فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه

گسترش بی رویه اراضی شهری از مهمترین مسائل و معضلات برای مدیران و برنامه ریزان شهرها در سطوح گوناگون است. از آنجاییکه امروزه بررسی روند تغییرات کاربری اراضی به کاربری شهری و شناسایی پارامترهایی که در این تغییرات مؤثر می باشند نقش اساسی در تصمیم گیریها و برنامه ریزی های بلند مدت بازی می کنند، لذا کشف قوانین و روابط مؤثر در تغییر سایر کاربریها شهری و همچنین پیش بینی روند توسعه شهرها در آینده با روشهای دقیق و کارآمد بیش از پیش ضرورت دارد.
از آنجاییکه در منابع علمی داخلی از مدلهای پویا در مسائل شهری –بخصوص گسترش شهرها- کمتر استفاده شده است ، بنابراین ارزیابی قابلیت استفاده از این مدل ها در مناطق مختلف می تواند گام مهمی در جهت توسعه آنها باشد. مدلهای سلول های خودکار یا به اختصار (CA) به دلیل داشتن ماهیت دینامیک و همچنین ساختاری ساده در مدل سازی عوارض طبیعی و فیزیکی سطح زمین ، کاربرد نسبتا وسیعی در پیش بینی تغییرات کاربری اراضی و همچنین توسعه اراضی شهری یافته است.
با استفاده از داده های موجود در زمان گذشته و بررسی وضعیت توسعه اراضی در آن زمان می توان پارامترهای تاثیرگذار در رشد اراضی را شناسایی نموده و از آنها برای پیش بینی روند توسعه در آینده استفاده نمود. در واقع محققین مسائل شهر ی با تعریف مدل CA¬_ANN بر اساس پارامترهای مورد نظر خود و اجرای آن در بستر زمان قادر خواهند بود گسترش فضایی اراضی شهری در آینده را پیش بینی کرده و به درجه نسبتا مطلوبی از انطباق با واقعیت دست یابند.

1-1- طرح مسئله و ضرورت تحقیق

جهانی که در آن زندگی می کنیم، مرتبا در حال تغییر است. عوامل مؤثری در این تغییر و تحولات نقش دارند که آنها را می توان به طور کلی به دو دسته طبیعی و انسانی دسته بندی کرد. این عوامل ، در مکانها و شرایط مختلف تأثیرات متفاوتی را بر روی پدیده ها و عوارض سطح زمین دارند. بر اساس نظریه های موجود ، شهرها سیستم هایی پیچیده، باز ، پویا و خود سازمانده هستند که در فرایند توسعه آنها، بسیاری از نشانه های پیچیدگی مانند: ابعاد فرکتال، خودمانندی، خودسازماندهی، ظهور و … وجود دارد( تورنس ،2001 ).
از سوی دیگر مدلهای فضایی ، ابزارهای مفیدی را برای درک فرایند توسعه شهری در اختیار برنامه ریزان و تصمیم گیرندگان قرار می دهند ( اوکادا و ژانگ ،2008) و با ابزار مدل سازی می توان سیستم پیچیده شهری، الگوهای فضایی و روندهای رشد شهری را شبیه سازی کرد و درک بهتری از سیستم شهر به عنوان یک کل، به دست آورد.
در راستای دستیابی به یک مدل بهینه به منظور شبیه سازی گسترش شهری ، در ده های اخیر تکنیک های فراوانی به کار گرفته شده و مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از این تکنیک ها استفاده از سلول های خودکار جهت شبیه سازی رشد شهری می باشد .
آنچه مسلم است اینکه در فرایند شبیه سازی ، کالیبره کردن نیاز به پیدا کردن وزن هایی (ارزش ها) از پارامترهای شبیه ساز دارد که بتواند بهترین تناسب با توسعه واقعی را داشته باشد و با وجود گذشت چندین دهه از استفاده از این روش در برنامه ریزی شهری و تلاش پژوهشگران در دستیابی به یک مدل کاربردی جهانی به منظور پیش بینی پیچیدگی های سیستمهای شهری ، هنوز کمبودهای در زمینه کالیبره کردن مدل سلولهای خودکار احساس می شود. اشاره به مطالعات در زمینه کالیبره کردن در شبیه سازی از طریق سلول های خودکار(CA) از جمله تلاش های وو و وبستر (1998) با استفاده از ارزیابی چند معیاره (MCE ) و همچنین پروفسور ژی لی (2006) ، استفاده از تحلیل سلسله مراتبی (AHP) برای کالیبره کردن مدل CA نتایج متفاوتی بدست داده است.
از سوی دیگر با افزایش جمعیت در نقاط شهری در طی سالهای اخیر، شهرها با گسترش فیزیکی روبرو بوده اند. شهرمهاباد به دلیل موقعیت خاص ژئوپلتیک خود از این قاعده مستثنی نیست و در طی سالهای اخیر با رشد سریع جمعیت و بالتبع توسعه فیزیکی بدون برنامه مواجه بوده است. مطالعه و مدلسازی روند گسترش این شهر با استفاده از روش CA-ANN می تواند راهنمای برنامه ریزان شهری جهت شناسایی روند توسعه و مقایسه آن با برنامه ریزیهای انجام شده طی طرحهای جامع شهری و اطلاع از صحت و سقم پیش بینی های انجام شده و یاریگر آنان برای ارائه برنامه های توسعه شهری و خدمات رسانی به شهروندان باشد.
این تحقیق در صدد است که با ارزیابی مدل های بکار گرفته شده و بررسی تئوری های رشد شهری ، مدل منطبق با رشد شهری شهر مهاباد را استخراج نموده و نتایج آن را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد و در پیش بینی گسترش آتی شهر مورد استفاده قرار داده شود. نتایج حاصل از این تحقیق با توجه به شناسایی روش بهینه و شبیه سازی گسترش آینده شهر مهاباد می تواند به منزله ملاکی در زمینه چگونگی برنامه ریزی به عنوان الگویی برای نهادهای دست اندرکار استفاده شده و از آن به عنوان معیار و الگوی اصلاح رویه ها و شیوه های اجرایی در زمینه پیش بینی های آتی بکار گرفته شود.

