Land Suitability Evaluation for Urban Development in Meshkin-shahr using Fuzzy-AHP approachand GIS

Subject Areas : landuse

Mahsa Safaripour ¹ , dariush naseri ²

1 - Assistant professor, NaturaResources and Environmental Engineering Department, Faculty of Agricultural Sciences, Payame Noor University, Tehran, Islamic republic of Iran.*(Corresponding Author)
2 - Departmentof Environment, Ardabil branch, Islamic Azad University, Ardabil, Iran.

Received: 2017-08-02 Accepted : 2017-12-06 Published : 2020-12-21

Keywords: Meshkin-Shahr, Analytical HierarchyProcess, Urban development, fuzzy, Land suitability Evaluation,

Abstract :

Background and Objective: Nowadays, many cities have caused the destruction of natural environments due to their unplanned and unlimited expansion in our country. Land capability evaluation can be an effective step in planning for the proper use of the land. In this research, Meshkin-shahr town was selected for urban development ecological capability evaluation due to exposure to environmental hazards. Method: Then, main criteria including slope, height, aspect, and distance from main road, distance from active faults, distance from river, land use, climate and distance from urban settlements were selected. Weighing to criteria was done using analytical hierarchy process and standardization was implemented with fuzzy method and then in the environment of the geographical information system of the layers was combined with the linear weighting process and the map of the appropriateness of urban development was prepared. Then, the layers were overlaid with weighted linear combination model in ARC/GIS and land suitability map of urban development was prepared. Findings: Based on the results, slope and accessibility to main road have great role in urban development ecological capability evaluation of the town.  Also, based on results 584.99km2 (15.62%) are not proper, 946.24 km2 (25.26%) have medium suitability, 1809.86 km2 (48.33%) have high suitability and 403.6 km2 (10.77%) have very high suitability for urban development in Meshkin-Shahr town. Discussion and Conclusion: Based on results central area in Meshkin shahr town have the highest potential for urban development and the other area should assign to another landuse by implementation of land use planning process.

References:

 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و دوم، شماره ده، دی ماه 99

                                                                

 

ارزیابی تناسب اراضی برای کاربری توسعه شهری شهرستان مشکین­شهر با استفاده

از  رویکرد فازی-تحلیل سلسله مراتبیو GIS

 

مهسا صفری­پور[1]*

[e-mail]

داریوش ناصری[2]

 

تاریخ دریافت:11/5/96

تاریخ پذیرش: 15/8/96

 

چکیده

زمینه و هدف: امروزه بسیاری از شهرهای کشور ما با توجه به گسترش نامحدود و بدون برنامه خود سبب دست­اندازی به محیط­های طبیعی و از بین بردن آن­ها شده ­اند. در این زمینه، ارزیابی توان اکولوژیک می­تواند گامی موثر در جهت برنامه­ریزی استفاده درست از سرزمین باشد. در این پژوهش شهرستان مشکین­شهر استان اردبیل به دلیل این که در معرض مخاطرات محیط زیستی قرار گرفته، جهت ارزیابی توان اکولوژیک توسعه شهری انتخاب شد.

روش بررسی: برای این کار با در نظر گرفتن معیارهای اصلی شیب، ارتفاع، جهت شیب، فاصله از راه ارتباطی، فاصله از گسل­های فعال،  فاصله از رودخانه،کاربری اراضی، اقلیم و فاصله از سکونت گاه های شهری، وزن­دهی به معیارها با روش تحلیل سلسله مراتبی و استانداردسازی با روش فازی انجام و در ادامه در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی لایه­ها با فرایند ترکیب خطی وزنی رویهم گذاری شده و نقشه تناسب توسعه شهری تهیه شد.

یافته­ها:  بر اساس نتایج بدست آمده، درصد شیب و دسترسی به راه ارتباطی از تأثیر بیش تری در ارزیابی توان اکولوژیک توسعه شهری در شهرستان برخوردار است. همچنین نتایج نشان داد که 99/584 کیلومتر مربع (62/15%) از سطح منطقه فاقد تناسب، 24/946 کیلومتر مربع  (26/25%) دارای تناسب متوسط، 86/1809 کیلومتر مربع (33/48%) دارای تناسب زیاد و 6/403 کیلومتر مربع (77/10%) دارای تناسب خیلی زیاد برای توسعه شهری است.

بحث ونتیجه­گیری: بر اساس نتایج قسمت­های مرکزی شهرستان مشکین­شهر از بیش ترین پتانسیل برای توسعه شهری برخوردار است و سایر قسمت های شهرستان با اجرای فرآیند آمایش سرزمین بهتر است به کاربری دیگری تعلق گیرد.

 

واژه های کلیدی:ارزیابی تناسب اراضی، توسعه شهری، تحلیل سلسله مراتبی، فازی، مشکین­شهر..

ارزیابی تناسب اراضی، توسعه شهری، تحلیل سلسله مراتبی، فازی، مشکین­شهر.

J. Env. Sci. Tech., Vol 22, No.10,January, 2021

 

 

 

Land Suitability Evaluation for Urban Development in Meshkin-shahr using Fuzzy-AHP approachand GIS

 

Mahsa Safaripour [3]

[e-mail]

Dariush Naseri [4]*

 

Admission Date:November 6, 2017

Date Received: August 2, 2017

 

Abstract

Background and Objective: Nowadays, many cities have caused the destruction of natural environments due to their unplanned and unlimited expansion in our country. Land capability evaluation can be an effective step in planning for the proper use of the land. In this research, Meshkin-shahr town was selected for urban development ecological capability evaluation due to exposure to environmental hazards.

Method: Then, main criteria including slope, height, aspect, and distance from main road, distance from active faults, distance from river, land use, climate and distance from urban settlements were selected. Weighing to criteria was done using analytical hierarchy process and standardization was implemented with fuzzy method and then in the environment of the geographical information system of the layers was combined with the linear weighting process and the map of the appropriateness of urban development was prepared. Then, the layers were overlaid with weighted linear combination model in ARC/GIS and land suitability map of urban development was prepared.

Findings: Based on the results, slope and accessibility to main road have great role in urban development ecological capability evaluation of the town. 

