بررسی نقش ژئومورفولوژی در ارزیابی توان محیطی توسعه شهری با استفاده از روش امتیازدهی منطق ترجیح مبتنی بر GIS (مطالعه موردی: کلان‌شهر کرج)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری، ژئومورفولوژی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه خوارزمی.

2 دانشیار، ژئومورفولوژی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه خوارزمی.

3 استادیار، برنامه‌ریزی شهری، دانشکده جغرافیا، دانشگاه خوارزمی.

4 استادیار، ژئومورفولوژی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه خوارزمی.

10.22034/gmpj.2022.361915.1379

چکیده

با اجرای هر طرح آمایشی اولین تغییرات در لندفرم‌های سطح زمین ایجاد خواهد شد و چنانچه مطالعه‌ی علمی انجام نشده باشد، پیامد مخاطره‌آمیزی برای محیط طبیعی و انسانی منطقه در پی خواهد داشت. بنابراین با توجه به اینکه دانش ژئومورفولوژی به مطالعه‌ی اشکال و فرآیندهای سطح زمین می‌پردازد لازم است برای ارزیابی توان محیطی توسعه شهری‌، لندفرم‌های زمین، ویژگی‌ها و فرآیندهای موثر بر لندفرم‌ها مورد توجه قرار‌ گیرد. هدف پژوهش حاضر ارزیابی توان محیطی در توسعه شهری کلان‌شهر کرج از دیدگاه ژئومورفولوژی و با استفاده از روش امتیازگذاری منطق ترجیح‌ است. معیارهای ژئومورفولوژی،‌‌ زمین‌شناسی،‌ خاک،‌‌ هیدرولوژی،‌ پوشش‌گیاهی به عنوان‌ پتانسیل توان محیطی و معیارهای پتاسیل سیلاب و زلزله‌خیزی به عنوان پتانسیل مخاطرات محیطی در نظر گرفته شدند. با تهیه پرسشنامه و استفاده از تکنیک دلفی، نظر خبرگان در مورد این معیارها بدست آمد و با اجرای مدل LSP‌، نقشه توان محیطی توسعه شهری کلان‌شهر کرج آماده گردید‌. براساس نقشه ارزیابی توان محیطی توسعه شهری مشخص شد که 16.13 درصد از محدوده مورد مطالعه دارای توان خیلی‌کم، 23.36 درصد دارای توان کم، 24.5 درصد دارای توان متوسط، 18.51درصد دارای توان زیاد، ‌17.47‌درصد‌‌ دارای توان خیلی‌زیاد برای توسعه شهری است. با توجه به نقشه نهایی می‌توان نتیجه‌ گرفت که مساعدترین مناطق توان محیطی توسعه شهری در بخش جنوب‌شرقی بر روی لندفرم مخروط‌افکنه و نواحی مرکزی بر روی دشت‌سر می‌باشد. از طرفی دیگر اطراف رودخانه در لندفرم مخروط‌افکنه‌، مناطق کوهستانی با شیب زیاد و خاک کم‌عمق در شرق تا شمال و غرب منطقه محدودیت بیشتری را از نظر توان محیطی شهری اعمال می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the role of geomorphology in Assessment of the environmental Capacity of urban development using the GIS-based preference logic scoring method (case study: Karaj metropolis)

نویسندگان [English]

  • Zahra Ranjbar Barough 1
  • ezatollah ghanavati 2
  • mosa Kamanroudi Kajori 3
  • Ali Ahmadabadi 4
1 University of Kharazmi
2 Dep. of Geography, University of Kharazmi
3 Dep. of Geography, University of Kharazmi
4 Dep. of Geography, University of Kharazmi
چکیده [English]

Extended Abstract



Introduction



With the implementation of any study plan, the first changes will be made in the landforms of the earth's surface, and if a scientific study is not done, it will have dangerous consequences for the natural and human environment of the region. Therefore, considering that the knowledge of geomorphology deals with the study of the forms and processes of the earth's surface, it is necessary to pay attention to the landforms, features and processes affecting the landforms in order to Assessment of the environmental Capacity of urban development. The purpose of the current research is to Assessment the environmental potential in the urban development of Karaj metropolis from the perspective of geomorphology and using the method of scoring the logic of preference.



