کاربرد سناریوی پایة مدل اسلوس در شبیه‌سازی توسعة شهری (مطالعة موردی: کلان‌شهر تبریز)

نوع مقاله: پژوهشی - کاربردی

نویسندگان

1 دانشیار گروه جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 کارشناسی ارشد مطالعات شهری و روستایی، دانشکدة برنامه‌ریزی و علوم محیطی دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشجوی دکتری جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، دانشکدة برنامه‌ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

طی دو دهة اخیر در ایران، رشد بی‌رویة کلان‌شهرها سبب نابودی مناطق زیستی و طبیعی زیادی شده‌ است؛ بنابراین باید ارزیابی توسعة شهری با استفاده از مدل‌های مناسب صورت بگیرد تا از نابودی محیط‌زیست، منابع زمینی و اکوسیستمی جلوگیری شود؛ از این‌رو پژوهش توسعه‌ای- کاربردی و توصیفی-تحلیلی حاضر با هدف مدل‌سازی رشد شهری کلان‌شهر تبریز و پیش‌بینی تغییرات آتی آن با استفاده از مدل اسلوس انجام شده است. در این مقاله، از مدل سلول‌های خودکار Sleuth در محیط GIS برای مدل‌سازی رشد شهری کلان‌شهر تبریز استفاده شده است. متغیرهای مورد استفاده شامل شیب، سیستم حمل‌ونقل، کاربری اراضی، مستثنیات و سایه‌روشن است که داده‌های مربوط به آن‌ها با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست به‌دست آمده است. مدل رشد شهری Sleuth برای داده‌های تاریخی تولیدشده از تصاویر ماهواره‌ای لندست برای سال‌های 1993-2016 در سه مرحله کالیبره شد و ضرایب رشد تولیدشده به‌کمک مدل، با استفاده از برنامة اجرایی OSM برای انتخاب در مراحل بعد شکل گرفت. پنج ضریب رشد شهری شامل پخش، انتشار، زایش، مقاومت شیب و جاذبة جاده، در سال 2016 به‌ترتیب ارزش‌های 26، 40، 38، 76 و 89 را داشتند. براساس ضرایب به‌دست‌آمده، با توجه به داده‌های تاریخی، رشد شهری بیشتر از ضریب جاذبة جاده تأثیر گرفته است. در مقایسه با دیگر شهرها که مقاومت شیب تأثیر چندان زیادی در توسعة شهری ندارد، در شهر تبریز توپوگرافی عامل بسیار مهمی در محدودکردن توسعة شهری است. الگوهای رشد شهری آینده تا سال 2040 با طراحی سه سناریوی تاریخی، زیست‌محیطی معتدل و زیست‌محیطی سخت برای کلان‌شهر تبریز پیش‌بینی شد. نتایج نشان می‌دهد براساس سناریوی اول تا سال 2040 میلادی 3241 هکتار به زمین‌های شهری افزوده خواهد شد و بخش زیادی از باغ‌ها و زمین‌های مرغوب از بین خواهد رفت. براساس نتایج سناریوی دوم ممکن است 1670 هکتار از زمین‌های باارزش دست‌نخورده باقی بماند، اما در سناریوی سوم نه‌تنها از زمین‌های باارزش زیادی محافظت خواهد شد، بلکه مطابق با رویکرد شهر فشرده، مدیران شهری در ارائة خدمات شهری به شهروندان موفق‌تر خواهند بود. نتایج پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد سناریوی زیست‌محیطی معتدل برای توسعة فیزیکی کلان‌شهر تبریز بسیار مفید است. درنهایت اینکه مدل اسلوس روش خوبی برای توضیح الگوی فضایی توسعة کلان‌شهر تبریز است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Application of Scenario Based SLEUTH Model for Urban Growth Simulation )Case Study: Tabriz Metropolitan(

نویسندگان [English]

