مدل‌سازی تأثیرات حاشیه‌نشینی بر تغییرات شهر ارومیه و پیش‌بینی توسعه فیزیکی شهربا استفاده از تصاویر ماهواره‌ای تا افق 1410

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری دانشگاه تبریز

2 دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی دانشگاه تبریز

چکیده

 رشد سریع شهرنشینی یکی از چالش‌های برنامه‌ریزان شهری در قرن 21 است. شهرنشینی سریع در ایران، هجوم مهاجران به شهرها و نبود برنامه‌ای کارا برای اسکان مهاجران سبب ایجاد مناطق حاشیه‌ای پیرامون شهرها، گسترش شهر به پیرامون و تخریب اراضی کشاورزی و باغ‌ها شده است. با توجه به این مسئله، پایش و مدیریت نحوة رشد کالبدی شهر امری ضروری است. پژوهشگران برای مهار گسترش‌های خارج از برنامه، مدل‌های پایش و پیش‌بینی مختلفی ارائه داده‌اند. پژوهش حاضر به تصویرسازی رشد حاشیه‌نشینی با تحلیل لکه‌های رشد حاشیه‌نشینی برای اولین بار در بازة زمانی 32 ساله، با استفاده از تصاویر چندزمانه و مدل زنجیرة مارکوف و سلول‌های خودکار پرداخته است. هدف این نوشتار بررسی فرایند گسترش کالبدی شهر ارومیه بین سال‌های 1363-1395 و پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی تا افق 1410 است. برای اجرای مدل، تصاویر ماهوارة لندست 5، 7 و 8 سال‌های 1363، 1371، 1381، 1391 و 1395 شهر ارومیه تهیه شد. سپس با استفاده از نرم‌افزارهای  ENVI، IDRISIو  ArcGISمیزان تغییرات کاربری اراضی محاسبه و درنهایت دو مدل مذکور اجرا شد. نتایج نشان می‌دهد مساحت اراضی ساخته‌شدة شهری از ۲۰۱۶٫۵۵ هکتار در سال 1363 به 8/6318 هکتار در سال 1395 افزایش ‌یافته است. اراضی باغ و کشاورزی نیز از 20/2571 هکتار در سال 1363 به ۶۲۸٫۷۹ هکتار در سال 1395 کاهش ‌یافته است. همچنین در نیمی از اراضی بایر ساخت‌و‌ساز صورت گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نیز نشان می‌دهد اراضی ساخته‌شدة شهری تا افق 1410 به 01/7523 (58/86 درصد) محدودة طرح جامع خواهد رسید. مساحت باغ‌ها و اراضی کشاورزی به ۶۱۹٫۶ و اراضی بایر نیز به ۵۴۶٫۳۳ هکتار کاهش خواهد یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling the Effects of Marginalization on the Changes in Urmia City and Predicting Physical Urban Expansion Using Satellite Images by 2032

نویسندگان [English]

  • Hassan Mahmoudzadeh 1
  • Kobra Derakhshany 2
  • Sahar Momeni 2
1 Associate Professor of Geography and Urban Planning, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 MA Student of Remote Sensing and GIS, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Introduction
The rapid development of urbanization is one of the challenges for urban planners in the 21st century. Rapid urbanization in Iran with the influx of migrants to the cities without any effective program lead to development of informal settlements and marginal communities in cities, destruction of agricultural land and gardens, and  extreme physical development.
In view of the marginalization due to land degradation around the city, the formation of unsustainable urban network, rising urban crime, increased urban poverty and expanding discordant town, make it essential to have manage the growth and physical development of the city. Researchers have led to developments outside the program to control, monitor and forecast models.
Methodology
Urban modelling in the cellular space, first by the definition of the cellular geography in urban studies has compiled cellular automata and is a perfect tool for modeling the spatial dynamics. Despite the benefits of cellular automata model, this model also has its limitations to create a true urban dynamics, simulation and not powerful enough. Therefore, to fix limits of this model, it is required to combine it with used Markov chain model.
