نقشه راه GIS

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب

09120049370

Telegram Whatsapp Youtube
کاربرد جی ای اس

 

خلاصه

این مقاله با استفاده از سنجش از دور ماهواره‌ای و سیستم اطلاعات جغرافیایی، پویایی تغییر کاربری و پوشش زمین در ناحیه Bosomtwe غنا را برای سال 1986، نقشه‌بردار موضوعی 2010 و تصاویر ارتقا یافته موضوعی Mapper+ (TM/ETM+) و 2014 Landsat 8 عملیاتی می‌کند. تصویرگر و سنسور حرارتی مادون قرمز (OLI/TIS). سه تصویر با استفاده از الگوریتم طبقه‌بندی‌کننده حداکثر احتمال، ارجاع جغرافیایی و پردازش برای طبقه‌بندی شدند. بررسی تفکیک پذیری Jeffries-Matusita در تأیید درجه پذیرش تفکیک طیفی باندهای مورد استفاده برای هر یک از طبقات کاربری و پوشش زمین استفاده شد. بهترین کلاه کاپاآمار دقت طبقه بندی 83 درصد بود. تحلیل انتقال کاربری و پوشش زمین (LULC) در نقشه ArcMap موسسه تحقیقات سیستم های محیطی ESRI انجام شد. نتایج طبقه‌بندی طی سه دوره نشان داد که سطوح ساخته‌شده، لخت و سطوح بتنی از 1201 در سال 1986 به 5454 هکتار در سال 2010 افزایش یافته است. جنگل نیز در سال 2010 به میزان 1043 هکتار کاهش یافت. با این حال، در سال 2014 13 درصد افزایش یافت. یافته های ما برخی از تغییرات مهم در الگوهای کاربری و پوشش زمین در منطقه را نشان داد. پس از فرآیند شهرنشینی، همراه با رها شدن زمین‌های کشاورزی، بین سال‌های 1986 و 2010، افزایش قابل توجهی در زمین شهری و افزایش آشکار در پوشش زمین های کشاورزی بین سال های 1986 و 2014 دلیل کاهش پوشش گیاهی بود. این نشان می دهد که تغییرات عمده ای در نیروهای محرک اجتماعی-اکولوژیکی مؤثر بر پویایی چشم انداز در چند دهه اخیر رخ داده است.
کلید واژه ها: 

کاربری زمین / پوشش زمین ; تشخیص تغییر ؛ ارزیابی دقت ; تفکیک پذیری ؛ GIS _ حاشیه شهری ; Bosomtwe ; غنا

 

1. معرفی

پویایی تغییرات کاربری زمین و پوشش زمین (LULC) پیامدهایی برای کاربری زمین و مدیریت و برنامه ریزی زیست محیطی در مناطق حاشیه شهری دارد [ 1 ، 2 ، 3 ، 4 ]. با توجه به این موضوع، مدل‌سازی تغییر کاربری‌های زمین و پوشش زمین (LULC) برای ارزیابی اثرات اجتماعی و زیست‌محیطی ناشی از فعالیت‌های انسانی ضروری است [ 5 ]. در سطح جهانی، تحقیقات قابل توجهی در مورد استفاده از سنجش از دور و GIS برای مدل سازی کاربری زمین و دینامیک پوشش انجام شده است [ 6 ، 7 ، 8 ، 9 ] و [ 10 ].]. در مناطق حومه شهری که تقاضا برای زمین برای کاربردهای مختلف همچنان ادامه دارد، ارزیابی درجه تغییرات LULC ضروری است. این به منظور شناسایی روندها و تعیین میزان مبادله انواع کاربری زمین در بین کاربردهای مختلف LULC [ 11 ] است.
با توجه به این واقعیت که نواحی حومه شهری، دیگ های ذوب شرکت های اقتصادی-اجتماعی متنوع هستند [ 12 ]، نظارت بر روند استفاده از زمین و تغییرات پوشش ضروری است تا اطمینان حاصل شود که اینها با فضای موجود زمین و همگام هستند. نرخ رشد جمعیت در طول زمان پرنزل [ 13 ]، با تئوری ساخت دینامیک تغییر سطح زمین، پیکربندی سطح زمین را از نظر دینامیک منظر فضایی و ساختاری در طول زمان بررسی کرد. از نظر پویایی منظر مکانی و ساختاری، دینامیک پیکربندی منظر باید به عنوان رخداد ساختاری-زمانی در حال تغییر در طول زمان در نظر گرفته شود [ 7 ، 13 ، 14 ]]. به منظور تجزیه و تحلیل مقوله ای و کمی این دینامیک LULC، کاربردهای سنجش از دور ضروری است. این ظاهراً به این دلیل است که تغییرات کمی برای سنجش از دور و مدل‌سازی اطلاعات جغرافیایی قابل قبول است.
علاوه بر این، ناگاراجان و پونگوتای [ 15 ] نشان داده اند که دخالت و تعامل انسان با سطح زمین منجر به پیامدهای مختلفی می شود. این انواع پیامدها الگوهای تغییر LULC را از یک سیستم پیچیده تشکیل می دهند [ 16 ]. در این راستا با توجه به تغییرات سریع کاربری و پوشش ناشی از افزایش جمعیت و تقاضای مصرفی زمین. بسیار مهم است که اطلاعات دقیق و به روز تغییر کاربری و پوشش زمین هم برای جامعه انسانی و هم برای اهداف برنامه ریزی زیست محیطی تولید شود [ 17 ].
با توجه به آدو [ 12 ]، استفاده از سنجش از دور و ابزارهای GIS برای نگاشت تغییرات peri-LULC نتایج جالبی را نشان داده و برخی از توصیه‌های سیاستی حیاتی را برای مدیریت پایدار زمین ارائه کرده است. در همین راستا، ویراکون [ 18 ] که تناسب کشاورزی شهری را مطالعه می‌کند، نیز معتقد است که ارزیابی کامل سطوح تصمیم‌گیری تغییر کاربری و پوشش، تنها از دیدگاه‌های توصیفی، بدون کمی‌سازی، بسیار دشوار است. این ادعا در حمایت نسبی از ارائه ارائه شده توسط Rounsevell و همکاران است. [ 19به عنوان مثال، بسیاری از متغیرهایی که تغییر کاربری اراضی جنگلی را توصیف می‌کنند، ماهیت کیفی دارند و توصیف کمی آن دشوار یا غیرممکن است.
با این حال، گاهی اوقات داستانی که مردم از برداشت خود بیان می کنند، مستلزم تأیید علمی با استفاده از “نظر دوم” از هوا با استفاده از روش های کمی است. این امر به ویژه در مناطقی که دسترسی انسان برای قضاوت منصفانه از نتایج درک شده توسط تفاسیر انسانی محدود است، مهم است [ 6 ]. بنابراین، ارزیابی تغییرات LULC از نقطه نظر کمی، بینش هایی را در مورد فرآیند تصمیم گیری و تکمیل آن ارزیابی های کیفی بر اساس نظر متخصص ارائه می دهد.
دوتا [ 20 ] در کار خود در مورد استفاده از زمین پیرامون شهری نشان داد که فعالیت های انسانی از کشاورزی تا کاربری های مسکونی تأثیرات قابل توجهی بر محیط پیرامون شهری داشته است. بنابراین تحلیل کاربری و تغییر پوشش در ایجاد تعاملات بین محرک ها و اثرات تغییر کاربری زمین بسیار مهم است. این به این دلیل است که اینها پیامدهای بلندمدتی بر مدیریت زیست محیطی دارند [ 21 ]. در منطقه Bosomtwe، مهاجرت شهری به اطراف شهری از مراکز اصلی شهر در مجاورت منطقه منجر به افزایش زیرساخت‌های زمین‌های ساخته شده و بایر و سطوح بتنی زمین در بخش شمال غربی منطقه شده است.
عباس و همکاران [ 10 ]، در مطالعه خود از شهرنشینی در کاتسینا، نیجریه، نشان دادند که پراکندگی شهری و اثرات همراه آن از تخریب خاک و زمین ناشی از افزایش محیط‌های ساخته شده، همچنان به مشخصه‌های چشم‌انداز پیرامون شهری ادامه می‌دهد. Sreenivasulu و Bhaskar [ 22 ] بار دیگر این ادعا را با توضیح اینکه تغییرات در کاربری زمین می تواند به دلیل گسترش شهری و از دست دادن زمین کشاورزی، تغییر در رژیم رودخانه ها و اثرات تغییر کشت باشد، حمایت کردند.
منطقه Bosomtwe در منطقه اشانتی یکی از این مناطق است، که با یک مشاهده گذرا ممکن است برخی از کاربردهای زمین و پویایی پوشش زمین قابل توجه باشد. در طول سال‌ها، این ناحیه، اگرچه عمدتاً روستایی است، اما حضور حومه‌شهری آن، پیامدهای سیاست کاربری زمین را حداقل در دهه‌ی آینده به جای می‌گذارد. اگرچه برخی تحقیقات در مورد دینامیک LULC در منطقه انجام شده است، اما مطالعات LULC خاص با استفاده از ابزار سنجش از دور و GIS برای کل منطقه انجام نشده است. مدل‌سازی دینامیک تغییر LULC نیازمند رویکردهای قوی، مانند ابزارهای اطلاعات جغرافیایی است که به ارزیابی میزان تغییرات، خواه روندهای افزایشی و/یا کاهشی، به طور کلی برای ناحیه Bosomtwe کمک می‌کند. مناسب بودن این تکنیک ها توسط Addo [ 12 ] پشتیبانی شده است] که نشان داد که استفاده از تکنیک‌های اطلاعات جغرافیایی مزایای نسبی را ارائه می‌دهد که اجازه می‌دهد دسترسی به مناطقی که به‌عنوان زمین‌های کشاورزی حومه‌شهری مورد استفاده قرار می‌گیرند، به سرعت با هزینه نسبتاً کم ایجاد شود.
تلاش برای این کار تأیید، یا در غیر این صورت، نتایج قبلی درک پویایی تغییر کاربری زمین توسط ساکنان منطقه است که از یک بررسی اجتماعی-اقتصادی به دست آمده است. با توجه به این موضوع، توجیه استفاده از تصاویر Landsat TM برای توضیح روندهای واقعی استفاده از زمین و تغییرات پوشش زمین در ناحیه [ 1 ] ضروری بود. بر این اساس، Manonmani و Suganya [ 23 ] تکرار کرده اند که GIS و سنجش از دور پتانسیل حمایت از تصمیمات را با ارائه داده ها و ابزارهای تحلیلی برای مطالعه محیط های شهری دارند. هدف این مقاله تجزیه و تحلیل، با استفاده از اطلاعات جغرافیایی (سنجش از راه دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی) برای تعیین پویایی تغییر LULC در منطقه، برای 21 سال گذشته است.

