیت و نیاز به محصولات کشاورزی، بدون درنظر گرفتن اصول آمایش سرزمین افزوده گردیده ولی به دلایل مختلف از جمله فرسایش خاک، تبدیل کاربری، کمبود آب و سیاست­های حمایتی دولتی بین سال­های 1380 تا 1393 سطح اراضی زیرکشت آبی به میزان 3/47434 هکتار کاهش یافته­است. جعفری و همکاران نیز در مطالعه خود که با هدف آشکارسازی تغییرات پوشش اراضی بخش مرکزی شهرستان بویراحمد بین سال های 1990 تا 2009 صورت پذیرفت در نتایج خود به کاهش اراضی کشاورزی در طی این دوره اشاره کرده اند. در حالی که ممکن است از سمت رشد شهر، سطح اراضی کشاورزی کاهش یابد اما باز به دلیل نیاز، این سطح از سمت دیگر افزایش می یابد، به طوری که در مطالعه اسکولز و همکاران نیز به آن اشاره شده است. اسکولز و همکاران در مطالعه خود شاهد کاهش سطح جنگل وبوته زار و تبدیل به کشاورزی مفرط و افزایش مناطق شهری،کشاورزی وکشت الوار بوده اند که در نتیجه آن تنوع زیستی وخدمات بوم شناختی حاصل از آن نیز کاهش یافته است (10).

 نکته قابل توجه دیگر در بررسی نمودار تغییرات کاربری سرزمین و ماتریس انتقال این کاربری­ها، افزایش سطح کاربری شهری با میزان رشد نسبتا ثابتی درطی این سال­ها است به طوری که مساحت کاربری شهری درسال 1366 چیزی حدود 10451 هکتار بوده و درطی این 27 سال به وسعتی بالغ بر 27205 هکتار رسیده است که این به معنی رشدی 160درصدی درطی این مدت می‌باشد. در این‌جا این سوال مطرح می­شود که آیا بستر و توان طبیعی لازم برای این رشد وجود داشته و آیا این توسعه به­طور پایدار در آینده نیز توان ادامه خواهد داشت یا خیر. با توجه به ماتریس انتقال کاربری­ها، مشخص می­شود که در بین سال­های 1366 تا 1380و 1380 تا 1393 تبدیل اراضی زراعت آبی در اطراف شهر مشهد مهم­ترین سهم را در رشد کاربری شهری داشته است. هم‌چنین کاتوریا (20) نیز در نتایج پژوهش های خود آورده است که در اغلب مناطق دنیا، به‌ویژه کشورهای درحال توسعه اراضی مرغوب کشاورزی بیشترین سهم را در تبدیل به کاربری شهری و فعالیت‌های مرتبط با آن به خود اختصاص داده اند. از طرفی مومنی و همکاران (21)، در نتایج مطالعه خود آورده اند که آهنگ نسبتا سریعی درتغییر کاربری اراضی کشاورزی درحواشی کلان‌شهرهای ایران در فاصله سال‌های 1332 تا 1380 قابل مشاهده بوده است وحدود 70 درصد از مجموع 19 هزار هکتار اراضی تغییر یافته مربوط به مناطق شهری دارای کاربری کشاورزی بوده است. هم‌چنین در مطالعه غلامعلی فرد و همکاران (22) که بر اساس آماره کاپا انجام شده است نیز مساحت قابل توجهی از اراضی کشاوزی به اراضی مسکونی تبدیل شده است.

رشد شهرها همواره پدیده حاشیه نشینی را نیز درپی دارد، مناطق شمال غربی شهرستان مشهد که مناطق ییلاقی طبیعی بوده اند با رشد شهر مشهد دستخوش تغییرات زیادی از جمله تبدیل اراضی به باغستآن‌های شخصی و تجاری شده اند که این مسأله به همراه ایجاد کمربند سبز حاشیه شهر مشهد و ایجاد درختستآن‌های دست­کاشت در سطح شهرستان نقش مهمی در افزایش سطح پوشش جنگل­ها و درخستآن‌ها در طی دوره مورد مطالعه داشته است. بیشترین تبدیل کاربری به جنگل­ها و درخستآن‌ها از کاربری کشاورزی آبی بوده است. نتایج بسیاری از مطالعات (برای نمونه؛ 23،24،25) در مناطق مختلف ایران در طی دوره های زمانی مشابه نشان از کاهش سطح پوشش جنگلی در مناطق مورد مطالعه داشته است.

