پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از داده های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعة موردی: شهرستان اردبیل)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اردبیل

2 استادیار دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خلخال

چکیده

افزایش روزافزون جمعیت، توسعه پدیده شهرنشینی و نیاز به تأمین مناطق جدید مسکونی و منابع غذایی برای انسان­ها باعث تشدید روند تغییر کاربری اراضی در نقاط مختلف جهان شده است. هدف این مقاله بررسی روند تغییر کاربری اراضی در 25 سال اخیر در شهرستان اردبیل می­باشد. در این تحقیق، از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور و روش­های آماری، تغییر سطح کاربری­های اراضی مختلف براساس تفسیر تصاویر ماهواره­ای لندست در سه دوره زمانی 1366، 1377 و 1390 بررسی گردید. پس از انجام تصحیحات هندسی و اتمسفری، محدودة مورد نظر با استفاده از نقشه­های رقومی زمین مرجع شد. سپس نقاط تعلیمی برای هر یک از طبقات کاربری به تعداد کافی و با پراکنش مناسب اخذ گردید و با استفاده از طبقه­بندی نظارت­شده و الگوریتم حداکثر احتمال تشابه بهترین ترکیب باندی انتخاب و نقشه کاربری اراضی منطقه برای سال­های 1366، 1377 و 1390 تهیه شد. با استفاده از آزمون صحت کلی و آماره کاپا صحت نقشه­های تولیدی تعیین گردید. نتایج نشان داد که سطح کاربری­های زراعت آبی، باغات، مناطق مسکونی، صنعتی و نیز اراضی بایر در فاصله سال­های 1366 تا 1390 افزایش یافته و در مقابل سطح کاربری­های جنگل، مرتع و اراضی دیم روندی کاهشی داشته‌اند. به طوری که در دوره 1366 تا 1377 سطح اراضی مرتعی 20/10% و سطح جنگل­ها 5/0% کاهش یافته است. سطح اراضی دیم 62/5%، سطح اراضی زراعی آبی 8/1% و اراضی بایر 8/1% افزایش یافت. در دوره 1377 تا 1390 سطح اراضی مرتعی 9/7%، سطح اراضی دیم 52/11% و سطح جنگل­ها 69/3% کاهش یافته است. سطح اراضی زراعی آبی 2/1% و اراضی بایر 7/17% افزایش یافته است. ضریب کاپا برای نقشه‌های سال­های 1987، 1998 و 2010 به ترتیب 81/0، 87/0 و 89/0 بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Change detection in land use using remote sensing data and GIS (Case study: Ardabil county)

نویسندگان [English]

  • Marzieh Mosayebi 1
  • Mohsen Maleki 2
1 Assis. Prof. College of Natural Resources, Islamic Azad University, Ardabil Branch
2 Assis. Prof. College of Natural Resources, Islamic Azad University, Khalkhal Branch
چکیده [English]

Population growth, urban development and the need of new residential regions and resources for human food, enhanced land use changes all over the world. The aim of this study was detection of land use changes in the last 25 years in the county of Ardabil. In this research, changes in land use were investigated based on LandSat imagery interpretation in three time periods between, 1987, 1998 and 2010 using GIS and remote sensing techniques and statistical methods. The map of study region was then georeferenced using DGN after geometric and atmospheric correction. Sample points in each land use class were taken in sufficient number and of suitable distribution among the study area. Using supervised classification (maximum likelihood algorithm), the best band combination and the land use maps for the years 1987, 1998, and 2010 were produced. The accuracy of the produced land use maps using overall accuracy and Kappa statistic was approved. The results indicated that some irrigated farming, gardens, residential and industrial areas and degraded lands have increased between 1987 and 2010; and the area of some land uses have decreased such as forests, rangelands and dry farming areas during this period. According to the findings from this research on the period of 1987-1998, rangelands and forests decreased 10.20% and 0.5% respectively, but dry farming lands, irrigated farming lands, and the barrier lanes  have increased 5.62%, 1.8%, and 1.8% respectively. In the period of 1998-2010 rangelands, dry farming lands and forests have decreased 7.9%, 11.52% and 3.69% respectively, but irrigated farming lands have increased 1.2% and the barrier lands have also increased 17.7%. The kappa coefficient of land use maps was calculated 0.81, 0.87 and 0, 89 for the years 1987, 1998 and 2010 respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land Use Change
  • Geographic Information System
  • Remote Sensing
  • Ardabil

1. آهنی، ح.، ا. قربانی، م. رستگار مقدم، س. ر. فلاح شمسی و م. باقرنژاد. 1388. ارزیابی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از تصاویر ماهواره­ای: مطالعه موردی حوضه  آبخیز تنگ سرخ شیراز. علوم کشاورزی منابع طبیعی، 16(2): 242-252.

2. اکبری، م.، ح. کریم­زاده، ر. مدرس و ب. چکشی. 1386. ارزیابی و طبقه­بندی بیابان­زایی با فناوری سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: منطقه خشک شمال اصفهان). تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 14(27): 124-142.

3. رضایی بنفشه، م.، ه. رستم­زاده و ب. فیضی­زاده. 1386. بررسی و ارزیابی روند تغییر سطوح جنگل با استفاده از سنجش از دور و (GIS) مطالعه موردی جنگل­های ارسباران (1987-2005). فصلنامه پژوهش­های جغرافیایی، 39(62): 143-159.

4. رفیعی، ر.، ع. ر. سلمان ماهینی و ن. خراسانی. 1390. تعیین تغییرات کاربری اراضی به روش مقایسه پس از طبقه­بندی تصاویر ماهواره­های IRS و LandSat. کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، 2(3): 53-63.

