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 تحقيق

جهاني که در آن زندگي مي کنيم، مرتبا در حال تغيير است. عوامل مؤثری در این تغيير و تحولات نقش دارند که آنها را مي توان به طور کلی به دو دسته طبيعي و انساني دسته بندي کرد. اين عوامل ، در مکانها و شرايط مختلف تأثيرات متفاوتي را بر روي پديده ها و عوارض سطح زمين دارند. بر اساس نظریه های موجود ، شهرها سیستم هایی پیچیده، باز ، پویا و خود سازمانده هستند که در فرایند توسعه آنها، بسیاري از نشانه هاي پیچیدگی مانند: ابعاد فرکتال، خودمانندي، خودسازماندهی، ظهور و … وجود دارد( تورنس ،2001 ).
از سوی دیگر مدلهاي فضایی ، ابزارهای مفیدی را براي درك فرایند توسعه شهري در اختیار برنامه ریزان و تصمیم گیرندگان قرار می دهند ( اوکادا و ژانگ ،2008) و با ابزار مدل سازي می توان سیستم پیچیده شهري، الگوهاي فضایی و روندهاي رشد شهري را شبیه سازي کرد و درك بهتري 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 افزايش جمعيت در نقاط شهری در طی سالهاي اخير، شهرها با گسترش فيزيکي روبرو بوده اند. شهرمهاباد به دليل موقعيت خاص ژئوپلتيک خود از این قاعده مستثنی نیست و در طي سالهاي اخير با رشد سريع جمعيت و بالتبع توسعه فيزيکي بدون برنامه مواجه بوده است. مطالعه و مدلسازی روند گسترش این شهر با استفاده از روش CA-ANN مي تواند راهنماي برنامه ريزان شهري جهت شناسايي روند توسعه و مقايسه آن با برنامه ريزيهاي انجام شده طي طرحهاي جامع شهري و اطلاع از صحت و سقم پيش بيني هاي انجام شده و ياريگر آنان براي ارائه برنامه هاي توسعه شهري و خدمات رساني 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 اين تحقيق با توجه به شناسایی روش بهینه و شبیه سازی گسترش آینده شهر مهاباد مي تواند به منزله ملاکي در زمينه چگونگي برنامه ريزي به عنوان الگويي براي نهادهای دست اندرکار استفاده شده و از آن به عنوان معيار و الگوي اصلاح رويه ها و شيوه هاي اجرايي در زمينه پیش بینی های آتی بکار گرفته شود.

1-1- طرح مسئله و ضرورت تحقيق…………………………….. 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-فرضيه تحقيق و مدل تحقيق………………………………. 5
1-5-روش شناسی تحقیق……………………………………… 5
1-6-روش و ابزار گردآوری اطلاعات……………………………… 6
1-7-جامعه آماري و تعداد نمونه و روش نمونه گيری (در صورت لزوم) 6
1-8-روش تجزيه و تحليل 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

پديده توسعه شهري را در يک کشور نبايد با رشد شهرنشيني اشتباه گرفت. رشد نقاط شهري به عنوان يک مقوله کمي، خود را به دو صورت، افزايش در اندازه جمعيتي شهرها و گسترش در مقياس کالبدي آنها نشان مي دهد. درحاليکه پديده توسعه شهري نمايانگر توزيع بهينه دو عامل يکي تعداد شهرها در يک نظام سلسله مراتبي و ديگري امكانات و تسهيلات زندگي و موقعيتهاي اشتغال و شکوفايي اقتصادي- اجتماعي در مراکز شهري کشور مي باشد که در فرايند توسعه شهري, رشد عددي جمعيت و پاسخگويي به نيازها و خواسته هاي آنها دو اصل اجتناب ناپذير قلمداد مي گردند(اشکوري, ۱۳۷۲ :ص ۱۳۶(
بنابراين اين رشد وگسترش شهري صرفاً فيزيك شهري است يعني نوعي از تجمع، که فکري براي آموزش، بهداشت و فرهنگ آن نشده است و فاقد زيرساخت است(وزارت مسکن وشهرسازي, برنامه ريزي شهري در پروژه آماده سازي زمين, ۱۳۷۶ :ص ۱۵ ) که جنبه هاي مختلف رشد شهري خود را به سه صورت نشان يا به گفته پيرژرژ وجه صوري شهر است که در “ فضايي يا کالبدي “ مي دهد که صورت نخست, شکل اين مرحله به بررسي اينکه شهرچگونه مرحله به مرحله در مقر خود رو به گسترش مي نهد و چگونه اين رشد در سيماي بناها و شکل گيري راههاي ارتباطي انعکاس مي يابد پرداخته مي شود. صورت دوم وجه عملکردي شهر است و آن آگاهي بر اين واقعيت است که چگونه توالي نقشها و انطباق آن با الزامات و مقتضيات تاريخي, موجب پديد آمدن وضع کنوني شهر از نظر