نقشه راه GIS

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب

09120049370

Telegram Whatsapp Youtube
کاربرد جی ای اس

 

خلاصه

این مقاله تاثیر چهار نیروی محرکه شامل ارتفاع، شیب، فاصله تا زهکشی و فاصله تا جاده‌های اصلی را بر گسترش شهری در پنج شهر عربستان سعودی: ریاض، جده، مکه، الطائف و منطقه شرقی بررسی می‌کند. پیش‌بینی احتمالات شهری در شهرهای منتخب براساس چهار نیروی محرکه با استفاده از مدل رگرسیون لجستیک برای دو دوره زمانی تغییر شهری در سال‌های 1985 و 2014 ایجاد شده است. اعتبار مدل با استفاده از دو رویکرد مورد آزمایش قرار گرفت. رویکرد اول، تحلیل کمی با استفاده از روش نسبی ویژگی های عملیاتی (ROC) بود. رویکرد دوم یک تحلیل کیفی بود که در آن از نقشه‌های رشد شهری احتمالی بر اساس تغییرات شهری در سال 1985 برای آزمایش عملکرد مدل برای پیش‌بینی رشد احتمالی شهری پس از سال 1393 با مقایسه نقشه‌های احتمالی سال 1985 و رشد واقعی شهری استفاده شد. 2014. نتایج نشان می دهد که مدل پیش بینی سال 2014 یک پیش بینی قابل اعتماد و سازگار بر اساس عملکرد سال 1985 ارائه می دهد. تجزیه و تحلیل نیروهای محرک اثرات متغیر در طول زمان را نشان می دهد. متغیرهایی مانند ارتفاع، شیب و فاصله جاده تاثیر قابل توجهی بر شهرهای منتخب داشتند. با این حال، فاصله تا جاده‌های اصلی بیشترین تأثیر را برای تعیین شکل شهری در هر پنج شهر در سال‌های 1985 و 2014 داشت. نتایج نشان می‌دهد که مدل پیش‌بینی سال 2014 یک پیش‌بینی قابل اعتماد و سازگار بر اساس عملکرد سال 1985 ارائه می‌دهد. تجزیه و تحلیل نیروهای محرکه اثرات متغیر در طول زمان را نشان می‌دهد. متغیرهایی مانند ارتفاع، شیب و فاصله جاده تاثیر قابل توجهی بر شهرهای منتخب داشتند. با این حال، فاصله تا جاده‌های اصلی بیشترین تأثیر را برای تعیین شکل شهری در هر پنج شهر در سال‌های 1985 و 2014 داشت. نتایج نشان می‌دهد که مدل پیش‌بینی سال 2014 یک پیش‌بینی قابل اعتماد و سازگار بر اساس عملکرد سال 1985 ارائه می‌دهد. تجزیه و تحلیل نیروهای محرکه اثرات متغیر در طول زمان را نشان می‌دهد. متغیرهایی مانند ارتفاع، شیب و فاصله جاده تاثیر قابل توجهی بر شهرهای منتخب داشتند. با این حال، فاصله تا جاده‌های اصلی بیشترین تأثیر را برای تعیین شکل شهری در هر پنج شهر در سال‌های 1985 و 2014 داشت.
کلید واژه ها: 

احتمال شهری ; نیروهای محرک ؛ رگرسیون لجستیک ; GIS _ سنجش از دور

 

1. معرفی

سیستم شهری به طور گسترده به عنوان یک فرآیند پیچیده شناخته شده است و به دلیل تغییر سریع آن در طول زمان بسیار پویا است. شهرنشینی سریع با رشد جمعیت و فعالیت‌های انسانی مرتبط است که در سال‌های اخیر نسبت به گذشته فراوان‌تر شده است [ 1 ، 2 ]. از آنجایی که اکثر جمعیت جهان در حال حاضر در شهرها زندگی می کنند، طبیعت شهرها در مقایسه با بخش های روستایی دارای ساختار پیچیده سکونت انسانی است [ 3 ]. انتظار می رود اندازه جمعیت در آینده افزایش یابد (یعنی بیش از 5 میلیارد نفر تا سال 2030) [ 4 ، 5 ]. بیشتر این رشد در کشورهای در حال توسعه رخ خواهد داد [ 6]، تبدیل اکوسیستم های طبیعی به مناطق شهری. افزایش مناطق شهری پیامدهای زیست محیطی و اکولوژیکی گسترده ای دارد، از جمله تغییر چشم انداز، تغییر فرآیند هیدرولوژیکی و تغییرات آب و هوایی منطقه ای و جهانی [ 7 ، 8 ].
اخیراً عربستان سعودی، مانند سایر کشورهای در حال توسعه، به دلیل افزایش اقتصاد ملی، با رشد گسترده شهری مواجه شده است [ 9 ، 10] .] که برای حمایت از بخش دولتی و خصوصی برای افزایش توسعه در سراسر کشور استفاده شده است. این عامل در کنار رشد طبیعی جمعیتی، منجر به تغییرات گسترده و افزایش پیچیدگی در ساختار شهرها و نیز توسعه غیر سیستمی در سه دهه اخیر شده است. طبق آمار اداره مرکزی آمار و اطلاعات در سال 2015، جمعیت شهرهای بزرگ مانند ریاض و جده بین سال‌های 1985 تا 2014 به ترتیب 4682200 و 3024368 نفر در ریاض و جده افزایش یافته است. با چنین توسعه سریع، مقامات محلی و برنامه‌ریزان با چالش روبرو هستند. برای درک فرآیند رشد شهری و پیامدهای مرتبط [ 11]. توانایی مدیریت رشد شهری در تعیین ابعاد فضایی گذشته و حال و نیروهای محرکه در پس توزیع شهرنشینی نهفته است. درک فرآیند رشد شهری و نیروهای محرک آن برای تضمین توسعه پایدار برای رشد شهری آینده و جلوگیری از پیامدهای زیست محیطی و اکولوژیکی ضروری است.
گسترش شهری توسط عوامل یا متغیرهایی کنترل می شود که به شدت بر توزیع و اشکال شهری تأثیر می گذارد [ 12 ]. این متغیرها شامل متغیرهای بیوفیزیکی مانند آب و هوا و توپوگرافی است. متغیرهای مجاورت، مانند فاصله تا آب، فاصله تا منطقه تجاری مرکزی و فاصله تا جاده ها یا بزرگراه ها؛ متغیرهای اجتماعی-اقتصادی، مانند جمعیت و تولید ناخالص داخلی؛ و متغیرهای همسایگی، مانند تراکم زمین کشاورزی، آب و زمین های جنگلی. چندین مطالعه [ 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19] بر تأثیر این متغیرها در توصیف الگوهای شهری و تعیین رشد شهری احتمالی در آینده تأکید کرده اند. تلاش قابل توجهی برای شناسایی تأثیر متغیرهای محرک توزیع شهری صورت گرفته است. با این حال، در نظر گرفتن این نکته مهم است که عوامل محرک ممکن است در طول زمان به دلیل پیچیدگی پویایی شهری تغییر کنند. درک تأثیر این متغیرها بر رشد شهری بسیار مهم است زیرا تأثیر آنها با زمان متفاوت است.
سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور داده‌ها و ابزارهای مورد نیاز را برای شناسایی و مدل‌سازی فضایی رشد شهری گذشته، حال و آینده در مقیاس محلی، منطقه‌ای و جهانی فراهم می‌کنند. مدل سازی گسترش شهری برای درک فرآیندهای فعلی و آینده بر اساس عوامل محرک بسیار مهم است. طیف گسترده ای از مدل های آماری برای شناسایی جهت توزیع شهری و تعیین روند گسترش توسعه یافته و مورد بررسی قرار گرفته است [ 20 ، 21 ، 22 ]. روش‌های آماری نیروهای محرک گسترش شهری عمدتاً شامل رگرسیون خطی چندگانه [ 23 ]، رگرسیون وزن‌دار جغرافیایی [ 21 ، 24 ]، رگرسیون دو متغیره [23] است.25 ، یک مدل خودهمبستگی [ 21 ]، و یک مدل رگرسیون لجستیک [ 14 ، 15 ، 16 ، 17 ، 26 ، 27 ]. مدل رگرسیون لجستیک قادر به تعیین روند گسترش شهری در آینده بر اساس متغیرهای محرکی است که بر توزیع شهرنشینی تأثیر می گذارد. با این حال، اکثر مطالعات قبلی از عوامل نیروی محرکه برای پیش بینی احتمالات رشد شهری بر اساس یک تاریخ واحد از تغییر شهری استفاده کرده اند [ 16 ].
هدف این مقاله بررسی اثر چهار عامل نیروی محرکه شامل ارتفاع، شیب، فاصله تا زهکشی ها و فاصله تا جاده های اصلی برای پیش بینی احتمال رشد شهری در پنج شهر عربستان سعودی (ریاض، جده، مکه، الطائف و شرق است. منطقه) بر اساس تغییرات شهری در دو دوره زمانی 1985 و 2014. این مقاله همچنین به بررسی اهمیت نسبی متغیرهای انتخاب شده در تعیین شکل و الگوی گسترش شهری در شهرهای منتخب می‌پردازد. در نهایت، این مقاله پیامدهای زیست‌محیطی و اکولوژیکی رشد شهری در شهرهای منتخب و اثرات مورد انتظار را مورد بحث قرار می‌دهد.

