مدل سازی رشد شهری

به منـظور مدل سـازی توسعة شهری برای شـهر گـرگان طی دورة زمـانی1987- 2001 از روش مدل سازی رگرسیون لجستیک که از روش های برآورد تجربی است استفاده شد. برای انجام این عمل از سه گروه متغیر مستقل شامل متغیرهای اجتماعی- اقتصادی، بیوفیزیکی و کاربری زمین استفاده شد. برای حذف متغیرهای همبسته، کوواریانس بین متغیرها مورد بررسی قرار گرفت و با توجه به نتایج تحلیل، متغیرهای فاصله از مناطق اداری، رفاهی و مناطق شهری به دلیل کوواریانس بیش از 9/0 از بین متغیرها حذف شد. برای بررسی صحت مدل سازی و ارزیابی متغیرها در مرحله حساسیت سنجی مدل به متغیرهای مستقل از روش ROC استـفاده شـد و میزان آن برای مدل با داده های کامل 87/0 برآورد شد. با بـهره گیری از تصویر احتمال حاصل از این مدل که احتمال تغییر کاربری به کاربری شهری را برای آینده نشان میدهد، الگوی رشد شهری منطقه مورد مطالعه برای سالهای 2010، 2020، 2030 و 2040 استخراج شد. برای استخراج این نقشه ها، مناطق با بالاترین احتمال از تصاویر احتمال جدا شدند. براساس حساسیت سنجی مدل به حذف متغیرهای مستقل با استفاده از ROC و مقایسة آن با مدل کامل، میزان اثر 10 متغیر مختلف بر رشد شهری گرگان مشخص شد. در بین متغیرهای مورد استفاده، کاربریهای کشاورزی و مرتعی مؤثرترین داده ها برای رشد شهری گرگان در مقایسه با متغیرهای دیگر بودند که نشان از آن دارند کاربری های فعلی منطقه و بویژه تبدیل زمین های زراعی و مرتعی نقش مهمی در رشد شهری در گرگان داشته است.

مدل های شبکه عصبی مصنوعی از مدل های اطلاعات محور به شمار می آیند. مدل تبدیل کاربری/ پوشش زمین، از مدل هایی است که شبکه عصبی مصنوعی را با سیستم اطلاعات جغرافیایی مرتبط می سازد و برای مدل سازی توسعه شهری در شهر گرگان در دوره زمانی سال های 2001-1987 از همین مدل استفاده شد. این مدل از 6 برنامه کاربردی که در برنامه MS-DOS اجرا می شود، تشکیل شده است. در این مطالعه، سه گروه از متغیرها شامل متغیرهای بیوفیزیکی، اقتصادی - اجتماعی و کاربری زمین به کار برده شد. ده متغیر موثر بر توسعه شهری از سه گروه مذکور به عنوان نود ورودی و متغیر وابسته تغییرات شهری به عنوان نود خروجی مورد استفاده قرار گرفتند. استفاده از نود مخفی، برای شناسایی ارتباطات غیرخطی در مدل بوده است. انجام مدل در چرخه 3000 دارای کمترین میزان خطای مجذور میانگین مربعات بود؛ لذا از این چرخه برای استخراج مناطق توسعه شهری آینده و حساسیت سنجی مدل استفاده گردید. برای تایید مدل از تصویر احتمال این چرخه استفاده شد که رویکرد آماریRelative Operating Characteristic (ROC) برای آن 0.75 برآورد گردید و باعث تایید مدل در شرایط پیش گفته شد. با استفاده از این تصویر، الگوی توزیع شهری برای سال های 2010، 2020، 2030 و 2040 استخراج گردید. اثر نسبی متغیرها با استفاده از ROC و با روش حذف یک متغیر، و اجرای مدل با متغیرهای باقی مانده و مقایسه با مدل کامل برآورد گردید. برای انجام این کار، 11 شبکه با داده های کامل و داده های بدون یک متغیر ایجاد شد و مراحل آموزش و آزمون برای همه آنها به اجرا درآمد. متغیرهای کاربری زمین های تحت کاشت، تعداد سلول های شهری و کاربری مرتعی دارای بیشترین اثر در دوره زمانی مورد مطالعه بودند؛ و متغیرهای فاصله تا مراکز آموزشی، کاربری جنگل و زمین های بایر کمترین اثر را بر رشد شهری گرگان داشتند؛ به عبارت دیگر، مشخص شد که نوع کاربری منطقه تاثیر زیادی بر توسعه شهری در گرگان دارد.