The criteria of geomorphology, geology, soil, hydrology, and vegetation were considered as environmental capability potential, and flood potential and seismicity criteria were considered as environmental hazard potential. By preparing a questionnaire and using the Delphi technique, experts' opinions were obtained about these criteria. After forming the decision tree, the weighting stage and the ability to replace the criteria and features were done. First, a weight was determined for each criterion, and a separate weight was assigned to each subsection that is created by connecting two criteria and to each branch that is created by connecting two subsections. Substitutability or coexistence means determining important features and criteria in decision making. So that their little or big effect on the final decision was determined with a positive and negative numerical interval. By implementing the LSP model, the environmental capability potential map and the environmental risk potential map of Karaj metropolis were prepared, and by combining these two, the environmental capability map of the urban development of Karaj metropolis was prepared.



Methodology



The aim of the current research is to evaluate the environmental potential in the urban development of Karaj metropolis from the perspective of geomorphology and using the method logic scoring of preference. logic scoring of preference method is one of the improved methods of multi-criteria evaluation in the preparation of land use capability maps. This method includes three main components of attribute tree, preliminary criteria and LSP cumulative structure. The criteria of geomorphology, geology, soil, hydrology, and vegetation were considered as environmental capability potential, and flood potential and seismicity criteria were considered as environmental hazard potential. By preparing a questionnaire and using the Delphi technique, experts' opinions were obtained about these criteria. After forming the decision tree, the weighting stage and the ability to replace the criteria and features were done. First, a weight was determined for each criterion, and a separate weight was assigned to each subsection that is created by connecting two criteria and to each branch that is created by connecting two subsections. Substitutability or coexistence means determining important features and criteria in decision making. So that their little or big effect on the final decision was determined with a positive and negative numerical interval. By implementing the LSP model, the environmental capability potential map and the environmental risk potential map of Karaj metropolis were prepared, and by combining these two, the environmental capability map of the urban development of Karaj metropolis was prepared.



Results and Discussion



Based on the evaluation map of the environmental capability of urban development, it was found that 16.13 percent (equivalent to 112.68 km2) of the studied area has very low environmental capability for urban development, 23.36 percent (equivalent to 163.18 km2) has low environmental capability for urban development, 24.5 percent (equivalent to 171. 17 km2) has medium urban development environmental capability, 18.51% (equivalent to 129.35 km2) has high urban development environmental capability, 17.47% (122.05 km2) has very high urban development environmental capability.



Conclusion

Suitability maps of LSP method are useful and justifiable results. The analysis and reliability of the LSP method is theoretically calculated. But in the field of working with spatial data, it should be investigated more. This method with excellent quality in land for various applications of land development and evaluators can have different programs from small aspects to form and quality in achieving possible outputs in land suitability.

The aim of the present study is to present a new method in land evaluation. In evaluating environmental capability, the role of geomorphological factors, environmental dynamics, and landforms on the earth's surface is obvious and clear, and the knowledge of geomorphology has a practical and important role in evaluating environmental power. While in most methods of evaluating ecological capability, the criteria of slope and direction of slope and height are used as geomorphological criteria, and the role of form and process in these evaluations is very weak.

The most sensitive areas of urban environmental capability around the river in the Karaj alluvial landform are mountainous areas with high slopes and shallow soil. LSP is a suitable tool for discussing and reviewing the opinions of stakeholders, decision makers, planners and other experts in land planning.

Due to the change in the direction of the Braided river on the surface of the alluvial fan, its dynamic level is more and noticeable in the short term compared to the plain and alluvial plain landforms. This function of Braided river on the surface of the alluvial fan shows the activeness of the eastern part of the Karaj alluvial fan, and therefore it is necessary to consider this dynamic in environmental planning. Failure to pay attention to the activeness of this part of the fan cone causes irreparable risks to human constructions and facilities.