1-1- طرح مسئله و ضرورت تحقیق…………………………….. 3
1-2-اهداف پژوهش………………………………………………. 4
1-2-1-اهداف کلان……………………………………………….. 4
1-2-2-اهداف خرد………………………………………………… 4
1-3-سوالات پژوهش…………………………………………….. 5
1-4-فرضیه تحقیق و مدل تحقیق………………………………. 5
1-5-روش شناسی تحقیق……………………………………… 5
1-6-روش و ابزار گردآوری اطلاعات……………………………… 6
1-7-جامعه آماری و تعداد نمونه و روش نمونه گیری (در صورت لزوم) 6
1-8-روش تجزیه و تحلیل اطلاعات……………………………… 6

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق

به منظور بدست آوردن درک بهتر درباره سیستم های شهری محققان روش های مدلسازی و شبیه سازی را به خدمت می گیرند ، اما به دلیل پیچیدگی های سیستم های شهری روش های مدلسازی کلاسیک کارآمد نیستند. شهرها ترکیب پیچیده ای از عناصری هستند که تاثیرات گوناگون روی فرآیند رشد شهری دارند و ارتباط متقابل این عناصر بسیار پیچیده است (جون فنگ ، 2003). بنابراین ، این پیچیدگی ها استفاده از مدل های کلاسیک را برای مدلسازی مشکل می سازند ، زیرا آنها ایستا ، خطی ، تجمعی ، به هم پیوسته و بر اساس تئوری سیستم های ساده بالا به پایین هستند. پس به منظور مدلسازی سیستم های شهری باید روش های جدیدی به خدمت گرفته شود که دینامیک ، غیر خطی ، غیر تجمعی ، گسسته و پائین به بالا باشند (همان).
در این فصل سعی بر آن است به مرور ادبیات مدلسازی رشد شهری در قالب مفاهیم رشد و توسعه شهری ، الگوریتم های هوشمند ، شامل سلول های خودکار ، شبکه های عصبی و سیستم های فازی پرداخته و جزئیات تفصیلی پیشرفت های اخیر در زمینه طراحی و کاربرد مدل های رشد شهری و استراتژی های کالیبره کردن آنها را مورد بررسی قرار می دهد.

2-2-مفهوم رشد و توسعه شهری

پدیده توسعه شهری را در یک کشور نباید با رشد شهرنشینی اشتباه گرفت. رشد نقاط شهری به عنوان یک مقوله کمی، خود را به دو صورت، افزایش در اندازه جمعیتی شهرها و گسترش در مقیاس کالبدی آنها نشان می دهد. درحالیکه پدیده توسعه شهری نمایانگر توزیع بهینه دو عامل یکی تعداد شهرها در یک نظام سلسله مراتبی و دیگری امکانات و تسهیلات زندگی و موقعیتهای اشتغال و شکوفایی اقتصادی- اجتماعی در مراکز شهری کشور می باشد که در فرایند توسعه شهری, رشد عددی جمعیت و پاسخگویی به نیازها و خواسته های آنها دو اصل اجتناب ناپذیر قلمداد می گردند(اشکوری, ۱۳۷۲ :ص ۱۳۶(
بنابراین این رشد وگسترش شهری صرفاً فیزیک شهری است یعنی نوعی از تجمع، که فکری برای آموزش، بهداشت و فرهنگ آن نشده است و فاقد زیرساخت است(وزارت مسکن وشهرسازی, برنامه ریزی شهری در پروژه آماده سازی زمین, ۱۳۷۶ :ص ۱۵ ) که جنبه های مختلف رشد شهری خود را به سه صورت نشان یا به گفته پیرژرژ وجه صوری شهر است که در “ فضایی یا کالبدی “ می دهد که صورت نخست, شکل این مرحله به بررسی اینکه شهرچگونه مرحله به مرحله در مقر خود رو به گسترش می نهد و چگونه این رشد در سیمای بناها و شکل گیری راههای ارتباطی انعکاس می یابد پرداخته می شود. صورت دوم وجه عملکردی شهر است و آن آگاهی بر این واقعیت است که چگونه توالی نقشها و انطباق آن با الزامات و مقتضیات تاریخی, موجب پدید آمدن وضع کنونی شهر از نظر عملکرد و نقش شهری گردیده است که این دو وجه صوری و عملکردی در پیوند با وجه سومی قرار دارند که عبارتند از وجه جمعیتی آن می باشد. در واقع نقش شهر باعث تثبیت میزانی از جمعیت) یا آستانه ای از جمعیت( می گردد که جمعیت و بلعیده شدن مراکز روستایی “ یا اثرات متقابل این دو بر یکدیگر “ شهر در اثر رشد طبیعی و مهاجرت اطراف شهر تغییر می کند. با این همه رشد شهرها در پی سازگاری خود با فنون و با اشکال جدید اقتصادی پدید نمی آید بلکه همواره یکنوع عقب ماندگی) که مشکل زاست( موجود است. در قلمرو نقش گذشته شهر، باز هم در شکل معیشت ها و سنت هایی که عامل ضعف یا قدرت کنونی است جریان خود را ادامه می دهد (درئو, ۱۳۷۱ :ص۸۵۹)

