ارزیابی تغییرات پیوستگی و الگوی کاربری اراضی با استفاده از سنجه‌های سیمای سرزمین در حوزه آبخیز زولاچای، سلماس

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مرتع و آبخیزداری دانشگاه ارومیه

2 کارشناس ارشد مهندسی آبخیزداری، دانشگاه ارومیه

3 استادیار گروه مرتع و آبخیزداری دانشگاه محقق اردبیلی

10.30488/gps.2020.95381.2570

چکیده

امروزه یکی از اثرات فعالیت‌های انسانی در قالب تغییر کاربری اراضی، عدم توجه به محدودیت‌های محیط‌زیستی است که بر سیمای محیط تأثیرگذار بوده و اثرات زیست‌محیطی شدیدی بر اکوسیستم‌های طبیعی دارد. این مسئله وسعت عرصه‌های طبیعی را کاهش و پراکندگی و انقطاع آن را افزایش می‌دهد. شناسایی تغییرات عوارض سطح زمین برای درک ارتباط متقابل انسان و محیط، امری ضروری است. هدف از این پژوهش ارزیابی تغییرات الگوی مکانی اراضی زولاچای به‌ کمک سنجش از دور و استفاده از سنجه‌های سیمای سرزمین در بازه زمانی 24 ساله است که آگاهی از آن باعث برنامه‌ریزی صحیح در جهت توسعه پایدار می‌گردد. برای تهیه نقشه کاربری اراضی از تصاویر ماهواره‌ای Landsat4 سال 1992 و Landsat8 سال 2016 استفاده گردید و با روش Maximum Likelihood که از معروف‌ترین روش‌های طبقه‌بندی است، طبقه‌بندی انجام شد. به منظور‌ بررسی تغییرات پوشش اراضی در این بازه زمانی از سنجه‌های تعداد لکّه (NP)، تراکم لکّه (PD)، تراکم حاشیه (ED)، درصد پوشش سیمای سرزمین (PLAND)، سنجه بزرگ‌ترین لکّه (LPI) و سنجه شکل سیمای سرزمین (LSI) در سطح کلاس و از سنجه‌های تعداد لکّه‌ها، تراکم لکّه، سنجه بزرگ‌ترین لکّه، سنجه شکل سیمای سرزمین، تنوع شانون (SHDI) و پیوستگی (CONTAG) در سطح سیمای سرزمین در نرم‌افزار Fragstats 4.2 استفاده شد. مقادیر صحت کلی طبقه‌بندی در دو دوره مورد مطالعه، به‌ترتیب 92 و 93 درصد، برآورد شد. بر اساس نتایج، افزایش سنجه تعداد لکّه (NP) بیانگر تفکیک کاربری‌های طبیعی است. هم‌چنین تراکم لکّه (PD) در دوره مطالعاتی از 41 به 62 واحد افزایش پیدا کرده است که نشان‌دهنده افزایش ناهمگنی در کاربری اراضی شده است. میزان یکپارچگی عناصر ساختاری نیز از 1/43 به 89/41 درصد کاهش یافته است که ناپیوستگی را در منطقه مورد مطالعه افزایش داده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of Changes in Landuse Connectivity and Pattern using Landscape Metrics in the Zolachai Watershed, Salmas

نویسندگان [English]

  • Habib Nazar Neghad 1
  • Morteza Hosseine 2
  • Raoof Mostafazadeh 3
2 Graduated Master of Watershed Management/Urmia University
3 Assistant Professor of Watershed Management/Ardebil University
چکیده [English]

