Land use change detection using remote sensing and GIS (Case study: Qhaemshahr city)

Subject Areas : environmental management

Gholam Reza Sabzghabaei ¹ , Kaveh Jafarzadeh ² , Seyedeh Soolmaz Dashti ³ , Shaharam Yousefi Khanghah ⁴ , Mojgan Bazmara Baleshti ⁵

1 - Assistant Professor, Department of Environment, College of Environment and Natural Resources, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran.*(Corresponding author)
2 - M.Sc of Assessment and Land use planning, College of Environment and Natural Resources, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran.
3 - Assistant Professor, Department of Environment, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
4 - Assistant Professor, Department of Rangeland and Watershed, College of Environment and Natural Resources, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran
5 - M.Sc of Assessment and Land use planning, College of Environment and Natural Resources, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran.

Received: 2015-06-26 Accepted : 2016-02-16 Published : 2017-09-23

Keywords: Change detection, super wised classification, land use, Qhaemshahr,

Abstract :

Background and Objective: One of the main issues in regional planning and development is land use change by human activities. Considering the benefits and potentials of satellite data, we can use remote sensing to extract and find this changes. Method: In this study, land use changes of Qhaemshahr in a 15 years term has been detected. In this study, ETM+ images of 1999 and OLI images of 2014 of Landsat satellite has been used. After pre-processing via super wised classification, land use map has been extracted. Findings: Finally 5 land use types has been identified in this region. The kappa coefficient and the overall accuracy was 98.4 % and 0.97 % for ETM+ results and 99.67% and 0.97% for OLI results sequentially. The results showed that agricultural lands, forest, water covered areas has been converted to building zone and garden. The Results showed that 27.26% increase in garden regions, and 45.32 % decrease in agricultural zones during 15 years, also Forest lands and water covered decreased and building zones increased during 15 years. Discussion and Conclusion: The results confirm that satellite information for extracting land use maps and detecting land use changes is an effective method for planning the natural resources management.

References:

1. مخدوم. م، درویش­صفت. ع. ا، جعفرزاده. هـ.و مخدوم. ع، 1380، ارزیابی و برنامه‌ریزی محیط‌زیست با سامانه اطلاعات جغرافیایی، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ چهارم.


2. Ramankutty N., 2006. Global Land Cover Change: Recent Progress, Remaining Challenges. Pages 9- 40.in Lambin, E. F. and H. Geist. (Eds.). Land-use and Land-cover Change. Springer. Berlin Heidelberg New York. 222 PP.


3. Helming K., 2008. Sustainability Impact Assessment of Land use Changes. Springer. Berlin Heidelberg, New York. PP 507.


4. World Bank Environment Department, 1993. Environmental Assessment Sourcebook, Update No. 3, April.


5. Yang X., Lo C., 2002. Using a time series of satellite imagery to detect land use and land cover changes in the Atlanta, Georgia metropolitan area. International Journal of Remote Sensing, 23: 1775- 1798.


6. Chen J., Gong P., He C., Pu R. and Shi P., 2003. Land-use/land-cover change detection using improved change-vector analysis. Photogrammetric engineering and remote sensing, 69: 369-380.


7. Lu D., Mausel P., Brondizio E. and Moran, E., 2004. Change detection techniques. Int.J.RemoteSens.Vol. 25, No. 12, PP. 2365-2401.


8. Kelarestaghi A., JafarianJeloudar Z., 2011. Land use/cover change and driving force analyses in parts of northern Iran using RS and GIS techniques. Arabian Journal of Geosciences 4, 401-411.


9. Kamusoko C., Aniya M., 2007. Land use/cover change and landscape fragmentation analysis in the Bindura District, Zimbabwe. Land Degradation & Development 18, 221-233.


10. Yuan F., Bauer M. E., Heinert N. J., Holden G. R., 2005. “Multi-level Land Cover Mapping of the Twin Cities (Minnesota) Metropolitan Area with Multi-seasonal Landsat TM/ETM+ Data”, Geocarto International, P 317–328.


11. Jensen J.R., 2007. Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective. Pearson Hall, p 592.


12. Letchumy B. M., and MdSaid M., 2009. Land Use Land Cover Change Detection Using Remote Sensing Application for Land Sustainability, International Conference on Fundamental and Applied Sciences (ICFAS 2012).


