مدل سلول های خودکار

مدل سازی تغییرات کاربری اراضی، ابزاری ضروری برای تجزیه و تحلیل های محیط زیستی، برنامه ریزی  و مدیریت محسوب می گردد. در حال حاضر آشکار سازی و مدلسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از تصویر ماهواره ای ابزاری سودمند برای درک تغییرات زیست محیطی در رابطه با فعالیت های انسانی به حساب می آیند. ناحیه مورد مطالعه یکی از مناطق ایران است که هدف تجاوزساخت و ساز های بی رویه و بدون برنامه قرار گرفته است.  توسعه شهری و رشد جمعیت منجر به تغییرات الگوی فضایی شده و کاربری بخش زیادی از منابع طبیعی را  تحت تأثیر قرار داده است. در این تحقیق از تصاویر ماهواره لندست در سال های ۱۹۸۶، ۲۰۰۲، ۲۰۱۸ برای طبقه بندی و آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی استفاده شده است.پس از رفع خطاهای تصاویر ماهواره ای چهار کلاس عارضه، ساخت و ساز مسکونی و غیر مسکونی، پوشش گیاهی، کوه و مرتع و راه، جهت بررسی تغییرات در نظر گرفته شد. عملیات میدانی و برداشت عوارض نمونه، با گیرنده های GPS دو فرکانسه در محدوده مورد مطالعه انجام شد. سپس این عوارض به نرم افزار معرفی و با روش ماشین های بردار پشتیبان [1] طبقه بندی روی تصاویر سه دوره انجام و میانگین دقت کلی و میانگین ضریب کاپا [2]   در این روش به ترتیب  ۶۲ /۹۶ % ، ۳۳/۸۵ % محاسبه گردید. بیشترین تغییرات مربوط به کلاس کاربری های مسکونی و غیر مسکونی و راه می باشد. بیش ترین تغییرات مربوط به ساخت و ساز مسکونی ۰۶/۹ درصد و راه ۱ درصد می باشد، که این روند رو به افزایش سبب کاهش دو کلاس عارضه کوه و مرتع و پوشش گیاهی به ترتیب به میزان ۰۷/۹ و۱/۰ درصد شده است. در ناحیه مورد مطالعه اکثر پوشش های گیاهی و زمین های کشاورزی تبدیل به شهرک های صنعتی و ویلاهای تفریحی شده است.  در راستای چنین تغییراتی زنجیره مارکوف توانایی خوبی برای پیش بینی احتمال تغییرات را دارد و بر پیش بینی های تغییرات کاربری اراضی متمرکز  است در حالی که اتوماتای ​​ سلولی به عنوان یک روش قدرتمند در تشخیص تغییرات مؤلفه مکانی فضایی است. به این منظور جهت پیش بینی تغییرات در کمیت و فضا  از مدل ترکیبی زنجیره مارکوف و سلول های خودکار استفاده گردید و نقشه کاربری اراضی برای سال ۲۰۵۰  شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که مدل های مارکوف اطلاعات مفیدی در اختیار ما قرار می دهد که می تواند برای برنامه ریزی کاربری اراضی در آینده  مفید واقع شود. <br clear="all" /> [1]- SVM [2]- Overall Accuracy

یکی از تغییرات عمده در ساختار فضایی شهرها که بعد از انقلاب صنعتی رخ داد ، ظهور مناطق کلانشهری بود که دارای الگوی خاص خود از نظر رشد شهری، نظام اسکان، اندازه شهر، ساختار فضایی بودند. امروزه این مناطق به الگوی غالب شهرنشینی بویژه در حوزه کشورهای جنوب محسوب می شوند. از میان مسائل کلیدی مرتبط با این مناطق نحوه استفاده از زمین و رشد فیزیکی شهرهای موجود در آن است. هدف مقاله حاضر تبیین الگوی رشد شهر دماوند به-عنوان یکی از شهرهای موجود در این منطقه با تأکید بر سیاست های دولت در زمینه استفاده از زمین شهری است. تهران به عنوان مرکز این منطقه تغییرات فیزیکی-اقتصادی و اجتماعی متنوعی را بعد از دوره مدرنیزاسیون در ایران تجربه کرد. به ویژه بعد از دهه 1350 که توسعه پیوسته تهران جای خود را به توسعه منفصل و پراکنده داد، چشم انداز اجتماعی–فضایی شهرهای پیرامون تهران مانند شهر دماوند نیز به طور معناداری تغییر کرده است. براین اساس، هدف مقاله حاضر این است که نخست سیاست های دولت را در زمینه استفاده از زمین در شهر دماوند تبیین می کند. سپس با استفاده از مدل سلول های خودکار روند تغییرات در ساختار شهر دماوند در فاصله زمانی 1366-1396 تحلیل کند. در نهایت، مقاله حاضر تلاش می کند که و روندهای رشد فیزیکی شهر در دوره زمانی 1396-1410 شبیه سازی نماید. نتایج حاصل از این مقاله نشان داد که فرایندها و الگوهای فضایی-زمانی رشد شهرها در مناطق کلانشهری شرق تهران مانند شهر دماوند بازنمایی فضایی ساختارها و روابط اجتماعی-اقتصادی و سیاسی خود کلانشهر تهران است. همچنین، روند رشد و گسترش شهری در تهران و نواحی پیرامون در مقایسه دوره قبل از مدرنیزاسیون، از الگوهای رشد متفاوتی پیروی می کند. تبیین رشد فیزیکی شهرها در مناطق کلانشهری به برنامه ریزان و مدیران شهری این امکان را می دهد که رشد فیزیکی شهر را به نحو کارآمدی مدیریت کنند.

