با همکاری مشترک دانشگاه پیام نور و انجمن ارزیابی محیط زیست ایران

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

2 دانشجوی دکتری، گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

در این پژوهش به بررسی تغییرات کاربری اراضی با دمای سطح زمین و خودهمبستگی فضایی با استفاده از شاخص موران و لکه‌های داغ جزیره حرارتی شهرستان کرج پرداخته ‌شده است‌. بدین منظور از تصاویر ماهواره‌ای لندست و سنجنده‌های (TM-OLI) سال‌های 2000 - 2018 بهره گرفته شد‌. ابتدا تصاویر مربوطه اخذ و پیش‌پردازش‌های لازم اعمال شد‌. سپس طبقه‌بندی با استفاده از روش شیءگرا و الگوریتم نزدیک‌ترین همسایگی صورت گرفت و دمای سطح زمین با الگوریتم‌های پنجره مجزا و تک باندی استخراج شد‌. نتایج نشان داد که زمین‌ بایر در سال 2000 و 2018 به ترتیب با مقادیر 46 - 44 (درجه سانتی‌گراد)، دارای بیش‌ترین دما می‌باشند که منـاطق بایر حاشیه شهر به دلیل عدم وجود پوشش گیاهی، ظرفیت بالای جذب گرما توسط خاک لخت، دمـای سـطح زمـین بالایی را دارا می‌باشند و کاربری مناطق آبی در سال 2000 و 2018 به ترتیب مقادیر 38 - 25 (درجه سانتی‌گراد) را به خود اختصاص داده‌اند که آب گرمای بیش‌تری را دفع و دارای دمای پایین‌تری می‌باشد‌. همچنین نتایج نشان داد رابطه قوی بین کاربری اراضی و دما وجود دارد‌. سپس نتایج حاصل از تحلیل خودهمبستگی فضایی با شاخص‌های موران جهانی نشان داد که داده‌های دمای سطح زمین شهرستان کرج دارای ساختار فضایی بوده و به شکل خوشه‌ای توزیع ‌شده است‌. در نهایت با استفاده از شاخص تحلیل لکه‌های داغ خوشه‌های گرم و سرد دمای سطح زمین شهرستان کرج استخراج شد‌. تحلیل لکه‌های داغ تأییدی آشکار بر متمرکز شدن و خوشه‌ای شدن دمای سطح زمین شهرستان کرج در فضا با افزایش دوره زمانی بوده است‌.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Land Use Analysis and its Effects on Land Surface Temperature Changes Case Study: Karaj City

نویسندگان [English]

  • Sayyad Asghari Saraskanroud 1
  • Memhdi Faal Naziri 2

1 Professor, Department of Geomorghology,, University,of Mohaghegh Ardabili, Ardabili, Iran.

2 Ph.D Student, Department of Geomorphology , University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.

چکیده [English]

