اهمیت اطلاعات دقیق و به موقع در توصیف ماهیت و وسعت منابع زمین و تغییرات در طول زمان به ویژه در مناطق شهری با رشد سریع رو به افزایش است. ما یک روش برای تشخیص تغییرات پوشش زمین با استفاده از تصاویر ماهوارهای برای سالهای 1997، 2002، 2012 و 2017 ایجاد کردهایم. دستهبندیهای طبقهبندی پنج طبقه در منطقه مورد مطالعه عبارت بودند از: مساحت، مزارع، بدنه آبی، زمین کشاورزی و مرتع. نقشه ها نشان می دهد که بین سال های 1997 و 2017، میزان زمین شهری یا توسعه یافته از 8.12 درصد به 52.4 درصد از کل مساحت افزایش یافته است، در حالی که زمین های کشاورزی، مزارع، آب و مرتع از 91.88 درصد به 47.6 درصد از کل منطقه مورد مطالعه کاهش یافته است. . نتایج نشان داد که مساحت شهری (بسیار ساخته شده) به طور چشمگیری افزایش یافته است. برعکس، مرتع، زمین کشاورزی، آب، و کاشت به وضوح از دوره 1997 تا 2017 کاهش یافته است. روش سنجش از دور و GIS مورد استفاده در این مطالعه ثابت کرد که کارآمد است. زمان برای تجزیه و تحلیل گسترش شهر کوتاه شد. و مشخص شد که ابزار مفیدی برای ارزیابی اثرات شهرنشینی بر اساس تصویر ماهوارهای سالهای معین است. نتایج استفاده از زمین، الگوهای تغییر پوشش را در شهر دبره تابور کمیت میکند و پتانسیل سنجش از دور را نشان میدهد و ابزارهای GIS ابزاری دقیق و مقرونبهصرفه برای ردیابی تغییرات پوشش زمین در طول زمان ارائه میکنند که میتواند به عنوان تصمیمات و دستورالعملهای مدیریتی مورد استفاده قرار گیرد. و مشخص شد که ابزار مفیدی برای ارزیابی اثرات شهرنشینی بر اساس تصویر ماهوارهای سالهای معین است. نتایج استفاده از زمین، الگوهای تغییر پوشش را در شهر دبره تابور کمیت میکند و پتانسیل سنجش از دور را نشان میدهد و ابزارهای GIS ابزاری دقیق و مقرونبهصرفه برای ردیابی تغییرات پوشش زمین در طول زمان ارائه میکنند که میتواند به عنوان تصمیمات و دستورالعملهای مدیریتی مورد استفاده قرار گیرد. و مشخص شد که ابزار مفیدی برای ارزیابی اثرات شهرنشینی بر اساس تصویر ماهوارهای سالهای معین است. نتایج استفاده از زمین، الگوهای تغییر پوشش را در شهر دبره تابور کمیت میکند و پتانسیل سنجش از دور را نشان میدهد و ابزارهای GIS ابزاری دقیق و مقرونبهصرفه برای ردیابی تغییرات پوشش زمین در طول زمان ارائه میکنند که میتواند به عنوان تصمیمات و دستورالعملهای مدیریتی مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژه ها
Debre Tabor ، GIS ، سنجش از دور ، LULC
1. مقدمه
سطح زمین در طول تاریخ و وجود خود در مقیاس های مختلف مکانی و زمانی دستخوش تغییرات و اصلاحاتی شده است، برخی در دوره های کوتاه و برخی دیگر برای سالیان متمادی. برخی برگشت پذیر و برخی دیگر برگشت ناپذیر [ 1 ] . بزرگی، سرعت و گستره مکانی تغییرات مستقیم و غیرمستقیم در سطح زمین در دهه اخیر طبق [ 2 ] بی سابقه است [ 2 ].] . آنها همچنین فرض می کنند که استفاده از زمین و تغییر پوشش زمین عوامل مؤثر و پیامدهای کلیدی تغییرات ساخته دست بشر در سطح زمین است. علاوه بر این، هنگامی که در سطح جهانی جمع می شوند، هر دو تغییر آنقدر موذیانه هستند که به طور قابل توجهی بر جنبه های اساسی عملکرد سیستم زمین تأثیر می گذارند. پوشش اراضی به شواهد کاربری قابل مشاهده ای اطلاق می شود که دارای ویژگی های رویشی و غیر رویشی است، در حالی که کاربری اراضی را می توان به عنوان تغییر و مدیریت محیط طبیعی مانند زمین های زراعی، مراتع، مراتع و جنگل های مدیریت شده با نقش های عملکردی آنها در حوضه آبریز مربوطه تعریف کرد. مناطق [ 3 ] . پوشش زمین در منطقه به راحتی قابل مشاهده است، زیرا کاربری اراضی معمولاً از پوشش زمین کسر می شود و هر دوی آنها ارتباط نزدیکی با هم دارند زیرا برای جلوگیری از ابهام در منطقه مورد مطالعه از آنها در نقشه برداری استفاده می شود.4 ] .
