Monitoring and prediction of spatial and temporal changes of landuse/ cover (Case study: Marave Tappeh region, Golestan)

Subject Areas : Geospatial systems development

Asghar Farajollahi ¹ , Hamid Reza Asgari ² , Majid Ownagh ³ , Mohammad Reza Mahboubi ⁴ , Abdol-Rasoul Salman Mahini ⁵

1 - PhD. student of Combating Desertification, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
2 - Assis. Prof. College of Range Land and Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
3 - Prof. College of Range Land and Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
4 - Assoc. Prof. College of Agricultural Management, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
5 - Assoc. Prof. College of Fisheries and Environmental Science, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources

Received: 2015-01-06 Accepted : 2015-07-11 Published : 2015-12-22

Keywords:

Abstract :

In this research, land use changes in previous years and the possibility of predicting in the future using Markov chain model were investigated in the Maraveh Tappeh region of Golestan province. Therefore, using images of MSS, ETM+ and OLI sensors of LandSat satellite and using ancillary information, land use maps of 1986, 2000 and 2014 was provided and land use map of 2024 was predicted. According to the results, dense forest area decreased during the study period and with passing time but the area of agricultural land increased with the passage of time while the dense rangeland area decreased during the period 1984-2000. The annual growth rate of agricultural land has achieved 113.45 ha during the period 1984-2000 and this change value was obtained 91.27 ha for the period 2000-2014. The results of predicting changes in the time interval 2014-2028, showed it is possible that will be decreased semi-dense forest and dense rangelands and will be increased other land-use areas according to results of model predictions. The highest increase will be belonging to agricultural land use that will be increased to 25.89 ha per year.  According to research findings, land-use changes are causing degradation of natural resource areas. However, in recent years, have taken effective actions to protect these areas, but more attention and protection of natural resources and environment in the Marave Tappeh region is essentially still.

References:

1. آرخی، ص.، ی. نیازی و ح. ارزانی. 1390. مقایسه تکنیک­های مختلف پایش تغییر کاربری اراضی/ پوشش گیاهی با استفاده از GIS & RS (مطالعة موردی: حوزه دره­شهر- استان ایلام ). فصلنامه علوم محیطی، 8(3): 81-96.

2. پیشداد سلیمان­آباد، ل.، ع. نجفی­نژاد، ع. سلمان­ماهینی و ح. خالدیان. 1387. بررسی اثرات تغییر کاربری اراضی بر فرسایش خاک در حوضه آبخیز چراغ ویس با استفاده از سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS). فصلنامه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 15(1): 142-149.

3. ثروتی، م. ر.، ج. قدوسی و ز. تیموری یانسری. 1388. ژئومورفولوژی لس­های منطقه یلی بدراق شمال شرق استان گلستان، شمال شهرستان کلاله. فصلنامه جغرافیای طبیعی، 1(3): 97-114.

4. جعفری، م.، م. نصری و ع. طویلی. 1388. تخریب خاک و اراضی. چاپ اول. انتشارات دانشگاه تهران. 294 صفحه.

5. حاج­عباسی، م. ع.، ع. ا. بسالت­پور و ا. ر. مللی. 1386. اثر تبدیل مراتع به اراضی کشاورزی بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک­های جنوب و جنوب غربی اصفهان. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 11(42): 534-525.

6. حق­شنو، م.، س. یزدانی و ع. ا. مهرابی. 1388. تأثیر تغییر کاربری اراضی بر محیط زیست. سومین همایش و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، 15 الی 16 مهر ماه، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران.

7. زبردست، ل.، ح. ر. جعفری، ض. باده­یان و م. عاشق­معلا. 1389. ارزیابی روند تغییرات پوشش اراضی منطقه حفاظت­شده ارسباران در فاصله زمانی 2002، 2006 و 2008 میلادی با استفاده از تصاویر ماهواره­ای. پژوهش­های محیط‌زیست، 1(1): 23-33.

8. سلیمانی، ک. و ع. آزموده. 1389. بررسی نقش تغییر کاربری اراضی بر برخی از خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و فرسایش­پذیری خاک، مجله پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 74: 111-124.

9. طاهرکیا، ح. 1375. اصول کاربرد سنجش از دور. انتشارات دانشگاه تهران. 367 صفحه.

10. عزیزی­قلانی، س.، ک. رنگزن، ا. تقی­زاده و ش. احمدی. 1394. کاربرد شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون حداقل مربعات معمولی در مدل­سازی تغییرات کاربری سرزمین. فصلنامه جنگل و فرآورده‌های چوب، 68(1): 1-16.

11. علوی­پناه، س. ک. 1388.  اصول سنجش از دور نوین و تفسیر تصاویر ماهواره­ای و عکس­های هوایی. انتشارات دانشگاه تهران.  782 صفحه.

12. علوی­پناه، س. ک. و م. مسعودی. 1380. تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از داده­های رقومی ماهواره لندست TM و سیستم­های اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: منطقه موک استان فارس ). مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 8(1): 65-76.

