کلمات کلیدی:

اردن; مفرق; پیشرفت شهری؛ GIS; سنجش از دور؛ گوگل ارث

چکیده

ویژگی‌های مکانی، زمانی و طیفی داده‌های سنجش از دور به طور مؤثر در نقشه‌برداری تغییر کاربری و پوشش زمین استفاده می‌شوند، از این رو به تصمیم‌گیری برای مدیریت منابع زمین پایدار کمک می‌کنند. هدف از این مطالعه ترسیم نقشه رشد شهرنشینی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، تصاویر گوگل و GIS در شهر مفراق / اردن شمالی است. تصاویر Landsat در سال‌های 1987، 2005 و تصاویر Google Earth (GeoEye-1) در سال 2010 در محیط GIS برای ترسیم تغییرات شهرنشینی در شهر مفرق استفاده شد. الگوریتم حداکثر احتمال طبقه‌بندی نظارت شده برای ترسیم دو طبقه کاربری و پوشش زمین برای منطقه مورد مطالعه، یعنی: مناطق پرجمعیت و مناطق غیرجمعیت از تصاویر سال‌های 1987 و 2005 استفاده شد. دیجیتالی کردن روی صفحه در تصاویر Google Earth (GeoEye-1) در سال 2010 برای نقشه برداری از مناطق پرجمعیت به کار گرفته شد.2 (تقریباً 23 درصد از منطقه مورد مطالعه). تراکم جمعیت در منطقه مورد مطالعه از تقریباً 965 نفر در هر کیلومتر مربع در سال 1987 به 1808 نفر در هر کیلومتر مربع در سال 2005 افزایش یافته است و در سال 2010 به 2146 نفر در هر کیلومتر مربع رسیده است. افزایش جمعیت در شهر مفرق تأثیر گذاشته رواناب هیدرولوژی سطحی که منجر به انحراف برخی از وادی ها برای جلوگیری از عبور از مرکز شهر می شود. همچنین افزایش شهرنشینی در شهر مفرق فشار بیشتری را بر تصفیه خانه فاضلاب و محل دفن زباله های جامد که در خدمت شهر مفرق هستند وارد کرده است.

1. مقدمه

تغییرات کاربری/پوشش زمین نقش عمده ای در مطالعه تغییرات جهانی ایفا می کند. تغییرات انسانی تا حد زیادی منجر به از دست دادن تنوع زیستی، گرم شدن کره زمین و جنگل زدایی شده است [ 1 ]. این مشکلات زیست محیطی اغلب به تغییرات کاربری زمین/پوشش زمین مربوط می شود. بنابراین، داده های موجود در مورد تغییرات کاربری/پوشش زمین می تواند ورودی حیاتی برای تصمیم گیری مدیریت زیست محیطی و برنامه ریزی آینده ارائه دهد [ 2 ]. رشد روزافزون جمعیت و افزایش نیازهای اجتماعی-اقتصادی، فشاری بر کاربری زمین/پوشش زمین ایجاد می کند. این فشار منجر به تغییرات برنامه ریزی نشده و کنترل نشده در تغییرات کاربری/پوشش زمین می شود [ 3 ].

سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور ابزارهای قدرتمندی برای استخراج اطلاعات دقیق و به موقع در مورد توزیع فضایی کاربری زمین/تغییرات پوشش زمین در مناطق وسیع هستند ([4،5]). GIS و سنجش از دور برای شناسایی و کنترل تجاوزات شهری به روشی ترکیب شده‌اند که آسان‌تر و سریع‌تر از روش‌های سنتی بررسی محیط شهری است [ 6 ].

داده های سنجش از دور عمدتاً در مطالعات تشخیص تغییر استفاده می شوند. تشخیص تغییر شامل استفاده از تکنیک های مختلف تجزیه و تحلیل تصویر برای تصاویر چند زمانی به منظور تعیین کمیت تغییرات در وضعیت و توزیع فضایی پدیده ها و اشیاء است [ 7 ]. GIS برای انجام تجزیه و تحلیل یکپارچه، ارائه داده‌های خصوصیات مکانی و مرتبط و سنجش از دور (RS) برای گرفتن داده‌های مکانی استفاده بسیار زیادی در برنامه‌ریزی شهرنشینی دارد.