2. نتایج

این بخش نتیجه تفکیک‌پذیری طیف‌های فاصله جفریز-ماتوسیتا و همچنین ارزیابی دقت آماری کلاه کاپا از طبقه‌بندی LULC را قبل از گزارش نتایج واقعی تشخیص تغییر برای LULC‌های مختلف و همچنین انتقال کاربری زمین در بین انواع LULC گزارش می‌کند. . با این وجود، برای کاهش عدم قطعیت در پویایی پوشش زمین، تنها مهم ترین تغییرات در نظر گرفته شد تا به وضوح تغییرات واقعی را از طبقه بندی اشتباه احتمالی جدا کرد.

2.1. تفسیر توطئه های طیفی

نمودارهای میانگین امضا ( شکل 1 الف) برای تصویر 1986 بهترین حداقل تفکیک پذیری شاخص جفریز-ماتوسیتا 1263.45 را به دست آورد. این نشان می‌دهد که بیشتر کلاس‌های کاربری زمین در باندها به طور متوسط ​​از هم جدا شده‌اند، به جز باند 2 که تقریباً همه طبقات با هم منطبق بودند. این تا حدی با توجه به سطح ویژگی های بازتابی تصاویر مطابق با پیکربندی سطح منطقه در آن زمان انتظار می رفت. تخریب موقت زمین در این مدت، درصد بیشتری از زمین را در معرض زمین های جنگلی و زمین های زراعی برهنه و باز قرار داده بود.
Ijgi 04 01265 g001a 1024 Ijgi 04 01265 g001b 1024
شکل 1. نمودارهای تفکیک پذیری طیفی برای کلاس های LULC برای ( a ) LULC 1986; ( ب ) 2010 LULC; ( ج ) 2014 LULC.
قابلیت تفکیک در سال 2010 ( شکل 1ب) تصویر نشان دهنده بهترین حداقل تفکیک پذیری جفریز-ماتوسیتا 1287.51 است. بنابراین، تقریباً تمام طبقات کاربری زمین از نسبتاً تفکیک شده تا متوسط ​​​​از هم جدا بودند. به خصوص در باند 5، تمام طبقات کاربری زمین، به استثنای جنگل های کم ارتفاع و سایر کاربری ها به عنوان نوار خط، به خوبی از هم جدا شدند. این به ویژه در مورد بدنه آب صادق بود. در همین راستا، باند 4 نیز به خوبی از هم جدا شد. با این حال، باندهای 1 و 2 تفکیک پذیری بهتری در بین انواع LULC نشان ندادند. این یک نتیجه مورد انتظار است زیرا آب در باند 7 بهتر منعکس می شود. نمودار امضا (1c) برای تصویر 2014 همچنین نشان می دهد که به استثنای باند 4، 5 و 6، که تفکیک پذیری متوسطی از جنگل های ساخته شده و کم ارتفاع را نشان می دهد. و بدنه‌های آبی، بقیه طبقات کاربری زمین با سه نوار باقی‌مانده از هم جدا شدند.

2.2. دقت طبقه بندی

در این تحقیق به دلیل نبود نقشه کاربری سابق و عکس های هوایی منطقه که می توانست به عنوان مرجع بررسی صحت مورد استفاده قرار گیرد، مشاهدات میدانی انجام شد و نقاط GPS اندازه گیری و ثبت شد. این برای کمک به ارزیابی کاپا کلی و دقت کلاس فردی برای دقت تولید کننده و کاربر استفاده شد. آمار کاپا به طور کلی به عنوان معیاری برای دقت طبقه بندی برای مدل و همچنین کاربر مدل طبقه بندی پذیرفته شده است [ 24 ]. مقادیر کاپا به عنوان <0 به عنوان نشان دهنده عدم توافق و 0-0.2 به عنوان جزئی، 0.2-0.41 به عنوان منصفانه، 0.41-0.60 به عنوان متوسط، 0.60-0.80 به عنوان قابل توجه و 0.81-1.0 به عنوان توافق تقریبا کامل مشخص می شود [ 24 ، 25 ].]. دقت طبقه بندی کلی تصاویر ، آمار کلاه کاپا را به ترتیب 80.70، 72.41 و 82.76 درصد برای تصاویر 1986، 2010 و 2014 به دست آورد. این نشانه دقت طبقه بندی از توافق متوسط ​​قابل توجه تا تقریباً کامل است ( جدول 1 ).
دقت کلی بسیار خوب بود و دقت کاربر و تولیدکننده نیز تقریباً برای تمام طبقات کاربری زمین بسیار بالا بود. این نشانه‌ای از دقت طبقه‌بندی LULC قابل قبول برای تصاویری است که داده‌های حقیقت زمینی و همچنین عکس‌های هوایی یا نقشه‌های پوشش زمین کاربری از قبل موجود برای آنها وجود نداشت. دقت بالا تا بسیار بالا طبقه بندی برای سه تصویر، بر دقت نقاط نمونه برداری LULC به دست آمده از طریق بررسی سیستم موقعیت جهانی (GPS) تاکید می کند. برای ارزیابی دقت تصویر 1986، از تکنیک پایداری کاربری زمین استفاده شد و با نقاط GPS فعلی جمع‌آوری‌شده از کار میدانی فعلی در کنار هم قرار گرفت.
تنها عامل محدود کننده در بررسی دقت LULC، عدم وجود نقشه ها یا نقاط مرجع، در طول فرآیند ارزیابی دقت بود. با این حال این با رویکرد دیگری ثابت شد. بر اساس بررسی دقت طبقه‌بندی برای تصویر 1986، به دلیل عدم وجود نقشه‌های کاربری زمین یا عکس‌های هوایی از قبل برای استفاده به عنوان نقشه مرجع، ما به تاریخچه Google برای تاریخ 20 آوریل 2003 متوسل شدیم. از تصویر، ما فرض می‌کنیم که کاربری/پوشش‌های زمین مانند دریاچه و شهرها، و همچنین برخی از زمین‌های کشاورزی به طور مداوم در طول چندین سال مورد استفاده قرار گرفته‌اند. بنابراین، این انواع LULC در طول زمان تغییر موقعیت نمی دهند. بر اساس این فرض، ما استفاده از زمین و نقاط پوشش زمین را از دریاچه Bosomtwe و سکونتگاه هایی مانند Kuntenase انتخاب کردیم.مرکز منطقه، Abono، Esereso، Nkonwi، Amankwaadei و New Brodekwaano که در طول زمان تغییری نکردند و مختصات مربوطه آنها ثبت شد.
متعاقباً، سایر انواع کاربری‌های زمین مانند ذخیره‌گاه جنگلی انبوه، در نزدیکی Aputuogya و در قسمت جنوب شرقی دریاچه و همچنین برخی از زمین‌های کشاورزی قابل مشاهده در تصویر Google نیز انتخاب شدند و مختصات آنها نیز ثبت شد. در مجموع، 57 نقطه کاربری و پوشش زمین برای پنج دسته کاربری زمین یعنی جنگل انبوه، جنگل کم، مناطق ساخته شده و بتنی، چوب باز و زمین های کشاورزی و همچنین دریاچه (بدنه آبی) انتخاب شدند.
این نقاط کنترل زمینی (GCP) به نرم افزار ERDAS Imagine وارد شدند تا امضاهای کاربری های مختلف زمین را برای محاسبه ارزیابی دقت مقایسه کنند. در پایان محاسبات، درصد دقت طبقه بندی به طور قابل توجهی نسبت به مقدار قبلی به 80.70 درصد بهبود یافت. دقت کلی کاپا نیز 0.764 بود. این، تا حد زیادی، یک دقت بهبود یافته است.
جدول
جدول 1. ماتریس احتمالی طبقه بندی برای تصاویر 1986، 2010 و 2014.