13. فتاحی، م. م.، ع. ­ا. نوروزی، ع.­ ا. آبکار و س. ع. خلخالی. 1386. مقایسه روش­های طبقه­بندی و تهیه نقشه استفاده از اراضی مناطق خشک با استفاده از تصاویر ماهواره­ای. فصلنامه پژوهش و سازندگی در منابع طبیعی، 76: 129-135.

14. کامیاب، ح.، ع. سلمان ماهینی، س. م. حسینی و م. غلامعلی­فرد. 1389. اتخاذ رهیافت اطلاعات محور با کاربرد روش رگرسیون لجستیک برای مدل­سازی توسعه شهر گرگان. مجله محیط‌شناسی، 54(89): 89-96.

15. مدنیان، م. س. و ع. سفیانیان. 1391. مروری بر برخی از روش­های آشکارسازی تغییرات با استفاده از داده­های سنجش از دور. مجله سپهر، 21(82): 44-49.

16. مسیبی، م. و م. ملکی. 1393. پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از داده­های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: شهرستان اردبیل). فصلنامه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 5(1): 81-94.

17. نصیری، ع. ١٣٧٦. روش­های طبقه­بندی طیفی و فضائی در تهیه نقشه­های کاربری و پوشش اراضی. نشریه شماره ٢٦/ ٧٦، وزارت کشاورزی، معاونت برنامه‌ریزی و بودجه، اداره کل آمار و اطلاعات.

18. یوسفی، ص.، ح. ر. مرادی، س. ح. حسینی و س. میرزایی. 1390. پایش تغییرات کاربری اراضی مریوان با استفاده از سنجنده­های ETM⁺ و TM ماهواره  LandSat. مجله کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، 2(3): 97-105.

19. Ayodeji Opeyemi Z. 2006. Change detection in land use and land cover using remote sensing data and GIS, (A case study of Ilorin and its environs in Kwara State).The Department of Geography, University of Ibadan in Partial Fulfillment for the award of master of science. 44p.

20. Bella KP, Irwin EG. 2002. Spatially explicit micro‐level modelling of land use change at the rural–urban interface. Agricultural Economics, 27(3): 217-232.

21. Dewan AM, Yamaguchi Y. 2009. Land use and land cover change in Greater Dhaka, Bangladesh: Using remote sensing to promote sustainable urbanization. Applied Geography, 29(3): 390-401.

22. Erdogan N, Nurlu E, Erdem U. 2011. Modeling land use changes in Karaburun by using CLUE-s. ITUAZ, 8(2): 91-102. 

23. Ernani MZ, Gabriels D. 2006. Detection of land cover changes using landsat MSS, TM, ETM⁺ sensors in Yazd-Ardakan basin, Iran. Proceedings of Agro Environment, 513-519.

24. Fan F, Wang Y, Wang Z. 2008. Temporal and spatial change detecting (1998–2003) and predicting of land use and land cover in Core corridor of Pearl River Delta (China) by using TM and ETM⁺ images. Environmental Monitoring and Assessment, 137(1-3): 127-147.

25. Gilks WR. 2005. Markov chain Monte Carlo. John Wiley & Sons, Ltd.

26. Guan D, Li H, Inohae T, Su W, Nagaie T, Hokao K. 2011. Modeling urban land use change by the integration of cellular automaton and Markov model. Ecological Modelling, 222(20): 3761-3772.

27. Lorup EJ. 1996. IDRISI GIS, 1999. Ausgewählte Projekte auf CDROM; CD-ROM. Inst. für Geographie d. Univ.

28. Lu D, Mausel P, Brondizio E, Moran E. 2004. Change detection techniques. International Journal of Remote Sensing, 25(12): 2365-2401.

29. Orekan V. 2007. Implementation of the local land-use and land-cover change model CLUE-s for central Benin by using socio-economic and remote sensing data. Ph.D Thesis. Agonlin-Houegbo /Zagnanado, Republic of Benin. 230 pp.

30. Pauchard A, Aguayo M, Pena E, Urrutia R. 2006. Multiple effects of urbanization on the biodiversity of developing countries: The case of a fast-growing metropolitan area (Concepcion, Chile). Biological Conservation, 127: 272-281.

31. Pontius Jr RG. 2002. Statistical methods to partition effects of quantity and location during comparison of categorical maps at multiple resolutions. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 68(10): 1041-1050.

32. Prabaharan S, Srinivasa Raju K, 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): 159-166.

33. 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. 22pp.

34. Weng Q. 2002. Land use change analysis in the Zhujiang Delta of China using satellite remote sensing, GIS and stochastic modeling. Journal of Environmental Management, 64: 273-284.

35. Zhang F, Tiyip T, Feng ZD, Kung H-T, Johnson VC, Ding JL, Tashpolat N, Sawut M, Gui DW. 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 and Development, 26:284- 299.