مطالعۀ تطبیقی کارایی مدل توسعۀ شهری عامل مبنا و سلول‌های خودکار زنجیرۀ مارکوف در شبیه‌سازی توسعۀ شهری نیشابور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 کارشناس ارشد سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش‌ازدور دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در دهه‌های اخیر براثر رشد سریع و بدون برنامه شهرها، مدیریت شهری با مسائل متعددی ازجمله مدل‌ها و الگوهای گسترش شهری و انتخاب گزینه‌های بهینه در مکان‌یابی روبه‌رو شده است. شهر نیشابور به‌عنوان دومین شهر پرجمعیت استان خراسان رضوی شناخته می‌شود. با توجه به کاهش باران و رخ دادن خشک‌سالی، کشاورزی رونق خود را ازدست‌داده و اکثر جمعیت روستاها به شهر مهاجرت نموده‌اند. این عوامل باعث رشد سریع شهر در چند سال اخیر شده است. ازآنجایی‌که توسعه هر شهر نیازمند امکانات و زیرساخت‌های مناسب برای پیشرفت آن است، بنابراین شناخت جهت توسعه شهر و سرعت رشد آن باعث پیش‌بینی بهتر زیرساخت‌ها و امکانات موردنیاز است.
پژوهش توسعه شهری توسط مدل عامل مبنا با استفاده از عوامل تأثیرگذار بر توسعه شهری نیشابور صورت پذیرفته است. این عوامل شامل: موقعیت غالب اجتماعی- مسیر دسترسی- عناصر مطلوب- کیفیت دسترسی به خدمات- حریم سبز و حریم مسیل و نوع کاربری در نظر گرفته‌شده است. مدل‌ عامل مبنا مجموعه‌ای از عامل‌های مستقل با اهداف و قابلیت‌هایی‌ که در تعامل با یکدیگر هستند تشکیل‌شده است. برای اعتبار سنجی مدل از روش مارکوف_ سلولی خودکار بر اساس تصاویر ماهواره‌ای لندست 7 و 8 و برای مدت 17 سال استفاده‌شده است. بر اساس نتایج شبیه‌سازی توسعه شهری با استفاده از مدل عامل مبنا مساحت منطقه شهری از سال 2018 تا سال 2035 با نرخ رشد 8/19 درصد افزایش‌یافته است و در مدل مارکوف_ سلولی خودکار مساحت منطقه شهری از سال 2018 تا سال 2035 با نرخ رشد 1/23 درصد افزایش پیدا خواهد کرد. بر این اساس، این نتایج با یکدیگر تفاوت چندانی ندارند. نتایج بیان‌کننده آن است که در اجرای این دو مدل برای توسعه شهر نیشابور مدل عامل مبنا نشان‌دهنده تأثیر زیاد عامل طبقه غالب اجتماعی است و اعتبار مدل‌ عامل مبنا در مقایسه آن با روش مارکوف_ سلولی خودکار دقت قابل قبولی دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparative study of the efficiency of the urban development Agent based model and Markov chain Cellular Automata model for urban development simulation in the Neyshabur

نویسندگان [English]

  • hasan mahmoodzadeh 1
  • afsaneh naghdbishi 2
چکیده [English]

In recent decades due to the rapid and unplanned growth of cities, urban management has been faced with several issues, including models and patterns of urban development and the selection of optimal options for location. Neyshabour is known as the second most populous city in Khorasan Razavi province. Due to reduced rainfall and drought, agriculture has lost its prosperity and most of the rural population has migrated to the city. 
Urban development research has been done by the ABM model using the factors affecting Neyshabour urban development. These factors include: the dominant position of desirable socio-Access-quality road access to green space and privacy watercourse Services and usage is taken into account. The ABM model is a set of independent factors with goals and capabilities that interact with each other. To validate the model, the Markov-cellular method based on Landsat 7 and 8 satellite images has been used for 17 years. Based on the results of urban development simulation using the ABM, the area of the urban area has increased from 2018 to 2035 with a growth rate of 19.8%, and in the Markov-cellular model, the area of the urban area from 2018 to 2035 with a growth rate of / Will increase by 23%. Accordingly, these results do not differ much from each other. The results show that in the implementation of these two models, The ABM model suggests that social influence is dominant class and carefully detailed model compared with Markov-cellular automation is acceptable

کلیدواژه‌ها [English]

  • Urban Development
  • Agent Based Model
  • CA-Markov model
  • Neyshabour
احمدی‌زاده، سیدسعیدرضا؛ زینب کریم‌زاده مطلق (1394). شبیه‌سازی رشد شهری با استفاده از سلولی خودکار و زنجیرۀ مارکوف (منطقۀ مورد مطالعه: شهر بیرجند)، سیزدهمین همایش ملی ارزیابی اثرات محیط زیستی ایران. تهران. انجمن ارزیابی محیط زیست ایران. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fcivilica.com%2Fdoc%2F536367%2F&type=0&id=20543898
بیجندی، مهرداد؛ محمد کریمی (1394). مدل‌سازی تغییر و توسعۀ کاربری اراضی با استفاده از عامل: فرصت‌ها و چالش‌ها،مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی 13-1. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fwww.magiran.com%2Fpaper%2F1602282&type=0&id=1486621
پورمحمدی، محمدرضا (1395). برنامه‌ریزی کاربری اراضی شهری، سازمان‌ مطالعه ‌و تدوین‌ کتب‌ علوم ‌انسانی ‌دانشگاهها (سمت). https://elmnet.ir/vslg?url=http%3A%2F%2Fsamta.samt.ac.ir%2Fcontent%2F13364%2F%D8%A8%D8%B1%D9%86%D8%A7%D9%85%D9%87%E2%80%8C%D8%B1%DB%8C%D8%B2%DB%8C-%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8 %B1%DB%8C-%D8%A7%D8%B1%D8% A7%D8%B6%DB%8C-%D8%B4%D9 %87%D8%B1%DB%8C&type =0&id=30796928 
حسینعلی، فرهاد؛ علی‌اصغر آل‌شیخ؛  فرشاد نوریان  (1391). توسعۀ مدلی عامل مبنا برای شبیه‌سازی گسترش کاربری اراضی شهری (مطالعۀ موردی: قزوین)، مطالعات و پژوهش‌های شهری منطقه‌ای پاییز 1391. دورۀ 4. شمارۀ 14. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fwww.magiran.com%2Fpaper%2F1066536&type=0&id=923820
حیدری‌زادی، زاهده؛  عبدالرضا محمدی (1395). پیش‌بینی تغییرات کاربری اراضی در دشت مهران با استفاده از مدل سلول‌های خودکار- مارکوف مجلۀ علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، سال پنجم. شمارۀ 10. 68- 57. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fwww.magiran.com%2Fpaper%2F1557646&type=0&id=1510411
سرمدیان، فریدون (1396). مقدمه‌ای بر کاربرد مدل‌های عامل مبنا در کاربری اراضی پانزدهمین کنگرۀ علوم خاک ایران. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fcivilica.com%2Fdoc%2F730368%2F&type=0&id=20762788
صفویان، سیدتقی؛ طالب عبداللهی؛ الهام کرامتی (1396). ارزیابی مکانی درجهت توسعۀ شهری با استفاده از روش SAW و GIS (مطالعۀ موردی: شهر مشگین‌شهر)،چهارمین کنفرانس‌بین‌المللی‌برنامه‌ریزی و مدیریت محیط‌زیست، تهران. دانشکدۀ محیط‌زیست دانشگاه تهران. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fcivilica.com%2Fdoc%2F589957%2F&type=0&id=20606437
علیجانی، زهره؛ فریدون سرمدیان (1396). مقدمه‌ای بر روش‌های اعتبارسنجی مدل‌های عامل مبنا، پانزدهمین کنگرۀ علوم خاک ایران. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fcivilica.com%2Fdoc%2F729562%2F&type=0&id=20762787
فیروزی، محمدعلی؛ علی شجاعیان؛ طاهره قنواتی (1396). تحلیل‌گر عامل؛ مدل‌سازی عامل مبنا در GIS. نارین رسانه. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fdb.ketab.ir%2Fbookview.aspx%3Fbookid%3D2168365&type=0&id=31361693
قانعی، محمدرضا (1389). توسعۀ یک مدل عامل مبنا به‌منظور تخصیص کاربری‌های شهری. پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد. راهنما: محمد سعدی مسگری، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری- دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی- دانشکدۀ نقشه‌برداری. https://ganj.irandoc.ac.ir//#/articles/48f2d85f632537b99d75ef47aad44072/search/98283ece2f40e2cd6945e6e970811747
قربانی، رسول؛ محمدرضا پورمحمدی؛ حسن محمودزاده (1392). رویکرد زیست‌محیطی در مدل‌سازی تغییرات کاربری اراضی محدودۀ کلان‌شهر تبریز با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای چندزمانه‌ای، ارزیابی چندمعیاری و سلول‌های خودکار زنجیرۀ مارکوف (1417-1363). مطالعات شهری 8. 30-13. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fwww.magiran.com%2Fpaper%2F1321914&type=0&id=822452
کمیجانی، محبوبه؛ روزبه‌شاد (1394). شبیه‌سازی روند توسعۀ شهری با استفاده از مدل‌سازی عامل مبنا (مطالعۀ موردی: شهر مشهد)، دومین کنفرانس ملی جغرافیا و زمین‌شناسی. تهران. مؤسسۀ اطلاع‌رسانی نارکیش. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fcivilica.com%2Fdoc%2F423552%2F&type=0&id=20425034
کمیجانی، محبوبه (1394). شبیه‌سازی رشد و توسعۀ بهینۀ شهری با استفاده از مدل‌سازی عامل مبنا. پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد. استاد راهنما: روزبه شاد، مشاور: سعید بهزادی، دولتی- وزارت علوم، تحقیقات و فناوری،دانشگاه فردوسی مشهد. دانشکدۀ مهندسی. https://ganj.irandoc.ac.ir//#/articles/9af47bf8ae9032a61f1eb42bac742774/search/50455f088cf90b0166e03de07863ef4d