2. مواد و روشها

2.1. منطقه مطالعه

مناطق مطالعه انتخاب شده شامل پنج شهر در عربستان سعودی است: ریاض، جده، مکه، الطائف و منطقه شرقی ( شکل 1).). این شهرها شهری ترین و پرجمعیت ترین شهرها در کشور محسوب می شوند که ریاض پایتخت و بزرگترین شهر آن است. این شهر در بخش مرکزی عربستان سعودی در فلات بزرگ نجد واقع شده و طبق آمار سرشماری سال 1392، 6079295 نفر جمعیت دارد. این منطقه شامل استان الخرج است. جده بزرگترین بندر دریایی در ساحل دریای سرخ، یک مرکز شهری بزرگ در غرب عربستان سعودی و یک مرکز تجاری مهم ملی است. بر اساس سرشماری سال 2013، جده با جمعیت 3،865،873، بزرگترین شهر در منطقه مکه و دومین شهر بزرگ کشور است. مکه مکرمه مکان مقدس جامعه مسلمانان است و در بخش مرکزی این منطقه و در فاصله تقریبی 70 کیلومتری از جده قرار دارد. مکه در سال 2013 دارای 1,867,886 نفر جمعیت بود. الطائف، که مهمترین شهر توریستی عربستان سعودی محسوب می شود، چهارمین منطقه مطالعاتی مورد استفاده در تحلیل ما است و در قسمت جنوب شرقی منطقه مکه قرار دارد. الطائف 1,083,693 نفر جمعیت دارد. منطقه شرقی در شرق عربستان سعودی در خلیج عربی واقع شده است و بیشترین تولید نفت عربستان را در خود جای داده است. منطقه شرق شامل 11 حومه و فرمانداری است که در سراسر منطقه پراکنده شده اند. تنها شش حومه پرجمعیت که عبارتند از دمام، ظهران، الخبر، القطیف، رستنوره و الجبیل در این مطالعه در نظر گرفته شده اند. جمعیت این شهرها در سال 1392 بالغ بر 2713583 نفر بوده است. شهرستان دمام در بخش مرکزی و شهر اداری ناحیه شرقی است. الطائف 1,083,693 نفر جمعیت دارد. منطقه شرقی در شرق عربستان سعودی در خلیج عربی واقع شده است و بیشترین تولید نفت عربستان را در خود جای داده است. منطقه شرق شامل 11 حومه و فرمانداری است که در سراسر منطقه پراکنده شده اند. تنها شش حومه پرجمعیت که عبارتند از دمام، ظهران، الخبر، القطیف، رستنوره و الجبیل در این مطالعه در نظر گرفته شده اند. جمعیت این شهرها در سال 1392 بالغ بر 2713583 نفر بوده است. شهرستان دمام در بخش مرکزی و شهر اداری ناحیه شرقی است. الطائف 1,083,693 نفر جمعیت دارد. منطقه شرقی در شرق عربستان سعودی در خلیج عربی واقع شده است و بیشترین تولید نفت عربستان را در خود جای داده است. منطقه شرق شامل 11 حومه و فرمانداری است که در سراسر منطقه پراکنده شده اند. تنها شش حومه پرجمعیت که عبارتند از دمام، ظهران، الخبر، القطیف، رستنوره و الجبیل در این مطالعه در نظر گرفته شده اند. جمعیت این شهرها در سال 1392 بالغ بر 2713583 نفر بوده است. شهرستان دمام در بخش مرکزی و شهر اداری ناحیه شرقی است. الخبر، القطیف، رسطنوره و الجبیل در این پژوهش مورد توجه قرار گرفته اند. جمعیت این شهرها در سال 1392 بالغ بر 2713583 نفر بوده است. شهرستان دمام در بخش مرکزی و شهر اداری ناحیه شرقی است. الخبر، القطیف، رسطنوره و الجبیل در این پژوهش مورد توجه قرار گرفته اند. جمعیت این شهرها در سال 1392 بالغ بر 2713583 نفر بوده است. شهرستان دمام در بخش مرکزی و شهر اداری ناحیه شرقی است.
هر پنج شهر در آب و هوای بسیار خشک با میانگین دمای 25 درجه سانتی گراد، 28 درجه سانتی گراد، 30 درجه سانتی گراد، 20 درجه سانتی گراد و 26 درجه سانتی گراد برای ریاض، جده، مکه، الطائف و منطقه شرقی قرار دارند. هر پنج شهر بارندگی بسیار کمی را تجربه می کنند. میزان بارندگی سالانه از شهری به شهر دیگر متفاوت است، اما نه چندان، به ترتیب در ریاض، جده، مکه، الطائف و شرق به ترتیب 92 میلی‌متر، 61 میلی‌متر، 111 میلی‌متر، 120 میلی‌متر و 90 میلی‌متر است. ساختار توپوگرافی نیز در بین شهرها متفاوت است. در حالی که جده در دشت ساحلی دریای سرخ (کمتر از 5 متر) واقع شده است، بخش شرقی شهر دارای یک زمین مرتفع (کوه های حجاز) است. منطقه شرقی نسبتاً هموار است که در دشت ساحلی خلیج فارس قرار دارد. مکه مکه در دالانی بین کوه های حجاز قرار دارد و قسمت شرقی آن مرتفع ترین سرزمین شهر است. الطائف مرتفع ترین شهر در میان این پنج شهر است. در ارتفاع 2000 متری در دامنه رشته کوه حجاز قرار دارد. ریاض دارای ارتفاعات متنوعی است که در آن جنوب غربی دارای مناطق مرتفع است. قسمت شرقی دارای ارتفاع کمتری است.
در طول 40 سال گذشته، این پنج شهر نرخ بالایی از شهرنشینی را تجربه کرده اند. مزایای اجتماعی-اقتصادی ارائه شده در این شهرها برای افرادی که به دنبال شغل یا زندگی بهتری هستند جذاب بود. ویژگی های متفاوت هر شهر منجر به افزایش مهاجرت داخلی و خارجی شده است. ریاض پایتخت است و به دلیل تقاضای شغل در بخش دولتی از مهاجرت داخلی جذاب است. مزیت های تجاری در جده به افزایش رشد شهری در این شهر کمک کرده است. تحولات صنعت نفت در منطقه شرق، رشد بخش گردشگری در الطائف و شرایط مذهبی در مکه این شهرها را به سرعت شهری کرده است.

2.2. کمی سازی توزیع فضایی گسترش شهری از سال 1985 تا 2014

2.2.1. داده ها و پیش پردازش

داده هایی که برای تعیین کمیت میزان گسترش شهری در پنج شهر مورد استفاده قرار گرفت، تصاویر Landsat از سال 1985 و 2014 بود ( جدول 1).). تمامی تصاویر از سایت USGS Global Visualization (GloVis) گرفته شده است. همه تصاویر به عنوان محصولات سطح 1 ارجاع داده شدند. اما تصاویر TM مسیر 164 و ردیف 42 و مسیر 165 و ردیف 43 منطقه شرقی و ریاض به درستی ارجاع داده نشدند. یک ثبت خودکار تصویر به تصویر با استفاده از تصاویر Landsat 8 از مسیر و ردیف مشابه به عنوان تصاویر پایه و تصاویر Landsat TM به عنوان تصاویر بسته بندی اعمال شد. پردازش موزاییک برای ادغام دو تصویر مسیر و ردیف برای ریاض و منطقه شرقی اعمال شد. در نهایت، زیر مجموعه‌های تصویر برای پنج شهر، شامل تمام مرزهای شهری در سراسر پنج شهر استخراج شد. زیرمجموعه‌های مناطق منتخب تصاویر مکه و الطائف، پوشش ابری را در صحنه‌ها شامل نمی‌شوند.

