1. معرفی
از دهه 1970، با ظهور یک سری مشکلات مانند تغییرات آب و هوای جهانی و آلودگی محیط زیست، موضوع توسعه پایدار در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است. در سال 2001، کیتس و همکاران. علم پایداری علم مطالعه رابطه پویا بین طبیعت و جامعه در مقیاس های محلی، منطقه ای و جهانی است و این علمی است که مبنای نظری و ابزار فنی توسعه پایدار را فراهم می کند.]. در سال 2013، وو و همکاران. اشاره کرد که منظر واحد فضایی اساسی تحقیق و عمل توسعه پایدار و همچنین عملیاتی ترین مقیاس فضایی برای مطالعه فرآیندها و مکانیسم های پایدار است. پایداری منظر به عنوان «ظرفیت یک منظر برای ارائه مداوم خدمات اکوسیستمی بلندمدت و خاص منظر برای حفظ و بهبود رفاه انسان در منطقه» [ 2 ، 3 ] تعریف میشود. به عنوان یک علم میان رشته ای جامع، علم پایداری منظر بر سه عنصر اصلی – الگوهای منظر، خدمات منظر، و رفاه انسانی [ 4 ] – با هدف نهایی بهبود و حفظ رفاه انسان تمرکز می کند. زیرا پایداری مفهومی انسان محور است [ 2]، بین علم پایداری منظر و اکولوژی منظر تفاوت وجود دارد. علم پایداری منظر بر تعامل و تأثیر بین انسان و طبیعت تأکید دارد. ارزیابی موثر پایداری منظر به یکی از اهداف محققان و دولت ها تبدیل شده است.
در حال حاضر، بیشتر ارزیابیهای علمی پایداری چشمانداز در مناطق مختلف تحت سلطه مناظر منفرد یا مناظر شهری است. روشهای مورد استفاده عمدتاً شامل مدل مثلث [ 5 ]، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی [ 6 ]، رویکرد فرآیند شبکه تحلیلی [ 7 ]، مدل عنصر [ 8 ]، تجزیه و تحلیل مؤلفههای اصلی [ 9 ]، تجزیه و تحلیل emergy [ 10 ، 11 ] است. , و آنتروپی اطلاعات [ 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18]. اعتقاد بر این بود که آنتروپی اطلاعات، که به عنوان آنتروپی شانون نیز شناخته می شود، تعمیم مفهوم آنتروپی در ترمودینامیک است و کاربرد آنتروپی اطلاعات در بوم شناسی منظر بسیار رایج بوده است. اولانوویچ اظهار داشت که کل سازمان اجتماعی یک شبکه است، اما هر گره در شبکه معمولاً به طور نامشخصی به گرههای بعدی مرتبط است و آنتروپی اطلاعات میتواند به عنوان معیاری برای عدم قطعیت عمل کند. اولانوویچ طبقه بندی آنتروپی اطلاعات را به دو بخش آگونیستیک (صعود و سربار) پیشنهاد کرد [ 19 ]. خو و همکاران این مفهوم را با فرهنگ سنتی چین ترکیب کرد و پیشنهاد کرد که حفظ تعادل صعود و سربار می تواند به توسعه پایدار دست یابد [ 20 ]]. با این حال، اخیرا، Vranken پیشنهاد کرد که آنتروپی شانون و آنتروپی ترمودینامیکی فقط به طور رسمی موازی هستند، و اساس ترمودینامیکی کاربرد آنها در بوم شناسی چشم انداز مورد سوال قرار گرفت [ 21 ]. کاوش ترکیب و پیکربندی منظر موضوع اصلی علم پایداری منظر است [ 4 ]، اما گائو و همکاران. دریافت که آنتروپی شانون فقط احتمال را در نظر می گیرد و نه اطلاعات پیکربندی [ 22 ]. برای مثال، تا زمانی که دو مدل مختلف ارتفاعی رقومی (DEMs) ترکیب ارتفاعی یکسانی داشته باشند، مقادیر آنتروپی شانون آنها یکسان خواهد بود حتی اگر توزیع های فضایی بسیار متفاوت باشد [ 23 ].]. در مقایسه با آنتروپی شانون، آنتروپی بولتزمن به طور طبیعی با تفاسیر ترمودینامیکی مرتبط است و بی نظمی را از نظر ترکیب و پیکربندی مشخص می کند [ 23 ].
