تحلیل کمی تغییرات کاربری زمین و الگوی توسعه شهری با بهره‌گیری از ماتریس‌های فضایی (مطالعه موردی: منطقه 4 کلانشهر تبریز)

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه برنامه ریزی شهری و منطقه ای دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی دانشگاه تبریز

2 دانشجوی کارشناسی‌ارشد برنامه‌ریزی شهری دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده
چکیده
زمینه و هدف: تحولات کالبدی و فضایی شهرها در دهه‌های اخیر با گسترش شتابان افقی و تغییرات کاربری زمین همراه بوده است. شهر تبریز به‌عنوان یکی از کلان‌شهرهای ایران، به‌ویژه در منطقه ۴، شاهد رشد نامتوازن و پراکنده در بافت شهری بوده که پیامدهای زیست‌محیطی و اجتماعی متعددی را به همراه داشته است. پژوهش حاضر باهدف ارزیابی روند گسترش فضایی–کالبدی منطقه ۴ شهر تبریز انجام شد و از نظر هدف کاربردی و از نظر ماهیت، توصیفی–تحلیلی است. باتوجه‌به رشد نامتوازن شهری و فشار بر منابع طبیعی و اراضی کشاورزی، مطالعه حاضر به بررسی الگوهای توسعه شهری و ارائه راهکارهای پایدار برای هدایت رشد کالبدی پرداخته است.
روش‌شناسی: رویکرد تحقیق مبتنی بر سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تحلیل ماتریس‌های فضایی بود. داده‌های پایه شامل نقشه‌های کاربری اراضی، شبکه معابر و شاخص‌های مؤثر بر توسعه شهری گردآوری و در محیط ArcGIS پردازش شدند. شاخص‌های تحلیلی شامل تراکم ساختمانی، گسترش افقی، تغییرات کاربری زمین، دسترسی‌پذیری به خدمات شهری، شیب زمین، فاصله از معابر اصلی و پهنه‌بندی خطر بودند. این شاخص‌ها پس از نرمال‌سازی و رستری‌شدن، با روش‌های همپوشانی و سلسله‌مراتبی تلفیق شده و نقشه‌های قابلیت توسعه تهیه گردید.
یافته‌ها و نتایج: نتایج نشان می‌دهد که منطقه ۴ تبریز طی دو دهه اخیر با رشد سالانه حدود ۲.۵ درصد، توسعه‌ای پراکنده و نامتوازن را تجربه کرده است؛ الگوی غالب توسعه افقی و کم‌تراکم است که فشار بر منابع طبیعی و انسجام کالبدی وارد می‌کند. تراکم ساختمانی در هسته‌های مرکزی و اطراف شریان‌های اصلی متمرکز است، درحالی‌که حواشی و نواحی تازه توسعه‌یافته دسترسی نامتوازن به خدمات شهری دارند. تحلیل شیب زمین و پهنه‌بندی خطر نشان داد که برخی نواحی مناسب توسعه و برخی در معرض مخاطرات طبیعی قرار دارند. بر اساس نتایج، هدایت توسعه به سمت تراکم بالاتر، بهبود عدالت فضایی در دسترسی به خدمات، توجه به ظرفیت طبیعی زمین و کنترل گسترش افقی با استفاده از GIS از راهکارهای کلیدی توسعه پایدار منطقه محسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Quantitative Analysis of Land-Use Change and Urban Development Patterns Using Spatial Matrices (Case Study: District 4, Tabriz Metropolitan Area)

نویسندگان English

Ferydon Babaei Aghdam 1
Alireza Omidpour 2
Para Karimzadeh 2
1 Associate Professor Department of Regional and Urban planning, Faculty of Environmental Sciences and Planning, University of Tabriz, Iran
2 MSc student in Urban Planning, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده English