  • Hassan Mahmoudzadeh 1
  • Ali Vahdi 2
  • Mahdi Herischian 3
1 Assistant Professor of Geography and Urban Planning, Department of Geography and Urban Planning, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran,
2 MSc of Urban and Rural Studies, Department of RS & GIS, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran
3 PhD Student of Geography and Urban Planning, Department of Geography and Urban Planning, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Five urban growth factors, propagation, propagation, birth, gradient and gravity of the road had values 26, 40, 38, 76 and 89 respectively in 2016. Growth coefficients determined According to historical data, urban development in the region was surrounded by urban development through the establishment of a coefficient gravity road. Compared to other cities, the slope resistance did not have such a great impact on urban development, but in Tabriz, topography is a very important factor in limiting urban development. Future urban growth patterns are expected by 2040 with the design of three scenarios, historical scenarios, temperate environmental scenarios and tough environmental scenarios. The results show according to first scenario showed that by the year 2040, 3241 hectares will be added to urban land, and a huge amount of gardens and lands will be destroyed. The results of the second scenario showed that 1670 hectares of valuable land could remain intact. But in the third scenario, not only a large amount of valuable land was protected, but in accordance with the intensive city approach, city executives were helped to provide urban services to citizens.The results of the simulation of the physical development of the city using these three scenarios showed that the Sleuth model can be a useful tool for city managers who can easily understand the implications of future development patterns.Based on the facts and analyzes, theresults show that a moderate environmental scenario is very useful for the physical development of Tabriz metropolitan.

کلیدواژه‌ها [English]

  • modeling
  • physical development
  • Urban Management
  • Tabriz
  • SLEUTH

اصغری زمانی، اکبر، 1379، «پژوهشی در روند حاشیه‌نشینی ایران (مطالعة موردی: تبریز)»، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، به راهنمایی محمدرضا پورمحمدی، دانشگاه تبریز.

پورمحمدی، محمدرضا و محمد جام‌کسری، 1390، «تحلیلی بر الگوی توسعة ناموزون تبریز»، پژوهش‌های جغرافیایی، دورة بیست‌و‌ششم، شمارة 1، صص 31-54.

پورمحمدی، محمدرضا و سعید خوب‌آیند، 1380، «بررسی و ارزیابی سیاست‌های تأمین مسکن برای گروه‌های کم‌درآمد شهری؛ مطالعة موردی: شهر تبریز»، نشریة دانشکدة ادبیات و علوم‌انسانی (تبریز)، دورة چهل‌و‌چهارم، شمارة 180-181، صص 35-75.

جعفرنژاد، جواد، 1393، «مدل‌سازی توسعة شهری با استفاده از مدل Sleuth-Ga و مقایسة نتایج آن با مدل Sleuth (مطالعة موردی: شهرستان‌های گرگان، گنبدکاووس و آزادشهر)»، پایان‌نامة کارشناسی‌ارشد مهندسی محیط‌زیست به راهنمایی عبدالرسول سلمان ماهینی، دانشکدة محیط‌زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

جعفرنژاد، جواد و عبدالرسول سلمان ‌ماهینی، 1392، بررسی مدل‌هایSLEUTH وSLEUTH-GA در مدل‌سازی توسعة شهری، اولین همایش ملی برنامه‌ریزی، حفاظت از محیط‌زیست و توسعه پایدار، انجمن ارزیابان محیط‌زیست هگمتانه، همدان.

جان‌علی‌پور عمران، سمیه، 1395، «مدل‌سازی توسعه شهری قائم‌شهر با استفاده از Sleuth»، پایان‌نامة کارشناسی‌ارشد به راهنمایی مهرداد خان‌محمدی، دانشکدة کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گیلان.

رسولی، مریم، سلمان‌ماهینی، عبدالرسول و حمیدرضا کامیاب، 1395، «تعیین ضرایب مؤثر بر رشد شهری در مدل Sleuth برای شهرستان‌های علی‌آباد، رامیان و آزادشهر»، مجلة آمایش جغرافیایی فضا، دورة ششم، شمارة 21، صص 1-12.