هدف اصلی این مطالعه، بکارگیری تکنیک‌های سنجش از دور چند زمانی و GIS برای پایش تغییرات زمین‌های شهری از سال 1987 تا 2010 در شهر مفراق/اردن است. از دو تصویر Landsat برای سال‌های 1987، 2005 و Google Earth Imagery (2010) استفاده شده است و تجزیه و تحلیل با استفاده از نرم‌افزار ERDAS Imagine 9.2 و ArcGIS 9.3 انجام شده است.

2. روش ها

2.1. منطقه مطالعه

منطقه مورد مطالعه در قسمت شمالی اردن در 32˚20’34” شمالی و 36˚12’28” شرقی واقع شده است همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1 . موقعیت منطقه مورد مطالعه.

مساحتی به مساحت 31 کیلومتر مربع . شهر مفرق مرکز استان مفرق است و در 80 کیلومتری شمال شرقی امان پایتخت اردن قرار دارد. جمعیت شهرستان مفرق از 29918 نفر در سال 1987 به 66548 نفر در سال 2010 با نرخ رشد تقریبی سالانه 3.5 درصد افزایش یافته است و پیش بینی می شود تا سال 2020 به 93872 نفر برسد ([8,9]).

ارتفاع در منطقه مورد مطالعه بین 638 متر از سطح زمین در قسمت شمال شرقی تا 750 متر از سطح دریا در قسمت شمال غربی منطقه متغیر است ( شکل 2 ).

2.2. جمع آوری داده ها

این مطالعه در درجه اول مبتنی بر استفاده از داده های ثانویه است. داده‌های ثانویه شامل داده‌های سنجش از راه دور Landsat و تصاویر Google Earth به‌عنوان منابع داده برای استخراج اطلاعات کلی تغییر زمین بودند. ماهواره های لندست داده های چند طیفی را از اوایل دهه 1970 تا کنون ارائه می دهند [ 10 ]. با توجه به اینکه هدف این مقاله ارائه یک تحلیل کلی تغییر زمین بود، تفکیک مکانی داده های لندست مناسب بود. تصاویر Landsat برای این تحقیق بدون هیچ هزینه ای از تسهیلات جهانی پوشش زمین (GLCF) (https://glcf. umiacs.umd.edu/index.shtml) در دسترس بود.

دو تصویر Landsat فهرست شده در ( جدول 1 ) در این تحلیل کاربری و تغییر پوشش زمین استفاده شد. آنها از تسهیلات پوشش زمین جهانی خریداری شدند. همچنین برای استخراج نقشه کاربری عمومی منطقه مورد مطالعه، از تصاویر Google Earth از منطقه در سال 2010 استفاده شد. SRTM (ماموریت توپوگرافی رادار شاتل) از داده های سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) برای استخراج مدل رقومی ارتفاع برای منطقه مورد مطالعه و در نتیجه نقشه هیدرولوژی آب های سطحی استفاده شد.

2.3. پردازش داده ها

2.3.1. داده های SRTM

با استفاده از نرم افزار ArcGIS، یک DEM با استفاده از داده های 30 متری USGS SRTM ( شکل 2 ) و سپس استخراج نقشه هیدرولوژی آب سطحی (Wadi) برای منطقه مورد مطالعه با استفاده از دستورات جهت جریان و تجمع جریان ایجاد شد.

جدول 1 . داده های استفاده شده

شکل 2 . مدل رقومی ارتفاعی منطقه مورد مطالعه و هیدرولوژی سطحی.

( شکل 3 ). این مرحله برای بررسی تأثیر شهرنشینی بر هیدرولوژی آبهای سطحی در محدوده شهر مفرق ضروری بود. این شکل نشان می دهد که وادی ها در منطقه از غرب به شرق به دنبال توپوگرافی مشخص کننده منطقه مورد مطالعه جریان دارند.

