نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

سابقه و هدف:
منظر، منطقه ­ای ناهمگن و گسترده می ­باشد که از مجموعه ­ای از لکه ­ها، زیستگاه ها و عنصر­های محیطی تکرار شونده تشکیل شده است. در سال­ های گذشته در بررسی ­های بوم ­شناسی منظر، از سنجه ­های گوناگونی برای بررسی ساختار، عملکرد و تغییرپذیری ­های الگوی سرزمین استفاده شده است. این سنجه­ ها، شاخص ­هایی هستند که ویژگی­ های ساختاری و مکانی اجزای ساختاری سرزمین را معین و با کمی­ سازی  آنها، امکان مقایسه و تفسیر پویایی منظر را فراهم می­ کنند. هدف این تحقیق، بررسی و تحلیل پیچیدگی­ های رابطه ­های بین کاربری ­های مختلف و کسب اطلاعات در مورد وضعیت فعلی کاربری­ ها با استفاده از سنجه­ های سیمای سرزمین در منطقه ارسباران است.
مواد و روش ­ها:
نقشه­ کاربری دقیق به روش تفسیر تلفیقی تصاویر ماهواره لندست 8، با بهره­ گیری از داده­ های جانبی و با در نظر گرفتن کاربری­ های کشاورزی، جنگل متراکم، جنگل کم­تراکم، شهری، مرتع، بدون پوشش و آب تهیه شد. در این تحقیق، 18 سنجه منظر شامل: سنجه ­های مساحت (مساحت کل، درصد از سیمای سرزمین، تعداد لکه، تراکم لکه، بزرگترین لکه، کل حاشیه، تراکم حاشیه و سنجه شکل سیمای سرزمین نرمال شده) شکل (شاخص میانگین شکل و شاخص نسبت محیط به مساحت)، مجاورت و پراکندگی (سنجه پراکندگی و مجاورت، اندازه متوسط شبکه، سنجه تکه تکه شدگی و متوسط فاصله اقلیدسی) و تنوع (سنجه­ های تنوع و یکنواختی شانون و سیمپسون) بر اساس پژوهش ­های انجام شده و نظر متخصصان انتخاب شدند. این سنجه ­ها در سطح کلاس و منظر برای کاربری­ های مختلف محاسبه و بر اساس میزان آن­ها وضعیت فعلی منظر منطقه و رابطه ­های  بین کاربری­ های تحلیل شد.
نتایج و بحث:
نتایج بررسی نشان داد که جنگل متراکم و مرتع به ترتیب با 76/30 و 03/30 درصد از سطح سرزمین، عنصر­های اصلی منظر منطقه ارسباران را تشکیل می­دهند. نتایج محاسبه سنجه­ های تعداد و تراکم لکه نشان داد که پوشش­های مرتعی و جنگل کم­تراکم بیشترین تعداد لکه را در بین  دیگر کاربری ­ها دارند و به عبارتی ریزدانه ­ترین کاربری­ ها در منظر منطقه هستند. شاخص بزرگترین لکه نیز نشان داد که 76/4 درصد منظر منطقه توسط بزرگترین لکه جنگل متراکم اشغال شده است. همچنین میزان سنجه­ های حاشیه کل و تراکم حاشیه نیز نشان داد که جنگل متراکم بیشترین بخش منطقه را تشکیل داده و طولانی ­ترین مرز مشترک را با دیگر کاربری­ ها دارد. بر اساس نتایج سنجه میانگین شکل می­ توان گفت که کاربری شهری و بدون پوشش بیشترین پراکندگی را در بین دیگر کاربری ­ها دارند. همچنین کاربری شهری از هم­گسسته­ ترین کاربری و در مقابل جنگل متراکم، پیوسته ­ترین کاربری در سطح منظر منطقه به شمار می­روند. با محاسبه سنجه متوسط فاصله اقلیدسی مشخص شد که کمترین فاصله بین لکه­ های متناظر در کاربری جنگل متراکم و بیش­ترین فاصله، بین لکه ­های منطقه ­های شهری وجود دارد. نتایج محاسبه سنجه ­ها در سطح منظر نشان داد که منطقه از 802 لکه با کاربری ­های مختلف تشکیل شده است و بر اساس سنجه ­های تنوع و یکنواختی شانون و سیمپسون، منظر منطقه مورد بررسی از نوع گوناگون و ناهمگن است.
نتیجه ­گیری: 
بر اساس نتایج با توجه به ریزدانه بودن پوشش­های طبیعی مرتعی و جنگلی و گسستگی بالای این عرصه ­ها و همچنین در نظر گرفتن پراکندگی زمین­ های شهری و گستردگی زمین­ های کشاورزی، امکان  وقوع تغییرات کاربری با نرخ بالا در آینده وجود دارد و تغییر پذیری­ های آینده در راستای زدودن لکه­ های کوچک مرتعی و جنگلی و گسترش کاربری­ های شهری و کشاورزی خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Analysis of land use and land cover using ecological landscape metrics (case study: Arasbaran region)