In this research, the Markov chain model and automated cells to simulate land use change process is used to evaluate the physical expansion of the city of Urmia between 1984 -2016 and to predict land use changes to year 1410.
To run the model, Satellite images of Landsat 5 and 7 and 8 in the years of 1984, 1992, 2002, 2012, 2016 of Urmia were prepared and then using ENVI software, IDRISI and ArcGIS, land use changes were calculated and finally the Markov chain model and automated cells were obtained.
Results and discussion
Urmia city due to very favorable natural substrate (highly desirable areas of agriculture and water resources) and the development of communication network and immigration in recent years has experienced rapid population growth. The rapid growth of unorganized settlement causes marginalization and ultimately converts the incorporation of surrounding land into the city, the settlements have been cooperative. An overview of the research (research overviews) carried out in conjunction with the physical growth of the city of Urmia shows the capabilities of satellite images and models existing in connection with this type of data for the evaluation of physical growth of the city.
n this research, use of satellite image information show that urban areas formed around the margins of the city in different time periods is one of the main factors of physical growth in the past decade. This form of growth and the expansion of the city caused the destruction of agricultural land and orchards of the region in particular. Urban area compared with other landuseshas expanded 5 times during this period. Garden and agricultural areas are declined in this period. The garden and agricultural lands around the city have decreased from 29.59 percent in 1984 to to 7.24 percent in 2016. During the period of nearly 32 years, half of bare lands around the city are converted into building environment. . In connection with the expansion of the city of Urmia, the surrounding settlements expanded in all directions. The city is mainly expanded in the South and South West and South East parts of the city. Given that the southern part of the city is mainly agricultural lands and gardens, this area has been changed into urban use.  In the South-Eastern part the largest land use is bare lands for the city.  A lot of Gardens and agricultural land of Urmia City are destroyed. It also reviews how the expansion of the city at this time indicated growth in the initial nucleus of the marginalization and the rural settlements around the city. The simulation results also show that until year 2030, urban built lands will increase to 7523.01 hectare (86.58 percent) according to master plan. The area of gardens and agricultural lands reduced to 619.60 hectares and arid lands to 546.33 hectares.
Conclusion
 According to the tips listed in the city of Urmia, satellite imagery, maps and the results offered the following suggestions:

Due to the growth of the city and making indiscriminate opposition to the species of mushrooms and marginalization of the most recent period, it is necessary to monitor the municipality more accurate and more serious.
The physical development of the city update monitoring using satellite images with better separation for classification of land cover maps in the next research.
Due to being a dynamic process of land-use changes over time, it is recommended. In the meantime, the next research the use of dynamic models of physical and economic factors such as CA_Markov, social, and political factors, affecting the user changes, as well as comments to be considered.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Urmia city
  • Markov Chain
  • cellular automata
  • Physical Urban Expansion
  • marginalization
احدنژاد روشتی، محسن و سید احمد حسینی، 1390، ارزیابی و پیش‌بینی تغییرات و پراکنش افقی شهرها با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای چندزمانه و سیستم اطلاعات جغرافیایی (نمونة موردی: شهر تبریز در مقطع زمانی 1363-1389)، مجلة پژوهش و برنامه‌ریزی شهری، سال دوم، شمارة ۴، صص 1-20.
بمانیان، محمدرضا و هادی محمودنژاد، 1387، نظریه‌های توسعة کالبدی شهر، چاپ اول، انتشارات سازمان شهرداری‌ها و دهیاری‌های کشور، تهران.
پورمحمدی، محمدرضا و رسول قربانی، 1381، شیوه‌های حفاظت از باغ‌ها و اراضی کشاورزی و آثار آن بر تراکم شهری در ایران، دو‌فصلنامة علمی-پژوهشی معماری، شهرسازی صفه، سال چهاردهم، شمارة 38، صص 23-34.
