امید اشکریز؛ بابک میرباقری؛ علی اکبر متکان؛ علیرضا شکیبا
چکیده
سابقه و هدف: روند رشد شهری در دهه های اخیر تسریع شده است . بنابراین پیش بینی الگوی رشد آینده شهر برای جلوگیری از برخیمشکل های محیط زیستی، اقتصادی و اجتماعی از اهمیت بالایی برخوردار است. شهر تبریز نیز به دلیل تغییرات جمعیتی قابل توجه از رشد سریع زمین های شهری برخوردار بوده و بنابراین نیازمند شبیه سازی دقیق رشد شهری برای جلوگیری از پیامدهای ...
بیشتر
سابقه و هدف: روند رشد شهری در دهه های اخیر تسریع شده است . بنابراین پیش بینی الگوی رشد آینده شهر برای جلوگیری از برخیمشکل های محیط زیستی، اقتصادی و اجتماعی از اهمیت بالایی برخوردار است. شهر تبریز نیز به دلیل تغییرات جمعیتی قابل توجه از رشد سریع زمین های شهری برخوردار بوده و بنابراین نیازمند شبیه سازی دقیق رشد شهری برای جلوگیری از پیامدهای منفی محیط زیستی و اقتصادی می باشد. هدف این پژوهش ، ارزیابی دقت الگوریتم های مطرح یادگیری ماشین با روش اعتبارسنجی متقابل مکانی و تلفیق آنها با مدل سلول های خودکار جهت شبیه سازی رشد زمین های شهری است .مواد و رو ش ها: در این پژوهش جهت تحلیل تغییرات کاربری زمین های شهری تصاویر ماهواره ای لندست مربوط به سال های 1376،1385 و 1394 با استفاده از روش ماشین بردار پشتیبان طبقه بندی شدند. در گام بعدی تولید نقشه های پتانسیل تغییر زمین های غیرشهری به شهر با استفاده از الگوریتم های جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی پرسپترون چند لایه برای دو دوره کالیبراسیون (سال های 1376 - 1385 ) و اعتبارسنجی (سا ل های 1385 - 1394 ) براساس لایه های اطلاعاتی فاصله از معابر اصلی، فاصله ازمرکز شهر، فاصله از زمین های ساخته شده، فاصله از رودخانه و راه آهن و همچنین لایه های شیب، ارتفاع و لایه دو کلاسه کاربری شامل کاربری کشاورزی (با مقدار صفر) و بایر (با مقدار یک)، انجام شد. در پژوهش حاضر جهت جلوگیری از بیش برازش الگوریتم ها به نمونه های آموزشی و در نتیجه به دست آمدن نتایج خوش بینانه، از روش اعتبارسنجی متقابل مکانی با هدف کاهش همبستگی مکانی میان داده های آموزشی و آزمایشی، در فرایند استخراج پارامترهای بهینه الگوریتم های یادگیری ماشین استفاده گردید. در نهایت با استفاده از مدل سلول های خودکار، شبیه سازی رشد شهر تبریز براساس نقشه های کاربری زمین ها و پتانسیل تغییر به دست آمده از الگوریتم های یادگیری ماشین برای دوره های بیان شده انجام شد.نتایج و بحث: نتایج نشان داد الگوریتم جنگل تصادفی با مقدار مساحت زیر منحنی ROC معادل 9228 / 0 نسبت به الگوریتم های ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب با مساحت های 8951 / 0 و 8726 / 0، عملکرد بهتری در برآورد پتانسیل تغییر زمین های غیر شهری به شهر داشته است. همچنین این الگوریتم در مقایسه با سایر الگوریتم ها تغییرات محلی در پتانسیل تغییر را به صورت بارزتری استخراج کرده است. در نهایت رشد شهر تبریز با استفاده از مدل سلول های خودکار بر مبنای نقشه های پتانسیل تغییر به دست آمده شبیه سازی شد . مقایسه نقشه پیش بینی در دوره اعتبارسنجی با وضع موجود زمین های شهری در سال 1394 نشان داد که شبیه سازی رشد شهری با مدل سلول های خودکار مبتنی بر جنگل تصادفی با مقدار سنجه سازگاری 3569 / 0 نسبت به مدل های مبتنی بر بردار پشتیبان و شبکه عصبی به ترتیب با مقادیر سنجه سازگاری 3496 / 0 و 3434 / 0د ر اختصاص زمین های غیرشهری به شهری دقیق تر بوده است.نتیجه گیری: توانایی الگوریتم های یادگیری ماشین نظیر شبکه های عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی در حلمسئله های غیر خطی، استفاده از آنها را در شبیه سازی رشد زمین ها ی شهری اجتناب ناپذیر می سازد. در این میان در تحقیق حاضرالگوریتم جنگل تصادفی که اساس آن بر یادگیری جمعی استوار است از مزیت بالاتری نسبت به دو الگوریتم ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی برخوردار بوده است .
