مدل سازی تناسب زمین برای توسعه شهری با استفاده از روش های تصمیم گیری چند شاخصه و GIS مطالعه موردی: حوضه آبخیز زیارت استان گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل

چکیده

تغییرات کاربری اراضی در اثر فعالیت­های انسانی یکی از موضوعات مهم در برنامه­ریزی­های منطقه­ای می­باشد. در بسیاری از مناطق ایران، کاربری اراضی و مدیریت زمین بدون توجه به قابلیت و توان سرزمین می­باشد که سبب اتلاف سرمایه و کاهش ظرفیت محیطی می­گردد.در این تحقیق از روش توصیفی- تحلیلی همراه با بهره­گیری از ابزارهای مدیریتی (روش­های تصمیم­گیری چند شاخصه) در کنار قابلیت­های بالای نرم افزار ArcGIS امکان مدل­سازی تناسب زمین برای توسعه شهری در حوضه آبخیز زیارت استان گلستان، با توجه به معیارهای شیب، ارتفاع از سطح دریا، بافت خاک، پوشش گیاهی، جهت شیب، سنگ مادر، فاصله از گسل و فاصله از رودخانه، فراهم شده است. در این تحقیق  با مراجعه به 10 نفر از متخصصین در رشته مربوطه و با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی(AHP) وزنی برای هر معیار­ تعیین شده است.  در ادامه به منظور تلفیق نقشه­های معیار و محاسبه میزان تناسب زمین برای توسعه شهری از تکنیک­های SAW و TOPSIS همراه با بهره­گیری از قابلیت­های نرم افزار ArcGIS 10.1 استفاده شده است. در نهایت در این تحقیق به بررسی سازگاری بین کاربری­های موجود در حوضه آبخیز زیارت استان گلستان پرداخته شده است. با توجه به نتایج بدست آمده از مدل­سازی تناسب زمین، وسعت مناطق دارای شرایط توسعه شهری با استفاده از تکنیک­های TOPSIS و SAW به ترتیب 37 و4/79 هکتار از کل مساحت حوضه آبخیز زیارت محاسبه شده است، اما در حال حاضر وسعت مناطق مسکونی در این حوضه 3/141 هکتار می­باشد. در مدل­سازی تناسب زمین برای توسعه شهری با توجه به وجود وابستگی­های مکانی میان نقشه­های معیار، بهترین روش در تلفیق معیارها و محاسبه میزان تناسب کاربری­، استفاده از تکنیک TOPSIS است.نتایج سازگاری کاربریها نشان داد، کاربری اراضی مسکونی با میزان سازگاری 118245/0 کمترین سازگاری را بین کاربری­های فعلی موجود در این حوضه دارد. در پایان می­توان گفت، با توجه به توانایی­های بالای روش­های تصمیم­گیری چند شاخصه و ArcGIS در مدل­سازی تناسب زمین برای توسعه شهری، هر قدر نظرات کارشناسی دقیق­تر و داده­ها و اطلاعات به روز­تر باشند، استفاده از این فنون و ابزار با نتایج بهتری همراه است.  

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Land suitability modeling for urban developmentusing multi-criteria decision-making methods and GIS Case Study: Ziarat Watershed in Golestan Province

نویسندگان [English]

  • Ehsan Alvandi 1
  • Mahtab ForootanDanesh 2
  • Mohammadreza Dahmardehghalenow 3
1 Ph.D*. Student of watershed management, Gorgan University of agricultural sciences and natural resources
2 Ph.D . Student of watershed management, Sari University of agricultural sciences and natural resources
3 University of Zabol
چکیده [English]

Extended Abstract
Introduction
Certain kinds of land use can change the hydrology of the Watershed, altering the way water and pollutants move through the drainage basin. For example, as an area of land is converted from open space (e.g. woodland) to residential, the amount of runoff for that area of land will increase as the amount of impervious surface increases. Rain, which would have once seeped into the soils beneath the forest floor and been absorbed by tree roots, instead flows off impervious surfaces (roofs, driveways, streets, parking lots, etc.) into the nearest stream, pond, or lowland area. Landuse change due to human activities, is one of the important issues in the regional planning. In many areas of Iran, land use and land management, regardless of land abilitycaused the loss of capital and reduced the capacity of the environment. Land suitability is the fitness of a given type of land for a defined use. The land may be considered in its present condition or after improvements. The process of land suitability classification is the appraisal and grouping of specific areas of land in terms of their suitability for defined uses. Land evaluation is a process for matching the characteristics of land resourcesfor certain uses using a scientifically standardized technique. The results can beused as a guide by land users and planners to identify alternative land uses.
 