رهنما، محمدرحیم و غلامرضا عباس‌زاده، 1387، اصول و مبانی مدل‌های سنجش فرم کالبدی شهر، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، مشهد.
روستا، زهرا و همکاران، 1392، ارزیابی روند توسعة فیزیکی شهر شیراز و تأثیر شرایط فیزیوگرافیک بر روند تغییرات کاربری اراضی، مجلة جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، سال بیست‌و‌چهارم، شمارة 1، صص 183-200.
روستایی، شهریور و فرامرز هادوی، 1393، شبیه‌سازی رشد شهری با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای (مطالعة موردی: شهر زنجان)، کنفرانس بین‌المللی توسعة پایدار، راهکارها و چالش‌ها با محوریت کشاورزی، منابع طبیعی، محیط‌زیست و گردشگری، صص 1-12.
زارعی، رضا و علی‌اصغر آل‌شیخ، 1391، مدل‌سازی توسعة شهری با استفاده از اتوماسیون سلولی و الگوریتم ژنتیک (منطقة مورد مطالعه: شهر شیراز)، مجلة پژوهش و برنامه‌ریزی شهری، سال سوم، شمارة ۱۱، صص 1-16.
عزیزی قلاتی، سارا و همکاران، 1395، پیش‌بینی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی با استفاده از مدل زنجیرة مارکوف (مطالعة موردی: منطقه کوهمره سرخی استان فارس)، سنجش‌ازدور و سامانة اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال هفتم، شمارة ۱، صص 59-71.
فاطمی، سید باقر و یوسف رضایی، 1389، مبانی سنجش‌ازدور، چاپ دوم، انتشارات آزاده، تهران.
فیضی‌زاده، بختیار، 1387، آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش طبقه‌بندی شیءگرا (مطالعة موردی: شهرک اندیشه)، همایش ژئوماتیک، ص 2.
قهرمانی، جعفر، 1383، کاربرد زنجیرة مارکوف در برنامه‌ریزی نیروی انسانی (رویکردی کاربردی برای مدیران منابع انسانی در سازمان‌های اجتماعی)، مجلة تحول اداری، دوره هفتم، شمارة 43-44، صص 76-93.
 کرم، عبدالامیر، 1384، تحلیل تناسب زمین برای توسعة کالبدی در محور شمال غرب شیراز با استفاده از رویکرد ارزیابی چندمعیاری (MCE) در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی، نشریة پژوهش‌های جغرافیایی، دورة سی‌و‌هفتم، شمارة 54، صص 93-106.
مجتهدزاده، غلامحسین، 1382، برنامه‌ریزی شهری در ایران، چاپ چهارم، انتشارات دانشگاه پیام‌نور، تهران.
مشهدی‌زاده‌ دهاقانی، ناصر، 1373، تحلیلی از ویژگی‌های برنامه‌ریزی شهری در ایران، دانشگاه علم و صنعت، تهران.
منصوریان، حسین و همکاران، 1392، پویایی فضایی-زمانی نظام شهری ایران (1335-1395)، پژوهش‌های جغرافیایی برنامه‌ریزی شهری، دورة اول، شمارة 1، صص 21-42.
مهندسان مشاور معماری و شهرسازی، 1389، طرح تجدیدنظر طرح جامع شهر ارومیه بررسی و شناخت شهر، وزارت مسکن و شهرسازی سازمان مسکن و شهرسازی استان آذربایجان غربی.
 میرباقری، بابک و عباس علی‌محمدی سراب، 1385، شبیه‌سازی نحوة گسترش کاربری شهری با استفاده از داده‌های سنجش‌ازدور و مدل سلول‌های خودکار (مورد مطالعاتی: شهرستان اسلام‌شهر)، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی.
