پيش‌بيني تغييرات پوشش زمين در افق 1407 با استفاده از مدل تلفيقي زنجيره‌اي ماركوف و سلول خودكار؛ مطالعه موردي: حوزه آبخيز مشرف‌به درياچه بزنگان

Prediction of Land Cover Changes in Horizon of 2028 through a Hybrid Model of Markov Chain and Cellular Automata; Catchment Area around Bazangan Lake Case Study[

مقدمه: آشكارسازي و پيش‌بيني تغييرات، لازمه مراقبت از يك اكوسيستم به‌ويژه در مناطقي با تغييرات سريع و اغلب بدون برنامه‌ريزي در كشور‌هاي درحال‌توسعه است. اهداف: هدف اين پژوهش، پيش‌بيني تغييرات كاربري اراضي حوضه آبخيز مشرف‌به درياچه بزنگان براي سال 1407 باهدف بررسي تحولات اكوسيستم درياچه بزنگان و برمبناي تغييرات مشاهده‌شده بين سال‌هاي 1381 تا 1394 مي‌باشد. مواد و روش‌ها: براي اين منظور كلاس‌بندي محدوده موردمطالعه بر اساس پنج رده زراعت آبي، زراعت ديم، مراتع، پهنه آب و اراضي مسكوني براي سال‌هاي 1368، 1381 و 1394 با استفاده از تصاوير سنجندهاي TM، ETM وOLI و بهره‌گيري از متد ICA با صحت كلي92/23 درصد و ضريب كاپاي 0/89 درصد انجام‌شده است. سپس با استفاده از مدل تلفيقي زنجيره ماركوف و سلول‌هاي خودكار، تغييرات كاربري اراضي پيش‌بيني گرديده است. جهت اعتبارسنجي مدل، صحت كلي و ضريب كاپا در نرم‌افزار ايدريسي و به كمك ماژولERRMAT تعيين‌شده است. نتيجه‌گيري: ماتريس خطا صحت كلي عملكرد را معادل 71 درصد و ضريب كاپا را 0/87 درصد نشان داد كه تأييدكننده مدل زنجيره ماركوف و CA ماركوف براي پيش‌بيني كلاس‌هاي كاربري اراضي در 13 سال آينده مي‌باشد. نتايج حاصله نشان مي‌دهد ادامه روند كنوني تغيير كاربري در منطقه، مساحت درياچه بزنگان را در سال 1407 به 12/81 هكتار، مساحت اراضي زراعت آبي را به 495/91 هكتار، اراضي زراعت ديم را به 42/5764 هكتار، مراتع را به 4592/15هكتار و مساحت اراضي مسكوني را به 94/74 هكتار خواهد رساند.

Introduction and Background Detection and prediction of changes are necessary for maintenance of an ecosystem particularly in rapidly-changing and often unplanned regions in developing countries. Aims This study predicts the land use changes in catchment area around Bazangan Lake for the year of 2028 with the aim of investigating the development in Bazangan Lake ecosystem based on the observed degradation from 2002 to 2015. Methodology The classification of studied area was carried out based on five categories of irrigated agriculture, rainfed agriculture, rangeland, water zones and residential areas through TM, ETM and OLI sensors and utilization of independent component analysis (ICA) with an overall accuracy of 92.23% and kappa coefficient of 0.89% for the years of 1999, 2002 and 2015. Afterwards, the land use changes were predicted by a hybrid model of Markov chain and cellular automata. The overall accuracy and kappa coefficient were determined in IDRISI software by the help of ERRMAT Module to verify mode.Conclusion According to error matrix, the overall accuracy of performance was 71 percent and kappa coefficient 0.87 percent which proved Markov chain and cellular automaton (CA-Markov) for predicting the land use classes in upcoming 13 years. According to results, the continued current process of land use changes in this region will change Bazangan Lake area to 12.81 hectares, the irrigated agriculture land area to 495.91 hectares, rainfed agriculture land area to 5764.42 hectares, rangelands to 4592.15 hectares, and residential land area to 94.74 hectares in the next 13 years.