2.2.2. طبقه بندی تصویر و ارزیابی دقت

یک طبقه بندی سلسله مراتبی خودکار به طور جداگانه برای ده تصویر با استفاده از طبقه بندی درخت تصمیم اعمال شد. طراحی طبقه‌بندی درخت تصمیم بر اساس کلاس‌ها (کلاس‌های پوشش زمین)، مجموعه ویژگی‌های مورد استفاده برای استخراج این کلاس‌ها و مقادیر آستانه اعمال شده برای تشخیص دسته‌های خاص در تصاویر Landsat بود. تجزیه و تحلیل تصویر مبتنی بر شی در eCognition Developer 8.9 برای تهیه نقشه های پوشش زمین در سال های 1985 و 2014 برای پنج شهر انتخاب شده استفاده شد. با پیروی از روش ارائه شده توسط Taubenböck و همکاران. [ 28]، طبقه بندی تصاویر به چهار دسته آب، پوشش گیاهی، خاک برهنه و پوشش زمین شهری با استفاده از روش درخت تصمیم تقسیم شد. مجموعه ویژگی‌هایی که در این مطالعه برای استخراج طبقات پوشش زمین انتخاب شدند، الگوهای طیفی نه ویژگی مختلف بودند. شش ویژگی از باندهای طیفی Landsat TM و OLI سرچشمه می گیرند. سه ویژگی باقی مانده عبارتند از: شاخص گیاهی نرمال شده (NDVI)، شاخص گیاهی تنظیم شده خاک (SAVI) و شاخص تفاوت عادی آب (NDWI). از آنجایی که هدف این مقاله تحلیل روند شهری بود، سه دسته دیگر آب، پوشش گیاهی و خاک برهنه به عنوان مناطق غیر شهری طبقه بندی شدند. بنابراین، نتایج نهایی دو دسته شامل مناطق شهری و غیر شهری را ارائه می‌کند که سپس در تجزیه و تحلیل آماری استفاده شد ( شکل 2) .). ارزیابی دقت طبقه‌بندی تصاویر با استفاده از روش نمونه‌گیری تصادفی طبقه‌ای مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج حاکی از دقت کلی بالا (میانگین دقت کلی 15/89 درصد و 84/90 درصد به ترتیب در سال‌های 1985 و 2014 بود) و ضریب کاپا (میانگین ضرایب کاپا به ترتیب 0.80 و 0.84 در سال‌های 1985 و 2014 در بین تصاویر 2010 بود).

2.3. عوامل محرک بالقوه گسترش شهری

به طور معمول، چهار نوع متغیر محرک در مطالعات قبلی گسترش شهری [ 17 ] در نظر گرفته شده است. این انواع شامل متغیرهای بیوفیزیکی، متغیرهای اجتماعی-اقتصادی، متغیرهای محله و متغیرهای مجاورت بوده و تأثیرات قابل توجهی بر گسترش شهری در سایر مناطق نشان دادند. از آنجایی که هیچ داده ای برای سایر متغیرهای اجتماعی-اقتصادی و محله ای در دسترس نبود، چهار متغیر مستقل مختلف برای بررسی موثرترین متغیر در تعیین توزیع شهری در پنج شهر منتخب انتخاب شدند ( شکل 3) .). دو تا از این عوامل محرک، متغیرهای بیوفیزیکی و دو تا از متغیرهای مجاورت هستند. دو متغیر بیوفیزیکی شامل عوامل توپوگرافی ارتفاع و شیب و عوامل بیوفیزیکی محرک های اساسی و طبیعی گسترش فضایی زمین شهری هستند [ 17 ]. اکثر مطالعات قبلی (به عنوان مثال، [ 15 ، 16 ، 17 ]) تأکید کرده اند که عوامل بیوفیزیکی، از جمله عناصر توپوگرافی، به شدت بر توزیع فرم شهری تأثیر می گذارد و اشکال شهرها را کنترل می کند. در این تحقیق، لایه‌های مدل رقومی ارتفاعی (DEM) از سایت USGS برای پنج شهر با تفکیک مکانی 30 متر (داده‌های SRTM: http://earthexplorer.usgs.gov/ ) به دست آمد.). ارتفاع و شیب با استفاده از لایه های DEM ارزیابی شد. شیب به صورت درصد محاسبه شد و افزایش را بر دوش تقسیم کرد و در 100 ضرب کرد.
دو عامل محرک دیگر متغیرهای مجاورت بودند که شامل فاصله از شبکه زهکشی و فاصله تا جاده های اصلی بود. زهکشی ها از لایه های DEM ترسیم و با نقشه توپوگرافی عربستان سعودی به منظور تعیین ترتیب عمده زهکشی مقایسه شدند. برای محاسبه فاصله زهکشی از الگوریتم فاصله اقلیدسی استفاده شد. عامل دوم فاصله تا جاده های اصلی است. شبکه های جاده ای به شدت شکل شهری را شکل می دهند [ 16 ] و نقش مهمی در توسعه شهری دارند [ 26 ، 29]]. نزدیکی جاده های اصلی به عنوان فاصله خط مستقیم به جاده های اصلی در پنج شهر اندازه گیری شد. جاده‌ها برای پنج شهر در سال‌های 1985 و 2014 با استفاده از دیجیتالی‌سازی heads-up در ArcGIS 10.2 برای باندهای پانکروماتیک Landsat TM در سال 1985 و Landsat OLI برای باندهای پانکروماتیک 2014 مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقایسه تصویری با نقشه توپوگرافی عربستان سعودی برای هر دو دوره زمانی اعمال شد. به منظور شناسایی جاده های اصلی در پنج شهر. برای محاسبه فاصله خیابان از الگوریتم فاصله اقلیدسی استفاده شد.

2.4. تحلیل آماری

2.4.1. نمونه گیری داده های شهری و غیر شهری

نمونه گیری داده ها برای ویژگی های شهری و غیر شهری به دو دلیل انجام شد. اولاً، لایه‌های حاصل از گسترش شهری بسیار بزرگ، مدیریت آن دشوار و زمان‌بر بود. به عنوان مثال، برای سیستم های کامپیوتری دشوار است که با تعداد بسیار زیادی پیکسل برای ریاض (5290 × 5325) با وضوح 30 متر برای متغیرهای وابسته و مستقل مقابله کنند [ 14 ، 17 ، 30 ، 31 ].]. بنابراین، بهترین راه برای رسیدگی به چنین داده‌هایی در تحلیل‌های آماری بعدی، ایجاد یک مجموعه ویژگی قابل اعتماد و نمونه‌گیری سیستماتیک است. مسئله دوم اجتناب از خودهمبستگی فضایی بین متغیرهای وابسته و مستقل است. بنابراین، ما نقاط تصادفی را برای هر دو ویژگی شهری و غیر شهری ایجاد کردیم که کد 1 (حضور) برای شهری و 0 (غیاب) برای ویژگی های غیر شهری را در نظر گرفت. از آنجایی که وسعت هر شهر با یکدیگر متفاوت است، مجموع نقاط تصادفی شهر به شهر متفاوت بود. تا حد زیادی مانند ریاض، جده و منطقه شرقی به ترتیب 30000، 20000 و 25000 نمونه تصادفی ایجاد کردیم. برای مقدار نسبتاً کمی، مانند مکه و الطائف، 10000 نقطه نمونه تصادفی برای هر دو ویژگی شهری و غیر شهری ایجاد شد. با این حال، نمونه های ویژگی های غیر شهری بسیار بزرگتر از ویژگی های شهری بودند.

2.4.2. رگرسیون لجستیک

رگرسیون لجستیک یک مدل ریاضی است که می تواند برای مدل سازی و توصیف رابطه بین یک متغیر وابسته باینری (Y) و چندین متغیر مستقل مقوله ای و پیوسته (Xs) استفاده شود [32 ، 33 ] . مدل رگرسیون لجستیک پرکاربردترین مدل در مطالعات رشد شهری است [ 34 ]. مزیت مدل رگرسیون لجستیک نسبت به سایر مدل های رگرسیون خطی در مطالعات شهری، توانایی آن در تخمین احتمال شهری وقوع یک عامل پاسخ گسسته است [ 35] .]. از آنجایی که فرآیند محاسباتی رگرسیون لجستیک نسبت به سایر روش‌های پیش‌بینی شهری فشرده‌تر است، می‌تواند تأثیر متغیرهای مستقل را بر روی متغیر وابسته به‌طور تجربی تخمین بزند، و می‌تواند درجه‌ای از اطمینان را در رابطه با سهم آنها فراهم کند [16 ] . در این تحقیق از رابطه (1) برای محاسبه مدل رگرسیون لجستیک باینری در رشد شهری پنج شهر استفاده شده است.

ورود به سیستم ( y) – ورود به سیستم (y1 – y) =β0+β1χ1+ ……βηχη+ εورود به سیستممنتی(�)–ورود به سیستم(�1–�)=�0+�1�1+……����+�

که در آن y احتمال تبدیل یک سلول به منطقه شهری 1 است ، x 𝜂 یک متغیر مستقل یا نیروی محرکه است، 𝛽0 ضریب رهگیری، 𝛽 𝜂 ضریب متغیر x 𝜂 و ε عبارت خطای تصادفی (باقیمانده ها) است.