تغییرکاربری دیگری که در طی این 27 سال قابل مشاهده است، کاهش سطح دیم­زارها است که دلیل عمده آن را می­توان در خشک‌سالی­های سال­های اخیر، فرسایش خاک و تبدیل کاربری اراضی جستجو نمود. هم‌چنین در طی این دوره زمانی مراتع شهرستان مشهد نیز به میزان 5/15262 هکتار کاهش سطح یافته اند. مطالعه سلاجقه و همکاران (25) نیز حاکی از کاهش سطح مراتع منطقه مورد مطالعه در دوره زمانی مورد مطالعه بوده است.

ارزیابی اثر شرایط توپوگرافی بر تغییرات کاربری سرزمین

در مورد بررسی و ارزیابی نقش شرایط توپوگرافی بر تغییرات کاربری سرزمین با توجه به جداول (2، 3 و 4) مشاهده می­شود که ارتفاع 1800-600 متر بیشترین پتانسیل رشد و توسعه طبقه شهری را داشته­است و دارد. هم‌چنین عمده رشد کاربری شهری در شیب 0 تا 12 درصد و به طور ویژه در شیب 8-0% به وقوع پیوسته است. هم‌چنین جهت­های شمال و شرقی بیشترین پتانسیل رشد کاربری شهری را داشته و دارند. در مطالعاتی هم‌چون وو و همکاران (3) و ژائو و همکاران (8) با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه مورد مطالعه به توسعه­ی مناطق شهری در ارتفاعات پایین­تر و شیب­های ملایم­تر نسبت به سایر کاربری­ها اشاره شده است. در تحقیق حاضر نیز با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه که بیش از 70% مساحت شهرستان (796515 هکتار) دارای ارتفاع 800 تا 1600 متر است، توسعه طبقه شهری در این ارتفاعات و شیب بسیار ملایم منطقی است. ضمن این‌که شهر مشهد در دشت مشهد که حدفاصل کوه های بینالود و هزار مسجد قرار دارد و برای توسعه شهر محدودیت توپوگرافیک ندارد و عمده محدودیت معطوف به نیاز به تغییر کاربری در صورت ادامه همین میزان رشد شهر است.

عمده کاهش طبقه کشاورزی (کشت دیم و کشت آبی) نیز در طبقات ارتفاعی 1800-600 متر بوده است. این کاربری که در ارتباطی تنگاتنگ با کاربری شهری است و در ادامه­ لکه­های شهری مشاهده می­شود، به دلیل توسعه و رشد شهرها در این طبقات تحت تأثیر قرار گرفته و از مساحت آن کاسته شده است. به علاوه از آن‌جا که بیشتر زمین­های کشاورزی در ارتفاعات پایین وجود دارند بنابراین عمده کاهش این طبقه در جایی مشاهده می­شود که قبلاً بیشترین مساحت را داشته است. به علاوه بیشترین کاهش این طبقه در شیب 5-2% جایی که بیشترین توسعه شهری وجود داشته مشاهده می‌شود. بنابراین می­توان به طور قطع بیان کرد که توسعه­ی شهرها و حاشیه­ی آن‌ها علت عمده و اصلی کاهش اراضی کشاورزی بوده است. کشت آبی در جهت شرق و کشت دیم در جهت جنوب بوده است. در مطالعاتی همچون سوینی(4)، فو و همکاران (5)، و نیز وو و همکاران (3) به گسترش کشاورزی در شیب­های ملایم و ارتفاعات پایین­تر اشاره شده است.

بیشترین کاهش پوشش مرتعی در ارتفاع 1800-600 متر، شیب 12-5% و در جهت شمال رخ داده است. با توجه به جدول (1) بیشترین تبدیل در پوشش مرتعی به پوشش جنگلی و درختستآن‌ها صورت گرفته است. ارتفاع و شیب ذکر شده در محدوده­ای قرار می­گیرند که محدودیتی برای رشد جنگل­های دست کاشت وجود ندارد (26).

