ارزیابی و مدل‌سازی اثرات گسترش شهری بر الگوهای سیمای سرزمین در کلان شهر کرج

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای آمایش محیطزیست، گروه محیط زیست، دانشکد منابع طبیعی و محیطزیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

2 استادیار، گروه محیط زیست، دانشکدة منابع طبیعی و محیط زیست ، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

3 استادیار،پژوهشکدةمحیطزیست وتوسعةپایدارسازمان حفاظت محیطزیست، تهران، ایران

چکیده

اهداف مطالعة حاضر ارزیابی تغییرات پوشش زمین و برآورد سناریوی آینده برای سال 1407 با استفاده از روش شبکة عصبی مصنوعی در کلان‌شهر کرج بود. سپس آثار تغییرات کاربری اراضی در پاسخ به گسترش شهری بر الگوهای سیمای سرزمین در سه سناریوی پایه، جاری، و آینده با استفاده از متریک‏های سیمای سرزمین و آنالیز گرادیان صورت گرفت. نتایج نشان داد در دورة زمانی 22 ساله زمین‏های کشاورزی و باغی به علت گسترش شهری به‌شدت تخریب شده‏اند. نتایج ارزیابی تغییرات در سیمای سرزمین نیز حاکی از این است که گسترش شهری در ترانسکت شمالی‌ـ جنوبی به طرف حاشیه‏ها (به‌ویژه به سمت شمال) و در ترانسکت شرقی‌ـ غربی با شیب ملایم به سمت غرب منطقه در حال پیش‌روی است. همچنین، در صورت تداوم روند موجود، پیش‏بینی می‏شود در سناریوی آینده حاشیة شمالی کلان‌شهر کرج از محیط طبیعی به کاملاً انسان‌ساخت تغییر کند. ازین‌رو، با توجه به نتایج متریک تراکم لکه و تراکم حاشیه در طول هر دو ترانسکت در سه سال مورد بررسی می‏توان گفت گسترش منطقه به طرف حاشیه‏ها صورت گرفته است و در سیمای سرزمین مرکز شهر تغییرات زیادی رخ نداده است. همچنین کاهش متریک‏های تعداد و تراکم لکه در هر سه سناریو نشان‌دهندة پیوستگی سیمای سرزمین شهری است. به طور کلی رشد جمعیت و گسترش شهری موجب شده است الگوی سیمای سرزمین در کلان‌شهر کرج الگویی با شکل منظم‏تر و تنوع کمتر باشد. نتایج بیانگر آن است که ناهمگونی مکانی باعث تغییر در الگوهای سیمای سرزمین شده است. بنابراین رشد اراضی ساختمانی در برخی مناطق باید محدود شود و برای جلوگیری از تکه‏تکه شدن سیمای سرزمین باید توسعة متوازن انجام شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


