مدل‌سازي تغييرات كاربري زمين ازطريق زنجيرۀ ماركوف و استفاده از سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي و سنجش از دور (مورد شناسي: استان قم)

Land Use Change Modeling Through Markov Chain by Using of GIS and Satellite Imagery, Case Study: Ghom Province

طي دهه‌هاي اخير، افزايش جمعيت شهرنشين و رشد بي‌رويه و كنترل‌نشدۀ شهرها در سرتاسر جهان، به‌ويژه در كشورهاي در‌حال توسعه، موجب بروز مسائل زيست‌محيطي بسياري نظير نابودي باغات و زمين‌هاي كشاورزي اطراف شهرها و از‌بين‌رفتن منايع طبيعي شده‌است. يكي از اجزاي اصلي در استراتژي فعلي براي مديريت منابع طبيعي و نظارت بر تغييرات زيست‌محيطي، تحليل و سنجش ميزان پوشش و تغييرات كاربري زمين است. در همين راستا، اين پژوهش سعي بر آن دارد تا با استفاده از تكنيك‌هاي سنجش از دور و سيستم‌هاي اطلاعات جغرافيايي و همچنين، با به‌كارگيري روش زنجيرۀ ماركوف، به مدل‌سازي تغييرات كاربري زمين در استان قم بپردازد. به‌همين‌منظور، با استفاده از تصاوير سري زماني ماهواره‌هاي لندست 5 ،4 و 8 (در طول 30 سال و در سه بازۀ زماني) و انجام پيش‌پردازش‌ها (تصحيحات اتمسفري و توپوگرافي)، كاربري‌‌هاي اصلي زمين مانند مناطق مسكوني و صنعتي، زمين‌‌‌هاي كشاورزي، مراتع، كوير و شوره‌‌زار و درياچۀ نمك و آب استخراج شدند. تجزيه‌و‌تحليل نقشه‌‌هاي به‌دست‌آمده در اين دورۀ 30 ساله نشان مي‌دهد كه مساحت مراتع در استان از سال 1365 تا 1395 كاهش يافته، به‌‌طوري كه از 5600 به 4848 كيلومترمربع رسيده‌است. همچنين، مساحت اراضي كشاورزي در طي دورۀ 30 ساله حدود 100 كيلومترمربع كاهش يافته‌است و با افزايش شهرنشيني، وسعت مناطق مسكوني و صنعتي نيز افزايش يافته و از 130 به 364 كيلومتر مربع رسيده‌است. در‌نهايت باتوجه به اينكه پيش‌‌‌بيني تغييرات كاربري زمين، در ديد كلي براي مديريت بهتر منابع طبيعي و حفاظت زمين‌هاي كشاورزي اطراف مناطق شهري و اتخاذ تدابير و سياست‌‌هاي دراز‌مدت موثر است، با استفاده از مدل پيش‌‌‌بيني زنجيرۀ ماركوف، تغييرات كاربري زمين در سال 1405 پيش‌‌‌بيني شد كه با گسترش مناطق مسكونيصنعتي و كوير و شوره‌‌زار و كاهش زمين‌‌هاي كشاورزي همراه بوده‌است. اين تحقيق نشان مي‌دهد كه داده‌‌هاي سري زماني سنجش از دور مي‌‌توانند در مدل‌سازي تغييرات كاربري زمين نقش بسيار موثري ايفا كنند.

In the last decades, urban population growth and uncontrolled urban growth in all around the world, especially in developing countries, caused many environmental issues such as diminishment of agricultural land use and natural resources as well. Land Coverage and land use change is one of the main components of the current strategy for natural resources management and environmental change monitoring. In this way, this research aimed to model the land use changes in Ghom province, through Markov chain by using of GIS and remote sensing. In this order, using time series images of Landsat satellites (4, 5 and 8) in four different dates within 30 years and performing image pre-processing (Atmospheric and topographic corrections), main land use applications such as residential and industrial areas, agricultural lands, pastures, desert and salt marsh and Salt Lake and water were extracted and studied. The 30-years map analysis showed that the area of pasture in the province decreased within 1986 to 2016, so that the area decreased from 5600 to 4848 square kilometers. The area of agricultural land on this period dropped about 100 square kilometers and with urbanization development, the extent of residential and industrial areas increased from 130 to 364 square kilometers. Finally, because the prediction of land use changes is effective in managing the natural resources and protection of agricultural lands around the cities, we used the model to predict land use changes for the next 10-year (2026) using Markov chain. The results showed an expansion of residential/industries areas, desert and salt marsh and a reduction in agricultural lands. This research revealed that the remote sensing time series data could be very effective in land use changes modeling.