2.3.2. تصاویر لندست

داده های لندست بهترین تطابق را در بازه زمانی نشان می دهد. در این تحقیق دو صحنه از تصاویر لندست به دست آمد و پردازش شد. اولین تصویر مربوط به سال 1987 (داده های TM) و تصویر دوم مربوط به سال 2005 (داده های ETM) است. این تصاویر در مختصات نقشه اردن عرضی مرکاتور (JTM) نمایش داده شد. یک طرح طبقه بندی تعمیم یافته به منظور بررسی رشد شهری اتخاذ شد که شامل دو دسته پوشش زمین بود: مناطق پرجمعیت و مناطق غیرجمعیت.

شکل 3 . هیدرولوژی سطحی منطقه مورد مطالعه.

طبقه بندی نظارت شده بر روی تصاویر 1987 و 2005 با استفاده از ERDAS Imagine 9.2 اعمال شد. روش طبقه بندی بر اساس استفاده از طبقه بندی حداکثر درستنمایی (MLC) بود. علیرغم این واقعیت که MLC یک تکنیک آماری پیچیده برای طبقه بندی تصاویر برای تشخیص تغییر است، اما به عنوان موثرترین روش برای طبقه بندی نظارت شده در نظر گرفته شد ([11،12]).

در این تحقیق منطقه مورد مطالعه به دو دسته تقسیم شد. مناطق پرجمعیت و مناطق خالی از سکنه. امضاهای چندگانه برای نشان دادن تغییرات طیفی برای هر کلاس انتخاب شدند. پس از پایان طبقه‌بندی نظارت شده، طبقات به دسته‌های پوشش زمین مناسب کدگذاری شدند، که منجر به انواع پوشش نهایی شد که توسط طرح طبقه‌بندی تعریف شد. تصاویر طبقه بندی شده حاوی انواع کاربری اراضی با فرمت شبکه ای مختلف هستند که با استفاده از نرم افزار ArcGIS 9.3 به فرمت برداری تبدیل شدند. داده های خروجی به صورت فایل برداری ذخیره شد که امکان تحلیل تغییرات شهری را با استفاده از نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) فراهم می کند. نتایج مربوط به سالهای 1987 و 2005 به ترتیب در شکل 4 و 5 نشان داده شده است.

2.3.3. تصاویر Google Earth

Google Earth برنامه‌ای است که در ابتدا توسط شرکت Keyhole ایجاد شد تا از روی هم قرار دادن تصاویر به‌دست‌آمده از منابع مختلف از جمله تصاویر ماهواره‌ای، عکس‌برداری هوایی و نقشه‌های GIS، زمین را نقشه‌برداری کند. در این

(الف) (ب)

شکل 4 . (الف) نقشه کاربری اراضی (1987)؛ (ب) نقشه کاربری اراضی (2005).

تحقیقات، آخرین تصاویر موجود از Google Earth برای منطقه مورد مطالعه تاریخ 25 اکتبر 2010 است و بر اساس تصاویر ماهواره ای بدست آمده توسط GeoEye-1 است. گوگل از تصاویر ماهواره ای GeoEye-1 از نقشه برداری آنلاین انحصاری استفاده می کند. GeoEye-1 بالاترین وضوح را در بین هر سیستم تصویربرداری تجاری دارد و می تواند تصاویری با وضوح زمین 0.41 متر در حالت پانکروماتیک یا سیاه و سفید جمع آوری کند. تصاویر چند طیفی یا رنگی را با وضوح 1.65 متر، با قابلیت تصویربرداری چند طیفی چهار باند (www.geoeye.com) جمع آوری می کند.