نویسندگان [English]

  • Vahid Nasiri
  • Ali Asghar Darvishsefat

Department of Forestry and Forest Economic, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

چکیده [English]

Introduction:
A landscape is a heterogeneous and vast region consisting of a set of patches, habitats, and repetitive environmental elements. In recent studies, various metrics have been used to investigate the structure, function, and landscape pattern changes. The metrics are quantitative indices that describe the structural and spatial properties of the landscape. The objective of this study was to obtain information on the current status of different land use classes and the analysis of complex relationships among classes in Arasbaran region.
Material and methods:
In this regard, a land use/land cover (LULC) map with seven classes (i.e., high-density forest, low-density forest, agriculture, grassland, barren land, water, and urban area) was produced from Landsat 8 OLI imagery (2014) and ancillary data. Eighteen different landscape metrics including area metrics, shape metrics, isolation and proximity metrics and diversity metrics were calculated for each class and landscape level.
Results and discussion:
Results showed that the high-density forest and grassland form the main elements of Arasbaran landscape with 30.76% and 30.03% of the Percentage of landscape, respectively. The metrics of number and density of patches showed that grassland and low-density forest classes had the highest number of patches compared to other land use classes and so are the finest grained land use classes in the area. The largest patch index also showed that 4.76 percent of the landscape was occupied by the largest high-density forest patch. The total edge and edge density indicated that the majority of the area is covered by high-density forest and it provides the longest border with other land uses. Based on the shape metric, urban area and barren land have the most dispersion. In addition, the urban area and high-density forest are the most discontinuous and continuous land uses in the landscape, respectively. Based on the mean of Euclidean distance, the distance between the high-density forest patches is the minimum and the distance between the urban patches is the maximum metric. In total, the study area is composed of 802 LULC patches. Also, based on Shannon and Simpson diversity and uniformity metrics, the area is diverse and heterogeneous.
Conclusion:
Considering the fine-grained grasslands and forests with high (dis) connectivity, the dispersion of urban areas, and the extent of agricultural lands, an increasing rate of changes in the land use can be estimated in the future. The future changes can be as removing small patches of grassland and forests, and expansion of the urban and agricultural classes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Landscape metrics
  • Landscape ecology
  • Land use
  • Arasbaran

Aguilera, F., Valenzuela, L.M. and Botequilha-Leitão, A., 2011. Landscape metrics in the analysis of urban land use patterns: A case study in a Spanish metropolitan area. Journal of Landscape and Urban Planning. 99(3-4), 226-238.

Alijanpour, A., Rad, E.J. and Shafiei, A.B., 2009. Investigation and comparison of two protected and non-protected forest stands regeneration diversity in Arasbaran. Iranian Journal of forest. 1(3), 209-217.

Campagnaro, T., Frate, L., Carranza, M.L. and Sitzia, T., 2017. Multi-scale analysis of alpine landscapes with different intensities of abandonment reveals similar spatial pattern changes: Implications for habitat conservation. Journal of ecological indicators. 74, 147-159.

Darvishi, A., Fakheran, S., Saffyanian, A. and Ghorbani, M., 2012. Quantifying landscape spatial pattern changes in the Caucasian Black Grouse (Tetrao mlokosiewiczi) habitat in Arasbaran biosphere reserve. Iranian journal of applied ecology. 2(5), 27-38.

Darvishsefat, A.A., 2006. Atlas of protected areas of Iran. University of Tehran press, pp175.

Huang, C., Yang, H., Li, Y., Zou, J., Zhan, Y., Chen, X., Mi, Y. and Zhang, M., 2015. Investigating changes in land use cover and associated environmental parameters in Taihu Lake in recent decades using remote sensing and geochemistry. Plos One. 10(4), 1-16.

Jafari, Sh., Akizadeh Shabani, A., Samani, A.K. and Jafari, K., 2012. Study on the relationship between DIVISION and MESH metrics for the analysis of land cover fragmentation in Sorkhhesar National park. The 1st international conference of LALE-Iran.