 نظریان، اصغر و الناز همپانژاد، 1392، تحلیل فرایند رشد و تکوین شهر ارومیه با بهره‌گیری از هم‌پوشانی عکس‌های هوایی در سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، فصلنامة جغرافیایی سرزمین، سال دهم، شمارة 39، صص 37-52.
هادوی، فرامرز و همکاران، 1392، ارزیابی و پیش‌بینی گسترش افقی شهر قزوین با تأکید بر تغییرات کاربری اراضی، طی دورة 1986-2011، فصلنامة اقتصاد و مدیریت شهری، شمارة ۵، صص 15-27.
جباری، محمدکاظم و سیمین احمدی، 1392، مدل‌سازی توسعه شهری با استفاده از سامانة اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سلول‌های خودکار، چاپ اول، نشر آذر کلک، زنجان.
21. Ahadnejad M., and Hoseini A., 2011, Assessment and Predict of Change and Landspace Dispersion by Using Sevral Time Satelife Image and Geographic Information System in Tabriz City 1984-2010, Journal of Research in Urban Planning,Vol. 2, No. 4. PP. 1-20. (In Persian)
22. Bmanian M., and Mahmoudnejad, H., 2008,Theory of Urban Development, Publication of Municipal and Village Administrations of Iran, Tehran, Vol. 1. (In Persian)
23. Pour-Mohammadi, M., and Ghorbani, R., 2002,Gardens and Agricultural Land Conservation Practices and Its Impact on Urban Congestion in Iran,Journal of Architecture Urban PlanningQuarterly, Vol. 14, No. 38. PP. 23-34. (In Persian)
24. Rahnema M., and Abbaszade GH., 2008, Principles of Measurement Models the Physical Form of the City,Publications University of Mashhad, Mashhad. (In Persian)
25. Rousta, Z., Monavari, S. M., Darvishi, M., Falahati, F., and Morovati, M., 2013, Evaluating Trend of Physical Urban Expansion of Shiraz City and Physiographic Conditions Effect on Land Use Changes, Geography and Environmental Planning Journal, Vol. 49, No. 1, PP. 183-200. (In Persian)
26. Roustai, SH., and Hadavi F., 2014, Urban Growth Modeling Using Satellite Images in Zanjan, International Conference on Sustainable Development, Strategies and Challenges with a Focus on Agriculture, Natural Resources, Environment and Tourism, PP. 1-12. (In Persian)
27. Zarei R., and AL Sheikh A., 2012, Urban Development Modeling by Using Cellular Automation and Genetic Algorithm in Shiraz,Research and Urban Planning of Journal, Vol. 3, No.11. PP.1-16. (In Persian)
28. Azizi Ghalati, S.  et al., 2016, Perdict the Spatial Vertiatians in Landuse by Using Markov Chain Model in Kuhhmarreih Sorkhi Region in Fars Provin, Remot Sensing and Geographical Information System in Natural Sources, Vol. 7, No. 1, PP. 59-71. (In Persian)
29. Ftemi, B., and Rezaei, Y., 2010, Remot Sensing Fundition, Edition 2, Azad Publication Tehran. (In Persian)
30. Feizizade B., 2008, Landuse Change Detection by Using Image Base Way in Andishe Towny, Geomatic Conference, PP. 2. (In Persian)
31. Ghahramani J., 2004,Application of Markov Chain in Manpower Planning (Functional Approach to Human Resource Managers in Social Organizations),Journal of Administrative Change, Vol. 7, No. 43-44, PP. 76-93.
32. Karam, A., 2005, Analysis of Land Suitability for Physical Development at the Heart of the North West of Shiraz Using Multi Criteria (MCE) Evaluation in GIS,Journal of Geographical, Vol. 37, No. 54. PP. 93-106. (In Persian)
33. Mojtahezade, Gh., 2003,Urban Planning in Iran, Edition.4,University Poblication Payam Nour (PNU), Tehran. (In Persian)
34. Mojtahedi Zade Dehaghani N., 1994, An Analysis of the Characteristics of Urban Planning in Iran,University of Science and Industry. (In Persian)
35. Mansourian H., et al, 2013, Dynamic Spatial - Temporal Urban System of Iran (1956-2016), Geographical Urban Planning Research, Vol. 1, No. 1, PP. 21-42.