3. تحلیل کاربری اراضی و انواع پوشش زمین

3.1. تجزیه و تحلیل کلاس های LULC برای تصویر 1986

آمار طبقه پوشش کاربری اراضی با تفریق مناطق مولفه پوشیده شده توسط ابرها و سایه های آن بر روی تصویر محاسبه شد. این تفریق دلیل کاهش وسعت کل منطقه مورد مطالعه بود. برای مثال، وجود پوشش ابر و سایه، کل مساحت زمین را از 32900 هکتار به 32432 و 31613 هکتار برای مناطق زمینی 1986 کاهش داد. نتایج برای تجزیه و تحلیل تصویر 1986 نشان می دهد که انواع LULC در آن زمان بازتابی از وقوع خشکسالی و آتش سوزی های وحشی بود که مشخصه سال قبل از 1983 تا 1985 بود. از شکل 2 می توان مشاهده کرد که پوشش گیاهی منطقه تا حد زیادی به طور موقت تخریب شد (از آنجایی که پوشش گیاهی در سال های بعدی بازسازی شد).
Ijgi 04 01265 g002 1024
شکل 2. نقشه LULC از تصویر Landsat 5 TM 1986.
نتایج حاصل از تصویر طبقه‌بندی‌شده نشان می‌دهد که جنگل‌های باز و زمین‌های کشاورزی با 12722 هکتار (هکتار)، که 39 درصد از مساحت زمین را تشکیل می‌دهد، بر چشم‌انداز غالب بودند. بعدی از نظر اهمیت جنگل کم ارتفاع بود که پوشش گیاهی تازه احیا شده بود. این مساحت 9181 هکتار با درصد پوشش 28 درصد را پوشش می دهد. بخش هایی از جنگل های انبوه، که از خشکسالی و آتش سوزی جان سالم به در برده اند، نسبت قابل توجهی از 5834 هکتار را تشکیل می دهند که نشان دهنده 18٪ از کل مساحت زمین است. زمین های ساخته شده/برهنه و سطوح بتنی در آن زمان کم بود. 1201 هکتار را اشغال کرده است. تنها بدنه آبی که طبقه بندی شد دریاچه بوسومتوه است. دیگر اجسام آبی برای طبقه بندی از تصاویر قابل تشخیص نبودند. مساحت دریاچه 3494 هکتار شناسایی شد.

3.2. تجزیه و تحلیل کلاسهای پوشش زمین کاربری (LULC) برای سال 2010 تصویر

تا سال 2010، کلاس های LULC پویایی تغییرات قابل توجهی را با برخی آشکارسازی های عمیق از نظر جنگل انبوه و پوشش کم جنگل نشان داده اند ( شکل 3 ). مساحت کل پوشش جنگلی متراکم در آن سال 3581 هکتار بود که تنها 10٪ از کل منطقه LULC را نشان می دهد. این کسری پوشش در جنگل های انبوه منجر به افزایش کاربری ها و پوشش های اراضی به عنوان جنگل های باز و زمین های زراعی با 11530 هکتار و همچنین جنگل کم با 8138 هکتار به ترتیب حدود 36 و 25 درصد افزایش یافت. . زمین های ساخته شده/ لخت و کاربری و پوشش زمین بتنی، کم 5454 هکتار شناسایی شد که 17 درصد از پوشش منطقه را نشان می دهد. دریاچه (بدنه آبی) در آن سال 3420 هکتار بود که 11 درصد کل مساحت را شامل می شد.
Ijgi 04 01265 g003 1024
شکل 3. نقشه LULC تصویر 2010 Landsat ETM+.

3.3. تجزیه و تحلیل کلاس های LULC برای تصویر 2014

تصویر سال 2014 نشان می دهد که این منطقه از نظر افزایش ساخت و ساز / زمین های خالی و سطوح بتنی سطح قابل توجهی از تغییرات پوشش را تجربه کرده است. کلاس‌های کاربری و پوشش زمین (LULC) برخی از افشاگری‌های شگفت‌انگیز را در مورد پوشش مساحت کاربری‌های مربوطه نشان دادند.
پوشش کم جنگلی با 10947 هکتار مساحت بالای پوشش خود را حفظ کرد که 33 درصد از کل مساحت کاربری و پوشش ها را تشکیل می دهد. زمین های چوبی باز و زمین های زراعی نیز با پوشش مساحت 9367 هکتار با نسبت 29 درصد در رتبه بعدی قرار گرفتند. ساخت و ساز/زمین برهنه و سطوح بتنی، اگرچه افزایشی را نسبت به مشاهدات بصری نشان داد، اما آمار 4597 هکتاری بر حسب سطح پوشش، نشان دهنده کاهش مساحت نسبت به تصویر سال 2010 است که نشان دهنده 14 درصد از کل مساحت زمین است. مساحت تحت پوشش دریاچه (بدنه آبی) 3424 هکتار بود که حدود 11٪ از کل مساحت را نشان می دهد ( شکل 4 ).
Ijgi 04 01265 g004 1024
شکل 4. نقشه LULC تصویر 2014 Landsat 8 OLI/TIS.

4. تحلیل روند تغییر کاربری و پوشش زمین

4.1. تغییر روند کلاس های LULC بین سال های 1986 و 2010

تحلیل روند طبقه کاربری و پوشش زمین (LULC) جهتی را که طبقات مختلف با استفاده از سالهای اولیه مقایسه مربوطه خود به عنوان پایه در حرکت هستند، نشان می دهد. بین سال های 1986 و 2010، دوره 24 ساله، جنگل های انبوه 2253 هکتار کاهش یافت. جنگل های کم ارتفاع نیز 1043 هکتار کاهش یافت، با افزایش زمین های خالی ساخته شده و مناطق بتنی 4253 هکتار. بدنه آبی (دریاچه Bosomtwe) نیز 75 هکتار از سواحل خود عقب نشینی کرد. چوب باز و زمین های زراعی به میزان قابل ملاحظه ای 1192 هکتار در طول دوره مورد بررسی افزایش یافته است ( جدول 2 ، شکل 5 ). از آنجایی که این منطقه از خشکسالی و تخریب موقتی پوشش گیاهی بهبود یافته و همچنان ادامه دارد، این موضوع صدق می کند. در این سال، بیشتر زمین ها، به ویژه پوشش جنگلی به زمین های کشاورزی تبدیل شده بود.

4.2. تغییر روند کلاس های LULC بین سال های 2010 و 2014

روند LULC بین سال‌های 2010 و 2014 نشان داد که فعالیت‌های انسانی تلفات قابل‌توجهی بر کاربری و انواع پوشش زمین آغاز کرده است. جنگل های انبوه 873 هکتار افزایش یافت، در حالی که جنگل های باز و زمین های کشاورزی نیز 2164 هکتار کاهش یافت. سطوح کم جنگل، ساخته شده/برهنه و سطوح بتنی به ترتیب 2810 هکتار و 857 هکتار افزایش و کاهش یافت. کاهش حاشیه‌ای در مناطق ساخته‌شده به دلیل بخش‌هایی از زمین‌های بایر بود که توسط چوب‌های باز و زمین‌های زراعی و همچنین پوشش‌های جنگلی کم در طول دوره پوشش گیاهی مجدد داشتند. با این حال، به طور ذاتی، اجزای مسکونی و تجاری طبقه ساخته شده افزایش در منطقه تحت پوشش را نشان دادند. بدنه آبی (دریاچه Bosomtwe)، تا سال 2010، سواحل خود را به میزان 5 هکتار در طول دوره پنج ساله بازیابی کرده بود ( جدول 2 و جدول 3).). تفاوت در کل مناطق زمین به نسبت نوارهای خط و پوشش ابری که نویز را در تصاویر نشان می دهد نسبت داده می شود. این نسبت ها در برآورد کلی منطقه لحاظ نشده است.
با توجه به غلبه روند منفی در طبقات LULC، بدیهی است که طبقات کاربری خاصی به ویژه مناطق کم پوشش جنگلی و زمین های زراعی تا سال 2014 به کاربری های دیگر تبدیل شده اند. شایان ذکر است که زمین های ساخته شده، بایر و سطوح بتنی در سال‌های گذشته می‌توانست به کاربری‌های دیگری مانند جنگل‌های پست و جنگل‌های باز و زمین‌های کشاورزی تبدیل شود. این به این دلیل است که بیشتر مناطق بایر شامل پارک‌های مدرسه برهنه (به عنوان مثال، Onwe شماره 2 )، معدن غیرقانونی طلا (که در اصطلاح محلی به آن “galamsey” نیز می‌گویند ) بین Beposo و Amakom بود.جوامع و سایت های برنده شن و ماسه که در منطقه پراکنده بودند. همه این مناطق خالی دارای قابلیت تبدیل به کاربردهای دیگر هستند که در یک احتمال تبدیل مشخص نشان داده شده است.
جدول
جدول 2. جدول ترکیبی آمار مساحت در هکتار.
جدول
جدول 3. روند تغییر کاربری و پوشش زمین (LULC) از سال 1986 تا 2014.
Ijgi 04 01265 g005 1024
شکل 5. نمودار میله ای گروه بندی شده منطقه LULC (Ha) برای سال های 1986، 2010 و 2014.