Abstract: In recent decades, urban areas have experienced significant spatial and physical transformations, largely driven by rapid horizontal expansion and land-use changes. Tabriz, as one of Iran’s metropolitan cities, has particularly witnessed unbalanced and scattered urban growth in District 4, resulting in various environmental and social consequences. This study aims to evaluate the spatial–physical expansion trends of District 4 of Tabriz. The research is applied in terms of purpose and descriptive–analytical in nature. Considering the unbalanced urban growth and increasing pressure on natural resources and agricultural lands, the study examines urban development patterns and proposes sustainable approaches for guiding and managing future physical growth.
Methodology: The methodological framework is grounded in Geographic Information Systems (GIS) and spatial matrix analysis. Core datasets—including land-use maps, road networks, and key indicators affecting urban development—were collected and processed in ArcGIS. The analytical indicators consisted of building density, horizontal expansion, land-use change, accessibility to urban services, slope, distance from major roads, and hazard zoning. These indicators were rasterized, normalized, and integrated using overlay and hierarchical analytical methods to generate development suitability maps, enabling a multidimensional evaluation of the district’s spatial potential and constraints.
Findings and Conclusion: Results indicate that District 4 has undergone dispersed and unbalanced expansion over the past two decades, with an annual growth rate of roughly 2.5 percent. The prevailing pattern is low-density horizontal sprawl, placing pressure on natural resources and undermining spatial cohesion. Building density is concentrated in central areas and along transportation corridors, whereas peripheral and newly developed zones display low density and limited access to services. Slope and hazard analyses show that while some areas possess high development suitability, others are at environmental risk. Overall, findings highlight the significant role of GIS and spatial indicators in monitoring and guiding urban growth. Redirecting development toward higher density, enhancing spatial equity in service accessibility, considering natural land capacity, and controlling horizontal expansion are recommended as key strategies for promoting sustainable development in the district.

کلیدواژه‌ها English

Urban Development
Geographic Information System (GIS)
Urban Sprawl
Spatial Matrices
Development Suitability
District 4 Tabriz
ابراهیمی، حمید؛ رسولی، علی اکبر؛ احمدپور، احمد. (1397). مدلسازی تغییرات دینامیک کاربری اراضی با استفاده از پردازش شیءگرای تصاویر ماهواره‌ای و مدل Markov-CA (مطالعة موردی: شهر شیراز). فصلنامة علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، 108, 137-149. 10.22131/sepehr.2019.34625
انصاری، میترا؛ شریعت‌پناهی، مجید؛ ولی ملک‌حسینی، عباس؛ مدیری، مهدی. (1397). تحلیل الگوی گسترش شهری در شهرهای میانه‌اندام با استفاده از مدل‌های کمی (مطالعه موردی: شهر ملایر). آمایش محیط, 11(43), 147-182. https://journals.iau.ir/article_663602.html