2-1-مقدمه………………………………………………………. 9
2-2-مفهوم رشد و توسعه شهری………………………….. 10
2-3-توسعه شهر……………………………………………… 11
2-3-1-اهمیت توسعه شهری……………………………….. 12
2-4-رشد شهری……………………………………………… 13
2-4-1-رشد شهر و توسعه فیزیکی………………………… 13
2-5-مفهوم توسعه کالبدی و اشکال آن……………………. 14
2-5-1-عوامل موثر در توسعه کالبدی شهر ها…………….. 15
2-6-تصورات نادرست پیرامون توسعه شهری……………….15
2-7-مدل سازی توسعه شهری…………………………….. 18
2-8-ماهیت مدل ها………………………………………….. 18
2-9-مدل ها در فرایند برنامه ریزی…………………………. 19
2-10-کاربرد مدل در شهرسازی……………………………. 20
2-11-مدلسازی شهری پویا (دینامیک شهری)………….. 21
2-12-سلول های خودکار و مدلسازی شهری…………… 23
2-13-کارهای اولیه………………………………………….. 23
2-14-تحقیقات اخیر در زمینه مدل سازی شهری با سلول های خودکار 25
2-15-کالیبراسیون (زینه بندی ، تنظیم ، درجه بندی ، واسنجی) 28
2-16-شبکه های عصبی…………………………………… 30
2-16-1-شبکه های عصبی ، سلول های خودکار و مدلسازی رشد شهری 30
2-17-سیستم های فازی………………………………….. 33

فصل سوم: تئوری ها و الگوریتم ها

این فصل به جزئیات جنبه های تکنیکی وابسته به تئوری ها و الگوریتم های که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته اند ، می پردازد . ابتدا ، تئوری سلول های خودکار بحث خواهد شد و به دنبال آن الگوریتم شبکه های عصبی استفاده شده در کالیبره کردن سلول های خودکار و در نهایت سیستم های فازی بکار برده شده در طبقه بندی تصاویر ماهواره ای تشریح خواهد شد .

3-3-2-1-پیش زمینه تاریخی
سابقه اولیه تحقیقات درباره سلول های خودکار به دهه 1940 و به تلاش های اولام ، ریاضیدان مشهور بر می گردد . اولام به تکامل ساختار گراف های پیچیده با استفاده از قوانین ساده مطابق با گراف های ساده اولیه علاقمند بود( Wolfram , 2002) . کار نخستین وی در یک شبکه دو بعدی و با دو حالت ممکن ( روشن یا خاموش) انجام شد . در همان زمان فون نیومن ، شخصی که به تئوری خود تکثیری خودکار علاقمند بود ، بر روی یک دستگاه خود تکثیری کار می کرد که درصدد بود که در آن هر دستگاهی به صورت برنامه های تشریح شود (Wolfram , 2002) . اولام به فون نیومن پیشنهاد داد تا او از چیزی که او اسمش را “فضای سلولی” نامیده بود ( یک سیستم شبکه ای مصنوعی) برای شبیه سازی فضای واقعی برای تولید الگوهای خود تکثیر و بدون هیچ گونه موانع فیزیکی استفاده نماید (Von Neumann, 1996) . این شبیه سازی نخستین سند استفاده از سلول های خودکار بوده است .
در دهه 1970 اولین استفاده کاربردی از سلول های خودکار در شکل متعارف خود توسط جان هارتون در بازی مشهور او موسوم به”بازی زندگی ” معرفی شد (Gardner, 1970) که درک بهتری از اصول سلول های خودکار را که در کارهای اولیه اولام و فون نیومن تولید شده بود ، به دست داد . بازی زندگی برای شبیه سازی فرایند های بیولوژیکی زندگی یا مرگ مطابق با یک سری از قوانین تعریف شده طراحی شده بود . این بازی بر روی یک فضای سلولی مصنوعی که پیشتر توسط اولام تعریف شده بود ، تنها با دو حالت مرگ یا زندگی کار می کرد . برای تشریح این اصول ، فرض کنید یک فضای سلولی (3×4 grid) با دو حالت مرگ (سبزرنگ) یا زندگی(زرد رنگ) همانطور که در شکل 1-3 دیده می شود تعریف شده است . بازی زندگی همسایگی ها را بوسیله ارتباط پیکسل های احاطه شده با پیکسل تست یا محک تعریف می نماید که شامل عدد های یک به صورت قطری می باشد . به عنوان مثال در شکل 3-1 پیکسل محک (آبی) با 8 پیکسل قرمز مجاورت دارد. یک دسته از قوانین ساده برای بازی زندگی تعریف شده اند که عبارتند از (Rennard, 2000) :

