شبیه سازی تغییرات کاربری زمین در بافت های شهری: تلفیقِ رهیافت مونت کارلو، منطق فازی و سلول های خودکار (مطالعه موردی: منطقه 7 شهر اصفهان)

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 مدرس شهرسازی، گروه شهرسازی، دانشگاه هنر اصفهان

2 دانشیار شهرسازی، دانشگاه هنر، دانشگاه اصفهان

10.30473/grup.2021.8243

چکیده

تغییرات پیش‌بینی نشده‌ی کاربری زمین، امروزه، به یکی از مسائل مهمِّ پیشِ رویِ تصمیم‌گیران و تصمیم‌سازان شهری تبدیل شده است. از آن‌جا که این تغییرات بسیار پیچیده بوده و با طیف گسترده‌ای از داده‌ها و متغیرها سر و کار دارد، استفاده از فنون مبتنی بر رایانه به منظور شبیه‌سازی آن اجتناب ناپذیر بوده و تاکنون روش‌های مختلفی برای رویارویی با پیچیدگیِ این پدیده توسعه یافته است. از آن‌جا که فرآیند تغییرات کاربری زمین غیر قطعی بوده، کاربری‌های مختلف برای استقرار بر روی زمین با یکدیگر به رقابت پرداخته و مدل‌های موجود فاقد اجزاءِ عدم قطعیت و رقابت در ساختار خود هستند، در این مقاله به توسعه‌ی روشی مبتنی بر سلول-های خودکار، منطق فازی و رهیافت مونت کارلو پرداخته شده است. در این پژوهش، ابتدا چارچوب مدل سلول‌های خودکارِ تلفیقی با منطق فازی و رهیافت مونت کارلو به طور کامل تشریح شده و پس از تنظیم پارامترهای اولیه‌ی آن، این مدل برای شبیه‌سازی تغییرات کاربری اراضی در منطقه‌ی هفت شهر اصفهان در دو سناریویِ توسعه‌ی درونی و پیرامونی و در دو دوره‌ی زمانی 1390-1400 و 1400-1410 به‌کارگرفته شده است. در نهایت، جهت مقایسه‌ی مدلِ توسعه یافته با مدل‌های سلول‌های خودکار تلفیق شده با منطق فازی و سلول‌های خودکار سنتی، سه شاخصِ سازگاری، فشردگی و تناسب زمین مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که مدل سلول‌های خودکار تلفیقی با منطق فازی و رهیافت مونت کارلو خروجی رضایت‌بخش‌تری نسبت به دو مدل دیگر داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of land use changes in urban fabrics: Integration of Monte Carlo approach, fuzzy logic and cellular automata (Case study: Isfahan’s 7th municipal district)

نویسندگان [English]

  • Alireza Sahebgharani 1
  • Mahmoud Mohamadi 2
1 Department of Architecture and Urban Planning, Art University of Isfahan
2 Associate Professor of Urban Planning, University of Arts, University of Isfahan
چکیده [English]

Land-use change is one the most prominent problems which should be addressed by planners and decision makers. As this problem deals with a large set of data and variables, application of advanced techniques and computer-based methods for prediction and simulation of land-use change is inevitable. For this reason, various methods have been developed to obviate the underlying complexity of land-use changes. Due to the uncertainty of land-use change process, competitive essence of land types for occupying vacant lands and lack of these items in the structure of the existing models, this paper aimed at developing a model based on cellular automata (for representing dynamics of the change process), fuzzy logic (for representing uncertainty and probability underpinning land use change phenomenon) and Monte Carlo approach (for representing spatial competition) to make more satisfactory results than previous conventional CA-based models. Therefore, in this paper, firstly, a flexible framework of the proposed model (IMCFA) is completely described and the process of land use change is mathematically expressed. Then, the model is calibrated and implemented on the study area together with FCA and conventional CA for simulation of two pre-defined scenarios in two time periods, 2012-2022 and 2022-2032. Finally, three indicators (compactness, compatibility and land suitability) are measured on the outputs of the models to make modelling assessment process possible. The results showed that for our defined problem, IMCFA generated more satisfactory results than FCA and conventional CA. Moreover, FCA represented more acceptable outputs than conventional CA according to the above mentioned indicators.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land-use change
  • Monte Carlo Approach
  • Cellular automata
  • Fuzzy logic
  • Urban fabric