پوراحمد، احمد؛ حسام، مهدی؛ آشور، حدیثه؛ محمدپور، صابر. (1389). تحلیلی بر الگوی گسترش کالبدی- فضایی شهر گرگان با استفاده از مدل‌های آنتروپی شانون و هلدرن. پژوهش و برنامه ریزی شهری، 1(3), 1-18. https://sid.ir/paper/220258/fa
پورکریم، سهیلا؛ صفرعلی‌زاده، اسماعیل. (1404). تحلیل راهبردی جایگاه برنامه‌ریزی محله‌محور در تحقق توسعه محله‌ای و توسعه پایدار شهری با استفاده از روش‌های SWOT و QSPM (مطالعه موردی: شهر خواف). فصلنامه مطالعات توسعه پایدار شهری و منطقه ای، e227134.. https://www.srds.ir/article_227134.html
خاکپور، براتعلی؛ رهنماء، محمدرحیم؛ دماوند، هادی. (1394). تبیین الگوی رشد کالبدی-فضایی شهر با رویکرد فرم پایدار شهری (نمونه موردی: شهر ساری). مقاله منتشر شده در دومین همایش ملی پژوهش‌های کاربردی در جغرافیا و گردشگری. https://civilica.com/doc/413643/
عزت پناه، بختیار؛ خلیجی، محمدعلی. (1395). تحلیل الگوی گسترش کالبدی و فضایی با استفاده از مدل هلدرن (نمونه موردی: شهر گناباد). جغرافیا و آمایش شهری منطقه‌ای، 6(20), 1-16. https://civilica.com/doc/1017467
عزیزی، اصغر؛ افراخته، حسن؛ فرهاد عزیزپور. (1397). تحلیلی بر تزاحم فضایی در ناحیة گردشگری روستایی برغان. نشریة تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 4, 1-20. DOI: 10.29252/jsaeh.5.4.1
عظیمی، نورالدین؛ پویان، صالح. (1393). بررسی تغییرات کاربری زمین شهری از طریق مصوبات کمیسیون ماده پنج (مطالعه موردی: شهر رشت). جغرافیا و برنامه‌ریزی, 18(47), 171-195. https://geoplanning.tabrizu.ac.ir/article_1444.html
رحمانی، امیر؛ رحمانی، محمد. (1397). الگوی گسترش کالبدی- فضایی شهر با استفاده از مدل آنتروپی شانون (نمونه موردی: شهر سریش آباد). آمایش محیط، 41، 1-22. https://journals.iau.ir/article_543654.html
سالمی‌زاده، شیما؛ رحمانی، بیژن؛ میرسادات، پگاه. (1404). بررسی کمی و کیفی تغییرات کاربری اراضی در دهه‌های اخیر و تأثیر آن بر ساختار اجتماعی-اقتصادی روستاهای شوش. فصلنامه مطالعات توسعه پایدار شهری و منطقه ای، e225864. https://www.srds.ir/article_225864.html
سرور، رحیم؛ یزدانی، رسول؛ چهاربرج، علی عشقی. (1395). سنجش عوامل مؤثر بر رشد شهری با تأکید بر تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل رگرسیون لجستیک (مطالعه موردی: شهر تبریز). مطالعات برنامه‌ریزی سکونتگاه‌های انسانی، 11(36), 39-60. https://journals.iau.ir/article_526531.html
قاضی میرسعید،؛ دادرسی، عیسی؛ خدمتی شاد،. (2025). تحلیلی ساختاری از روندهای تولید و بازتولید بافت‌های فرسوده شهرستان اسلامشهر به‌منظور شناسایی پیشران‌های کلیدی بازآفرینی. فصلنامه مطالعات توسعه پایدار شهری و منطقه ای, 6(1), 159-182. https://www.srds.ir/article_213384.html
محمدپور، صابر؛ ابی‌زاده، سامان؛ علیزاده، فرنگیس. (1399). ارزیابی و پیش‌بینی تغییرات کاربری زمین شهری در شهر لاهیجان. پژوهش‌های جغرافیای برنامه‌ریزی شهری, 8(3), 651-666. doi: 10.22059/jurbangeo.2020.302154.1281
موحد، علی؛ مصطفوی صاحب، سوران؛ احمدی، مظهر. (1393). تبیین الگوی گسترش فضایی-کالبدی شهر سقز با رویکرد فرم شهری پایدار. مطالعات ساختار و کارکرد شهری، 5، 55-75. https://shahr.journals.umz.ac.ir/article_895.html
نظری، زهرا؛ کامیابی، سعید؛ ارغان، عباس. (1404). آسیب‌شناسی پراکنده‌رویی و گسترش افقی کلان‌شهر اهواز بر اساس مدل کوکوسو (Cocoso). اندیشه‌های نو در علوم جغرافیایی، 7(3), 95-116. https://doi.org/10.71787/1071787/ntigs.2025.1130066
 