بر اساس بررسی اخیر [ 24 ]، دو روش اصلی برای محاسبه آنتروپی بولتزمن مدلهای منظر و همچنین یک روش افزایش وجود دارد: روش محاسبه برای موزاییک منظر که توسط کوشمن [ 25 ، 26 ] پیشنهاد شده است، روش محاسبه برای شیب منظر ( DEM) پیشنهاد شده توسط گائو و همکاران. [ 22 ، 23 ، 27 ]، و روش بهبود یافته نووساد که به مشکل اثر مرزی موجود در روش گائو و همکاران پرداخته است. [ 28]. مشارکت های علمی و تازگی دو محقق اول عمدتاً شامل دو نکته زیر است: (1) آنها هر دو بوم شناسی منظر را به قانون دوم ترمودینامیک و مفهوم آنتروپی مرتبط کردند. (2) آنها هر کدام راه حلی برای محاسبه آنتروپی بولتزمن مدل چشم انداز پیشنهاد کردند، زیرا تعریف یک کلان حالت خوب (فرض استفاده از معادله بولتزمن) دشوار است، و محاسبه تعداد ریز حالت های متعلق به یک کلان حالت دشوار است. مشارکت علمی Nowosad عمدتاً راهحلی برای مشکلی است که در آن برخی از سلولها در شیب منظر ممکن است مقادیر تهی داشته باشند زیرا مرزهای بسیاری از دادههای واقعی جغرافیایی نامنظم هستند (مانند نقشه اداری یک استان). با این حال، مطالعات فوق همه بحث های نظری هستند و کار کمی در مورد مطالعات موردی وجود دارد. بر اساس تحقیقات گائو و همکاران. و نووساد، در این مقاله تلاش شد تا آنتروپی بولتزمن را با پایداری منظر از طریق یک ماتریس ارزیابی پیوند دهد، که در آن پایداری منظر انواع مختلف چشمانداز تحت شرایط طبیعی مختلف در منطقه مورد مطالعه امتیازدهی شد و مقادیر آنتروپی بولتزمن برای بازتاب محاسبه شد. پایداری چشم انداز منطقه از دیدگاهی جدید ادامه این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است: در و مقادیر آنتروپی بولتزمن برای انعکاس پایداری چشمانداز منطقه از دیدگاه جدید محاسبه شد. ادامه این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است: در و مقادیر آنتروپی بولتزمن برای انعکاس پایداری چشمانداز منطقه از دیدگاه جدید محاسبه شد. ادامه این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است: دردر بخش 2 ، مبانی حوزه مورد مطالعه معرفی شده و منابع داده ها و روش های تحقیق شرح داده شده است. در بخش 3 ، یک مطالعه موردی در شهرستان میژی، استان شانشی انجام شد و نتایج تمایز مکانی و زمانی پایداری منظر از سال 2000 تا 2015 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در بخش 4 ، رویکرد مورد استفاده در این مقاله مورد بحث قرار گرفته و نتایج در بخش 5 خلاصه شده است.
2. مواد و روشها
2.1. منطقه مطالعه
مناطق شکننده اکولوژیکی چین هم از نظر زیست محیطی مناطق تخریب شده و هم مناطقی با فقر متمرکز هستند. شهرستان میژی در بخش جنوب شرقی شهر یولین، استان شانشی، چین واقع شده است ( شکل 1 ). این شهرستان در یک منطقه تپه ای-خنده ای لس است و همچنین یک منطقه بسیار حساس و از نظر زیست محیطی شکننده است [ 29 ]. شهرستان میژی (109 درجه و 49 دقیقه شرقی – 110 درجه و 29 دقیقه شرقی، 37 درجه و 39 دقیقه – 38 درجه و 5 دقیقه شمالی) مساحتی معادل 1212 کیلومتر مربع را پوشش میدهد و دارای 13 شهرستان (شهرک) است. این شهرستان در یک منطقه آب و هوایی معتدل نیمه خشک قرار دارد. آب و هوا خشک است و بارندگی در طول سال متمرکز و ناکافی است [ 30]. زمین به طور کلی در شرق و غرب مرتفع اما در وسط کم است. انواع مختلف لندفرم ها شامل تپه ها، کوه ها، برآمدگی ها، خندق ها و دشت ها است و 20378 تپه و 16120 خندق وجود دارد. در این منطقه، خاک سست است و سطح با فرسایش شدید خاک تکه تکه شده است [ 4 ]. از زمان اجرای “پروژه دانه برای سبز” در سال 1999، شهرستان میژی یک الگوی منظر پیچیده و متنوع را تشکیل داده است. این شرایط بستر تحقیقاتی خوبی را برای کاوش در پایداری چشمانداز نواحی شکننده بومشناختی بر اساس آنتروپی بولتزمن فراهم میکند.
2.2. منبع داده و پیش پردازش
(1) داده های DEM شهرستان Mizhi از مجموعه داده های ASTER GDEM Cloud Geospatial Data Cloud ( https://www.Gscloud.cn/ ) استخراج شده است. وضوح فضایی DEM 30 متر، اندازه شبکه 30 متر و دقت افقی و عمودی به ترتیب 30 متر و 20 متر است. ابزارهای تجزیه و تحلیل هیدرولوژیک ArcGIS 10.2 (موسسه تحقیقات سیستم های محیطی، ESRI؛ Redlands، کالیفرنیا، ایالات متحده.) برای استخراج زیرحوضه های منطقه مورد مطالعه استفاده شد و در مجموع 216 زیرحوضه به عنوان واحدهای ارزیابی شناسایی شدند.
