شامل پارکهای شهری، زمینهای تحت کشت و زمینهای آیش پوشش سبز
شامل بستر رودخانه تجن و زمینهای بدون پوشش سبز بایر
شامل آبندانها و پوششهای آبی موجود در محدوده شهر آب

بیانگر نوع سلولها است، ۳) یک مجموعه از قوانین انتقال، کـه توصیفی ریاضی از نحوه تغییر حالت سلولها نسبت به یکدیگر است و ۴) خود آمیزشی(Self-reproductive) سلولهـا کـه در آن یک سلول براساس قوانین انتقال بـه سـلول هـایی بـا حالـت دیگر تغییر میکند، میباشد (۲۱). بـرا ی انجـام مـدل سـلولهـایخودکار – مـارکوف بـه ورودیهـا یی شـامل نقشـه مبنـا (Initial states)، نقشه هـای شای سـتگی حاصـل از روش ارز یـابی چنـد معیــاره (Multi-criteria decision making) و مــاتریس احتمـال انتقـال سـرزمین (Markov transition matrix)، و همچنین پارامترهایی از جمله تعداد تکرار (بیانگر تعـداد سـال -های مدلسازی) و فیلتر مجاورت ( بـرای اختصـاص رتبـه هـای پایین شایستگی به سلولهای منفرد) نیاز است کـه در ادامـه بـهشرح آنها پرداخته شده است.

ماتریس احتمال انتقال سرزمین
این ماتریس یک ماتریس m*m شامل m نوع طبقه کـاربر ی/ پوشـش زمین است. هر جز این ماتریس نسبت سـلول هـایی کـه از هـر کاربری/ پوشش زمین به کاربری/ پوشش زمـ ین دیگـر در بـازه زمانی مورد نظر تغییر میکند را نشان میدهد. هـم چنـین اعـدادقطری در این ماتریس نسبت سلولهایی که در طول زمان بدون تغییر میماند را نشان میدهد (۲۰). بدین منظـور بـا اختصـاص نقشههای کاربری/ پوشش زمـ ین پـردازش شـده در سـال هـای ۱۳۷۱ و ۱۳۸۱ در ماژول Markov chain موجـود در نـرم افـزار Idrisi Kilimanjaro (۱۲) ماتریس احتمال انتقال سرزمین بـرای کالیبراسیون مدل در سال ۱۳۸۹ و با اختصاص مجدد نقشه هـای کاربری/ پوشش سرزمین در سال هـای ۱۳۸۱ و ۱۳۸۹، مـاتریس احتمال انتقال سرزمین برای شبیهسازی رشد شهر در سـال هـای ۱۴۰۰ و ۱۴۱۰ بهدست آمد.