 
Ahmadzai, F. (2020). Analyses and modeling of urban land use and road network interactions using spatial-based disaggregate accessibility to land use. Journal of Urban Management, 9(3), 298-315. https://doi.org/10.1016/j.jum.2020.06.003
Akubia, J. E., & Bruns, A. (2019). Unravelling the frontiers of urban growth: spatio-temporal dynamics of land-use change and urban expansion in greater Accra metropolitan area, Ghana. Land, 8(9), 131. https://doi.org/10.3390/land8090131
Al-Hemoud, A., Al-Enezi, A., Al-Dashti, H., Petrov, P., Misak, R., AlSaraf, M., & Malek, M. (2023). Hazard assessment and hazard mapping for Kuwait. International Journal of Disaster Risk Science, 14(1), 143-161. doi: 10.1007/s13753-023-00473-2
Al-Masri, R. A., Spyridopoulos, T., Karatzas, S., Lazari, V. M., & Tryfonas, T. (2021). A systems approach to understanding geopolitical tensions in the Middle East in the face of a global water shortage. International Journal of System Dynamics Applications, 10(4), 1–23. doi: 10.4018/IJSDA.289431
Alam, I., Nahar, K., & Morshed, M. M. (2023). Measuring urban expansion pattern using spatial matrices in Khulna City, Bangladesh. Heliyon, 9(2). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e13193
Angel, S. (2023). Urban expansion: theory, evidence and practice. Buildings & Cities, 4(1). https://doi.org/10.5334/bc.348
Arsanjani, J. J., Helbich, M., Kainz, W., & Boloorani, A. D. (2013). Integration of Logistic Regression, Markov Chain and Cellular Automata Models to Simulate Urban Expansion. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 21, 265-275. https://doi.org/10.1016/j.jag.2011.12.014
Bibri, S. E., & Krogstie, J. (2017). Smart sustainable cities of the future: An extensive interdisciplinary literature review. Sustainable Cities and Society, 31, 183–212. https://doi.org/10.1016/j.scs.2017.02.016
Cengiz, S., Görmüş, S., & Oğuz, D. (2022). Analysis of the urban growth pattern through spatial metrics; Ankara City. Land Use Policy, 112, 105812. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2021.105812
Ewing, R., & Cervero, R. (2010). Travel and the built environment: A meta-analysis. Journal of the American Planning Association, 76(3), 265–294. https://doi.org/10.1080/01944361003766766
Guan, D., Li, H., Inohae, T., Su, W., Nagaie, T., & Hokao, K. (2011). Modeling urban land use change by the integration of cellular automaton and Markov model. Ecological Modelling, 222(20-22), 3761-3772. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2011.08.008
Han, W. (2023). Analyzing the scale dependent effect of urban building morphology on land surface temperature using random forest algorithm. Scientific Reports, 13(1), 19312. https://doi.org/10.1038/s41598-023-46417-w
Khan, D., Khan, N., Choudhury, U., Singh, S. K., Kanga, S., Kumar, P., & Meraj, G. (2024). Urban Expansion and Spatial Growth Patterns in Lucknow: Implications for Sustainable Development (1991–2021). Sustainability, 17(1), 227. https://doi.org/10.3390/su17010227
LeSage, J., & Pace, R. K. (2009). Introduction to spatial econometrics. Chapman and Hall/CRC.
Lee, J. P., Phaal, R., & Lee, S. (2013). An integrated service-device-technology roadmap for smart city development. Technological Forecasting and Social Change, 80(2), 286–306. https://doi.org/10.1016/j.techfore.2012.09.008
Mandal, U. K. (2014). Geo-information based spatio-temporal modeling of urban land use and land cover change in Butwal municipality, Nepal. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 40, 809-815. https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XL-4-809-2014
Mahmoudzadeh, H., Abedini, A., & Aram, F. (2022). Urban growth modeling and land-use/land-cover change analysis in a metropolitan area (case study: Tabriz). Land, 11(12), 2162. https://doi.org/10.3390/land11122162
Mosammam, H. M., Nia, J. T., Khani, H., Teymouri, A., & Kazemi, M. (2017). Monitoring land use change and measuring urban sprawl based on its spatial forms: The case of Qom city. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 20(1), 103-116. https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2017.02.002
Pampoore-Thampi, A., Varde, A. S., & Yu, D. (2021). Mining GIS data to predict urban sprawl. arXiv preprint arXiv:2103.11338. https://arxiv.org/abs/2103.11338
Pazouki, M., Jozi, S. A., & Ziari, Y. A. (2017). Strategic management in urban environment using SWOT and QSPM model (case study). https://www.gjesm.net/article_24203.html
Rahimi, A. (2016). A methodological approach to urban land-use change modeling using infill development pattern—a case study in Tabriz, Iran. Ecological Processes, 5(1), 1. https://doi.org/10.1186/s13717-016-0060-5
Rimal, B., Zhang, L., Keshtkar, H., Haack, B., Rijal, S., & Zhang, P. (2018). Land Use/Land Cover Dynamics and Modeling of Urban Land Expansion by the Integration of Cellular Automata and Markov Chain. ISPRS International Journal of Geo-Information, 7(4), 154. https://doi.org/10.3390/ijgi7040154 https://doi.org/10.3390/ijgi7040154
Al-Sharif, A. A., & Pradhan, B. (2014). Monitoring and Predicting Land Use Change in Tripoli Metropolitan City Using an Integrated Markov Chain and Cellular Automata Models in GIS. Arabian Journal of Geosciences, 7(10), 4291-4301. https://doi.org/10.1007/s12517-013-1008-7
United Nations. (2012). World Urbanization Prospects The 2011 Revision. New York: Department of Economic and Social Affairs. Population Division. Retrieved from https://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/urbanization/WUP2011_Report.pdf
Yao, S. M., Chen, S., Wu, J. N., Zhang, Y., & Chan, R. C. K. (2009). Spatial expansion patterns of Chinese big cities: the case of Suzhou. 地理科學. http://hdl.handle.net/10722/127628
Yang, X., Zheng, X. Q., & Chen, R. (2014). A land use change model: Integrating landscape pattern indexes and Markov-CA. Ecological Modelling, 283, 1-7. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2014.03.002
Zhou, L., Dang, X., Mu, H., Wang, B., & Wang, S. (2021). Cities are going uphill: Slope gradient analysis of urban expansion and its driving factors in China. Science of the Total Environment, 775, 145836. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145836

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 بهمن 1404

  • تاریخ دریافت 23 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 12 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 13 بهمن 1404
  • تاریخ اولین انتشار 14 بهمن 1404
  • تاریخ انتشار 14 بهمن 1404