Also, based on results 584.99km2 (15.62%) are not proper, 946.24 km2 (25.26%) have medium suitability, 1809.86 km2 (48.33%) have high suitability and 403.6 km2 (10.77%) have very high suitability for urban development in Meshkin-Shahr town.

Discussion and Conclusion: Based on results central area in Meshkin shahr town have the highest potential for urban development and the other area should assign to another landuse by implementation of land use planning process.

 

Keywords: Land suitability Evaluation, Urban Development, Analytical HierarchyProcess, Fuzzy, Meshkin-Shahr.

 

مقدمه

امروزه جمعیت شهرنشین کشورهای در حال توسعه بسیار سریع تر از کشورهای پیشرفته رو به افزایش است و جهان در مسیری قرار گرفته که روند آن حاکی از تبدیل زمین به یک سیاره شهری است و انتظار می­رود به تدریج جامعه روستایی در آینده نزدیک به یک اقلیت کوچک تبدیل شود(1).

در یک سطح انتزاعی و ذهنی پایداری با حفاظت و یا بهبود سیستم­های یکپارچه طبیعی، که در کل زندگی در روی زمین را شامل می­شود، ارتباط دارد. نقطه مرکزی و کانون این سیستم­ها منابع اکولوژیکی است(2). برای رسیدن به توسعه پایدار داشتن برنامه­ریزی با تکیه بر ارزیابی همه جانبه

محیط طبیعی امری ضروری است. با توجه به این که محیط ­زیست طبیعی توان اکولوژیکی محدودی را برای استفاده­ انسان داراست، بنابراین، ارزیابی توان اکولوژیکی به عنوان هسته مطالعات محیط زیستی با پیشگیری از بحران­های موجود، بستر مناسبی را برای برنامه­ریزی محیط زیستی

فراهم می­آورد (1). در این میان رویکرد اکولوژیکی به عنوان یکی از تعیین کننده­های کاربری زمین سعی دارد تا با ارایه پارامترها و عوامل مؤثر

محیط زیستی بر کاربری زمین، مناسب ترین فعالیت­های انسانی را پیشنهاد کند(3). تحلیل قابلیت اراضی برای توسعه شهری یکی از اصلی­ترین مقولاتی است که برنامه­ریزان شهری با آن سروکاردارند (4). از طرفی توسعه مناسب شهری نیز هنگامی محقق می­شود که از سرزمین به تناسب پتانسیل­ها و قابلیت­های آن استفاده گردد. بر این اساس شناسایی پتانسیل­ها و قابلیت­های سرزمین پیش از استقرار بر روی آن ها و  واگذاری کاربری­ها و فعالیت­های شهری بسیار حایز اهمیت است. در غیر این صورت توسعه شهرها و سکونت گاه ­ها به گونه­ای صورت خواهند گرفت که محدودیت­های طبیعی و اکولوژیکی مانع از استمرار فعالیت­ها شده و عملاً بسیاری از سرمایه گذاری­های انجام شده به هدر خواهد رفت(5). بر این اساس می بایست قبل از هر گونه مداخله در اراضی، توان اکولوژیکی آتی سرزمین به منظور توسعه شهر ارزیابی گردد تا بر اساس این توان و با مد نظر قرار دادن نیازهای اقتصادی و اجتماعی، به توسعه مناسب شهرها پرداخت. درک این شرایط در منطقه و توازن­ها و محدودیت­های آن به منظور رفع نیازهای جامعه، توسعه پایدار منطقه­ای را به دنبال دارد(6). در حالی که عدم شناخت ظرفیت­ها و عدم استفاده مناسب از امکانات، علاوه بر کاهش بهره­وری در بهره برداری از توانایی زمین، سبب بروز مشکلات زیست­محیطی زیادی مانند تخریب محیط زیست پیرامونی شهرها و بخش زیادی از مرغوب ترین اراضی کشور می­شود(7). توان­های محیطی، مجموعه داده­های محیطی هستند که در بهره­وری­های اقتصادی انسان از محیط موثر بوده و در راستای فعالیت­های اقتصادی انسان در محیط، کاربری داشته باشند(8). بنابراین توانمندی­های محیط طبیعی و انسانی، هم شامل توان وضع موجود و هم شامل توان­های نهفته­ی منطقه می­باشند، که این توان­های نهفته وسعتی گسترده دارد که با شناخت و ارزیابی دقیق آن به راحتی می­توان تصویر توسعه آینده را نمایان ساخت (9).

ارزیابی توان محیط­زیست (چه توان اکولوژیک و چه توان اقتصادی- اجتماعی آن) عبارت از برآورد استفاده ممکن انسان از سرزمین برای کاربری­های کشاورزی، مرتع داری، جنگل کاری، پارک داری (حفاظت و توریسم)، آبزی­­پروری، امور نظامی و مهندسی و توسعه شهری، صنعتی و روستایی در چارچوب استفاده­های کشاورزی، صنعت، خدمات و بازرگانی است(10). در واقع ارزیابی توان اکولوژیک گامی مؤثر در جهت به دست آوردن برنامه­ای برای توسعه پایدار محسوب می شود. زیرا با شناسایی و ارزیابی ویژگی­های اکولوژیک در هر منطقه برنامه­های توسعه می­تواند همگام با طبیعت برنامه­ریزی شود و طبیعت خود استعدادهای سرزمین را برای توسعه مشخص می­کند(11). با مطالعه­ی منابع و ماخذ مختلف موجود در رابطه با مباحث مرتبط با شهرهای جدید، مشخص می­شود که به طور کلی مفهوم شهر جدید در نقاط مختلف جهان به اشکال گوناگونی مطرح گشته و معانی متعددی را داراست. هنوز تعریف جامعی برای شهرها جدید ارایه نشده است، اما می­توان تعاریف مختلفی را برای آن ها پذیرفت(12) که جامع ترین تعریف آن را می توان اجتماعی خود اتکا با جمعیت و مساحت مشخص، فاصله­ای معین از مادر شهر، برنامه­ریزی­ از پیش تعیین شده، اهداف معین و مشخص و همچنین برخوردار از تمام تسهیلات لازم برای یک محیط مستقل دانست(5).