(2) نقشه کاربری اراضی شهرستان میژی در سال 2000 از دادههای سنجش از دور بهدستآمده توسط سنسور + نقشهبردار موضوعی پیشرفته Landsat (ETM) در 29 ژوئن 2000 به دست آمد. -تصویر با وضوح بدست آمده توسط ماهواره Gaofen-1 در 2 ژوئیه 2015. تصاویر به مدت دو سال در ENVI 5.1 (راه حل های اطلاعات بصری Exelis. در سال 2015 Exelis Visual Information Solutions توسط شرکت هریس خریداری شد؛ برومفیلد، کلرادو، ایالات متحده.) و نرم افزار ArcGIS 10.2 شامل تصحیح هندسه، ثبت و غیره. نقشه کاربری اراضی در سال 2000 بر اساس روش تفسیر بصری تعامل انسان و رایانه به دست آمد و دقت تفسیر 83.7 درصد بود. نقشه کاربری اراضی سال 2015 بر اساس دادههای دومین پیمایش ملی و دادههای پیمایش میدانی و طبقهبندی نظارت شده (ماشین بردار پشتیبان) بر روی تصاویر سنجش از دور انجام شد. با ارجاع به استاندارد ملی طبقهبندی وضعیت کاربری اراضی (GB/T21010-2017)، دستهبندی زمینهای سطح دوم به 7 دسته زمین سطح اول زمینهای زراعی، جنگلها، علفزار، باغها، زمینهای ساختمانی، آبها و زمینهای بایر طبقهبندی شدند. و نقشه کاربری اراضی سال 1394 بدست آمد. دقت کلی نتایج طبقه بندی 86.2 درصد و ضریب کاپا 0.8347 بود. طبقهبندی اراضی سطح دوم به 7 دسته اراضی سطح اول زمینهای زراعی، جنگلی، علفزار، باغی، زمینهای ساختمانی، آبها و زمینهای بایر طبقهبندی شد و نقشه کاربری اراضی سال 1394 به دست آمد. دقت کلی نتایج طبقه بندی 86.2 درصد و ضریب کاپا 0.8347 بود. طبقهبندی اراضی سطح دوم به 7 دسته اراضی سطح اول زمینهای زراعی، جنگلی، علفزار، باغی، زمینهای ساختمانی، آبها و زمینهای بایر طبقهبندی شد و نقشه کاربری اراضی سال 1394 به دست آمد. دقت کلی نتایج طبقه بندی 86.2 درصد و ضریب کاپا 0.8347 بود.
2.3. مواد و روش ها
آنتروپی بولتزمن می تواند درجه بی نظمی در سیستم را اندازه گیری کند و معادله آنتروپی بولتزمن رابطه بین ماکرو حالت ها و ریز حالت ها را در سیستم های ترمودینامیکی نشان می دهد [ 31 ].
که در آن S آنتروپی ماکروسکوپی سیستم است، k B (= 1.38×10-23 J/K) ثابت بولتزمن است، و Ω تعداد ریز حالت های ممکن متعلق به یک ماکرو حالت تعریف شده برای سیستم است.
در سال 2017، گائو و همکاران. پیشنهاد شده است که نتایج شیب اصلی منظر را به عنوان حالت کلان تعریف کند و سپس از سه پارامتر حداکثر، حداقل و مجموع هر پنجره کشویی به عنوان محدودیت استفاده کند. تعداد ریز حالت های ممکن ( Ω ) توسط یک الگوریتم تکراری محاسبه می شود. در نهایت، این مقدار در معادله (1) برای به دست آوردن آنتروپی بولتزمن از گرادیان چشم انداز [ 22 ] وارد می شود.
بر اساس تحقیقات گائو و همکاران، این مقاله روش زیر را پیشنهاد می کند ( شکل 2 ): ابتدا نتایج امتیازدهی پایداری چشم انداز منطقه مورد مطالعه از طریق روش ماتریس ارزیابی به دست می آید ( جدول 1).). دوم، در ArcGIS 10.2، ابزار Slope از ابزارهای 3D Analyst برای استخراج شیب DEM در شهرستان Mizhi و دادههای ارتفاع، شیب و کاربری زمین استفاده میشود. ابزار Reclass by ASCII File برای تخصیص مقادیر با توجه به نتایج ماتریس ارزیابی استفاده می شود به طوری که هر مقدار شطرنجی داده های همپوشانی امتیاز پایداری منظر در ارتفاع، شیب و نوع کاربری زمین فعلی باشد. ارتفاع به 3 دسته، شیب به 3 دسته، کاربری اراضی به 7 دسته تقسیم می شود و 63 دسته ترکیب از طریق روکش ایجاد می شود. سوم، ابزار Fishnet برای ایجاد یک شبکه 30 × 30 برای هر زیرحوضه استفاده می شود (یعنی هر شبکه شامل 30 ردیف در 30 ستون است؛ تعداد سلول ها در هر شبکه 900 است)، و هر شبکه می تواند به طور کامل محدوده هر زیرحوضه را در بر گیرد. . ممکن است سه مورد در سلول وجود داشته باشد: (1) سلول فاقد مقدار شطرنجی متناظر است. (2) سلول حاوی یک مقدار شطرنجی است. (3) سلول حاوی چندین مقدار شطرنجی است. به هر سلول با توجه به شرایط موجود در سلول مقداری اختصاص داده می شود. در مورد (1)، سلول به صورت NA [28 ]. در مورد (2)، مقدار شطرنجی مربوطه به سلول اختصاص داده می شود. در حالت (3)، مقدار شطرنجی با بیشترین مساحت در سلول به سلول اختصاص داده می شود و هر خانه دارای یک و تنها یک مقدار است. در نهایت، بسته نرم افزاری توسعه یافته توسط Nowosad [ 28 ] برای محاسبه آنتروپی بولتزمن شبکه مربوط به هر زیرحوضه در محیط RGui3.6.0 استفاده می شود (R توسط راس ایهاکا و رابرت جنتلمن در دانشگاه اوکلند، نیوزلند ایجاد شد، و در حال حاضر توسط تیم اصلی توسعه R توسعه داده شده است.).
یازده کارشناس در زمینه تحقیقاتی برای امتیازدهی به پایداری منظر شهرستان میژی و به دست آوردن نتایج ماتریس ارزیابی دعوت شدند، از جمله یک مدیر از اداره کشاورزی شهرستان میژی، دو دهیار در شهرستان میژی و دو کارشناس محیط زیست. شش کارشناس دیگر، محققانی هستند که با ویژگیهای چشمانداز منطقه مورد مطالعه آشنا هستند. بر اساس داده های کاربری اراضی موجود، انواع اراضی شهرستان میژی به هفت دسته زمین زراعی، جنگلی، علفزار، باغی، اراضی ساختمانی، آب ها و زمین های بایر تقسیم شدند. طبق روش درجهبندی ناپیوستگی طبیعی (جنکز) در نرمافزار ArcGIS 10.2، ارتفاع به سه دسته تقسیم شد: ارتفاع کم (<994 متر)، ارتفاع متوسط (994-1078 متر) و ارتفاع زیاد (>1078 متر) [ 32 ].]. بر اساس تئوری درجه بندی شیب در منطقه تپه ای-خندقی لس [ 33 ] همراه با وضعیت واقعی در شهرستان میژی، شیب به شیب کم (8°)، شیب متوسط (8-25 درجه) و شیب زیاد (بیش از 25 درجه). ارتفاع و شیب در 9 شرایط طبیعی ترکیب شدند: شیب کم ارتفاع کم، شیب متوسط با ارتفاع کم، شیب زیاد با ارتفاع کم، شیب کم ارتفاع متوسط، شیب متوسط با ارتفاع متوسط، شیب زیاد با ارتفاع متوسط، شیب زیاد ارتفاع کم. شیب، شیب میانی با ارتفاع زیاد و شیب زیاد با ارتفاع زیاد.
3. نتایج
3.1. نتایج روش درجه بندی خبرگان
بر اساس امتیاز پایداری منظر از ضعیف به قوی، امتیازات از 1 تا 10 متغیر است و نتایج در جدول 1 نشان داده شده است.
برای هفت نوع کاربری اراضی در شهرستان میژی در ارتفاعات و شیبهای مختلف، ارزش مثبت پایداری چشمانداز امتیازدهی شد که 10 امتیاز نشاندهنده مطلوبترین برای پایداری منظر و یک امتیاز نشاندهنده کمترین مطلوبیت است. به عنوان یک اکوسیستم روستایی، تصمیم گیرندگان در شهرستان میژی باید یکپارچگی و تداوم فرآیندهای مختلف اکولوژیکی [ 34 ] را در نظر بگیرند و بر عملکرد خود تنظیمی و ارزش اکولوژیکی اکوسیستم تأکید کنند. بنابراین، نوع کاربری اراضی که برای محیط زیست محیطی مساعد بوده و مستقیماً برای کشاورزان سودمند است، امتیاز بالاتری دارد، در حالی که به انواع کاربری اراضی بدون چنین مزایایی امتیاز کمتری تعلق می گیرد. جدول 1 اطلاعات زیر را نشان می دهد:
(1) امتیازات هفت نوع کاربری در منطقه مورد مطالعه متفاوت است، اما تغییرپذیری آنها در شرایط طبیعی مختلف زیاد نیست، که نشان می دهد انواع کاربری اراضی تأثیر بیشتری بر پایداری منظر نسبت به شرایط طبیعی دارند. .
(2) در میان انواع کاربری زمین، آبها بالاترین امتیاز را دارند. دلیل آن این است که شهرستان میژی در مناطق خشک و نیمه خشک داخلی چین واقع شده است. این منطقه در تمام طول سال فاقد آب است و بدنههای آبی مانند رودخانهها، خندقها و مخازن میتوانند آبیاری را تامین کنند، بنابراین مناطق آبی در هر شرایط طبیعی ارزش مثبت بالایی دارند. امتیازات جنگل و باغ میوه مشابه است و به هر دو ارزش کمتری نسبت داده می شود. سموم سمپاشی شده در باغ باعث می شود که امتیاز باغ کمی کمتر از سطح جنگلی باشد. اگرچه مرتع می تواند نقش مثبتی در حفظ خاک و آب داشته باشد، اما در شهرستان میژی در معرض آسیب است (مانند چرای بیش از حد بالقوه و غیره)، بنابراین امتیازی که به علفزار اختصاص داده شده یک مقدار متوسط است. زمین های ساخت و ساز و زمین های زراعی دارای ارزش کمتری هستند زیرا فعالیت های انسانی در زمین های ساختمانی بیشتر است که احتمالاً باعث آسیب زیست محیطی می شود. وضعیت زمین های زراعی بی نظیر است. فقط به نوع “شیب کم ارتفاع کم” امتیازهای بالاتری تعلق می گیرد. در سایر شرایط طبیعی، امتیازات کمتر است، بنابراین امتیاز زمین زراعی کمتر از حد پایین است. نوع کاربری زمین با کمترین ارزش – زمین بایر – اساساً قادر به پشتیبانی از پایداری چشم انداز در شهرستان Mizhi نیست.
به طور کلی، نمرات انواع کاربری اراضی در شیب های کم به طور کلی بالاتر است زیرا فرسایش خاک در فلات لس جدی است، مناطق با شیب زیاد برای فعالیت های کشاورزی مساعد نیستند و خطر فرسایش خاک زیاد است. در همان ارتفاع، با افزایش شیب، امتیاز پایداری چشمانداز کاهش مییابد. در شرایط 9 گانه طبیعی، “شیب کم ارتفاع کم” شرایط بهینه است. به جز زمینهای بایر، امتیازات شش نوع کاربری دیگر در دستهبندیهای خاص خود بالاست. با این حال، در مورد شرایط طبیعی بهینه، زمین های بایر می توانند ضعیف ترین پشتیبانی را برای پایداری چشم انداز ارائه دهند. بنابراین، امتیاز کمترین است. در مورد ارتفاعات بالا، از یک طرف، دسترسی به انواع کاربری های زمین بدتر می شود. و اجرای فعالیت های تولیدی کشاورزی دشوار است، بنابراین امتیاز زمین های زراعی و ساختمانی پایین است. از سوی دیگر، به دلیل تضعیف مزاحمت انسانی، عملکردهای اکولوژیکی جنگلها، علفزارها و باغها افزایش مییابد. بنابراین، امتیاز بالاتر است.
3.2. نتایج پایداری منظر
امتیاز در ماتریس ارزیابی نشان دهنده پایداری چشم انداز است. این امتیاز ابتدا به شطرنجی و سپس به سلول ها اختصاص می یابد. بنابراین، ارزش هر سلول می تواند به طور مستقیم پایداری چشم انداز را منعکس کند. پایداری چشمانداز هر زیرحوضه بهعنوان مقدار آنتروپی بولتزمن شبکه مربوطه در هر زیرحوضه پس از نرمالسازی حداقل – حداکثر تعیین میشود. مقادیر پایداری منظر در سالهای 2000 و 2015 برای 216 زیرحوضه در شهرستان میژی محاسبه شد و پایداری بر اساس روش درجهبندی ناپیوستگی طبیعی (Jenks) در نرمافزار ArcGIS 10.2 در پنج سطح طبقهبندی شد [ 32 ].]. هرچه درجه بالاتر باشد، پایداری منظر بدتر خواهد بود. نتایج در سال 2000 تحت استانداردهای درجه بندی سال 2015 یکپارچه شدند تا از قابلیت مقایسه توالی زمان اطمینان حاصل شود. نتایج در شکل 3 نشان داده شده است.
3.2.1. تفاوت فضایی و زمانی در پایداری منظر در شهرستان میژی از سال 2000 تا 2015
شکل 3 نشان می دهد که تمایز مکانی – زمانی پایداری منظر در شهرستان میژی از سال 2000 تا 2015 با روند بهبود کلی قابل توجه است. منطقه پایداری چشم انداز درجه V بیشترین تغییر را نشان می دهد و منطقه درجه I اساساً بدون تغییر باقی می ماند. در هر دو سال 2000 و 2015، پایداری چشمانداز بخش شرق میانه منطقه مورد مطالعه بدتر از سایر مناطق بود.