مد ل سازی رشد شهری و تغییرات صورت گرفته د ر کاربری اراضی جزء جد ایی ناپذیری از برنامه ریزی برای توسعه پاید ارند . تحقیق حاضر نیز د ر نظر د ارد رشد و توسعه شهری را برای کلان شهر تهران از بعد زمانی و توزیع مکانی، مد ل سازی نماید . بد ین منظور ابتد ا با استفاد ه از تصاویر سری زمانی ماهواره لند ست، نقشه های کاربری اراضی برای سال های 1988، 2002 و 2013 با رویکرد شئ پایه مورد طبقه بند ی قرار گرفت. د ر گام بعد ی با بهره گیری از مد ل رگرسیون لجستیک میزان تأثیر متغیرهای مستقل د ر رابطه با گسترش شهری شامل چهارد ه متغیر د ر قالب د و گروه متغیرهای محیطی-طبیعی و اجتماعی – اقتصاد ی د ر د وره 1988 تا 2002، به صورت ضریب د ر معاد له رگرسیون محاسبه شد ه و نقشه پتانسیل گسترش شهری تولید گرد ید . ارزیابی عملکرد رگرسیون لجستیک با استفاد ه از د و شاخصPseudo R2 و ROC با مقاد یر به ترتیب 32/0 و 89/0 نشانگر برازش خوب رگرسیون و قابلیت تشریحی مناسب آن بود . د ر اد امه مساحت تغییرات برای سال مورد انتظار با استفاد ه از تحلیل زنجیره مارکوف به صورت کمی پیش بینی شد . د ر نهایت با استفاد ه از خروجی های د و مد ل رگرسیون لجستیک و تحلیل زنجیره مارکوف، با بهره گیری از مد ل خود کاره های سلولی ، رشد شهری برای سال 2013 مد ل سازی گشت که مقایسه آن با تصویر طبقه بند ی شد ه سال 2013 نشان می د هد مد ل مورد استفاد ه با د قت نسبی برآورد مساحت93/0 و ضریب کاپای 87/0 یک مد ل موفق بود ه است. بر این اساس از همین مد ل برای برآورد رشد شهری د ر سال 2025 استفاد ه گرد ید و برای این کار از تصاویر سال های 2002 و 2013 استفاد ه شد .

شبیه سازی رشد شهری، در یک مسیر پایدار و بهینه، همواره از چالش های موجود در عرصه های مدیریت و برنامه ریزی شهری می باشد. هدف از این تحقیق شبیه سازی رشد شهری به وسیله خودکاره سلولی برداری و نمایش چگونگی رشد و توسعه شهر در یک ساختار قطعه مبنا، با تفکیک پذیری مکانی بالا، می باشد. در این مدل ساختار همسایگی به صورت یک بافر خارجی از لبه های پارسل و بر اساس یک تابع وزن دار از مولفه های فاصله، مساحت و کاربری قطعات کاداستری تعریف شده است. مدل ارائه شده با استفاده از داده های مکانی منطقه 22 شهرداری تهران پیاده سازی و تحلیل شده است. نتایج ارائه شده بیانگر توانایی مدل در ارزیابی اثرات متقابل کاربری های مختلف شهری در اندازه های مختلف و فاصله های گوناگون از یکدیگر بوده و همچنین نشان دهنده رشد شهر در یک تناسب قابل قبول چیدمان کاربری های مختلف شهری می باشد. از آنجایی که در این مدل، امکان تخصیص کاربری های مختلف شهری فراهم شده، می توان از آن در زمینه تصمیم گیری های مکانی و برنامه ریزی کاربری اراضی شهری بهره جست.