Revealing the Physical Expansion and changes of heat islans in Minab City based on the contribution of Population factors and horizontal dispersion

Document Type : Science - Research

Authors

1 Assistant Professor, Hormoz Studies and Research Center, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran.

2 Assistant Professor, Department of Water Sciences; Engineering, Minab higher education Center, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran.

3 Assistant Professor, Department of Natural Resources Engineering, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran.

Abstract

The purpose of this study is to reveal the physical expansion and spatial changes of heat islands in Minab city during three time periods (1975-1988, 1988-2000, and 2000-2014). For this purpose, TM and OLI images of Landsat satellite were  used. The physical changes of the city were obtained by analyzing the values extracted from the two indices of normalized difference built (NDBI) and normalized difference vegetation (NDVI). To find heat islands of the city, single-channel and separate-window algorithms  and to investigate the contribution of population growth and urban horizontal growth on changes in heat islands, Shannon and Holdren entropy models were  used. The results showed that the maximum amount of physical expansion of the city happened 901.61 hectares, in the years 1988 to 2000 of which 55.6 percent was based on population growth and 44.4 percent was based on the incrae of land per capita. The area of the heat islands was estimated to be 112.96 hectares, indicating the north-south and east-west trend, which has grown more than 4 times compared to the previous period. The share of population factor in this growth was 62.8 hectares and the share of urban sprawl was 50.16 hectares. The Shannon’s entropy value was 0.3, indicating an unrestricted growth in the considered period. In general, in the 39-year period, a 5 fold increase in the size, a 6.34 fold increase in the population and a 5.7 fold increase in the heat islands area were observed in the Minab city. Since no documentary report has been presented regarding the investigation of heat islands in Minab city, the results of the present research can be used to manage the concentration of the city points.

Keywords

Main Subjects

References

Abutaleb, K., Ngie, A., Darwish, A., Ahmed, M., Arafat, S., & Ahmed, F. (2015), Assessment of urban heat island using remotely sensed imagery over Greater Cairo, Egypt, Advances in Remote Sensing, 4: 35-47.
Ahmadi, B., Ghorbani, A., Safarrad, T., & Sobhani, B. (2015). Evaluation of surface temperature in relation to land use/cover using remote sensing data. journal of RS and GIS for natural resources,6(1), 61-77. (In persian)
Akhundzadeh, M., & Sarajian, M. (2016), The use of Terra-ASTER satellite images in showing heat islands in urban areas, Proceedings of the second conference on dealing with natural disasters.Tehran: Technical Faculty of Tehran University. (In persian)
Azadkhani, P., Soleimani, S., & Omidi, M. (2017), Investigating the physical-spatial development pattern of Ilam city with Shannon and Heldren's entropy model, Urban Civil Studies. 2(4), 4-25. (In persian)
 