1. اگر یک پیکسل غیر فعال توسط سه پیکسل فعال احاطه شده باشد این پیکسل به پیکسل فعال تبدیل خواهد شد.
2. اگر یک پیکسل فعال توسط دو یا سه پیکسل فعال احاطه شده باشد این پیکسل بصورت فعال باقی خواهد ماند.
3. برای هر حالت دیگری غیر از حالات بالا ، پیکسل غیر فعال باقی خواهد ماند یا اگر فعال باشد می میرد.
قوانین بازی زندگی نشان می دهند که یک تمرکز بالا از توده پیکسل های فعال (یکی از سه قوانین بالا) در مجاورت همدیگر ، موجب خواهد شد که پیکسل جدید نیز فعال شود . از سوی دیگر تمرکز بسیار زیاد پیکسل های فعال در مجاورت همدیگر یا تمرکز خیلی پایین ، پیکسل فعال مذکور را خواهد کشت . این قوانین ساده برای مجاورت تعریف شده برای تولید نسل بعدی در توالی مرگ/زندگی نمایش داده شده ، توسط بازی زندگی بکار رفته است .
بازی زندگی یکی از اولین سیستم های سلول خودکار هستند که سعی کرده تا فرایند های بیولوژیکی تولد یا مرگ را در یک فضای مصنوعی میانی شبیه سازی نمایند . با وجود اینکه این بازی یک سیستم سلول خودکار مصنوعی ساده با دو حالت و قوانین ساده را نمایش می دهد ، با این حال بازی زندگی طلایه دار فرایند های کاربردی در این زمینه بود . طرح های بیشمار سلول های خودکار پس از اینکه ، ابعاد متفاوتی از فضای سلولی ، ساختار همسایگی ، حالات پیکسل و طراحی قوانین دیگر توسعه پیدا نمود ، ظاهر شدند . سلول های خودکار یک و دو بعدی یکی از معمول ترین تکنیک های رایج آن هستند ، اما ابعاد بالاتر آن نیز می توانند مورد استفاده قرار گیرند . مشهورترین طراح های همسایگی سلول های خودکار مورد استفاده شده در این زمینه عبارتند از ( Shatten,1997) :
 فون نیومن : ملاحظه همسایگی های شمال / جنوب/ شرق / غرب ;
 مور : شبیه فون نیومن با افزودن همسایه های قطری ;
 مور توسعه یافته : توسعه در فاصله از همسایگی آنسوی یک پیکسل .
در مقابل نسخه ساده بازی زندگی ، سلول های خودکار بسیار پیچیده ای با بیشتر از دو حالت و قوانین پیچیده تری ساخته شدند . بر طبق گفته های لانگولیوس ، به طور کلی ساخت انواع متفاوتی از سلول های خودکار با توجه به ساختار و عملکرد قوانین ممکن است . اولین مرحله آن تعریف ساختار شبکه خودکار ( به عنوان مثال تعداد ابعاد ، حالت پیکسل ها( مربع ، شش گوش در یک فضای سلولی دو بعدی و غیره ) و نوع همسایگی می باشد. دومین مرحله تشخیص یک تعداد از حالات و قوانین انتقال (Langlois, 1997).شکل 3-3 مثال رایج عام معمولی مشترک از الگوهای سلول خودکار پیچیده را نشان می دهد . مثال ، نمونه چپ است که توسط برایان سیلورمن در سال 1984 با استفاده از آتومای در سه حالت ( زندگی ، روح ، مرگ ) برای تولید تنوع گسترده از انتقال های پیچیده در میان الگوهای جغرافیای مبهم ارایه شد . نمونه راست به “Pascal’s triangle” موسوم است (Rennard,2000) .