Materials & Methods
In this study, using multi-criteria decision- making methods and GIS, modeling suitability of land for urban development, and determining the compatibility between existing applications, in Ziarat watershed of Golestan province, was investigated.Ziarat watershed is important in Golestan Province and yet critical in terms of land use change, erosion and flooding. In this basin, regardless of ecological capability for urban development and the lack of attention, land use change happened in the recent years. In this study, referring to the 10 experts in the relevant fields and using Analytical Hierarchy Process (AHP) is a weight for each criterion. The Analytic Hierarchy Process (AHP) is a structured technique for organizing and analyzing complex decisions based on mathematics and psychology.In this study, combining maps of criterion and suitability of land for urban development of SAW and TOPSIS technique was used. Finally, the study examines the compatibility between existing land use inZiaret watershed ofGolestan province.
 
Results & Discussion
 According to the results, the residential areas using TOPSIS and SAW techniques were 37 and 79.4 hectares of the total area of Ziarat watershed, respectively. But the current situation of the residential areas in the watershed were 141.3 ha. In modeling land suitability for urban development due to the presence of spatial dependency between criterion maps, the best way to combine criteria and calculate the suitability of the user, is using the TOPSIS technique. The results of land uses compatibility showed that, residential land use with compatibility 0.118245 was the lowest compatibility between current land uses in the watershed.
Conclusion
  Given the abilities of GIS and multi-criteria decision-making methods in modeling the suitability of land for urban development,the more accurate the expert opinions and the more updated the data and information, the better results will be achieved using these tools and techniques.Therefore this technique is very effective in the watershed in case of lack of data. Also, when there exist complications due to a number of qualitative and quantitative criteria, MCDM plays an important role.As the results of land suitability modeling using SAW and TOPSIS techniques with the aid of specific software functionality ArcGIS 10.1, it is clear that a small area of the basin have created conditions of urban areas. According to the results of land suitability modeling, the catchment area of residential areas is more than twice the land area.Also, residential areas have been constructed in the basin in inappropriate places such as steep slopes and river boundaries, and do not have residential conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • GIS
  • Multi-Criteria
  • decision-making
  • Suitability
  • Ziarat Watershed

1 - آذر، ع. و رجب‌­زاده، ع. (1389) تصمیم‌گیری کاربردی رویکردMADM. تهران، انتشارات نگاه دانش. 230ص.

2 - اصغر­پور، م. (1385) تصمیم‌­گیری­های چند معیاره. تهران، انتشارات دانشگاه تهران. 399ص.

3 - بختیاری‌­فر، م. مسگری، م. کریمی، م. و چهرقانی، ا. (1390) مدل‌سازی تغییر کاربری زمین با استفاده از روش‌های تصمیم گیری چند معیاره و GIS . محیط‌شناسی. سال سی و هفتم. شماره 58. ص 43-52.

4 - پرهیزکار، ا. و غفاری‌­گیلانده، ع. ( 1385). (ترجمه). مالچفسکی، ی. سامانه اطلاعات جغرافیایی و تحلیل تصمیم چندمعیاری،  انتشارات سمت. 597 ص.

5 - توفیق، ف. (1384) آمایش سرزمین، مرکز مطالعات و تحقیقات شهرسازی ایران، ص 80-85.

6 - شاهرخ، و. ایوبی، ش. و جلالیان، ا.(1391) ارزیابی تناسب اراضی برای کشت گلخانه‌ای خیار در مقایسه با سایر کاربری‌های موجود در منطقه مبارکه و زرین شهر به کمک تکنیک فرایند تحلیل سلسه مراتبی. علوم و فنون کشت گلخانه‌ای. سال سوم. شماره نهم. ص 13.

7 - شاهرخ، و. و ایوبی، ش. (1393) ارزیابی تناسب ارضی با استفاده از تکنیک فرآیند تحلیل سلسله مراتبی در منطقه زرین شهر و مبارکه (اصفهان). مجله علمی مهندسی زراعی. جلد 37. شماره 1. ص 16.

8 - شرکت مهندسین مشاور روان آب. (1384) طرح جامع جنگل­‌کاری چند منظوره حوضه ­آبخیز زیارت. سازمان جنگل‌­ها، مراتع و آبخیزداری کشور، اداره کل منابع طبیعی استان گلستان، 109 ص.

