نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سجاد تابع بردبار ¹
• محمد ابراهیم عفیفی ²
• عبدالرسول قنبری ³

¹ دکتری جغرافیا و برنامه ریزی شهری، واحد لارستان، دانشگاه آزاد اسلامی، لارستان، ایران.

² دانشیار، گروه جغرافیا، واحد لارستان، دانشگاه آزاد اسلامی، لارستان، ایران.

³ استادیار گروه جغرافیا، واحد لارستان، دانشگاه آزاد اسلامی، لارستان، ایران.

چکیده

گسترش شتابان شهرها در ایران، به‌ویژه در کلان‌شهرهایی مانند شیراز، پیامدهای عمیقی بر کاربری اراضی، محیط‌زیست و برنامه‌ریزی فضایی برجای گذاشته است. پژوهش حاضر با هدف تحلیل گسترش کالبدی شیراز در بازه ۱۹۹۹ تا 2025، از شاخص LEI (Landscape Expansion Index) و مجموعه‌ای از متریک‌های سیمای سرزمین (CA، ND، NT، LPI، ED، LSI) بهره گرفته است. داده‌های کاربری زمین از تصاویر چندزمانه ماهواره‌های لندست در محیط GIS و تکنیک‌های سنجش از دور استخراج و پردازش شده‌اند. نتایج شاخص LEI نشان داد که گسترش لبه‌ای (Edge-Expansion) الگوی غالب توسعه شهری شیراز بوده و با مساحتی حدود ۱۳۸٫۳۷۴ کیلومتر مربع معادل بیش از ۹۹٪ کل توسعه را دربر می‌گیرد. در مقابل، گسترش درونی (Infilling) تنها ۰٫۱۶۶۷ کیلومتر مربع و گسترش پراکنده (Outlying) حدود ۰٫۱۰۰۵ کیلومتر مربع سهم داشته و عمدتاً در حاشیه‌های دورافتاده مشاهده شده است. تحلیل متریک‌های سیمای سرزمین نشان داد طی این دوره، مساحت کاربری شهری از حدود ۷۲.۵ میلیون مترمربع به بیش از ۱۴۶ میلیون مترمربع افزایش یافته؛ اراضی کشاورزی از ۷۹ میلیون مترمربع به کمتر از ۴ میلیون مترمربع و اراضی طبیعی از ۴۱ میلیون مترمربع به حدود ۱۱ میلیون مترمربع کاهش یافته‌اند. همچنین شاخص LPI شهری به ۱۰۰٪ رسیده که بیانگر یکپارچگی کامل لکه‌های شهری و حذف پراکندگی قبلی است. برای ارتقاء دقت نتایج، از رویکرد یادگیری ماشین (ML) با الگوریتم‌های Random Forest و SVM استفاده و طبقه‌بندی کاربری‌ها با ماتریس اغتشاش (Confusion Matrix) اعتبارسنجی شد. نتایج حاکی از دقت کلی بالای ۹۰٪ و ضریب کاپای حدود ۰٫۸۵ بود که اعتمادپذیری بالای شاخص LEI را تأیید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

• گسترش شهری
• سیمای متریک
• ML
• LEI
• LM

موضوعات

• جغرافیا و برنامه ریزی شهری

عنوان مقاله [English]

Analysis of Shiraz Urban Expansion Using LEI Index and Landscape Metrics (1999-2025) with RS & GIS with Validation Based on ML Machine Learning

نویسندگان [English]

• Sajjad Tabe Bardbar ¹
• Mohammad Ebrahim Afifi ²
• Abdolrasoul Ghanbari ³

¹ PhD in Geography and Urban Planning, Larestan Branch, Islamic Azad University, Larestan, Iran.

² Associate Professor, Department of Geography, Larestan Branch, Islamic Azad University, Larestan, Iran.

³ Assistant Professor, Department of Geography, Larestan Branch, Islamic Azad University, Larestan, Iran.

چکیده [English]

The rapid expansion of cities in Iran, particularly in metropolitan areas such as Shiraz, has had profound impacts on land use, the environment, and spatial planning. This study aims to analyze the physical expansion of Shiraz between 1999 and 2025, utilizing the Landscape Expansion Index (LEI) and a set of landscape metrics (CA, ND, NT, LPI, ED, LSI). Land use data were derived and processed from multi-temporal Landsat satellite imagery in a GIS environment using remote sensing techniques. The LEI results indicate that edge-expansion has been the dominant pattern of urban growth in Shiraz, covering approximately 138.374 square kilometers, which accounts for more than 99% of the total expansion. In contrast, infilling accounted for only 0.1667 square kilometers and outlying expansion for about 0.1005 square kilometers, both primarily observed on distant urban fringes. Landscape metrics analysis revealed that, over this period, urban land area increased from about 72.5 million square meters to over 146 million square meters; agricultural land declined from 79 million square meters to less than 4 million square meters, and natural lands decreased from 41 million square meters to around 11 million square meters. Furthermore, the urban Largest Patch Index (LPI) reached 100%, indicating complete consolidation of urban patches and the elimination of former spatial fragmentation. To enhance the accuracy of results, a machine learning (ML) approach was employed using Random Forest and Support Vector Machine (SVM) algorithms, with land use classifications validated through a confusion matrix.

کلیدواژه‌ها [English]

• Urban expansion
• Metric map
• ML
• LEI
• LM