رشد شهری، به ویژه جابجایی زمین های مسکونی و تجاری به مناطق روستایی در حاشیه کلان شهرها، از دیرباز نشانه قدرت اقتصادی منطقه تلقی می شده است. با این حال، مزایای آنها به طور فزاینده ای با تأثیر اکوسیستم ها، از جمله تخریب کیفیت هوا و آب و از بین رفتن زمین های زراعی و جنگل ها و تأثیر اجتماعی-اقتصادی نابرابری های اقتصادی و پراکندگی اجتماعی و هزینه های زیرساختی، جبران می شود و خروجی ها را شناسایی می کند. رشد شهری با مدل های SWAT [ 5 ] [ 6 ] [ 7] . تغییرات زمین که معمولاً به عنوان گسترش شهری از آن یاد می شود، همراه با گسترش سریع حومه های کم جمعیت در مناطق روستایی سابق و ایجاد مناطق حاشیه ای، مناطق شهری یا حومه ای که توسط کشورهای توسعه نیافته حائل شده اند، پیامدهایی برای جنبه های کلیدی سیستم زمین دارد. پوشش زمین به شواهد قابل مشاهده ای از کاربری اراضی اشاره دارد که دارای ویژگی های رویشی و غیر رویشی است، در حالی که استفاده از زمین را می توان به عنوان کاربری زمین توسط انسان، معمولاً با تمرکز بر کاربری زمین تعریف کرد [ 3 ]. الگوی کاربری و پوشش اراضی یک منطقه به طور گسترده ای نتیجه عوامل طبیعی و اجتماعی-اقتصادی و استفاده انسان از آنها در زمان و مکان است [ 8 ] [ 9 ].] . داده های قابل توجهی در سطح زمین برای نظارت و تجزیه و تحلیل موثر تغییرات کاربری/پوشش زمین مورد نیاز است. پیش از این، چنین اطلاعاتی در مورد استفاده از زمین و تغییر پوشش در سرتاسر جهان عمدتاً با روشهای مرسوم تشخیص زمین تولید میشد که نه تنها به زمان، هزینه و تلاش زیادی نیاز داشت، بلکه برای نظارت بر تغییرات پویا در دورههای زمانی کوتاهتر نیز کمی عملی بود. 10 ] [ 11] . پیشرفتهای اخیر در ابزارها و تکنیکهای سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور (RS) محققان را قادر میسازد تا به طور موثر رشد شهری را مدل کنند. تصاویر سنجش از دور ماهواره ای منابع داده بسیار خوبی را ارائه می دهند که از طریق آنها می توان اطلاعات کارآمد در مورد کاربری و پوشش زمین را استخراج، تجزیه و تحلیل و شبیه سازی کرد. سنجش از دور ماهواره ای، برای مثال، همانطور که در آثار [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] نشان داده شده است، پتانسیل ارائه ژئوداتا دقیق و به موقع را دارد که تغییرات کاربری زمین/پوشش زمین تجمعات را توصیف می کند. گسترش شهری بهره برداری از منابع طبیعی را افزایش داده و استفاده از زمین و الگوهای پوشش زمین را تغییر داده است [ 15 ]] . به عنوان مثال، آنها نشاط اقتصادی منطقه ای را با رشد یا گسترش شهری، به ویژه با حرکت از کاربری خصوصی و تجاری زمین به مناطق روستایی در حاشیه شهرهای بزرگ مرتبط کرده اند. داده های قابل توجهی در سطح زمین برای نظارت و تجزیه و تحلیل موثر تغییرات کاربری/پوشش زمین مورد نیاز است. تاکنون، در سراسر جهان، چنین اطلاعاتی در مورد تغییر کاربری/پوشش زمین عمدتاً با روشهای مرسوم حذف خاک تولید شده است، که نه تنها زمان زیادی را صرف کرده، گران و طولانی بوده و نیاز به کار زیادی دارد، بلکه برای تطبیق تغییرات دینامیکی در کاربری زمین برای نظارت بر دورههای زمانی کوتاهتر عملی نیست [ 10] . پیشرفتهای اخیر در ابزارها و تکنیکهای سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور (RS) محققان را قادر میسازد تا به طور موثر رشد شهری را مدل کنند. تصاویر ماهوارهای سنجش از دور منابع دادهای عالی را فراهم میکنند که از آنها میتوان اطلاعات کارآمد در مورد کاربری و پوشش زمین را استخراج، تجزیه و تحلیل و شبیهسازی کرد. به عنوان مثال، سنجش از دور ماهواره ای، همانطور که در آثار [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] نشان داده شده است، پتانسیل ارائه اطلاعات مکانی دقیق و به موقع را دارد که تغییرات کاربری زمین/پوشش زمین کلان شهرها را توصیف می کند.