.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Assessment of the environmental Capacity
  • land preparation
  • geomorphology
  • logic scoring of preference
احمدی، ح.، 1374. ژئومورفولوژی کاربردی، جلد اول، چاپ دوم، انتشارات دانشگاه تهران.
ابراهیم‌زاده، ع.، موسوی، م.، 1393. روش ها و تکنیک های آمایش سرزمین، چاپ اول، انتشارات سمت، تهران.
احمدآبادی، ع.، فتح اله زاده، م.، 1395. بررسی عدم انطباق مفهوم شکل زمین (لندفرم) در مطالعات آمایش سرزمین کشور با مفهوم رایج در ژئومورفولوژی، چهارمین همایش ملی انجمن ایرانی ژئومورفولوژی، دانشگاه تهران.
جوزی، ع.، ‌1394. روش ها و تکنیک های آمایش سرزمین و برنامه ریزی منطقه ای، چاپ اول، انتشارات علم کشاورزی ایران، تهران.
رامشت، م.ح.، شاه زیدی، س.، 1390، کاربرد ژئومورفولوژی در برنامه ریزی ملی، منطقه ای، اقتصادی، توریسم، چاپ دوم، انتشارات دانشگاه اصفهان.
رجائی، ع.ح.، 1373. کاربرد ژئومورفولوژی در آمایش سرزمین و مدیریت محیط، چاپ اول، نشر قومس.
رنجبر‌باروق، ز. 1398. تبیین نقش ژئومورفولوژی در آمایش کلان‌شهر کرج، رساله دکتری دانشکده علوم جغرافیایی دانشگاه خوارزمی.
رنجبر‌باروق، ز. 1397. تحلیل روش‌ها و مدل‌های ارزیابی توان محیطی در آمایش سرزمین ایران از دیدگاه ژئومورفولوژی، ششمین همایش ملی انجمن ایرانی ژئومورفولوژی، ژئومورفولوژی و چالش‌های پیش رو.
رنجبر‌باروق، ز. 1400. نقش پویایی لندفرم‌های ژئومورفیک در آمایش کلان‌شهر کرج، هشتمین همایش ملی انجمن ژئومورفولوژی.
رنجبر‌باروق، ز. 1400. تحولات کالبدی- فضایی کلان‌شهر کرج از گذشته تا به امروز با توجه لندفرم‌های ژئومورفولوژیکی، هشتمین همایش ملی انجمن ژئومورفولوژی.
رنجبر‌باروق، ز.، فتح اله زاده.م.، 1401. بررسی فرونشست زمین با استفاده از سری زمانی تصاویر راداری و ارتباط آن با تغییرات تراز آبهای زیرزمینی (مطالعه موردی: کلان شهر کرج)، فصلنامه پژوهش های ژئومورفولوژی کمی،دوره 10، شماره4،صص155-138
راهداری، و.، 1396. روش‌های ارزیابی چند معیارة تخصیص کاربری و ارائه مدل بهینه، مطالعة موردی: زیرحوضة پلاسجان. گروه محیط زیست، دانشگاه صنعتی اصفهان.
سرور، ر.، 1385، جغرافیای کاربردی و آمایش سرزمین، چاپ دوم، انتشارات سمت، تهران.
شهماری‌اردجانی، ر.،‌1393. تهیه و ترسیم نقشه‌های ژئومورفولوژی غرب استان گیلان با مقیاس 1:25000(مطالعه موردی: محدوده آستارا-حویق)، فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال7، شماره26، صص38-25.
شمسی پور، ع.ا.، 1392، ارزیابی توان اکولوژیکی سرزمین در تعیین قابلیت زمین در حوزه شهری یاسوج با مدل اکولوژیک. فصلنامه مطالعات شهری(5): 72-61.
شناور، ب.،‌1391.کاربرد فرآیند تحلیل سلسله مراتبی در ارزیابی توان سرزمین به منظور توسعه شهری در محیطی سیستم اطلاعات جغرافیایی. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی. 27(2) :148-129.
شیدای کرکج، اسماعیل .1391.بررسی توان توسعه اکولوژیکی و آمایش حوضه آبخیز قوری چای استان گلستان با روش کیفی قیاسی. نشریه حفاظت و بهره برداری از منابع طبیعی 4 :  129-117.
صمدزاده، رسول. 1389. نگرشی نو بر تحول ژئومورفولوژیک چاله‌ی زمین ساختی اردبیل با رویکرد آمایش سرزمین، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی‌ 1: 130-1054.