5. تغییر کاربری و پوشش زمین بین سالها

این بخش به تجزیه و تحلیل تغییر کاربری و پوشش زمین از یک سال به سال دیگر می پردازد. این کار برای تعیین درجه تغییر و شدت تغییر تغییر از یک طبقه کاربری و پوشش زمین به طبقه دیگر در طول دوره بین دو سال تصویر انجام می شود. این تحلیل با کمک الگوریتم جدول بندی متقابل نرم افزار ArcMap انجام شد.

5.1. تغییر کاربری و پوشش زمین از 1986 تا 2010

ماتریس تغییر کاربری و پوشش زمین (LULCC) برای تجزیه و تحلیل نرخ تبدیل نوع کاربری زمین از یک کلاس کاربری زمین نوع (i) به نوع دیگر (j)، بین فواصل سال‌های مختلف تحلیل استفاده شد. اینها انتقال مشترک بین سالهای 1986 و 2010 و همچنین 2010 و 2014 بودند. احتمالات مربوط به تغییر آنها نیز تعیین و در جداول مناسب در زیر جداول ماتریس نمایش داده شد. این برای اندازه‌گیری نرخ تغییر و همچنین تسهیل استفاده از مدل‌سازی زنجیره مارکوف برای پیش‌بینی تغییرات در انواع کاربری زمین در آینده بود. انتقال های مختلف LULC در ماتریس های انتقال مناسب در جداول ارائه شده است.
بین سال‌های 1986 و 2010، مساحت نگهداری LULC، در مجموع 1294 هکتار را تشکیل می‌دهد که حدود 42 درصد از کل منطقه را نشان می‌دهد. بیشترین تبدیل پوشش کاربری اراضی که در این دوره رخ می دهد، تبدیل جنگل های کم ارتفاع به زمین های جنگلی و مزرعه باز (OWFL) با مساحت کل تبدیل شده 3360 هکتار است. همانطور که در جدول 4 مشاهده می شود ، افزایش قابل توجهی در کاربری های سطحی ساخته شده، لخت و بتنی به میزان 3806 هکتار وجود داشت که نشان دهنده 78٪ تغییر در طول دوره است. این از تبدیل زمین های جنگلی و مزرعه باز و همچنین جنگل های انبوه به ترتیب به میزان 2059 هکتار و 637 هکتار به دست آمد. تغییر LULC سابق با کاهش درصد کلی 62٪ در این دوره نشان داده شد.
در مجموع 2818 هکتار تغییر منفی خالص در پوشش جنگلی هر دو پوشش جنگلی متراکم و کم وجود دارد که نشان دهنده تغییر کل کاهش 73 درصدی است. در نتیجه، برخی از مناطق خالی که به عنوان جزئی از (ساخت‌شده/زمین بایر و زمین‌های بتنی) شناسایی شده‌اند، در طی 24 سال در واقع دوباره به جنگل‌های پست تبدیل شدند. اثر خالص بر بازسازی جنگل هیچ بهبود قابل توجهی را نشان نداد. داده‌های آماری موجود از سرشماری نفوس منطقه مورد مطالعه، پاسخ‌های تقریبی را نشان می‌دهد که نتایج طبقه‌بندی را برای افزایش جمعیت تأیید می‌کند. به عنوان مثال، در سال 2000، جمعیت 67494 نفر بود. این رقم در سال 2010 به 93910 نفر افزایش یافت و رقم پیش بینی شده 104470 نفر برای سال 2014 برآورد شد [ 26 ]]. در واقع، کاربری‌های مسکونی و تجاری مسکونی و تجاری حومه‌شهری در طول این دوره به شدت افزایش یافته است، همچنین با شواهدی از تجربیات حقیقت زمین.
جدول
جدول 4. ماتریس انتقال طبقات کاربری زمین از 1986 تا 2010.
همه انتقال‌های کاربری دیگر به‌طور حاشیه‌ای اتفاق افتاد، از جمله بدنه آبی دریاچه Bosomtwe که به جنگل‌های باز و زمین‌های کشاورزی در امتداد حاشیه‌های آن از طریق فعالیت‌های کشاورزی نزدیک‌تر به سواحل دریاچه تبدیل شد.
بر اساس احتمالات تبدیل، بین سال‌های 1986 و 2010، بدنه آبی، مساحت ساخته شده و جنگل‌ها و زمین‌های زراعی باز دارای نرخ تداوم کاربری اراضی بیش از 30 درصد بوده و پوشش‌های جنگلی دارای نرخ‌های کمتر از 30 درصد هستند ( جدول 5). ). 42 درصد احتمال دارد که بیشتر زمین‌های جنگلی باز و زمین‌های کشاورزی از تبدیل پوشش‌های جنگلی کم ارتفاع ایجاد شده باشند.
جدول
جدول 5. ماتریس احتمال انتقال کاربری زمین از سال 1986 تا 2010.

5.2. ماتریس انتقال طبقات کاربری زمین از 2010 تا 2014

ماتریس پوشش زمین کاربری زمین از سال 2010 تا 2014، تبدیل/انتقال عمده کاربری زمین از یک طبقه کاربری به طبقه دیگر را به تصویر می‌کشد. در این زمان، انواع مختلف طبقات کاربری زمین پس از ناهنجاری‌های پوشش کاربری سال پایه، در حال تغییر واقعی بودند. این امر به ویژه برای ماتریس مورب کاربری‌های زمین که انواع خود را در سال‌های مرجع بعدی با افزایش نسبت به سال مرجع قبلی در مجموع 17340 هکتار حفظ کردند، صادق بود. این حدود 54 درصد از کل مساحت زمین بود. با این حال، بیشترین تبدیل از یک نوع به نوع دیگر، از جنگل های باز به پوشش جنگلی کم و با 3068 هکتار و 2027 هکتار به ترتیب در سال 2014 بود ( جدول 6 ).
جدول
جدول 6. ماتریس انتقال طبقات کاربری زمین از 2010 تا 2014.
علاوه بر این، تبدیل جنگل انبوه به جنگل کم به میزان 1518 هکتار در حالی که 2006 هکتار از جنگل های کم ارتفاع به جنگل های باز و زمین های کشاورزی تبدیل شد. تا 1435 هکتار از زمین های خالی ساخته شده و سطوح بتنی توسط جنگل کم پوشیده شده است. تبدیل های حاشیه ای دریاچه به مساحت 5 هکتار برای ایجاد زمین های برهنه و مناطق بتنی انجام شد. تا سال 2014، نسبت جنگل های انبوه به میزان 21 درصد افزایش یافته است. با این حال، افزایش بسیار چشمگیر در نسبت کاربری اراضی، جنگل کم با درصد تقریبی 32 درصد بود. احتمال تبدیل کاربری اراضی از سایر کاربری ها به ساخت و ساز، زمین بایر و بتن مجدداً کمتر از 20% بود در حالی که احتمال انتقال از سایر کاربری ها به جنگل و جنگل های کم ارتفاع به ترتیب 42 و 58% بود ( جدول 7).).
جدول
جدول 7. ماتریس احتمال انتقال کاربری زمین از 2010 تا 2014.
جداول نرخ تغییر و روند، بر اساس رویکرد زنجیره مارکوف، توضیح بیشتری برای تغییر LULC و انتقال‌هایی است که در طی دوره‌های زمانی رخ می‌دهند. این رویکرد احتمال تغییر از یک کلاس به کلاس دیگر یا احتمال حفظ همان کلاس LULC را با توجه به نسبت‌های مربوطه توضیح می‌دهد. اینها پتانسیل ها و امکان تبدیل LULC از یک زمان به زمان دیگر را طبق قوانین اصول تبدیل اتوماتای ​​سلولی از یک حالت سلولی ( i,j ) به حالت دیگر پس از زمان t توضیح می دهند.