9 - صدوق، م. (1380) توسعه و توسعه پایدار، فصلنامه محیط زیست، شماره 36. ص 13-14.

10 - عدیلی، ا. علی‌محمدی، ع و طالعی، م. (1386) ارزیابی تناسب کاربری زمین شهری: تصمیم‌سازی مکانی-گروهی بر مبنای GIS، مجموعه مقالات همایش ژئوماتیک، سازمان نقشه برداری کشور، ص 11.

11 - غفاری گیلانده، ع. کاملی فر، ز و یزدانی، م. (1393) اولویت بندی تناسب اراضی در فرایند مکان‌گزینی فضای سبز شهری با استفاده از فنون تحلیل چند معیاره مطالعه موردی: منطقه یک شهرداری تبریز، نشریه تحقیقات کاربری علوم جغرافیایی، سال چهاردهم، شماره 32، ص 20.

12 - غفاری، ر. و شفقی، س.(1389) ارزیابی سازگاری کاربری اراضی شهری با استفاده از مدل تصمیم‌گیری چند معیاره فازی. مطالعات و پژوهش‌های شهری و منطقه‌ای. سال اول، شماره چهارم.ص 59-76.

13 - فاضل­‌نیا، غ. کیانی، ا و محمودیان، ح. (1390) مکان­یابی و اولویت‌بندی پارک‌های شهری با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبیTOPSIS و سیستم اطلاعات جغرافیایی، پژوهش های جغرافیای انسانی، شماره 78،ص 137-152.

14 - فتاحی، م. و آقاجانی، ح. (1391) الگوهای توسعه مجتمع‌­های مسکونی با روش تصمیم­‌گیری چند معیاره (FuzzyAHP_OWA) مبتنی بر GIS مطالعه موردی: شهر مشهد. فصل نامه جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری چشم‌انداز زاگرس. سال چهارم. شماره 13. ص 21.

15 - فلاح ­شمسی، ر. سبحانی، ه. سعید، ا. درویش صفت، ع. و فرجی دانا، ا. (2006) مکان یابی خودکار کاربری زمین با استفاده از ارزیابی چند عامله تناسب سرزمین مطالعه موردی: برنامه ریزی اقتصادی زمین در حوضه آبخیز کلیبرچای وسطی(ارسباران شمالی)، جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، شماره59، ص 10.

16 - قربانی، ر. محمود زاده، ح و تقی پور، ع. (1392) تحلیل تناسب اراضی (LSA) برای توسعه شهری در محدوده مجموعه شهری تبریز با استفاده از روش تحلیل فرایند سلسله مراتبی. جغرافیا و آمایش شهری- منطقه‌ای، شماره 8، ص 1-14.

17 - کنعانی، م. دیوسالار، ا. قدمی، م.(1390) پهنه­بندی کاربری توسعه شهری بر اساس توان‌های اکولوژیک مطالعه موردی: استان مازندران. فصلنامه جغرافیا و آمایش سرزمین. سال اول. شماره اول. ص 16.

18 - مخدوم، م.(1389) شالوده آمایش سرزمین. تهران. انتشارات دانشگاه تهران.ص 289.

19 - مزیدی، ا. و صفرزاده، م.(1390) شناسایی و رتبه­‌بندی عوامل مؤثر بر کاربری اراضی مسکونی با استفاده از تکنیک­های MADM مطالعه‌­ی موردی؛ شهر یاسوج. جغرافیا و توسعه. شماره 21. ص 81-96.

20 - نصیری، ا. (1388) کاربرد تلفیق روش‌های تصمیم گیری چند معیاره مکانی(SMCDM) با GIS در کاربری اراضی شهری. همایش و نمایشگاه ژئوماتیک.

21 - Juan, S.L., Jeronimo, T.S., Pedro, S.E., Socorro, G.C., 2013. Geographical Information Systems (GIS) and Multi-Criteria Decision Making (MCDM) methods for the evaluation of solar farms locations: Case study in south-eastern Spain, Renewable and Sustainable Energy Reviews 24, pp: 544-556.

 22 - Saaty, T., (1980) The Analytical Hierarchy Process, New York, McGraw-Hill.

23 - Sharifi,M.A., M.V.,Herwijnen .2002. Spatial Decision Support Systems, Lecture Series, International Institute for Geo-Information Science and Earth Observation (ITC).

24 - Taleai, M., A.Sharifi,  R.Sliuzas and  M.Mesgari. 2007. Evaluating the compatibility of multi-functional and intensive urban land uses, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, Vol. 9 (4), pp: 375-391.