 
Bakhshi, A., Rasouli, S.H., & Rahimi, N. (2022). Investigating the role of urban growth pattern in creating thermal islands in cities Case study:Sari. Urban environmental planning and development. 2(6), 77-94. (In persian)
Chow, W. T., Brennan, D., & Brazel, A. J. (2012).Urban heat island research in Phoenix, Arizona: Theoretical contributions and policy applications. Bulletin of the American Meteorological Society, 93(4), 517-530.
Ebrahimi Heravi, B., Rangzan, K., Riahi Bakhtiari, H., & Taghizadeh, A. (2015). Determination of urban surface temperature using landSat images (Case study: Karaj). journal of RS and GIS for natural resources. 6(2), 19-32. (In persian)
Elaghi H., Nouhi, M.., Mahimi, R., Mahim, A. (2014). Investigating the process of physical-spatial expansion of Kerman city using Shannon and Heldren entropy models. geography and urban planning of Zagros landscape. 7(23), 52-35. (In persian)
Hasse, J. E., & Lathrop, R. G. (2003). Land resource impact indicators of urban sprawl. Applied Geography, 23(2-3), 159-175.
Hekmat-Nia, H., Mousavi, M. (2016). Model application in geography with emphasis on urban and regional planning. Tehran: Azadpima Publications. (In persian)
Jaeger, J. A., Bertiller, R., Schwick, C., & Kienast, F. (2010). Suitability criteria for measures of urban sprawl. Ecological Indicators, 10(2), 397-406.
Jafari, H., Hamzeh, M., Nasiri, H., & Rafiei, Y. (2013). Development of a conceptual model based on Decision Tree algorithm and data mining in order to reveal land cover changes using TM sensor images and auxiliary data (study) Case study: Central part of Boyer Ahmad city). environmental sciences, 8, 1-19. (In persian)
Johnson, B., Tateishi, R., & Kobayashi, T. (2012). Remote sensing of fractional green
vegetation cover using spatially-interpolated endmembers. Remote Sensing, 4(9), 2619- 2634.
Kamran, K. V. Pirnazar, M.; Bansouleh, V. F. (2015). Land surface temperature retrieval from Landsat 8 TIRS: comparison between split window algorithm and SEBAL method, In Third International Conference on Remote Sensing and Geoinformation of the Environment (RSCy2015) (Vol. 9535: 953503). International Society for Optics and Photonics.
Karam, A., Mohammadi, A. (2008). Evaluation and zoning of land suitability for the physical development of Karaj city and surrounding lands based on natural factors and Analytical Hierarchy Process (AHP) method. Natural Geography, 1(4), 74-59. (In persian)
Khandelwal, S., Goyal, R., Kaul, N., & Mathew, A. (2018). Assessment of land surface temperature variation due to change in elevation of area surrounding Jaipur, India. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 21(1), 87-94.
Khosravi, Y., Heydari, M.A., Tavakoli, A., & Zamani, A.A. (2016). Analysis of the temporal relationship between land surface temperature and the spatial pattern of land use changes (a case study of Zanjan city). Journal of Space Planning and Planning, 21(3), 119-144. (In persian)
Kong, T. M., Marsh, S. E., van Rooyen, A. F., Kellner, K., & Orr, B. J. (2015). Assessing rangeland condition in the Kalahari Duneveld through local ecological knowledge of livestock farmers and remotely sensed data. Journal of Arid Environments,113, 77-86.
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.
Mashrote, H., & Hasanlou, M. (2013). Studying the relationship between land use/cover and thermal islands. Proceedings of the First Geospatial Information Technology Engineering Conference, Tehran: Technical and Engineering Faculty of Khwaja Nasiruddin Tousi University. (In persian)
Meshkini, A., & Teimori, A. (2015). measuring urban expansion and its effect on land use changes using RS and GIS, case example: Karaj city during the period 1363-1391. Armanshahr architecture and urban planning, 17, 387-375. (In persian)
Metkan, A.A., Nohegar, A., Mirbagheri, B., & TurkChin, N. (2013). Analysis of the role of land use in the formation of thermal islands using multi-temporal ASTER sensor data (case study: Bandar Abbas). measurement From distance and geographic information system in natural resource sciences, 5(4), 1-14. (In persian)
