مدل‌سازي و پيش‌بيني رشد فيزيكي شهر ساري با استفاده از رگرسيون لجستيك و زنجيره ماركف

Urban Growth Modeling and Prediction using Logistic Regression and Markov Chain in Sari

رشد و توسعه بي رويه مناطق شهري و تبديل اراضي در دهه­ هاي اخير موجب تغييراتي در سيماي محيط زيست طبيعي شده كه يكي از اثرات مهم آن ايجاد رواناب بيشتر و وقوع سيلاب‌هاي مخرب مي‌باشد. از روش­هاي مورد استفاده مديران و برنامه ­ريزان جهت يررسي تغييرات كاربري، مدل­سازي آن مي­باشد. از اينرو پژوهش حاضر با هدف پيش­بيني تغييرات كاربري اراضي با تاكيد بر توسعه فيزيكي شهر ساري با استفاده از رگرسيون لجستيك و زنجيره ماركوف انجام شد. براي اين منظور از تصاوير سنجنده‌هاي TM و OLI مربوط به سال‌هاي 1366، 1380 و 1394 استفاده گرديد. ابتدا بر روي تصاوير، پيش‌پردازش‌هاي لازم، سپس با استفاده از طبقه‌بندي ‌نظارت‌شده و الگوريتم حداكثر احتمال نقشه‌هاي كاربري اراضي تهيه گرديد. پيش‌بيني كاربري اراضي و مدل­سازي پتانسيل انتقال با استفاده از رگرسيون لجستيك در نرم‌افزار IDRISI انجام شد. در اين روش 6 متغير و 3 زير مدل در طي دوره‌هاي 1380- 1366، 1394-1380 و 1394-1366 مورد استفاده قرار گرفت. ارزيابي دوره­هاي واسنجي با استفاده از روش GEOMOD و آماره­هاي كاپا تعيين شد. به منظور پيش‌بيني كاربري اراضي سال 1394 از دوره 1394- 1366 با استفاده از زنجيره ماركوف و مدل پيش­بيني سخت استفاده شد. در نهايت از نقشه تغييرات كاربري اراضي دوره 1394-1366 به منظور پيش­بيني كاربري اراضي سال 1404 و 1418 استفاده شد. نتايج نشان داد كه طي سال‌هاي 1394-1366، تغييرات كاربري اراضي شامل افزايش 49/4 و كاهش 13/4 درصدي اراضي مسكوني و اراضي كشاورزي بودند. همچنين نتايج مدل­سازي پتانسيل انتقال در تمام سناريوها صحت بالايي (72/0 تا 92/0) را نشان داد. ضريب كاپا در مدل­سازي كاربري اراضي براي سال 1394 با دوره واسنجي 1394-1366 و نقشه واقعيت سال 1394 از ساير سناريوها بيشتر بود. نتايج مدل‌سازي براي سال 1404 و 1418 نشان داد توسعه فيزيكي شهر ساري در جهات غرب، جنوب، شمال و شرق به ترتيب 02/8، 47/6، 37/6 و 41/4 درصد بيشترين مقادير را به خود اختصاص داده بودند

Land use changes is an ecological processes in global and local status and it will be major problem in the twenty one century and even scientists believe more impact of land use changes than climate change. One of the methods used in planning to control land use changes, is its modelling. This research aims to predict land use changes carried out and with emphasis on physical development in Sari city using logistic regression and Markov chain. To analyze land use changes in the central area of the Sari city, TM sensor (Landsat 5) for 1987, 2001 and 2011 were used. For this purpose, the images taken from the USGS web, the necessary pre-processing (including radiometric and atmospheric correction) was performed in ENVI 5.1 software. Then, using supervised classification method and maximum likelihood algorithm land use maps were extracted in the study area. At this stage to predict of Land use, maps prepared imported to IDRISI software. Transition potential modeling was conducted using logistic regression in thee IDRISI software. The 6 variables were used (including two variable as a dynamic and four variables as a static variable) and 3 sub-models calibrated over time (1987- 2001, 2001- 2011 and 1987-2011). In order to prediction of land use in 2011 year, the calibration period of 1987-2011 using Markov chain model. and hard prediction was used. For accuracy assessment of LCM the KIA parameters was used. Finally from the 1987-2011 period in order to predict changes in land use, land use maps in 2025 and 2039 were used. Results showed that during 1987-2011, important changes occurred, including increasing of (4.49%) in residential area and decreasing in agricultural area by 13.4%. Also the results of transition potential modeling using logistic showed high accuracy in all scenarios (0.72 to 0.92). Kappa coefficient in the land use modeling for 2011 with calibration periods 1987-2011 and reference map in 2011 was higher than in other scenarios. The modeling results for the years 2025 and 2039 showed that physical development Sari in West, South, North and the East directions 8.02, 6.47, 6.37 and 4.41 % are respectively.