داده های کاربری زمین برای تجزیه و تحلیل فرآیندها و مشکلات محیطی مورد نیاز است که به منظور بهبود یا حفظ شرایط زندگی و استانداردها در سطح فعلی باید درک شوند. مطالعه حاضر تغییرات مختلف در مقولههای کاربری/پوشش زمین و منطقه مورد مطالعه را توصیف میکند. مطالعه حاضر برای درک تغییرات در استفاده از زمین/خاک در شهر دبر تابور، گوندار جنوبی، اتیوپی انجام شد.
این منطقه به دلیل روند گسترده شهرنشینی خود که منجر به رشد بی نظم در شهر، بدتر شدن شرایط زندگی و بدتر شدن سناریوی محیطی شده است که اثرات مخربی بر سلامت انسان دارد، شناخته شده است. بنابراین تعیین نرخ و روند کاربری زمین به منظور طراحی سیاست کاربری منطقی ضروری است. هدف از این مطالعه، بررسی تطبیقی تغییر کاربری اراضی شهرستان دبره تابور با ابزارهای RS و GIS بود.
2. مواد و روشها
2.1. شرح منطقه مطالعه
منطقه مورد مطالعه انتخاب شده در منطقه اداری جنوبی گوندر در ایالت منطقه ای ملی آمهارا، شمال مرکزی اتیوپی، حدود 100 کیلومتری جنوب شرقی گوندار و 50 کیلومتری شرق دریاچه تانا یافت می شود. مساحت شهرستان دبره تابور حدود 31.87 کیلومتر مربع است . منطقه مورد مطالعه بین 11.83 درجه شمالی تا 11.87 درجه شمالی و طول جغرافیایی 37.98 درجه شرقی تا 38.03 درجه شرقی در شکل 1 گسترش می یابد . از نظر توپوگرافی، شهر با زمین های مواج با تغییرات ارتفاع قابل توجه مشخص می شود. قسمتهای جنوبی و جنوب غربی شهر از جمله کوه طبور بیشتر ارتفاع دارد.
آب و هوای دبره تابور بر اساس ارتفاع آن است که بین 2447 متر و 2838 متر دگا است. از نظر اقلیمی، منطقه مورد مطالعه از شرایط اقلیمی معتدل برخوردار است. میانگین بارندگی سالانه 1553.7 میلی متر است. حداکثر بارندگی در جولای یا آگوست رخ می دهد.
2.2. منابع داده ها و روش های تجزیه و تحلیل
منبع برای پویایی کاربری و پوشش زمین لندست به صورت رایگان دانلود شد
شکل 1 . موقعیت منطقه مطالعاتی شهر دبره تابور.
تصاویر از https://earthexplore.usgs.gov/. جزئیات داده های ماهواره ای در جدول 1 ارائه شده است. تصاویر با استفاده از نرم افزار ArcGIS10.3 و ERDAS IMAGE14 پردازش شدند. مراحل مختلف توسعه یافته و مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل، کمی سازی و تفسیر نقشه در شکل 2 ارائه شده است. منطقه مورد علاقه (AOI) به عنوان مناطق آموزشی برای طبقه بندی بدون نظارت انواع پوشش زمین از پیش تعریف شده (LCT) انتخاب و جمع آوری شد. پیکسلها در جدول 2 در دستههای مساحت ساخته شده، مزرعه، بدنه آبی، زمین کشاورزی و مرتع دستهبندی شدند . از اعداد متغیر AOI برای طبقه بندی تصاویر چهار تاریخ (1997، 2002، 2012 و 2017) استفاده شد ( جدول 1 ).
