مدل سازی تغییرات پوشش اراضی استان گلستان با استفاده از مدل سازی تغییرات کاربری (Land Change Modeler)

پیشینه و هدف در طی چند دهه اخیر، تغییر کاربری اراضی تحت اثر عوامل محیطی و انسانی سبب بروز اثرات جدی بر محیط زیست و اقتصاد در استان گلستان شده است. از طرفی عرصه های مرتعی و طبیعی وسیعی بدون رعایت اصول اکولوژیکی و علمی به زیر کشت محصولات زراعی رفته یا در جهت مقاصد خاص مورد بهره برداری قرار گرفته و تبدیل به سایر کاربری ها شده اند. در حالی که بسیاری از این اراضی استعداد کاربری های جدید را دارا نبوده و استعداد فرسایشی بالایی دارند که در نتیجه این امر شاهد فرسایش خاک به ویژه در اراضی شیب  دار و ایجاد سیلاب های ویرانگر خواهیم بود. لذا داشتن آگاهی از نوع و نحوه استفاده از اراضی و تغییرات احتمالی آن در طی زمان که از موارد مهم جهت برنامه ریزی و سیاست­ گذاری در کشور خواهد بود لازم و ضروری است. این مطالعه با هدف آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی استان گلستان در طی سال های ۱۳۶۵ تا ۱۳۹۸ و پیش بینی وضعیت  کاربری اراضی منطقه برای سال­ ۱۴۲۹ با استفاده از رویکرد مدل ساز تغییر زمین LCM  انجام شد.مواد و روش ­ها به منظور پایش روند تغییرات کاربری اراضی منطقه مورد ­مطالعه از تصاویر ماهواره ­ای لندست ۵ و ۸ (سنجنده TM و OLI مربوط به سال های ۱۳۶۵، ۱۳۸۰ و ۱۳۹۸) استفاده شد. تفسیر و پردازش داده­ های ماهواره ­ای در نرم ­افزار ENVI انجام گرفت. سپس پیش­پردازش ­های لازم بر روی تصاویر اعمال شد. ابتدا تصاویر مورد­ نظر با­ هم موزاییک شده و سپس بر اساس مرز استان برش داده شد. جهت شناسایی و تفکیک پدیده ­ها از یکدیگر، تصویر رنگی کاذب تهیه شد. در ادامه از روش طبقه ­بندی نظارت­شده با روش حداکثر احتمال (Maximum likelihood) استفاده شد. در این مرحله پنج کلاس کاربری شامل مرتع، زراعت، جنگل، مسکونی و پیکره ­های آبی تعریف گردید. نقشه ­های کاربری اراضی مربوط به سال­ های ۱۳۶۵، ۱۳۸۰ و ۱۳۹۸ تهیه شد. از رویهم­ گذاری نقشه ­های پوشش زمین مربوط به سال­ های ۱۳۶۵، ۱۳۸۰ و ۱۳۹۸ به عنوان ورودی مدل LCM و نقشه ­های مدل رقومی ارتفاع (DEM) و لایه­ های جاده و آبراهه برای تحلیل تغییرات منطقه و پیش بینی تغییرات کاربری سرزمین سال ۱۴۲۹ استفاده شد. پس از انجام تجزیه  و تحلیل ­های لازم به ­منظور آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی میان دوره­ های زمانی مورد نظر، نقشه های تغییرات و انتقال کاربری ها تهیه شد. در­ نهایت میزان کاهش و افزایش­ در هر کاربری، میزان تغییرات خالص، تغییر خالص از سایر کاربری­ ها به یک طبقه مورد نظر، مناطق بدون تغییر و انتقال از هر کاربری به کاربری دیگر در طبقات گوناگون پوشش سرزمین به ­صورت نقشه و نمودار تهیه و مورد تجزیه و تحلیل واقع شد.نتایج و بحث این تحقیق با ­هدف پیش­بینی و مدل ­سازی تغییرات کاربری اراضی در یک دوره ۳۳ ساله در استان گلستان انجام شد. بر اساس نتایج طی این دوره، مساحت مراتع استان کاهش زیادی داشته که این میزان تغییرات کاهشی معادل مساحتی برابر با ۱۸۱۱۸۱.۲۵ هکتار بوده است. بخش زیادی از کاهش مراتع در اثر تبدیل آن به اراضی زراعی است که دلیل آن را می توان افزایش جمعیت و نیاز به گسترش اراضی زراعی دانست. مساحت اراضی جنگلی نیز، طی سال های مذکور از مقدار ۳۹۳۰۱۸.۷۵ هکتار به مقدار ۳۴۹۱۴۳.