شماره ركورد :
897875
عنوان مقاله :
مدل‌سازي توسعه شهري با استفاده از رويكردهاي پيش‌پردازش آماري و مدل پرسپترون چند لايه (نمونه موردي: كلان شهر تهران)
عنوان به زبان ديگر :
Modeling urban development using statistical preprocessing techniques and Artificial Neural Network: The case of Tehran metropolis
پديد آورندگان :
حيدريان، پيمان نويسنده دانشگاه شهيد چمران,اهواز,ايران Heydarian, peyman , رنگزن، كاظم نويسنده دانشگاه شهيد چمران,اهواز,ايران Rangzan, Kazem , ملكي، سعيد نويسنده دانشگاه شهيد چمران,اهواز,ايران maleki, Saeed , تقي زاده، ايوب نويسنده دانشگاه شهيد چمران,اهواز,ايران Taghi Zadeh, Ayob
اطلاعات موجودي :
فصلنامه سال 1394 شماره 60
رتبه نشريه :
علمي پژوهشي
تعداد صفحه :
22
از صفحه :
97
تا صفحه :
118
كليدواژه :
neural network , least squares regression , RS , statistic preprocessing , مدل‌سازي , RS , GIS , GIS , پيش‌پردازش آماري , شبكه عصبي , GIS. , رگرسيون حداقل مربعات , RS , Keywords: modeling urban development , توسعه شهري
چكيده فارسي :
پايداري در توسعه شهري به علت سطوح بالاي شهرنشيني تقريباً در كل بخش هاي جهان، به يك موضوع مهم تبديل شده است. بنابراين براي رسيدن به توسعه پايدار شهري و همچنين تصميم گيري بهتر براي جهت دهي توسعه در آينده، بازبيني دائمي فرآيندهاي ديناميك شهري با توجه به توسعه در گذشته و پيش بيني آن در آينده، اجتناب ناپذير است. هدف پژوهش حاضر، مدل سازي و پيش بيني توسعه كلان شهر تهران با استفاده از روش رگرسيون حداقل مربعات معمولي (OLS) و مدل شبكه عصبي مصنوعي (پرسپترون چندلايه (MLP)) با در نظر گرفتن دوره 11 ساله 1385_1374 است. براي اين منظور ابتدا، معيارهاي موثر در فرآيند توسعه شهري از سازمان هاي مربوط جمع آوري، آناليز و آماده سازي شدند و نقشه هاي كاربري زمين براي سال هاي مورد نظر از تصاوير ماهواره لندست استخراج شد و با استفاده از داده هاي اتوكد سازمان نقشه برداري و نقشه هاي موجود بهبود داده شدند. سپس صحت سنجي نقشه ها و آشكارسازي تغييرات انجام شد. نتايج آشكارسازي تغييرات با ضريب كاپاي 91.85% نشان مي دهد كه بيشترين افزايش مساحت در مناطق ساخته شده ( 5886.38 هكتار) و بيشترين كاهش مساحت در زمين باز ( 5328.89 هكتار) رخ داده است. بر مبناي اين تغييرات و براي اجتناب از روش سعي و خطا در انتخاب بهترين تركيب معيارهاي ورودي به مدل، با استفاده از روش OLS پيش پردازشي روي اين معيارها صورت گرفت. در مرحله بعد با در نظرگرفتن خروجي روش OLS، 11 متغير مستقل بعنوان ورودي به مدل انتخاب شدند. سپس مدل سازي پتانسيل تبديل كاربري براي سال 1396، با استفاده از روش MLP انجام شد و با روش زنجيره ماركف نقشه كاربري اراضي براي سال 1396 پيش بيني شد. در نهايت نتايج نشان داد كه پيش بيني صورت گرفته نسبت به مطالعات گذشته به واقعيت هاي زميني نزديك تر است و بيشترين ميزان توسعه در سال 1396 در بخش هاي شرقي، شمال غرب و غرب كلان شهر تهران رخ خواهد داد 2 روش شناسي براي دستيابي به اهداف اين مطالعه، ابتدا معيارهاي موثر در فرآيند