محمودزاده، حسن؛ خلیل دیده‌بان؛ سیدعلی صادق‌زاده ‌سادات (1395). کاربرد تکنیکهای‌ دورسنجی و سیستم اطلاعات جغرافیایی با هدف شبیه‌سازی توسعۀ شهری (مطالعۀ موردی: شهر مهاباد)، دوفصلنامۀ جغرافیا و توسعۀ فضای شهری 3(2). https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fwww.magiran.com%2Fpaper%2F1691721&type=0&id=1681925
هوشنگی، نوید؛ علی‌اصغر آل‌شیخ (1396). توسعۀ یک سیستم شبیه‌سازی عامل- مبنا در عملیات امداد و نجات. اطلاعات جغرافیایی (سپهر). 70-59. https://elmnet.ir/vslg?url=https%3A%2F%2Fwww.magiran.com%2Fpaper%2F1772447&type=0&id=1754235
Alqurashi, Abdullah F Lalit Kumar and Priyakant SinhaUrban Land Cover Change Modelling Using Time-Series Satellite Images: A Case Study of Urban Growth in Five Cities of Saudi Arabia. Remote Sens.(2016)  8(10), 838. https://doi.org/10.3390/rs8100838
Acevedo, W., Foresman, T. W. and Buchanan, J. T. Origins and philosophy of building a temporal database to examine human transformation processes. Proceedings, ASPRS/ACSM Annual Convention and Exhibition, Baltimore, MD, April 22-24,(1996), Vol.I, PP.148-161. https://pubs.er.usgs.gov/publication/70202451
Achmad,Ashfa, Sirojuzilam Hasyim, Badaruddin Dahlan, Dwira N. Aulia. Modeling of urban growth in tsunami-prone city using logistic regression: Analysis of Banda Aceh, Indonesia. Applied Geography 62 (2015) 237e246. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2015.05.001
Batty, M (2005). Agents, cells, and cities: new representational models for simulating multiscale urban dynamics. Environment and Planning A,37: 1373-1394. https://doi.org/10.1068%2Fa3784
Gilbert, N., Bankes, S (2002). Platforms & methods for agent-based modeling Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(suppl 3), 7197-7198. https://doi.org/10.1073/pnas.072079499
Junfeng,  J  (2003). Transition Rule Elicitation for Urban Cellular Automata models. Case Study: Wuhan-China, MSc. Thesis, International institute for geo-information science and earth observation (ITC). The Netherlands. https://www.academia.edu/download/50547525/Transition_Rule_Elicitation_Methods_for_20161125-6587-13grhp8.pdf
Liu  Xiaoping, Li  Xia, Ai  Bin et al (2006). Multi-agent systems for simulating and planning land use development. Acta Geographica Sinica, 61(10): 1101- 1112. (in Chinese). https://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-DLXB200610011.htm
Macal C. M, North M. J.(2004). Agent-based modeling and simulation: ABMS examples. In Proceedings of the 40thConference on Winter Simulation (PP. 808-884) https://doi.org/10.1109/WSC.2008.4736060
Malik. Ammar, Andrew Crooks, Hilton Root and Melanie Swartz. Exploring Creativity and Urban Development with Agent-Based Modeling Journal of Artificial Societies and Social Simulation 18 (2015), (2) 12. https://ideas.repec.org/a/jas/jasssj/2014-38-3.html
Parker, D. C, T.Berger, and S. M. Manson. (2002). Agent-based models of land-use and land-cover change. LUCC Focus1 office, Indiana university https://www.academia.edu/download/40637428/Agent-Based_Models_of_Land-Use_and_Land-20151204-31035-1rocmiq.pdf
Torrens, P. M (2003). Cellular automata and multi-agent systems as planning support tools. In Planning support systems in practice (PP. 205-222). Springer, Berlin, Heidelberg.  https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-24795-1_12#:~:text=DOI%3A-,10.1007/978-3-540-24795-1_12,-Instant%20PDF%20download
Wolfram, S (2002). A new kind of science (Vol.5, P.130). Champaign, IL: Wolframmedia. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.252.4404
Xia Li, Xiaoping Liu (2007). Defining agents’ behaviors to simulate complex residential development using multicriteria evaluation, Journal of Environmental Management85(2007)1063-1075. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2006.11.006
Zhang Jing, Wang Ke, Song Gengxin, Zhang Zhongchu, Chen Xinming, YU Zhoulu. (2013) Application of Multi-agent Models to Urban Expansion in Medium and Small Cities: A Case Study in Fuyang City, Zhejiang Province, China, Geogra. Sci. 2013 Vol.23 No.6. PP.754-764. https://doi.org/10.1007/s11769-013-0636-3