Nowadays, landuse change and human imapcts on the natural environemnt due to environmental constraints raised several environmental effects and deteriorate natural ecosystems. This activities had reduced the extent of the natural arenas and increases its dispersion and fragmentation. The purpose of this research is to evaluate the changes of the Zolachai landuse model using remote sensing and the use of landscape metrics in a 24-year time span, which is needed to proper planning for sustainable development. The Landsat 4 Satellite images of 1992 year and Landsat 8 of 2016 year were used for land use mapping. And by Maximum Likelihood method, which is one of the most popular statistical methods of classification, with a general accuracy of 92% and 93%, were categorized.  In order to study land cover change, The Number of Patches, Patch Density, Edge Density, Percentage of Lands, Largest Patch Index & Landscape Shape Index metrics in Class level and Number of Patches, Patch Density, Largest Patch Index, Landscape Shape Index, Shannon,s Diversity Index & Contagion metrics in Landscape level were used based on the FRAGSTATS 4.2 Software. The results indicates that the Number of Patch (NP) metric increased, which means fragementation in natural land uses. Also, the mean value of Patch Density (PD) had increased (from 41.03 to 62.81) in the study area as a sign of increasing heterogenity of land uses. The integrity and connectivity of structural elements has reduced from 43.1 to 41.89 Percent Which prove the decline in connectivity of the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zolachai
  • Landscape fragmentation
  • landuse
  • Fragstats 4.2 Software
  1. اکبری، الهه و علی شکاری‌بادی. 1393. پردازش و استخراج اطلاعات از داده­های ماهواره­ای با استفاده از نرم­افزار ENVI، جلد اول، چاپ اول، دانشگاه حکیم سبزواری، نشر دانشگاهی فرهمند، 224 صفحه.
  2. اکبری، الهه. محمدعلی زنگنه­اسدی و ابراهیم تقوی‌مقدم. 1395. پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش های مختلف تئوری آموزش آماری منطقه نیشابور، آمایش جغرافیایی فضا، دوره 6، شماره 20، صفحات 50-35.
  3. براتی، بهزاد. علی جهانی، لعبت زبردست و بهزاد رایگانی. 1396. ارزیابی یکپارچگی مناطق حفاظت شده با به کارگیری رهیافت اکولوژی سیمای سرزمین (منطقه مورد مطالعه: پارک ملی و پناهگاه حیات وحش کلاه قاضی)، آمایش سرزمین، دوره 9، شماره 1، صفحات 168-153.
  4. بی‌همتای طوسی، ندا. علیرضا سفیانیان و سیما فاخران. 1395. آشکارسازی تغییرات پوشش اراضی بـا استفاده از سنجه‌های سیمای سرزمین (مطالعه موردی: شهرستان خمینی شهر)، دومین کنفرانس بین‌المللی اکولوژی سیمای سرزمین، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، 6 و 5 آبان 1395.
  5. جعفری، انیس. فرشاد کیوان بهجو و رئوف مصطفی‌زاده. 1396. مقایسه مؤلفه‌های مختلف وضعیت سلامت زیست‌بوم در حوزه آبخیز ایریل، استان اردبیل. مهندسی اکوسیستم بیابان، دوره 6، شماره 16، صفحات 92-81.
  6. دژکام، سید صادق. بهمن جباریان امیری و علی اصغـر درویش صفت. 1394. پایش تغییرات سیمای سرزمین با استفاده از تحلیل سینوپتیک و تصاویر ماهواره‌ای (مطالعه موردی: شهرستان رشت). محیط‌زیست طبیعی، دوره 68، شماره 2، صفحات 238-225.
  7. رضایی، فاطمه. سامره فلاحتکار و هاشم داداش‌پور. 1396. تغییرات فضایی-زمانی شکل شهرهای ساحلی و غیرساحلی استان مازندران با به کارگیری سنجه‌های سیمای سرزمین، آمایش سرزمین، دوره 9، شماره 1، صفحات 79-57.
  8. زاهدی­فرد، ندا. سیدجمال­الدین خواجه­الدین و احمـد جلالیان. 1383. کاربرد داده­های رقومی سنجنده TM در تهیه نقشه کاربری اراضی حوضه آبخیز رودخانه بازفت، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، دوره 8، شماره 2، صفحات 105-91.
  9. شعبانی، نگین. مهرو ابرکار، پرستو پریور و محسن کوچک‌زاده. 1389. معرفی و کاربرد رویکرد بوم‌شناسی سیمای سرزمین در مقیاس شهر، نمونه موردی شهر تهران، علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، دوره 12، شماره 4، صفحات 197-185.