ما از یک رگرسیون لجستیک باینری برای مرتبط کردن رشد شهری با دو عامل بیوفیزیکی (ارتفاع و شیب) و دو عامل مجاورت (فاصله تا جاده‌ها و فاصله تا زهکشی‌ها) و تهیه نقشه‌های احتمال رشد شهری برای پنج شهر استفاده کردیم. رگرسیون لجستیک باینری برای اولین بار در سال 1985 برای تخمین و مقایسه احتمال رشد شهری با نقشه‌های شهری سال 2014 که از داده‌های ماهواره‌ای تولید شده بود، استفاده شد. سپس این رگرسیون برای رشد شهری سال 2014 با استفاده از رابطه (1) اعمال شد.

2.4.3. پیش بینی الگوهای فضایی پراکندگی شهری

نقشه های احتمال پنج شهر با استفاده از رابطه (1) به دست آمد. مقادیر ضرایب عوامل محرک (ارتفاع، شیب، فاصله زهکشی و فاصله جاده) و مقادیر رهگیری در ArcGIS 10.2 محاسبه شد. نسبت شانس مقدار 1 به صورت جداگانه برای هر نقشه 1985 و 2014 در پنج شهر مورد استفاده قرار گرفت. این محاسبات ابتدا به داده های سال 1985 به منظور اعتبارسنجی نقشه های احتمال سال 2014 اعمال شد. مقایسه بصری با همپوشانی نقشه احتمال سال 1985 و نقشه های منطقه شهری 2014 که از طبقه بندی تصاویر تصاویر 2014 تهیه شده بودند، انجام شد. سپس مدل رگرسیون لجستیک با استفاده از لایه جاده جدید سال 2014 برای مقدار فاصله خیابان به داده های سال 2014 اعمال شد.

2.4.4. اعتبار سنجی مدل

عملکرد مدل رگرسیون لجستیک با استفاده از روش ویژگی عملیاتی نسبی (ROC) تایید شد. ROC یک روش پرکاربرد برای اندازه گیری رابطه بین تغییر شبیه سازی شده و تغییر واقعی در زمینه کاربری و تغییرات پوشش زمین است [ 16 ، 36 ، 37 ، 38 ]. رویکرد آماری روش ROC ناحیه زیر منحنی است که نقاط رسم شده را به هم متصل می کند. معادله ای که برای محاسبه مساحت زیر منحنی (AUC) استفاده شد توسط پونتیوس جونیور و اشنایدر [ 39 ] به صورت زیر پیشنهاد شد:

یک Uسی=∑i = 1n[ایکسمن + 1–ایکسمن] [yمن + 1–yمن/ 2 ]آ�سی=∑من=1�[ایکسمن+1–ایکسمن][�من+1–�من/2]

که در آن x i میزان مثبت کاذب برای i است ، y i میزان مثبت واقعی برای i ، و n تعداد گروه های مناسب است. میزان مثبت کاذب x i و نرخ مثبت y i از تحلیل رگرسیون لجستیک به دست آمد (معادله (1)). شکل 4 به طور خلاصه روش های مورد استفاده در این تحقیق را نشان می دهد.

3. نتایج

3.1. مدل سازی آماری فضایی گسترش شهری

تحلیل مدل رگرسیون لجستیک، شامل چهار متغیر مستقل (ارتفاع، شیب، فاصله زهکشی و فاصله خیابان)، واریانس توزیع شهری را در پنج شهر با موفقیت توضیح داد. جدول 2 ، جدول 3 ، جدول 4 ، جدول 5 و جدول 6نتایج تحلیل آماری مدل رگرسیون لجستیک چهار متغیر مستقل را به ترتیب در ریاض، جده، مکه، الطائف و منطقه شرقی فهرست کنید. مقادیر درصد پیش‌بینی صحیح (PCP) با نقطه برش 0.5 برای ریاض، جده، مکه، الطائف و منطقه شرقی به ترتیب 85.2، 85.2، 71.6، ​​70.1 و 71.1 در سال 1985 و 83.7، 71. به ترتیب 73.6، 70.8 و 70.1 در سال 2014. مقادیر PCP درصد بالایی را در ریاض و جده برای هر دو سال 1985 و 2014 نشان داد ( جدول 2 و جدول 3 به ترتیب)، در حالی که مقادیر PCP مکه، الطائف و منطقه شرق کمی پایین تر بود. با این حال، مقادیر PCP 70 درصد نشان‌دهنده پیش‌بینی خوبی از مدل رگرسیون لجستیک بود.
تأثیر معنی‌دار متغیرهای انتخاب‌شده، تفاوت‌هایی را بین پنج شهر نشان داد. در حالی که ارتفاع در سال 2014 بر توزیع شهری در ریاض تأثیر مثبت داشت، در سال 1985 تأثیر کمتری داشت. شیب همچنین بر توزیع شهری در سال 2014 تأثیر منفی داشت. با این حال، در سال 1985 تأثیری نداشت. فاصله تا یک جاده به طور پیوسته بر گسترش شهری در هر دو سال 1985 و 2014 در ریاض تأثیر گذاشت ( جدول 2 ). شباهت، جده تأثیرات گوناگونی در متغیرهای انتخابی داشت ( جدول 3). ارتفاع به طور مثبت بر توزیع شهری در سال‌های 1985 و 2014 تأثیر گذاشت. علاوه بر این، فاصله تا یک جاده برای هر دو سال 1985 و 2014 تأثیر منفی داشت. شیب در سال 2014 تأثیر داشت اما در سال 1985 تأثیری نداشت. فاصله تا زهکشی در سال 1985 تأثیر داشت. در مکه اما هیچ تاثیری در سال 2014 نشان نداد. فاصله تا یک جاده نیز بر توزیع شهری در هر دو سال 1985 و 2014 تأثیر منفی گذاشت ( جدول 4 ). در حالی که همه متغیرها به طور قابل توجهی بر توزیع شهری در سال 1985 در الطائف تأثیر گذاشتند، ارتفاع و فاصله زهکشی در سال 2014 تأثیر کمتری داشتند ( جدول 5 ). مشابه سایر متغیرها، مسافت جاده در منطقه شرقی برای هر دو سال 1985 و 2014 تأثیر معنی‌داری داشت و شیب در سال 2014 تأثیر معنی‌داری داشت ( جدول 6).). به طور خلاصه، تأثیر معنی‌دار فاصله جاده بر توزیع شهری برای هر پنج شهر در سال‌های 1985 و 2014 مشترک بود، در حالی که سایر متغیرها تأثیرات متنوعی را در بین پنج شهر در دوره زمانی انتخاب‌شده نشان دادند.

3.2. احتمال شهری در میان پنج شهر (1985)

برای آزمایش ایده آل اثربخشی مدل رگرسیون لجستیک برای پیش بینی احتمال شهری در سال 2014، ابتدا مدل را با استفاده از داده های سال 1985 اجرا کردیم و نتایج به دست آمده را با مناطق شهری سال 2014 که از تصاویر ماهواره ای تولید شده بودند مقایسه کردیم. مقایسه بصری نتایج احتمال شهری در سال 1985 و مناطق شهری در سال 2014 در شکل 5 ، شکل 6 ، شکل 7 و شکل 8 و شکل 9 نشان داده شده است.الف به ترتیب برای ریاض، جده، مکه، الطائف و منطقه شرقی. رنگ‌های روشن‌تر نشان‌دهنده احتمال بیشتر گسترش شهری و رنگ‌های تیره‌تر نشان‌دهنده احتمال کمتر رشد شهری است. همانطور که در شکل ها نشان داده شده است، شبکه راه ها نقش مهمی در احتمال شهری در هر پنج شهر در سال 1985 داشتند. بیشتر توسعه شهری نزدیک به جاده های اصلی بود. با این حال، احتمال شهری در مکه و الطائف ( شکل 7 الف و شکل 8 الف، به ترتیب) تحت تأثیر ارتفاع و فاصله جاده قرار گرفت. نتایج مقایسه بین سال‌های 1985 و 2014 مدلی مؤثر از احتمالات شهری در شهرهای منتخب را نشان می‌دهد.