6. بحث و گفتگو

بهبود ظاهری در پوشش گیاهی از مناطق باز و بایر حاصل شد که طی دوره 24 ساله دوباره پوشش گیاهی داشتند. به صراحت، کاربری های مسکونی و تجاری ساخته شده در واقع در حال افزایش بود. آنچه تصور نادرست را ارائه داد، کاربری ترکیبی ساخته شده تا بتن برهنه بود که بخشی از آن (مناطق خالی) در تصاویر بعدی پوشانده شد. با وجود این روند پویایی LULC، کاهش و انتقال قابل توجهی از پوشش جنگلی انبوه به جنگل های کم ارتفاع وجود دارد که به خودی خود حاوی مقداری کاربری اراضی انسانی نیز می باشد .، کشاورزی مزرعه ای. باز هم این واقعیت که جنگل‌های باز در حال افزایش هستند نشان می‌دهد که سطح فعالیت‌های مبتنی بر کشاورزی و سایر فعالیت‌های مبتنی بر کاهش پوشش گیاهی که دی‌اکسید کربن منتشر می‌کنند، همچنان به افزایش و در نتیجه افزایش بارگیری گازهای گلخانه‌ای اتمسفر محلی (GHG) ادامه می‌دهند [ 21 ]. افزایش غلظت می تواند پیامدهایی برای “گرمایش محلی” با تأثیرات متغیر بر اقلیم محلی، به ویژه الگوهای دما و بارندگی داشته باشد.
نتایج به‌دست‌آمده و تجزیه‌وتحلیل‌شده، از طبقات کاربری زمین برای سال‌های مختلف نشان می‌دهد که منطقه در حال تجربه شهرنشینی سریع است، همانطور که حدس‌های مطالعه و تا حد زیادی توسط بررسی اجتماعی-اقتصادی تأیید شده است [ 27 ]. مناطقی که کاربری های حومه شهری تا شهری را نشان می دهند، بیشتر در قسمت شمال غربی منطقه متمرکز شده اند. جوامعی که این بخش فرعی از ناحیه را اشغال می کنند عبارتند از: Esereso ، Sawua ، Jachie ، Pramso و Aputuogya . جوامع باقی مانده در این منطقه عمدتاً روستایی هستند. نرخ گسترش در رشد زمین خالی ساخته شده و سطح سطوح بتنی مطابق با Acheampong و Anokye [28 ] که فشار جمعیت و تقاضای مرتبط با آن برای مسکن مسکونی معمولاً پدیده‌های پیش‌بینی‌شده در مناطق حاشیه‌شهری هستند. روند این رشد در الگوی معمولی “قیف شکل” از مراکز اصلی شهر به سمت منطقه Bosomtwe مشاهده می شود.
واضح است که روند استفاده از زمین و پوشش تا حد زیادی با افزایش زمین های ساخته شده/برهنه و سطوح بتنی ناسازگار است، همانطور که نتایج طبقه بندی نشان می دهد. مطابق با حقیقت زمینی و اطلاعات جمعیتی، مناطق ساخته شده به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. این یافته این استدلال کلی را تقویت می کند که مناطق شهرنشینی ادراک شده تمایل به نشان دادن رشد سریع در کاربری های مسکونی و ساخته شده از زمین دارند [ 29 ]. روندهای شناسایی شده مشخصه دور شهرنشینی تا یک شهرنشینی احتمالی هستند.
اگرچه جنگل های انبوه در سال 2010 اندکی افزایش یافت، پوشش کم جنگل به طور قابل توجهی افزایش یافت. در طبقه‌بندی کاربری‌ها و پوشش‌ها، برخی از انواع کاربری‌ها از روی حقیقت زمین شناسایی شدند. با این حال، اینها در پوشش گیاهی جنگلی کم، با مزارع مزارع نخل روغنی و برخی از مرکبات که بر برخی از مناطق در منطقه تسلط دارند، تعبیه شده بودند. این به این واقعیت اشاره دارد که هر زمان که برای پوشش کاربری زمین رقابتی وجود داشته باشد، به نسبت سایر کاربری‌ها، پوشش جنگلی همواره کیفیت خود را به وفور از دست می‌دهد [ 30 ]]. جنگل‌ها و زمین‌های زراعی باز در هنگام پاک‌سازی و سوزاندن پوشش گیاهی برای آماده‌سازی برای کشت ایجاد می‌شوند. تا آنجا که به پوشش جنگلی به عنوان مخزن دی اکسید کربن مربوط می شود، انتشار افزایش یافته منابع انسانی می تواند بارهای دی اکسید کربن را در جو محلی محلی افزایش دهد [ 31 ]. عواقب این موارد بر تغییر و تغییر اقلیم محلی در منطقه قریب الوقوع است.
نشانگرها نشان می‌دهند که کاربری اراضی در منطقه، اگرچه در اصل روستایی و کشاورزی است، اما از کاربری‌های بیشتر کشاورزی و جنگلی (AFOLU) به کاربری‌های مسکونی و تجاری حومه شهری، هرچند با نرخ‌های تبدیل متوسط، در حال تغییر است. مسلماً این یک روند تشویقی استفاده از زمین است که باید به منظور کاهش تخریب جنگل ها و انتشار گازهای گلخانه ای مبتنی بر کشاورزی ترویج شود. تجزیه و تحلیل قبلی نتایج نشان می دهد که انتقال LULC در منطقه در جهت مناطق ساخته شده / خالی و بتن بوده است. ممکن است عوامل خارجی دیگری مسئول این روند باشند. این به این دلیل است که در حالی که جنگل‌های کم ارتفاع در یک سال کاهش می‌یابد، انتقالی حاشیه‌ای از سایر طبقات کاربری زمین به پوشش‌های جنگلی کم و متراکم در سال‌های بعد وجود دارد. با این حال، این روند نوسان در استفاده از زمین، بیشتر به نفع مناطق خالی و بتنی ساخته شده، به هزینه استفاده از زمین جنگلی و انواع پوشش در کل دوره های مورد تجزیه و تحلیل است. این وضعیت به گفته پنگو همکاران [ 32 ]، معمولاً به کاربری های روستایی نسبت داده می شود که در پاسخ به محرک های تغییرات اقتصادی که در نتیجه نوسازی منظر روستایی رخ می دهد تغییر می کند و به تدریج با ویژگی های منظر شهری جایگزین می شود.

7. مواد و روشها

7.1. مشخصات منطقه مورد مطالعه

منطقه Bosomtwe در بخش مرکزی منطقه اشانتی واقع شده است. این در عرض جغرافیایی 6 درجه و 28 دقیقه شمالی – عرض جغرافیایی 6 درجه و 40 دقیقه شمالی و طول‌های جغرافیایی 1 درجه و 2 دقیقه‌ی غربی – طول جغرافیایی 1 درجه و 37 دقیقه‌ی غربی قرار دارد. Kuntenase پایتخت منطقه است. گستره آن در زمینی به مساحت 330 کیلومتر مربع ( شکل 6 ). این ناحیه از شمال به آتویما نوابیاگیا و کلان شهر کوماسی و همچنین از شرق به شهرداری ایجیسو-جوابن محدود می شود. بخش جنوبی به بخش غربی و شرقی آمانسی محدود می شود که همگی در منطقه اشانتی غنا قرار دارند.
Ijgi 04 01265 g006 1024
شکل 6. نقشه منطقه Bosomtwe که جوامع مورد مطالعه در غنا را نشان می دهد.
دریاچه Bosomtwe، بزرگترین دریاچه طبیعی (دهانه) غنا در این منطقه قرار دارد. به استثنای دریاچه ای که دارای یک خط الراس بیرونی است که فاصله ثابت 10 کیلومتری از مرکز دریاچه را حفظ می کند و در ارتفاع 500 تا 1500 متری قرار دارد، بقیه منطقه دارای ویژگی های توپوگرافی منحصر به فرد متفاوت دیگری است. الگوی زهکشی رودخانه ها و نهرها که منطقه بوسومتوه را تخلیه می کنند، از نظر چشم انداز دندریتیک و مرکز محور است. در اطراف دریاچه Bosomtwe، یک زهکش داخلی وجود دارد که در آن نهرها از ارتفاعات اطراف به صورت مرکزگرا به دریاچه می ریزند. نهرها به دلیل رژیم بارندگی حداکثر دو برابر یک شبکه متراکم تشکیل می دهند. رودخانه های قابل توجه در این منطقه رودخانه های اودا ، بوتو ، سیسو ، سوپان هستندو عدنبانوه .
این منطقه در منطقه استوایی آب و هوا با رژیم بارندگی معمول منطقه جنگلی نیمه برگریز مرطوب کشور قرار می گیرد. دو فصل بارندگی کاملاً مشخص وجود دارد. فصل اصلی از مارس تا جولای و سپتامبر تا نوامبر با میانگین بارندگی سالانه حدود 1900 میلی متر رخ می دهد. میانگین دمای ماهانه حدود 36 درجه سانتی گراد با رطوبت نسبی بین 60 تا 85 درصد است.
این منطقه در محدوده جنگل نیمه برگریز مرطوب قرار می گیرد که در آن گونه های مختلف جنگل های سخت گرمسیری با ارزش اقتصادی بالا می توان یافت. گونه‌های درختانی که در این منطقه یافت می‌شوند شامل واوا (Triplochiton scleroxylon) ، ماهون (Khaya ivorensis) و Onyina (Ceiba pentandra) هستند. با این حال، در بخش‌های خاصی از ولسوالی، پوشش اولیه جنگل از طریق بهره‌برداری بی‌رویه از چوب و شیوه‌های کشاورزی نامناسب مانند سیستم بریده‌شدن و سوزاندن و فعالیت‌های غیرقانونی استخراج طلا به جنگل و علفزار ثانویه تبدیل شده است.
رشد فیزیکی سکونتگاه ها در منطقه تحت تأثیر فاصله بین سکونتگاه و کلانشهر کوماسی است. علاوه بر این، وجود زیرساخت‌ها، فعالیت‌های اقتصادی-اجتماعی، بهبود بخش گردشگری همگی ارزش افزوده‌ای به کاربری‌ها و پوشش‌های مختلف زمین هستند. اینها این منطقه را به یکی از مناطق بالقوه پر شور در منطقه اشانتی تبدیل می کند.