: فضای سلولی شماتیک با پیکسل های قرمز و آبی

: فضای سلولی شماتیک با پیکسل های قرمز و آبی

3-1-کلیات…………………………………………………… 37
3-2-مدلسازی با سلول های خودکار…………………….. 37
3-2-1-پیش زمینه تاریخی…………………………………. 37
3-2-2- تئوری سلول های خودکار………………………… 40
3-2-3-ساختار مدل CA ا…………………………………….41
3-2-3-1-شبکه سلولی…………………………………… 41
3-2-3-2-وضعیت سلول…………………………………… 42
3-2-3-3-همسایگی………………………………………. 43
3-2-3-4-زمان……………………………………………… 44
3-2-3-5-قوانین انتقال…………………………………….. 44
3-2-4-سلول های خودکار یک بعدی……………………. 45
3-2-5-سلول های خودکار دو بعدی…………………….. 48
3-3-شبکه های عصبی…………………………………. 52
3-3-1-پیش زمینه………………………………………… 52
3-3-2-اجزای یک شبکه عصبی …………………………53
3-3-3-اصول شبکه های عصبی مصنوعی……………. 54
3-3-4-شبیه سازی های عصبی………………………. 60
3-3-5-مؤلفه های دخیل در یک شبیه سازی عصبی.. 60
3-3-5-1-فرمولاسیون مسئله…………………………… 60
3-3-5-2-جمع آوری اطلاعات و وارد نمودن آنها به شبکه 62
3-3-5-3-اعتبار سنجی در شبکه………………………. 62
3-3-5-4-آنالیز حساسیت در شبکه…………………… 63
3-3-5-5-توپولوژی شبکه……………………………….. 64
3-3-5-6-پایش نمودن علایم…………………………… 64
3-3-5-7-انجام شبیه سازی…………………………… 64
3-3-5-8-تعیین ماتریکس همبستگی………………… 65
3-3-5-9-تقسیم نمودن داده ها………………………. 65
3-3-5-10-نرمال سازی………………………………… 65
3-3-5-11-معماری شبکه……………………………… 66
3-3-5-12-آنالیز های شبکه های عصبی و تابع هزینه 66
3-3-5-13-سنجش کارایی شبک……………………… 67
3-3-5-15-میانگین مربعات خطا……………………….. 67
3-3-5-16میانگین مربعات نرمال شده ی خطا………. 68
3-3-5-17-درصد خطا…………………………………… 68
3-3-6-آموزش شبکه های عصبی مصنوعی……….. 68
3-3-7-آموزش از دیدگاه کلی…………………………. 69
3-3-8-داده های ورودی……………………………….. 70
3-3-8-1-اندازه ی شبکه………………………………. 71
3-3-8-2-پایان آموزش…………………………………. 71
3-3-8-3-روش های آموزش…………………………….72
3-3-8-1-1-الگوریتم های یادگیری نظارت شده یا با ناظر 72
3-3-8-1-2-الگوریتم های یادگیری نظارت نشده یا بدون ناظر 73
3-3-8-1-3-الگوریتم پس انتشار خطا ………………….74
3-4-سیستم های فازی……………………………….. 76
3-5-چرا از منطق فازی استفاده می کنیم؟…………. 77
3-6-عناصر سیستم فازی ………………………………77
3-6-1-مجموعه های فازی…………………………….. 78
3-6-1-1-مجموعه فازی منفرد………………………… 81
3-6-1-2-عملگر های فازی……………………………. 82
3-6-1-3-قواعد فازی…………………………………… 84
3-6-1-4- به کار گیری قوانین فازی………………….. 85
3-6-1-5-استدلال فازی……………………………….. 86
3-6-1-6-روش مستقیم………………………………. 86
3-6-1-7-روش ممدانی……………………………….. 87
3-6-1-8-روش Sugenoا……………………………… 88
3-6-1-9-غیر فازی سازی (Defuzzification) ا……..88
3-6-1-10-مرکز ثقل…………………………………. 89
3-6-1-11-میانگین مراکز……………………………. 90
3-6-1-12-یکی از مراکز خروجی ها (Min، Max، Mean) ا90
3-7-خوشه بندی فازی (FCM) ا……………………..90
3-7-1-روش Neuro-fuzzyا…………………………. 92
3-7-2-VGA-FCM ا…………………………………….95
3-8-الگوریتم های خوشه بندی…………………… 96
3-8-1-الگوریتم fuzzy C-means ا………………….97
3-9-طبقه بندی تصاویر با منطق فازی…………… 98
3-9-1-روش کار…………………………………….. 99

فصل چهارم: مطالعه موردی شهر مهاباد

در بررسی های طبیعی و جغرافیایی، شناخت طبیعی شهر و نواحی اطراف آن و تاثیراتی که می تواند این پدیده بر کالبد فیزیکی شهر بگذارد مورد مطالعه واقع می شوند. از این رو در این فصل سعی شده است که به تشریح موقعیت جغرافیایی و سیر تاریخی توسعه ی شهر مورد مطالعه به لحاظ ارزیابی مکانی آن، شرایط محیطی شهر مهاباد به جهت تاثیرات آن در امکانات و محدودیت توسعه شهری مذکور، روند رشد در سالهای گذشته پرداخته شود.