  10. شهپریان، مینا. نیلوفر مهدی‌پور، محمد شفیعی‌زاده و سیما فاخران. 1394. ارزیابی تغییرات الگوهای مکانی سیمای سرزمین در حاشیه رودخانه زاینده‌رود در دهه گذشته. دومین همایش ملی تغییرات اقلیم و مهندسی توسعه پایدار کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، 26 شهریور 1394.
  11. طالبی‌امیری، شیما. فرود آذری دهکردی، سیدحمیدرضا صادقی و سیدرضا صوف باف. 1388. تحلیل تخریب سیمای سرزمین حوزه آبخیز نکاء با استفاده از سنجه‌های اکولوژی سیمای سرزمین. علوم محیطی، دوره 6، شماره 3، صفحات 144-133.
  12. عطا، بهنام. محمدرحیم رهنما و صالح آرخی. 1396. ارزیابی و پیش‌بینی تغییرات و پراکنش افقی شهرها با استفاده از تصاویر چند زمانه و مدل CA.Markov (مطالعه موردی: شهر گنبدکاووس)، آمایش جغرافیایی فضا، دوره 7، شماره 23، صفحات 40-25.
  13. فتحی‌زاد، حسن. احمد نوحه‌گر، مرزبان فرامرزی و مهدی تازه. 1392. بررسی تغییرات کاربری اراضی بر اساس تجزیه و تحلیل متریک‌های سیمای سرزمین با استفاده از سنجش از دور و GIS در منطقه خشک و نیمه‌خشک دهلران، آمایش سرزمین، دوره 5، شماره 1، صفحات 99-79.
  14. کرمی، آرش و جهانگیر فقهی. 1390. بررسی کمّی کردن سنجه‌های سیمای سرزمین در حفاظت از الگوی کاربری اراضی پایدار مطالعه موردی: کهگیلویه و بویراحمد. محیط شناسی، دوره 37، شماره60، صفحات 88-79.
  15. مظاهری، محمودرضا. مهرداد اسفندیاری، محمدحسن مسیح آبادی و اردوان کمالی. 1392. پایش تغیـیرات زمانی کاربری اراضی با استفاده از تکنیک­های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: جیرفت، استان کرمان)، کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، دوره 4، شماره 2، صفحات 39-25.
  16. مکرونی، سرور. غلامرضا سبزقبایی، شهرام یوسفی خانقاه و ستار سلطانیان. 1395. آشکارسازی روند تغییرات کاربری اراضی تالاب هورالعظیم با استفاده از تکنیک سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، دوره 7، شماره 3، صفحات 99-89 .
  17. موسوی، سیدحجت. ابوالفضل رنجبر و مهدی حاصلی. 1395. پایش و روندیابی تغییرات کاربری اراضی حوضه ابرکوه با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، اطلاعات جغرافیایی، دوره 25، شماره 97، صفحات 146-129.
  18. میرزایی، شهناز. اباذر اسمعلی‌عوری، رئوف مصطفی‌زاده، اردوان قربانی و سجاد میرزایی. 1397. شبیه‌سازی هیدروگراف سیل و تحلیل ارتباط آن با سنجه‌های سیمای سرزمین در حوزه آبخیز عموقین، استان اردبیل. اکوهیدرولوژی، دوره 5، شماره 2، صفحات 372-357.
  19. نوحه‌گر، احمد. بهمن جباریان امیری و روشنک افراخته. 1394. تحلیل کاربری سرزمین در بخش مرکزی گیلان با رویکرد اکولوژی سیمای سرزمین، جغرافیا و آمایش شهری، دوره 5، شماره 15، صفحات 214-197.
    1. Abdolalizadeh, Z., Ebrahimi, A., and Mostafazadeh, R. 2019. Landscape pattern change in Marakan protected area, Iran. Regional Environmental Change, 19(6): 1683-1699.
    2. Apan, A., Raine, S., and Paterson, M. 2002. Mapping and analysis of changes in the riparian landscape structure of the Lockyer valley catchment, Queensland, Australia. Journal of Landscape and Urban Planning, 59(1): 43-57.
    3. Bolliger, J., and Kienast, F. 2010. Landscape functions in a changing environment. Landscape Science. 25(1), 1-5.
    4. Bolliger, J., Wagner, H., and Turner, M. 2007. Identifying and quantifying landscape patterns in space and time. Landscape Science. 8(1): 177-194.
    5. Brown, G., and Reed, P. 2012. Social landscape metrices measures for understanding place values from public participation Geographic information system (PPGIS), Landscape Research, 37(1): 73-90.
    6. Castillo, E.M., García-Martin, A., Aladrén, L.A.L. and de Luis, M. 2015. Evaluation of forest cover change using remote sensing techniques and landscape metrics in Moncayo Natural Park (Spain), Applied Geography, 62(1): 247-255.
    7. Crow, T. 2002. Putting multiple use and sustained yield into a landscape context. Scientific Journal, UK, 349-365
    8. Debarros, F., Vettorazzi, C., Theobald, D. and Ballester, M. 2005. Landscape dynamics of amazonian deforestation between 1984 and 2002 in central Rondonia Brazil, Assessment and Future Scenarios. Forest Ecology and Management, 204(1): 69-85.