Nonomura, A. Kitahara, M., Masuda, T. (2009). Impact of land use and land cover changes on the ambient temperature in a middle scale city. Takamatsu, in Southwest Japan, Journal of Environmental Management, 90(11), 3297-3304.
Panahi, R., Ziyari, K. (2008). Investigating the impact of agricultural and industrial activities on the development of the new city of Parsabad. Human geography researches (geographic researches), 41(70), 1-14. (In persian)
Rahnama, M.R., Abbaszadeh, Gh. (2006). Comparative study of measuring the degree of dispersion/compaction in Sydney and Mashhad metropolises. Geography and Regional Development, 3(6), 101-128. (In persian)
Rozenstein, O., Qin, Z., Derimian, Y., & Karnieli, A. (2014), Derivation of land surface temperature for Landsat-8 TIRS using a split window algorithm. Sensors. 14(4) 5768-5780.
Salingaros, N. A. (2006). Compact city replaces sprawl, Chapter in: Crossover: Architecture, Urbanism, Technology. Edited by Arie Graafland; Leslie Kavanaugh (010 Publishers, Rotterdam, Holland), 100-115.
Sankey, J. B. Wallace, C. S., & Ravi, S. (2013), Phenology-based, remote sensing of post-burn disturbance windows in rangelands. Ecological Indicators, 30, 35-44.
Sarvati, Z., Latifi, G., Soltani, A., & Sanyeeiyan, H. (2021). Spatial distribution pattern of thermal islands in the context of social and economic characteristics (case study of Tehran). Quarterly journals of urban and regional development planning, 6(16), 1-23. (In persian)
Taqvai, M., & Saraei, M.H. (2006), Horizontal expansion of cities and existing capacities of the earth (case: Yazd city). geographical researches, 73, 210-187. (In persian)
Valizadeh-Kamran, Kh., Gholamniya, Kh., Ainali, G., & Mousavi, S.M. (2016). Earth surface temperature estimation and extraction of thermal islands using separate window algorithm and multivariate regression analysis (case study of Zanjan city). Research and urban planning, 8(30), 50-35. (In persian)
Zangi-Abadi, A., Nastern, M., & Kamali Baghrahi, E. (2014). Analysis of the process and physical-physical development of Kerman city since its inception until now. Studies of urban areas, 2(4), 42-23. (In persian)
Zhan, Q., Meng, F., & Xiao, Y. (2015). Exploring the relationships of between land surface temperature, ground coverage ratio and building volume density in an urbanized environment.The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 40(7), 255-260.
منابع
ابراهیمی هروی، بهروز؛ رنگزن، کاظم؛ ریاحی بختیاری، حمیدرضا و تقی‌‌‌‌زاده، ایوب (1394). تعیین درجه حرارت اراضی شهری با استفاده از تصاویر ماهواره لندست (مطالعه موردی: کرج). سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 6(2)، 32-19.
احمدی، بهروز؛ قربانی، اردوان؛ صفرراد، طاهر و سبحانی، بهروز (1394). بررسی دمای سطح زمین در رابطه با کاربری و پوشش اراضی با استفاده از داده‌‌‌‌های سنجش از دو. سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی،6(1)، 77-61.
آخوندزاده، مهدی و سراجیان، محمدرضا (1386). کاربرد تصاویر ماهواره‌‌‌‌ای Terra-ASTER در نمایش جزایر حرارتی در مناطق شهری، مجموعه مقالات دومین همایش مقابله با سوانح طبیعی، تهران: دانشکده فنی دانشگاه تهران.
آزادخانی، پاکزاد؛ سلیمانی، سمیه و امیدی، مهدی (1397). بررسی الگوی توسعه کالبدی-فضایی شهر ایلام با مدل آنتروپی شانون و هلدرن، مطالعات عمران شهری، 2 (4)، 25-4.
ایلاقی حسینی، محسن؛ نوحی، رامین و مهیمی، امیر مهیم (1394). بررسی روند گسترش کالبدی-فضایی شهر کرمان با استفاده از مدل‌‌‌‌های آنتروپی شانون و هلدرن. جغرافیا و برنامه ریزی شهری چشم انداز زاگرس، 7(23)، 52-35.
بخشی، امیر؛ رسولی، سیدحسن و رحیمی، نیما (1401). بررسی نقش الگوی رشد شهری در ایجاد جزایر حرارتی در شهرها (نمونه موردی: شهر ساری). برنامه‌ریزی و توسعه محیط شهری، 2 (6)،94-77.
پناهی، رجب و زیاری، کرامت‌اله (1388). بررسی تاثیر فعالیت‌های کشت و صنعت بر توسعه شهر نوبنیاد پارس آباد. پژوهش‌های جغرافیای انسانی (پژوهش‌‌های جغرافیایی، 41(70)، 14-1.
تقوایی، مسعود و سرایی، محمدحسین (1386). گسترش افقی شهرها و ظرفیت‌‌‌‌های موجود زمین (مورد: شهر یزد). پژوهش‌های جغرافیایی، 73، 210-187.
ثروتی، زهرا؛ لطیفی، غلامرضا؛ سلطانی، علی و صنایعیان، هانیه (1400). الگوی توزیع فضایی جزایر حرارتی در بستر ویژگی‌های اجتماعی و اقتصادی (مورد کاوی شهر تهران). برنامه‌ریزی توسعه شهری ومنطقه‌ای، 6 (16)، 1-23.
جعفری، حمیدرض؛ حمزه، محمد؛ نصیری، حسین و رفیعی، یوسف (1390). توسعه مدل مفهومی مبتنی بر الگوریتمDecision Tree و داده‌‌‌‌کاوی
 