بیشترین گسترش جنگل­ها در ارتفاع 1800-1200 متر و شیب 40-25% بوده است. بر اساس جدول (1) پوشش مرتعی و کشت آبی بیش از سایر طبقات به پوشش جنگلی تبدیل شده­اند و این کاهش پوشش مرتعی در ارتفاعی بیشینه است که در آن ارتفاع بیشترین رشد طبقه جنگل وجود داشته است (1800-1200 متر) و بخش زیادی از تبدیل کشت آبی به جنگل در طی دوره مطالعه نیز در این طبقه ارتفاعی مشاهده شده است. باتوجه به حضور طبیعی پوشش جنگلی در ارتفاعات بالاتر و شیب­های تندتر (7،8)،  به نظر می­رسد حضور پوشش جنگلی در مناطق قابل دسترس برای انسان نشان­دهنده­ی مداخله­ی انسانی برای افزایش سطح درختستآن‌های دست کاشت در منطقه باشد. هم‌چنین بیشترین توسعه جنگل­ها به ترتیب در جهت شرق و شمال (که از بیشترین کاهش کاربری کشت آبی برخوردار بوده است) مشاهده گردیده است.

بیشترین کاهش سطح اراضی کشت آبی نیز در ارتفاع 600 تا 1800 متر، شیب 0 تا 5 درصد و جهت­های شمالی و شرقی صورت پذیرفته­است که تطابق قابل قبولی با شرایط توپوگرافی مساعد برای گسترش کاربری­های جنگل و دیم­زارها دارد. بیشترین کاهش در سطح دیم­زارهای شهرستان مشهد نیز در ارتفاع 600 تا 1200 متر، شیب 2 تا 5% و جهت جنوبی صورت پذیرفته است که علاوه ­بر اینکه با شرایط توپوگرافی مساعد رشد کاربری­های هدف اصلی آن یعنی مراتع و کشت آّبی تطابق داشته، میانگین بارش و رطوبت کمتر در جهت جنوبی نیز از دلایل اصلی کاهش اراضی دیم­زار بوده که وابستگی بنیادی با بارش طبیعی جو دارد.

در این پژوهش، تغییرات کاربری سرزمین شهرستان مشهد و وابستگی این تغییرات به شرایط توپوگرافی با استفاده از تصاویر ماهواره ای سال­های 1987، 2001 و 2014 ماهواره لندست بررسی گردیده است. بدین منظور ابتدا کاربری­ سرزمین با روش تفسیر بصری به شش کلاس اراضی بایر، دیم­، جنگل، کشت آبی، مرتع و شهر طبقه بندی شده اند. در نهایت ارتباط میان تغییرات کاربری سرزمین با مؤلفه­های توپوگرافی (ارتفاع، شیب و جهت) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در طی دوره مطالعه مساحت کاربری­های شهر، جنگل و اراضی بایر افزایش یافته و سطح کاربری­های دیم­زار، کشت آبی و مراتع کاهش یافته­است. بیشترین تغییر کاربری از کشاورزی آبی به اراضی دیم زار و به میزان 75/37702 هکتار بوده است. شهر مشهد نیز در طی این دوره زمانی 27 ساله 16754 هکتار گسترش یافته که بیشترین رشد آن در پهنه هایی با ارتفاع 600 تا 1800 متر، شیب 8 تا 12 درصد و جهت­های شمالی و شرقی رخ داده است.