نقشههای شایستگی سرزمین
از آنجا کـه مـاتریس احتمـال انتقـال سـرزمین مکـان تغ ییـرات کاربری/ پوشش زمین به یکدیگر را مشخص نمـی کنـد؛ لـذا از روش ارزیابی چند معیاره استفاده شد تا نقشـه هـای شای سـتگی برای هر طبقه کاربری/ پوشـش زمـین براسـاس مجموعـهای از قوانین انتقال تهیه گردد (۱۲). ارزیابی چند معیاره مجموعهای از فاکتورهای وزندار شده و محدودیتهایی است کـه بـهترت یـب توسط توابع عضـویت فـازی و منطـق بـولین تبـدیل بـه نقشـه میشوند. برای تهیه نقشه شای سـتگی کـاربری سـکونتگاهی، در بخش فاکتورها، سه فاکتور نزدیکی به راههای اصلی، نزدیکی به مراکز اقتصادی- تجاری شهر و کاربریهایی که احتمال شـهری شدن آنها زیاد است شناسایی شدند. پس تهیه نقشههای پایه هر کدام از آنها عمل مقیاسگذاری توسـط توابـع عضـویت فـازی انجام شد و اهمیت نسبی هر یک از این آنها با اختصـاص وزن بنسـ ی بـه هـر جفـت فاکتورهـا طـی فرآینـد تحلیـل سلسـله
مراتبـی(Analytical Hierarchy Process (AHP)) تع ییـ ن گردید. برای فاکتور نزدیکی به جاده از تابع جی شکل معکوس، برای فاکتور نزدیکی به مراکز اقتصـادی- تجـاری شـهر از تـابع خطی معکوس و برای نـوع کـاربری از مق یـاس گـذاری توسـط ماتریس احتمال انتقال و استانداردسازی اعـداد آن در محـدود ه ۰-۲۵۵ استفاده شد. هـم چنـین محـدود یت هـایی شـامل بسـتررودخانه تجن، کاربری سکونتگاهی موجود و پوششهای آب با اس تفاده از منط ق ب ولین تب دیل ب ه نقش ه ش دند. در تعی ین محدودیتهای رشد شهری سعی شد تا آنجا که ممکـن اسـتپوششهای سبز و زمـ ین هـای بـایر عمـوم ی ماننـد پـارک هـای شهری، زمینهای خاکی ورزشی و غ یـره شناسـا یی و از فضـای شبیهسازی رشد شهر خارج شوند. لازم به ذکر اسـت کـه بـرای سایر طبقات کاربری/ پوشش سرزمین تنها فاکتور نـوع کـاربری سرزمین در تهیه نقشههای شایستگی بهکار گرفته شد. در نهایت مدل ارزیابی چندمعیاره با مشارکت محدودیتها و فاکتورهـای وزندهی شده اجرا گردید تا نقشه شایستگی کـاربری مسـکونی حاصل گردد. همچنین نقشههای شایستگی برای پوشـش سـبز،آب و زمینهای بایر نیز تنها براساس محدودیتهای هر پوشش تهیه گردید.

اجرای مدل
با اختصاص ماتریس احتمـال انتقـال سـرزمین در سـال ۱۳۸۹، نقشههای شایستگی سیمای سرزمین و نقشه مبنا (نقشه کـاربری سال ۱۳۸۱)، پیشبینی کاربری سـکونتگاهی بـرای سـال ۱۳۸۹ انجام شد. تعداد تکرارها در این مدل برابر تعداد سال هـای بـین نقشه مبنا و سال مورد پیشبینی مدل (از سـال ۱۳۸۱ تـا ۱۳۸۹، برابر با ۸ سال) انتخاب شد. (۱۲).
برای اطمینان از صحت مدلسازی صورت گرفته در این مطالعه از شاخص کاپا و شاخص (ROC( Relative Operating Characteristic برای ارزیابی صحت مدلهای کـاربری پوشـش زمـین اسـتفادهگردید. شـاخص کاپـا ، صـحت طبقـه بنـدی را نسـبت بـه یـک طبقهبندی کام ﹰلا تصادفی (حالتی که یک تصویر کام ﹰلا بهصورت تصادفی طبقهبندی شده باشد) محاسبه میکند (۲۳) و شـاخص ROC نموداری از حدود آستانههای احتمالی متفاوت اسـت کـه در آن پیکسلهایی که به درستی بهعنوان کاربری مـورد مطالعـه پیشبینی شدهاند در برابر پیکسلهایی که نادرست شـبیه سـازی شدهاند قرار میگیرند و سطح زیر منحنی رسـم شـده براسـاس
۱۷
آن، بهعنوان شاخصی از کـارایی مـدل قلمـداد مـیشـود (۲۴). همچنین بـرای تکم یـل دوره مـورد مطالعـه، مـدل سـلول هـای خودکار- مارکوف جهت پیشبینی رشد مکانی شـهر سـاری در سالهای ۱۴۰۰ و ۱۴۱۰ نیز مورد استفاده قرار گرفت.

