Using Landscape Metrics to Assess the Structure Changes of the Landscape of Gharasou Watershed in Kermanshah

Document Type : Research Article

Authors

• Habib Nazarnejad
• Morteza Hoseini
• Tayebeh Irani

Urmia University

10.22067/geo.v7i2.66958

Abstract

Introduction

Sustainability of natural resources is directly or indirectly related to surface cover of the region. Therefore, the maintenance of coordination between sustainable resources and socioeconomic needs and the increasing environmental awareness and efforts to manage sustainable natural resources require studying land use monitoring and land cover and its changes for time scales and in different locations. Land cover and its changes are important variables which have significant effects on the environment and its processes. The increase in population and the development of human activities over the last few decades have significantly affected the earth's surface. The change in land use and non-use of land has increased the suitability of the destruction process. Therefore, it is necessary to investigate the relationship between changes made in different uses and each of its consequences for their correct and optimal management. Attention to the development of remote sensing science in the past years along with these changes, various methods, and algorithms have been developed to investigate the changes in applications. One of these methods, which focuses on the quantization of the spatial structure of the terrestrial landscape (In fact, it means the surface of the earth, where there are different spots that set up a particular arrangement of topography, vegetation, and land use and in which a combination of local ecosystems or land uses have been replicated in a similar form) is the landscape metrics. These metrics are able to provide a great deal of information about the structure and modifications of the constituent parts of the land in a patches space of time. Landscape metrics are in three levels, including the entire area of the landscape (the integrated and various types of classes and patches in the landscape), the level of user classes and land cover (all patches representing a type of user or a type of cover), and the surface of the patch (defined as single patches and spatial properties, the type of content, and the texture of the patches) are measurable.

Materials and Methods

In this research, by studying and reviewing scientific sources and obtaining expert knowledge of the bachelor, regarding the suitability of the measures with the purpose of the research and considering the correlation between their concept, set of measures of composition and distribution of facial features were selected for the present study.

Results and Discussion

The assessment of the number of patch on the class level showed that the greatest change during this period was in the number of patches pertaining to the agricultural and human-made class, which indicates the fragmentation and the disturbance in the land reated as a result of the expansion of agricultural land and human beings. The comparison of patch density at the level of the class show that the expansion of human land and increasing agricultural use, the development of activities, and user changes have caused the density of rangeland patches to be reduced and have a greater fragmentation than other classes. The results of the increase in the number of patch from 67291 to 112382 at the surface of the landscape indicate the decomposition and reduction of continuity with the help of which it is possible to detect the processes involved in the decomposition and fragmentation of the landscape surface. In addition, the results of the increase in the patch density on the surface of the landscape from 34.28 to 57.25 per 100 hectares indicates the fragmentation of the landscape during the studied period. The results of the surface of the landscape for a Contag metric indicate a decrease in integrity and an increase in fragmentation, and for Shannon diversity metric, an increase in diversity in land use change.

Conclusions

Generally, in order to understand the changes in the landscape structure areas, changes in natural environments should all be assessed on a time basis. Therefore, in this research, it was necessary to analyze landscape in the time frame of the study in order to evaluate the changes in the applications. The determination of the uses indicates that the watersheds have created patches in the region over the past years (various agricultural and human resources). Using the metrics at the level of the class and landscape, the results of the study indicate that the shape of the land is generally fragmentary in terms of the integrity of the structural elements.

Keywords

• Landscape Metrics
• land use
• Gharasou watershed
• Fragstats Software

---

References

اسکندری، سعیده؛ مرادی، ایوب؛ اولادی، جعفر؛ 1390. کاربری اراضی و تحلیل سیمای سرزمینی روستای گِل سفید از نظر زیست محیطی با استفاده از RS و GIS. آمایش سرزمین، دوره 3، شماره 4، 137-162.

اکبری، الهه؛ شکاری بادی، علی؛ 1393. پردازش و استخراج اطلاعات از داده‌های ماهواره‌ای با استفاده از نرم‌افزار ENVI. نشر دانشگاهی فرهمند، 224 صفحه.

آرخی، صالح؛ فتحی زاد، حسن؛ 1393. مطالعه و تحلیل تخریب در حوزه آبخیز دویرج استان ایلام با استفاده از متریک‌های اکولوژیکی سیمای سرزمین (سنجش از دور و GIS). تحقیقات مرتع و بیابان ایران، دوره 21، شماره 3، 466-481.

براتی، بهزاد؛ جهانی، علی؛ زبردست، لعبت؛ رایگانی، بهزاد؛ 1396. ارزیابی یکپارچگی مناطق حفاظت شده با به کارگیری رهیافت اکولوژی سیمای سرزمین (منطقه مورد مطالعه: پارک ملی و پناهگاه حیات وحش کلاه قاضی). آمایش سرزمین، دوره 9، شماره 1، 153-168.

پورخباز، حمیدرضا؛ محمدیاری، فاطمه؛ اقدر، حسین؛ توکلی، مرتضی؛ 1394. رویکرد آمایشی در مدل‌سازی تغییرات کاربری اراضی شهرستان بهبهان با به‌کارگیری تصاویر ماهواره‌ای چند زمانه. آمایش سرزمین، دوره 7، شماره 2، 187-207.