    9. Deng, J., Wang, K., Hong, Y., and Qi, J. 2009. Spatio-temporal dynamics and evaluation of landuse change and landscape pattern in reasons to rapid urbanization. Landscape and Urban Planning, 92(3-4): 187-198.
    10. Duck Uy, P., and Nakagoshi, N. 2008. Application of land suitability analysis and landscape ecology to urban green space planning in Hanoi, Vietnam, Urban Forestry and Urban Greening, 7(1): 25-40.
    11. Fiener, P., Auerswald, K., and Van Oost, K. 2011. Spatio-temporal patterns in land use and management affecting surface runoff response of agricultural catchments-A review. Earth-Science Reviews, 106(1): 92-104.
    12. Forman, R.T.T., and Godron, M. 1986. Landscape Ecology. Springer, 640p.
    13. Herold, M., Couclelis, H., and Clarke, K. 2005. The role of spatial metrics in the analysis and modeling of urban landuse change. Journal of Computers, Environment and Urban Systems, 29(4): 369-399.
    14. Hung, J., Zhenshum, T., and Jie, L. 2010. Detecting spatio-temporal change of landuse and landscape pattern in a coastal gulf region, southeast of China. Environment, Development and Sustainability, 12(1): 35-48.
    15. Inkoom, J., Frank, S., Greve, K., Walz, U., and Furst, Ch. 2018. Suitability of different landscape metrics for the assessments of patchy landscapes in West Africa, Ecological Indicators, 85(1): 117-127.
    16. Leitao, A., Miller, J., Ahern, J., and McGarigal, K. 2006. Measuring Landscape, A Planners Handbook, 272p.
    17. Lillesand, T.M., Kiefer, R.W., and Chipman, J.W. 2004. Remote Sensing and Image Interpretation. Fifth edition, Wiley and Sons. New York, 812p.
    18. Luck, M., and Wu, J. 2002. A gradient analysis of urban landscape pattern: a case study from the Phoenix metropolitan region, Arizona, USA. Landscape Ecology, 17(4): 327-339.
    19. Matsushita, B., Xu, M., and Fukushima, T. 2006. Characterizing the changes in Landscape structure in the lake Kasumigaura basin, Japan using a high-quality GIS dataset. Landscape and Urban Planning, 78(3): 241-250.
    20. McGarigal, K. 2015. Fragstats User Manual, Version 4.2. University of Massachusetts Amherst, 182p.
    21. McGarigal, K., and Cushman, S.A. 2002. The gradient concept of landscape structure: or why are there so many patches, University of Massachusetts Amherst, 44p.
    22. Niesterowicz, J., and Stepinski, T. 2016. On using landscape metrics for landscape similarity search, Ecological Indicators, 64(1): 20-30.
    23. Richards, J. A. 2013. Remote Sensing Digital Image Analysis: An Introduction, 5nd Edition, Springer, 494p.
    24. Shi, Y., and Xiao, J. 2008. Evaluating landscape changing due to urbanization using remote sensing data: international workshop on geoscience and remote sensing, computer society Washington, DC, USA, 21-22 December, 508-511.
    25. Simova, P., and Gdulova, K. 2012. Landscape indices behavior: A review of scale effects. Applied Geography, 34(1): 385-394.
    26. Su, Sh., Ma, X., and Xiao, R. 2014. Agricultural landscape pattern changes in response to urbanization atecoregional scale. Ecological Indicators, 40(1): 10-18.
    27. Tang, Junmei., Wang, Le., and Yao, Zhijun. 2008. Analyses of urban landscape dynamics using multi-temporal satellite images: A comparison of two petroleum-oriented cities. Landscape and Urban Planning, 87(4): 269-278.
    28. Tong, l., Hu, Sh., Frazier, A., and Liu, Y. 2017. Multi-order urban development model and sprawl patterns: An analysis in China, 2000–2010, Landscape and Urban Planning, 167(1): 386-398.
    29. Weng, Q. 2002. Landuse change analysis in the zhujiang delta of china using satellite Remote Sensing, GIS and Stochastic Modeling. Environmental Management, 64(3): 274-284.