4-2-بررسی های تاریخی

استان آذربایجان غربی 43660 کیلومترمربع مساحت دارد. دارای 14 شهرستان، 36 بخش،109 دهستان و 3728 آبادی است و براساس سرشماری سال 1385جمعیت آن معادل 2873459 نفر است. این استان 3/2 درصد از مساحت کل کشور و 2/4 درصد از جمعیت ایران را در خود جای داده است. 53 درصد این جمعیت در مناطق شهری و 47 درصد در مناطق روستایی سکونت دارند. شهرستان مهاباد پنجمین شهرستان استان است. با جمعیت معادل 201049 نفر و مساحت 2541 کیلومترمربع.
بررسی های تاریخی نشانگر آنست که شهر مهاباد قدمت چندانی ندارد و تأسیس این شهر مصادف با آغاز سلسله صفوی در ایران است. تقریباً اکثر کسانی که در مورد تاریخ مهاباد به اظهار نظر پرداخته اند، در این نکته متفق القولند که شهر مهاباد قدمت چندانی ندارد و تاریخ تأسیس این شهر با قدرت یافتن سلسله صفوی در ایران، همزمان می باشد. پس از به قدرت رسیدن بداق سلطان (1038 ه.ق) در دوران صفویه آثاری چون «پردی سور» و «مزگه وتی سور» ایجاد می شوند و کارهای ایشان رونق خاصی به شهر می بخشند. لذا می توان نتیجه گرفت که قدمت شهر مهاباد حدود 400 سال است و البته با این قدمت نسبتاً کم از چنان اهمیتی برخوردار بوده است که بر بسیاری از حوادث تاریخی و جنبشهای اجتماعی منطقه و حتی کشور تأثیر داشته است. از سوی دیگر اگر چه خود شهر مهاباد در اواخر سلطنت شاه عباس اول صفوی به مرکز حکمرانی تبدیل می شود، اما این بدان معنا نیست که شهرستان مهاباد و اطراف آن به لحاظ تاریخی از قدمت زیادی برخوردار نیست بلکه باید گفت که در این منطقه آثار تاریخی و باستانی زیادی به چشم می خورند که از گذشته های دور حکایت دارند. برای نمونه در نزدیکی های مهاباد بقایای شهری باستانی به نام «دریاز» وجود دارد که اکنون روستایی بیش نیست و فقط عده کمی از مردم در آنجا زندگی می کنند،گویا در گذشته ای دور شهری پر رونق بوده است. (صمدی، 1373). مهاباد که بیش از این سلاوجبلاغ مکری نامیده می شد، در آغاز قرن حاضر به آرامی شروع به رشد و توسعه می کند و پس از تخته قاپو کردن عشایر و همزمان با ایجاد نهادهای مدرن، گسترش می یابد و کم کم به محلات جدید افزوده می شود. در سال 1314 نام آن به مهاباد تغییر می یابد. از 1300 به بعد و پس از روی کار آمدن رضاشاه، آهنگ رشد و توسعه ساوجبلاغ مکری شتاب می گیرد و در همین دوره شاهد تخته قاپو کردن بسیاری از ایلات و عشایر هستیم. از سوی دیگر، همزمان با این اقدامات، دولت مرکزی اقدام به ایجاد نهادهای مدرن در شهر چون شهرداری، مدرسه، بیمارستان، بانک، دخانیات و … می نماید و تلاش می شود تا بر اساس تئوریهای نوسازی شهر توسعه و گسترش یابد. در این سالها جمعیت به آرامی رشد می کند و کم کم بر محلات جدید افزوده می شود و ساوجبلاغ مکری بیشتر چهره شهر به خود می گیرد. همگام با این تحولات تدریجی، به عنوان مرکز اداری و سیاسی منطقه شناخته می شود و در سال 1314 نام آن به مهاباد تغییر می یابد.
از دهه 30 به بعد که شهرنشینی در ایران تحت تاثیر عوامل متعدد گسترش می یابد، مهاباد نیز از این قاعده مستثنی نمی ماند و در این سالها نهادهای مدرن شهری چون شبکه آب لوله کشی ایجاد می شود، بخش عمده ای از مردم که قبلاً در بخش کشاورزی فعالیت می کردند اکنون و پس از اصلاحات ارضی، جذب بخش خدمات و اداری شده اند. احداث سد مهاباد در سال 1347 اقتصاد شهرستان را دچار دگرگونی بنیادی می سازد و رونق خاصی به بخش کشاورزی می دهد و منجر به تغییر آن از کشاورزی سنتی و معیشتی به کشاورزی صنعتی، مکانیزه و معطوف به بازار می گردد. اصلاحات ارضی نیز به نوبه خود نه تنها بر ساختار اقتصادی شهر موثر بود بلکه، علاوه بر آن توانست دگرگونیهای عمیقی در ساختار طبقات اجتماعی مهاباد ایجاد نماید.
مرحله سوم به بعد از انقلاب اسلامی اشاره دارد که، در این سالها گسترش تابع برنامه ریزی مدون و مشخصی نیست بلکه آنچه روند و نحوه شهرنشینی را مشخص می نماید تحولات اجتماعی و سیاسی منطقه است که چهره شهر را کاملاً دگرگون می سازد. در این سالها مهاجرت روستائیان به شهر افزایش می یابد در این سالها به طور روزافزونی بخش خدمات گسترش می یابد و از تعداد فعالان دیگر بخشها، به ویژه کشاورزی و دامداری کاسته می شود.

4-3- خصوصیات جغرافیایی و اقلیمی

در بررسی های طبیعی و جغرافیایی، شناخت طبیعی شهر و نواحی اطراف آن و تاثیراتی که می تواند این پدیده بر کالبد فیزیکی شهر بگذارد مورد مطالعه واقع می شوند. از این رو در این فصل سعی شده است که به تشریح موقعیت جغرافیایی شهر مورد مطالعه به لحاظ ارزیابی مکانی آن ، شرایط محیطی منطقه شهر مهاباد به جهت تاثیرات آن در امکانات و محدودیت های توسعه شهر فوق، روند رشد جمعیت در سالهای گذشته پرداخته شود.

. گسل های شهر مهاباد مآخذ: طرح جامع مهاباد1388

. گسل های شهر مهاباد
مآخذ: طرح جامع مهاباد1388

4-1- مقدمه………………………………………….. 101
4-2-بررسی های تاریخی …………………………..101
4-3- خصوصیات جغرافیایی و اقلیمی…………….. 103
4-5-موقعیت جغرافیایی…………………………….. 103
4-6-وضعیت توپوگرافی……………………………… 104
4-7-گسل…………………………………………….. 107
4-8- چگونگی توسعه شهر و روند رشد آن در ادوار گذشته 108
4-9-محدودیت و موانع طبیعی و قابلیت توسعه جهات مختلف شهر…………………………………………………….. 112

4-10-نحوه پراکندگی روستاهای و جاذبه جمعیتی….114
4-11-جمعیت و تحولات آن…………………………….. 115

فصل پنجم: داده ها و روش اجرای مدل

مدل سازی رشد شهری بر اساس تکنیک ها و روش های جدید محاسباتی و هوش مصنوعی رویکرد نسبتا جدیدی در مطالعات شهری محسوب می شود. بر این اساس استفاده از چنین مدل های مستلزم بکارگیری روش های تجزیه و تحلیل پیشرفته داده های محدوده مورد نظر می باشد. در این فصل سعی بر آن است تا به روش اجرای مدل و تجزیه و تحلیل داده های مرتبط در این زمینه پرداخته شود.