بررسی توسعه پراکنده
پس از تکمیل دوره مطالعه به منظور بررسی رشد افقی و میـ زان توسعه پراکنده شهر ساری از شاخص آنتروپی شانون و تحلیـ ل وسعت کاربری مسکونی به ازای هر فرد استفاده شـد. آنتروپـی شانون، شاخصی برای بیان رشد فشرده یا پراکنده شهری اسـتکه از آن میتوان در تمام موقیعتهای جغرافیایی اسـتف اده کـرد(۲۷). در این شاخص فرض بر آن است کـه شـهر بـهn ناحیـ ه تقسیمبندی شـده اسـت و متغیـرX در هـر ناحیـهi12, ,…,n مقدار Xi را شامل میشود (رابطه ۱).
Hn in P log( / P )i1 i [۱]
Hn: شاخص آنتروپی مطلق شانون Pi: احتمال (یا نسبت) حضور متغیر X در ناحیه i یا بـه عبـارتدیگر، نسبت مناطق ساخته شده در ناحیه iبه کل مناطق سـاختهشده است که از طریق رابطه ۲ محاسبه میشود.
P Xi  i

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

nk Xk [۲]
هرچه مقادیر شاخص آنتروپی مطلق شانون به عدد صفر نزدیـکگردد، به معنی فشردگی بیشتر در رشـد شـهری اسـت کـه در آنجمعیت و تراکم در گروههـای داخلـی شـهر متمرکـز مـیشـوند (۱ و ۷). همچنین اگر مقـادیر ایـن شـاخص بـر لگـاریتم تعـداد ناحیههای تعریف شده (log n) تقسیم شود، مقدار آنتروپی نسـبیشانون بهدست میآید (۲۷) که در اینصورت مقـادیر مربـوط بـهاین شاخص بین صفر تا یک تغییر خواهد کرد (رابطه ۳).
1235113-48269

Hn in P log( / P ) log(n)i1 i [۳]
Hn: شاخص آنتروپی نسبی شانون به منظور محاسـبه شـاخص آنتروپـی شـانون تعـداد ۱۳ حلقـه متحدالمرکز با نقطه کانونی واقع بر مرکز شهر ساری بـه عـرض ۵۰۰ متر ایجاد (شکل ۲) و شاخص مذکور برای هر سـه نقشـه
۱۸
کاربری سکونتگاهی حاصل از پردازش تصـاویر مـاهوارهایـی و نیز دو نقشه حاصل از پـیشبی نـی رشـد شـهر محاسـبه گرد یـد. براساس نظر یه و لی (۳۴)، ناحیههای تعریف شده برای بررسی میزان پراکندگی باید بهصورت حلقـه هـایی نسـبت مرکـز شـهر (مانند رویکـرد مـورد اسـتفاده در ا یـن تحق یـق) یـا نسـبت بـه جادههای اصلی قرار گرفته باشند، بهطوریکه با مشخص کـردن مساحت هر ناحیه براساس نظر کارشناس، کل محدوده شـهر را در بـر بگیـرد. هـمچنـین عـلاوه بـر آن سـعی شـد تـا میـزان پراکندهروی شهر ساری با مقایسه وسعت کاربری سـکونتگاهی با ازای هر فرد در طول دوره مورد مطالعـه نیـ ز برر سـی گـردد . براساس نظر بارنس (۹) چنانچه وسعت کاربری سکونتگاهی بـا ازای هر فرد در طول زمان افزایش یابد، شهر با توسـعه پراکنـده مواجه شده است.
شکل ۳ نشاندهنده مدل مفهومی مراحل انجـام کـار اسـت.
کلیه پردازشهای انجام گرفتـه بـه منظـور اجـرای هـر یـ ک از مراحل پـردازش تصـاویر، مـدل سـازی رشـد شـهر و محاسـبه شاخص آنتروپی شانون با استفاده از نـرم افزارهـای ENVI 4.8، ArcGIS 9.3 و Idrisi kilimanjaro صورت گرفت.