Google Earth در چندین تحقیق از جمله پشتیبانی از بلایا و مدیریت بحران [ 13 ]، تأثیر استفاده از زمین بر شهرنشینی [ 14 ]، استفاده از جمع سپاری برای بهبود پوشش جهانی زمین [ 15 ]، مدل‌سازی از نوع پوشش منظر استفاده شده است. با استفاده از موزاییک نقشه‌بردار موضوعی چند صحنه [ 16 ]، مکان برداشت آب در بادیه اردن [ 17 ]، و نقشه‌برداری مکان‌های مناسب برای کشت علوفه در بادیه اردن [ 18 ]. همچنین، Google Earth برای اعتبارسنجی اخیر محصولات مشتق شده از سنجش از دور، به عنوان مثال، نقشه پوشش جنگل اروپا [ 19 ] استفاده شده است.

شکل 5 تصاویر Google Earth را برای منطقه مورد مطالعه نشان می دهد. یک روش اتخاذ شده توسط [ 20 ] که در آن دیجیتالی کردن روی صفحه برای نقشه‌برداری طبقات کاربری بالقوه زمین استفاده می‌شود در این تحقیق استفاده شد. دیجیتالی کردن روی صفحه یک فرآیند تعاملی است که در آن یک نقشه با استفاده از اطلاعات اسکن شده دیجیتالی شده قبلی ایجاد می شود. فرآیند دیجیتالی کردن روی صفحه مشابه دیجیتالی سازی معمولی است. کاربر به جای استفاده از یک دیجیتال ساز و مکان نما، ایجاد می کند

شکل 5 . تصاویر Google Earth (2010) (GeoEye).

لایه نقشه روی صفحه با ماوس و معمولاً با اطلاعات ارجاع شده به عنوان پس زمینه.

فرآیند روش دیجیتالی کردن دستی روی صفحه کندتر از روش خودکار است، اما با شکل گیری ویژگی واقعی نتایج نزدیک تری دارد [ 21 ].

نقشه دیجیتالی شده به عنوان یک فایل KML (Keyhole Markup Language) ذخیره شد و سپس برای تجزیه و تحلیل بعدی به ArcGIS 9.3 صادر شد. نقشه به دست آمده در شکل 6 نشان داده شده است .

3. نتایج و بحث

تصاویر 1987، 2005 و نقشه دیجیتالی سال 2010 با استفاده از نرم افزار ArcGIS مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. آمار طبقه بندی تغییرات زمین به دست آمده در جدول 2 برای سال های 1987، 2005 و 2010 آمده است.

همانطور که در جدول 2 ذکر شده است ، افزایش ثابتی در مناطق پرجمعیت در منطقه مورد مطالعه از 18.6٪ در سال 1987 وجود دارد.

شکل 6 . نقشه کاربری اراضی (2010).

جدول 2 . نسبت تغییرات انواع کاربری اراضی شهری.

به 38.2 درصد در سال 2005 به 41.6 درصد در سال 2010، نشان می دهد که شهرنشینی نیروی محرکه اصلی بر تغییر کاربری اراضی شهر است. این افزایش در نتیجه توسعه سریع شهرنشینی و گسترش شهری برای پاسخگویی به نیازهای اقتصادی بود. میانگین افزایش سالانه شهرنشینی بین سال‌های 1987 و 2005 تقریباً 1٪ است در حالی که افزایش سالانه شهرنشینی بین سال‌های 2005 و 2010 تقریباً 0.7٪ است. بر اساس جدول 2 و ارقام جمعیت در سال های 1987، 2005 و 2010، تخمین زده می شود که تراکم جمعیت در منطقه مورد مطالعه از تقریباً 965 نفر در هر کیلومتر مربع در سال 1987 به 1808 نفر در هر کیلومتر مربع در سال 2005 افزایش یافته و به 214 در هکتار رسیده است. در هر کیلومتر مربع در سال 2010.