عملکرد و نقش شهري گرديده است که اين دو وجه صوري و عملکردي در پيوند با وجه سومي قرار دارند که عبارتند از وجه جمعيتي آن مي باشد. در واقع نقش شهر باعث تثبيت ميزاني از جمعيت) يا آستانه اي از جمعيت( مي گردد که جمعيت و بلعيده شدن مراکز روستايي “ يا اثرات متقابل اين دو بر يکديگر “ شهر در اثر رشد طبيعي و مهاجرت اطراف شهر تغيير مي کند. با اين همه رشد شهرها در پي سازگاري خود با فنون و با اشکال جديد اقتصادي پديد نمي آيد بلکه همواره يکنوع عقب ماندگي) که مشکل زاست( موجود است. در قلمرو نقش گذشته شهر، باز هم در شکل معيشت ها و سنت هايي که عامل ضعف يا قدرت کنوني است جريان خود را ادامه مي 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 فازي استفاده مي كنيم؟…………. 77
3-6-عناصر سيستم فازي ………………………………77
3-6-1-مجموعه هاي فازي…………………………….. 78
3-6-1-1-مجموعه فازی منفرد………………………… 81
3-6-1-2-عملگر هاي فازي……………………………. 82
3-6-1-3-قواعد فازي…………………………………… 84
3-6-1-4- به كار گيري قوانين فازي………………….. 85
3-6-1-5-استدلال فازي……………………………….. 86
3-6-1-6-روش مستقيم………………………………. 86
3-6-1-7-روش ممداني……………………………….. 87
3-6-1-8-روش Sugenoا……………………………… 88
3-6-1-9-غير فازي سازي (Defuzzification) ا……..88
3-6-1-10-مركز ثقل…………………………………. 89
3-6-1-11-ميانگين مراكز……………………………. 90
3-6-1-12-يكي از مراكز خروجي ها (Min، Max، Mean) ا90
3-7-خوشه بندي فازي (FCM) ا……………………..90
3-7-1-روش Neuro-fuzzyا…………………………. 92
3-7-2-VGA-FCM ا…………………………………….95
3-8-الگوريتم هاي خوشه بندي…………………… 96
3-8-1-الگوريتم fuzzy C-means ا………………….97
3-9-طبقه بندي تصاوير با منطق فازي…………… 98
3-9-1-روش كار…………………………………….. 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-بررسي هاي تاريخي

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. تقريباً اکثر کساني که در مورد تاريخ مهاباد به اظهار نظر پرداخته اند، در اين نکته متفق القولند که شهر مهاباد قدمت چنداني ندارد و تاريخ تأسيس اين شهر با قدرت يافتن سلسله صفوي در ايران، همزمان مي باشد. پس از به قدرت رسيدن بداق سلطان (1038 ه.ق) در دوران صفويه آثاري چون «پردي سور» و «مزگه وتي سور» ايجاد مي شوند و کارهاي ايشان رونق خاصي به شهر مي بخشند. لذا مي توان نتيجه گرفت که قدمت شهر مهاباد حدود 400 سال است و البته با اين قدمت نسبتاً کم از چنان اهميتي برخوردار بوده است که بر بسياري از حوادث تاريخي و جنبشهاي اجتماعي منطقه و حتي کشور تأثير داشته است. از سوي ديگر اگر چه خود شهر مهاباد در اواخر سلطنت شاه عباس اول صفوي به مرکز حکمراني تبديل مي شود، اما اين بدان معنا نيست که شهرستان مهاباد و اطراف آن به لحاظ تاريخي از قدمت زيادي برخوردار نيست بلکه بايد گفت که در اين منطقه آثار تاريخي و باستاني زيادي به چشم مي خورند که از گذشته هاي دور حکايت دارند. براي نمونه در نزديکي هاي مهاباد بقاياي شهري باستاني به نام «درياز» وجود دارد که اکنون روستايي بيش نيست و فقط عده کمي از مردم در آنجا زندگي مي کنند،گويا در گذشته اي دور شهري پر رونق بوده است. (صمدي، 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 روي کار آمدن رضاشاه، آهنگ رشد و توسعه ساوجبلاغ مکري شتاب مي گيرد و در همين دوره شاهد تخته قاپو کردن بسياري از ايلات و عشاير هستيم. از سوي ديگر، همزمان با اين اقدامات، دولت مرکزي اقدام به ايجاد نهادهاي مدرن در شهر چون شهرداري، مدرسه، بيمارستان، بانک، دخانيات و … مي نمايد و تلاش مي شود تا بر اساس تئوريهاي نوسازي شهر توسعه و گسترش يابد. در اين سالها جمعيت به آرامي رشد مي کند و کم کم بر محلات جديد افزوده مي شود و ساوجبلاغ مکري بيشتر چهره شهر به خود مي گيرد. همگام با اين تحولات تدريجي، به عنوان مرکز اداري و سياسي منطقه شناخته مي شود و در سال 1314 نام آن به مهاباد تغيير مي يابد.