اشکان محمدی؛ ناصر شفیعی ثابت؛ علیرضا شکیبا
چکیده
سابقه و هدف: از جمله پیامدهای عمده شهرنشینی شتابان ، گسترش مکانی - فضایی شهرها و خورندگی روستاها و زمین های پیرامونی آنهاست که در کلانشهرها نمود بسیاری داشته است.خزش و گسترش ناموزون کلانشهر تهران به نواحی پیرامونی، منجر به بروز نابسامانی و عدم تعادل در عرصه های اجتماعی، اقتصادی و سازمان فضایی روستاهای پیرامونی شده است.در ...
بیشتر
سابقه و هدف: از جمله پیامدهای عمده شهرنشینی شتابان ، گسترش مکانی - فضایی شهرها و خورندگی روستاها و زمین های پیرامونی آنهاست که در کلانشهرها نمود بسیاری داشته است.خزش و گسترش ناموزون کلانشهر تهران به نواحی پیرامونی، منجر به بروز نابسامانی و عدم تعادل در عرصه های اجتماعی، اقتصادی و سازمان فضایی روستاهای پیرامونی شده است.در دهه های اخیر آنالیز رشد شهری از منظرهای گوناگونی آغاز شد .این پدیده درایران در نیم قرن اخیر با برجستگی زیادی همراه بوده است. و در آغاز در مادر شهرها و شهرهای بزرگ اتفاق افتاد ولی به تدریج بر اثر سیاست های تمرکز گرایانه سکونتگاهی به شهرهای متوسط و میانی نیز انتقال یافته است. در ناحیه مورد مطالعه در سه دهه اخیر رشد شتابانی در گسترش سطح داشته است و سبب بروز مسایل بسیار محیط زیستی و تغییرهای سریع در عملکرد اقتصادی روستاها و تغییر منبع های طبیعی ارزشمند شده است. از اینرو این تحقیق در نظر دارد با واکاوی و تحلیل دقیق پدیده خزش نحوه و میزان تغییرهای کاربری زمین ها و پوشش زمین در ناحیه مورد مطالعه را بررسی و با بیان راه حلهای علمی اثرهای زیان بار آن را کاهش دهد. مواد و روش ها: برای آنالیز دقیق اثرهای پدیده خزش از روش توصیفی و تحلیلی استفاده شد. در این روش بعد از گردآوری داده ها شامل تصاویر ماهواره ای لندست با سنجنده های TM و ETM و OLI و پس از تفسیر بصری تصاویر ماهوارهای به لحاظ عاری بودن از خطاهای راه راه شدگی، لکههای ابر با استفاده از تکنیکهای سنجش از دور و سیستم های اطلاعات مکانی روند تغییرهای کاربری زمین ها و پوشش زمین در سال‌های ۱۹۸۶ ، ۲۰۰۲، ۲۰۱۸ میلادی به تفکیک و در چهار کاربری، زمین شهری و انسان ساخت زمین های جنگلی مرتع ها و راهآغاز گردید.پس از آن عملیات طبقه بندی نظارت شده با الگوریتم SVM ، آشکار سازی و تعیین الگوی خزش در ناحیه مورد مطالعه انجام شد. نتایج و بحث: محاسبات انجام شده گویای آنست که در محور تهران – پردیس - دماوند بر اثر رشد خزنده به شکل گسسته و در برخی نقاط پیوسته بیشترین تغییرات به لحاظ افزایش ، مربوط به کاربری زمین های شهری و انسان ساخت 9.06 درصد و نیز راه ۱ درصد می‌باشد که این روند رو به افزایش سبب کاهش دو پوشش مراتع و زمین های جنگلی بترتیب به میزان9.07 و0.1 درصد شده است. پس از عملیات میدانی و برداشت عوارض نمونه با گیرنده‌های GPS دو فرکانسه و معرفی آن به نرم افزار ، طبقه بندی عوارض با روش ماشین‌های بردار پشتیبانبا میانگین دقت کلی 96.62% و میانگین ضریب کاپای 85.33% انجام شد. بیشترین تغییرها مربوط به کاربری‌های زمین شهری و انسان ساخت و راه بوده که در ناحیه مورد مطالعه بیشتر زمین های جنگلی تبدیل به شهرک‌های صنعتی و ویلاهای تفریحی شده است.این موضوع منجر به افزایش مهاجرت از روستاها به پیرامون کلانشهر تهران شده و بدنبال آن نیاز به زمین های شهری و در نهایت شکنندگی و ناپایداری منابع محیط زیست صورت گرفته است. در محور تهران – پردیس - دماوند تغییرهای یاد شده توسط عاملها و نیروهای مختلف و در جریان گسترش فضایی ناموزون آن صورت گرفته است. نتیجه گیری: در بررسی مربوط به تحولات فضایی و تغییرهای کاربری زمین ها و پوشش زمین توجه به این مطلب که کدام کاربری به آرامی و کدام کاربری با سرعت بیشتری تغییر می کند از اهمیت بالایی برخوردار است.در این تحقیق نمایان شد که در مورد بررسی زمین های جنگلی نسبت به دیگر زمین ها بیشترین میزان تغییر را داشته اند. بنابراین اگر برنامه ریزی دقیق و سیاست گذاری های لازم و نظارت مستمر برای جلوگیری از این روند صورت نگیرد آثار زیان بار و جبران ناپذیر محیط زیستی در پی خواهد داشت.