5-2-روش اجرای مدل CA_ANN ، داده های و نحوه استخراج پارامترها

مدل پیشنهادی شامل دو بخش جدا از هم است : آموزش و شبیه سازی (شکل شماره 1-5). در این مدل شبیه سازی CA بر اساس الگوریتم شبکه های عصبی مصنوعی طراحی شده است. در نهایت بر اساس مدل شبیه سازی شده مدل پیشنهادی یا پیش بینی رشد شهری ارایه می شود.
5-1-مقدمه……………………………………………………… 118
5-2-روش اجرای مدل CA_ANN ، داده های و نحوه استخراج پارامترها 118
5-2-1-آموزش شبکه های عصبی مصنوعی…………………. 119
5-2-1-1-داده های مربوط به کاربری زمین …………………….120
5-2-1-2-داده های همسایگی و فواصل………………………. 129
5-2-1-3-داده های محدودیت (زونینگ)………………………… 133
5-2-2-ساختار شبکه و نحوه آموزش آن……………………….. 136
5-2-3-کالیبره کردن مدل CA از طریق ANNا……………………. 137
5-3-شبیه سازی رشد شهری ……………………………………138
5-4-پیش بینی رشد شهری برای سال .2015 ………………….140
5-5-اعتبار سنجی مدل……………………………………………. 143
3-6-آزمون فرضیات………………………………………………….. 147

فصل ششم: نتیجه گیری

6-1-نتیجه گیری………………………………………………………. 150
6-2- پشنهادات………………………………………………………… 154

منابع فارسی………………………………………………………….. 156
منابع انگلیسی………………………………………………………… 157

پیوست………………………………………………………………….. 163

فهرست جدول ها

جدول 3-1 : مدل های مختلف شبکه عصبی…………………………… 61
جدول شماره 1-4 . مساحت طبقات ارتفاعی محدوده شهر مهاباد… 105
جدول شماره 3-4 . ویژگی های بارز تاریخی مهاباد ……………………109
جدول شماره 4-4. سیر تحول کالبدی- فضایی و الگوی توسعه شهر مهاباد 110
جدول شماره5-4 روند تغییرات میزان شهرنشینی و روستانشینی در استان
آذربایجان غربی و شهرستان مهاباد………………………………………… 116
جدول شماره6-4 : روند تغییرات تعداد جمعیت و متوسط رشد جمعیت استان
آذربایجان غربی و شهرستان مهاباد طی سالهای 1385-1365ا…………..116
جدول شماره7-4: مساحت و تراکم جمعیتی شهرستانهای استان آذربایجان غربی
سال 1385-1365ا……………………………………………………………… 116
جدول شماره 1-5 . پارامترهای بکار گرفته شده در مدل………………….. 120
جدول شماره2-5 . بخشی از داده های نمونه بکار برده شده در فرایند آموزش 137
جدول شماره3-5 . برخی دیگر از روش های کالیبره کردن سلول های خودکار 144

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست شکل ها

شکل شماره 1-2 . تخمین میزان جمعیت شهری تا سال ا.2030…………………. 13
شکل شماره 2-2 . درصد جمعیت شهری بر اساس طبقه بندی جمعیت شهرها.. 17
شکل شماره 1-3 : فضای سلولی شماتیک با پیکسل های قرمز و آبی………….. 38
شکل شماره 2-3 : حالات پیکسل ها در مشهورترین طرح های همسایگی
سلول های خودکار……………………………………………………………………….. 39
شکل 3-3 : مثال رایج عام معمولی مشترک از الگوهای سلول خودکار پیچیده…… 40
شکل 4-3 : تاثیر مقیاس سلول…………………………………………………………. 42
شکل 5-3 : تاثیر همسایگی بر روی مدل………………………………………………. 43
شکل 6-3 : همسایگی دایره ای در سه مقیاس کوچک ، متوسط و بزرگ………….. 44
شکل شماره 7-3 : یک سلول خودکار یک بعدی با N=10 پیکسل و با حالات ممکن a 1 ,….., a10 در زمان معین t ا………………………………………………………………………..46
شکل 8-3: سلول های خودکار یک بعدی دارای ساختار ابتدایی……………………… 48
شکل 9-3 : همسایگی پیکسل شهری واقع شده در موقعیت شبکه ای…………… 50
شکل 10-3 : همسایگی 3×3 مور برای α ا………………………………………………51
شکل شماره 11-3 : فرایند های آموزش و یادگیری در شبکه های عصبی………….. 55
شکل 12-3: تابع g در شبکه عصبی……………………………………………………… 56
شکل 13-3 : تابع فعال سازی……………………………………………………………. 56
شکل 14-3 : وزن های بین لایه های پنهان و خروجی………………………………… 57
شکل 15-3: ورود یک بردار x (x_1,x_2 〖,x〗_3,x_4,x_5 ) به شبکه عصبی …….58
شکل 16-3 : ساختار یک سیستم فازی ………………………………………………..77
شکل17-3 : نمونه ای از مجموعه های فازی…………………………………………. 78
شکل 18-3 : تعدادی از مجموعه های فازی استاندارد……………………………… 78
شکل19-3 : شکل توابع عضویت استاندارد……………………………………………. 79
شکل 20-3 : تابع عضوی………………………………………………………………… 80
شکل 21-3 :‌تکیه گاه مجموعه Aا………………………………………………………. 81
شکل 22-3 : مجموعه فازی منفرد…………………………………………………….. 81
شکل 23-3 : برش از مجموعه فازی……………………………………………………. 82
شکل 24-3 : مجموعه فازی غیر محدب……………………………………………….. 82
شکل 25-3 : نحوه به کار گیری عملگر های فازی……………………………………. 84
شکل 26-3 : متغیر لغوی………………………………………………………………. 85
شکل 27-3: نحوه استخراج نتیجه به صورت فازی………………………………….. 86
شکل 28-3 : نحوه عملکرد سیستم فازی Sugeno ا………………………………..88
شکل 29-3 : پروسه غیر فازی سازی نتیجه………………………………………… 89
شکل 30-3 : میانگین مراکز…………………………………………………………… 90
شکل 31-3: نوروفازی………………………………………………………………….. 93
شکل 32-3: سیستم مورد استفاده…………………………………………………. 94
شکل شماره1-5 . مدل آموزش و شبیه سازی رشد شهری از طریق CA_ANN ا119