افزایش جمعیت در شهر مفرق بر رواناب هیدرولوژی سطحی تأثیر گذاشته است که منجر به انحراف برخی از وادی ها برای جلوگیری از عبور از مرکز شهر می شود. این در حالی است که در حوادث رعد و برق اکثر معابر شهر مفرق غرق آب می شود. در حال حاضر مدیریت صحیح آب های سطحی وجود ندارد. همچنین افزایش شهرنشینی در شهر مفرق فشار بیشتری را بر تصفیه خانه فاضلاب موجود در 15 کیلومتری شمال منطقه مورد مطالعه وارد کرده است. علاوه بر این، افزایش جمعیت، زباله‌های جامد روزانه بیشتری را به تنها محل دفن زباله‌های جامد خدمت‌رسانی به شهر مفرق (30 کیلومتری شرق منطقه مورد مطالعه) اضافه کرده است.

4. خلاصه و نتیجه گیری

سنجش از دور یک منبع داده عالی برای نظارت بر تغییر کاربری اراضی شهری است در حالی که GIS دارای قابلیت های تحلیل مکانی و آماری قوی است.

در این تحقیق از تصاویر Landsat و تصاویر Google Earth در محیط های RS و GIS برای تخمین میزان شهرنشینی در شهر مفرق بین سال های 1987 تا 2010 استفاده شد. تغییر اصلی مشاهده شده برای دوره زمانی 1987-2010 این بود که مناطق شهری افزایش یافته است. تقریباً 7.14 کیلومتر مربع ( تقریباً 23٪ از منطقه مورد مطالعه).

عوامل محرک چنین افزایش شهرنشینی در شهر مفرق مهاجرت از مناطق روستایی اطراف شهر مفرق، تأسیس دانشگاه آل البیت در اوایل دهه 1990، بازگشت بیش از 500000 اردنی از کشورهای خلیج پس از جنگ خلیج فارس در سال 1991 است. و مهاجرت گسترده عراقی ها به اردن پس از جنگ سال 2003 علیه عراق.

عاطف المشاقبه، رضا الادمات، هانی الاموش (لندست و گوگل ارث) نشان دادند که امکان تخمین رشد فضایی و زمانی شهری وجود دارد.