Ghosh, A., Munshi, M., Areendran, G. and Joshi, P.K., 2012. Pattern space analysis of landscape metrics for detecting changes in forests of Himalayan foothills. Asian journal of geoinformatics. 12(1), 1-12.

Jabarian Amiri, B., Asgarian, A. and Sakieh, Y., 2016. Introducing landscape accuracy metric for spatial performance evaluation of land use/land cover change models. Geocarto international. 32(11), 1171-1187.

Karami, A. and Feghhi, J., 2012. Controlling and comparison of North and South Zagros land use using landscape ecology approach (Case Study: Provinces of Kurdistan and Kohgiloyeh and Boyer Ahmad). Journal of town and country planning. 4(6). 5-34.

Kupfer, J.A., 2012. Landscape ecology and biogeography: rethinking landscape metrics in a post-FRAGSTATS landscape. Progress in physical geography. 36(3), 400-420.

Lausch, A., Blaschke, T., Haase, D., Herzog, F., Syrbe, R.U., Tischendorf, L. and Walz, U., 2015. Understanding and quantifying landscape structure-A review on relevant process characteristic, data models and landscape metrics. Journal of ecological modelling. 295, 31-41.

Makhdoum, M., 2008. Landscape ecology or environmental studies (Land Ecology) (European Versus Anglo-Saxon schools of thought). Journal of International environmental application and science. 3(3), 147-160.

McGarigal, K., 2001. Introduction to landscape ecology. Duke University, Private University in Durham, North Carolina, USA.

Midha, N. and Mathur, P.K., 2010. Assessment of forest fragmentation in the conservation priority Dudhwa Landscape, India using Fragstats computed class level metrics. Journal of the Indian society of Remote Sensing. 38(3), 487-500.

Mirzayi, M., Riahi Bakhtyari, A., Salman Mahini, A. and Gholamalifard, M., 2013. Investigating the land cover changes in Mazandaran Province using landscape ecology’s metrics between 1984-2010. Iranian Journal of applied ecology. 2(4), 37-55.

Nasiri, V., Darvishsefat, A.A., Shirvany, A. and Avatefi Hemmat, M., 2014. Monitoring and predicting land use changes using temporal satellite images and GIS (Case study: Arasbaran region). Thesis. University of Tehran, Iran.

Nohegar, A., Jabarian Amiri, B. and Afrakhte, R., 2015. Land use analysis on Guilan central district using landscape ecology approach. Geography and territorial spatial arrangement. 15(5), 197-213.

Sarhangzadeh, J. and Makhdoum, M., 2002. Land use planning of Arasbaran protected area. Journal of environmental studies. 28(30), 31-42.

Shabani, N., Abarkar, M., Parivar, P. and Kouchackzadeh, M., 2011. Introducing and applying landscape ecological approach in city scale (case study: the city of Tehran). Journal of environmental science and technology. 12(4), 185-197.

Soleymannejad, L., Feghhi, J., Makhdoum, M. and Namiranian, M., 2014. Spatial pattern analyses of Tehran parks by using landscape metrics. Journal of environmental research. 5(9), 25-34.

Taheri Sartashnizi, F., Feghhi, J., Danekar, A. and Khamane, S.B., 2014. Application of landscape metrics in gradient analysis of urban green spaces. Journal of science and environmental engineering. 1(2), 23-33.

Talebi Amiri, Sh., Azari Dehkordi, F., Sadeghi, H.R. and Sofbaf, R., 2009. Study on landscape degradation in Neka watershed using landscape metrics. Journal of environmental research. 6(3), 133-144.

Uuemaa, E., Antrop. M., Roosaare, J. and Marja, R., 2018. Landscape Metrics and Indices: An Overview of Their Use in Landscape Research. Living Reviews in Landscape Research. 3. 10.12942/lrlr-2009-1.

Yuan, J., Cohen, M.J., Kaplan, D.A., Acharya, S., Larsen, L.G. and Nungesser, M.K., 2015. Linking metrics of landscape pattern to hydrological process in a lotic wetland. Journal of landscape Ecology. 30(10), 1893-1912.

Uuemaa, E., Antrop, M., Roosaare, J., Marja, R. and Mander, U., 2009. Landscape metrics and indices: An overview of their use in landscape research. Living reviews in landscape research, 3(1), 1-28.

Zebardast, L., Yavari, A.R., Salehi, E. and Makhdoum, M., 2012. Using landscape ecological metrics to investigate impacts of road on structural changes in Golestan National Park during 1987 to 2010. Journal of environmental research, 2(4), 11-20.