از آنجایی که ارزیابی تناسب سرزمین فرایند پیچیده­ای است، ارزیابی چند معیاره (MCE)^[5] یکی از روش­های آنالیز مکانی هستند که می­توانند در ارزیابی تناسب اراضی کمک کنند(13). نتایج حاصل از روش چند معیاره عمدتاً از طریق استفاده از مدل­هایی مانند منطق فازی (Fuzzy Logic)، تحلیل سلسله مراتبی (AHP)^[6]و روش ترکیب خطی وزن­دار (WLC)^[7] به دست می­آید (14). نظریه مجموعه فازی و منطق فازی ابتدا در سال1965 توسط لطفی عسگرزاده ریاضی­دان ایرانی در دانشگاه برکلی آمریکا ارایه شد(15).  همچنین یکی از بهترین روش­های تعیین ارزش معیارها مدل تحلیل سلسله مراتبی (AHP) است. روش مقایسه دوتایی توسط آقایSaaty در دهه1980 در زمینه فرایند سلسله مراتبی(AHP) ارایه شده است(16). بخش مهمی از فرآیند ارزیابی تناسب سرزمین، تعیین نوع معیارهای مهم در ارزیابی است(17). استاندارد مشخصی برای انتخاب معیارهای دخیل در ارزیابی توان بالقوه‌ی سرزمین برای توسعه شهری وجود ندارد اما در اکثر تحقیقات مرتبط عمدتاً از معیارهای اکولوژیکی و اقتصادی-اجتماعی مناطق مورد ارزیابی استفاده‌شده است. از آنجا که تحلیل های فضایی و جغرافیایی اغلب چندمتغیره و چندمعیاری هستند، سامانه اطلاعات جغرافیایی با قابلیت بالای خود باعث تسهیل پیچیدگی فرایند ارزیابی خصوصاً به هنگام استفاده از معیارهای مختلف شده است(18). سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با توانایی که در پیوند بین خصوصیات محیطی و علوم رایانه­ای دارد، ارزیابی دقیق منابع اکولوژیک را در جزئی­ترین سطح، با حجم و پیچیدگی بسیار زیاد امکان­پذیر می­نماید و با قدرت تلفیق اطلاعات مختلف و ایجاد نقشه­هایی که نمایانگر فصل مشترک­ چند شرط مختلف است، توانایی بالایی را در برنامه­ریزی و ارزیابی فراهم می­کند. همچنین از آنجا که در ارزیابی چند معیاره، معیارها در واحدهای متفاوتی اندازه‌گیری می‌شوند، امکان مقایسه‌آن‌ها با یکدیگر وجود ندارد. از همین رو لازم است ابتدا معیارها در یک قالب مشخص استاندارد شوند که در این میان استفاده از روش فازی برای استانداردسازی لایه­ها در سال­های اخیر بسیار مرسوم شده است(14).

در مطالعات قبلی در خارج و داخل ایران نیز مطالعاتی صورت گرفته که گزیده ای از آن ها را می توان به موارد زیر اشاره نمود.

یانگ و همکاران(2008)، از فرایند روش تحلیل سلسله مراتبی در کنار سامانه اطلاعات جغرافیایی برای برنامه­ریزی مدیریت شهری استفاده کردند (19). رشمیدوی و الدو(2008)، با استفاده از قابلیت­های سامانه اطلاعات جغرافیایی و بکارگیری روش فازی ارزیابی پتانسیل کشاورزی حوضه­های آبخیز را در هند انجام دادند و نتیجه گرفتند که روش فازی از قابلیت بالایی در فرایند ارزیابی توان اکولوژیک برخوردار است(20). میرکتولی و کنعانی(1390)، ارزیابی توان توسعه شهری را با استفاده از مدل تصمیم گیری چند معیاره و سامانه اطلاعات جغرافیایی انجام دادند. برای این کار از معیارهای جهت شیب، زهکشی خاک، ارتفاع، بافت خاک، عمق خاک، سنگ مادر، درجه حرارت سالانه، میانگین بارندگی سالانه و کاربری فعلی اراضی استفاده کردند(21). منداز و دلالی(2012)، در پژوهشی از سامانه اطلاعات جغرافیایی و ارزیابی چند معیاره برای ارزیابی تناسب سرزمین در منطقه دلتا در الجزایر استفاده کردند و به این نتیجه رسیدند که ارزیابی چند معیاره با انعطاف پذیری بالای خود در مواجه با چندین معیار دخیل در ارزیابی، فرایند ارزیابی را تسهیل می­بخشد(22). عزیزیان و همکاران(1392) در پژوهشی با عنوان "ارزیابی توان اکولوژیک حاشیه شهر تبریز به منظور توسعه پایدار شهری بارویکرد MCE" ارزیابی توان اکولوژیکی حاشیه شهر تبریز برای توسعه کالبدی بر پایه مشاهدات محیطی (طبیعی و انسانی به تعداد 12 معیار) انجام و نقشه نهایی در محدوده مذکور را تهیه کردند و نواحی مناسب برای توسعه کالبدی شهر را تعیین کردند(4). سرور و خلیجی(1393) ارزیابی توان اکولوژیک شهرستان تبریز را برای توسعه شهری با استفاده از فرایند ارزیابی چند معیاره انجام و نیمه­های مرکزی و شرقی تبریز را به عنوان بهترین مکان جهت توسعه معرفی کردند(23). جوکار سرهنگی و جباری(1394)، در پژوهشی با استفاده از منطق فازی و سامانه اطلاعات جغرافیایی مناطق مستعد توسعه شهری در شهرستان ارومیه را شناسایی کردند(2). نظم­فر و همکاران(1395) در تحقیقی با عنوان "ارزیابی توان اکولوژیک شهرستان ارومیه جهت توسعه شهری با استفاده از ANP و GIS" از 10 معیار اصلی و 18 زیرمعیار فرعی استفاده کردند. نتایج نشان داد که دسترسی به منابع آب و مخاطرات محیطی بیش ترین نقش را در تعیین توان اکولوژیکی برای توسعه شهری در شهرستان دارد(24).