3.3. احتمال شهری در میان پنج شهر (2014)

شکل 5 ، شکل 6 ، شکل 7 و شکل 8 و شکل 9 ب احتمال رشد شهری در ریاض، جده، مکه، الطائف و منطقه شرقی را به ترتیب در سال 2014 نشان می دهد. و رنگ های تیره تر نشان دهنده احتمال کمتر رشد است. اثر عوامل بیوفیزیکی در ریاض و منطقه شرقی نسبتاً کم است، به جز اثر کمی از شیب در بخش جنوبی ریاض ( شکل 5 B و شکل 9) .ب به ترتیب). بنابراین، گسترش رشد شهری در ریاض به احتمال زیاد به سمت شمال و شمال غرب بیشتر از جنوب گسترش خواهد یافت. توزیع شهرنشینی در نواحی نسبتاً مسطح در بخش‌های شمالی، شرقی و غربی ریاض و در منطقه شرقی همزمان با رشد جاده‌های اصلی است که در مقایسه با عوامل بیوفیزیکی نقش مهم‌تری در گسترش رشد دارند. افزایش شبکه‌های جاده‌ای در منطقه شرقی بین سال‌های 1985 و 2014، امکان گسترش رشد در شمال و جنوب را فراهم کرد ( شکل 9 ب). احتمال رشد شهری در جده احتمالاً در شمال و جنوب در سراسر خط ساحلی ادامه خواهد داشت. علاوه بر این، توسعه احتمالی در بخش‌های شرقی شهر وجود دارد، اما رشد احتمالاً توسط ارتفاع و شیب کنترل می‌شود ( شکل 6).ب). احتمال توسعه شهری در مکه عمدتاً در همه جهات است. عامل شیب می تواند رشد را در شهر کنترل کند ( شکل 7 ب). در نهایت، محتمل ترین مناطق رشد شهری در الطائف در بخش های شمالی، شرقی و شمال شرقی شهر قرار دارند که ساختار توپوگرافی نسبتاً پایینی دارند. در مقابل، احتمال رشد شهری در بخش‌های غربی و جنوبی توسط متغیرهای شیب و ارتفاع کنترل می‌شود ( شکل 8 ب). توزیع آتی مناطق شهری در پنج شهر به راحتی از این نقشه ها غیرقابل حذف است.

3.4. اعتبارسنجی مدل با استفاده از روش نسبی ویژگی های عملیاتی (ROC).

شکل 10 منحنی های ROC را در 1985 (قرمز) و 2014 (آبی) در (الف) ریاض نشان می دهد. (ب) جده; ج) مکه؛ (د) الطائف; و (ه) منطقه شرقی. منحنی های مدل رگرسیون لجستیک از شهری به شهر دیگر و از تاریخی به تاریخ دیگر متفاوت است. در حالی که این مدل به وضوح در شهرهایی مانند ریاض و جده در هر دو سال 1985 و 2014 به یک سطح پایدار می رسد ( شکل 10 A، B، به ترتیب)، با مقادیر AUC به ترتیب 0.90 و 0.88، در سال 1985 و 0.88 و 0.8214 در سال. ، عملکرد ناپایدار را برای سه شهر دیگر مکه، الطائف و منطقه شرقی نشان می دهد ( شکل 10) .C-E، به ترتیب). با این حال، مقادیر AUC هنوز در این شهرها منصفانه است، به ترتیب 0.79، 0.77 و 0.78 در سال 1985 و 0.78، 0.77 و 0.76 به ترتیب در سال 2014 برای مکه، الطائف و منطقه شرقی. عملکرد مدل زمانی معقول است که مقادیر AUC بیشتر از تصادفی (0.50) باشد [ 39 ].

3.5. اهمیت متغیرهای پیش بینی کننده

شکل 11 تأثیر چهار متغیر را در پنج شهر انتخاب شده نشان می دهد. تأثیر متغیرهای انتخاب شده بر توزیع شهری در طول زمان متفاوت بود. با این حال، بدیهی است که فاصله تا یک جاده مهم ترین پیش بینی کننده در هر دو سال 1985 و 2014 در پنج شهر بوده است. این مقدار در منطقه شرقی در سال‌های 1985 و 2014، در ریاض در سال‌های 1985 و 2014 و در مکه در سال 2014 نزدیک به 1 است. ارتفاع دومین پیش‌بینی‌کننده مهم در جده در سال‌های 1985 و 2014 است. علاوه بر این، شیب در دومین پیش‌بینی‌کننده مهم است. الطائف در سال 1985 و 2014 و مکه در سال 1985. کمترین عامل فاصله زهکشی است که کمترین تأثیر را در بین چهار متغیر نشان می دهد.

