Assessment of land use changes into dry land using satellite images and Geographical information system (GIS)

Subject Areas : Geospatial systems development

Alireza Moradi ¹ , Mohammad Jafari ² , Hossein Arzani ³ , Mahdieh Ebrahimi ⁴

1 - PhD. of Rangeland Management, College of Agriculture and Natural Resources, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 - Prof. College of Natural Resources, University of Tehran
3 - Prof. College of Natural Resources, University of Tehran
4 - Assis. Prof. College of Natural Resources, University of Zabol

Received: 2015-04-05 Accepted : 2015-10-24 Published : 2016-03-20

Keywords: Agricultural activities, Dehsard and Kohsefid, Landuse changes, Rangland degradation, Classification, LANDSAT 8,

Abstract :

The aim of this stydy is to proced the trend process of land cover changes as a result of land use changes into dry land using satellite images, remote sensing and GIS softwares and to find out the type and magnitude of changes by the image sensor Landsat ETM in 2000 and sensor of Landsat OLI in 2014 using ENVI®5 software and unsupervised classification methods in Dehsard and kohsefeid, Kerman province. Finally, land use classification map including rangelands, agricultural lands and gardens was specified. In order to produce the training points, field visits, GPS and Google Earth software were utilized. Supervised classification was used to assess the accuracy of classification images. Afterwards, KAPA coefficie was applied to calculate the precision of produced maps. Precision matrix was created for each map. For the detection and assessment of land use changes as compared to the others, Crosstab was used. The results of land use changes in two regions showed that in this regard, the rangelands had the most changes estimated as 77% and 73% for Dehsard and Kohsefid watersheds, respectively. The precision of classification maps was given as 98% for both watersheds. The results of this study showed that the expansion of agricultural activities concerning the rangeland ecosystems could change the rangelands into the lands with low efficiency and in two mentioned regions, 9% and 20% of changes occurred in the low efficiency lands in Dehsard nd Kohsefid watersheds, respectively.

References:

1. احدنژاد روشتی، م.، ع. زلفی و ح. شکری‌پور دیزج. 1390. ارزیابی و پیش‌بینی گسترش فیزیکی شهرها با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای چندزمانه و سیستم اطلاعات جغرافیایی، مطالعات موردی: شهر اردبیل 1400 – 1363. فصل‌نامه آمایش محیط، 15: 107-124.

2. ارخی، ص.، پ. گرائی و م. ارخی. 1387. ارزیابی روند تغییر کاربری اراضی منطقه حفاظت شده کبیرکوه با استفاده از RS و GIS، مطالعه موردی: استان ایلام. همایش ژئوماتیک، تهران، سازمان نقشه­برداری کشور،22 و 23 اردیبهشت ماه.

3. اکبری، م. 1383. ارزیابی و طبقه­بندی بیابانزایی با استفاده از تکنیک­های RS و GIS در شمال اصفهان. دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده منابع طبیعی. 177 صفحه.

4. تولایی، س. و ن. حاجی. 1385. تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از RS و GIS مطالعه موردی شهرستان پاکدشت. نشریه علوم جغرافیایی، 5(6-7): 27-40.

5. حاج عباسی، م. ع.، ا. جلالیان، ج. خواجه‌الدین و ح. کریم‌زاده. 1381. مطالعة موردی تأثیر تبدیل مراتع به اراضی کشاورزی بر برخی ویژگی‌های فیزیکی، حاصلخیزی و شاخص کشت‌پذیری خاک در بروجن. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 6(1): 149-160.

6. ربیعی، ح.، پ. ضیائیان و ع. علیمحمدی. 1384. کشف و بازیابی تغییرات کاربری و پوشش اراضی شهر اصفهان به کمک سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی. فصلنامه مدرس علوم انسانی، 9(4): 41-51.

7. روستا، ز.، س. م. منوری، م. درویشی و ف. فلاحتی. 1391. کاربرد داده‌های سنجش از دور RS و سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS در استخراج نقشه‌های کاربری اراضی شهر شیراز. مجله آمایش سرزمین، 4(6): 149-164.

8. سردشتی، م.،  ع. قنواتی، پ. ضائیان و ج. مرشدی. 1389. آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی حوزه آبخیز طالقان از سال 1987-2002 با استفاده از تصاویر ماهواره­ای لندست و سنجش از دور. همایش ملی ژئوماتیک، تهران، سازمان نقشه­برداری کشور، 19 و 20 اردیبهشت ماه.

9. سنجری، ص و ن. برومند. 1392. پایش تغییرات کاربری/ پوشش اراضی در سه دهۀ گذشته با استفاده از تکنیک سنجش از دور (مطالعۀ موردی: منطقه زرند استان کرمان). نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 4(1): 91-105.