7.2. داده ها و نرم افزار

طبقه‌بندی و تحلیل کلاس‌های مختلف LULC با استفاده از سه تصویر ماهواره‌ای Landsat که Landsat 5 TM برای سال 1986 در 29 دسامبر 1986 به دست آمد، Landsat 7 ETM+ برای سال 2010 در 6 فوریه و Landsat 8 OLI/TIS برای سال 2014 به دست آورد، انجام شد. به ترتیب در 8 ژانویه به دست آمد ( جدول 8 و شکل 7الف – ج). انتخاب برای انتخاب سه تاریخ تحت تأثیر کیفیت تصویر از نظر آنهایی بود که پوشش ابری محدود یا کم داشتند. سال‌هایی که شواهد قابل‌توجهی از بازسازی پوشش گیاهی پس از آتش‌سوزی‌های جنگل‌های دهه 1980 به دلیل شرایط خشکسالی طولانی‌مدت وجود داشت. و نیاز به تعیین روند LULC در دوره 24 ساله به اندازه کافی طولانی برای ایجاد تغییرات کافی در نظر گرفته شد. گیرنده سیستم موقعیت جهانی گارمین (GPS) برای انتخاب حدود 58 مختصات از پوشش های زمین کاربری انتخاب شده به عنوان نقاط کنترل زمینی از میدان استفاده شد. مکان این داده های مرجع به طور تصادفی با شناسایی و مکان یابی طبقات کاربری مورد علاقه در میدان و نقاط و مختصات GPS آنها انتخاب و ثبت شد. دقت ابزار 3±m تعیین شد. بررسی‌های میدانی در اوایل فوریه 2013 انجام شد. دقت تصویر 1986 برای تشکیل دانش تخصصی منطقه مورد مطالعه تعیین شد. دقت 2010 با استفاده از نقاط هماهنگ کاربری های زمین به دست آمده از تصویر Google Earth تعیین شد. طبقه بندی سال 2014 با استفاده از نقاط GPS از کاربری های منتخب و انواع پوشش زمین جمع آوری شده در این زمینه ارزیابی شد. اینها در روش ارزیابی دقت مورد استفاده قرار گرفتند.
Ijgi 04 01265 g007a 1024 Ijgi 04 01265 g007b 1024
شکل 7. تصاویر ماهواره ای Landsat ETM/ETM+ برای ( a ) 1986، ( b ) 2010 و تصویر OLI/TIS ( c ) 2014 به ترتیب، در طبقه بندی انواع LULC استفاده می شود.
جدول
جدول 8. مشخصات تصاویر ماهواره ای.
نرم افزار تحلیلی تصویر مورد استفاده و با جزئیات در نمودار جریان روش شناختی، ERDAS Imagine13 Hexagone Geospatial و ArcGIS v.10.1 ESRI بود ( شکل 8 ). بر اساس تجربه میدانی و آشنایی با منطقه مورد مطالعه و همچنین ویژگی های طیفی تصاویر، طبقات کاربری و پوشش شناسایی شده عبارتند از: پوشش جنگلی متراکم (DF)، پوشش جنگلی کم (LF)، اراضی ساخته شده/برهنه و بتن (BBC)، زمین های جنگلی و مزرعه باز (OWLF)، بدنه آبی (WB). سایر پدیده ها مانند پوشش ابر و نوارهای خط روی تصاویر طبقه بندی شدند اما در تحلیل ماتریس کاربری زمین استفاده نشدند ( جدول 9 ).
جدول
جدول 9. طرح طبقه بندی LULC.
Ijgi 04 01265 g008 1024
شکل 8. جریان کار روش شناختی در ERDAS Imagine و ArcGIS.

7.3. بررسی تفکیک پذیری و دقت فاصله جفریز-ماتوسیتا

تفکیک پذیری طیفی نیز برای تعیین درجه جدایی هر یک از شش باند (یک، دو، سه، چهار، پنج و هفت) از دیگری انجام شد. این نیز برای قدردانی از عملکرد تفکیک پذیری نسبی هر باند با توجه به طبقات کاربری زمین و نشان دادن عملکرد کاربر در تخصیص پیکسل های خاص به یک طبقه کاربری و پوشش زمین بود. معیارهای تفکیک پذیری با استفاده از شاخص Jeffries-Matusita ارزیابی و با شاخص واگرا [ 33 ] مقایسه شد. در ترکیب با ارزیابی دقت طبقه بندی، کیفیت نتایج بررسی شد. همانطور که در بخش‌های مربوطه گزارش شد، دقت نتایج از توافق متوسط ​​تا تقریباً کامل متغیر بود.

7.3.1. قابلیت تفکیک طیفی

برای تعیین درجه جدایی هر یک از شش باند (یک، دو، سه، چهار، پنج و هفت)، پس از طبقه‌بندی، تفکیک‌پذیری طیفی انجام شد. این همچنین برای قدردانی از عملکرد تفکیک پذیری نسبی هر باند با توجه به طبقات کاربری زمین که آنها منعکس می کنند بود. این برای نشان دادن عملکرد کاربر در تخصیص پیکسل خاصی به یک کلاس کاربری و پوشش زمین بود. معیارهای تفکیک پذیری با استفاده از Jefferies-Matusita ارزیابی شد و با شاخص های واگرا مقایسه شد [ 34]. فهرست تفکیک پذیری همچنین حاوی میانگین واگرایی و حداقل واگرایی برای مجموعه باند است. این اعداد را می توان با سایر فهرست بندی های تفکیک پذیری (برای سایر ترکیبات باند) مقایسه کرد تا مشخص شود کدام مجموعه از باندها برای طبقه بندی مفیدتر است.
فاصله Jeffries-Matusita دارای مرزهای بالا و پایین است (JM بین صفر و 1414 است). اگر واگرایی محاسبه شده برابر با کران بالایی مناسب باشد، می توان گفت که امضاها در باندهای مورد مطالعه کاملاً قابل تفکیک هستند. واگرایی محاسبه شده صفر به این معنی است که امضاها جدایی ناپذیر هستند. یعنی، مقادیر JM که ERDAS Imagine گزارش می‌کند، مقادیر حاصل از ضرب مقادیر فرمول در 1000 است. فهرست تفکیک‌پذیری گزارشی از واگرایی محاسبه‌شده برای هر جفت کلاس و ترکیب یک باند است ( شکل 1 ، شکل 2 ، شکل 3). ، شکل 4 و شکل 5 ).

7.3.2. ارزیابی دقت طبقه بندی

طبقه‌بندی نقشه‌های LULC از تصاویر ماهواره‌ای، مستلزم بررسی کیفیت در مورد پذیرش نتایج کلاس‌هایی است که آموزش داده شده و به هر پیکسل در تصویر اختصاص داده شده است. استفاده از عکس‌های هوایی و کلاس‌های قبلی LULC و همچنین استفاده از سیستم موقعیت جهانی (GPS) نقاط کنترل زمینی شناسایی شده (GCPs) را نشان می‌دهد که در بیشتر موارد انواع کاربری زمین هستند. منطقه مورد علاقه همواره برای تأیید صحت طبقه بندی LULC استفاده شده است [ 32 ]. در غیاب نقشه های پایه و عکس های هوایی از منطقه مورد مطالعه، نقاط GPS از 58 نوع LULC به عنوان نقاط کنترل زمینی (GCPs) برای اطمینان از صحت طبقه بندی انتخاب شدند. این کار با استفاده از تحلیل آماری کلاه کاپا انجام شد.

7.4. طبقه بندی تصویر و تشخیص تغییر

کلاس های LULC با کمک طبقه بندی کننده بر اساس طرح طبقه بندی تعریف شده توسط کاربر [ 33 ] اختصاص داده شدند. این طرح مبتنی بر تفسیر بصری تصاویر همراه با آشنایی کاربر از منطقه مورد مطالعه بود. با توجه به وضوح فضایی نسبتاً کم 30 متر × 30 متر، برخی از کلاس ها برای راحتی تفسیر ترکیب شده اند. طرح اتخاذ شده در جدول 9 شرح داده شده است. این طرح اساس ایجاد نواحی آموزشی را تشکیل می‌دهد که شامل انواع LULC نمونه‌برداری شده از میدان به عنوان GCP در تصویر برای جمع‌آوری امضاهای طیفی برای کلاس‌های مختلف LULC است.
الگوریتم طبقه بندی مورد استفاده در نرم افزار ERDAS Imagine طبقه بندی کننده حداکثر درستنمایی نظارت شده (MLC) بود. تفاوت تصویر در ArcGIS برای تعیین سطوح تغییر از یک نوع کاربری به دیگری و بر حسب مساحت در هکتار انجام شد. نرخ تغییر (r) با استفاده از فرمول محاسبه شد:

r = 1 –    [ 1 – (  آ2 – آ1آ1) ]1 / تن� = 1 – [1 – (آ2 – آ1آ1)]1/تی

که در آن، A 1 ، A 2 و t به ترتیب نقشه LULC سال قبل، سال جاری و زمان در سالها به عنوان مدت زمان بین دو سال هستند [ 35 ].