۷۵ هکتار در سال ۱۳۹۸ رسیده که کاهشی بالغ بر ۴۳۸۷۵ هکتار (۲.۲ درصد) نشان داده است. به طور کلی تخریب عرصه های مرتعی و جنگلی امری است که بخصوص در کشورهای در  حال توسعه به دلیل افزایش جمعیت، رشد تکنولوژی و رعایت نکردن اصول اکولوژیکی و اجرای قوانین قابل مشاهده است. همچنین نتایج حاصل از نقشه های طبقه بندی شده طی سال های مذکور نشان دهنده این است که بیشترین مقادیر تغییرات منطقه مرتبط با اراضی زراعی بوده به طوری که میزان این اراضی طی همین دوره ۱۷۳۷۰۰ هکتار برابر با ۸.۵ درصد افزایش داشته است. میزان تغییرات کاربری مربوط به کلاس اراضی مسکونی نیز با روند افزایشی از مقدار ۱۸۷۳۱.۲۵ هکتار در سال ۱۳۶۵ به ۳۷۵۱۸.۷۵ هکتار در سال ۱۳۹۸ رسیده که با افزایشی معادل ۱۸۷۸۷.۵۰ هکتار (۰.۹ درصد) در طی این دوره مواجه بوده است. افزایش جمعیت به سرعت باعث توسعه مناطق مسکونی و شهری و افزایش سطح این نوع کاربری با شیب نسبتا زیادی به خصوص در سال های اخیر شده است که می توان بخشی از آن را به برنامه های دولت در زمینه ساخت وساز مسکن در مناطق اطراف شهرها نسبت داد. این افزایش سطح اراضی زراعی به خصوص در مناطق مرکزی و شرق استان محسوس تر است و می تواند زنگ خطری برای آینده باشد به این معنی که در یک روند نامحسوس اراضی مرتعی و جنگلی تبدیل به اراضی زراعی دیم و پس از مدتی بهره برداری غیراصولی، در نهایت به صورت اراضی بایر و غیرقابل استفاده در می آیند. از طرفی این امر می تواند گویای افزایش جمعیت و تقاضای اسکان و در پی آن تامین نیازهای ساکنین منطقه تهدیدی برای اراضی مرتعی باشد که لازم است به جای افزایش سطح اراضی زراعی و مسکونی و تبدیل اراضی مرتعی به چنین کاربری هایی که خود پشتوانه بخش کشاورزی محسوب می شوند، سیاست افزایش بهره وری در بخش کشاورزی دنبال گردد. در خصوص پیکره های آبی می توان بیان نمود که در طی این دوره زمانی به میزان ۱.۶ درصد معادل ۳۲۵۶۸.۷۵ هکتار افزایش نشان داده است. این مقدار افزایش پیکره های آبی را تا حدی می توان به بارندگی های فراوان و آبگیری پیکره های آبی و حتی جاری شدن سیل در مناطق مختلف استان در سال ۱۳۹۸ نسبت داد. پیش بینی میزان تغییرات کاربری اراضی در سال ۱۴۲۹ گویای آن است که در سال های آتی نیز از سطح مراتع و جنگل ها در محدوده مطالعاتی به ترتیب به میزان ۱۳۱۹۰۶.۲۵ و ۲۹۱۶۰۰ هکتار کاسته شده و در مقابل سطح اراضی زراعی و مناطق مسکونی به ترتیب به مقدار ۱۶۴۱۳۷.۵۰ و ۲۵۳۱۳.۲۵ هکتار افزایش خواهد یافت. از این رو اتخاذ تدابیر و سیاست های لازم در خصوص کاهش بیشتر اراضی جنگلی و مرتعی امری اجتناب ناپذیر خواهد بود.نتیجه گیری اگر چه شناخت شرایط کاربری های مختلف اراضی در طی دوره های آتی، برنامه ریزی برای آینده را به واسطه ایجاد اطلاعات به لحاظ الگوی پراکنش مکانی آن ها تسهیل می کند ولی حفظ و ایجاد شرایط پایدار برای آینده هم به لحاظ آماری و هم به لحاظ اکولوژیکی از محدودیت های آن است. این محدودیت ها نقش مهمی در استفاده مطمئن از کاربری های مختلف اراضی در فرآیند برنامه ریزی ایفا می کند. بنابراین ایجاد شرایط پایدار در منطقه و مدل سازی آن به منظور استفاده منظم و پایدار از منابع طبیعی یک منطقه از پیش شرط های رسیدن به چشم اندازها و اسناد بالادستی از جمله طرح توسعه پایدار است. 

Keywords:

مدل سازی , کاربری اراضی , مدل سازی تغییرات کاربری (LCM) , زنجیره مارکوف , استان گلستان