فهرست نمودارها

نمودار شماره1-4 : روند تحولات جمعیتی شهر مهاباد طی بازه زمانی 1345 تا 1385 …………………………………………………………………………………………….116
نمودار شماره1-5 . مساحت کاربریهای مختلف بین سالهای 1989-2000 – 2005…………………………………………………………………………………….. 124
نمودار شماره 2-5 . روند رشد سریع کاربری شهری در شهر مهاباد ……………..140

فهرست نقشه ها

نقشه شماره1-4 . موقعیت جغرافیایی شهر مهاباد……………………………….. 104
نقشه شماره2-4 . طبقات ارتفاعی محدوده استحفاظی شهر مهاباد…………… 106
نقشه شماره3-4 . گسل های شهر مهاباد………………………………………… 107
نقشه شماره 4-4 :روند رشد شکل گیری و توسعه شهر مهاباد در گذر………… 111
نقشه شماره5-4 : نقاط و جاذبه جمعیتی روستاهای محدوده شهر مهاباد…….. 114
نقشه 1-5. ترکیب باندهای بهینه تصاویر ماهواره های TM , ETM+
محدوده ی شهر مهاباد………………………………………………………………… 121
نقشه 2-5 . زمین مرجع نمودن تصاویر ماهواره ای از طریق عکس هوایی
مربوط به شهر مهاباد……………………………………………………………………. 122
نقشه شماره3-5 . طبقه بندی تصاویر ماهواره ای شهر مهاباد برای سال 2005 123
نقشه شماره4-5 . طبقه بندی تصاویر ماهواره ای شهر مهاباد برای سال های
1989 و 2000 ………………………………………………………………………….123
نقشه شماره 5-5. طبقه بندی تصویر ماهواره ای سال1989…………………… 124
نقشه شماره 6-5. طبقه بندی تصویر ماهواره ای سال2000 ……………………125
نقشه شماره 7-5. طبقه بندی تصویر ماهواره ای سال2005…………………… 126
نقشه شماره8-5 . مدل ارتفاعی و شیب محدوده شهر مهاباد ………………….128
نقشه شماره 9-5 . نقشه سلسه مراتب راههای محدوده شهر مهاباد……….. 130
نقشه شماره10-5 . محل استقرار مراکز اشتغال کارگاهی شهر مهاباد ………..131
نقشه شماره11-5 . پارامتر های منطقه ای بکار گرفته شده در مدل CA_ANN ا/132
نقشه شماره 12-5 حریم استحفاظی دریاچه سد شهر مهاباد…………………. 134
نقشه شماره 13-5 . حریم استحفاظی رودخانه های شهر مهاباد…………….. 135

نقشه شماره 14-5 . شبیه سازی و پیش بینی رشد شهری شهر مهاباد…….. 142
نقشه شماره 15-5 . پیش بینی رشد شهری برای سال 2015 شهر مهاباد …..143
نقشه شماره 16-5 . اعتبار سنجی مدل پیشنهادی بر اساس مقایسه شاخص
کاپای فازی شده……………………………………………………………………..146

 

Abstract

Dynamic Spatial-Temporal Urban Growth Modeling Using Remote Sensing And Intelligent AlgorithmsThe Case Study of Mahabad

Simulation of urban development can be applied as a useful tool for analyzing the complex processes of urban evolutions through cellular automata (CA). The object of this Research is modelling and perceiving of the complex patterns of control change by utilizing artificial intelligence techniques. Key subject is how allocating weight into effective parameters unto urban development and subsequently access to ideal simulation and nearby the reality. This Research is going to show that allocating weight can be provided optimized results by using of the artificial neural networks (ANN) algorithm. In this model unlike classic CA models, automatically allocating weigth into parameters, by ANN training, is accomplished through satellite images related to proceeding of the historical urban development. In this basis, CA has been used as the principal motor of model and ANN to find suitable weight of parameters and relations between potential urban development and the characteristics of slightly site and also Fuzzy systems to classify satellite images and validation of data. Present research demonstrates that as for general accuracy of model and obtained Fuzzy kappa coefficient, this model have given the better results than classic CA models in simulating complex nonlinear urban systems.



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان