بخشی از مقاله
چکیده
امروزه در کشورهاي در حال تمرکز جمعیت در مناطق شهري به سرعت در حال افزایش است. براي جلوگیري از اثرات سوء اجتماعی-اقتصادي و زیست محیطی باید رشد سریع شهرها به شیوهاي مناسب مدیریت و برنامهریزي شود .
به منظور برنامهریزي و مدیریت این پدیده به دادههاي مکانی- زمانی مرتبط با الگو و میزان رشد نیاز است. براي نیل به این مهم میتوان از ابزارهاي مختلفی چون سنجش از دور و اطلاعات مکانی استفاده نمود. در مقاله حاضر از تصاویر ماهواره ASTER، تغییرات پوششی و کاربري زمین مربوط به بخشی از شهر تهران مورد بررسی قرار گرفتهاست. دوره زمانی بررسی بین -2009 2001است. سپس در ادامه مقاله از مدل تلفیقی به منظور پیشبینی رشد شهري در آینده استفاده خواهد شد.
-1 مقدمه
سالانه سطح زمین توسط انسان با انجام کارهاي مختلف مانند راهسازي، ساخت و ساز و...دچار تغییر میشود. در سالهاي اخیر گرایشهاي جمعیتی به سمت زندگی در محیط شهري معطوف شدهاست و از اینرو جمعیت شهرها به طور فزاینده اي در حال افزایش است. این رشد جمعیت باعث تغییر پوشش زمین و تغییر کاربري در اکثر کلان شهرهاي کشورهاي در حال توسعه شده است که البته این امر در کشور ایران نیز صادق است.جمعیت کره زمین بر اساس برآورد اداره آمار آمریکا در اکتبر 2012 بیش از 7 میلیارد و 46 ﻣﯿﻠﯿﻮن ﻧﻔﺮ برآورد میشود[1] که % 85 این جمعیت در کشورهاي در حال توسعه ساکن هستند .[2]شتاب رشد و مقیاس رشد معمولا در کشورهاي در حال توسعه بیشتر است. عوامل مهم در رشد سریع شهري عبارتند از:
• مهاجرت به سمت شهرها
• صنعتی شدن
• اقتصاد مبتنی بر بازار
• نبودن فرصتهاي توسعه شهري
عوامل فوق موجب تغییرات زیادي در پوشش زمین و کاربري اراضی در بیشتر نقاط شهرهاي بزرگ میشوند. بسیاري از کشورهاي بزرگ از جمله کشور هند، براي حل مشکل پراکندگی شهري، سیاستهاي برنامه ریزي سازمان یافته اي را مورد استفاده قرار داده اند و تلاش دارند تا تقاضاها را کنترل کنند و نیز براي تغییر کاربري اراضی برنامه ریزي هاي ویژهاي انجام دهند. آنها با استفاده از مدلسازي و شبیهسازي تغییرات را پیشبینی می کنند.
آنها این کار را به منظور حل مشکلاتی از جمله پراکندگی شهري انجام میدهند تا به فرم بهتري از ساختار شهري دست یابند از اینرو شبیه سازي و مدلسازي با استفاده از دادههاي مکانی-زمانی از اهمیت خاصی برخوردار است. با توجه به نکات گفته شده برآن شدیم تا در این مقاله رشد شهري در مناطق غیر شهري و مستعد شهري شدن با تمرکز بر کاربریهاي اصلی شهر و بدون در نظر گرفتن طبقهبندي جزئی کاربري زمین را شبیه سازي کنیم.
در چندسال اخیر به منظور شبیهسازي و مدلسازي گسترش شهري از سیستم اطلاعات جغرافیاي1 و سنجش از دور براي مدیریت و برنامهریزي در زمینه طراحی شهري به صورت گستردهاي استفاده شده است 7]،6،5،4،[3 و هنوز هم این امر ادامه دارد.در سالهاي اخیر گسترش علوم در بشر در حوزه سنجش از دور توسط ماهوارههایی با دوربینهاي چند طیفی بستر مناسبی را براي پایش الگوها و فرآیندهاي توسعه زمین فراهم نموده است. دادههاي این سنجندهها می توانند در تعیین مقدار، نوع و محل تغییر اراضی بکار گرفته شود. سیستم اطلاعات جغرافیایی سیستم دینامیکی را جهت نمایش و آنالیز دادههاي رقومی فراهم مینماید.
در دهه اخیر مهاجرت از شهرهاي کوچک به سمت تهران شتاب گرفته است. از اینرو نیاز به مطالعه رشد شهري تهران براي برنامه ریزي شهري در آینده ضروري به نظر می رسد. ما در این مقاله قصد داریم ، تغییرات مکانی –زمانی تهران در سالهاي بین 2009-2001 را تحلیل کنیم و سپس براساس مدل مارکوف رشد شهري تهران بین 2015 تا 2020 را پیش بینی نماییم.
-2مواد و روشها
در این مقاله ما با استفاده از نرم افزار ENVI 4.4 تصاویر بخشی از شهر تهران - تصاویر از ماهواره ASTER گرفته شدهاند و مربوط به سالهاي 2009-2001 هستند - را پردازش کردهایم، که در این پردازش تصحیحات هندسی و اتمسفري صورت گرفته است. در راستاي تصحیحات هندسی از 16 نقطه کنترل جمع آوري شده از نقشه توپوگرافی مقیاس 1:25000 استفاده کردهایم و با استفاده از روش چند جمله اي درجه 1مقدار RMS خطاي کمتر از 1 پیکسل محاسبه شده است. بعد از کارهاي فوق با استفاده از روش نزدیک ترین همسایگی، تصاویر با پیکسل 15 متري دوبار نمونه شدهاند.
به منظور دسته بندي کردن تصاویر روش بیشترین احتمال 2 مورد استفاده قرار گرفته است . براي منطقه مورد مطالعه پنچ کلاس پوشش/کاربري زمین در نظر گرفته شده است.کلاسها به شرح زیر هستند:
• زمین بایر
• زمین پر از ساختمان
• زمین کشاورزي
• جنگل
• آب
به منظور استخراج دادهها و نیز تحلیل آنها از نرم افزار ArcGIS نسخه9,3 استفاده شده است.
-3 زنجیره مارکوف
معادله زنجیرة مارکوف با استفاده از توزیع کاربريزمین در ابتدا - Zt - وانتهاي Zt+1یک دورة زمانی گسسته و همچنین یک ماتریس تبدیل R3 فرموله میشود. در این راستا یک نمونه به عنوان ﻧﻤﺎﯾﻨﺪه منطقه در نظر گرفته میشود که ماتریس تبدیل براساس تغییر کاربري زمین در حوزه نمونه بوجود میآید.
به عنوان مثال،در ماتریس فوق، سهم کاربري شهري - - u ، کشاورزي - a - و مناطق پوشیده از آب - - w در نظر گرفته شدهاست .در معادله فوق Utاحتمال شهري بودن هر نقطه معلوم در زمان، t را نمایشمی دهد و Rua نشان دهندة احتمال تغییر یک نقطه کشاورزي در زمان t به زمین شهري در زمان t+1 سایرمتغیرها نیز به این ترتیب قابل توضیح هستند.
1-3مدل CA
این مدل درسال 1940 به منظور تهیه چارچوبی براي مطالعه رفتار سیستمهاي پیچیده، طراحیشد.[9 ] این مدل یک سیستم دینامیک گسسته است که حالت هر سلول در زمان t+1 بوسیله حالت سلولهاي همسایگی در t و مطابق قوانین تبدیل از پیش تعریف شده، تعیین میگردد. این مدل می تواند تغییرات در فضاي دو بعدي را بهخوبی شبیهسازي نماید. میتوان کاربردهاي این مدل را به منظور مدلسازي رشد شهري در مراجع 10، 11 و 12 یافت.
CA اساسا دینامیک و مکانی میباشد،که آنرا به عنوان انتخابی ایده آل براي نمایش پروسههاي مکانی و دینامیک مطرح ساخته است.بخاطر این خصوصیات این روش به صورت وسیعی درشبیه سازي کاربري زمین مورد استفاده قرار گرفتهاست.علاوه بر این،این مدل ساده و از نظر محاسباتی مؤثرمی باشد و بنابراینامکان مدل سازي دینامیکهاي شهري درقدرت تفکیک بالا را دارد.