10. صمدزادگان، ف.، ف. طبیب محمودی و ب. بیگدلی. 1391. ادغام داده‌ها در سنجش از دور و مفاهیم و روش‌ها. موسسه انتشارات، دانشگاه تهران. 312 صفحه.

11. طالب عباسی، ح. ۱۳۸۷. ارزیابی روند تحولات فضایی کاربری و پوشش اراضی در حوضه آبریز رودخانه صوفی چای مراغه با استفاده از تصاویر ماهواره­ای چند زمانه وGIS، همایش ژئوماتیک، تهران، سازمان نقشه­برداری کشور، 22 الی 23 اردیبهشت ماه.

12. علوی­پناه، س. ک. و م. مسعودی. 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):65-76.

13. فاضلی فارسانی، آ.، ر. قضاوی و م. ر. فرزانه. 1393. بررسی عملکرد الگوریتم‌های طبقه­بندی کاربری با استفاده از تکنیک‌های ادغام تصاویر( مطالعه موردی: زیر حوضه بهشت آباد). نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 6(1): 57-67.

14. فاطمی، س. ب. و ی. رضائی. 1393. مبانی سنجش از دور، چاپ سوم، انتشارات آزاده. 296 صفحه.

15. فتحی‌زاده، ح.، ا. نوحه­گر، م. فرامرزی و م. تازه. 1392. بررسی تغییرات کاربری اراضی بر اساس تجزیه و تحلیل متریک‌های سیمای سرزمین با استفاده از سنجش از دور و GIS در منطقه خشک و نیمه‌خشک دهلران، آمایش سرزمین، 5(1): 79-99.

16. نظری سامانی، ع. ا.، م. قربانی و ح. ر. کوهبنانی. 1389. ارزیابی روند تغییرات کاربری اراضی حوزه آبخیز طالقان در دوره 1366تا 1380. مرتع، 4(3): 442-451.

17. یوسفی، ص.، م. تازه، س. میرزایی، ح. ر. مرادی و ش. توانگر. 1390. مقایسه الگوریتم‌های مختلف طبقه­بندی تصاویر ماهواره­ای در تهیه نقشه کاربری اراضی (مطالعه موردی: شهرستان نور). نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 2(2): 15-24.

18. Jensen JR. 1986. Introductory digital image processing: a remote sensing perspective. 3^rd Ed. Prentice Hall, Inc.,Old Tappan, NJ. University of South Carolina, Columbus. 544 pp.

19. Longley PA, Mesev V. 2000. On the measurement and generalisation of urban form. Environment and Planning A, 32(3): 473-488.

20. Lu D, Weng Q. 2007. A survey of image classification methods and techniques for improving classification performance. International journal of Remote sensing, 28(5): 823-870.

21. Pandian M, Rajagopal N, Sakthivel G, Amrutha DE. 2014. Land use and land cover change detection using remote sensing and GIS in parts of Coimbatore and Tiruppur districts, Tamil Nadu, India.  International Journal of Remote Sensing & Geoscience, 3(1): 15-20.

22. Prabaharan S, Raju KS, Lakshumanan C, Ramalingam M. 2010. Remote sensing and GIS applications on change detection study in coastal zone using multi temporal satellite data. International Journal of Geomatics and Geosciences, 1(2): 159.

23. Prakash A, Gupta R. 1998. Land-use mapping and change detection in a coal mining area-a case study in the Jharia coalfield, India. International Journal of Remote Sensing, 19(3): 391-410.

24. Prates-Clark CDC, Saatchi SS, Agosti D. 2008. Predicting geographical distribution models of high-value timber trees in the Amazon Basin using remotely sensed data. Ecological Modelling, 211(3): 309-323.

25. Wang Y, Mitchell BR, Nugranad-Marzilli J, Bonynge G, Zhou Y, Shriver G. 2009. Remote sensing of land-cover change and landscape context of the National Parks: A case study of the Northeast Temperate Network. Remote Sensing of Environment, 113(7): 1453-1461.

26. Wentz EA, Stefanov WL, Gries C, Hope D. 2006. Land use and land cover mapping from diverse data sources for an arid urban environments. Computers, Environment and Urban Systems, 30(3): 320-346.

27. Wu Q, Li H-q, Wang R-s, Paulussen J, He Y, Wang M, Wang B-h, Wang Z. 2006. Monitoring and predicting land use change in Beijing using remote sensing and GIS. Landscape and Urban Planning, 78(4): 322-333

28. Zhang F, Tiyip T, Feng Z, Kung HT, Johnson V, Ding J, Tashpolat N, Sawut M, Gui D. 2015. Spatio‐Temporal Patterns of Land Use/Cover Changes Over the Past 20 Years in the Middle Reaches of the Tarim River, Xinjiang, China. Land degradation & Development, 26(3): 284-299.