این مطالعه نیز همانند مطالعات مشابه نشان می­دهد که تغییرات کاربری سرزمین تا حد زیادی به موقعیت و مؤلفه­های توپوگرافی وابسته است به طوری که این تغییرات در رابطه با کاربری­های انسانی از قبیل شهری و کشاورزی در ارتفاعات پایین­تر و شیب­های ملایم­تر بیشتر قابل رؤیت بوده و پوشش­های جنگلی به نسبت سایر کاربری­ها با توجه به ویژگی­های جغرافیایی منطقه در ارتفاعات بالاتر و شیب­های تندتر مشاهده می­شود (4،7،8). فو و همکاران در سال 2006 مشاهده کردند در شیب­های ملایم زمین­های زراعی کاربری غالب هستند و نتیجه گرفتند این شیب­ها دارای بیشترین پتانسیل برای کشاورزی شدید هستند (5). با این حال در تحقیق حاضر با توجه به شرایط مشابه توپوگرافی برای توسعه کاربری شهری و کشاورزی و توسعه شهری به دلیل افزایش جمعیت و در نتیجه کاهش قابل توجه فعالیت­های کشاورزی در منطقه مورد مطالعه، به نظر می­رسد برنامه­ریزی برای برآورد نیازهای این جمعیت از جمله نیاز به محصولات کشاورزی از طریق اجرای فعالیت­های نوین کشاورزی در جایی که مناسب برای این کاربری است ضروری می‌باشد. یکی از مهم‌ترین نتایج تحقیق حاضر گسترش کاربری شهری و سطح جنگل­ها و هم‌زمان کاهش مساحت اراضی کشاورزی در همان شرایط توپوگرافیک است. در مطالعه وو و همکاران نیز توسعه شهری و مساحت جنگل­ها از مهم‌ترین تغییرات کاربری سرزمین بوده است (3). این تغییرات سرعت بالای توسعه شهری و عملیات جنگل‌کاری را در بازه­ی زمانی مورد مطالعه نشان می­دهد. به علاوه همانند نتایج وو و همکاران (3)،کاول (6) و ژائو و همکاران (8) در پژوهش حاضر نیز به نظر می­رسد در بین مؤلفه­های توپوگرافیک ارتفاع، شیب و جهت، ارتفاع در نمایاندن تغییرات کاربری سرزمین مناسب­تر بوده و در رده­ بعدی شیب شاخص مناسبی برای درک این تغییرات محسوب می­شود. در نهایت توجه به این تغییرات می­تواند ابزار بسیار مناسبی برای مدیران ناحیه­ای و فراناحیه­ای جهت شناسایی و مدیریت مناطق مستعد تغییر کاربری به خصوص در رابطه با کاربری­هایی که با سند چشم انداز توسعه منطقه در تضاد بوده، فراهم آورد و چشم­انداز مناسبی را برای برنامه­ریزان جهت مدیریت کاربری سرزمین و طرح­های توسعه آتی ایجاد نماید.

پیشنهادات

در راستای این پژوهش پیشنهاد می­شود با بهره گیری از روش های مدل‌سازی تغییرات کاربری سرزمین، ضمن پیش‌بینی تمایل آتی تغییرات کاربری منطقه، اقدامات مدیریتی لازم برای پیش‌بینی و آمادگی جهت جلوگیری یا مدیریت تغییرات کاربری در چهارچوب برنامه ریزی شده منطقه ای ایجاد گردد. هم‌چنین ضروری است ضمن بهره گیری از نتایج این پژوهش، براساس شرایط توپوگرافی مستعد رشد یا کاهش هر کاربری، پیش‌بینی های لازم برای جلوگیری یا ایجاد زیرساخت های لازم جهت حمایت از این تغییرات صورت پذیرد.

منابع

1-      زبردست. لعبت، جعفری. حمیدرضا، باده‌یان. ضیاالدین، عاشق معلا. مریم 1389. ارزیابی روند تغییرات پوشش اراضی منطقه حفاظت شده ارسباران در فاصله زمانی 2002، 2006 و 2008 میلادی با استفاده از تصاویر ماهواره ای، پژوهش های محیط زیست، 1، 1، صص 23-33.

2-      Hall, P; Pfeiffer, U. (2000). Urban Future 21: A Global Agenda for Twenty-first Century Citie". London, Earthscan.

3-      Wu, X; Zhiyao, T; Haiting, C; Jingyun, F. (2007). Land cover dynamics of different topographic conditions in Beijing, China, Frontiers of Biology in China, 2, 4, 463-473.

4-      Soini, E. (2005). Land use change patterns and livelihood dynamics on the slopes of Mt. Kilimanjaro, Tanzania, Agricultural systems, 85, 3, 306-323.

5-      Fu, B.J; Zhang, Q.J; Chen, L.D; Zhao, W.W; Gulinck, H; Liu, G.B; Yang, Q.K; Zhu, Y.G. (2006). Temporal change in land use and its relationship to slope degree and soil type in a small catchment on the Loess Plateau of China. Catena, 65, 1, 41-48.

6-      Kawule, W. (2007). The Relationship between Physical Environmental Variables and the Spatial Distribution of Vegetation Cover within the Biebrza River Valley Wetland, Thesis submitted to the International Institute for Geo-information Scienceand Earth Observation, Enschede, the Netherlands,1-65.

7-      Reis, S. (2008). Analyzing Land Use/Land Cover Changes Using Remote Sensing and GIS in Rize, North-East Turkey, Sensors, 8, 10, 6188-6202.

