مدل‌سازی و پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل زنجیره مارکوف (مطالعه موردی: منطقه قلعه جوق، شهرستان تربت حیدریه)

Abstract

سابقه و هدف: پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی در تشریح روابط متقابل اکوسیستم‌ها و فعالیت‌های انسانی، برای کمک به تصمیم‌گیری مدیران اهمیت زیادی دارد. نقشه کاربری اراضی از منابع اطلاعاتی در مدیریت منابع طبیعی محسوب می‌شود. مدیریت بهینه منابع، نیازمند بررسی، شناخت تغییرات و تخریب‌های منابع در گذشته و برنامه‌ریزی صحیح و اصولی به‌منظور کنترل و مهار تخریب‌های احتمالی در آینده می‌باشد. هدف از این مطالعه ارزیابی کارایی مدل سلول‌های خودکار- مارکوف (CA مارکوف) در تعیین تغییرات کاربری اراضی و پیش‌بینی آن در سال‌های آتی در منطقه قلعه جوق واقع در شهرستان تربت‌حیدریه می‌باشد. مواد و روش‌ها: برای مدل سازی و آشکار سازی تغییرات کاربری اراضی، از تصاویر ماهواره‌ای، سنجش از دور و مدل زنجیره ای مارکوف استفاده شد. منطقه‌ی مطالعاتی حوزه آبخیز روستای قلعه جوق از توابع شهرستان تربت حیدریه می‌باشد. از نقشه توپوگرافی با مقیاس 1:25000 و تصاویر ماهواره OLI, ETM+, MSS لندست به ترتیب مربوط به سال‌های 1987، 2002، 2015 برای تهیه ی نقشه های کاربری اراضی و روند تغییرات کاربری برای دوره های 1987-2002، 2002-2015 و 1987 تا 2015 استفاده شد. تصاویر ماهواره ای با معادله چند جمله ای درجه یک، به روش نزدیکترین همسایه تصحیح هندسی گردید و با استفاده از تبیین خطی و هیستوگرام اصلاح شدند. جهت طبقه بندی تصاویر از روش طبقه بندی نظارت شده و الگوریتم حداکثر احتمال که دقت فابل قبولی دارند استفاده گردید. نقشه کاربری اراضی در 4 طبقه ی مرتع، اراضی بایر، اراضی زراعی، باغات تهیه شد. در این تحقیق با استفاده از مدل CA مارکوف نقشه پیش بینی سال 2015 با نقشه نظارت شده مقایسه شد. درصد مساحت کلاس های کاربری اراضی، باغ، مرتع، بایر و زراعی در سال 1987 از 5، 54، 24 و 17 درصد به 7، 4، 7، 36، 51 و 6/7 درصد در سال 2015 تغییر داشته است و نقشه کاربری اراضی برای سال‌های 2025 و 2040 پیش بینی گردید. جهت کالیبراسیون مدل از نقشه پیش بینی سال 2015 استفاده شد.یافته‌ها و نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد با توجه به ضریب کاپا بدست آمده، نقشه تهیه شده از دقت بالایی برخوردار بوده است. براساس نتایج حاصل از آشکار سازی و شبیه سازی روند اراضی مرتعی و زراعی جزو ناپایدارترین طبقات محسوب می‌شوند. اراضی باغی بدلیل توجه بیشتر و اهمیت اقتصادی آن، تغییر چندانی در وسعت آن ایجاد نشده است، بطورکلی بیشترین تغییرات در مراتع و اراضی زراعی رخ داده است. که با توجه به کارهای اصلاحی که در منطقه انجام شده است از مساحت اراضی زراعی کم بازده کاسته و به مراتع اضافه شده است.

Keywords

• تغییرات کاربری
• زنجیره مارکوف
• تصاویر ماهواره‌ای