در سالیان اخیر به علت تغییر اقلیم در استان اردبیل بحران­های محیط زیستی باعث خسارات بسیار شدید به زیرساخت­ها به خصوص زیرساخت­های شهری مشکین­شهر شده است که نمونه آن بروز سیل و طغیان رودخانه خیاوچای مشکین شهر در اردیبهشت ماه 1396 است که موجب  بروز خسارات شدید به زیرساخت های شهری مشکین­شهر شد(25). با توجه به اهمیت و اعتبار ویژه و موقعیت اداری- سیاسی این شهر، توسعه سکونت­گاه­های شهری بدون توجه به قابلیت­هاو محدودیت­های اراضی، هر روز سطح بیش تری از اراضی مرغوب این شهرستان از بین می­رود و با تبدیل آن به اراضی ساخته شده شهری، پیامدهای جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت. به علت نبود مطالعات اصولی آمایش سرزمین در این شهرستان و مدیریت غلط

در تصمیم گیری باعث شده که به مکان­یابی مراکز توسعه شهری در این شهرستان بپردازیم تا بتوانیم به درستی مکان­های مستعد توسعه شهری را پیش­ بینی کرده و تصمیمات لازم را برای مدیریت بحران­هارا پیش­بینی کرده و تصمیمات لازم را برای جلوگیری از خسارت های احتمالی آن بپردازیم. بر این اساس هدف این پژوهش شناسایی مناطق مستعد توسعه شهری شهرستان مشکین­شهر بر اساس ارزیابی توان اکولوژیک و با استفاده از فاکتورهای محیط­زیستی است.

 

مواد و روش ها

محدوده مورد مطالعه

شهرستان مشکین­شهر شکل(1) با مساحتی بالغ بر 2/3762 کیلومتر مربع و جمعیتی در حدود 155000 نفر در ضلع غربی استان اردبیل واقع شده است. این شهرستان بین 47 درجه و 17 دقیقه تا 48 درجه و 17 دقیقه طول شرقی و 38 درجه و 11 دقیقه تا 38 درجه و 53 دقیقه عرض شمالی واقع شده است و شامل سه بخش دشتی، کوهپایه­ای و کوهستانی می­شود (25).

 

 

شکل 1- موقعیت سیاسی منطقه مورد مطالعه

Figure1. Political situation of study area

 

روش بررسی

این پژوهش از نوع کاربردی و رویکرد حاکم بر تحقیق تحلیلی ترکیبی می­باشد. روش تجزیه و تحلیل اطلاعات کمی و کیفی است و با استفاده از نرم­افزارهایIdrisiSelva،Expert Choiceو ARC\GIS9.3 انجام شد. گردآوری اطلاعات در این پژوهش به صورت کتابخانه­ای شامل: منابع کتاب­ها و فیش­برداری و استفاده از مقالات شبکه اینترنت، سیمنارها، پایان­نامه­ها استفاده شده است و با مراجعه به ادارات محیط زیست، شهرداری، منابع طبیعی و آبخیزداری، هواشناسی و حمل و نقل جاده­ای مشکین­شهر جهت دریافت لایه­های مورد نظر شهرستان مشکین­شهر جهت تحلیل­های مکانی

مورد استفاده قرار می­گیرد. معیارهای مورد استفاده در این پژوهش بر اساس مطالعات مشابه قبلی (2، 4، 5، 10، 11، 21، 23، 24) شامل: فاصله از گسل، درصدشیب، جهت شیب، دسترسی به راه ارتباطی اصلی، ارتفاع از سطح دریا، فاصله از آبراهه اصلی، کاربری فعلی اراضی، اقلیم و نزدیکی به سکونتگاه­های شهری موجود می­باشدکه با استفاده از مدل های فازی وAHP  برای وزن­دهی و استانداردسازی معیارهای موجود جهت مکان یابی بهینه پرداخته شد.

تحلیل سلسله مراتبی

در این روش از مقایسه­های بین معیارها به صورت دوتایی استفاده شده و وز­ن­های نسبتی را به عنوان خروجی ایجاد می­کند. روش مقایسه دوتایی شامل سه مرحله اصلی است: ایجاد ساختار سلسله مراتبی، محاسبه وزن­ها و سازگاری سیستم(27). برای ایجاد ماتریس سلسله مراتبی که یکی از  مهم­ترین ابزارهای تصمیم­گیری است، در سطح اول حد فاصلی در سطح دوم فاکتورهای مؤثر در سطح سوم، زیر شاخه های هرکدام از فاکتورهای سطح دوم و در نهایت در سطح چهارم خصوصیات هر لایه اطلاعاتی دسته­بندی می­شوند. برای انجام مقایسه دوتایی ابتدا تک تک معیارهای مورد بررسی را مقایسه

می نماید. این روش یک مقیاس اسمی را با مقادیر1 تا 9 برای تعیین میزان اولویت­های دو معیار به کار می­گیرد(16).

با توجه به این ساختار ماتریس دوتایی AHP ایجاد و وزن های مؤثر توسط ماتریس دوتایی فرایند تحلیل سلسله مراتبیAHP  بر اساس وزن­دهی لایه­های کلاس­بندی شده محاسبه می شود. همچنین توسط نرم افزار Expert Choiceمقدار سازگاری لایه­ها محاسبه می گردد. نرخ سازگاری مکانیزمی است که سازگاری مقایسات (C.R) را مشخص می کند. این مکانیزم نشان می دهد که تا چه اندازه می­توان به اولویت­های حاصل از اعضا گروه و یا اولویت­های جداول ترکیب اعتمادکرد. پس از آن وزن­ها و همچنین نسبت سازگاری (C.R) را محاسبه نموده، چنان چهC.R<0.1باشد، مقایسه­های انجام شده را پذیرفته و وزن های معیار استخراج می گردد. در صورتی که C.R>0.1 باشد باید با اعمال تغییراتی در ماتریس دوتایی،

 C. R.را در حد قابل قبول تنظیم نمود به عبارت دیگر ماتریس مقایسه دودویی شاخص­ها باید مجدداً تشکیل شود. مقایسه و محاسبه وزن­ها با استفاده از مدل(AHP) به طور خودکار در محیط نرم­افزار Expert Choice انجام می­شود و پس از اعمال وزن لایه­ها بر اساس مدلWLC(Weighted Linear Combination) در محیط نرم­افزار Arc/GIS لایه ها هم پوشانی(رویهم گذاری) و مکان­های مناسب و غیرمناسب شناسایی می­شوند.

