کاربرد سنجش از دور در ارزیابی ساختار سیمای سرزمین شهری مناطق خشک (مطالعه موردی: شهر یزد، ایران)

رشد جمعیت و گسترش شهرنشینی سبب تغییرات زیاد پوشش و کاربری اراضی شده که به طور گسترده ای بر ساختار، عملکرد و خدمات اکوسیستم تاثیر می گذارد. از سال 2008 بیش از نیمی از جمعیت جهان در مناطق شهری زندگی می کنند که طبق پیش بینی سازمان ملل تا سال 2050، 80 درصد جمعیت جهانی شهری خواهد شد و این افزایش مداوم موجب گسترش سریع مناطق شهری می شود. اکثر این شهرها در کشورهای درحال توسعه، به ویژه در آسیا و آفریقا واقع شده اند که بخش قابل توجهی از آن ها، کشورهای خشک و نیمه خشک هستند. برآوردها نشان می دهد که 85 درصد از کل اراضی ایران تحت تاثیر شرایط خشک و نیمه خشک هستند. مناطق خشک با اقلیم خشک، پوشش گیاهی تنک، کمبود آب، بارش محدود و محیط زیست بسیار شکننده مشخص می شوند. این ویژگی ها باعث شکننده شدن اکوسیستم های شهری می شوند. با توجه به اینکه عملکرد و کارکردهای محیطی به ترکیب و توزیع عناصر ساختاری آن ها بستگی دارد، برای درک بهتر پویایی سیمای سرزمین، بررسی تغییرات الگوهای مکانی ضروری است. اطلاعات تغییرات کاربری ها درگذر زمان می تواند تغییرات آتی را پیش بینی کرده و همچنین در شناخت توان و استعداد اراضی کاربرد دارند که می تواند در دستیابی به برنامه ریزی و طراحی اصولی و پایدار کمک کرده و روند نامناسب تغییرات اراضی را تعیین و از گسترش آن جلوگیری کرد. برای شناسایی این الگوی مکانی و تغییرات آن از سنجه های سیمای سرزمین می توان استفاده کرد. کمی سازی تغییرات در سیمای سرزمین با استفاده از سنجه های سیمای سرزمین صورت می پذیرد و برای تحلیل و برنامه ریزی کاربری ها مورداستفاده قرار می گیرد. سنجه ها ابزار مناسبی برای طراحی و یافتن ارتباط دقیق بین ساختار و عملکرد کاربری های سیمای سرزمین هستند. بر همین اساس در این پژوهش سعی شده است تا با بررسی و اندازه گیری تغییرات ساختار سرزمین شهری شهر یزد با استفاده از سنجه های سیمای سرزمین در طی سه دهه در این منطقه از تخریب و تکه تکه شدن الگوهای طبیعی جلوگیری شود و به برنامه ریزان و سیاست گذاران برای جهت گیری توسعه پایدار شهری کمک کند. هدف این مطالعه کمی سازی و اندازه گیری تغییرات الگوهای مکانی پوشش اراضی شهر یزد با استفاده از سنجه های سیمای سرزمین در دو سطح طبقه و سیمای سرزمین در طی دوره 27 سال است. همچنین توزیع و ترکیب الگوی فضایی پوشش اراضی در دو سطح لکه های سبز و ساخته شده که نقش عمده ای بر کارکرد اکوسیستم دارند، موردبررسی قرار گرفت.

در این پژوهش از تصاویر ماهواره ای لندست 5 به تاریخ 1371 و لندست 8 به تاریخ 1397 استفاده شد. پس از انجام تصحیحات لازم بر روی تصاویر ماهواره ای، طبقه بندی نظارت شده به روش حداکثر احتمال انجام شد. با توجه به تنوع پوشش های موجود در منطقه، سه طبقه شامل اراضی بایر، پوشش گیاهی و شهری مورد شناسایی و طبقه بندی قرار گرفت. به منظور بررسی دقت طبقه بندی تصاویر، از ماتریس خطا و محاسبه پارامترهای آماری ضریب کاپا و صحت کلی استفاده شد. ضریب کاپا و صحت کلی تصاویر طبقه بندی شده سال 1370 و 1397 به ترتیب 0.83، 96 درصد و 0.81، 90 درصد به دست آمد. با استفاده از نرم افزار فرگاستات Fragstats  برای محاسبه ی سنجه های سیمای سرزمین استفاده شد. در مطالعه حاضر با توجه به هدف تحقیق، سنجه های مساحت لکه (CA)، تعداد لکه (NP)، درصد مساحت لکه (PLAND)، میانگین اندازه لکه (AREA)، فشردگی لکه (GYRATE)، نزدیک ترین فاصله اقلیدسی (ENN)، و پیوستگی (CONTAGE) در سطح کلاس و سیمای سرزمین انتخاب و مورداندازه گیری قرار گرفتند.

در این مطالعه با بررسی سنجه های مختلف در دو مقیاس کلاس و سیمای سرزمین استنباط شد که سیمای سرزمین در طبقه اراضی بایر و پوشش گیاهی در حال خرد شدن و گسستگی بیشتر در طی دوره زمانی موردبررسی است. درحالی که پوشش شهری در طی این مدت یکپارچه تر و مساحت بیشتری را در برگرفته است که نشان دهنده آثار مخرب فعالیت های انسانی بر محیط زیست است. طی دوره موردمطالعه بیشترین افزایش مساحت نسبت به سایر طبقه ها، متعلق به طبقه پوشش شهری است، در این مطالعه بیشترین تعداد لکه نسبت به سایر طبقه ها را طبقه پوشش گیاهی داشته است. تعداد لکه های پوشش گیاهی طی دوره مطالعه افزایش و تعداد لکه های اراضی بایر و پوشش شهری کاهش یافته است. نتایج حاصل از این سنجه در کنار سنجه مساحت، نشان دهنده پدیده خرد دانه شدن پوشش گیاهی در شهر یزد است. تغییر کاربری های کشاورزی و باغداری به مناطق مسکونی باعث ازهم گسیختگی لکه های پوشش گیاهی شده است. متوسط اندازه لکه در کلاس پوشش شهری افزایش و در دوطبقه پوشش گیاهی و اراضی بایر کاهش یافته که نشان می دهد سطح نفوذناپذیر در شهر موردمطالعه افزایش یافته و سطح به هم پیوست ه ای را به وجود آورده اند. سنجه میانگین فاصله هر سلول در لکه با مرکز ثقل در دو کلاس اراضی بایر و پوشش گیاهی کاهش یافته و بیشترین کاهش مربوط به کلاس پوشش گیاهی است که نشان دهنده کاهش فشردگی این لکه ها است. سنجه نزدیک ترین فاصله اقلیدسی لکه ها در تمامی کاربری ها افزایش یافته است که بیشترین میزان مربوط به اراضی بایر است.

نتایج حاصل از بررسی تغییرات سنجه مساحت کلاس نشان دهنده این است که مساحت کاربری اراضی شهری طی دوره موردبررسی به میزان 4346.82 هکتار افزایش یافته است. دلیل این امر، افزایش جمعیت شهر یزد است. در سال 1370 جمعیت این شهر 275298 نفر بوده و در سال 1397 به 529673 نفر رسیده است؛ یعنی به میزان 254375 نفر افزایش جمعیت داشته است؛ بنابراین به فضای بیشتری جهت رشد و گسترش شهر نیاز است که سبب توسعه فیزیکی کاربری ساخت وساز می شود. در اثر گسترش فضایی شهر، حدود 1667.61 هکتار از اراضی کشاورزی و باغات موجود در شهر یزد از بین رفته و در محدوده خدماتی شهر ادغام شده و به زیرساخت های شهری تبدیل شده است. افزایش زیرساخت و فعالیت های انسانی بدون توجه به ظرفیت و توان اکولوژیکی این منطقه، می تواند مشکلات زیست محیطی بسیاری را به دنبال داشته باشد. ازاین رو برای جلوگیری از تخریب بیشتر محیط زیست و کاهش کیفیت آن لازم است برنامه های پایش و ارزیابی الگوهای پراکنش کاربری اراضی به طور مداوم اندازه گیری شود تا بتوانند به عنوان راهنمایی برای ارزیابی وضعیت موجود اکوسیستم شهری کاربردی باشند.