آشکارسازی و پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از رویکرد مدل‌سازی در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز حبله‌رود )

سابقه و هدف: تعیین نوع، حدود و تغییرات مکانی و زمانی کاربری اراضی و پوشش زمین در تعیین خصوصیات هیدرولوژیکی آبخیزها از اهمیت بسیاری برخوردار است. داده‌های ماهواره‌‌ای به‌عنوان سریع‌‌ترین و کم‌هزینه‌ترین ابزارهای در اختیار پژوهشگران برای این منظور می‌باشند. منطقه مورد مطالعه این پژوهش، حوزه آبخیز حبله‌رود است که کاهش آبدهی آن در دهه‌‌های گذشته باعث تشدید تعارض بین ذینفعان بالادست (استان تهران) و پائین دست (استان سمنان) شده است. باتوجه به اینکه تغییرات کاربری اراضی یکی از عوامل تغییرات رژیم هیدرولوژیکی آبخیزها است، هدف تحقیق حاضر آشکارسازی، کمی‌‌سازی و پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی و بررسی روند تغییرات پوشش گیاهی سطح زمین در این حوزه است. مواد و روش‌ها: در این پژوهش برای شناسایی کاربری اراضی حوزه حبله‌‌رود، طبقه‌‌بندی نظارت‌ شده شی‌ءگرای تصاویر سری لندست مربوط به سال‌های 1987، 2002 و 2019 در محیط سامانه گوگل ارث انجین انجام شد. برای بررسی عملکرد روش طبقه‌‌بندی، نقاط متعدد واقعیت زمینى نیاز است. در این پژوهش، نقشه واقعیت زمینى با بررسى میدانى و تفسیر تصاویر با تفکیک مکانی زیاد (بزرگ ‌مقیاس) گوگل‌مپ ایجاد شد. از مدل زنجیره‌ای مارکوف و سلول‌‌های خودکار مارکوف در افزونه molusce که یکی از افزونه‌‌های نرم‌‌افزار سامانه اطلاعات مکانی qgis است برای شبیه‌‌سازی تغییرات کاربری اراضی و تحلیل وضعیت پویایی منطقه مورد مطالعه استفاده شد. به علاوه، روند تغییرات شاخص ndvi برای ارزیابی تغییرات مکانی – زمانی وضعیت پوشش گیاهی منطقه مورد مطالعه در نرم‌‌افزار گوگل ارث انجین محاسبه شد. یافته‌ها: نتایج بیانگر این است که روش و تکنیک طبقه‌بندی مورد استفاده در این پژوهش دارای درصد صحت کلی بیش از 88 و ضریب کاپای بیش از 0/86 در تمام مقاطع زمانی مورد بررسی می‌باشد. هم چنین مشاهده می‌شود که حوزه حبله‌‌رود طی دوره 1987 الی 2019 شاهد افزایش مساحت اراضی زراعی آبی به میزان 67/5 کیلومترمربع، اراضی زراعی دیم در حدود 20 کیلومترمربع و مناطق مسکونی در حدود 21 کیلومترمربع بوده است. مساحت اراضی مرتعی درجه 1 حدود 240 کیلومترمربع و اراضی مرتعی درجه 2 حدود 196 کیلومترمربع کاهش ‌یافته است. درحالی‌که مساحت اراضی مرتعی درجه 3 افزایشی حدود 327 کیلومترمربع داشته است. در صورت تداوم این روند، تا سال 2051 مساحت اراضی زراعی آبی در حدود 20 کیلومترمربع دیگر افزایش و مساحت اراضی مرتعی درجه 1 در حدود 127 کیلومترمربع کاهش خواهد یافت. اما مساحت اراضی مرتعی درجه 2 و3 هرکدام در حدود 50 کیلومترمربع افزایش خواهد یافت. مساحت اراضی مسکونی نیز روند افزایشی خواهند داشت. هم چنین نتایج بیانگر سیر نزولی معنادار متوسط شاخص ndvi حوزه است که نشان می‌دهد در طول زمان وضعیت پوشش گیاهی منطقه سیر قهقرایی را طی کرده است. سیر قهقرایی پوشش گیاهی در اطراف مناطق مسکونی و رودخانه‌‌ها و قسمت‌های پایین‌‌دست حوزه شدیدتر است. نتیجه‌گیری: بررسی روند تغییرات کاربری اراضی حوزه حبله‌رود نشان می‌‌دهد که در اثر مداخلات انسانی، در بخش‌‌های فراوانی از سطح حوزه، پوشش گیاهی طبیعی با پوشش‌‌های زراعی، باغی و مسکونی جایگزین شده است. کیفیت پوشش طبیعی غالب منطقه (مرتع) نیز سیر قهقرایی را طی کرده است. بنابراین با توجه به روند افزایش جمعیت، گسترش شهرنشینی، توسعه صنایع و گردشگری و پیامدهای ناشی از مداخلات انسانی در حوزه هم چون کاهش شدید آبدهی رودخانه‌‌های حوزه حبله‌رود و گسترش تعارض بین ذینفعان و ذی مدخلان پیشنهاد می‌گردد تمرکز اصلی سیاست‌‌ها و اقدامات مدیریتی در این حوزه آبخیز روی برنامه‌‌ریزی موثر به‌ویژه مدیریت و بهینه‌‌سازی مداخلات انسانی از طریق تدوین و اجرای برنامه آمایش سرزمین و راهکارهای بهینه‌‌سازی و صرفه‌‌جویی در مصرف آب باشد.