5. سالنامه آماری استان اردبیل. 1390. دفتر آمار و اطلاعات استانداری استان اردبیل، 743 صفحه.

6. سنجری، ص. و ن. برومند. 1392. پایش تغییرات کاربری/پوشش اراضی در سه دهه گذشته با استفاده از تکنیک سنجش از دور (مطالعه موردی: منطقه زرند استان کرمان). کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، 4(1): 57-67.

7. عسگری، ع.، ا. پرهیزکار و م. ع. قدیری. 1381. کاربرد    روش­های برنامه­ریزی شهری (کاربری زمین) در کاهش    آسیب­پذیری خطرات زلزله با GIS (مطالعة موردی: منطقه 17 تهران). تحقیقات جغرافیایی، 17(67): 63-78.

8. فیضی­زاده، ب. 1386. مقایسه روش­های پیکسل پایه و شی­گرا در تهیه نقشه­های کاربری اراضی، مطالعه موردی: جلگه شرقی دریاچه ارومیه. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه تبریز. 122 صفحه.

9. کاظمی، م.، ی. مهدوی، ا. نوحه­گر و پ. رضایی. 1390. برآورد تغییرات پوشش و کاربری اراضی با استفاده از تکنیک­های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز تنگ بستانک شیراز). کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، 2(1): 101-111.

10. نظری سامانی، ع. ا.، م. قربانی و ح. ر. کوه­بنانی. 1389. ارزیابی روند تغییرات کاربری اراضی حوضه آبخیز طالقان در دوره 1366 تا 1380. مرتع، 4(3): 442-451.

11. مرادی، ح. ر.، م. ر. فاضل­پور، ح. ر. صادقی و ز. ع. حسینی. 1387. بررسی تغییر کاربری اراضی در بیابان­زائی محدوده شهر اردکان با استفاده از سنجش از دور. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 15(30): 1-12.

12. یوسفی، ص.، ح. ر. مرادی، س. ح. حسینی و س. میرزایی. 1390. پایش تغییرات کاربری اراضی مریوان با استفاده از سنجنده­های +ETM و TM ماهواره LandSat. کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، 2(3): 97-105.

13. Abbas I, Muazu K, Ukoje J. 2010. Mapping land use-land cover and change detection in Kafur Local Government, Katsina, Nigeria (1995–2008) using remote sensing and GIS. Research Journal of Environmental and Earth Sciences, 2(1): 6-12.

14. Campbell JB. 2002. Introduction to Remote Sensing. Taylor & Francis, 621 pages.

15. Chavez P, Berlin G, Sowers L. 1982. Statistical method for selecting Landsat MSS ratios. Journal of Applied Photographic Engineering, 8(1): 23-30.

16. Dellepiane S, Smits P, Schowengerdt R. 1999. Quality assessment of image classification algorithms for land-cover mapping: a review and a proposal for a cost-based approach. International Journal of Remote Sensing, 20(8): 1461-1486.

17. Foody GM. 1992. On the compensation for chance agreement in image classification accuracy assessment. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 58(10): 1459-1460.

18. Foody G. 2001. Monitoring the magnitude of land-cover change around the southern limits of the Sahara. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 67(7): 841-848.

19. Geymen A, Baz I. 2008. The potential of remote sensing for monitoring land cover changes and effects on physical geography in the area of Kayisdagi Mountain and its surroundings (Istanbul). Environmental Monitoring and Assessment, 140(1-3): 33-42.

20. Jensen JR. 2005. Introductory digital image processing: a remote sensing perspective. vol Ed. 4. Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, USA, 318p.

21. Janssen L, Gorte B. 2001. Digital image classification. Principles of Remote Sensing: 193-204.

22. Kelarestaghi A, Jeloudar ZJ. 2011. Land use/cover change and driving force analyses in parts of northern Iran using RS and GIS techniques. Arabian Journal of Geosciences, 4(3-4): 401-411.

23. Lefsky MA, Cohen WB. 2003. Selection of remotely sensed data. In:  Remote sensing of forest environments. Springer, 519 pp.

24. Lu D, Mausel P, Brondizio E, Moran E. 2004. Change detection techniques. International Journal of Remote Sensing, 25(12): 2365-2401.

25. Mathers P. 2005. Computer Processing of Remotely-Sensed Images. John Wiley & Sons, 345 pp.

26. Monserud RA, Leemans R. 1992. Comparing global vegetation maps with the Kappa statistic. Ecological Modelling, 62(4): 275-293.

27. Mehrjardi RT, Mahmoodi S, Taze M, Sahebjalal E. 2008. Accuracy assessment of soil salinity map in Yazd-Ardakan Plain, Central Iran, based on Landsat ETM+ imagery. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences, 3(5): 708-712.

28. Mueschen B, Hochschild V. 2003. Remote Sensing Applications for Water Resources Management of the Tisza River Basin. Forest, 1-4.

29. Mundia C, Aniya M. 2005. Analysis of land use/cover changes and urban expansion of Nairobi city using remote sensing and GIS. International Journal of Remote Sensing, 26(13): 2831-2849.

30. Stehman SV. 2004. A Critical Evaluation of the Normalized Error Matrix in Map Accurcy Assessment. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 70(6): 743-751.

31. Ustin S. 2004. Remote sensing for natural resource management and environmental monitoring. Third Edition, John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. USA, 736 p.

32. Wolberg G. 1990. Digital image warping, vol 10662. IEEE computer society press Los Alamitos, CA, IEEE Computer Society Press, 318 p.

33. Zubair AO. 2006. Change detection in land use and Land cover using remote sensing data and GIS (A case study of Ilorin and its environs in Kwara State). Department of Geography, University of Ibadan, Ibadan. 54 p.