ایران‌خواهی، مهدی؛ سید علی جوزی (1395). «رویکرد شبکه‏بندی هگزاگون در ارزیابی تخریب سیمای سرزمین (مورد مطالعه: شهرستان شمیرانات)»، آمایش سرزمین، د 8، ش 2، صص 229 ـ 250.
محمدیاری، فاطمه؛ میرمهرداد میرسنجری؛ اردوان زرندیان (1397). «ارزیابی شبکه‏های بوم‏شناختی سیمای سرزمین شهری (مطالعة موردی: کلان‌شهر کرج)»، آمایش سرزمین، د 10، ش 2، صص 225 ـ 247.
میرسنجری، میرمهرداد؛ فاطمه محمدیاری (1396). «پایش تغییرات سیمای سرزمین با استفاده از تحلیل گرادیان (مطالعة موردی: شهرستان بهبهان)»، جغرافیا و پایداری محیط، د 22، ش 7، صص 83 ـ 96.
References
Bathrellos, G. D., Skilodimou, H. D., Chousianitis, K., Youssef, A. M., & Pradhan, B. (2017). “Suitability estimation for urban development using multi-hazard assessment map”, Science of the Total Environment, 575, pp. 119-134.
De Montis, A., Ganciu, A., Cabras, M., Bardi, A., & Mulas, M. (2019). “Comparative ecological network analysis: An application to Italy”, Land Use Policy, 81, pp. 714–724.
Dong, Y., Liu, Y., & Chen, J. (2014). “Will urban expansion lead to an increase in future water pollution loads?–a preliminary investigation of the Haihe River Basin in northeastern China”, Environmental Science & Pollution Research, 21, pp. 7024–7034.
Du, S., Wang, Q., & Guo, L. (2014). “Spatially varying relationships between land-cover change and driving factors at multiple sampling scales”, Environ. Manage, 137, pp. 101–110.
Eastman, J. R. (2006). IDRISI Andes. Guide to GIS and Image Processing. Clark Labs, Clark University, Worcester, MA.
Haas, J. & Ban, Y. (2017). “Sentinel-1A SAR and Sentinel-2A MSI data fusion for urban ecosystem service mapping”, Remote Sensing Applications: Society and Environment, 8, pp. 41-53.
Hassan, M. M. (2017). “Monitoring land use/land cover change, urban growth dynamics and landscape pattern analysis in five fastest urbanized cities in Bangladesh”, Remote Sensing Applications: Society and Environment, (16), pp. 30137-30139.
Huilei, L., Jian, P., Yanxu, L., & Yina, H. (2017). “Urbanization impact on landscape patterns in Beijing City, China: A spatial heterogeneity perspective”, Ecological Indicators, 82, pp. 50–60.
Irankhahi, M. & Jozi, A. (2016). “The Lattice Hexagon Approach Applied in Landscape Degradation Assessment (Case study: Shemiranat County)”, Town and Country Planning, 8 (2), pp. 229-250. (in Persian)
Kremer, P., Hamstead, Z. A., & McPhearson, T. (2016). “The value of urban ecosystem services in New York City: A spatially explicit multicriteria analysis of landscape scale valuation scenarios”, Environmental Science & Policy, 62, pp. 57-68.
Gontier, M., Mörtberg, U., & Balfors, B. (2009). “Comparing GIS-based habitat models for applications in EIA and SEA”, Environmental Impact Assessment Review, 30, pp. 8-18.
Grêt-Regamey, A., Altwegg, J., Sirén, E., & van Strien, M. (2017). “Integrating ecosystem services into spatial planning—A spatial decision support tool”, Landscape and Urban Planning, 165, pp. 206-219.
Li, Y., Li, Y., Qureshi, S., Kappas, M., & Hubacek, K. (2015). “On the relationship between landscape ecological patterns and water quality across gradient zones of rapid urbanization in coastal China”, Ecological Modelling, 24, pp. 100-108.
Li, B., Chen, D., Wu, S. h., Zhou, S. h., Wang, T., & Chen, H. (2016). “Spatio-temporal assessment of urbanization impacts on ecosystem services: Case study of Nanjing City, China”, Ecological Indicators, 71, pp. 416–427.
Luck, M. & Wu, J. (2002). “A gradient analysis of urban landscape pattern: a case study from the Phoenix metropolitan region, Arizona”, Landscape ecology, 17, pp. 327-339.
Lu, Q., Gao, Z., Ning, J., Bi, X., & Wang, Q. (2015). “Impact of progressive urbanization and changing cropping systems on soil erosion and net primary production”, Ecological Engineering, 75, pp. 187–194.
Maimaitijiang, M., Ghulam, A., Sandoval, J.S.O., & Maimaitiyiming, M. (2015). “Drivers of land cover and land use changes in St. Louis metropolitan area over the past 40 years characterized by remote sensing and census population data. Appl. Earth Observ”, Geoinform, 35, pp. 161–174.
Mansour, Sh., Al-Belushi, M., & Al-Awadhi, T. (2020). “Monitoring land use and land cover changes in the mountainous cities of Oman using GIS and CA-Markov modelling techniques”, Land Use Policy, 91, doi: https://doi.org/10.1016/j.landusepol, 104414.
McDonnell, M. J. & Pickett, S. T. A. (1990). “Ecosystem structure and function alongurban–rural gradients: An un exploited opportunity for ecology”, Ecology, 71, pp. 1232–1237.
Mohammad, A. & Hailu, W. (2020). “Simulating urban land use and cover dynamics using cellular automata and Markov chain approach in Addis Ababa and the surrounding”, Urban Climate, (31), https://doi.org/10.1016/j.uclim.2019.100545, 100545.
Mohammadyari, F., Mirsanjari, M. M., & Zarandian, A. (2019). “Evaluating Ecological Networks of Urban Landscape (Case Study: Karaj Metropolis)”, Town and Country Planning, 10 (2), pp. 225-247. (in Persian)