detection and prediction of land use changes using modeling approach within a gis environment (case study: hablehroud watershed)

background and objectives: determining the type, extent, and spatiotemporal changes of land use and land cover is very important in determining the hydrological characteristics of watersheds. satellite data is the fastest and cheapest tools available to researchers in this regard. the study area in this study is hablehroud watershed, whose flow decline over the past decades resulted in intensification of the conflict between the upstream (the tehran province) and downstream (the semnan province) stakeholders. since, the land use change is considered one of the causes of the watersheds’ hydrological regime, this study aims detect, quantify, and predict the land use changes as well as to analyze the land surface vegetation cover in the hablehroud watershed. materials and methods: in this study, in order to identify the land use types of the hablehroud basin, a supervised objectoriented classification of landsat series images related to 1987, 2002 and 2019 was performed in google earth engine software. to determine the classification performance, several ground truth points is required. in this study the ground truths were acquired through field visits and consultation of the highresolution images of the google map. the markov chain and camarkov models within the molusce module, which is one of the software extensions of qgis spatial information system software, wer used to simulate land use changes and analyze their dynamics in the study area. moreover, the ndvi index was calculated to assess the spatiotemporal changes of the vegetation status of the study area through using the google earth engine software.results: the results indicate that the classification method used in this research has an overall accuracy percentage of more than 88 and a kappa coefficient of more than 0.86 in all the time periods investigated. it is also observed in 2019, compared to 1987, we see an increase in irrigated arable land by about 67.5 square kilometers, an increase in rainfed agricultural land by about 20 square kilometers and an increase in residential areas by about 21 square kilometers. however, the grade 1 and 2 rangelands have decreased, which is about 240 square kilometers in the grade 1 rangelands and about 196 square kilometers in the grade 2 rangelands. while the extent of the poor rangelands has increased by about 327 square kilometers. if this trend continues, during 2019 2051, the extent of the irrigated areas, poor and medium class rangelands will increase about 20, 50, and 50 square kilometers, while the extent of the good rangelands will decrease about 127 square kilometers. the extent of the residential lands will increase too. trend. the results also show a significant downward trend in the average ndvi index of the basin, indicating retrogression in the vegetation status of the basin. vegetation retrogression is more intense around residential areas and rivers and downstream areas of the basin.conclusion: the study of land use change trends in hablehroud basin shows that due to human interventions, in significant parts of the basin, natural vegetation has been replaced by agricultural, horticultural and residential areas. the quality of the dominant natural cover of the region (rangeland) has also undergone a significant retrogression process therefore, due to population growth, urbanization and development of industries and tourism, sharp decline in the discharge of the hablehroud basin and the spread of conflict between stakeholders in the region, it is suggested that the main focus of the policies and management measures should be on effective planning, especially the management and optimization of human interventions through the development and implementation of land management plans and optimization strategies and save water consumption in this watershed.