منطق فازی

مفهوم اصلی در نظریه مجموعه فازی عضویت جزئی است. در مدل فازی به هریک از پیکسل ها در هر نقشه فاکتور مقداری بین صفر تا یک اختصاص داده می شود که بیان گر میزان مناسب بودن محل پیکسل از دیدگاه معیار مربوطه برای هدف مورد نظر می باشد. می­توان نقشه فاکتور را به گونه ای تهیه نمود که مقدار هر پیکسل شامل اهمیت نسبی فاکتور مربوطه در مقایسه با سایر فاکتورهای مکان یابی نیز باشد(26).

جهت انتخاب سناریوی مناسب جهت عملیات مکان یابی با منطق فازی باید ارزش هر کلاس به امتیاز تبدیل گردد که با توجه به اصل سنخیت لایه­ها باید بر اساس روش­های استاندارد سازی تبدیل به لایه­های کلاس­بندی شده با منطق فازی شوند زیرا معیارهای ارزیابی با مقیا­س­های مختلف اندازه­گیری می شوند و جهت تبدیل آن ­ها به مقیاس مشترک نیاز به عملیات استانداردسازی می­باشد(14).

در این پژوهش جهت استانداردسازی از روش کلاس­بندی مطلوبیت بالا و پایین استفاده می­شود. بدین معنی که هر چه ارزش بالاتر باشد امتیازداده شده به 1، بیش تر نزدیک می­شود. مثلا هر چه از گسل­ها فاصله گرفته شود امتیاز به 1، نزدیک تر شده و هرچه به گسل­ها نزدیک تر شود، امتیاز به صفر نزدیک می­گردد.

استانداردسازی9 لایه مورد مطالعه

الف. لایه فاصله از گسل (استفاده از کلاس مطلوبیت بالا) به دلیل اهمیت شاخص فاصله از گسل در مکان یابی مراکز توسعه شهری استانداردسازی آن حایز اهمیت می باشد. زیرا مکان بهینه باید مکانی باشد که فاصله مناسبی از گسل­های فعال داشته باشد (21). بر این اساس هر چقدر پیکسل­ها از گسل­های منطقه فاصله می­گیرند به ارزش بالاتری (1) دست پیدا می­کنند و مناطق نزدیک به گسل از ارزش کم تری (0) برخوردار می­شوند.

بدین منظور از تابع Sشکل افزایشی استفاده شد.

ب. لایه شیب (استفاده از کلاس مطلوبیت پایین) باتوجه به این که استقرار مراکز توسعه شهری احتیاج به سطحی با شیب کم تر دارد(21)، استانداردسازی نیز با توجه به کلاس مطلوبیت پایین انجام خواهد شد که در این خصوص شیب کم تر از 12 درصد را مساوی یک قرار داده و از شیب 12 تا 30 را با تابع نزولی استاندارد کرده و شیب بیش تر از 30 درصد مساوی صفر قرار گرفت و  بدین منظور از تابع خطی کاهشی استفاده شد.

ج. لایه ارتفاع (استفاده از کلاس مطلوبیت پایین) با توجه به این که در منطقه مورد مطالعه دامنه تغییرات ارتفاع بسیار زیاد است و خدمات رسانی و همچنین شکل زمین در مناطق مرتفع بسیار دشوار است و امکان ساخت و ساز وجود ندارد(4)، از کلاس با مطلوبیت پایین برای استاندارد سازی استفاده شد که در این خصوص مناطق با ارتفاع کم تر از 1700 متر مساوی یک قرار داده شد. مناطق با ارتفاع 1700 تا 2000 متر با تابع نزولی استاندارد سازی و مناطق با ارتفاع بیش تر از 2000 متر نیز مساوی صفر قرار داده شد که بدین منظور از تابع خطی کاهشی استفاده شد.

د. لایه دسترسی به راه (استفاده از کلاس مطلوبیت بالا) با توجه به این که شهرهای جدید بایستی دسترسی مناسبی به راه ارتباطی اصلی داشته باشند و حمل و نقل به آسانی میسر باشد(23)، از کلاس با مطلوبیت بالا برای استاندارد سازی استفاده گردید که در این خصوص مناطق نزدیک به راه ارتباطی اصلی دارای ارزش (یک) و سایر مناطق با تابع نزولی استاندارد شد و دورترین مناطق دارای ارزش (صفر) شدند و بدین منظور از تابع S شکل کاهشی استفاده شد.

ه. لایه جهت شیب، با توجه به تأثیر جهت در میزان دریافت نور و تأمین انرژی، از لایه جهت برای مکان­یابی بهینه مراکز توسعه شهری استفاده گردید(10)، که در این خصوص مناطق با میزان دریافت نور بالا (جنوبی) دارای بیش ترین ارزش (یک) و دیگر جهت­ها با میزان دریافت کم تر نور دارای ارزش پایین­تر شدند به گونه­ای که جهت­های شمالی دارای ارزش (صفر) و سایر جهت­ها دارای ارزش بینابینی شدند.

و. لایه فاصله از رودخانه اصلی (استفاده از کلاس مطلوبیت بالا) با توجه به تأثیر رودخانه در مکان­یابی بهینه مراکز توسعه شهری و رعایت حریم رودخانه و در نظرگیری طغیان رودخانه­ها به هنگام وقوع سیل از کلاس مطلوبیت بالا برای استانداردسازی لایه فاصله از آبراهه اصلی استفاده شد. بدین منظور با فاصله گرفتن از محل رودخانه اصلی ارزش مناطق نیز برای توسعه شهری بیش تر گردید و  بدین منظور از تابع User definedاستفاده شد.

ز. لایه کاربری، با توجه به این که یکی از مهم ترین مسایل در خصوص مکان­یابی مراکز توسعه شهری، لایه کاربری اراضی است(2)، در این خصوص اراضی باغی، جنگل، بیشه زار، جنگل با تاج پوشش کم، متوسط و زیاد، دریاچه و سد و مخزن آب بندان، رخنمون سنگی، زراعت دیم و آبی و مراتع خوب دارای ارزش (صفر) و مناطق شهری و مراتع با تاج پوشش فقیر دارای ارزش (یک) شدند. مراتع با تاج پوشش متوسط نیز دارای ارزش بینابینی گردیدند که با توجه به گسسته بودن لایه کاربری اراضی، فازی سازی این لایه به صورت دستی انجام شد.

ح. لایه اقلیم، با توجه به تأثیر مستقیم اقلیم در میزان نزولات جوی و همچنین آب وهوای منطقه، لایه اقلیم در مکان­یابی مراکز بهینه توسعه شهری استفاده شد. بر این اساس مناطق با کلاس اقلیم نیمه خشک دارای بیش ترین ارزش (یک) و کلاسهای اقلیم خشک، مدیترانه­ای، نیمه مرطوب، مرطوب و خیلی مرطوب با نظر کارشناسی دارای ارزش نزولی شدند. با توجه به گسسته بودن لایه اقلیم، فازی سازی این لایه به صورت دستی انجام گرفت.

ط. لایه نزدیکی به سکونت گاه شهری (استفاده از کلاس مطلوبیت پایین) با توجه به اینکه شهرهای جدید هر چقدر به مراکز شهری موجود نزدیک تر باشند امکان استفاده از خدمات موجود راحت­تر بوده و امکان انتقال این خدمات نیز به آسانی میسر است(21)، در این خصوص از کلاس مطلوبیت پایین برای استانداردسازی استفاده گردید به طوری که مناطق نزدیک به شهر مشکین­شهر دارای بیش ترین ارزش (یک) و مناطق دیگر با استفاده از تابع نزولی استانداردسازی شدند. برای فازی سازی این لایه از تابع S شکل کاهشی استفاده شد.

ی. فاصله از آبرهه­ها نیز از لایه­های دیگری بود که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت که با توجه به این که نزدیکی به مسیر آبراهه­ها احتمال بروز خسارت به هنگام سیل را افزایش می­دهد لذا از تابع S شکل افزایشی برای استاندارد سازی این لایه استفاده شد. به عبارتی دیگر با فاصله گرفتن از آبراهه­ها ارزش منطقه برای توسعه شهری و صنعتی افزایش می­یابد.

 

یافته ها

وزن دهی لایه­ها با استفاده از روش AHP در جدول(1)، جهت مقایسه دوتایی معیارهای مشخص شده در مکان­یابی مناطق مستعد ماتریس آن­ ها تشکیل و وزن های مؤثر هر فاکتور نشان داده می شود. اهمیت مدل AHP علاوه بر ترکیب سطوح مختلف سلسله مراتب تصمیم­گیری و درنظرگرفتن عوامل متعدد در محاسبه نرخ سازگاری به کار می­رود. در این پژوهش مقدار C.Rبرابر با 04/0 شده که نشانه سازگاری لایه­های مورد بررسی می­باشد.

 

 

جدول 1- ماتریس دودویی درAHP

Table1. Pair wise matrix in AHP

فاکتورها	فاصله از گسل	شیب	ارتفاع	دسترسی به راه	جهت	فاصله از آبراهه اصلی	کاربری	اقلیم	نزدیکی به سکونت گاه شهری	وزن نهایی
فاصله از گسل	1	8/1	2/1	7/1	2	3/1	4/1	1	4/1	033/0
شیب	8	1	4	2	9	4	2	6	2	269/0
ارتفاع	2	4/1	1	4/1	3	1	2/1	2	2/1	065/0
دسترسی به راه	7	2/1	4	1	5	4	2	3	5	243/0
جهت	2/1	9/1	3/1	5/1	1	3/1	6/1	2/1	5/1	025/0
فاصله از آبراهه اصلی	3	4/1	1	4/1	3	1	2/1	1	5/1	060/0
کاربری	4	2/1	2	2/1	6	2	1	3	1	125/0
اقلیم	1	6/1	2/1	3/1	2	1	3/1	1	3/1	046/0
نزدیکی به سکونتگاه شهری	4	2/1	2	5/1	5	5	1	3	1	134/0

 

شکل (2) نیز نقشه توابع فازی سازی و شکل (3) نقشه فازی لایه­های مورد استفاده را نشان می­دهد.

 

 

 

 

شکل 2- توابع فازی­سازی شده لایه­ها

Figure2. Fuzzy functionof layers

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 3- نقشه استاندارد شده معیارهای 1)جهت 2) ارتفاع از سطح دریا 3) فاصله از گسل 4) درصد شیب 5) اقلیم 6) کاربری 7)فاصله از راه ارتباطی 8) فاصله از رودخانه 9) فاصله از مراکز سکونتگاهی شهری

Figure3. Standardized criteria map1) aspect2) height 3) distance from active faults 4) slope 5) climate 6) land use 7) distance from main road 8) distance from river 9) distance from urban settlement

همپوشانی نهایی

 

با استفاده از مدل سلسله مراتبی و  مدل ترکیب خطی وزنی، در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی و توسط عملیاتRaster Calculator مکان های مناسب شناسایی شدند. جدول (2) مساحت کلاس تناسب توسعه شهری و شکل(4) نقشه نهایی و اولویت­بندی مناطق مستعد توسعه شهری را با استفاده از مدل AHP-Fuzzyنشان می­دهد.