قنواتی، ع.، بهشتی جاوید، ا.،‌1392، روش‌ها و تکنیک‌های جدید ترسیم نقشه‌های ژئومورفولوژی، چاپ اول،انتشارات جهاد دانشگاهی خوارزمی، تهران.
قنواتی، ع.، رنجبرباروق، ز.، احمدآبادی، ع.، کمانرودی کجوری، م.،(1398)، مروری بر مدل‌های آمایش سرزمین با تأکید بر کارآیی مدل ژئومورفولوژیکی در ایران، فصلنامه علمی پژوهشی و بین المللی انجمن جغرافیای ایران، شماره60 ، صص120-104.
قربانی، ر.1392. تحلیل تناسب اراضی برای توسعه شهری در محدوده مجموعه‌ی شهری تبریز با استفاده از روش تحلیل فرایند سلسله مراتبی. جغرافیا و آمایش شهری-منطقه‌ای8: 14-1.
قرخلو، م.1388. ارزیابی توان اکولوژیک منطقه قزوین جهت تعیین نقاط بالقوه توسعه شهری. مطالعات و پژوهش‌های شهری و منطقه‌ای16(2) :68-51.
کریمی، م.،1388.مدل‌سازی توان اکولوژیکی سرزمین با استفاده از منطق فازی(مطالعه موردی: شهرستان برخوار و میمه). سنجش از دور و GIS ایران12(1): 38-17.
مخدوم، م.، 1392. شالوده آمایش سرزمین، چاپ چهاردهم، انتشارات دانشگاه تهران.
مقصودی،م.، محمدنژاد آروق، و.، 1391. ژئومورفولوژی مخروط‌افکنه‌ها، انتشارات دانشگاه تهران.
میردیلمی، ز . 1390.آمایش حوضه آبخیز کچیک براساس مدل سیستمی رایج در آمایش سرزمین به روش دو ترکیبی. 3: 75-65.
میرکتولی، ج‌.‌1390، ارزیابی توان اکولوژیکی توان توسعه شهری با مدل تصمیم‌گیری چندمعیاریMCDM. پژوهش‌های جغرافیای انسانی77: 88-75.
مسعودی، م . 1395.تحلیلی بر آمایش سرزمین شهرستان مرودشت با رویکرد اصلاح روش کمی در نرم افزار GIS. فصلنامه برنامه‌ریزی منطقه‌ای 22: 70-61.
نگارش، ح.، 1382. کاربرد ژئومورفولوژی در مکان‌گزینی شهرها و پیامدهای آن. مجله جغرافیا و توسعه: 150-133.
Abbasi, M. (2016). Changes in runoff, Soil and nutrient loss in different vegetation cover type in Loess lands (Case study: Kechik watershed, Golestan province). Journal of Water and Soil Conservation, 23(3), pp. 91-109 (in Persian).
Adhami, A., & Akbarzadeh, E. (2011). A Study on the Effective cultural factors involving in protection of the environment in Tehran. Sociological Studies of Youth Journal, 1(1), pp. 113-140 (in Persian).
Ahmadi Dastjerdi, M., Jahani, A., Rezaee, H., & Goshtasb, H. (2018). Habitat suitability modelling of wild Goat (Capra Aegagrus) In Ghamishloo National Park Using Artificial Neural Networks. Animal Environment, 10(3), pp. 29-38 (in Persian).
Akbari, N., Niksokhan, M., & Ardestani, M. (2014). Optimization of Water Allocation using Cooperative Game Theory Case Study: Zayandehrud Basin. Journal of Environmental Studies, 40(4), pp. 875-889 (in Persian).
Asaeda, T., Manatunge, J., Priyadarshana, T. & Park, B. K. (2009). Oceans and Aquatic Ecosystems, chapter: Problems, restoration, and conservation of lakes and rivers.
Askarian, A. (2018). Developing a framework for evaluating and modeling the impacts of land management on agricultural changes. Ph.D. Disertation, Isfahan University of Technology, Iran (in Persian).