رفیعی، رضا، 1386، «مکان‌یابی ایستگاه‌های انتقال پسماند جامد شهری با توجه به روند رشد شهر (مطالعة موردی: شهر مشهد)»، پایان‌نامة کارشناسی ارشد شیلات و محیط‌زیست به راهنمایی نعمت‌اله خراسانی و عبدالرسول سلمان‌ماهینی، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران.

زالی، نادر، علی‌لو مهدی و سید رضا آزاده، 1393، «تحلیلی بر توان جمعیت‌پذیری کلان‌شهر تبریز با تأکید بر الگوهای نوین توسعة شهری»، پژوهش و برنامه‌ریزی شهری، دورة پنجم، شمارة 19، صص 73-90.

زارعی، رضا و علی‌اصغر آل‌شیخ، 1391، «مدل‌سازی توسعة شهری با استفاده از اتوماسیون سلولی و الگوریتم ژنتیک (منطقة مورد مطالعه: شهر شیراز)»، مجلة پژوهش و برنامه‌ریزی شهری، سال سوم، شمارة 11، صص 1-16.

ساسان‌پور، فرزانه، 1383، تأثیر آلودگی‌های زیست‌محیطی بر روند پایداری شهر تبریز، مجموعه مقالات همایش ملی مسائل شهرسازی ایران، انتشارات دانشکدة هنر و معماری، دانشگاه شیراز، شیراز.

فرید، یدالله، 1391، جغرافیا و شهرشناسی، انتشارات دانشگاه تبریز، چاپ نهم، تبریز.

کاظم، امیرحسین، حسین‌علی، فرهاد و علی‌اصغر آل‌شیخ، 1394، «مدل‌سازی رشد شهری با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای متوسط مقیاس و مبتنی بر روش خودکاره‌های سلولی (مطالعة موردی: شهر تهران)»، فصلنامة علمی - پژوهشی اطلاعات جغرافیایی (سپهر)، دورة بیست‌و‌چهارم، شمارة 94، صص 45-58.

مصیب‌زاده، علی و امین صدیق‌فر، 1393، بررسی و شبیه‌سازی رشد فیزیکی شهر با مدل Ca-Sleuth؛ مورد مطالعه: شهر ارومیه، اولین کنگرة بین‌المللی افق‌های جدید در معماری و شهرسازی، دانشکدة هنر و معماری، دانشگاه تربیت‌مدرس، تهران.

مهندسان مشاور نقش محیط، 1391، طرح توسعه و عمران (جامع)شهر تبریز، گزارش محیطی مرحله موجود، وزارت راه و شهرسازی، اداره کل راه و شهرسازی استان آذربایجان شرقی.

Ahern, J., 2013, Urban Landscape Sustainability and Resilience: The Promise and Challenges of  Integrating Ecology with Urban Planning and Design, Landsc. Ecol, Vol. 28, PP. 1203-1212

Asgharizamani, A., 2000,  Research on the Process of Marginalization of Iran (Case Study: Tabriz), Thesis of Msc, Supervisor: Pourmohammadi Mohammad Reza, University of  Tabriz. (In Persian)

Almeida, C. M., Monteiro, A. M. V., Camara, G., Soares Filho, B. S., Cerqueira, G. C., and Pennachin C. L., 2002, Modelling Urban Land Use Dynamics Through Bayesian Probabilistic Methods in a Cellular Automaton Environment, Paper Presented At the Proceedings ofthe 29th International Symposium on Remote Sensing of the Environment, Buenos Aires, Argentina, 8–12 April.

Bathrellos, G. D., Skilodimou, H. D., Chousianitis, K., Youssef, A. M., And Pradhan, B., 2017, Suitability Estimation for Urban Development Using Multi-Hazard Assessment Map, Science of the Total Environment, Vol. 575, No. 575, PP. 119.

Batty, M., 2007, Cities and Complexity: Understanding Cities with Cellular Automata, Agent‐Based Models and Fractals, Journal of  Regional Science, Vol. 47, PP. 624–627.

Chaudhuri, C., and Clarke, K. C., 2013, Temporal Accuracy in Urban Growth Forecasting: A Study Using the SLEUTH Model, Transactions in GIS, PP. 1-19.