In this study, the effects of land use changes with surface temperature of karaj cityand spatial autocorrelation have been discussed using the moran index. for this purpose, landsat OLI- TM satellite imagery has been used in 2000 and 2018. first, the images were taken and the required images were applied. then classification using object orinted method and nearest neighbor algorithm was developed and the earth surface temperature was extracted with split window algorithm (imagery). The results showed that the arid land has the highest temperature in 2000 and 2018, respectively, due to the lack of vegetation, the high capacity of absorption of heat by barren soil, and the use of blue zones in 2000 and 2018 respectively, has a temperature of 38 - 25 (° C), which is دفع and has lower heat temperatures. also, the results showed strong relationship between land use and temperature. finally, the hot and cold clusters of karaj city heat islands were extracted using the hot spots analysis index (hotspot). Space autocorrelation analysis with global Moran's indices showed that the Earth's surface temperature was cluster - like. the analysis of hot spots confirmed the focus and cluster of the heat islands of karaj city in space with increasing periods of time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Landsat Imagery
  • Object-Oriented Classification
  • Land Use
  • Land Surface Temperature
  • Space Correlated
Adel Effat,‌ H‌.,‌ ‌ Abdel Kader, O‌. (2014)‌.‌ Change detection of urban heat islands and some related parameters using multi-temporal Landsat images; a case study for Cairo city,‌ Journal of Urban Climate,‌ 10‌,‌ 171-188‌.
Ahmadi, M., Ashour Lo, D., & Narangi Fard, M. (2014). Temporal-spatial changes of thermal and usage patterns of Shiraz using TM & ETM sensor data. Iran Remote Sensing and GIS, 4(4), 55-68.
Alavi, P. (2006). Thermal remote sensing and its application in earth sciences. Tehran University Press.
Arvin, A. A. (2018). Detecting surface temperature using satellite images. Journal of Natural Environment Hazards, 8(19), 91-102.
Asghari Saraskanroud, S., & Naziri activist, M. (2018). Monitoring of land surface temperature and investigating the interface of land use with land surface temperature using OLI images with Moran index analysis (Case study: Ardabil city, Geography and Environmental Planning, No. 73, 93-110.
Chander,‌ G‌,‌ & Groeneveld,‌ D‌.‌ P. (2009)‌.‌ Intra-annual NDVI validation of the Landsat 5 TM radiometric calibration‌.‌ International Journal of Remote Sensing,‌ 30(6)‌, 1621–1628‌.
Congalton,‌ R‌. &‌ Green‌. G‌,‌ K‌.‌ (2009)‌.‌ Assessing the accuracy of remotely sensed data: principles and practices‌.‌ CRC Press,‌ Boca Raton,‌ Florida.
Dong,‌ C.,‌ Fan,‌ G.,‌ Lian,‌ Y.,‌ Dang,‌ G., Guotao,‌ M.,‌ Dong,‌ W.,‌ Yaokang,‌ H.,‌ & Suzhen,‌ X.‌ (2016)‌.‌ Using Object Oriented Technique to Extract Jujube Based on LANDSAT 8 OLI Image in Jialuhe Basin,‌ Journal of Image Processing Theory andApplications,‌ 1‌,‌ 16-20‌.
Ebrahim Heravi, b. (2013). Analyzing the relationship between urban heat islands and land use/land cover changes using satellite images in Karaj metropolis. Master's Thesis of Remote Sensing, Shahid Chamran University of Ahvaz, Faculty of Sciences
Faizizadeh, B., Dehban, Kh., & Gholamnia, Kh. (2015). Earth surface temperature estimation using Landsat 8 satellite images and separate window algorithm (case study: Mahabad watershed). Geographical Information Quarterly, 25(98), 171-182.
Faizizadeh, S., & Bakhtiar, S. (2015). Modeling agricultural land degradation due to urban growth and development using object-based methods of satellite image processing in the urban area of ​​Urmia. Amish Sarmeen, 8(2), 177-202.
Faizizadeh, Sh., Saifi; B., & Hajar, H. (2015). Identifying areas prone to salt storms in Lake Urmia using fuzzy-object-oriented processing of satellite images. Environmental Risk Management (Former Risk Knowledge), 3(3), 269-284.
Fallah Qalhari, Gh. A., Asadi, M., & Dadashi Rudbari, A. A. (2014). Spatial analysis of moisture distribution in Iran. Natural Geography Research, 47(4), 637-650.
Feizizadeh,‌ B‌,‌ & Blaschke,‌ T‌.‌ (2013)‌. Examining urban heat island relations to land use and air pollution: multiple endmember spectralmixture analysis for thermal remote sensing‌.‌ IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing,‌ 6(3)‌,‌ 1749-1756‌
Griffith,‌ D‌.‌ (1987)‌. Spatial Autocorrelation: A Primer‌.‌ Resource Publication in Geography.‌ Association of American geographers‌.‌ 64‌, 566-592‌.
Hanibal,‌ A.,‌ Jean,‌ E.,‌ Kakemami, A., Ghorbani, O., Kivan Behjo, F., & Mirzaei Musovand, A. (2016). Comparison of visual and digital interpretation methods in preparation of land use and land cover map of Ardabil province. Remote Sensing and Geographical Information System in Natural Resources, 8(3), 121-134.
Karenia,‌ C‌.‌ S‌.‌ G‌.‌ (2016)‌.‌ Spatial Geo-technologies and GIS tools for urban planners applied to the analysis of urban heat island‌,‌ Case Caracas city:Venezuela. ICUC9,‌ 9th International Conference on Urban Climate jointly with 12th Symposium on the Urban Environment.
Karmi, M., & Dadashi Roudbari, A. A. (2013). Evaluation of rainfall patterns in Razavi Khorasan province using new methods of spatial statistics. Scientific journal of extension of rain catchment systems and levels, 3(2), 61-72.
L.,‌ Frankl,‌ P.,‌ & Adgo,‌ N.,‌ (2017)‌. Classifying Land Cover from an Object-Oriented Approach to LANDSAT 8 at the Regional Scale of the Lake Tana Basin Ethiopia. Geophysical Research Abstracts,‌ V‌.‌19 ,98-147‌.
Lillesand,‌ T‌. M‌,‌ R‌. W Kiefer,‌ & W‌. J‌.‌ (2008)‌.‌ Remote sensing and Image Interpretation. New York: John Wiley & Sons,‌ Inc‌.
Liu, l‌. & zhang, y. (2011)‌. Urban heat island analysis using the landsat tm data and aster data:a case study in hong kong. Remote sensing,‌ 3(7), 1535-1552‌.
Niclòs Valiente,‌ J‌. A‌,‌ Barberà,‌ M‌. J‌,‌ Estrela,‌ M‌. J‌,‌ Galve,‌ & J‌. M‌,‌ Caselles‌.‌ (2009)‌.‌ Preliminary results on the retrieval of land surface temperature from MSG-SEVIRI data in Eastern Spain‌.‌ Proceedings, 55-78‌.
Rezai, B., etal. (2016). Investigating and evaluating the process of changing forest levels using remote sensing and GIS, a case study of Arsbaran forests 1987-2005. Geographical Researches, No. 62, 143-159.
Ronald,‌ C.,‌ Estoque,‌ M.,‌ & Yuji,‌ M,‌ S‌.‌ (2017)‌.‌ Effects of landscape composition and pattern on land surface temperature: An urban heat island study in the megacities of Southeast Asia. National Library of Medicine,‌ U‌. S, 15(577)‌,‌ 349-359‌.
Rozenstein,‌ O‌, Qin,‌ Zh‌, derimain,‌ Y‌. & karnieli,‌ A‌,‌ (2014).‌ Derivationof land surface temperature for landsat-8 tirs using a split window algorithm. Sensors,‌ 14(4), 5768-5780‌.
Sobrino,‌ J‌.‌ A‌,‌ Jiménez-Muñoz,‌ J‌.‌ C‌,‌ & Paolini,‌ L‌.‌ (2004)‌.‌ Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5‌.‌ Remote Sensing of environment,‌ 90(4)‌,‌ 434-440‌.‌
Subrino,‌ j‌., jime nez-munoz, g‌. c‌., & paplini, L‌. (2004)‌. Land surface temperature retrival from landsat tm5, Remote sensing of environment, 90‌, 434-440‌.
Valizadeh Kamran, Kh., Gholamnia, Kh., Ainali, G., & Mousavi, S. M. (2016). Estimating the surface temperature of the earth and extracting thermal islands using the separate window algorithm and multivariate regression analysis (case study of Zanjan city). Research and Urban Planning, 8(30), 35-50.