3. تجزیه و تحلیل تشخیص تغییر
تجزیه و تحلیل تشخیص تغییر، تفاوت بین تصاویر یک صحنه را در زمان های مختلف توصیف و کمیت می کند.
از تصاویر طبقه بندی شده چهار تاریخ می توان برای محاسبه مساحت پوشش های مختلف زمین و مشاهده تغییراتی که در گستره داده ها رخ می دهد استفاده کرد. این تحلیل برای شناسایی تغییرات مختلفی که در طبقات مختلف کاربری اراضی رخ می دهد مانند افزایش مساحت ساخته شده شهری یا کاهش پوشش گیاهی و غیره بسیار مفید است.
4. نتیجه و بحث
4.1. کاربری اراضی پوشش زمین تغییر دینامیک
تغییر کاربری زمین/پوشش زمین به طور کلی و پوشش زمین به طور خاص تأثیر مستقیم یا غیرمستقیم بر میزان رشد شهری خواهد داشت. گسترش از
شکل 2 . روش اتخاذ شده برای طبقه بندی کاربری زمین و تشخیص تغییر کاربری زمین را نشان دهید.
مساحت کاربری/تغییر پوشش زمین از سال 1997 تا 2017 برای شهر دبره تابور در جدول 3 و شکل 3 (الف) و شکل 3 (ب) و شکل 4 ارائه شده است.
آمار کاربری/پوشش زمین برای شناسایی محاسبه و خلاصه شد
(الف)
(ب)
شکل 3 . (الف) نقشه های پوشش زمین شهر دبره تابور در سال 1997 و 2002. (ب) نقشه های پوشش زمین شهر دبره تابور در سال 2012 و 2017.
ماهیت تغییرات اصلی رخ داده بین سالهای 1997 و 2017 در جدول 4 نشان داده شده است. افزایش قابل توجهی در درصد مساحت ساخته شده از سال 1997 تا 2017 وجود داشته است. نتیجه نشان می دهد که زمین کشاورزی از سال 1997 تا 2017 گسترش منطقه تحت پوشش خود را از دست داده است. این نشان دهنده زمین کشاورزی برای مقاصد مسکونی است. نرخ افزایش شهرنشینی در 20 سال بسیار بالا بود. در سال 2017، مساحت ساخته شده تقریباً 16.7 کیلومتر مربع بود . ساخت و ساز حدود 52.4٪ از کل منطقه مورد مطالعه را پوشش می دهد.
تقریباً تمام اجزای پوشش زمین با توجه به زمان در 20 سال گذشته تغییر کرده است (سود یا زیان). همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، تمام پوشش زمین
شکل 4 . وضعیت طبقه بندی پوشش های زمین در سال های 1997، 2002، 2012 و 2017.
شکل 5 . افزایش و کاهش سطح در LULC بین سالهای 1997 و 2017.
طبقات بر حسب سود و زیان توصیف شده اند. تمایل به تغییر کاربری و پوشش اراضی از سال 1997 تا 2017 قبلاً در قالب جدول و نمودارها به شرح شکل 5 و جدول 4 بیان شده است. مساحت ساخته شده 14.1 کیلومتر مربع افزایش می یابد ، در حالی که زمین کشاورزی 8.63 کیلومتر مربع در یک دوره 20 ساله (1997-2017) کاهش یافته است . برای آگاهی از افزایش و کاهش پوشش کاربری اراضی در منطقه خاص با استفاده از خروجی طبقه بندی نقشه GIS از سال 1376 تا 1396 تعیین شد.