Mirsanjari, M. M. & Mohammadyari, F. (2017). “Monitoring the Landscape Changes Applying Gradient Analysis Case Study (County Behbehan)”, Geography and Sustainability Of Environment, 7 (1), pp. 83-96. (in Persian)
Pullanikkatil, D., Palamuleni, L.G., & Ruhiiga, T. M. (2016). “Land use/land cover change and implications for ecosystems services in the Likangala River Catchment, Malawi”. Physics and Chemistry of the Earth, pp. 93: 96–103.
Qureshi, S., Haase, D., & Coles, R. (2014). “The theorized urban gradient (TUG) method a conceptual framework for socio-ecological sampling in complex urban agglomerations”, Ecol. Indic, 36, pp. 100–110.
Rees, W. & Wackernagel, M. (2008). “Urban ecological footprints: why cities cannot besustainable—and why they are a key to sustainability”, In: Urban Ecology. Springer, pp. 537–555.
Silva, L. P., Xavier, A., Silva, R. M., & Santos, G. (2020). “Modeling land cover change based on an artificial neural network for a semiarid river basin in northeastern Brazil”, Global Ecology and Conservation. https://doi.org/10.1016/ j.gecco.2019-00811.
Schulz, J. J., Cayuela, L., Echeverria, C., Salas, J., & Rey Benayas, J. M. (2010). “Monitoring Land Cover Change of the Dryland Forest Landscape of Central Chile (1975-2008)”, Applied Geography, 30(3), pp. 436-447.
Su, S. h., Xiao, R., Jiang, Z., & Zhang, Y. (2012). “Characterizing landscape pattern and ecosystem service value changes for urbanization impacts at an eco-regional scale”, Applied Geography, 34, pp. 295-305.
Su, S., Li, D., Zhang, Q., Xiao, R., Huang, F., & Wu, J. (2011). “Temporal trend and source apportionment of water pollution in different functional zones of Qiantang River, China”, Water Research, 45, pp. 1781-1795.
Sun, X., Crittenden, J. C., Li, F., Lu, Z., & Dou, X. (2018). “Urban expansion simulation and the spatio-temporal changes of ecosystem services, a case study in Atlanta Metropolitan area, USA”, Science of the Total Environment, 622–623, pp. 974–987.
Sun, H., Gan, Z. M., & Yan, J. P. (2001). “The impacts of urbanization on soil erosion in the Loess Plateau region”, Journal of Geographical Sciences, 11, pp. 282–290.
Thapa, R. B. & Murayama, Y. (2012). “Scenario Based Urban Growth Allocation in Kathmandu Valley, Nepal”, Landscape and Urban Planning, 105(1-2), pp. 140-148.
Tao, Y., Li, F., Liu, X., Zhao, D., Sun, X., & Xu, L. (2015). “Variation in ecosystem services across an urbanization gradient: A study of terrestrial carbon stocks from Changzhou, China”, Ecological Modelling, 318, pp. 210–216.
Vizzari, M. & Sigura, M (2015). “Landscape sequences along the urban–rural–natural gradient: A novel geospatial approach for identification and analysis”, Landscape and Urban Planning, 140, pp. 42–55.
Wang, Y., Li, J., Wu, J., & Song, Y. (2006). “Landscape pattern changes in urbanizationof Pudong New District, Shanghai”, Chinese Journal of Applied Ecology, 17, pp. 36–40.
Wu, J. G. (2010). “Urban sustainability: an inevitable goal of landscape research”, Landscape Ecology, 25 (1), pp. 1-4.
Whittaker, R. H. )1975(. “Gradient analysis of vegetation”, Biological Reviews, 42(2), pp. 207-264.
Xu, L., Huang, Q., Ding, D., Mei, M., & Qin, H. (2018). “Modelling urban expansion guided by land ecological suitability: A case study of Changzhou City, China”, Habitat International, 75, pp. 12-24.
Yang, Y., Zhou, Q., Gong, J., & Wang, Y. (2010). “Gradient analysis of landscape patternspatial–temporal changes in Beijing metropolitan area, China. Science in China”, Series E: Technological Sciences, 53, pp. 91–98.
Zang, Z., Zou, X., Zuo, P., Song, Q., Wang, C. H., & Wang, J. (2017). “Impact of landscape patterns on ecological vulnerability and ecosystem service values: An empirical analysis of Yancheng Nature Reserve in China”, Ecological Indicators, 72, pp. 142–152.
Zarandian, A., Baral, H., Stork, N., Ling, M., Yavari, A., Jafari, H., & Amirnejad, H. (2017). “Modeling of ecosystem services informs spatial planning in lands adjacent to the Sarvelat and Javaherdasht protected area in northern Iran”, Land Use Policy, 61, pp. 487–500.
Zhang, D., Huang, Q., He, C., & Wu. J. (2017). “Impacts of urban expansion on ecosystem services in the Beijing-Tianjin- Hebei urban agglomeration, China: A scenario analysis based on the Shared Socioeconomic Pathways”, Resources, Conservation & Recycling, 125, pp. 115–130.
Zhang, L.Q., Wu, J.P., Zhen, Y., & Shu, J. (2004). “A GIS-based gradient analysis of urban landscape pattern of Shanghai metropolitan area, China”, Landscape and Urban Planning, 69, pp. 1-16.
Zhang, Z. & Gao, J. (2016). “Linking landscape structures and ecosystem service value using multivariate regression analysis: a case study of the Chaohu Lake Basin, China”, Environ Earth Sci, 75, 3.