مدل سازی گسترش شهر در اراضی پیرامونی با استفاده از سلول های خودکار (CA) و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) (مطالعه موردی: منطقه 7 اصفهان)

نویسندگان

چکیده

گسترش بی‌رویه شهر در اراضی پیرامونی از مهم‌ترین مسائل برای مدیران و برنامه‌ریزان شهرها در سطوح گوناگون است. از آن‌جا که امروزه بررسی روند تغییرات کاربری اراضی به کاربری شهری نقشی اساسی را در تصمیم‌گیری‌ها و برنامه‌ریزی‌های بلند مدت بازی می‌کند، پیش‌بینی روند گسترش شهر و مدل‌سازی آن در آینده با روش‌های دقیق جهت مدیریت و کنترل گسترش شهری بیش از پیش ضرورت می‌یابد. در این میان یکی از روش‌های مدل‌سازی گسترش و توسعه شهری مدل سلول‌های خودکار است. این مدل به دلیل برخورداری از ماهیت پویا، قابلیت تلفیق با سایر مدل‌ها، امکان اصلاح مدل و در دسترس بودن داده‌های مورد نیاز، به طور گسترده‌ای در مطالعات شهری به کار گرفته شده است. این مدل دارای محدودیت‌هایی نیز بوده که تلاش‌هایی برای رفع محدودیت‌های آن در تحقیقات مختلف صورت گرفته است. در این مقاله برای افزایش کارآیی مدل سلول‌های خودکار و رفع محدودیت‌های آن از تلفیق مدل سلولهای خودکار با مدل AHP استفاده شده است؛ و میزان دقت آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقاله حاضر از نظر هدف، کاربردی بوده که مبانی نظری آن به شیوه‌ی اسنادی گردآوری و جهت تحلیل موضوع از روش‌های کمّی و مقایسه‌ای استفاده شده است. در این پژوهش ابتدا عوامل تاثیر گذار در گسترش شهری تدوین شده است. سپس نقشه‌ی احتمالی تناسب اراضی با استفاده از روش AHP در محیط GIS تولید شده و پس از تعریف اجزا مدل سلول‌های خودکار، گسترش شهری در سال 1390 بر مبنای داده‌های سال 1385 مورد پش‌بینی قرار گرفته است. به منظور بررسی دقت مدل، از محاسبه‌ی ضریب کاپا استفاده شده است. ضریب کاپای محاسبه شده برابر با 89/0 بوده که بیانگر توافق 89 درصدی پیش‌بینی صورت گرفته با واقعیت است. مقایسه‌ی ضریب کاپای به دست آمده با مقدار استاندارد آن نشانگر دقت مناسب مدل و افزایش کارآیی مدل سلول‌های خودکار در صورت تلفیق با مدل AHP است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling Urban Expansion in Pripheral Lands Through Cellular Automata (CA) and Analytic Hierarchichal Process, Case Study of Isfahan’s 7th Municipal District

نویسندگان [English]

  • M. Mohammadi
  • E. Malekipour
  • A. Sahebgharani
چکیده [English]

Extended Abstract
1-Introduction
Nowadays, urban expansion in peripheral lands is one of the most important issues for urban planners in various levels of decision making and decision taking. For recognizing this phenomenon, planners need to understand the current and future state of the urban expansion system. Therefore they require an accurate and appropriate tool for predicting the future. Moreover, plans and programs which are prepared for promoting the present state are failed because of the lack of proper tools for prognosticating the future state of urban expansion. Thus, this study aims to provide a CA-based model through combination of basic rules of CA model and AHP for predicting the future urban expansion in peripheral lands.
2-Theotetical Bases
For the first time the main idea of CA model, has represented by Turing in 1930. After that, in 1940, the concept of CA has been evolved in computer science by Ulam and Newman. Then Conway developed a CA model which is known “game of life”, in University of Cambridge. The application of CA model in the field of urban planning begins with the Tobler’s efforts in Michigan University that is called cellular geography in 1970, and up to now a lot of activities have been done for improvement and making the CA models better for modeling the real world. CA model includes four components: state, lattice, neighborhood and transition rules. Conventional CA model has some limitation. For this reason, in this paper, basic rules of CA model are combined with the AHP and probabilistic approaches to enhance the efficiency of the model. The conventional CA models are unresponsive to the different weights of influential factors in urban expansion process. For this reason and because of the capabilities of AHP model, in this research CA model is combined with the AHP.
3-Discussion
The urban expansion in peripheral lands depends on factors that influence the probability of transforming the vacant areas to the occupant areas. Therefore, first, the influential factors are extracted from reviewing the literature which is related to the research topic. After that the weaknesses of conventional CA model and the methods for ameliorate them have been determined. Then the AHP method and probabilistic approaches have been chosen for calibrating CA model and attain the transition rules. After the calibration methods the conceptual framework of the model is designed and converted to computational codes through MATLAB programming language. Then the transformation rate was calculated via regression model, and it is imported to the designated model with the maps that were prepared, overlaid and rasterized in GIS. Finally the Kappa coefficient is calculated for examination the coincidence of the results of the model and real expansion.
4-Conclusion
The results show that the combination of CA model with AHP and probabilistic aprroaches provide an appropriate tool for pridicting the future urban expansion in pripherial lands.

کلیدواژه‌ها [English]

  • analytic hierarchichal process
  • urban expansion
  • urban modeling
  • Cellular Automata
  • Isfahan’s 7th municipal district