4. بحث

نتایج ارائه شده در این تحقیق نشان می دهد که فاصله راه مهمترین متغیر در بین چهار عامل انتخاب شده در پنج شهر برای پیش بینی رشد شهری است. تجزیه و تحلیل داده‌های سال‌های 1985 و 2014 به دلیل سیستم‌های حمل‌ونقل گسترده در عربستان سعودی که در پنج دهه پس از 1950 ساخته شده‌اند، بر فاکتور مسافت جاده‌ها غالب است [40] .]. سیستم های حمل و نقل در پنج شهر احتمال گسترش شهری را به طور قابل توجهی افزایش داده و احتمالاً به گسترش شهرنشینی در آینده کمک خواهد کرد. اثرات قابل توجه فاصله جاده نشان دهنده احتمال نزدیک بودن مناطق شهری به جاده های اصلی است. بنابراین، مکان‌های نزدیک به جاده‌ها احتمالاً بیشتر از مکان‌هایی که دور از جاده‌ها هستند توسعه می‌یابند. نتایج این مطالعه با نتایج ارائه شده توسط مولر و همکاران مطابقت دارد . [ 41 ] و لی، ژو و اویانگ [ 17 ] که رابطه بین فاصله تا جاده ها و احتمال گسترش شهری را گزارش کردند.
متغیرهای بیوفیزیکی، مانند ارتفاع و شیب، اثرات متغیری را در بین پنج شهر نشان دادند. در حالی که اثرات ارتفاعی در ریاض در سال 1985 کمتر بود، در سال 2014 به طور قابل توجهی مثبت بود. این نتیجه ممکن است به دلیل افزایش تقاضای مسکن در سال های اخیر باشد [ 42]]، که دولت و سازمان های مسکن را بر آن داشت تا بدون در نظر گرفتن ارتفاع عملی شکل زمین، ساخت و سازهای جدید بسازند. علاوه بر این، ماندن در محدوده شهری نزدیک به مرکز شهر و نه در حاشیه، درخواستی است، حتی اگر هزینه ساخت و ساز بالا باشد. جده نیز در سال‌های 1985 و 2014 تحت تأثیر منفی ارتفاع قرار گرفت، اما تأثیر آن در سال 2014 بیشتر از آن در سال 1985 بود، زیرا رشد شهری در شرق که ارتفاع آن بالا است، توزیع شده است. بنابراین، عوامل ارتفاعی، رشد شهری در بخش شرقی شهر را بیش از سایر نقاط کنترل می‌کنند. در حالی که الطائف در سال 1985 تحت تأثیر مثبت ارتفاع در سطح 0.05 قرار گرفت، ارتفاع در سال 2014 تأثیر کمتری داشت. سایر شهرها مانند مکه و منطقه شرقی، در هر دو سال 1985 و 2014 کمتر تحت تأثیر ارتفاع قرار گرفتند.
شیب نیز در پنج شهر تأثیر بسزایی داشت. هر پنج شهر اثر منفی شیب را نشان دادند که نشان می‌دهد شیب توزیع گسترش شهری را در این شهرها محدود می‌کند. با این حال، اثرات متغیری بین سال‌های 1985 و 2014 وجود داشت. در حالی که شیب به دلیل ساختار توپوگرافی پیچیده در الطائف، تأثیر منفی بر گسترش شهری در الطائف در هر دو سال 1985 و 2014 داشت، تأثیر شیب در شهرهایی مانند ریاض، جده و مکه در سال 2014 قابل توجه بود. مناطق شهری در ریاض، جده و مکه پس از سال 1985 از مرکز به سمت مرز بیرونی گسترش یافتند که به طور بالقوه دارای شیب های تند است. به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل شهرنشینی در سال 1985 در ریاض نشان داد که گسترش شهر محدود و در نزدیکی مرکز شهر متمرکز شده است، در حالی که در سال 2014، منطقه شهری گسترش یافت تا به دامنه‌ها برسد. همانطور که در قسمت جنوبی شهر اتفاق می افتد. به طور مشابه، گسترش شهری در جده در سال 2014 به سمت بخش شرقی، که دارای شیب های نسبتاً تند است، توزیع شد. تأثیر شیب همچنان بر این شهرها در آینده تأثیر می گذارد زیرا گسترش شهری احتمالاً در همان جهت ادامه خواهد یافت. بنابراین، شیب عامل مهمی در تعیین پراکندگی مناطق شهری است. مطالعات دیگر در نقاط مختلف تأثیر شیب بر گسترش شهری را مشاهده کرده اند. شیب عامل مهمی در تعیین پراکندگی مناطق شهری است. مطالعات دیگر در نقاط مختلف تأثیر شیب بر گسترش شهری را مشاهده کرده اند. شیب عامل مهمی در تعیین پراکندگی مناطق شهری است. مطالعات دیگر در نقاط مختلف تأثیر شیب بر گسترش شهری را مشاهده کرده اند.15 ، 17 ، 43 ].
در حالی که مطالعات دیگر نشان داد که فاصله تا آب بر رشد شهری تأثیر دارد، نتایج ما خلاف این را نشان داد. فاصله تا زهکشی در بین متغیرهای انتخاب شده کمترین تأثیر را بر توزیع شهری نشان داد. این به دلیل شرایط آب و هوایی مناطق بیابانی است. در چنین مناطقی سطوح آب به جز دریاها از باران تغذیه می شود که در این شهرهای کویری بسیار کم است. بیشتر سطوح آب در طول سال به دلیل افزایش دما و تبخیر خشک می شوند. این شرایط در مورد خطوط زهکشی نیز صدق می کند. در عربستان سعودی، خطوط زهکشی آبراه دائمی نیستند. آنها معمولاً در اکثر اوقات سال خشک هستند و پس از باران شدید پر می شوند.
تجزیه و تحلیل همچنین نشان می دهد که متغیرهای انتخاب شده اثرات متغیر را در طول زمان نشان می دهند. با این حال، یک استثنا در فاصله تا جاده ها وجود دارد که به طور مداوم در سال 1985 و 2014 در هر پنج شهر اثر خود را نشان داد. دسترسی به امکانات و خدمات شهری و امنیت ممکن است برای ساخت و ساز و گسترش نزدیک به جاده ها جذاب باشد. فاکتور مسافت جاده ممکن است همچنان بر رشد شهری در شهرهای منتخب تأثیر بگذارد و شکل و بعد فضایی توزیع شهری را در آینده تعیین کند. تأثیر عوامل بیوفیزیکی، مانند ارتفاع و شیب، ممکن است در آینده به دلیل پیشرفت فناوری کاهش یابد که می تواند هزینه ساخت و ساز در این مکان ها را کاهش دهد [ 17 ، 43]] و همچنین زمین با شیب کم در دسترس است. بنابراین، نیروهای محرک در طول زمان به دلیل افزایش نرخ شهرنشینی متغیر هستند.
مدل رگرسیون لجستیک این توانایی را دارد که پیش بینی رشد شهری را به راحتی قابل تشخیص باشد [ 16 ]. با این حال، رویکرد ایده‌آل برای آزمایش پایایی مدل پیش‌بینی، توسعه مدلی مبتنی بر تغییرات شهری در یک دوره زمانی یک‌باره و به‌کارگیری مدل برای پیش‌بینی احتمالات رشد پس از دوره زمانی دوم است [44] .]. استفاده از مدل برای پیش‌بینی رشد شهری در سال 1985 فرصتی را برای آزمایش توانایی مدل برای پیش‌بینی احتمالات شهرنشینی بر اساس رشد شهری سال 2014 به ما ارائه داد. نتایج نقشه‌های احتمال شهرنشینی بر اساس تغییرات شهری سال 1985 و چهار نیروی محرکه نسبت به رشد واقعی شهری در سال 1393 پیش‌بینی‌کننده‌های بالاتری را نشان داد. احتمال رشد شهری بنابراین، مجموعه داده‌های چند زمانی تکنیکی را برای مقایسه رشد واقعی با یک مدل شبیه‌سازی توسعه بالقوه شهرنشینی ارائه می‌دهند.
در حالی که مدل رگرسیون لجستیک برای تحلیل توسعه شهری آینده بر اساس روندهایی که در گذشته مشاهده شده بود قدرتمند است ، محدودیت‌های مدل رگرسیون لجستیک در پیش‌بینی تغییرات شهری را می‌توان در سه نکته خلاصه کرد . اول اینکه روش رگرسیون لجستیک قادر به ارائه ماتریس گذار از مناطق مختلف پوشش زمین به مناطق شهری نیست. علاوه بر این، ممکن است ارائه شرح مفصلی از پویایی های زمانی رشد شهری آینده و پرداختن به همبستگی بین متغیرهای مستقل مناسب نباشد [ 46]]. در نهایت، مدل پیش‌بینی رگرسیون لجستیک تأثیر سایر مناطق پوشش زمین بر رشد شهری مورد انتظار را نادیده می‌گیرد که ممکن است در برآورد توسعه آینده خطا ایجاد کند. با این حال، مدل رگرسیون لجستیک برای محاسبه پویایی رشد شهری گذشته و آینده بر اساس عوامل محرک مختلف مفید است.
اصلاح منظر در پنج شهر برای گسترش ساخت و ساز منجر به از بین رفتن چندین مؤلفه زیست محیطی و اکولوژیکی از جمله پوشش گیاهی، تنوع زیستی و خاک شده است. مشکل چشم انداز در عربستان سعودی در این است که بیشتر مناطق شهری در نزدیکی یا روی محیط های حساس مانند کوه ها ساخته شده اند که باعث افزایش فشار توسعه در این مناطق و کاهش فضاهای سبز موجود و تنوع زیستی مرتبط می شود. موضوع دیگر افزایش خطر فروپاشی کارست است. افزایش خطر فروپاشی کارست، به ویژه در منطقه شرقی، به دلیل توسعه سریع شهری است که ساختمان‌های بزرگ‌تر و پایه‌های بسیار قوی‌تری تولید کرده است [ 47] .]. تغییر در ساختار منظر و شکل زمین این شهرها برای گسترش مناطق شهری حاکی از افزایش خطر چنین خطراتی است. علاوه بر خطر فروپاشی کارست، سطح بالاتر شهرنشینی و سطوح غیرقابل نفوذ تأثیر قابل توجهی بر سیستم های هیدرولوژیکی دارد و خطر بالقوه خطرات سیل را افزایش می دهد [ 48 ]. اخیراً سیل به یک فاجعه سالانه با تأثیر زیاد در بسیاری از نقاط عربستان سعودی تبدیل شده است [ 49]]. بنابراین، اندازه گیری گسترش شهری برای مدیریت و ارزیابی اثرات زیست محیطی و اکولوژیکی به منظور جلوگیری از افزایش خطرات بالقوه و حفاظت از چنین محیط های حساس ضروری است. تجزیه و تحلیل پیش بینی تغییرات شهری ابزاری برای مدیریت و ارزیابی تغییرات محیطی در پنج شهر فراهم می کند و اطلاعات مورد نیاز را ارائه می دهد که می تواند به برنامه ریزان و مقامات محلی در توسعه احتمالی آینده کمک کند.

5. نتیجه گیری ها

اطلاعات در مورد فرآیندهای شهرنشینی و عوامل منتج از آنها باید به برنامه ریزان کمک کند تا راهبردهای مناسبی برای توسعه بیشتر ارائه دهند. برنامه ریزان شهری و مدیران محیطی نیازمند پاسخ به این سوال هستند که چه عواملی در گسترش رشد شهری تاثیر دارند؟ عدم درک فرآیند شهرنشینی و عوامل محرک آن در رشد گذشته و حال منجر به گسترش غیرمنتظره در آینده خواهد شد. این تحقیق با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و مدل رگرسیون لجستیک سعی دارد با تحلیل گسترش شهری در پنج شهر عربستان سعودی بین سال‌های 1985 تا 2014 به این سؤال بپردازد.
این مطالعه تاکید کرد که ترکیب داده های ماهواره ای و تحلیل آماری رگرسیون (به عنوان مثال، رگرسیون لجستیک) در بهبود درک ما از روند و توزیع رشد شهری آینده در شهرهای عربستان سعودی موثر است. همچنین اطلاعات ضروری از متغییرهای متاثر از گسترش شهری در تغییرات گذشته و آینده را فراهم می کند. نتایج حاکی از آن است که در بین پنج شهر، متغیر راه بیشترین تأثیر را بر توسعه شهری داشته است. پوشش شهری در شهرهای عربستان سعودی احتمالاً در نزدیکی و در جاده های اصلی توسعه می یابد. شیب و ارتفاع به طور قابل توجهی رشد شهری را در طول رشد گذشته در برخی از شهرها کنترل می کند، اما احتمالاً این اثرات در آینده به ویژه در زمین های کم شیب کاهش می یابد.
در این مطالعه، ما تنها چهار متغیر شامل ارتفاع، شیب، فاصله زهکشی و فاصله خیابان و تأثیرات اصلی این متغیرها بر توزیع شهری در پنج شهر عربستان سعودی را تحلیل کردیم. متغیرهای دیگری مانند جمعیت، تولید ناخالص داخلی، فاصله تا مراکز اجتماعی-اقتصادی، سیاست کاربری اراضی و طرح جامع ممکن است ارتباط مهمی با توزیع شهری در شهرهای منتخب داشته باشند. با این حال، به دلیل محدودیت در دسترسی به این داده ها، چنین متغیرهایی را لحاظ نکردیم. گنجاندن چنین متغیرهایی با عوامل انتخاب شده می تواند پالایش بیشتری را در فرآیند شهرنشینی در شهرهای عربستان فراهم کند. علاوه بر این، ادغام مدل رگرسیون لجستیک و سایر مدل‌های رگرسیون، مانند رگرسیون وزن‌دار جغرافیایی (GWR)50 ، 51 ]. علاوه بر این، ترکیب رگرسیون لجستیک و مدل اتوماتای ​​سلولی ممکن است جزئیات بیشتری را در مورد انتقال آینده از سایر مناطق پوشش زمین به پوشش زمین شهری ارائه دهد.