منابع

  1. JP Guerschman، JM Paruelo، CD Bela، MC Giallorenzi و F. Pacin، “طبقه بندی پوشش زمین در پامپاهای آرژانتین با استفاده از داده های Multi-Temporal Landsat TM,” International Journal of Remote Sensing, Vol. 24، شماره 17، 1382، صص 3381-3402. doi:10.1080/0143116021000021288  [زمان(های استناد): 1]
  2. ب. پرنزل، “تغییر پوشش زمین و تغییر کاربری زمین برای برنامه ریزی بر اساس سنجش از دور”، پیشرفت در برنامه ریزی، جلد. 61، شماره 4، 1383، صص 281-299.  [زمان(های استناد): 1]
  3. KC Seto، CE Woodcock، C. Song، X. Huang، J. Lu and RK Kaufmann، “مانیتورینگ تغییر کاربری زمین در دلتای رودخانه مروارید با استفاده از Landsat TM”، مجله بین المللی سنجش از دور، جلد. 23، شماره 10، 2002، ص 1985-2004.  [زمان(های استناد): 1]
  4. TN Carlson و SGA Azofeifa، “سنجش ​​از راه دور ماهواره ای تغییرات کاربری زمین در سن خوزه و اطراف آن، کاستاریکا”، Remote Sensing of Environment، جلد. 70، شماره 3، 1378، صص 247-256.
  5. دی. 30، شماره 1-3، 1384، صص 109-115.
  6. SMF Da Costa و JP Cintra، “تحلیل محیطی مناطق شهری در برزیل”، ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing، جلد. 54، شماره 1، 1378، صص 41-49.  [زمان(های استناد): 1]
  7. D. Lu, P. Mausel, E. Brondi’zio and E. Moran, “Change Detection Techniques” International Journal of Remote Sensing, Vol. 25، شماره 12، 1383، صص 2365-2407.  [زمان(های استناد): 1]
  8. DOS (اداره آمار اردن)، “سرشماری جمعیت”، 2010. www.dos.gov.jo
  9. شهرداری مفرق، «جمعیت و خانه‌ها در مفرق»، فایل‌های باز، ارتباطات شخصی، ۱۳۹۱.
  10. J. Rogan، J. Franklin و DA Roberts، “مقایسه روش‌ها برای نظارت بر تغییرات چند زمانی گیاهی با استفاده از تصاویر نقشه‌برداری موضوعی،” سنجش از دور محیط، جلد. 80، شماره 1، 1381، صص 143-156.  [زمان(های استناد): 1]
  11. F. Csillage، “مقایسه برخی از روش های طبقه بندی در یک سایت مجموعه ای (Kiskore، مجارستان): جدایی پذیری به عنوان اندازه گیری دقت، مجله بین المللی سنجش از دور، جلد. 7، شماره 12، 1986، صص 1705-1714.
  12. IL Thomas، VM Benning و NP Ching، “طبقه بندی تصاویر از راه دور”، آدام هیلگر، بریستول 1987.
  13. S. Voigt, T. Kemper, T. Riedlinger, R. Kiefl, K. Scholte and H. Mehl, “تحلیل تصویر ماهواره ای برای پشتیبانی از بلایا و مدیریت بحران”، IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing، جلد. 45، شماره 6، 2007، صص 1520-1528.   [زمان(های استناد): 1]
  14. SK Jusuf، NH Wong، E. Hagen، R. Angoro and H. Yan، “The Influence of Land on the Urban Heat Island in Singapore,” Habitat International, Vol. 31، شماره 2، 1388، صص 232-242.   [زمان(های استناد): 1]
  15. S. Fritz، I. McCallum، C. Schill، C. Perger، R. Grillmayer، F. Achard، F. Kraxner and M. Obersteiner، «Geo-Wiki. سازمان: استفاده از جمع سپاری برای بهبود پوشش جهانی زمین، سنجش از دور، جلد. 1، شماره 3، 2009، صص 345-354.   [زمان(ها):1]
  16. CG Homer, RD Ramsey, TC Edwards Jr. and A. Falconer, “Landscape Cover-Type Modeling Using a MultiScene Thematic Mapper Mosaic,” Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 63، شماره 1، 1376، صص 59-67.   [زمان(های استناد): 1]
  17. ر.الادمات، س.علیاش، ح.الاموش، ع.المشان، ز.رواجفیه، ع.شدیفت، ع.الحرهشه و م.الفرجات، «ترکیب دانش بومی و ژئو. -Informatics for Water Harvesting Sitting in the Jordanian Badia, Journal of Geographic Information System, 2012.   [Citation Time(s):1]
  18. S. Alayash, R. Al-Adamat and O. Al-Meshan, “کاربرد ژئوانفورماتیک برای نقشه برداری از مکان های مناسب برای کشت علوفه در بادیه اردن” نقشه برداری و علم اطلاعات زمین (SaLIS)، 2012.   [زمان(های استناد): 1]
  19. پیکارینن، ال. 64، شماره 2، 1388، صص 171-183.   [زمان(های استناد): 1]
  20. R. Al-Adamat, S. Baban and I. Foster, “An Examination of Land User Change Due Irriged Agriculture in North-Eastern Jordan Using Geoinformatics” International Journal of Environmental Studies, Vol. 61، شماره 3، 1383، صص 337-350. doi:10.1080/0020723042000199768  [زمان(های) نقل قول: 1]
  21. M. Alkan، UG Sefercik، AM Marangoz و S. Karakiş، “به روز رسانی اشیاء برای اطلاعات نقشه توپوگرافی با استفاده از تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا از میدان آزمایشی Zonguldak،” سی امین سمپوزیوم EARSeL سنجش از دور برای علم، آموزش و میراث طبیعی و فرهنگی، پاریس، 31 مه-3 ژوئن 2010، صفحات 683-690.   [زمان(های استناد): 1]

مقالات داخلی و بین المللی

مطالب مرتبط ...

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید