پایش و پیش بینی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست به روش سلول های خودکار و زنجیره مارکوف (مورد مطالعه: منطقه عباس آباد، استان مازندران)

پیشینه و هدف:

 امروزه تغییرات کاربری اراضی در بسیاری از کشورها به چالش مهمی تبدیل‌شده است که اثرات فراوانی بر محیط ‌زیست می ‌گذارند. بر همین اساس بررسی تغییرات کاربری اراضی در مقیاس‌ های مختلف به ‌عنوان یکی از موضوعات مهم در مدیریت درست منابع طبیعی و تغییرات زیست ‌محیطی در سطوح مختلف مطرح است. لذا آگاهی داشتن از تغییرات کاربری و بررسی علل و عوامل آنها در چند دوره زمانی و پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی در آینده می ‌توان برنامه ‌ریزی درستی را برای کاهش اثرات نامطلوب انجام داد که همین امر مورد توجه برنامه ریزان و مدیران شهری قرارگرفته است و به آنها در برنامه‌ ریزی کاربری اراضی کمک شایانی می ‌کند. همچنین تبدیل کاربری ‌ها به یکدیگر و تغییر کاربری پوشش گیاهی به پهنه ساخته‌ شده به ‌عنوان موضوع مهم شناخته می‌شود. بر این اساس هدف این پژوهش پایش و پیش ‌بینی تغییرات کاربری و پوشش اراضی منطقه شهری عباس‌آباد در آینده است؛ که با استفاده از این تغییرات می‌توان اقدامات مناسب مدیریتی برای حفظ و احیا اراضی انجام داد.

مواد و روش ها:

پیش ‌بینی تغییرات کاربری اراضی از تلفیق مدل سلول ‌های خودکار و زنجیره مارکوف در منطقه شهری عباس‌ آباد با استفاده از تصاویر سنجنده TM و OLI ماهواره‌ های لندست 8 و 5 اخذشده از سایت USGS انجام شد. چهار کلاس کاربری که شامل کلاس پهنه ساخته ‌شده با کد شماره 1، کلاس پوشش گیاهی با کد شماره 2، کلاس منابع آبی با کد شماره 3 و کلاس اراضی بایر با کد شماره 4 برای منطقه شهری عباس‌آباد تفکیک شدند که این طبقه‌ بندی از روش USGS اخذشده است. به‌منظور استخراج کلاس ‌های کاربری اراضی بعد از چک نمودن چند روش نهایتا از روش طبقه‌بندی شی‌ءگرا و الگوریتم ماشین بردار پشتیبان (SVM) به دلیل کارایی بهتر استفاده گردید. ارزیابی صحت طبقه بندی تصاویر ماهواره ای بابیان دقت کلی و ضریب کاپا برای سه دوره زمانی انجام شد که هریک از این نقشه ‌های طبقه ‌بندی ‌شده از طریق ترسیم ماتریس خطا مورد ارزیابی قرارگرفته‌اند که برای تهیه این ماتریس از 250 نقطه نمونه استفاده شد و نوع نمونه ‌برداری نیز به ‌صورت نمونه ‌برداری طبقه ‌ای بود. همچنین برای مشخص شدن تغییرات کاربری اراضی در سال 2030 از نقشه ‌های طبقه ‌بندی ‌شده استفاده شد و با کمک نرم ‌افزارTerrSet  تغییرات صورت گرفته در کلاس ها و درصد آن‌ها به دست آمد و با استفاده از مدل CA-MARKOV تغییرات کلاس های مختلف براساس ماتریس احتمال انتقال پیش بینی شد.

نتایج و بحث:

نتایج پژوهش در طی سال‌های 1997، 2006 و 2017 بیانگر این است که پهنه ساخته شده روند افزایشی داشته است و کاربری های پوشش گیاهی، اراضی بایر و منابع آبی دارای روند کاهشی بوده‌اند و  23279هکتار از اراضی منطقه را پهنه ساخته ‌شده به خود اختصاص داده است. ضریب کاپا محاسبه ‌شده در این ارزیابی برای سال ‌های 1997، 2006 و 2017 به ترتیب 0.86، 0.89 و 0.89 است. مدل پیش‌ بینی زنجیره مارکوف با دقت بالای 85 درصد بیان کرد که روند تغییرات کاربری اراضی برای سال 2030 همانند سال های قبل خواهد بود و این نشان ‌دهنده این است که تبدیل و تغییر کاربری ها همانند قبل پیش خواهد رفت و ذکر این نکته هم ضروری است که کاربری‌ های همسان پوشش گیاهی به پوشش گیاهی در طی سال ‌های 2006 تا 2017 هم بیشترین مساحت را شامل می‌شود و این نشان ‌دهنده این است که در این منطقه، پوشش گیاهی همچنان پابرجاست و کمتر دچار تغییرات شده است.

نتیجه گیری :

خروجی نقشه پیش‌بینی 13 ساله برای سال 2030 در این پژوهش از دقت مناسب مدل CA-MARKOV حکایت دارد. علاوه بر این خروجی نشان می ‌دهد می‌توان به این روش برای برنامه‌ ریزی کوتاه‌مدت اعتماد نمود. این نقشه ‌های پیش ‌بینی می ‌توانند راهنمای خوبی برای مدیران و برنامه ریزان شهری باشند. برای دست یافتن به نتایج بهتر پیشنهاد می ‌شود که از تلفیق مدل سلول ‌های خودکار و زنجیره مارکوف برای پایش و پیش ‌بینی تغییرات در سطح کشور استفاده شود. نتایج به ‌دست ‌آمده از این پژوهش علاوه بر اینکه در کاهش حجم داده ‌های ورودی کمک فراوانی می ‌کند، بلکه در پردازش تصاویر طبقه‌ بندی‌ شده و در پیش‌بینی آن ‌ها برای آینده هم نقش بسزایی دارد.