7.5. انتقال تغییر پوشش کاربری زمین

تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از سال‌های تصویری بین سال‌های 1986 و 2002 و 2002 و 2007، انواع LULC برای ماتریس انتقالی آن‌ها به صورت متقابل جدول‌بندی شده‌اند، نشان می‌دهد که طبقات کاربری زمین بر اساس نسبت‌هایی از یک نوع به نوع دیگر منتقل می‌شوند. با استفاده از رویکرد ماتریس گذار مارکوف، نرخ انتقال از یک نوع کاربری زمین به دیگری را تحت شرایط ذاتی خاص تعیین کردیم. این در قابلیت ArcGIS cross-tabulation tool اجرا شد.
این به این دلیل است که طبق سمات و همکاران، انتقال استفاده از زمین از قوانینی پیروی می کند که تغییر وضعیت سلول را در طول تکرار بعدی تعیین می کند. [ 36 ]. اینها تمایلات اتوماتای ​​سلولی (CA) دارند که بر اساس احتمال تبدیل سلولی است که به آن نرخ احتمالی انتقال از یک حالت سلولی ( i , j ) به حالت دیگر پس از یک زمان t نیز گفته می شود. این پنج طبقه کاربری اراضی نشان دهنده فعالیت های کاربری اصلی در منطقه بر اساس طبقه بندی است. انتقال سلول ها از زمان t به t+1 با تابعی از وضعیت، تناسب سلول و قانون احتمال انتقال آن تعیین می شود.
این با معادله زیر به دست می آید:

 t + 1  L U = f ( تی( L U) x  تی(اسمن ، ج ) x  تی(پx ، y ; من ، ج  )  ) تی + 1�� = �( تی(��) ایکس تی(اسمن، �) ایکس تی(پایکس، �; من، �) )

جایی که،

  • t+1 LU i,j = پتانسیل تغییر سلول i,j در زمان t+1،
  • t LU i,j = نوع کاربری فعلی سلول i,j در زمان t,
  • t S i,j = حالات سلول i,j در زمان t,
  • t P x,y,i,j = احتمال تغییر سلول i,j از حالت x به حالت y در زمان t+1.
قطرهای ماتریس، در جدول 4 و جدول 6 ، به عنوان مثال، انواع کاربری اراضی را در مساحت در هکتار نشان می دهد که بدون هیچ گونه تبدیل کلاس LULC در طول دوره زمانی باقی مانده است [ 7 ، 37 ].

8. نتیجه گیری و پیشنهادات

روندهای LULC از سال 1986 تا سال 2010 و 2014 به طور مداوم به نفع زمین های ساخته شده/برهنه و سطوح بتنی، و همچنین جنگل های باز و زمین های کشاورزی، تا حد قابل توجهی است. این روندها قطعاً ویژگی‌های فراشهرنشینی و در نتیجه شهرنشینی احتمالی هستند. این نتیجه تا حد زیادی نشان می‌دهد که منطقه Bosomtwe به سرعت در حال فراشهری شدن است، همانطور که مطالعه حدس می‌زند، بر اساس روند افزایش شهرنشینی اولیه از دهه 1980 تا اوایل دهه 2000.
در هر صورت، مشاهدات کلی حاصل از کار مزرعه ای، همراه با تصاویر طبقه بندی شده، نشان می دهد که کشاورزی مزرعه ای و زراعت محصولات متکی به مواد غذایی، از نظر کاربری و پوشش در منطقه از سال 1986 تا 2014 بر چشم انداز غالب بوده است. نشان می دهد که زمین بیشتر برای مقاصد مسکونی و تجاری استفاده می شود تا کاربری های کشاورزی و جنگلی (AFOLU).
با این حال، به طور کلی، احتمال تغییر انواع کاربری زمین به سایر انواع LULC بسیار به نفع کاربری های ساخته شده و بتنی است. با توجه به واکنش‌های انتقال زنجیره‌ای مارکوف، فعالیت‌های کاربری زمین می‌تواند منجر به کاهش کلی پوشش گیاهی در منطقه شود و در نتیجه طی 24 سال آینده پیش‌بینی شده است. در مقایسه پوشش گیاهی و غیر گیاهی منطقه، می توان مشاهده کرد که LULC ها به غیر از مناطق ساخته شده (که به سرعت افزایش یافته اند) به قیمت پوشش های جنگلی اندکی در حال افزایش هستند. از آنجایی که جنگل های کم و جنگل های متراکم از نظر اندازه کاهش می یابد، به ویژه از سال 1986 تا 2010، این نشان دهنده کاهش فعالیت های کشاورزی و استفاده از زمین های جنگلی در منطقه است.38 ، 39 ].
یافته های مطالعه تغییرات مهمی را در الگوهای کاربری و پوشش اراضی منطقه نشان داده است. پس از یک فرآیند شهرنشینی، همراه با رها شدن زمین‌های کشاورزی بین سال‌های 1986 و 2010، افزایش قابل‌توجهی در کاربری‌های پیرامون شهری به شهری و افزایش آشکار در پوشش زمین‌های کشاورزی بین سال‌های 2010 و 2014 مشاهده شد. پویایی منظر در دو دهه اخیر یا بیشتر اتفاق افتاده است. علاوه بر این، این مطالعه مبتنی بر داده لندست بینشی را در مورد پویایی مناظر پیرامون شهری، در زمینه علم برنامه ریزی شهری ارائه کرده است.