از دهه 30 به بعد که شهرنشيني در ايران تحت تاثير عوامل متعدد گسترش مي يابد، مهاباد نيز از اين قاعده مستثنی نمي ماند و در اين سالها نهادهاي مدرن شهري چون شبکه آب لوله کشي ايجاد مي شود، بخش عمده اي از مردم که قبلاً در بخش کشاورزي فعاليت مي کردند اکنون و پس از اصلاحات ارضي، جذب بخش خدمات و اداري شده اند. احداث سد مهاباد در سال 1347 اقتصاد شهرستان را دچار دگرگوني بنيادي مي سازد و رونق خاصي به بخش کشاورزي مي دهد و منجر به تغيير آن از کشاورزي سنتي و معيشتي به کشاورزي صنعتي، مکانيزه و معطوف به بازار مي گردد. اصلاحات ارضي نيز به نوبه خود نه تنها بر ساختار اقتصادي شهر موثر بود بلکه، علاوه بر آن توانست دگرگونيهاي عميقي در ساختار طبقات اجتماعي مهاباد ايجاد نمايد.
مرحله سوم به بعد از انقلاب اسلامي اشاره دارد که، در اين سالها گسترش تابع برنامه ريزي مدون و مشخصي نيست بلکه آنچه روند و نحوه شهرنشيني را مشخص مي نمايد تحولات اجتماعي و سياسي منطقه است که چهره شهر را کاملاً دگرگون مي سازد. در اين سالها مهاجرت روستائيان به شهر افزايش مي يابد در اين سالها به طور روزافزوني بخش خدمات گسترش مي يابد و از تعداد فعالان ديگر بخشها، به ويژه کشاورزي و دامداري کاسته مي 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-بررسي هاي تاريخي …………………………..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 تغييرات تعداد جمعيت و متوسط رشد جمعيت استان
آذربايجان غربي و شهرستان مهاباد طي سالهاي 1385-1365ا…………..116
جدول شماره7-4: مساحت و تراکم جمعيتي شهرستانهاي استان آذربايجان غربي
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
شكل 16-3 : ساختار يك سيستم فازي ………………………………………………..77
شكل17-3 : نمونه اي از مجموعه هاي فازي…………………………………………. 78
شكل 18-3 : تعدادي از مجموعه هاي فازي استاندارد……………………………… 78
شكل19-3 : شكل توابع عضويت استاندارد……………………………………………. 79
شكل 20-3 : تابع عضوي………………………………………………………………… 80
شكل 21-3 :‌تكيه گاه مجموعه Aا………………………………………………………. 81
شكل 22-3 : مجموعه فازي منفرد…………………………………………………….. 81
شكل 23-3 : برش از مجموعه فازي……………………………………………………. 82
شكل 24-3 : مجموعه فازي غير محدب……………………………………………….. 82
شكل 25-3 : نحوه به كار گيري عملگر هاي فازي……………………………………. 84
شكل 26-3 : متغير لغوي………………………………………………………………. 85
شکل 27-3: نحوه استخراج نتيجه به صورت فازي………………………………….. 86
شكل 28-3 : نحوه عملكرد سيستم فازي Sugeno ا………………………………..88
شكل 29-3 : پروسه غير فازي سازي نتيجه………………………………………… 89
شكل 30-3 : ميانگين مراكز…………………………………………………………… 90
شكل 31-3: نوروفازي………………………………………………………………….. 93
شكل 32-3: سيستم 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