Cobbinah, P. B., Erdiaw Kwasie, M. O., and Amoateng, P., 2015, Rethinking Sustainable Development Within the Framework of Poverty and Urbanisation in Developing Countries, Environ, Dev., Vol. 13, PP. 18-32.

Cohen, B., 2006, Urbanization in Developing Countries: Current Trends, Future Projections, and Key Challenges For Sustainabilit, Technology in Society, Vol. 28, PP. 63-80.

Clarke, K. C., Hoppen, S., and Gaydos, L., 1997,"A Self-Modifying Cellular Automaton Model of  Historical Urbanization in the San Francisco Bay Are, Environment and Planning B: Planning and Design, Vol. 24, No. 2, PP. 247– 261.

Clarke, K. C., Gazulis, N., Dietzel, C., and Goldstein, N. C., 2007, A Decade of  Sleuthing: Lessons Learned From Applications of  a Cellular Automaton Land Use Change Model, Classics in IJGIS: Twenty Years of the International Journal of Geographical Information Science and Systems, PP. 413-427.‌

Clarke, K. C., 2008, A Decade of Cellular Urban Modeling with Sleuth: Unresolved Issues and Problems, Ch. 3 in Planning Support Systems for Cities and Regions.

Clarke, K. C., 2018, A Short Presentation of SLEUTH, Springer International Publishing AG 2018, University of  California Santa Barbara, USA.

Cui, E., Ren, L., and Sun, H., 2015, Evaluation of  Variations and Affecting Factors of  Ecoenvironmental Quality During Urbanization, Environ, Sci. Pollut. Res, Vol. 22, PP. 3958-3968.

Dadashpoor, H., Azizi, P., and Moghadasi, M., 2019, Analyzing Spatial Patterns, Driving Forces and Predicting Future Growth Scenarios for Supporting Sustainable Urban Growth: Evidence From Tabriz Metropolitan Area, Iran, Sustainable Cities and Society, Vol. 47, PP. 1-45.

Dietzel, C., and Clarke, K., 2006, The Effect of  Disaggregating Land Use Categories in Cellular Automata During Model Calibration and Forecasting, Computers, Environment and Urban Systems,Vol. 30, No. 1, PP. 78 -101.

Doukari, O., Aguejdad, R., and Houet. T., 2016, SLEUTH: Un Modele D’expansion Urbaine Scenario-Dependant, Revue Internationale De Geomatique,Vol. 26, No. 1, PP. 7-32.

Farid, Y., 2012, Geography and Urbanology, University of Tabriz Publications, Ninth Edition, Tabriz. (In Persian)

Guan, D., Li, H., Inohae, T., Su. W., Nagaie, T., and Hokao, K., 2011, Modeling Urban Land Use Change by the Integration of  Cellular Automaton and Markov Model, Ecological Modelling, Vol. 222, No. 20-22, PP. 3761- 3772.

Grimm, N. B., Faeth, S. H., Golubiewski, N. E., Redman, C. L., Wu, J., Bai, X., Briggs, J. M., 2008, Global Change and the Ecology of  Cities, Science, Vol. 319, No. 5864, PP. 756-760.

Hosseinali, F., Alesheikh, A. A., and Nourian, F., 2013, Agent-Based Modeling of  Urban Land-Use Development, Case Study: Simulating Future Scenarios of  Qazvin City, Cities, Vol. 31, PP. 105-113.

Herold, M., Liu. X. H., and Clarke. K., 2003, Spatial Metrics and Image Texture for Mapping Urban Land Use, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 69, No. 9, PP. 991-1001.

He, C. Okada, N., Zhang, Q., Shi, P., and Li, J., 2008, Modelling Dynamic Urban Expansion Processes Incorporating a Potential Model with Cellular Automata, Landscape and Urban Planning, Vol. 86, No. 1, PP. 79-91.

Jaafarnejad, J., 2014, Modeling Urban Development Using SLEUTH-GA Model and Comparing Its Results with SLEUTH Model (Case Study of Gorgan, Gonbadkavus and Azadshahr County), Msc Thesis of Environmental Engineering, Supervisor: Salman Mahini Abdul Rasul, Faculty of  Environment, University of  Gorgan Agricultural Sciences and Natural Resources. (In Persian)

Jaafarnejad, J., and Salman Mahini, A. R., 2013, Investigation of  SLEUTH and SLEUTH-GA Models in Urban Development Modeling, First National Conference on Planning, Environmental Protection and Sustainable Development, Hegmataneh Environmental Assessors Association, Hamadan. (In Persian)

Janalipur Omran, S., 2016, Modeling Ghaemshahr Urban Development Using SLEUTH, Msc of Thesis, Supervisor: Khanmohammadi Mehrdad, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of  Guilan.(In Persian)

Kazem, A. H., Hosseinali, F., Ale-Sheikh, A. A., 2015, Urban Expansion Modeling Using Medium Resolution Satellite Imagery Based on Cellular Automata (Case Study: Tehran City), Scientific-Research Quarterly of  Geographical Data (Sepehr), Vol. 24, No. 94, PP. 45-58. (In Persian)

Li, F., Wang, L., Chen, Z., Clarke, K. C., Li, M., and Jiang, P., 2018, Extending the SLEUTH Model to Integrate Habitat Quality Into Urban Growth Simulation, Journal of  Environmental Management, Vol. 217, PP. 486-498.

Liu, J., Zhang, G., Zhuang, Z., Cheng, Q., Gao, U., Chen, T., Huang, Q., Xu, L., Chen, D., 2017, A New Perspective for Urban Development Boundary Delineation Based on SLEUTH-Invest Model, Habitat International, Vol. 70, PP. 13-23.

MRD., 2010, Principles of  Urban Policy, Ministry for Regional Development, Prague.

Millennium Ecosystem Assessment, 2005, Ecosystems and Human Well-Being, World Health Organization, Geneva, Switzerland.

Menard, A., and Marceau, D. J., 2007, Simulating the Impact of Forest Management Scenarios in an Agricultural Landscape of Southern Quebec, Canada, Using a Geographic Cellular Automata, Landscape and Urban Planning, Vol. 79, No. 3 and 4, PP. 253- 265.

Mosayyebzadeh, A., and Sedigfar, A., 2015, Investigation and Simulation of Physical Growth of the Urban with CA-SLEUTH Model Studied: Urban Urmia, The First International Congress of New Horizons in Architecture and Municipal, Faculty of Arts and Architecture, University of  Trabiat Modares, Tehran. (In Persian)

Papadopoulou-Vrynioti, K., Bathrellos, G. D., Skilodimou, H. D., Kaviris, G., and Makropoulos, K., 2013, Karst Collapse Susceptibility Mapping Considering Peak Ground Acceleration in a Rapidly Growing Urban Area, Engineering Geology, Vol. 158, No. 8, PP. 77-88.

Pourmohammadi, M. R., and Khob Ayand, S., 2011, Investigation and Evaluation of  Housing Supply Policies for Urban Low-Income Groups Case Study of Tabriz Urban, School of Literature and Humanities (Tabriz), Vol. 44, No. 180-181, PP. 35-78. (In Persian)

Pourmohammadi, M. R, and Jam Kasra, M., 2011, An Analysis of Tabriz Uneven Development Pattern, Geographical Researches, Vol. 26, No. 1, PP. 31-54. (In Persian)

Rasouli, M., Mahini, A. R., and Kamyab, H. R., 2016, Determination of Coefficient Affecting Urban Growth in SLEUTH Model for Ali Abad, Ramiyan and Azadshahr Regions, Vol. 6, No. 21, PP. 1-12. (In Persian)

Rafiee, R., 2007, Location of Urban Solid Waste Transfer Stations According to Urban Growth Process (Case Study of Mashhad Urban), Msc Thesis of Fisheries and Environmental, Supervisor: Khorasani Nematollah and Salman Mahini Abdul Rasul, Faculty of  Natural Resources, University of  Tehran.(In Persian)

Rafiee, R., Salman Mahini, A., Khorasani, N., Darvishsefat, A., and Danekar, A., 2009, Simulating Urban Growth in Mashhad City, Iran Throuth the SLEUTH Model, Cities, Vol. 26, PP. 19- 26.