دژکام، سید صادق؛ جباریان امیری، بهمن؛ درویش‌صفت، علی اصغر؛ 1394. پایش تغییرات سیمای سرزمین با استفاده از تحلیل سینوپتیک و تصاویر ماهواره‌ای (مطالعه موردی: شهرستان رشت). محیط زیست طبیعی، دوره 68، شماره 2، 225-238.

رضایی، فاطمه؛ فلاحتکار، سامره؛ داداش‌پور، هاشم؛ 1396. تغییرات فضایی-زمانی شکل شهرهای ساحلی و غیرساحلی استان مازندران با به‌کارگیری سنجه‌های سیمای سرزمین. آمایش سرزمین، دوره 9، شماره 1، 57-79.

زاهدی‌فرد، ندا؛ خواجه‌الدین، سید جمال‌الدین؛ جلالیان، احمد؛ 1383. کاربرد داده‌های رقومی سنجنده TM در تهیه نقشه کاربری اراضی حوزه آبخیز رودخانه بازفت شهرکرد. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، دوره 8، شماره 2، 91-105.

شایسته، امین؛ کریم‌زاده، حمیدرضا؛ سلطانی، سعید؛ سرحدی، علی؛ 1387. بررسی رابطه تغییر کاربری اراضی و تولید رسوب در حوزه آبخیز مندرجان اصفهان. همایش ژئوماتیک87، سازمان نقشه‌برداری کشور.

فیروزبخت، علی؛ پرهیزکار، اکبر؛ ربیعی‌فر، ولی اله؛ 1391. راهبردهای ساختار زیست محیطی شهر با رویکرد توسعه‌ پایدار شهری (مطالعه موردی: شهرکرج). پژوهش‌های جغرافیای انسانی، دوره 44، شماره 80، 213-239.

فیضی‌زاده، بختیار؛ سلمانی، سعید؛ 1395. مدل‌سازی تخریب اراضی کشاورزی بر اثر رشد و توسعه شهری با به‌کارگیری روش‌های شی‌پایه پردازش تصاویر ماهواره‌ای در محدوده شهری ارومیه. آمایش سرزمین، دوره 8، شماره 2، 177-202.

کرمی، آرش؛ فقهی، جهانگیر؛ 1390. بررسی کمّی کردن سنجه‌های سیمای سرزمین در حفاظت از الگوی کاربری اراضی پایدار مطالعه موردی: کهگیلویه و بویراحمد. محیط شناسی، دوره37، شماره60، 79-88.

میرزایی، محسن؛ ریاحی بختیاری، علیرضا؛ سلمان ماهینی، عبدالرسول؛ غلامعلی‌فرد، مهدی؛ 1392. بررسی تغییرات پوشش اراضی استان مازندران با استفاده از سنجه‌های سیمای سرزمین بین سال‌های 1389-1363. اکولوژی کاربردی، دوره 2، شماره 4، 37-54.

نوحه گر، احمد؛ جباریان امیری، بهمن؛ افراخته، روشنک؛ 1394. تحلیل کاربری سرزمین در بخش مرکزی گیلان با رویکرد اکولوژی سیمای سرزمین. جغرافیا و آمایش شهری، دوره 5، شماره 15، 197-214.

نوحه گر، احمد؛ زارع، غلامرضا؛ 1391. استخراج پهنه‌های شوری خاک در مناطق خشک و نیمه خشک با استفاده از داده‌های سنجش از دور (مطالعه موردی: شهرستان داراب). جغرافیا و مخاطرات طبیعی، دوره 1، شماره 1، 49-64.

Apan, A., Raine, S., & Paterson, M., 2002. Mapping and Analysis of changes in the riparian landscape structure of the Lockyer valley catchment, Queensland, Australia. Landscape and Urban Planning, 59(1): 43-57.

Castillo, E. M., Garcia-Martin, A., Aladren, L.A.L. & de Luis, M., 2015. Evaluation of forest cover change using remote sensing techniques and landscape metrics in Moncayo Natural Park (Spain), Applied Geography, 62(1): 247-255.

Forman, R.T.T., & Godron, M., 1986. Landscape Ecology. Springer, 640p.

Herold, M., Couclelis, H., & Clarke, K., 2005. The role of spatial metrics in the analysis and modeling of urban landuse change. Journal of Computers, Environment and Urban Systems, 29(4): 369-399.

Lillesand, T.M., Kiefer, R.W., & Chipman, J.W., 2004. Remote Sensing and Image Interpretation. Fifth edition, Wiley and Sons. New York, 812p.

Matsushita, B., Xu, M., & Fukushima, T., 2006. Characterizing the changes in Landscape structure in the lake Kasumigaura basin, Japan using a high-quality GIS dataset. Landscape and Urban Planning, 78(3): 241-250.

McGarigal, K., 2015. Fragstats User Manual, Version 4.2. University of Massachusetts Amherst, 182p.

Richards, J.A., 2013. Remote Sensing Digital Image Analysis: An Introduction, 5nd Edition, Springer, 494p.

Zhang, L., Wu, J., Zhen, Y., & Shu, J., 2004. A GIS-based gradient analysis of urban landscape pattern of Shanghai metropolitan area, China. Landscape Urban Planning, 69(1):1-16.

Zhou, T., Wu, J., & Peng, Sh., 2012. Assessing the effects of landscape pattern on river water quality at multiple scales: A case study of the Dongjiang River watershed, China. Ecological Indicators, 23(1): 166-175.