الگوی رشد شهر، ازآنجاکه با یکی از محدودترین منابع در دسترس انسان یعنی زمین سروکار دارد، از موضوعات مهم در برنامه ریزی شهری است. بررسی مراحل رشد و توسعه کالبدی کلان شهرهای جهان از گذشته تا به امروز نشان می دهد که سیاست های مستقیم وغیرمستقیم دولت درتغییرات الگوهای رشد،به ویژه در مناطق کلان شهری،بسیار مهم بوده واین سیاست ها در سایر تغییرات از جمله تغییرات تکنولوژیک مؤثر باعث رشد فیزیکی سریع شهرها و تبدیل شهرهای فشرده به شهرهای گسترده شده است. مطالعه الگوهای رشد کلان شهری ناشی از سیاست های دولتی در بسیاری از کشورهای درحال توسعه و توسعه یافته با توجه به شرایط خاص اقتصادی- اجتماعی کشورها نشان می دهد که مدیریت و برنامه ریزی علمی باید براساس درک مناسبی از فرایندهای فضایی-زمانی رشد شهری باشد. کلان شهر تهران،به عنوان مهم ترین شهر کشور،از شروع تحولات اقتصادی–اجتماعی سدهحاضر سکونتگاه های پیرامون خود را تحت تأثیر قرار داد و این سکونتگاه ها به صور مختلف از تغییرات فیزیکی-اقتصادی و اجتماعی موجود در تهران تأثیر پذیرفتند؛ این امر سبب شد الگوهای رشد متفاوت متأثر از سیاست های زمین شهری در پیرامون کلان شهر تهران شکل یابد. این مقاله با هدف تبیین الگوهای رشد شهرهای پیرامون کلان شهر تهران با تأکید بر سیاست های مستقیم دولت بر زمین شهری تدوین شده است. تحقیق حاضر از نوع توصیفی-تحلیلی استو شیوهجمع آوری اطلاعات مطالعات کتابخانه ای است. در این مقاله به بررسی سیاست های مستقیم دولت در دو شهرشرقی کلان شهر یعنی رودهن و پردیسپرداخته شده و سپس با استفاده از مدل سلول های خودکار نوع تغییرات در هر شهر ناشی از سیاست ها ترسیم شده و همچنین رشد آتی این شهرها الگوسازی شده است. نتایج حاصل نشان داد فرایندها و الگوهای فضایی-زمانی رشد شهری در مناطق کلان شهری شرق تهران بازنمایی فضایی ساختارها و سازوکارهای اجتماعی-اقتصادی و سیاسی حاکم بر جامعه بوده واین سیاست ها در شکل دهی الگوهای متفاوت رشد در شهرهای پیرامون نقش اساسی داشتهاست.

سفیدرود به عنوان بزرگ ترین و مهم ترین رودخانه سواحل جنوب دریای خزر نقش مهمی در زندگی، فعالیت ها و سرمایه های انسانی منطقه دارد. عوامل مورفولوژیک رودخانه و محیط های پیرامون آن و پیش بینی شرایط آینده می تواند در برنامه ریزی و آمایش دشت های ساحلی مؤثر و ضروری واقع شود. در این پژوهش از تصاویر ماهواره ای لندست 5، 7 و 8 سال های، 2002،1987 و 2018، همراه با داده های تغییرات تراز دریای خزر و دبی سفیدرود، بررسی های میدانی و نرم افزارهای Envi 5.3، ArcGIS 10.4.1 و Idrisi TerrSet به عنوان ابزار تحقیق بهره گرفته شد. ابتدا مقادیر احتمال تبدیل کاربری اراضی در سال 2018 بر مبنای مدل تلفیقی زنجیره مارکوف و سلول های خودکار به دست آمد. نتایج نشان داد که مدل تلفیقی، دارای دقت و صحت بالایی جهت پیش بینی الگوی آینده است. سپس با توجه به دقت و صحت خروجی مدل، نقشه پیش بینی کاربری اراضی و مورفولوژی رودخانه برای سال 2030 تهیه شد. با برازش دو نقشه سال 2018 و پیش بینی 2030 تغییرات محتمل در محیط رودخانه به دست آمد و در چهار محدوده مورد تحلیل قرار گرفت. درنهایت با استفاده از داده های تغییرات تراز دریای خزر و دبی سالانه رودخانه سفیدرود، روند تغییرات و پیش بینی مدل، موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین احتمال تغییرات در منطقه مطالعه مربوط به واحدهای رودخانه، اراضی ساحلی، تأسیسات ساخت انسان و دشت است. همچنین تا سال 2030، روند افزایش عرض کانال رودخانه رخ خواهد داد. این امر نشان دهنده افزایش میانگین دبی سالانه رودخانه تا حدود 100 مترمکعب بر ثانیه و افزایش تراز دریای خزر به سطح بالاتر از 27- متر تا سال 2030 است.