 

 

 

جدول 2- مساحت کلاس تناسب توسعه شهری

Table2. Suitability map of urban development area

قابلیت اراضی جهت توسعه شهری	مساحتKm2	درصد
نامناسب	99/584	62/15
متوسط	24/946	26/25
مناسب	86/1809	33/48
بسیار مناسب	6/403	77/10

 

 

شکل 4- نقشه تناسب و کلاس تناسب توسعه شهری شهرستان مشکین شهر بر اساس مدل تلفیقی فازی- ای اچ پی

Figure4. Suitability land and urban development map based on fuzzy-AHP model in Meshkin-shahr

 

بحث و نتیجه­گیری

 

در این تحقیق شناسایی ویژگی­های محیطی شهرستان مشکین­شهر با تأکید بر پارامترهای طبیعی و اقتصادی- اجتماعی جهت کاربری مناسب توسعه شهری با استفاده از تلفیق روش AHP/Fuzzy مد نظر قرار گرفت و مکان­های مناسب جهت توسعه شهری پیشنهاد گردید. ابهام موجود در مدل های اکولوژیکی به دلیل ماهیت روش های کلاسیک و عدم انطباق آن ها با محتویات نقشه­های منابع طبیعی موجود در کشور بود که مقایسه این دو امر مهم را دچار ابهام می­ نمود(14). برای این رویهم گذاری، از روش ترکیب خطی وزن دار استفاده گردید که مشابه تحقیقات سرهنگی و جباری (2)، رشمیدوی و همکاران (20) و منداز و دلالی (22) می­باشد. نتایج وزن­دهی به معیارها با نظر خواهی از کارشناسان خبره نشان داد که عامل شیب مهم ترین فاکتور برای توسعه شهری صنعتی می­باشند که مشابه تحقیقات عزیزیان و همکاران (4) و مخدوم (10) می­باشد. نتایج تلفیق روش فازی و تحلیل سلسله مراتبی نشان داد که در مجموع 403 هکتار از سطح شهرستان جهت توسعه شهری دارای کلاس تناسب بسیار مناسب می­باشد که این منطقه در قسمت­های مرکزی شهرستان واقع شده است(شکل 4) و حدود 11 درصد از سطح شهرستان را پوشش می­دهد. گفتنی است که این مناطق نه تنها مستعد توسعه شهری جهت احداث سکونت گاه های جدید است بلکه می­توان جهت احداث شهرک­های صنعتی که ملزومات فاکتورهای محیط زیستی توسعه شهری را دارد، استفاده نمود. این مناطق به لحاظ شیب و ارتفاع در شرایط بسیار مطلوبی قرار دارند و امکان ساخت و ساز در آن به راحتی میسر بوده و هزینه­های تسطیح زمین نیز با این شرایط به حداقل رسیده است. این مناطق از گسل­های فعال منطقه بیش از 10 کیلومتر فاصله داشته و ایمنی لازم را از این جهت داراست. نزدیکی به راه ارتباطی اصلی از مهم ترین مزیت­های این مناطق است که سهولت حمل و نقل را در پی دارد. قرار­گیری این مناطق در فاصله حدود 20 تا 30 کیلومتری مشکین شهر نشان از این دارد که این مناطق بین شهر اردبیل به عنوان مرکز استان و مشکین­شهر قرار گرفته و امکان بهره مندی از خدمات هر دو شهر را داراست. همچنین این مناطق در حریم بسیار مناسبی از رودخانه خیاوچای قرار گرفته است و امکان بروز خسارات در پی طغیان احتمالی مجدد این رودخانه به حداقل رسیده زیرا به سبب قرارگیری در دامنه سبلان، این شهر از حیث طغیان رودخانه همواره در معرض خطر بوده است. تیپ اقلیم منطقه نیز نیمه خشک می­باشد که برای توسعه شهری مناسب است. از دیگر مزیت­های مکان بهینه انتخاب شده جلوگیری از تغییر کاربری زمین های با ارزش نطیر جنگل و مراتع با تاج پوشش مناسب است چرا که مناطق بهینه انتخاب شده نه تنها این اراضی را در بر نمی­گیرد، بلکه تصرفی در اراضی زراعی و باغات نیز نداشته و از این حیث تهدید غذایی و اقتصادی (شغل) را در پی نخواهد داشت. بیش تر قسمت های شمالی منطقه دارای تناسب متوسطی برای توسعه شهری می­باشند که نسبت به مناطق مرکز از ارزش کم تری برای توسعه شهری برخوردارست که علت عمده آن وجود کاربری­های زراعی در این مناطق با زراعت دیم و آبی می باشد. بنابراین توسعه شهری در این مناطق غیرعقلانی و غیر قابل توجیه است. توسعه شهری در قسمتهای شرقی، غربی و جنوبی منطقه نیز به علت توپوگرافی نامناسب، نزدیکی به گسل و فاصله کم از رودخانه اصلی کاملاً نامناسب و غیرعقلانی می باشد. با توجه به وجود کوه­های مرتفع در این مناطق به خصوص در جنوب شهرستان منتهی به کوه سبلان، احتمال سقوط سنگ، بهمن سنگی و لغزش بسیار است. علاوه بر این جنوب شهرستان برای توسعه شهری  به دلیل عامل زمین شناسی مناسب نمی باشد زیرا سازندهای سطح زمین پایداری زیادی ندارند و اغلب از نوع سنگ­های آذرآواری می­باشد و در مقابل نیروهای وارده مقاومت کمی دارند و خرد می شوند. در مجموع می­توان بیان نمود که در این پژوهش بیش­تر مکان­های بهینه بر اساس فاکتورهای طبیعی پیشنهاد شده انجام گرفت، در صورتی که این مطالعه در راستای توجه به سایر عوامل اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی باشد نتایج بهتری را خواهد داشت. همچنین جهت جلوگیری از تضییع منابع و اجرای فرایند آمایش سرزمین در منطقه، ارزیابی توان اکولوژیک برای دیگر کاربری­ها نیز صورت گیرد تا از منابع موجود در راستای اهداف توسعه پایدار بهره برداری شود.

 

Reference

1. Ahadnejad Reveshty, M., Gharakhlou, M.,Ziari, K.,(2010), The modeling of urban vulnerability in earthquake against usin AHP and GIS ( case study:Zanjan city), Journal of Geography and Development,19,171-198.


2. Azizian, M.S., Naghdi, M., Molazadeh, M.,(2013) Ecological capability evaluation outskirts of Tabriz to sustainable urban development MCE approach, Journal  of Regional Planning, 4(13), 113-128.


3. Basarir, A., Gillespie, J.M., (2003), dairy producers: comparison of the fuzzy pairwise method and simple ranking produce, Department Agricultural Economics Gaziosmanpasa University, Selected Paper prepared for presentation at the Southern Agricultural Economics Association٫ Goals of beef cattle and Annual Meeting, Mobile, AL February: 1.


4. BhausahebZolekar and ShivajiBhagat, V., (2015), “Multi-criteria land suitability analysis for agriculture in hilly zone: Remote sensing and GIS approach", Computers and Electronics in Agriculture, 118, 300–321.


5. Bonilla Moheno, m., Aide, T.M., Clark, M., (2012), “The influence of socioeconomic, environmental and demographic factors on municipality scale land cover change in mexico” Regional environmental change, 12 (3), 543-557.


6. Bozorgmehr, K., Hakimdoost, S.Y., Poorzeydi, A.M., Seydi, Z.,(2016), Optimal positioning of synoptic stationsthrough fuzzy logic and AHP (casestudy: Tonekabon city), Biannual Journal of Urban Ecological Researches, 7(2), 25-38.


7. Clapcott, J.E., Collier, K.J., Death, R.G., Goodwin, E.O., Harding, J.S., Kelly, D., Young, R.G., (2012), “Quantifying relationships between landuse gradients and structural and functional indicators of stream ecological integrity”, Freshwater biology, 57 (1), 74-90.


8. Department of natural resources and watershed management of Ardebil province, Engineering and Studies Unit.2016.


9. Hossein Abri, S.H., (2001), Theoretical framework design and development model of rural complexes in Balochistan, Vice chancellor for research, University of Isfahan.
   
   
   1. Jokar Sarhangi, I., Jabbari, H., (2015), The Evaluation of Ecological Potential of the West Azerbaijan Province to Determine Susceptible Urban Development Using Fuzzy Logic, Journal of Geography and Planning, 19(51), 81-105.
   
   
   2. Makhdoom, M., Fundamental of landuse planning, Tehran University Publication, edition 6^th, 2006. PP.55-66.
   
   
   3. Mendas, A., Delali, A., (2012), “Integration of MultiCriteria Decision Analysis in GIS to develop land suitability for agriculture: Application to durum wheat cultivation in the region of Mleta in Algeria”, Computers and Electronics in Agriculture, 83, 117–126.
   
   
   4. Mirkatouli, J., Kanani, M.R.,(2011), Assessment of ecologica; capability of urban development by using multicriteria decision making model and GIS (case study:Sari city), Mazandaran province, Human Geography Research, 43(77), 75-88.
   
   
   5. Monavari, M., Shariat, M., Dashti, S., Sabzghabaei, Gh., (2009), Environmental potential evaluation of  Zakherd watershed for urban development through GIS, 11(1),199-208.
   
   
   6. Motiei Langroudi, S. H., Nassiri, H., Azizi, A. and Mostafaei, A. (2012), Ecological capability modeling of land for agricultural and rangeland using Fuzzy AHP method in GIS environment (Case study: Marvdasht city). Journal of Land use planning.4 (6),125-148.
      
      
      1. Montgomery, B., Dragic´evic´, S., Dujmovic´, J., Schmidt, M., (2016), “GIS-based Logic Scoring of Preference method for evaluation of land capability and suitability for agriculture”, Computers and Electronics in Agriculture, 124, 340–353.
      
      
      2. Nazmfar, H., Mousavi, M.N., Aftab, A., Eshghi, A., (2016), Evaluation of ecological capability of Urmiyeh city for urban development by using ANP and GIS, Geography and Territorial Spatial Arrangement, 6(21), 47-62.
      
      
      3. Nouri, H., (2000), Spatial analysis in agricultural geography, Journal of Geographical Research, 39, 1-16.
      
      
      4. Pourjafar, M., Montazerolhoodjah, M., Ranjbar, E., Kabiri, R, (2012), Appraising ecological power for identifying appropriate districts for development around Sahand new town, Journal of Geography and Development, 10(28),1-4.
      
      
      5. Pourmohammadi, M.R., Ghorbani, R., Zali, N., Hekmati, F.S., (2009)The Analysis of urban system characteristics Of Azerbaijan area with an emphasis an economic centralization effects in Tabriz metropolitan.Journal of Geography and Planning, 17(29), 117-140.
      
      
      6. Razavi, M., Odynh, H., (2007), The location of choolsusingmulticriteria evaluation (AHP) and Geographic Information System (GIS), Amayesh Geographical Journal, University of Malayer, The first year, NO. 2: 31-9.
      
      
      7. Reshmidevi, T.V., Jana, R., Eldho, T.I., (2008), “Geo-spatial estimation of water availability in rain-fed paddy fields using SCS-CN-based model”,Agricultural Water Management, 95 (4), 447–457.
      
      
      8. Sarvar, R., Khaliji, M.A.,(2013), Evaluation the capability of ecological urban development landuse using Anp(case study: Tabriz city), Human Settlement Planning Studies, 9(29),17-30.
      
      
      9. Torres, C., Valero, A., (2013), “Exergoecology as a tool for ecological modeling the case of the US food production chain”, ecological modeling, 225, 21-28.
      
      
      10. Yang, F., G. Zeng, C. Du, L. Tang, J. Zhou and Z. Li, 2008, Spatial Analyzing System for Urban landuse Management Based on GIS and Multi- Criteria Assessment Modeling, Journal of Progress in Natural Science, 18: pp 1279-1284.
      
      
      11. Yu, J., Chen, Y., Wu, J.P., (2009), “Cellular automata and GIS based land use Suitability simulation for irrigated agriculture”, 18th World IMACS/MODSIM Congress, Cairns, Australia, 3584-3590.
      
      
      12. Zakherd watershed for urban development through GIS, Journal of Environmental Science and Technology, 11(1), 199-208.
      
      
      13. Ziari, K., Planning new cities, Samt publication, 2009.
      
      
   
   

 

 

---

[1] - استادیار، گروه منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران* (مسوول مکاتبات)

[2]- گروه محیط زیست، واحد اردبیل، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران

1- Assistant professor, NaturaResources and Environmental Engineering Department, Faculty of Agricultural Sciences, Payame Noor University, Tehran, Islamic republic of Iran.*(Corresponding Author)

2- Departmentof Environment, Ardabil branch, Islamic Azad University, Ardabil, Iran.

 

[5]- Multi Criteria Evaluation

[6]- Analytical Hierarchy Process

[7]- Weighted Linear Combination