13. Omo-Irabor O. O., Oduyemi K., 2007. “A hybrid image classification approach for the systematic analysis of land cover (LC) changes in the Niger delta region”, 5th   International Symposium on spatial data quality, The Netherlands. 


14. Scheer L., Sitko R., 2007. Assessment of some forest characteristics employing Ikonos satellite data. Journal of Forest Science, 53: pp 345–351.


15. Fan F., Wang Q., Wang, Y., 2007. Land use and land cover change in Guangzhou, China, from 1998 to 2003, based on Landsat TM/ETM+ imagery. Sensors 7: 1323-1342.


16. Alig R.J., Kline J. D., and Lichtenstein M., 2004. Urbanization on the US landscape: Looking ahead in the 21st century. Landscape Urban Plan, 69: 219–234.


17. Zhang J., Zhang Y., 2007. Remote sensing research issues of the national land use change the national land use change program of China. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, P 461–472.


18. محمداسماعیل. ز، 1389، پایش تغییرات کاربری اراضی کرج با استفاده از تکنیک سنجش از دور، نشریه پژوهش خاک (علوم و آب). 24 (1):81.


19. یوسفی.ص، مرادی. ح، حسینی. س. ح و میرزایی. س،1390، پایش تغییرات کاربری اراضی مریوان با استفاده از سنجنده­های TM و ETM⁺ ماهواره landsat، مجله کاربرد سنجش از دور و  GISدر علوم منابع طبیعی. 2(3): صص97-105.


20. فیضی­زاده. ب، عزیزی. ج و ولیزاده. ک، 1386، استخراج کاربری­های اراضی شهرستان ملکان با استفاده از تصاویر ماهواره­ای ETM⁺ لندست 7، مجله امایش سرزمین. 2(3): صص1-10.


21. تولایی. س و حاجی­نوروزی ن، 1385، تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده ازGIS  و RS، مطالعه موردی شهرستان پاکدشت، نشریه علوم جغرافیایی، ش 6 و 7، صص 27-40.


22. حسینی. س. ع و رستم­تاش. ح، 1392، بررسی اثرات طراحی شهری بر کیفیت محیط شهری با استفاده از GIS (نمونه موردی: شهرستان قائم­شهر)، اولین کنفرانس معماری و فضای شهری پایدار، دانشگاه فردوسی مشهد، 15 صفحه.


23. براتی­قهفرخی. س، سلطانی­کوپایی. س، خواجه­الدین ج و رایگانی. ب، 1388، بررسی تغییرات کاربری اراضی در زیر حوزه قلعه شاهرخ با  استفاده از سنجش از دور، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 47 (1)، صص 349-365.


24. Prenzel B., 2004. Remote sensing-based quantification of land-cover and land-use change for planning. Progress in Planning 61, 281-300.


25. Longley P. A., 2002. Geographical information systems: will developments in urban remote sensing and GIS lead to ‘better’ urban geography? Progress in Human Geography, vol 26, 2: pp. 231-239.


26. Tso B., Mather P.M., 2009. Classification methods for remotely sensed data. 2nd ED. Chapter 2-3, Taylor and Francis Group. America. P 376


27. Munyati C.h., 2004. Use of principal component analysis (PCA) of remote sensing images in wetland change detection on the Kafue flats, Zambia. Geocarto Int. Vol.19, No.3, PP11-22.


28. حسینی. س. ز، 1381، بررسی قابلیت داده­های ماهواره­ای لندست ETM⁺ در تهیه نقشه کاربری اراضی (مطالعه موردی چمستان مازندران)، پایان­نامه کارشناسی­ارشد دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران،120صفحه.


29. علوی­پناه. س.ک و مسعودی. م، 1380، تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از داده­های رقومی ماهواره لندست TM و سیستم اطلاعات جغرافیایی، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. 8(1): صص76-65.


30. بنیادی. ا. ا و حاجی­قادری. ط، 1386، تهیه نقشه جنگل­های طبیعی استان زنجان با استفاده از داده­های سنجندهETM⁺  ماهواره لندست 7، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 42 (11)، صص 627-638.


31. ارزانی. ح، میرآخورلو. خ و حسینی. س. ز، 1388، تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از داده­های سنجندهETM⁺ ماهواره لندست 7 (مطالعه موردی قسمتی از مراتع حوزه آبخیزطالقان)، فصل­نامه­­ی علمی_پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران. 16 (2): صص160-150.