در سال های اخیر، وقوع چندین مورد سیل مخرب در دشت جنوب شرقی دریای خزر، ناشی از طغیان آب گرگانرود، موجب تلفات و خسارات فراوانی شده است. پیش بینی شرایط آینده مورفولوژیک رودخانه و محیط های پیرامون آن از عوامل ضروری در برنامه ریزی و آمایش دشت های ساحلی است. در این پژوهش از تصاویر ماهواره ای لندست 5، 7 و 8 سال های، 2002،1987 و 2018، همراه با بررسی های میدانی، مطالعات نرم افزاری و مدل تلفیقی زنجیره مارکوف و سلول های خودکار به عنوان ابزار تحقیق بهره گرفته شد. صحت مدل سازی با استفاده از نقاط کنترل زمینی تصادفی مورد تأیید قرار گرفت. همچنین نحوه عکس العمل کانال رود در زمان وقوع رخداد سیلاب براساس تصویر ماهواره ای سوم آوریل 2019 موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، بیشترین احتمال تغییرات در منطقه مطالعه در واحدهای رودخانه، دشت و تأسیسات ساخت انسان پیرامون دریاچه سد وشمگیر وجود دارد. همچنین شیب هیدرولیکی بسیار کم گرگانرود در نواحی پایین دست سد وشمگیر، موجب عدم تخلیه سریع سیلاب و ایجاد جریان دبی معکوس و طغیان آب به اراضی پیرامون آن است. این پدیده موجب تداخل سیلاب گرگانرود و سرشاخه های قره سو در محدوده بین سلاق یلقی و آق قلا می شود. لذا افزایش تراز ارتفاع کرانه های بین سرشاخه های گرگانرود و قره سو می تواند از تداخل جریان در آن ها جلوگیری نموده و سبب کاهش مخاطره سیل گیری اراضی پیرامون قره سو شود. با توجه به طغیان آب و انتقال سیلاب از طریق کانال های متروک گرگانرود در اراضی شمال آق قلا تا سیمین شهر، احداث کانال اضطراری تخلیه سیلاب از مسیر کانال های متروک، می تواند یک راهکار دائمی برای کنترل سیل در این مناطق باشد.

الگوهای مختلف توسعه سکونتگاهی اثر مستقیمی بر شکل گیری جزایر گرمایی شهری دارند و استفاده از مدل های مکانی نقش مهمی در بهبود درک این اثرات ایفا می کند. ازاین رو در مطالعه حاضر، از مدل سلول های خودکار برای پیش بینی توسعه مناطق سکونتگاهی آینده در شمال ایران (جلگه دشت گیلان) برای سال های 2035 و 2050 تحت سه سناریوی رشد اقتصادی (BAU)، حفاظت از محیط زیست (ENV) و رشد فشرده (COM) استفاده شد. لایه های دمای سطح زمین مناطق سکونتگاهی از سه تصویر ماهواره لندست در سال های 2002، 2012 و 2022 با مقادیر میانگین 14/33، 38/36 و 78/34 درجه سانتی گراد بازیابی شد. نتایج تحلیل های آماری نشان داد که قطعات طیفی مستخرج از تحلیل شی گرای تصاویر ماهواره ای، پیش بینی دقیق تری از میانگین دمای سطح زمین ارائه می دهند. با استفاده از مساحت قطعات طیفی و درصد مرز مشترک آن ها با قطعات مجاور، یک مدل رگرسیونی برای پیش بینی دمای سطح زمین مناطق سکونتگاهی پیش بینی شده برای سال های 2035 و 2050 ساخته شد (617/0=R2). بالاترین میانگین دمای سطح زمین تحت سناریوی COM (88/33 درجه سانتی گراد) در سال 2050 به دست آمد، درحالی که کمترین مقدار میانگین دمای سطح زمین تحت سناریوی ENV در سال 2050 (23/31 درجه سانتی گراد) مشاهده شد. با توجه به نتایج این مطالعه، میانگین دمای سطح زمین مناطق سکونتگاهی به اندازه و پیکربندی فضایی قطعات طیفی سکونتگاهی در مقیاس محلی و الگوهای گسترش مناطق سکونتگاهی (سناریوها) در سطح منطقه ای وابسته است.