8-      Zhao, Y; Mizuki, T; Keitarou, H; Michiro, F; YongChuan, Y; LiangJun, D. (2014). Effects of topography on status and changes in land-cover patterns, Chongqing City, China. Landscape ecological engineering, 10, 1, 125-135.

9-      Gholamalifard, M; ZareMaivan, H; JoorabianShooshtari, Sh; Mirzaei, M. (2012). Monitoring Land Cover Changes of Forests and Coastal Areas of Northern Iran (1988-2010): A Remote Sensing Approach, Journal of the Persian Gulf, 3, 10, 47-56.

10-  Schulz, J.J; Cayuela, L; Echeverria, C; Salas, L; Rey Benayas, J.M. (2010). "Monitoring land cover change of the dryland forest landscape of Central Chile (1975–2008)." Applied Geography 30, 3, 436-447.

11-  Hietel, E; Waldhardt, R; Otte, A. (2004). Analysing land cover changes in relation to environmental variables in Hesse, Germany, Landscape ecology, 19, 5, 473-489.

12-  غلامعلی فرد. مهدی، جورابیان شوشتری. شریف، کهنوج. سید حمزه حسینی، میرزایی. محسن، 1391. مدلسازی تغییرات کاربری اراضی سواحل استان مازندران با استفاده از LCM درمحیط GIS‎، محیط شناسی 38، 4، صص 109-124.

13-  طاهری. محمد، غلامعلی فرد. مهدی، ریاحی بختیاری. علیرضا، رحیم اوغلی. شاهین، 1393. مدل‎سازی تغییرات پوشش سرزمین شهرستان تبریز با استفاده ازشبکۀ عصبی مصنوعی و زنجیرۀ مارکف. پژوهش های جغرافیای طبیعی، 45، 4، صص 97-121.

14-  مرکز آمار ایران(1390). سال‌نامه آماری استان خراسان رضوی.

15-  Viedma, O. (2008). The influence of topography and fire in controlling landscape composition and structure in Sierra de Gredos (Central Spain). Landscape ecology, 23, 6, 657-672.

16-  Kienast, F. (1993). Analysis of historic landscape patterns with a Geographical Information System-a methodological outline, Landscape Ecology, 8, 2, 103-118.

17-  اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری خراسان رضوی 1389. طرح جامع آمایش استان خراسان رضوی.

18-  Eastman, J.R. (2009). IDRISI Taiga, Guide to GIS and Image Processing. Manual version 16.02, Clark University, Massachusetts.

19-  Coppin, P; Jonckheere, I; Nackaerts, K; Muys, B; Lambin, E. (2004). Digital change detection methods in ecosystem monitoring: a review. International Journal of Remote Sensing, 25, 9, 1565-1596.

20-  Kathuria, V. (2007). Utilization of Fly-ash by Brick Manufacturers-Environmental Costs vs. Benefits, Report submitted to Ministry of Environment and Forests, Govt. of India, N. Delhi.

21-  مومنی. عزیز، فرج نیا. اصغر، طاهرزاده. محمدحسن، جمشیدی. محمد، 1386. بررسی ابعاد جغرافیایی وپتانسیل تولید اراضی کشاورزی تغییرکاربری یافته دراثر توسعه بی برنامه کلان‌شهرهای ایران. تحقیقات جغرافیایی، 1386، 23، 3، صص 3-36.

22-  غلامعلی فرد. مهدی، جورابیان شوشتری. شریف، کهنوج. سیدحمزه حسینی. بالی. علی، دلشب. حسین، معین. حسین، 1391 کاربرد نمایه توافق کاپا در پایش تغییرات پوشش سرزمین سواحل استان بوشهر (دوره زمانی 1390-1367). اقیانوس شناسی 3، 12، صص 63-75.

23-  پیرباوقار. مهتاب، درویش صفت. علی اصغر، 1383. بررسی تغییرات گسترۀ جنگل در ارتباط باعوامل توپوگرافی، همایش ژئوماتیک 83، تهران،سازمان نقشه برداری کشور.

24-  جعفری. حمیدرضا، حمزه. محمد، نصیری. حسین، رفیعی. یوسف، 1390. توسعه مدل مفهومی مبتنی بر الگوریتمDecision Tree وداده کاوی به منظور آشکارسازی تغییرات پوشش اراضی بااستفاده از تصاویر سنجنده TM وداده های کمکی «مطالعه موردی: بخش مرکزی شهرستان بویراحمد»، علوم محیطی، 1390، 8 ، 3، صص 1-19.