منابع

  1. ماسک، جی جی. لیندسی، FE; گووارد، دینامیک رشد شهری SN در منطقه شهری واشنگتن دی سی، 1973-1996، از مشاهدات لندست. بین المللی J. Remote Sens. 2000 , 21 , 3473-3486. [ Google Scholar ]
  2. Xu, H. استخراج ویژگی‌های زمین ساخته‌شده شهری از تصاویر Landsat با استفاده از تکنیک ترکیب شاخص موضوعی. فتوگرام مهندس از راه دور. Sens. 2007 , 73 , 1381-1391. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  3. ونگ، س. سنجش از راه دور شهری جهانی چیست؟ در جهانی شهری. پایش و ارزیابی از طریق رصد زمین . CRC Press: Boca Raton، FL، USA، 2014; صص 1-12. [ Google Scholar ]
  4. ستو، ک. مسائل شهری جهانی. در نقشه برداری جهانی سکونتگاه انسانی ; CRC Press: Boca Raton، FL، USA، 2009; صص 3-9. [ Google Scholar ]
  5. رحمان، ع. آگاروال، SP; نتزبند، م. فضل، اس. نظارت بر پراکندگی شهری با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور و gis یک مرکز شهری در حال رشد سریع، هند. IEEE J. Sel. بالا. Appl. زمین Obs. Remote Sens. 2011 ، 4 ، 56-64. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  6. کوهن، ب. رشد شهری در کشورهای در حال توسعه: بررسی روندهای فعلی و احتیاط در مورد پیش بینی های موجود. توسعه دهنده جهانی 2004 ، 32 ، 23-51. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  7. گریموند، شهرنشینی SUE و تغییرات محیطی جهانی: اثرات محلی گرمایش شهری. Geogr. J. 2007 ، 173 ، 83-88. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  8. هویمن، جی. گوتزکه، آر. شبیه سازی و ارزیابی رشد شهری برای آلمان از جمله اقدامات کاهش تغییرات آب و هوا و سازگاری. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2016 ، 5 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  9. الاحمدی، ک. ببینید، L. هپنستال، ا. Hogg, J. کالیبراسیون یک مدل اتوماتای ​​سلولی فازی پویایی شهری در عربستان سعودی. Ecol. مجتمع. 2009 ، 6 ، 80-101. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  10. القرشی، ع. کومار، ال. تشخیص تغییر کاربری و پوشش زمین در شهرهای بیابانی عربستان سعودی مکه و الطائف با استفاده از داده های ماهواره ای. Adv. Remote Sens. 2014 ، 3 ، 106-119. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  11. الجوفی، م. به سوی برنامه ریزی یکپارچه استفاده از زمین و حمل و نقل در شهرهای با رشد سریع: مورد جده، عربستان سعودی. Habitat Int. 2014 ، 41 ، 205-215. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. کاموسوکو، سی. گامبا، ج. شبیه‌سازی رشد شهری با استفاده از مدل تصادفی اتوماتای ​​جنگلی سلولی (rf-ca). ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2015 ، 4 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  13. باتیسانی، ن. Yarnal، B. گسترش شهری در مرکز شهرستان، پنسیلوانیا: پویایی فضایی و تحولات منظر. Appl. Geogr. 2009 ، 29 ، 235-249. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  14. چنگ، جی. Masser، I. مدل‌سازی الگوی رشد شهری: مطالعه موردی شهر ووهان، چین. Landsc. طرح شهری. 2003 ، 62 ، 199-217. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  15. دوبوویک، او. اسلیوزاس، آر. فلک، جی. مدل‌سازی فضایی-زمانی توسعه سکونتگاه‌های غیررسمی در منطقه سنجاق تپه، استانبول، ترکیه. ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 2011 , 66 , 235-246. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  16. هو، ز. Lo, CP مدل سازی رشد شهری در آتلانتا با استفاده از رگرسیون لجستیک. محاسبه کنید. محیط زیست سیستم شهری 2007 ، 31 ، 667-688. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  17. لی، ایکس. ژو، دبلیو. اویانگ، ز. چهل سال توسعه شهری در پکن: اهمیت نسبی عوامل فیزیکی، اجتماعی-اقتصادی، و همسایگی چیست؟ Appl. Geogr. 2013 ، 38 ، 1-10. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  18. لیو، اچ. ژو، Q. توسعه پیش بینی های رشد شهری از شاخص های فضایی بر اساس تصاویر چند زمانی. محاسبه کنید. محیط زیست سیستم شهری 2005 ، 29 ، 580-594. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  19. زنگ، سی. ژانگ، ام. کوی، جی. او، S. نظارت و مدل‌سازی گسترش شهری – یک دیدگاه فضایی صریح و چند مقیاسی. شهرها 2015 ، 43 ، 92-103. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  20. ارسنجانی، ج. هلبیچ، ام. موسیوند، ای جی رویکردی ریخت‌شناختی برای پیش‌بینی گسترش شهری. ترانس. GIS 2014 ، 18 ، 219-233. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  21. شفیع زاده مقدم، ح. Helbich، M. تغییرپذیری فضایی و زمانی عوامل رشد شهری: دیدگاهی جهانی و محلی در مورد کلان شهر بمبئی. بین المللی J. Appl. زمین Obs. اطلاعات جغرافیایی 2015 ، 35 ، قسمت B. 187-198. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  22. احمد، بی. احمد، آر. مدل‌سازی پویایی رشد پوشش زمین شهری با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای چند زمانی: مطالعه موردی داکا، بنگلادش. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2012 ، 1 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  23. Maniquiz، MC; لی، اس. کیم، ال.-اچ. مدل‌های رگرسیون خطی چندگانه بار آلاینده رواناب شهری و میانگین غلظت رویداد با در نظر گرفتن متغیرهای بارندگی. جی. محیط زیست. علمی 2010 ، 22 ، 946-952. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  24. کرسپو، آر. Grêt-Regamey، A. مدل سازی معکوس فضایی صریح برای برنامه ریزی شهری. Appl. Geogr. 2012 ، 34 ، 47-56. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  25. وو، ک.-ی. ژانگ، اچ. دینامیک استفاده از زمین، الگوهای توسعه زمین ساخته شده، و تجزیه و تحلیل نیروهای محرکه منطقه شهری هانگژو، شرق چین (1978-2008) در حال رشد سریع. Appl. Geogr. 2012 ، 34 ، 137-145. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  26. ریلی، MK; اومارا، نماینده مجلس؛ Seto، KC از بنگلور تا منطقه خلیج: مقایسه حمل و نقل و دسترسی به فعالیت به عنوان محرک های رشد شهری. Landsc. طرح شهری. 2009 ، 92 ، 24-33. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  27. تسوتسومیدا، ن. سایزن، آی. ماتسوکا، ام. ایشی، آر. پرداختن به گسترش شهری با استفاده از داده‌های فضایی ویژگی‌گرا در منطقه‌ای پیرامونی اولان‌باتور، مغولستان. Habitat Int. 2015 ، 47 ، 196-204. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  28. تاوبنبوک، اچ. اش، تی. فلبیر، آ. ویزنر، ام. راث، ا. Dech, S. نظارت بر شهرنشینی در شهرهای بزرگ از فضا. سنسور از راه دور محیط. 2012 ، 117 ، 162-176. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  29. مایر، MD; میلر، EJ برنامه ریزی حمل و نقل شهری: یک رویکرد تصمیم گرا . McGraw-Hill: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2001. [ Google Scholar ]
  30. کرک، تی. اوریارته، م. کورسی، اف. Flynn, D. بازیابی جنگل در یک چشم انداز گرمسیری: اهمیت نسبی متغیرهای بیوفیزیکی، اجتماعی-اقتصادی، و منظر چیست؟ Landsc. Ecol. 2009 ، 24 ، 629-642. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  31. لو، جی. وی، مدلسازی YHD تغییرات فضایی الگوهای رشد شهری در شهرهای چین: مورد نانجینگ. Landsc. طرح شهری. 2009 ، 91 ، 51-64. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  32. Kleinbaum، DG; کلاین، ام. رگرسیون لجستیک: متن خودآموز ، ویرایش سوم. Springer Science & Business Media: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2010. [ Google Scholar ]
