مرور نظام‌مند بر نقش مدل‌های اتوماتای سلولی مبتنی بر GIS در تحلیل پراکنده‌رویی شهری و توزیع جمعیت؛ مطالعه تطبیقی با تأکید بر منطقه کلان‌شهری تهران

نوع مقاله : مروری

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته برنامه ریزی شهری، موسسه آموزش عالی مازیار، رویان، مازندران، ایران.
2 دکتری مهندسی منابع طبیعی و مدرس گروه فضای سبز، موسسه آموزش عالی مازیار، رویان، مازندران، ایران.
3 استادیار گروه شهرسازی و فضای سبز موسسه آموزش عالی مازیار رویان، رویان، مازندران، ایران.
چکیده
پراکنده‌رویی شهری به عنوان یکی از چالش‌های اساسی توسعه پایدار در کلان‌شهرها، با رشد افقی و غیرمتمرکز شهرها همراه است که پیامدهای گسترده زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی را به دنبال دارد. این مطالعه مروری نظام‌مند با هدف تحلیل جامع تحقیقات انجام‌شده در حوزه پراکنده‌رویی شهری و کاربرد مدل‌های اتوماتای سلولی مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) انجام شده است. با تأکید ویژه بر منطقه کلان‌شهری تهران، این پژوهش به بررسی تطبیقی ۲۰ مقاله کلیدی منتشرشده در بازه زمانی ۲۰۱۹-۲۰۲۵ از شهرهای مختلف ایران و جهان پرداخته است. یافته‌ها نشان می‌دهد که منطقه کلان‌شهری تهران با نرخ رشد مرکب سالانه حدود 5/2 درصد (بر اساس رشد مساحت از 123/60هکتار در ۱۹۸۵ به 701/142هکتار در ۲۰۲۰) مواجه است و بر اساس مدل هلدرن، اوج پراکنده‌رویی در دهه ۱۳۶۰ با ۷۵ درصد رشد ناشی از مساحت رخ داده است. یکپارچگی GIS با مدل‌های CA-Markov با ضریب کاپای 90/0در تهران، برای کاربردهای عملی برنامه‌ریزی مناسب‌ترین گزینه محسوب می‌شود. الگوهای فضایی متنوعی شامل رشد کم‌تراکم پیوسته، حاشیه‌ای، درونی، محوری-ساحلی، چندمرکزی و ترکیبی در مطالعات مختلف شناسایی شده است. بر اساس تحلیل محتوای ۸۰ مقاله داخلی، مهاجرت به شهر (۱۹ بار تکرار)، سیاست‌های دولتی (۱۶ بار)، رشد طبیعی جمعیت (۱۵ بار) و افزایش قیمت زمین (۱۴ بار) مهم‌ترین محرک‌ها هستند. مدل‌های پیشرفته مانند GSA-CA (دقت 52/98 -42/98 درصد)، UESP (دقت 5/92درصد) و ABM-learning نشان‌دهنده تحول رویکردها به سمت هوش مصنوعی است. پیامدهای این پدیده شامل از دست رفتن اراضی کشاورزی، افزایش هزینه‌های زیرساخت و نابرابری فضایی در دسترسی به خدمات شهری است. تحقیقات آینده باید بر توسعه مدل‌های یکپارچه جمعیت-کاربری، بهره‌گیری از کلان‌داده و هوش مصنوعی، ارزیابی اثربخشی سیاست‌ها، تحلیل‌های تطبیقی بین‌المللی و توسعه مدل‌های سه‌بعدی متمرکز شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

A Systematic Review of the Role of GIS-Based Cellular Automata Models in Analyzing Urban Sprawl and Population Distribution; A Comparative Study with Emphasis on the Tehran Metropolitan Are

نویسندگان English

Mohammadreza Feyzi 1
Zahra Zamani 2
Amin Ebrahimi Dehkordy 3
1 Master's student in Urban Planning, Maziar Royan Institute of Higher Education, Royan, Mazandaran, Iran.
2 PhD in Natural Resources Engineering and Lecturer in the Green Space Department, Maziar Royan Institute of Higher Education, Royan, Mazandaran, Iran.
3 Assistant Professor, Urban Planning and Green Space Department, Maziar Royan Institute of Higher Education, Royan, Mazandaran, Iran.
چکیده English

Urban sprawl, as one of the fundamental challenges of sustainable development in metropolitan areas, is associated with the horizontal and decentralized growth of cities, leading to extensive environmental, economic, and social consequences. This systematic review aims to comprehensively analyze the research conducted on urban sprawl and the application of GIS-based Cellular Automata (CA) models. With a special emphasis on the Tehran metropolitan area, this study comparatively reviews 20 key articles published between 2019 and 2025 from various cities in Iran and around the world. The findings indicate that the Tehran metropolitan area faces a compound annual growth rate of approximately 2.5% (based on the increase in built-up area from 60,123 hectares in 1985 to 142,701 hectares in 2020). According to the Holdren model, the peak of urban sprawl occurred in the 1980s (Solar Hijri calendar), with 75% of urban growth attributed to land area expansion rather than population growth. The integration of GIS with CA-Markov models, achieving a Kappa coefficient of 0.90 in Tehran, is identified as the most suitable option for practical planning applications. Diverse spatial patterns, including continuous low-density growth, marginal, infill, corridor-coastal, polycentric, and hybrid (leapfrog, infill, strip) developments, have been identified in various studies. Based on the content analysis of 80 domestic articles, migration to cities (19 occurrences), government policies (16 occurrences), natural population growth (15 occurrences), and land price increases (14 occurrences) are the most significant driving factors. Advanced models such as GSA-CA (accuracy 98.42–98.52%), UESP (accuracy 92.5%), and ABM-learning demonstrate a paradigm shift towards artificial intelligence and machine learning approaches. The consequences of this phenomenon include the loss of agricultural land, increased infrastructure costs, and spatial inequality in access to urban services. Future research should focus on developing integrated population-land use models, utilizing big data and artificial intelligence, evaluating policy effectiveness, conducting international comparative analyses, and developing 3D models.

کلیدواژه‌ها English

Cellular utomata
Criteria of Urban Development
Tehran Metropolitan Region
Urban growth modeling

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 30 مهر 1405