بررسی تغییرات کاربری اراضی شهر هرات با استفاده از تصاویرماهواره ای بین سال های 2015 تا 2022 (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
سابقه و هدف: در سال های اخیر، تغییرات کاربری اراضی به ویژه در مناطق شهری، از چالش های مهم در حوزه برنامه ریزی شهری، مدیریت منابع طبیعی و توسعه پایدار شناخته شده است. با افزایش جمعیت، گسترش ساخت وسازها و رشد فزاینده تقاضا برای اراضی شهری، نیاز بیش ازپیش به پایش و تحلیل دقیق تغییرات کاربری اراضی، به منظور مدیریت بهینه منابع و تدوین سیاست های کارآمد توسعه شهری، احساس می شود. در این راستا، تحقیق حاضر با هدف بررسی روند تغییرات کاربری اراضی در شهر هرات، طی سال های ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۲ انجام شده است. برای این منظور، از تصاویر ماهواره ای لندست ۸ مربوط به سنجنده OLI استفاده شد که با توجه به ویژگی های طیفی و مکانی مناسب، قابلیت بالایی در تحلیل تغییرات کاربری اراضی دارد. مواد و روش ها: ابتدا پیش پردازش های لازم، ازجمله تصحیح رادیومتریکی، تصحیح هندسی و تصحیح اتمسفری، درمورد تصاویر ماهواره ای جمع آوری شده متعلق به دو سال مورد نظر انجام شد تا دقت تحلیل های بعدی افزایش یابد. پس از مراحل پیش پردازش، چهار کلاس کاربری اراضی شامل اراضی خاکی، پوشش گیاهی، مناطق مسکونی و اراضی آبی در محدوده مورد مطالعه شناسایی شد. به منظور طبقه بندی این تصاویر و استخراج اطلاعات درزَمینه تغییرات کاربری، از دو الگوریتم طبقه بندی پرکاربرد، یعنی روش حداکثر احتمال (Maximum Likelihood Classification) و شبکه عصبی مصنوعی (Artificial Neural Network)، استفاده شد و دقت نتایج حاصل از این دو روش مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. نتایج و بحث: نتایج تحلیل ها نشان داد که روش حداکثر احتمال، در طبقه بندی تصاویر ماهواره ای، عملکردی بهتر از روش شبکه عصبی مصنوعی داشته است. مقادیر ضریب کاپا و دقت کلی که برای ارزیابی صحت طبقه بندی به کار می روند، درمورد سال ۲۰۱۵، برابر با 75/0 و ۸۵% و برای سال ۲۰۲۲، برابر با 96/0 و ۹۷% به دست آمدند. این مقادیر حاکی از دقت بالا و قابلیت اعتماد روش حداکثر احتمال، در تفکیک کلاس های متفاوت کاربری اراضی، در منطقه مورد مطالعه است. تحلیل نتایج طبقه بندی در بازه زمانی ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۲ نشان دهنده تغییرات شایان توجه در ساختار فضایی کاربری اراضی شهر هرات است. براساس نتایج، طی این دوره زمانی، سطح اراضی خاکی به میزان 0/4 کیلومترمربع کاهش یافته و سطح اراضی آبی نیز با کاهش 62/1کیلومترمربعی مواجه بوده است. ازسوی دیگر، سطح اراضی مناطق مسکونی به میزان 39/1 کیلومترمربع و سطح پوشش گیاهی 59/4 کیلومترمربع افزایش داشته است. نتیجه گیری: این تغییرات نشان دهنده روند توسعه شهری، در شهر هرات، طی این دوره زمانی است و به افزایش مداخلات انسانی در کاربری اراضی، به ویژه در قالب توسعه مناطق مسکونی و افزایش فضای سبز یا پوشش گیاهی، اشاره دارد. درمجموع، یافته های این پژوهش حاکی از آن است که توسعه شهری در شهر هرات باعث کاهش اراضی طبیعی، همانند زمین های خاکی و منابع آبی، شده و درمقابل، کاربری هایی با مداخلات انسانی، مانند مناطق مسکونی و پوشش گیاهی، افزایش یافته است. با توجه به کاهش منابع آبی و اراضی طبیعی، برنامه ریزی های آتی شهر باید با تمرکز بر توسعه پایدار، حفاظت از منابع طبیعی و به ویژه مدیریت مؤثر منابع آبی همراه باشد. این مدیریت می تواند ازطریق سیاست گذاری های دقیق، اعمال محدودیت در توسعه بی رویه شهری و ارتقای آگاهی عمومی درباره اهمیت منابع طبیعی تحقق یابد. این پژوهش، با بهره گیری از داده های سنجش از دور و تحلیل علمی تغییرات کاربری اراضی، اطلاعات ارزشمندی برای تصمیم گیران و برنامه ریزان شهری فراهم کرده است. نتایج این مطالعه را می توان به منزله مبنایی برای تدوین راهکارهای علمی درزَمینه مدیریت اراضی شهری، حفظ منابع طبیعی و توسعه پایدار در شهر هرات به کار برد؛ بنابراین استفاده از فنّاوری های نوین در پایش و ارزیابی تغییرات کاربری اراضی باید از الزامات اساسی در فرایند تصمیم گیری و سیاست گذاری های شهری به شمار رود و پیشنهاد می شود توسعه شهری با مدیریت بهتر منابع آبی همراه باشد.Investigating Land Use Changes in Herat City Using Satellite Images during 2015 and 2022