  33. مک کالا، پی. نلدر، ج.ا. McCullagh, P. مدل های خطی تعمیم یافته ; چپمن و هال لندن: بوکا راتون، فلوریدا، ایالات متحده آمریکا، 1989. [ Google Scholar ]
  34. لیائو، جی. تانگ، ال. شائو، جی. سو، ایکس. چن، دی. Xu, T. ترکیب مکانیسم های همسایگی گسترده و تأثیر آن بر شبیه سازی اتوماتای ​​سلولی استفاده از زمین شهری. محیط زیست مدل. نرم افزار 2016 ، 75 ، 163-175. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  35. رینو، ا. Goetzke, R. پشتیبانی از کارگاه – تقویت خودکار سلولی با ماشین‌های بردار پشتیبان برای مدل‌سازی رشد شهری. کامپیوتر، محیط زیست سیستم شهری 2015 ، 49 ، 66-81. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  36. خطای Pontius، RG Quantification در مقابل خطای مکان در مقایسه نقشه های طبقه بندی شده. فتوگرام مهندس Remote Sens. 2000 , 66 , 1011–1016. [ Google Scholar ]
  37. ماس، J.-F. سوآرس فیلهو، بی. پونتیوس، آر.جی. فارفان گوتیرز، م. Rodrigues, H. مجموعه ای از ابزارها برای تجزیه و تحلیل سنگ مدل های فضایی. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2013 ، 2 ، 869-887. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  38. پونتیوس، آر.، جونیور؛ Parmentier، B. توصیه هایی برای استفاده از مشخصه عملیاتی نسبی (roc). Landsc. Ecol. 2014 ، 29 ، 367-382. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  39. پونتیوس، آر جی، جونیور؛ Schneider، LC اعتبار مدل تغییر پوشش زمین با روش roc برای حوضه آبخیز ایپسویچ، ماساچوست، ایالات متحده آمریکا. کشاورزی اکوسیستم. محیط زیست 2001 ، 85 ، 239-248. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  40. دینسر، آی. حسین، م.م. الزهرنه، اول. استفاده از انرژی و اگزرژی در بخش حمل و نقل عربستان سعودی. Appl. حرارت مهندس 2004 ، 24 ، 525-538. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  41. مولر، ک. اشتاین مایر، سی. Küchler, M. رشد شهری در امتداد بزرگراه ها در سوئیس. Landsc. طرح شهری. 2010 ، 98 ، 3-12. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  42. اساف، SA; Bubshaitr, AA; Al Muwasheer, F. عوامل مؤثر بر هزینه مسکن مقرون به صرفه در عربستان سعودی. بین المللی جی. هاوس. علامت گذاری. مقعدی 2010 ، 3 ، 290-307. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  43. بله، ی. ژانگ، اچ. لیو، ک. Wu, Q. تحقیق در مورد تأثیر عوامل سایت بر گسترش زمین ساخت و ساز در دلتای رودخانه مروارید، چین: با استفاده از gis و سنجش از دور. بین المللی J. Appl. زمین Obs. Geoinf. 2013 ، 21 ، 366-373. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  44. Aspinall، R. مدل‌سازی تغییر کاربری زمین با مدل‌های خطی تعمیم‌یافته – تحلیل چند مدلی از تغییرات بین سال‌های 1860 و 2000 در دره گالاتین، مونتانا. جی. محیط زیست. مدیریت 2004 ، 72 ، 91-103. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  45. تریانتاکونستانتیس، دی. Mountrakis، G. پیش بینی رشد شهری: مروری بر مدل های محاسباتی و ادراکات انسانی. جی. جئوگر. Inf. سیستم 2012 ، 4 ، 555-587. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  46. دندونکر، ن. رونسول، ام. Bogaert، P. تجزیه و تحلیل فضایی و مدل سازی توزیع کاربری زمین در بلژیک. محاسبه کنید. محیط زیست سیستم شهری 2007 ، 31 ، 188-205. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  47. وینسنت، ص. عربستان سعودی: مروری بر محیط زیست . CRC Press: Boca Raton، FL، USA، 2008. [ Google Scholar ]
  48. لی، جی. Heaney, J. برآورد نفوذناپذیری شهری و اثرات آن بر سیستم های آب طوفان. ج. منبع آب. طرح. مدیریت 2003 ، 129 ، 419-426. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  49. آل سعود، م. ارزیابی خطر سیل در منطقه جده 2009، عربستان سعودی. ج. منبع آب. Prot. 2010 ، 2 ، 839-847. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  50. Fotheringham، AS; براندون، سی. چارلتون، ام. رگرسیون وزن‌دار جغرافیایی: تحلیل روابط متغیر فضایی . جان وایلی و پسران: هوبوکن، نیوجرسی، ایالات متحده آمریکا، 2003. [ Google Scholar ]
  51. لانگ، ی. گو، ی. هان، اچ. ناهمگونی مکانی-زمانی اثربخشی اجرای برنامه ریزی شهری: شواهدی از پنج طرح جامع شهری پکن. Landsc. طرح شهری. 2012 ، 108 ، 103-111. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Ijgi 05 00139 g001 1024
شکل 1. موقعیت جغرافیایی شهرهای منتخب در عربستان سعودی.
Ijgi 05 00139 g002 1024
شکل 2. مناطق شهری در سال 1985 به رنگ خاکستری و گسترش مناطق شهری از سال 1985 تا 2014 به رنگ سیاه در ( الف ) ریاض. ( ب ) جده; ج ) مکه؛ ( د ) الطائف و ( ه ) ناحیه شرق.
Ijgi 05 00139 g003 1024
شکل 3. عوامل محرک مورد استفاده در این تحقیق.
Ijgi 05 00139 g004 1024
شکل 4. نمودار جریان روش تحقیق.
Ijgi 05 00139 g005 1024
شکل 5. نقشه های احتمال شهرنشینی در ریاض ( A ) مقایسه احتمال شهری در سال 1985 و مناطق شهری در سال 2014. ( ب ) احتمال شهری در سال 2014.
Ijgi 05 00139 g006 1024
شکل 6. نقشه های احتمال شهرنشینی در جده ( A ) مقایسه احتمال شهری در سال 1985 و مناطق شهری در سال 2014. ( ب ) احتمال شهری در سال 2014.
Ijgi 05 00139 g007 1024
شکل 7. نقشه های احتمال شهرنشینی در مکه ( الف ) مقایسه احتمال شهری در سال 1985 و مناطق شهری در سال 2014. ( ب ) احتمال شهری در سال 2014.
Ijgi 05 00139 g008 1024
شکل 8. نقشه های احتمال شهرنشینی در الطائف ( الف ) مقایسه احتمال شهری در سال 1985 و مناطق شهری در سال 2014. ( ب ) احتمال شهری در سال 2014.
Ijgi 05 00139 g009 1024
شکل 9. نقشه های احتمال شهرنشینی در منطقه شرقی ( A ) مقایسه احتمال شهری در سال 1985 و مناطق شهری در سال 2014. ( ب ) احتمال شهری در سال 2014.
Ijgi 05 00139 g010 1024
شکل 10. منحنی ROC 1985 ( قرمز ) و 2014 (آبی) در ( A ) ریاض. ( ب ) جده; ج ) مکه؛ ( د ) الطائف و ( ه ) ناحیه شرق.
Ijgi 05 00139 g011 1024
شکل 11. تأثیر پیش بینی کننده های مختلف عوامل محرک در پنج شهر.
جدول
جدول 1. تصاویر لندست که برای تولید مناطق شهری و غیر شهری در بین پنج شهر مورد استفاده قرار گرفت.
جدول
جدول 2. نتایج تخمینی مدل رگرسیون لجستیک در ریاض از چهار متغیر مستقل.
جدول
جدول 3. نتایج تخمینی مدل رگرسیون لجستیک در جده از چهار متغیر مستقل.
جدول
جدول 4. نتایج تخمینی مدل رگرسیون لجستیک در مکه از چهار متغیر مستقل.
جدول
جدول 5. نتایج تخمینی مدل رگرسیون لجستیک در الطائف از چهار متغیر مستقل.
جدول
جدول 6. نتایج تخمینی مدل رگرسیون لجستیک در ناحیه شرقی چهار متغیر مستقل.

;کاربردهای GISمقالات

آموزش کاربردی ArcGISالهام ابراهیم زادهکاربرد جی ای اسکاربرد جی ای اس در زمین شناسی

بدون نظر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همواره حمایت دانشجویان عزیزمان همراه ما بوده و این سببب شده که گامی محکم به‌سوی ایجاد یک مرجع برای آموزش GIS برداریم. با این امید که بتوانیم قدردان حمایت شما بزرگواران باشیم.

  • خانه
  • آموزش
  • فیلم آموزشی
  • تماس با ما
  • درباره ما
  • وبلاگ
  • سمنان /خیابان کاشانی/ساختمان فناوری اطلاعات/پ 8
  • 09120049370