36. Engineers Architecture and Urbanism, 2010, The Revised Master Plan Assessment Plan Urmia City, Department of Housing and Urban Development, Housing and Urban Development West Azerbaijan Province. (In Persian)
37. Mir Bagheri, B., Ali Mohammadi Sarab, A., 2006, The Expansion of Urban Land Use Simulation Data Using Remote Sensing and Cellular Automata Model (Case Study: City of Islam Shahr), Masters Thesis, Shahid Beheshti University, PP. 2. (In Persian)
38. Nazarian, A., and Hmpanzhad, E., 2013, Explanation and Analysis of the Physical Growth and Development Process of Urmia Based on Applying Overlapped Aerial Images in GIS Software, Geographical Territory, No. 39. PP. 37-52. (In Persian)
39. Hadavi F., et al, 2013, Evaluating and Predicting Horizontal Expansion of the City of Qazvin Emphasizing the Land-Use Changes From 1986 to 2011, Urban Economics and Management, No. 5. PP. 15-27. (In Persian)
40. Jabbari, M. K., and Ahmadi, S., 2012, Modeling Urban Development Using the Geographic Information System (Gis) and Cellular Automata, Azar Klk, Zanjan. (In Persian)
41. Ahadnejad, M., Maruyama, Y., and Yamazaki, F., 2009, Evaluation and Forecast of Human Impacts Based on Land Use Changes Using Multi-Temporal Satellite Imagery and GIS: A Case Study on Zanjan, Iran, J. Indian Soc. Remote Sensing, No. 37, PP. 659-669. (In Persian)
42.   O'Sullivan , D and Torrens, P. M., 2001, Cellular Automata and Urban Simulation, Where Do We Go From Environment and Planning B: Planning and Design, Vol. 28, PP. 163-168.
43. Benenson, I., and Torrens, P. M., 2004, Geosimulation, Automata-Based Modeling of Urban Phenomena, England.
44. Chardon, Anne-Catherine,1999, Ageographic Approach of the Global Vulnerability in Urban Area: Case of Manisales, Colombian Andes, Vol. 49, No. 2, PP. 197-212.
45. Dietzel, C., and Clarke, K. C., 2004, Spatial Differences in Multi-Resolution Urban Automata Modeling, Transactions in GIS, Vol. 8, No. 4, PP. 479-492.
46. Pickett, S. T. A., et al., 2011, Urban Ecological Systems: Scintific Foundation and a Decade of Progress, Journal of Enviranmental Management, No. 92, PP. 331-382.
47. Sang, L., Zhang, C., Yang, J., Zhu, D., and Yun, W., 2011, Simulation of Land Use Spatial Pattern of Towns and Villages Based on CA–Markov Model, Mathematical and Computer Modelling, Vol. 54, No. 3, PP. 938-943.
48. Sullivan, D., 2001, Eploring Spatial Process Dynamics Using Irregular Cellular Automaton Models, Geographical Analysis,Vol. 33, No. 1, PP. 1-18.
49. Sullivan, D., and Torrens, P. M., 2000, Cellular Models of Urban Systems, Center for Advanced Spatial Analaysis, University College London.
50. Tobler, W., 1979, Cellular Geography, Philosophy in Geography, Vol. 20, PP. 379-386.
51. Torrens, P. M., 2000, How Cellular Models of Urban Systems Work, CASA Working Paper Series, P. 28, available online at: www.casa.ucl.uk, pp.5-68.
52. White, R., Engelen, G., and Uljee, I., 1997, The Use of Constrained Cellular Automata for High-Resolution Modelling of Urban Land-Use Dynamics, Vol. 24, No. 3, PP. 1-18.