Wan,‌ Z‌,‌ & Dozier,‌ J.‌ (1996)‌.‌ A generalized split-window algorithm for retrieving land-surface temperature fromspace,‌ Geoscience and Remote Sensing. IEEE Transactions,‌ 34(4)‌,‌ 892-905‌.
Weng,‌ Q‌. H‌,‌ Lu,‌ D‌. S‌.‌ & Schubring,‌ J‌.‌ (2004)‌. Estimation of land surface temperature-vegetation abundance relationship for urban heat island studies.‌ Remote Sensing of Environment,‌ 89(4‌),‌ 467–483‌.
Yang J‌. S.‌,‌ Wan Y‌. Q‌..‌ & ‌ August, P‌. V‌.‌ (2004)‌. Estimation of land surface temperature using spatial interpolation and satellite-derived surface emissivity.‌ J‌ournal‌ Environmental informatics,‌ 4(1)‌,‌ 40-47‌.
Zhang,‌ j‌, wang, y‌. & li,‌ Y‌. (2006). AC++ Program for retrieving land surface temperature from the data of landsat tm/etm+ band6. Computers & geosciences,‌ 32, 1796-1805‌.
ابراهیم هروی، بهرام (1393)‌. تحلیل روابط بین جزایر حرارتی شهری و تغییرات کاربری/پوشش زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در کلا‌‌‌‌ن‌شهر کرج، پایان‌نامه کارشناسی ارشد سنجش از دور، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده علوم‌.
احمدی، محمود؛ عاشورلو، داوود و نارنگی فرد، مهدی (1394)‌.‌ تغییرات زمانی - مکانی الگوهای حرارتی و کاربری شهر شیراز با استفاده از داده‌های سنجنده TM & ETM‌.‌ سنجش ‌از دور و GIS ایران، 4(4)، 55-68‌.
اصغری سراسکانرود، صیاد و فعال نذیری، مهدی (1398)‌.‌ پایش دمای سطح زمین و بررسی رابط کاربری اراضی با دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر OLI با تجزیه و تحلیل شاخص موران (مطالعه موردی: شهرستان اردبیل، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی ، 73، 93-110‌.
آروین، عباسعلی (1398)‌. آشکارسازی دمای رویه سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای‌. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 8(19)، 91-102‌.
رضایی، بنفشه و همکاران )1386‌(. بررسی و ارزیابی روند تغییر سطوح جنگل با استفاده از سنجش‌ازدور و GIS مطالعه موردی جنگل‌های ارسباران 2005-1987، پژوهش‌های جغرافیایی، 62، 159-143‌.
علوی پناه،. (1385)‌. سنجش از دور حرارتی و کاربرد آن در علوم زمین، انتشارات دانشگاه تهران‌.
فلاح قالهری، غلام‌عباس؛ اسدی، مهدی و داداشی رودباری، عباسعلی (1394)‌.‌ تحلیل فضایی پراکنش رطوبت در ایران، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 47(4)، 637-650‌.‌
فیضی‌زاده، بختیار؛ دیده‌بان، خلیل و غلام‌نیا، خلیل (1395)‌.‌ ‌برآورد دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8 و الگوریتم پنجره مجزا (مطالعه موردی: حوضه آبریز مهاباد)‌.‌ فصلنامه اطلاعات جغرافیایی، 25(98)، 171-182‌.
فیضی‌زاده، سلمانی و بختیار، سعید (1395)‌.‌ مدل‌سازی تخریب اراضی کشاورزی بر اثر رشد و توسعه شهری با بکارگیری روش‌های شیء پایه پردازش تصاویر ماهواره‌ای در محدوده شهری ارومیه، آمایش سرزمین، 8(2)، 202-177‌.
فیضی‌زاده، شهابی؛ سیفی، بختیار و هژار، هوشنگ (1395)‌.‌ شناسایی پهنه‌های مستعد توفان‌های نمکی دریاچه ارومیه با استفاده از پردازش فازی-شیءگرای تصاویر ماهواره‌ای، مدیریت مخاطرات محیطی (دانش مخاطرات سابق)، 3(3)، 284-269‌.
کاکه‌ممی، آزاد؛ قربانی، اردوان؛ کیوان بهجو؛ فرشاد و میرزایی موسی‌وند، آمنه (1396)‌.‌ مقایسه روش‌های تفسیر چشمی و رقومی در تهیه نقشه کاربری و پوشش اراضی استان اردبیل، سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 8(3)، 134-121‌.
کرمی، مختار و داداشی رودباری، عباسعلی (1393)‌.‌ ارزیابی الگوهای بارشی استان خراسان رضوی با استفاده از روش‌های نوین آمار فضایی، مجله علمی ترویجی سامانه و سطوح آبگیر باران، جلد 3، شماره 2، 61-72‌.
ولی‌زاده کامران، خلیل؛ غلام‌نیا، خلیل؛ عینالی، گلزار و موسوی، سیدمحمد (1396)‌.‌ ‌برآورد دمای سطح زمین و استخراج جزایر حرارتی با استفاده از الگوریتم پنجره مجزا و تحلیل رگرسیون چند متغیره (مطالعه موردی شهر زنجان)‌.‌ پژوهش و برنامه­ریزی شهری، 8(30)، 50-35‌.