Babaoghly, M. (2013). An Overview of the environmental crisis in iran around air pollution and water resources destruction. Economic Journal (Quarterly Review of Economic Issues and Policies), 5, pp. 59-79 (in Persian).
Bagheri, A., Ghorbani, R., Banayan Aval, M., & Schaffner, U. (2014). Effect of different levels of environmental protection on plant species diversity. Agricultural ecology, 6(1), pp. 60-69 (in Persian).
Barati, B., Jahani, A., Zebardast, L., & Rayegani, B. (2017). Integration assessment of the protected areas using landscape ecological approach (Case Study: Kolah Ghazy National Park and Wildlife Refuge). Town and Country Planning, 9(1), pp. 153-168 (in Persian).
Basso, F., Bove, E., Dumontet, S., Ferrara, A., Pisante, M., Quaranta, G. & Taberner, M. (2000). Evaluating environmental sensitivity at the basin scale through the use of geographic information systems and remotely sensed data: an example covering the Agri basin (Southern Italy). Catena, 40(1), pp. 19-35.
Bedisar, S. N., & Ahmadi, S. M. S. (2016). The importance and necessity of environmental protection of rivers. Second Conference on Environmental Science, Engineering and Technologies, Tehran (in Persian).
Collins, M. G., Steiner, F. R., & Rushman, M. J. (2001). Land-use suitability analysis in the United States: historical development and promising technological achievements. Environmental Management, 28(5), pp. 611-621.
Dasmann, R, F. (1984). Environmental conservation. 5 th ed,. New York Wiley and Sons.
Dragićević, S., & Hatch, K. (2018). Urban geosimulations with the Logic Scoring of Preference method for agent-based decision-making. Habitat International, 72, pp. 3- 17.
Dujmovic, J. J., De Tré, G., & Dragicevic, S. (2009). Comparison of multicriteria methods for land-use suitability assessment. Proceedings of the Joint 2009 International Fuzzy Systems Association World Congress and 2009 European Society of Fuzzy Logic and Technology Conference, Lisbon, Portugal, pp. 1404-1409.
Dujmović, J. J., & Scheer, D. (2010). Logic aggregation of suitability maps. International Conference on Fuzzy Systems, Barcelona.
Dujmović, J. J., De Tré, G., & Van de Weghe, N. (2008). Suitability Maps Based on the LSP Method. In Torra, V., Narukawa, Y. (eds.) MDAI 2008. LNCS (LNAI), vol. 5285, pp. 15–25. Springer, Heidelberg.
Dujmović, J., & De Tre, G. (2011). Multicriteria methods and logic aggregation in suitability maps. International Journal of Intelligent Systems 26(10). pp. 971–1001.
Dujmović, J. J., & Bai, H. (2006). Evaluation and comparison of search engines using the LSP Method. Computer Science and Information Systems 3(2). 3, pp. 31–56.
Dujmović, J. (2007). Preference logic for system evaluation. IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 15(6), pp. 1082–1099.
 