32. Hager W.H., 1987. Lateral outflow over side weirs. Journal of Hydraulic Engineering, 113(4): 491-504.


33. Jensen J.R., 2004. Digital change detection. Introductory digital image processing: A remote

sensing perspective: 467-494.

34. رسولی. ع .ا، زرینبال. م و شفیعی. م، 1388، کاربرد تصاویر ماهواره­ای با هدف تشخیص تغییرات کاربری اراضی و ارزیابی تاثیرات محیط زیستی، پژوهش­های آبخیز داری در پژوهش­ها و سازندگی، شماره82، صص 2 -11.


35. شمس. م و ملک­حسینی. ا، 1389، بررسی لزوم احداث شهر جدید در اطراف شهر کرمانشاه، فصل­نامه علمی_ پژوهشی جغرافیای انسانی، سال دوم، شماره سوم، صص 89-99.


36. خلیل عراقی. م، 1376، شناخت عوامل موثر درگسترش بیرویه شهر تهران، انتشارات دانشگاه تهران.


37. www.amar.org.ir


38. جباری. ب و حنیفه­پور. م، 1392، افزایش جمعیت و تغییر کاربری اراضی کشاورزی (مطالعه موردی: باقر شهر)، اولین همایش ملی جغرافیا، شهرسازی و توسعه پایدار.


39. تولایی. س و خزایی. ا. ل، 1385، الگوی توزیع فضایی جمعیت در نظام شهری، استان مازندران، مجله علمی_ پژوهشی انجمن جغرافیایی ایران، شماره 10 و 11.


40. حسینیان­آهنگرانی. س.ز و سعیدنیا. س. ا، 1392، بررسی و ارزیابی علل تغییر کاربری اراضی شهر قائمشهر براساس مصوبات کمیسیون ماده 5، اولین کنفرانس ملی معماری و فضاهای شهری پایدار، مشهد مقدس.


41. زائری ­امیرانی. آ و سفیانیان. ع، 1390، بررسی روند تغییرات پوشش اراضی و رشد جمعیت در محدوده شهر اصفهان با استفاده از سنجش از دور طی سال­های 1378-1366، همایش ملی ژئوماتیک تهران.


42. Peijun D.U., Xingli L., Wen C., Yan, L., Huapeng Z., 2010. Monitoring urban land cover and vegetation change by multi-temporal remote sensing information; Mining Science and Technology 20: 0922–0932.


43. امیرنژاد. ح، 1392، بررسی عوامل موثر بر تمایل کشاورزان جهت تغییر کاربری اراضی در استان مازندران، مجله تحقیقات اقتصاد کشاورزی، شماره 4، صص 87-106.


44. Abd El-Kawy O.R, Rød J.K.  Ismail H.A., Suliman A.S., 2011. Land use and land cover change detection in the western Nile delta of Egypt using remote sensing data; Applied Geography 31: 483-494.


45. کرمی. ف،1383، مطالعه قابلیت داده­های ماهواره­ای لندست جهت تعیین تخریب در جنگل­های زاگرس. پایان­نامه کارشناسی ارشد دانشکده منابع طبیعی ساری دانشگاه مازندران،71 صفحه.


46. Khakpor B., Velayati S., Kianejad G.H., 2007. The change pattern of land use in Baboltown during 1362 to 1387. Geography magazine and the development of district, 9, 45-64.


47. لطفی. ص، محمودزاده. ح، عبدالهی. م و سالکفرخی. ر، 1389، کاربرد تصاویر ماهواره­ای اسپات برای تهیه نقشه کاربری اراضی شهرستان مرند با رویکرد شیگرا، مجله کاربرد سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در برنامه­ریزی، سال اول، شماره2، صص 47- 56.


48. مهرابی. ع. ا، محمدی. م، محسنی ساروی. م، جعفری. م و قربانی. م، 1392، بررسی نیروهای محرک انسانی مؤثر بر تغییرات کاربری سرزمین (مطالعه موردی: روستاهای سیدمحله و دراسرا تنکابن)، نشریه مرتع و آبخیزداری، مجله منابع طبیعی ایران، دوره 66، شماره 2، صص 307-320.


49. Ansari N., SeyedAkhlaghiShal J. and Ghasemi M.H., 2008. The socio-economic factorseffective on the destruction of the country natural resources and its contribution in the destruction. The research of Iran range and desert, 15(4), 508-524.