Introduction: In recent years, land use changes, especially in urban areas, have been recognized as one of the major challenges in the field of urban planning, natural resource management, and sustainable development. With the increase in population, expansion of construction, and the growing demand for urban land, the need for accurate monitoring and analysis of land use changes is felt more than ever before in order to optimally manage resources and formulate efficient urban development policies. In this regard, the present study aimed to investigate the trend of land use changes in Herat city during the years 2015 to 2022. For this purpose, Landsat 8 satellite images from the OLI sensor were used, which, due to their suitable spectral and spatial characteristics, have a high capability in analyzing land use changes. Materials and Methods: First, the satellite images collected for the two mentioned years were subjected to the necessary pre-processing, including radiometric correction, geometric correction, and atmospheric correction, in order to increase the accuracy of subsequent analyses. After preprocessing, four land use classes including soil, vegetation, residential areas, and water areas were identified in the study area. In order to classify these images and extract information related to land use changes, two widely used classification algorithms including Maximum Likelihood Classification and Artificial Neural Network were used, and the accuracy of the results of these two methods was evaluated and compared. Results and Discussion: The results of the analyses showed that the Maximum Likelihood method performed better in classifying satellite images than the Artificial Neural Network method. The values of the Kappa coefficient and overall accuracy used to evaluate the classification accuracy were 0.75 and 85 percent for 2015 and 0.96 and 97 percent for 2022. These values indicate the high accuracy and reliability of the Maximum Likelihood method in separating different land use classes in the study area. Analysis of the classification results in the period 2015 to 2022 indicates significant changes in the spatial structure of land use in Herat city. According to the results, during this period, the land area has decreased by 4.0 square kilometers. Also, the water area has decreased by 1.62 square kilometers. On the other hand, the land area related to residential areas has increased by 1.39 square kilometers and the vegetation area has increased by 4.59 square kilometers. Conclusion: These changes indicate the trend of urban development in Herat city during this period and indicate an increase in human interventions in land use, especially in the form of the development of residential areas and the increase in green space or vegetation. In summary, the findings of this study indicate that urban development in Herat city has caused a decrease in natural lands such as land and water resources, and on the contrary, uses with human interventions such as residential areas and vegetation have increased. Given the decrease in water resources and natural lands, it is essential that future planning of the city focuses on sustainable development, protection of natural resources, and especially effective management of water resources. This management can be achieved through precise policies, imposing restrictions on excessive urban development, and raising public awareness of the importance of natural resources. This research, using remote sensing data and scientific analysis of land use changes, has provided valuable information for decision-makers and urban planners. The results of this study can be used as a basis for developing scientific solutions in the field of urban land management, natural resource conservation, and sustainable development in Herat city. Therefore, the use of modern technologies in monitoring and evaluating land use changes should be considered as one of the basic requirements in the decision-making process and urban policies, and it is suggested that urban development should proceed with better management of water resources .
تبلیغات