به منظور آشکارسازی تغییرات پوشش اراضی با استفاده از تصاویر سنجنده TM و داده‌‌‌‌های کمکی (مطالعه موردی: بخش مرکزی شهرستان بویراحمد). علوم محیطی، 8، 19-1.
حکمت‌‌‌‌نیا، حسن و موسوی، میرنجف (1396). کاربرد مدل در جغرافیا با تاکید بـر برنامـه‌ریـزی شهری و ناحیه‌ای، تهران: انتشارات آزادپیما.
خسروی، یونس؛ حیدری، محمدعلی؛ توکلی، آزاده و زمانی، عباسعلی (1396). تحلیل رابطه زمانی دمای سطح زمین و الگوی فضایی تغییرات کاربری اراضی (مطالعه موردی شهر زنجان). مجله برنامه‌‌‌‌ریزی و آمایش فضا، 21(3)، 144-119.
رهنما، محمدرحیم و عباس‌‌‌‌زاده، غلامرضا (1385). مطالعه تطبیقی سنجش درجه پراکنش/ فشردگی در کلان شهرهای سیدنی و مشهد. جغرافیا و توسعه ناحیه‌‌‌‌ای، 3(6)، 128-101.
زنگی‌‌‌‌آبادی، علی؛ نسترن، مهین و کمالی باغراهی، اسماعیل (1394). تحلیل روند و نحوه توسعه فیزیکی-کالبدی شهر کرمان از پیدایش تاکنون. مطالعات نواحی شهری، 2(4)،42-23.
کرم، امیر و محمدی، اعظم (1388). ارزیابی و پهنه‌بندی تناسب زمین برای توسعه فیزیکی شهر کرج و اراضی پیرامونی بر پایة فاکتورهای طبیعی و روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP). جغرافیای طبیعی، 1(4)، 74-59.
متکان، علی‌اکبر؛ نوحه‌‌‌‌گر، احمد؛ میرباقری، بابک و ترک‌‌‌‌چین، ناهید (1393). تحلیل نقش کاربری اراضی در شکل‌‌‌‌گیری جزایر حرارتی با استفاده از داده‌‌‌‌های چندزمانه سنجنده ASTER (مطالعه موردی: بندرعباس). سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در علوم منابع طبیعی، 5(4)، 14-1.
مشروطه، حمید و حسنلو، مهدی (1393). بررسی رابطه کاربری/پوشش زمین و جزایر حرارتی، مجموعه مقالات اولین کنفرانس مهندسی فناوری اطلاعات مکانی، تهران: دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی.
مشکینی، ابوالفضل و تیموری، اصغر (1395). سنجش گستردگی شهری و تأثیر آن بر تغییرات کاربری اراضی با استفاده از RS و GIS، نمونه موردی: شهر کرج طی دوره 1363-1391. معماری و شهرسازی آرمان‌‌‌‌شهر، 17، 387-375.
ولیزاده‌کامران، خلیل؛ غلام‌‌‌‌نیا، خلیل؛ عینالی، گلزار و موسوی، سید محمد (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.
Journal of Urban Ecology Researches
Volume 14, Vol 1. (Series 30)
June 2023
Pages 65-82

Files

History

  • Receive Date: 04 May 2019
  • Revise Date: 26 August 2019
  • Accept Date: 26 August 2019

Share

How to cite

Statistics