Renaud, B., 1981, National Urbanization Policy in Developing Countries, New York: Oxford University Press.

Rykiel Jr, E. J., 1996, Testing Ecological Models: The Meaning of Validation, Ecological Modelling, Vol. 90, No. 3, PP. 229–244.

Salman Mahiny, A. R., and Gholamalifard, M., 2007, Dynamic Spatial Modeling of Urban Growth through Cellular Automata in a GIS Environ, Int. J. Environ. Res, Vol.1, No. 3, PP. 272-279.

Salman Mahiny, A. R., and Clarke, K. C., 2012, Guiding SLEUTH Land-Use/Land-Cover Change Modeling Using Multicriteria Evaluation: Towards Dynamic Sustainable Land-Use Planning, Environment and Planning B: Planning and Design, Vol. 39, No. 5, PP. 925- 944.

Sasanpour, F., 2004, The Impact of Environmental Pollution on Sustainability Process in Urban Tabriz, Articles Collection of the National Conference on Iran Urbanology Issues, Faculty of  Art and Architecture Publicati, University of  Shiraz, Shiraz. (In Persian)

Saxena, A., and Jat, M. K., 2018, Capturing Heterogeneous Urban Growth Using SLEUTH Model, Remote Sensing Applications: Society and Environment, Vol. 13, PP. 426-434.

Seto, K. C., Guneralp, B., and Hutyra, L. R., 2012, Global Forecasts of Urban Expansion to 2030 and Direct Impacts on Biodiversity and Carbon Pools, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., Vol. 109, No. 40, PP. 16083-16088.

Stow, D. A., and Chen, D. M., 2002, Sensitivity of Multitemporal NOAA AVHRR Data of  An Urbanizing Region to Land-Use/Land-Cover Changes and Misregistration, Remote Sensing of  Environment, Vol. 80, No. 2, PP. 297–307.

Silva, E. A., and Clarke, K. C., 2002, Calibration of the SLEUTH Urban Growth Model for Lisbon and Porto, Portugal, Computers, Environment and Urban Systems, Vol. 26, No. 6, PP. 525–552.

UNDESA/PD, 2012, World Urbanisation Prospects: The 2011 Revision, United Nations, New York.

Vaz, E., and Nijkamp, P., 2015, Gravitational Forces in the Spatial Impacts of Urban Sprawl: An Investigation of the Region of Veneto, Italy, Habitat International, Vol. 45, PP. 99-105.

WE1, Y., 1994, Urban Policy, Economic Policy, and the Growth of Large Cities in China, Habitatintl, Vol. 18, No. 4, PP. 53-65.

Wu, J. G., 2014, Urban Ecology and Sustainability: The State- of the-Science and Future Directions. Landsc, Urban Plan, Vol. 125, PP. 209-221.

www.cygwin.com

Yao, L., Liu, J., Wang, R., Yin, K., and Han, B., 2015, A Qualitative Network Model for Understanding Regional Metabolism in the Context of Social-Economic-Natural Complex Ecosystem Theory, Ecol. Inf, Vol. 26, PP. 29-34.

Yang, B., Zheng, H., Zhuang, C., and Ouyang, Z., 2013, Ecosystem Services Valuation and Its Regulation in Baiyangdian Baisn: Based on Invest Model, Acta Ecologica Sinica, 33.

Zarei, R., and Al Sheikh, A. A., 2013, Modeling Urban Development Using Cellular Automation and Genetic Algorithm (Study Region: Shiraz Urban), Journal of Urban Research and Planning, Vol. 3, No. 11, PP. 1-16. (In Persian)

Zali, N., Alilo, M., and Azadeh, S. R., 2014, An Analysis of the Capacity of Tabriz Metropolitan Population Attraction with Emphasis on New Patterns of Urban Development, Urban Planning and Research, Vol. 5, No. 19, PP. 73-90. (In Persian)