25-  سلاجقه.علی، رضوی زاده، سمانه، خراسانی. نعمتاله، حمیدی فر، مینا، سلاجقه. سوسن، (1390). تغییرات کاربری اراضی وآثار آن برکیفیت آب رودخانه (مطالعه موردی: حوزه آبخیزکرخه). محیط شناسی، 1390، 37، 58، صص81-86.

26-  مخدوم، مجید 1387. شالوده آمایش سرزمین. انتشارات دانشگاه تهران، تهران، چاپ هشتم.

 

 

 

 

 

 



1- استادیار، گروه محیط زیست (گرایش ارزیابی و آمایش سرزمین)، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

2-کارشناس ارشد، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

[3]*-(مسوول مکاتبات): کارشناس ارشد، گروه ارزیابی و آمایش سرزمین، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.

[4]-کارشناس ارشد، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

1- Assistant Professor, Department of Environment (Environmental Assessment and Landuse Planning), Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Iran.

2- MSc Department of Fisheries and Environmental Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran.

3- MSc Department of Environmental Science, Faculty of Environment and Energy, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran. * (Corresponding Author)

[8]- MSc Department of Fisheries and Environmental Sciences, University of Tehran, Tehran, Iran.

[9]-Beijing

[10]-Biebrza

[11]-Chongqing

1-Geometric Correction

2-Spectral Response Pattern

3-Supervised classification

4-Training sites/areas

1-False Colour Composite

2-Maximum Likelihood

3-Cross-classification

4-DEM: Digital Elevation Model

5-United States Geographical Survey , available at: [ HTTP://glovis.usgs.gov]

6-Overlay

1-      زبردست. لعبت، جعفری. حمیدرضا، باده‌یان. ضیاالدین، عاشق معلا. مریم 1389. ارزیابی روند تغییرات پوشش اراضی منطقه حفاظت شده ارسباران در فاصله زمانی 2002، 2006 و 2008 میلادی با استفاده از تصاویر ماهواره ای، پژوهش های محیط زیست، 1، 1، صص 23-33.

2-      Hall, P; Pfeiffer, U. (2000). Urban Future 21: A Global Agenda for Twenty-first Century Citie". London, Earthscan.

3-      Wu, X; Zhiyao, T; Haiting, C; Jingyun, F. (2007). Land cover dynamics of different topographic conditions in Beijing, China, Frontiers of Biology in China, 2, 4, 463-473.

4-      Soini, E. (2005). Land use change patterns and livelihood dynamics on the slopes of Mt. Kilimanjaro, Tanzania, Agricultural systems, 85, 3, 306-323.

5-      Fu, B.J; Zhang, Q.J; Chen, L.D; Zhao, W.W; Gulinck, H; Liu, G.B; Yang, Q.K; Zhu, Y.G. (2006). Temporal change in land use and its relationship to slope degree and soil type in a small catchment on the Loess Plateau of China. Catena, 65, 1, 41-48.

6-      Kawule, W. (2007). The Relationship between Physical Environmental Variables and the Spatial Distribution of Vegetation Cover within the Biebrza River Valley Wetland, Thesis submitted to the International Institute for Geo-information Scienceand Earth Observation, Enschede, the Netherlands,1-65.

7-      Reis, S. (2008). Analyzing Land Use/Land Cover Changes Using Remote Sensing and GIS in Rize, North-East Turkey, Sensors, 8, 10, 6188-6202.

8-      Zhao, Y; Mizuki, T; Keitarou, H; Michiro, F; YongChuan, Y; LiangJun, D. (2014). Effects of topography on status and changes in land-cover patterns, Chongqing City, China. Landscape ecological engineering, 10, 1, 125-135.

9-      Gholamalifard, M; ZareMaivan, H; JoorabianShooshtari, Sh; Mirzaei, M. (2012). Monitoring Land Cover Changes of Forests and Coastal Areas of Northern Iran (1988-2010): A Remote Sensing Approach, Journal of the Persian Gulf, 3, 10, 47-56.

