مدلسازي الگوي رشد قطعات شهري با استفاده از يك الگوريتم رشد قطعه بر مبناي اتوماتاي سلولي در مجموعه شهري تهران

Modeling growth pattern of urban patches using a patch-growing algorithm based on cellular automata in the Tehran megalopolitan area

مجموعه‌هاي شهري نوع جديدي از سكونتگاه‌هاي شهري هستند كه در دهه‌هاي اخير با رشد چشمگير شهرنشيني بوجود آمده‌اند. اين مجموعه‌ها از تجمع قطعات شهري بزرگ و كوچكي كه با الگوهاي متفاوتي رشد نموده‌اند، تشكيل گرديده‌اند. ويژگي‌‌هاي مكاني اين قطعات متاثر از عوامل گوناگوني مانند نزديكي به هسته اصلي شهرها و شبكه ارتباطي كلان مجموعه شهري مي‌باشد. اتوماتاي سلولي به عنوان متداولترين مدل مورد استفاده در شبيه‌سازي رشد شهري، به دليل عملكرد پايين به بالا، در مدلسازي ساختار مكاني قطعات شهري ناتوان است و علي‌رغم قدرت شبيه‌سازي بالا در سطح سلول، در سطح قطعه عملكرد ضعيف‌تري دارد. از اينرو در اين تحقيق روشي به منظور شبيه‌سازي الگوي رشد قطعات شهري ارايه گرديده است كه در تلفيق با اتوماتاي سلولي لجستيكي به منظور مدلسازي رشد شهري استفاده شده است. در اين روش، از يك طرف نقشه پتانسيل رشد با استفاده از رگرسيون لجستيكي تهيه مي‌گردد و از طرف ديگر دو شاخص اندازه و نوع رشد قطعه با تلفيق عوامل موثر بر الگوهاي رشد قطعات شهري، در هر موقيعتي محاسبه مي‌شود. در نهايت طبق چارچوب پيشنهادي اطراف هر سلول‌هاي انتخابي، قطعه‌اي با ويژگي‌هاي محاسبه شده تشكيل و نقشه رشد شهري تهيه مي‌گردد. مدل پيشنهادي در اين تحقيق در مجموعه شهري تهران و براي دوره‌هاي زماني 1379-1385-1391-‌1397 پياده‌سازي شده‌است. دقت كلي و شاخص سازگاري نتايج به ترتيب برابر است با 01/91 و 96/37 كه نسبت به مدل اتوماتاي سلولي دقت بهتري ارايه كرده است. همچنين اعتبارسنجي نقشه تهيه شده در اين مطالعه با استفاده از محاسبه شاخص‌هاي مكاني، نشان دهنده افزايش دقت مدل‌ پيشنهادي در شبيه‌سازي ساختار مكاني قطعات شهري مي‌باشد.

The megapolis areas are new types of urban settlements created in recent decades along with rapid urbanization. These areas constructed by clusters of small and large urban patches with various growth patterns. Spatial characteristics of urban patches are affected by some driving forces such as closeness to cities Central Business Center CBD and transportation network. The Cellular automata as a most common model for simulating urban growth, is unable in modeling spatial configuration of urban patches because of bottom up procedure and despite of high simulation power at cell level, CA has weaker performance in patch level. So in this study a method is presented for simulation of urban patches growth that is integrated with Logistic CA to modeling urban growth. In this method, on the one hand the growth potential map derived using logistic regression and on the other hand size and growth type of patch in each location is derived using integration of driving forces of growth patterns of urban patches. Finally according to proposed framework, a patch is constructed around selected cell and urban growth map will be prepared. The proposed model is implemented in the Tehran’s megalopolis area in 1379-1385-1391-1397 periods. The overall accuracy and FOM of results is equal to 91/01 and 37/96, respectively that are better than logistic CA model. Also the results of validation of produces urban growth map by using spatial metrics reviled high precision of methodology in simulation of spatial configuration of urban pattern.