توسعه شهري از سازمان هاي مربوط جمع آوري، آناليز و آماده سازي شدند. نقشه هاي كاربري زمين براي دوره مورد مطالعه (1385-1374) از تصاوير ماهواره لندست استخراج شد و با استفاده از داده اتوكد و نقشه هاي موجود بهبود داده شدند. سپس صحت سنجي نقشه ها و آشكارسازي تغييرات انجام گرفت و بر مبناي اين تغييرات، به منظور اجتناب از روش سعي و خطا در انتخاب بهترين تركيب معيارهاي ورودي به مدل، با استفاده از روش OLS پيش پردازش روي اين معيارها صورت گرفت. در مرحله بعد با در نظر گرفتن خروجي روش OLS، متغيرهاي مستقل به عنوان ورودي به مدل انتخاب شدند. در نهايت، با استفاده از روش MLP مدل سازي پتانسيل تبديل هر كاربري انجام گرفته و با به كارگيري روش زنجيره ماركوف نقشه كاربري اراضي براي سال 1396 پيش بيني شد. بحث در مطالعه حاضر، رگرسيون حداقل مربعات معمولي (OLS) و مدل شبكه عصبي پرسپترون چند لايه (MLP) براي شناسايي و بهبود درك ما از نيروهاي اجتماعي اقتصادي، فيزيكي و كاربري زمين كه بر توسعه شهري تأثير مي گذارند، و نيز براي يافتن تأثيرات نابرابر اين عوامل و محتمل ترين مكان ها براي توسعه شهري آينده كلان شهر تهران مورد استفاده قرار گرفتند. با توجه به تنوع و تعداد بالاي عوامل تأثيرگذار در اين فرآيند و نتايج تحقيق مي توان اين گونه بيان كرد، كه فناوري هاي RS و GIS توليد و تجزيه و تحليل حجم عظيمي از داده هاي مكاني و غير مكاني را امكان پذير و تسريع مي بخشند و يك خروجي با درجه بالايي از صحت و دقت را در كوتاه ترين زمان ممكن امكان پذير مي سازند. برتري اين مطالعه نسبت به مطالعات گذشته در اين است، كه از فرآيند پيش پردازش متغيرهاي مستقل ورودي به مدل با استفاده از روش OLS استفاده شد و در نتيجه از بين داده هاي موجود بهترين تركيب انتخاب شد. در مطالعات گذشته پيش پردازشي روي متغيرهاي ورودي به مدل صورت نگرفته و اگر هم انجام شده، بيشتر از روش سعي و خطا استفاده شده است. از آن جمله مي توان به تحقيق طيبي و همكاران در سال 1390در زمينه پيش بيني توسعه شهري گرگان و تحقيق كرم و يعقوب نژاد اصل در سال 1392 در زمينه توسعه كالبدي شهر كرج اشاره كرد. همچنين با بررسي هاي ميداني و دور كاوي با استفاده از ابزارهاي موجود، نتايج نشان داد كه پيش بيني صورت گرفته نسبت به مطالعات گذشته به واقعيت هاي زميني نزديك تر است و روند توسعه موجود را دنبال مي كند. 4 نتيجه گيري نتايج مطالعه حاضر نشان مي دهد كه بيش ترين ميزان توسعه شهري كلان شهر تهران براي چشم انداز 1396 در بخش هاي غربي و شرقي خواهد بود. اين نتايج نشان دهنده اعتبار و صحت مدل بوده كه با واقعيت كاملاً سازگار و منطبق است و مي تواند به عنوان مدلي اجرايي در برنامه ريزي هاي چشم انداز آينده كلان شهر تهران بسيار راه گشا بوده و مورد استفاده قرار گيرد. البته براي ارتقاء و افزايش هر چه بيشتر ضريب اطمينان مدل، در مطالعات آتي مي توان از معيارهاي تأثيرگذار بيشتري مانند مالكيت، قيمت زمين و مراكز تجاري استفاده كرد كه به دليل وجود محدوديت هايي استفاده نشده اند، و مي توانند در فرآيند توسعه و رشد شهري كلان شهر تهران بسيار تأثيرگذار باشند.