10-  Schulz, J.J; Cayuela, L; Echeverria, C; Salas, L; Rey Benayas, J.M. (2010). "Monitoring land cover change of the dryland forest landscape of Central Chile (1975–2008)." Applied Geography 30, 3, 436-447.

11-  Hietel, E; Waldhardt, R; Otte, A. (2004). Analysing land cover changes in relation to environmental variables in Hesse, Germany, Landscape ecology, 19, 5, 473-489.

12-  غلامعلی فرد. مهدی، جورابیان شوشتری. شریف، کهنوج. سید حمزه حسینی، میرزایی. محسن، 1391. مدلسازی تغییرات کاربری اراضی سواحل استان مازندران با استفاده از LCM درمحیط GIS‎، محیط شناسی 38، 4، صص 109-124.

13-  طاهری. محمد، غلامعلی فرد. مهدی، ریاحی بختیاری. علیرضا، رحیم اوغلی. شاهین، 1393. مدل‎سازی تغییرات پوشش سرزمین شهرستان تبریز با استفاده ازشبکۀ عصبی مصنوعی و زنجیرۀ مارکف. پژوهش های جغرافیای طبیعی، 45، 4، صص 97-121.

14-  مرکز آمار ایران(1390). سال‌نامه آماری استان خراسان رضوی.

15-  Viedma, O. (2008). The influence of topography and fire in controlling landscape composition and structure in Sierra de Gredos (Central Spain). Landscape ecology, 23, 6, 657-672.

16-  Kienast, F. (1993). Analysis of historic landscape patterns with a Geographical Information System-a methodological outline, Landscape Ecology, 8, 2, 103-118.

17-  اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری خراسان رضوی 1389. طرح جامع آمایش استان خراسان رضوی.

18-  Eastman, J.R. (2009). IDRISI Taiga, Guide to GIS and Image Processing. Manual version 16.02, Clark University, Massachusetts.

19-  Coppin, P; Jonckheere, I; Nackaerts, K; Muys, B; Lambin, E. (2004). Digital change detection methods in ecosystem monitoring: a review. International Journal of Remote Sensing, 25, 9, 1565-1596.

20-  Kathuria, V. (2007). Utilization of Fly-ash by Brick Manufacturers-Environmental Costs vs. Benefits, Report submitted to Ministry of Environment and Forests, Govt. of India, N. Delhi.

21-  مومنی. عزیز، فرج نیا. اصغر، طاهرزاده. محمدحسن، جمشیدی. محمد، 1386. بررسی ابعاد جغرافیایی وپتانسیل تولید اراضی کشاورزی تغییرکاربری یافته دراثر توسعه بی برنامه کلان‌شهرهای ایران. تحقیقات جغرافیایی، 1386، 23، 3، صص 3-36.

22-  غلامعلی فرد. مهدی، جورابیان شوشتری. شریف، کهنوج. سیدحمزه حسینی. بالی. علی، دلشب. حسین، معین. حسین، 1391 کاربرد نمایه توافق کاپا در پایش تغییرات پوشش سرزمین سواحل استان بوشهر (دوره زمانی 1390-1367). اقیانوس شناسی 3، 12، صص 63-75.

23-  پیرباوقار. مهتاب، درویش صفت. علی اصغر، 1383. بررسی تغییرات گسترۀ جنگل در ارتباط باعوامل توپوگرافی، همایش ژئوماتیک 83، تهران،سازمان نقشه برداری کشور.

24-  جعفری. حمیدرضا، حمزه. محمد، نصیری. حسین، رفیعی. یوسف، 1390. توسعه مدل مفهومی مبتنی بر الگوریتمDecision Tree وداده کاوی به منظور آشکارسازی تغییرات پوشش اراضی بااستفاده از تصاویر سنجنده TM وداده های کمکی «مطالعه موردی: بخش مرکزی شهرستان بویراحمد»، علوم محیطی، 1390، 8 ، 3، صص 1-19.

25-  سلاجقه.علی، رضوی زاده، سمانه، خراسانی. نعمتاله، حمیدی فر، مینا، سلاجقه. سوسن، (1390). تغییرات کاربری اراضی وآثار آن برکیفیت آب رودخانه (مطالعه موردی: حوزه آبخیزکرخه). محیط شناسی، 1390، 37، 58، صص81-86.

26-  مخدوم، مجید 1387. شالوده آمایش سرزمین. انتشارات دانشگاه تهران، تهران، چاپ هشتم.