4.2. علت تغییر کاربری و پویایی پوشش زمین
اثر تغییر کاربری زمین و اثرات آن در شکل 4 و جدول 4 شرح داده شده است. اگرچه زمان وقوع رویداد متغیر است، عوامل انسانی و طبیعی متعددی عامل اصلی پویایی کاربری پوشش زمین هستند [ 16 ]. اگرچه تأثیر رشد جمعیت بر پویایی پوشش زمین بحث برانگیز است، اما در بخشهای دیگر بسیاری از متون، نرخ رشد سریع جمعیت یکی از دلایل اصلی تغییر جمعیت است. طبق [ 17او به جای تأثیر منفی بر مطالعه، به این نتیجه رسید که رشد سریع جمعیت نقش مثبتی در در دسترس بودن منابع دارد. برعکس، به ویژه در ارتفاعات اتیوپی، که فشار جمعیت قوی است، این امر منجر به فرسایش و تخریب منابع شده است [ 18 ]. در بخشهای دیگر بسیاری از مناطق ارتفاعات اتیوپی، فشارهای مرتبط با جمعیت تأثیر منفی بر جنگلها، مراتع، خاکهای بایر، پوشش گیاهی ساحلی و زمینهای کشاورزی داشته است [ 19 ]] . این امر در مورد شهر دبره تابور نیز صدق می کند، جایی که رشد سریع جمعیت منجر به کمبود زمین، ریشه کنی پوشش جنگلی، فرسایش خاک و تخریب زمین شده است. با این حال، جامعه محلی برای انجام جنگل کاری و در نتیجه افزایش آهسته پوشش جنگلی در مناطق شهری انگیزه داشت. علاوه بر این، کمبود منابع زمین، آنها را مجبور به کشت زمین های کشاورزی و مراتع کرد.
بنابراین، منابع برای فرسایش و تخریب بیشتر آسیبپذیرتر میشوند و در نتیجه به سایر کلاسهای پوشش زمین کاربری اراضی منتقل میشوند.
4.3. پیامدهای استفاده از زمین و دینامیک تغییر پوشش زمین
تغییر کاربری و نوع پوشش زمین لزوماً منجر به تخریب و فرسایش خاک نمی شود. با این حال، از آنجایی که تغییر کاربری زمین به سرعت گسترش می یابد و به سرعت در مناطق کشاورزی، مراتع و مناطق خشک گسترش می یابد، خاک حاصلخیز بیشتر در معرض فرسایش و تخریب گسترده است، به ویژه برای زمین های بدون جنگل های انبوه [ 20 ] [ 21 ]. با توجه به تصویر طبقه بندی شده تغییرات یافت شده در طبقات مختلف کاربری اراضی بین سال های 1997 تا 2017، بیان شد که زمین های کشاورزی، مراتع، آب و مزارع زمین به منطقه شهری منتقل شده اند. این نشان می دهد که روش هایی که در آن طبقات کاربری و پوشش زمین در طول زمان تغییر می کند، فرسایش و تخریب و پیامدهای مرتبط با آن را تسریع می کند.
5. نتیجه گیری
گسترش سریع مناطق شهری به دلیل رشد جمعیت و رشد اقتصادی باعث افزایش تقاضا برای منابع طبیعی و تغییراتی در کاربری زمین به ویژه در شهرهای شهری می شود. بنابراین، مشکلات جدی مرتبط با توسعه سریع مانند زیرساختهای اضافی، سکونتگاههای غیررسمی، آلودگی، تخریب ساختار اکولوژیکی و کمبود منابع طبیعی به دقت با فناوریهای سنجش از دور و GIS برای یک شهر شهری با رشد سریع مورد مطالعه قرار گرفتهاند. این سند تغییرات کاربری/پوشش زمین (LULC) را در شهر دبره تابور ارزیابی می کند. بزرگترین تأثیرات شهرنشینی سریع و رشد جمعیت بر پوشش زمین، تغییراتی است که نیاز به توجه فوری دارد. مقوله های مورد استفاده برای طبقه بندی کاربری و تغییر پوشش اراضی در شهرستان تابور عبارتند از مناطق ساخته شده، مزارع، اراضی آبی، زمین های کشاورزی و مراتع. نتایج حاکی از آن است که شهر در حال گسترش به سمت گسترش شهری است. مساحت ساخته شده دبره تابور، افزایش کلی از سال 1997 تا 2017، 14.1 کیلومتر خواهد بود.2 ، کاشت – 3.6 کیلومتر مربع ، و حجم آب – 0.0 کیلومتر مربع ، زمین کشاورزی – 6 کیلومتر مربع و مرتع – 4.49 کیلومتر مربع . مساحت کل توده های آبی در یک دوره بیست ساله به 0.0 درصد کاهش یافته است. افزایش مساحت ساخته شده منطقه مورد مطالعه بیشتر از سایر رده های شهر خواهد بود و تقریباً 4/52 درصد از کل مساحت دوره زمانی 1997 تا 2017 را شامل می شود.
بدون دیدگاه