شکل 3a نشان می دهد که پایداری کلی چشم انداز در شهرستان Mizhi در سال 2000 ضعیف بود، جایی که مناطق درجه IV و درجه V به هم پیوسته تر هستند، و مناطق درجه I کمترین پراکنده هستند. 67 زیرحوضه با بدترین پایداری چشم انداز (درجه V) وجود دارد که 31.81٪ از کل منطقه مورد مطالعه را به خود اختصاص می دهد، که بیشترین نسبت عمدتاً در بخش های شرقی، میانه شرقی و میانه غربی شهرستان Mizhi توزیع شده است. 57 زیرحوضه درجه IV وجود دارد که 26.96٪ از کل منطقه مورد مطالعه را تشکیل می دهد و این زیرحوضه ها در امتداد حاشیه منطقه درجه V توزیع شده اند. 40 زیرحوضه درجه III پراکنده در منطقه مورد مطالعه وجود دارد که 20.09٪ از کل منطقه مورد مطالعه را تشکیل می دهد. 37 زیرحوضه درجه دو وجود دارد که 14.79٪ از کل منطقه مورد مطالعه را تشکیل می دهد که عمدتاً در شرق، شمال شرقی، و بخش های غربی شهرستان Mizhi; به دلیل جنگل های بزرگ و پوشش علفزار در این مناطق و همچنین تراکم کم جمعیت و تفکیک سکونتگاه ها، انسان ها توانایی کمتری برای تداخل با اکوسیستم های روستایی دارند و در نتیجه پایداری چشم انداز قوی تر می شود. 15 زیرحوضه با بهترین پایداری چشم انداز (درجه I) وجود دارد که کمترین بخش از کل منطقه مورد مطالعه را با تنها 6.35 درصد تشکیل می دهد. به طور کلی، ارزش های پایداری چشم انداز در مناطق مرکزی، شرقی و میانه غربی شهرستان Mizhi در سال 2000 ضعیف بود. و بنابراین پایداری چشم انداز قوی تر است. 15 زیرحوضه با بهترین پایداری چشم انداز (درجه I) وجود دارد که کمترین بخش از کل منطقه مورد مطالعه را با تنها 6.35 درصد تشکیل می دهد. به طور کلی، ارزش های پایداری چشم انداز در مناطق مرکزی، شرقی و میانه غربی شهرستان Mizhi در سال 2000 ضعیف بود. و بنابراین پایداری چشم انداز قوی تر است. 15 زیرحوضه با بهترین پایداری چشم انداز (درجه I) وجود دارد که کمترین بخش از کل منطقه مورد مطالعه را با تنها 6.35 درصد تشکیل می دهد. به طور کلی، ارزش های پایداری چشم انداز در مناطق مرکزی، شرقی و میانه غربی شهرستان Mizhi در سال 2000 ضعیف بود.
مطابق شکل 3ب، پایداری چشمانداز شهرستان میژی در سال 2015 نسبت به سال 2000 روند بهتری را نشان میدهد، به ویژه پایداری چشمانداز در ناحیه غرب میانه شهرستان میژی که بسیار بهبود یافته است. 23 زیرحوضه در درجه V وجود دارد که 8.29٪ از کل منطقه مورد مطالعه را تشکیل می دهد. در طول دوره مطالعه، پایداری چشمانداز اکثر زیرحوضهها از درجه V به درجه III یا درجه IV تغییر کرد و پایداری چشمانداز ارتقا یافت. 61 زیرحوضه درجه IV وجود دارد که 30.32٪ از کل منطقه مورد مطالعه را تشکیل می دهد که عمدتاً در مناطق مرکزی و جنوبی توزیع شده اند که نشان می دهد پایداری چشم انداز در بخش مرکزی شهرستان Mizhi در طول دوره مورد مطالعه افزایش یافته است. 64 زیرحوضه درجه III وجود دارد که 32.30٪ از کل منطقه مورد مطالعه را تشکیل می دهد. این نسبت بزرگترین است و به طور قابل توجهی با آن در سال 2000 متفاوت است. درجه III به طور مساوی در منطقه مورد مطالعه توزیع شده است، که نشان می دهد که پایداری چشم انداز منطقه مورد مطالعه به طور کلی بهتر است. 52 زیرحوضه درجه دو وجود دارد که 23.39٪ از کل منطقه مورد مطالعه را تشکیل می دهد. 16 زیرحوضه درجه یک وجود دارد که 5.70٪ از کل منطقه مورد مطالعه را تشکیل می دهد. در مقایسه با سال 2000، در سال 2015 افزایشی در مساحت وجود ندارد، اما درجه یک از نظر توزیع فضایی در غرب متمرکز است.
3.2.2. تغییرات در پایداری منظر در شهرستان میژی از سال 2000 تا 2015
بر اساس ماتریس های انتقال پایداری منظر، تغییر در تعداد و مساحت هر درجه در زیرحوضه ها را می توان به دست آورد. جدول 2 و جدول 3نشان می دهد که علاوه بر تغییر خود، 9 درجه افزایش پایداری و 9 درجه کاهش پایداری نیز وجود دارد. در سال 2000، با افزایش درجه پایداری منظر، تعداد زیرحوضههای مربوطه نیز به تدریج افزایش یافت و تعداد زیرحوضههای درجه V بزرگترین بود، که نشان میدهد حوضههای با پایداری ضعیف در شهرستان میژی در آن سال غالب بودهاند. در سال 2015، تعداد زیرحوضههایی که بهترین (درجه I) و بدترین (درجه V) ارزش پایداری چشمانداز را داشتند، کم بود، در حالی که تعداد زیرحوضهها در درجه II، درجه III و درجه IV بیشتر بود. در طول دوره تحقیق، تعداد زیرحوضه ها در درجه I و درجه IV ثابت ماند، تعداد زیرحوضه ها در درجه V 44 کاهش یافت و مساحت 285.21 کیلومتر مربع کاهش یافت .در حالی که تعداد زیرحوضه ها در درجه II و درجه III به ترتیب 15 و 24 افزایش یافت و مساحت آنها به ترتیب 104.20 کیلومتر مربع و 148.03 کیلومتر مربع افزایش یافت که نشان می دهد پایداری چشم انداز شهرستان میژی روند کلی بهبودی را نشان می دهد.
شکل 4تغییرات سطوح پایداری چشمانداز را در 216 زیرحوضه در شهرستان میژی از سال 2000 تا 2015 نشان میدهد. پایداری چشمانداز 113 زیرحوضه بهبود یافته است (به عنوان مثال، درجه کاهش یافته)، با نسبت مساحت 55.47٪ به طور مساوی در منطقه مورد مطالعه توزیع شده است، و بسیاری از این موارد زیرحوضه ها به هم پیوسته هستند، که نشان می دهد، طی سال های 2000-2015، بیش از نیمی از پایداری چشم انداز منطقه مورد مطالعه بهبود یافته است. 54 زیرحوضه با پایداری چشم انداز تقریباً بدون تغییر (یعنی تعمیر و نگهداری درجه) وجود دارد که 22.70٪ از منطقه را تشکیل می دهد. این منطقه تقریباً در جهت شرق به غرب در وسط منطقه مورد مطالعه و همچنین یک خوشه کوچک در قسمت شمالی منطقه مورد مطالعه توزیع شده است. پایداری چشمانداز 49 زیرحوضه با نسبت مساحت 21.83% ضعیفتر شد (یعنی درجه بالا). این زیرحوضه ها در سراسر منطقه مورد مطالعه پراکنده هستند. با این حال، تودههایی در بخشهای غربی، مرکزی و جنوب شرقی منطقه مورد مطالعه وجود دارد که نشان میدهد پایداری چشمانداز تقریباً یک پنجم منطقه در شهرستان میژی در طول دوره مورد مطالعه بدتر شده است.
از نظر توزیع فضایی، ارزشهای پایداری چشمانداز در بخشهای شرقی و غربی Mizhi قویتر از مناطق مرکزی است. در سطح زمانی، پایداری چشم انداز در مناطق غرب میانه به طور قابل توجهی افزایش یافت. پایداری چشم انداز در مناطق شمالی و شمال شرقی نیز بهبود یافته است. اگرچه پایداری چشمانداز در منطقه مرکزی در مقایسه با سایر مناطق پایینتر بود، اما طی سالهای 2000-2015 تا حدودی افزایش یافت. علاوه بر این، پایداری چشمانداز سه شهرستان تائوژن، شادیان و شیگو در طول دوره مطالعه بهبود یافت که با تحقیقات میدانی گروه تحقیقاتی مطابقت دارد. با توجه به اجرای جدی “پروژه غله برای سبز” در این شهرستان ها طی سال های 1999-2009، ظرفیت حفاظت از خاک و آب بهبود یافته است. علاوه بر این، کاهش زمین های زراعی منجر به خروج جمعیت شد و اختلالات اکولوژیکی ناشی از مردم تضعیف شد و بیشتر به بهبود پایداری این شهرک ها کمک کرد. در بخش مرکزی شهرستان Mizhi، به دلیل اینکه همیشه یک مرکز جمعیت بوده است، منطقه مرکزی به شدت توسط مردم آشفته شده است، بنابراین پایداری چشمانداز ضعیف است. با این حال، با توجه به نتایج تحقیقات میدانی، با افزایش آگاهی کشاورزان از ابزارهای حفاظت از محیط زیست اکولوژیکی به تدریج، پایداری چشمانداز در منطقه نیز اندکی افزایش یافته است. کمک بیشتر به بهبود پایداری این شهرک ها. در بخش مرکزی شهرستان Mizhi، به دلیل اینکه همیشه یک مرکز جمعیت بوده است، منطقه مرکزی به شدت توسط مردم آشفته شده است، بنابراین پایداری چشمانداز ضعیف است. با این حال، با توجه به نتایج تحقیقات میدانی، با افزایش آگاهی کشاورزان از ابزارهای حفاظت از محیط زیست اکولوژیکی به تدریج، پایداری چشمانداز در منطقه نیز اندکی افزایش یافته است. کمک بیشتر به بهبود پایداری این شهرک ها. در بخش مرکزی شهرستان Mizhi، به دلیل اینکه همیشه یک مرکز جمعیت بوده است، منطقه مرکزی به شدت توسط مردم آشفته شده است، بنابراین پایداری چشمانداز ضعیف است. با این حال، با توجه به نتایج تحقیقات میدانی، با افزایش آگاهی کشاورزان از ابزارهای حفاظت از محیط زیست اکولوژیکی به تدریج، پایداری چشمانداز در منطقه نیز اندکی افزایش یافته است.
4. بحث
این مطالعه بر روی پایداری چشمانداز 216 زیرحوضه در شهرستان میژی در سالهای 2000 و 2015 نشان میدهد که روند کلی پایداری چشمانداز از نظر زمانی و مکانی بهبود یافته است. نتایج با تحقیقات میدانی مطابقت دارد، که نشان میدهد روش پیشنهادی در این مقاله – با استفاده از نتایج ماتریس ارزیابی برای تخصیص مقادیر به زیرحوضهها و محاسبه آنتروپی بولتزمن زیرحوضهها – مؤثر است. انتخاب یک زیرحوضه به عنوان واحد ارزیابی می تواند تضمین عناصر طبیعی، شباهت فرآیند [ 35 ] و یکپارچگی اکوسیستم چشم انداز در داخل واحد را به حداکثر برساند. قابل توجه، تحقیقات گائو و همکاران. [ 22] نشان داد که بعد سلول مستقیماً بر مقدار آنتروپی بولتزمن تأثیر می گذارد. بنابراین، در این مقاله، یک شبکه 30×30 برای هر زیرحوضه (یعنی هر شبکه شامل 30 ردیف در 30 ستون؛ تعداد سلولها در هر شبکه 900 بود) با توجه به اندازههای زیرحوضه ایجاد شد تا اطمینان حاصل شود که آنتروپی بولتزمن زیرحوضه ها در همان سال قابل مقایسه خواهند بود.
گائو و همکاران آنتروپی بولتزمن DEM را در یک منطقه خاص محاسبه کرد تا منعکس کننده بی نظمی و پیچیدگی چشم انداز در این منطقه باشد. برای اجازه دادن به آنتروپی بولتزمن برای ارائه اطلاعات بیشتر، این مقاله از داده های همپوشانی ارتفاع، شیب و کاربری زمین استفاده می کند و نتیجه ماتریس ارزیابی را به داده های همپوشانی اختصاص می دهد. آنتروپی بولتزمن محاسبه شده با استفاده از این روش می تواند با پایداری چشم انداز مرتبط باشد. درجه بندی خبره بخش کلیدی این تحقیق است و نتایج به طور مستقیم بر نتایج آنتروپی بولتزمن تأثیر می گذارد. بنابراین، کارشناسانی که موقعیت ها و ویژگی های واقعی منطقه مورد مطالعه را نمره می دهند، باید متخصصانی باشند که با منطقه مورد مطالعه آشنایی کامل داشته باشند. مزیت ماتریس ارزیابی این است که می تواند به طور انعطاف پذیر شرایط طبیعی و انواع منظر را با توجه به محتوای تحقیق افزایش و کاهش دهد. غیر قابل حمل بودن ماتریس ارزیابی (جدول 1 محدودیت این مقاله است، اما ایده ها و روش هایی را برای مطالعه رابطه بین پایداری چشم انداز و آنتروپی بولتزمن ارائه می دهد.
5. نتیجه گیری ها
این مقاله به بررسی رابطه کمی بین آنتروپی بولتزمن و پایداری چشمانداز بر اساس تحقیقات قبلی در مورد آنتروپی بولتزمن منظر میپردازد. این مقاله روشی را برای ارزیابی پایداری منظر بر اساس آنتروپی بولتزمن با استفاده از یک ماتریس ارزیابی پیشنهاد میکند که رویکرد جدیدی برای ارزیابی پایداری منظر ارائه میکند. این رویکرد، مفهوم نظری مطالعه آنتروپی بولتزمن منظره را برای حل مسائل عملی به کار می گیرد. علاوه بر این، مطالعات کمی در مورد ارزیابی پایداری انواع مناظر متنوع تحت شرایط طبیعی مختلف وجود دارد و ماتریس ارزیابی میتواند شامل انواع شرایط طبیعی و انواع منظر باشد. شهرستان میژی، استان شانشی، چین، یک منطقه مطالعاتی معمولی در منطقه تپهای-خندهای لس است و بسیار حساس است. منطقه شکننده اکولوژیکی ارزیابی پایداری این منطقه از نظر اکولوژیکی شکننده می تواند اطلاعات هدفمندی را برای حمایت از توسعه پایدار آن فراهم کند.
بدون دیدگاه