Dujmović, J. J., & Fang, W. Y. (2004). An empirical analysis of assessment errors for weights and andness in LSP Criteria. In: Torra, V., Narukawa, Y. (eds.) MDAI 2004. LNCS (LNAI), 3131, pp. 139–150.
Dujmović, J. J., & De Tre, G. (2009). Dragićević, S.: comparison of multicriteria methods for landuse suitability assessment. In: European Soc Fuzzy Logic & Technology, Linz.
Ebrahimzadeh, E. (2010). Land use and Environmental Planning in Southeast of Iran. Tehran: Atelaat Institute (in Persian).
Emamgholi, M., Shahedi, K., Farhodi, M., & Khosravi, K. (2014). Study on land-use changes using GIS and RS techniques and economic evaluation compared to soil loss changes. Case study: Azad dam watershed. Natural Ecosystems of Iran, 5(3), pp. 15-28 (in Persian).
Farashidi, A., & Shariati, M. (2013). Zoning Kolah'ghazy National Park using multi-criteria assessment methods. Natural Environment, 57, pp. 75-84 (in Persian).
Fazeli, M., & Salehi, S. (2013). The gap between attitude, knowledge and environmental behavior of tourists. Tourism Management Studies, 8(22), pp. 142-168 (in Persian).
Georges, T. (2001). Cultural development and environment, Tehran: Center for Recognition of Islam and Iran (Open).Translated (in Persian).
Hajizadeh, M., Sayarkhalaj, H., & Shokohifar, K. (2015). Cultural and environmental factors among residents in Yazd. Journal of Socio-Cultural Development Studies, 3(3), pp. 9-32 (in Persian).
Hatch, K., Dragićević, S., & Dujmović, J. (2014). September. Logic scoring of preference and spatial multicriteria evaluation for urban residential land use analysis. In International Conference on Geographic Information Science (64-80). Springer, Cham.
Laurance, W., Alonso. M., & Campbell, P. (2005).Challenges for forest conservation in Gabon, Central Africa. Futures, 38, pp. 454-474.
Iranmehr, M., Pourmanafi, S., & Soffianian, A. (2015). Ecological monitoring and assessment of spatial-temporal changes in land cover with an emphasis on agricultural water consumption in zayandeh rood region. Iranian journal of Ecohydrology, 2(1), pp. 23-38 (in Persian).
Jafari, A., Yavari, A., Yarali, N., & Valipour, G. (2010). Representativeness assessment of protected areas network emphasizing plant diversity in Charmahal & Bakhtiari, Iran. Journal of Environmental Studies, 36(54), pp. 77-88 (in Persian).
Jiang, H., & Eastman, J. R. (2000). Application of fuzzy measures in multi-criteria evaluation in GIS. International Journal of Geographical Information Science, 14(2), pp. 173–184.
Jankowski, P., Nyerges, T. L., Smith, A., Moore, T. J., & Horvath, E. (1997). Spatial group choice: a SDSS tool for collaborative spatial decisionmaking. International Journal of Geographical Information Science, 11(6), pp. 577–602.
Kabeli, M., Karami, M., Behrouz, R., Bani Asadi, S., & Karimi, S. (2009). A survey on factors affecting avifaunal distribution and abundance at Kolah Ghazi national park and mouteh wildife refuge, esfahan province. Journal of Environmental Science and Technology, 11(1), pp. 121-130 (in Persian).
Khawaja al-Din, S, J. (2001). Botanical, kolah ghazy National Park, and Mouteh Wildlife Refuge. Isfahan University of Technology (in Persian).
Kheikhah Zarkesh, M.m., Almasi, N., Taghizadeh, F., (2011), Ecotourism Land Capability Evaluation Using Spatial Multi Criteria Evaluation ,Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology V3 n(7) p: 693-700.
Makhdoum, M. (2006). The foundation of land planning. Tehran: University of Tehran (in Persian).
Madadi, H., Moradi, H., Fakheran, S., Jokar, M., & Makki, T. (2014). Modeling the propagation of noise pollution from Isfahan’s West ringway in ghamishloo wildlife refuge using SPreAD-GIS. Iranian Journal of Applied Ecology, 3(9), pp. 43-56 (in Persian).
Malczewski, J. (1999). GIS and multicriteria decision analysis. New York: John Wiley & Sons.
Malczewski, J., & Rinner, C. (2015). Multicriteria decision analysis in geographic information science. New York: Springer.
Montgomery, B., Dragićević, S., Dujmović, J., & Schmidt, M. (2016). A GIS-based Logic Scoring of Preference method for evaluation of land capability and suitability for agriculture. Computers & Electronics in Agriculture, 124, pp. 340-353.
Montgomery, B., & Dragićević, S. (2016). Comparison of GIS‐based Logic Scoring of preference and multicriteria evaluation methods: urban land use suitability. Geographical Analysis. 48 (4), pp 427-447.
Shen, S., Dragićević, S., & Dujmović, J.(2021). GIS-based Logic Scoring of Preference method for urban densification suitability analysis, Computers, Environment and Urban Systems.
Towfiqul Islam1, A. R. M. (2015) . Geomorphological and Land Use Mapping: A Case Study of Ishwardi Under Pabna District, Bangladesh, Advances in Research 4(6): 378-387.
Yu, J., Chen, Y., Wu, J., & Khan, S. (2011). Cellular automata-based spatial multi-criteria land suitability simulation for irrigated agriculture. International Journal of Geographical Information Science, 25(1), pp. 131–148.