نتایج
پردازش تصاویر ماهوارهای
در ابتدا به منظور پیشپردازش تصاویر مـاهواره ای، تصـح یحات هندسی و رادیومتریک بر روی تصاویر صـورت گرفـت کـه درنتیجه آن کلیه تصاویر با RMSE کمتر از ۳۸/۰، زمـ ینمرجـع ومقادیر ارزش سلولهای تصویر به مقادیر بازتاب تبدیل شـدند.
سپس با کاربرد روش طبقه بنـدی حـداکثر احتمـال نقشـه هـای کاربری/ پوشش زمین ته یـه گردیدنـد (شـکل ۴). در ا یـن بـین تصویر سـال ۱۳۸۹ بـا ضـریب کاپـا ۹۰ و صـحت کلـی ۹۴ و تصویر سال ۱۳۸۱ با ضریب کاپا ۸۶ و صحت کلی ۸۹ بهترتیب بالاترین و پایینترین صحت پـردازش تصـاویر را نشـان دادنـد (جدول ۳). با استناد بـه تصـاویر حاصـل از پـردازش تصـاویر ماهوارهای، وسعت کاربری مسکونی در منطقه مـورد مطالعـه در

شکل ۲. نحوه قرارگیری حلقهها جهت محاسبه شاخص آنتروپی شانون

شکل ۳. مدل مفهومی مراحل انجام تحقیق
۱۹

343002-2356936

شکل ۴. نقشههای کاربری/ پوشش سرزمین در سال الف) ۱۳۸۹، ب) ۱۳۸۱ و ج) ۱۳۷۱

جدول ۳. مساحت کاربری/ پوشش سرزمین و نتایج ارزیابی صحت آنها
344449-18913

مساحت (هکتار) ارزیابی صحت سال
مسکونی پوشش سبز آب بایر ضریب کاپا صحت کلی
۸۹ ۸۶ ۲۶۳ ۲۸ ۱۵۲۶۹ ۱۴۴۰ ۱۳۷۱
۹۱ ۸۷ ۲۸۴ ۳۲ ۱۴۸۳۱ ۱۸۵۳ ۱۳۸۱
406248219582

۹۴ ۹۰ ۸۴ ۵۶ ۱۴۷۱۳ ۲۱۴۷ ۱۳۸۹

مدت زمان مورد تحقیق روندی افزایشی داشته و وسـعت آن ازحدود ۱۴۰۰ هکتار در سال ۱۳۷۱ به بـ یش از ۲۰۰۰ هکتـار درسال ۱۳۸۹ رسیده است (جدول ۳).

پیشبینی رشد مکانی شهر ساری
به منظور اجـرای مـدل سـلول هـای خودکـار – مـارکوف، ابتـداماتریس احتمال انتقـال سـرزمین تهیـ ه گرد یـد. پـس از آن سـهفاکتور شناسایی شده با مقایس گـذاری توسـط توابـع عضـویت فازی استاندارد شدند و وزن هر یک از آنهـا در فرآینـد تحل یـ ل سلسله مراتبی مشخص گردی د که براساس آن فاکتور نزدیکی به مراکز اقتصادی- تجاری شهر با مقـدار عـددی ۴۳/۰ و فـاکتور نوع کاربری زمین با مقدار عـددی ۱۳/۰ بـهترت یـب بی شـترین و کمترین وزن را به خود اختصاص دادند. شـکل ۵ نشـان دهنـده نقشه شایستگی کاربری سکونتگاهی است.
۲۰
در نهایت با پیشبینی نقشه کاربری/ پوشش سرزمین برای سـال۱۳۸۹ و با مقایسه آن با نقشه واقعی حاصل از پردازش تصـاو یر ماهوارهایی در همان سال، میـ زان شـاخص کاپـای کلـی ۸۰/۸۳ درصد و ROC برابر با ۶۹/۰ بهدست آمد. با اسـتناد بـه مقـادیر صحت پیشبینی بهدست آمده، نقشـه کـاربری مسـکونی بـرای سالهای ۱۴۰۰ و ۱۴۱۰ نیز پیشبی نـی گردیـ د کـه براسـاس آنوسعت کاربری مسـکونی شـهر سـاری در سـال هـای ۱۴۰۰ و ۱۴۱۰ بهترتیب به ۲۵۵۰ و ۲۸۹۱ هکتار خواهد رسید. شـکل ۶ صحت مکانی پیشبینی مدل سلولهای خودکـار – مـارکوف درسال ۱۳۸۹ را نشان میدهد.