چكيده لاتين :
1Introduction: In late 2011, the worldamp;rsquo;s population surpassed the 7 billion and it is currently growing by an additional 78 million persons every year. Most of the future population growth will occur in developing countries, particularly in less developed countries (United Nations, 2011: 7). This increasing population pressure is leading to unregulated growth (Maithani, 2009: 364), Sprawl, horizontal spread of urban areas, rapid changes in land use and increasing trend of environmental degradation (Dewan and Yamaguchi, 2009: 390). In order to alleviate ,adverse effects of urbanization on the environment and maintain optimal ecosystem function (Fang et al., 2005: 295), spatial and temporal patterns of land use and land cover changes (LULC), and subsequently the factors affecting these changes(Serra et al., 2008: 190), are important in developing rational economic, social and environmental policies (Long et al., 2007: 351 Dewan and Yamaguchi, 2009: 390). Also, the advent of satellite images and geospatial technologies has paved new dimension for assessing and monitoring land use/ cover changes (Mussie et al., 2011: 2149). Encountered to these severe negative impacts, there is an urgent need for urban planners to develop predictive models of urbanization. These models not only provide an understanding of the urban growth process but also provide realizations of the numerous potential growth scenarios taken by urban area in future (Maithani, 2010: 36). Despite enormous researchers on urbanization, modeling using intelligent methods is still obscure issues such as the ordering importance and number of input data in this field is required. Thus, due to lack of a systematic method to find the best combination of input parameters, we have on the way we have introduced amethod to fill this gap. The present study was aimed to model development of metropolitan Tehran using Multilayer Perceptron Neural Network model and Ordinary Least Squares regression (OLS) for preprocessing the input parameters to the model. 2 Methodology To satisfy end of the present study, at first, effective criteria in the urbanization process were collected from associated organizations, analyze, and prepared. Land use map for the study period (20061995) was extracted from the Landsat images and was improved using AutoCAD data and available map. Then, accuracy assessment of maps and change detection were performed and based on these changes, in order to avoid the trial and error method for choosing the best combination of input parameters to the model, using OLS preprocessing was performed according to criteria. Then, given to output method of OLS, the independent variables were chosen as input to the model. Finally, using Multilayer Perceptron algorithm of Artificial Neural Network, transition potential modeling for each criterion undertaken, and the Markov chain method the land use map for the year 2017 was predicted. 3 Discussion In the present study, Ordinary Least Squares regression (OLS) and Multilayer Perceptron algorithm of Neural Network were used to identify and improve our understanding of the socialeconomic, physical and land use forces that affecting urbanization, as well as finding the unequal impact of these factors and the most likely location for future urban development of metropolitan Tehran. Due to the large number and variety of factors affecting in the process and research results it can be notedthat RS and GIS technology allow us to generate and analyze large amounts of spatial and spatial data and output with a high degree of accuracy in the shortesttime. The advantage of this study compared to previous studies, is to use OLS method on input independent variables to the preprocessed model. Previous studies did not refer to preprocessing on input variables to the model, and if so, trial and error method is used. Among them, research conducted by Tayebi et al and Kamiab et al (1390 year) on predicted urbanization of Gorgan city and that Karam and Yaghob Nezhade Asl (1392 year) on thephysical development of Karaj city are substantial. Also, surveys field and remotely sensed results showed that the predictions compared to previous studies are closer to the ground realities and follows the available development trend. 4 Conclusion Results of the present study show that most urbanization trends of metropolitan Tehran for theprospect of the year 2017 will be concentrated in the eastern and western parts. These results indicate the validity of the model, fully consistent with the facts and can be implemented as a model in planning for the future prospects of metropolitan Tehran. However, to upgrade and increase the reliability of the model more efficiently, future studies can be used in a promising manner such as property, land prices and commercial centers, that due to restrictions available are not used here, and the urbanization process of metropolitan Tehran can be very influential. Keywords: modeling urban development, statistic preprocessing, least squares regression, neural network, RS, GIS. United Nations, (2011), Department of Economic and Social Affairs Population Division, World population prospects. Maithani, S, (2009), A Neural Network based Urban Growth Model of an Indian City, J. Indian Soc. Remote Sensing, 37, 363-376. Dewan, A.M, Yamaguchi, Y, (2009), Land use and land cover change in Greater Dhaka, Bangladesh: Using remote sensing to promote sustainable urbanization, Applied Geography, 29, 390-401. Fang, Sh, Gertner, G.Z, Sun, Zh, and Anderson, A.A, (2005), The impact of interactions in thespatial simulation of the dynamics of urban sprawl, Landscape and Urban Planning, 73, 294-306. Serra, P, Pons, X, Saur, D, (2008), Landcover and landuse change in a Mediterranean landscape: A spatial analysis of driving forces integrating biophysical and human factors, Applied Geography, 28, 189-209. Long, H, Tang, G, Li, X, and Heilig, G.K, (2007), Socioeconomic driving forces of landuse change in Kunshan, the Yangtze River Delta economic area of China, Journal of Environmental Management, 83, 351-364. Maithani, S, (2010), Application of Cellular Automata and GIS Techniques in Urban Growth Modelling: A New Perspective, Institute of Town Planners, India Journal, 7, 36 - 49. Mussie, G, Tewolde, Cabral, P, (2011),Urban Sprawl Analysis and Modeling in Asmara, Eritrea, Remote Sensing, 3, 21482165.
سال انتشار :
1394
عنوان نشريه :
جغرافيا و برنامه ريزي محيطي
عنوان نشريه :
جغرافيا و برنامه ريزي محيطي
اطلاعات موجودي :
فصلنامه با شماره پیاپی 60 سال 1394
كلمات كليدي :
#تست#آزمون###امتحان
لينک به اين مدرک :
بازگشت