منابع

  1. Vizzari، M. تحولات پیرامون شهری در مناظر کشاورزی پروجا، ایتالیا. جی. جئوگر. Inf. سیستم 2011 ، 3 ، 145-152. [ Google Scholar ]
  2. ون آسلن، اس. Verburg، PH تغییر پوشش زمین یا تشدید کاربری زمین: شبیه سازی تغییر سیستم زمین با یک مدل تغییر زمین در مقیاس جهانی. گلوب. چانگ. Biol. 2013 ، 19 ، 3648-3667. [ Google Scholar ]
  3. دنگ، JS; وانگ، ک. هونگ، ی. Qi، JG پویایی فضایی-زمانی و تکامل تغییر کاربری زمین و الگوی منظر در پاسخ به شهرنشینی سریع. Landsc. طرح شهری. 2009 ، 92 ، 187-198. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  4. رگوس، آ. نینیرولا، ام. موره، جی. پونز، X. پیوند دینامیک پوشش زمین با نیروهای محرک در چشم انداز کوهستانی شبه جزیره ایبری شمال غربی. بین المللی J. Appl. زمین Obs. Geoinf. 2015 ، 38 ، 1-14. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  5. Rimal، B. کاربرد سنجش از دور و GIS، کاربری زمین/تغییر پوشش زمین در شهر متروپولیتن کاتماندو، نپال. جی. نظریه. Appl. Inf. تکنولوژی 2011 ، 23 ، 80-86. [ Google Scholar ]
  6. Mallupattu، PK؛ ردی، JRS تجزیه و تحلیل تغییرات کاربری زمین/پوشش زمین با استفاده از داده های سنجش از دور و GIS در یک منطقه شهری، تیروپاتی، هند. علمی World J. 2013 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  7. البکری، JT; دقاه، م. بروور، تی. کاربرد سنجش از دور و GIS برای مدل‌سازی و ارزیابی تغییر کاربری/پوشش زمین در عمان/اردن. جی. جئوگر. Inf. سیستم 2013 ، 5 ، 509-519. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  8. اوچگبولام، او. Ayolabi، تجزیه و تحلیل تصویر ماهواره ای EA با استفاده از داده های سنجش از راه دور در بخش هایی از غرب نیجر دلتا، نیجریه. J. Emerg. گرایش ها Eng. Appl. علمی 2013 ، 4 ، 612-617. [ Google Scholar ]
  9. ژو، Q. لی، بی. چن، ی. تشخیص تغییر سنجش از دور و تجزیه و تحلیل فرآیند تغییر کاربری طولانی مدت زمین و اثرات انسانی. Ambio 2011 ، 40 ، 807-818. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  10. عباس، دوم; موازو، KM; Ukoje، JA نقشه برداری کاربری زمین-پوشش زمین و تشخیص تغییر در دولت محلی کافور، کاتسینا، نیجریه (1995-2008) با استفاده از سنجش از دور و GIS. Res. جی. محیط زیست. علوم زمین 2010 ، 2 ، 6-12. [ Google Scholar ]
  11. لامبین، EF; Geist، HJ; جذامیان، E. دینامیک تغییر کاربری و پوشش زمین در مناطق گرمسیری. آنو. کشیش محیط زیست. Res. 2003 ، 28 ، 205-241. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. Addo، KA کشاورزی شهری و پیرامون شهری در کشورهای در حال توسعه با استفاده از سنجش از دور و روش‌های درجا مورد مطالعه قرار گرفتند . Remote Sens. 2010 , 2 , 497-513. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  13. Prenzel، BG سنجش از دور کمیت پوشش زمین و تغییر کاربری زمین برای برنامه ریزی. Prog. طرح. 2004 ، 61 ، 281-299. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  14. Prenzel، BG سنجش از دور و GIS برای تجزیه و تحلیل و پایش سطح زمین موضوعی: مطالعه موردی منطقه مطالعاتی Tondano، سولاوسی، اندونزی. پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه جغرافیا، دانشگاه یورک، تورنتو، ON، کانادا، 2002; پ. 163. [ Google Scholar ]
  15. ناگاراجان، ن. Poongothai, S. روند در تشخیص تغییر کاربری/پوشش زمین توسط برنامه RS و GIS. بین المللی J. Eng. تکنولوژی 2011 ، 3 ، 263-269. [ Google Scholar ]
  16. Ometto، JP; سامپایو، جی. مارنگو، جی. آسیس، تی. تجادا، جی. Aguiar، AP تغییر آب و هوا و تغییر کاربری زمین در آمازون. گزارش برای برنامه جهانی سایبان و مرکز بین المللی کشاورزی گرمسیری به عنوان بخشی از پروژه دستور کار امنیتی آمازونیا. 2013. در دسترس آنلاین: http://segamazonia.org/sites/default/files/press_releases/climate_change_and_land_use_change_in_amazonia.pdf (دسترسی در 18 نوامبر 2014).
  17. شلابی، ع. گاد، ا . اوربان. ارزیابی تاثیر پراکندگی در زمین کشاورزی حاصلخیز مصر با استفاده از سنجش از دور و پایگاه داده دیجیتال خاک، مطالعه موردی: استان قالوبیه ; کارگاه آموزشی ایالات متحده-مصر در مورد فناوری فضایی و اطلاعات جغرافیایی برای توسعه پایدار: قاهره، مصر، 2010. [ Google Scholar ]
  18. Weerakoon، KGPK GIS به کمک تجزیه و تحلیل مناسب بودن برای کشاورزی شهری. به عنوان یک استراتژی برای بهبود فضاهای سبز در منطقه شهری کلمبو. بین المللی J. سنسور از راه دور Geosci. 2013 ، 2 ، 56-62. [ Google Scholar ]
  19. Rounsevell، MDA؛ ثبت نام، I.; آراوجو، مگابایت؛ کارتر، تی آر. دندونکر، ن. اورت، اف. خانه، JI; کانکاانپا، اس. لیمانز، آر. متزگر، ام جی; و همکاران مجموعه ای منسجم از سناریوهای تغییر کاربری زمین در آینده برای اروپا. کشاورزی اکوسیستم. محیط زیست 2006 ، 114 ، 57-68. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  20. دوتا، وی. بازتاب پویایی کاربری زمین و ویژگی‌های رشد پیرامون شهری در مورد طرح جامع و تناسب شهری از یک شهر گسترده در شمال هند. محیط زیست شهری. 2012 ، 3 ، 277-301. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  21. سورش، ی. بالاچندر، د. مورتی، KR; موروگاناندام، آر. Kumaraswamy، K. شناسایی تغییر کاربری/پوشش زمین از طریق استفاده از سنجش از دور و فناوری GIS-مطالعه موردی بلوک کوه سنت توماس، منطقه Kancheepuram، تامیل نادو. بین المللی J. Curr. Res. 2011 ، 3 ، 501-504. [ Google Scholar ]
  22. Sreenivasulu، V. Bhaskar، PU تشخیص تغییر در کاربری و پوشش زمین با استفاده از تکنیک های سنجش از دور و GIS. بین المللی J. Eng. علمی تکنولوژی 2010 ، 2 ، 7758-7762. [ Google Scholar ]
  23. منونمانی، ر. Suganya، GMD سنجش از دور و کاربرد GIS در مطالعه تشخیص تغییر در منطقه شهری با استفاده از ماهواره چند زمانی. بین المللی جی. ژئومات. Geosci. 2010 ، 1 ، 60-65. [ Google Scholar ]
  24. Maingi، JK; مارش، SE ارزیابی دقت پوشش زمین مشتق شده از Landsat-MSS در سال 1992 برای حوضه فوقانی سن پدرو (ایالات متحده / مکزیک) . آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 2002; پ. 29. [ Google Scholar ]
  25. لندیس، جی آر. Koch, GG اندازه گیری توافق ناظر برای داده های طبقه بندی شده. بیومتریک 1977 ، 33 ، 159-174. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  26. سرویس آماری غنا (GSS). سرشماری نفوس و مسکن 1389. گزارش تحلیلی ناحیه Bosomtwe District ; سرویس آماری غنا: آکرا، غنا، 2014; پ. 96. [ Google Scholar ]
  27. Lunetta، RS; ادیریویکرما، جی. آیامز، جی. جانسون، دی.م. لیون، جی جی. مک‌کرو، ا. Pilant، A. ارزیابی کمی از طبقه‌بندی پوشش زمین مبتنی بر قوانین طیفی و GIS در حوضه رودخانه Neuse در کارولینای شمالی. فتوگرام مهندس Remote Sens. 2003 , 69 , 299-310. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  28. Acheampong، RA; Anokye، PA درک انتخاب محل سکونت خانوارها در سکونتگاه های پیرامون شهری کوماسی و پیامدهای آن برای رشد شهری پایدار. Res. انسانی. Soc. علمی 2013 ، 3 ، 60-70. [ Google Scholar ]
  29. Appiah, DO; Bugri، JT; Forkuo، EK; بواتنگ، PK عوامل تعیین کننده الگوهای تغییر کاربری پیرامون شهرنشینی و کاربری زمین در غنا پیرامون شهری. J. Sustain. توسعه دهنده 2014 ، 7 ، 95-109. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  30. راوتز، جی. فرتنر، سی. نیلسن، TS بازسازی شهرها تضادهای محیط شهری اخیر. در آینده‌های پیرامون شهری: سناریوها و مدل‌های تغییر کاربری زمین در اروپا . Nilsson, K., Pauliet, S., Bell, S., Aalbers, C., Nielsen, ST, Eds.; انتشارات Routledge: نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2013; صص 13-44. [ Google Scholar ]
  31. CIFOR. به سادگی REDD؛ راهنمای CIFOR برای جنگل‌ها، تغییرات آب و هوا و کاهش جنگل‌زدایی و تخریب جنگل‌ها (REDD). 2012. در دسترس آنلاین: http://www.cifor.org/publications/pdf_files/media/MediaGuide_REDD.pdf (در 29 نوامبر 2014 قابل دسترسی است).
  32. پنگ، جی. وو، جی. یین، اچ. لی، ز. چانگ، Q. مو، تی. تغییر کاربری اراضی روستایی طی سال‌های 1986-2002 در لیجیانگ، چین، بر اساس داده‌های سنجش از دور و GIS. Sensors 2008 , 8 , 8201-8223. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  33. کپنر، WG; Watts، CJ; ادموندز، سی ام. Maingi، JK; مارش، SE; لونا، جی. رویکرد چشم انداز برای تشخیص و ارزیابی تغییرات در یک محیط نیمه خشک. محیط زیست نظارت کنید. ارزیابی کنید. 2000 ، 64 ، 179-195. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  34. لیا، سی. کورتیس، رویه‌های ارزیابی دقت موضوعی AC: فهرست پوشش گیاهی خدمات پارک ملی، نسخه 2.0. گزارش منابع طبیعی NPS/2010/NRR—2010/204; خدمات پارک ملی: فورت کالینز، کلرادو، 2010. در دسترس آنلاین: http://www1.usgs.gov/vip/standards/NPSVI_Accuracy_Assessment_Guidelines_ver2.pdf (در 21 نوامبر 2014 قابل دسترسی است). [ Google Scholar ]
  35. گامبارووا، ی. گامباروف، آ. رستموف، ر. سفیدخانلی، و. کریملی، یو. زینالوا، M. تخریب گیاهی نادر در رابطه با چرای گاو در گوبوستان، آذربایجان: طبقه بندی و تشخیص تغییر از تصاویر سنجش از راه دور. بین المللی Geoinf. Res. توسعه دهنده J. 2013 ، 4 ، 1-9. [ Google Scholar ]
  36. سمت، ن. حسنی، ر. عبدالله، ی. الهداری، ه.. مدل‌سازی تغییرات کاربری اراضی در مناطق حاشیه‌شهری با استفاده از سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی و مدل اتوماتای ​​سلولی. J. Sustain. توسعه دهنده 2011 ، 4 ، 72-84. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  37. مکنزی، جی. انتقال کاربری زمین/پوشش زمین در دلاور، 2002-2007. Ph.D. پایان نامه، دانشگاه دلاور، نیوآرک، DE، ایالات متحده آمریکا، 2002. [ Google Scholar ]
  38. جکسون، بی. دادلی، ن. جکسون، دبلیو. Jeanrenaud، J.-N. استولتون، اس. Schlaepfer, R. ارزیابی جنگل ها در مقیاس چشم انداز . Routledge: آکسفورد، انگلستان، 2012; پ. 192. [ Google Scholar ]
  39. ویرجیلیو، ن. مارشال، S. استراتژی کربن جنگل در کاهش تغییرات آب و هوا: مقابله با چالش ها از طریق تجربه روی زمین . حفاظت از طبیعت: آرلینگتون، ویرجینیا، ایالات متحده آمریکا، 2009; پ. 64. [ Google Scholar ]

;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