شکل ۵. نقشه شایستگی کاربری سکونتگاهی

شکل ۶. صحت مکانی پیشبینی مدل سلولهای خودکار- مارکوف

تعیین گسترش افقی و میزان توسعه پراکنده شهر پس از پیشبینی رشـد کـاربری مسـکونی از شـاخص آنتروپـی شانون استفاده شد تا گسترش افقی شهر ساری در طول ۱۸ سال تحقیق و همچنین ۲۱ سال پیشبینی شده تعیین گردد. براسـاسمقادیر بهدست آمده از شـاخص آنتروپـی شـانون، مقـادیر ایـ ن شاخص در سالهای گذشته و آینـده بـهدلیـ ل افـزا یش وسـعتکاربری سکونتگاهی با سیر صعودی همراه است. مقـاد یر نسـب ی ای ن ش اخص در س ال ۱۳۷۱ براب ر ب ا ۷۸/۰ ب وده و براس اس مدلسازی صورت گرفته به بیش از ۸۵/۰ در سال ۱۴۱۰ خواهـدرسید. جدول ۴ نشاندهنده مقادیر بهدست آمده از شاخص نسبی و مطل ق آنتروپ ی ش انون اس ت. ه م چن ین نت ایج حاص ل از بررسیهـای جمعیتـی نشـان داد کـه وسـعت کـاربری مسـکونیبرحسب هکتار به ازای هر فرد بـدون بـین مقـادیر ۶۸ (در سـال۱۳۴۱۰) تا ۷۳ (در سال ۱۳۸۱) در حال نوسان است (جدول ۵).

بحث و نتیجهگیری
در این مطالعه به بررسی توسعه پراکنده شهر سـار ی بـا کـاربرد
۲۱

فنــون ســنجش از دور، ســامان ه اطلاعــات جغرافیــایی و نیــز شاخصهای ابداع شده برای این منظور پرداخته شد. اسـتفاده ازشاخصهای مختلف توسعه یافته مانند شاخص آنتروپی شـانونو پایش تغییرات آن در طول زمان، میتوانند در فهم بهتـر مـا ازپدیده توسعه پراکنده شهری مفید واقع شوند. شاخص آنتروپـ ی شانون (به گونهای که در قسمت مواد و روشها توصیف شـد)،برای اولین بار در ایران توسط سروسـتان ی و همکـاران ( ۲۷) در بررسی توسعه پراکنده شهر شیراز و سپس در مطالعه حاضـر درشهر سـار ی مـورد اسـتفاده قـرار گرفـت. در ایـ ن دو مطالعـه،شاخص آنتروپی شانون بهدلیـ ل افـزا یش جمعیـ ت و در نتیجـهتوسعه کاربری مسکونی رونـدی افزای شـی را در طـول زمـان ازخود نشان داد. در مطالعه حاضر، شـاخص آنتروپـی شـانون درفاصله زمانی بین سالهای ۱۳۸۱ تا ۱۳۸۹ مقدار سالیانه بیشتری از توسعه پراکنده بین سالهای ۱۳۷۱ تا ۱۳۸۱ را از خود نشـانداد که این امر که حاکی از شدت بـروز سـالیانه ایـ ن پدیـ ده در مقطع زمانی اول نسبت به مقطع زمانی دوم است.
۲۲
جدول ۴. مقادیر مطلق و نسبی شاخص آنتروپی شانون
آنتروپی نسبی شانون آنتروپی مطلق شانون سال
۰/۷۸۳۱۸۵ ۰/۸۷۲۴۲۳ ۱۳۷۱
۰/۷۹۱۳۸۰ ۰/۸۸۱۵۵۳ ۱۳۸۱
۰/۸۰۱۰۶۹ ۰/۸۹۲۳۴۵ ۱۳۸۹
۰/۸۳۹۵۶۳ ۰/۹۳۵۲۲۶ ۱۴۰۰
۰/۸۵۱۴۶۳ ۰/۹۴۸۴۸۲ ۱۴۱۰
جدول ۵. وسعت سکونتگاه به ازای هر فرد

سال

۱۳۸۹

سال

  • 1

پاسخ دهید