المحاكاة المكانية للتخطيط والتنمية الحضرية في واحة الأحساء باستخدام نموذج السلوك الذاتي الخلوي- ماركوف (CA-Markov)

Spatial Simulation of Urban Planning and Development in Al-Ahsa Oasis Using the Cellular Automata model - CA-Markov

أ. نشمية بنت سعود الحجوري

Lecturer. Nashmiah Saud Alhujuri

أ.د. محمد بن إبراهيم الدغيري

Prof. Mohammed bin Ibrahim Aldagheiri

الكلمات المفتاحية: الأحساء, التنمية الحضرية, التخطيط الحضري, السلوك الذاتي الخلوي-ماركوف, معامل كابا, Al-Ahsa, Urban Development, Urban planning, Cellular Automata-Markov, kappa coefficient

DOI: 10.36046/2162-000-013-020

تتطلب إدارة البيئة الحضرية ضرورة التخطيط الملائم للأنشطة التنموية وسياساتها المكانية، في جميع المجمعات السكانية في المدن والقرى على مستوى الدولة عامة؛ إذ تسعى الدراسة إلى تكامل الجوانب الإحصائية والمكانية والزمانية في التحليل والتفسير في موضوعها، وذلك من خلال منهج الدمج بين برامج نظم المعلومات الجغرافية (GIS-ArcMap10.8)، والاستشعار عن بعد (Idrisi TerrSet 17)؛ بهدف تحقيق التكامل في بناء النماذج.

قامت الدراسة باستخدام نموذج تغير الأرض (land change modeler) لرصد التغيرات الحضرية، وكشف التباينات المكانية خلال المدة من (2000-2020م)، ثم باستخدام نموذج السلوك الذاتي الخلوي-ماركوف (CA-Markov) لمحاكاة النمو الحضري في المستقبل، والتنبؤ بالتغيرات الحضرية المتوقعة حتى 2040م، وتحديد اتجاهات النمو الحضري في واحة الأحساء، ثم تفسيرها بالمقارنة والتحليل.

اعتمدت الدراسة في بياناتها على مستشعرات وأقمار OLI-TIRS) /Landsat7/8-ETM+)، بواقع مرئيتين فضائيتين لعامي (2000/2020م)، بدقة مكانية 30 مترًا، ونظام إسقاط (UTM zone 38N)، إضافة إلى خريطة الأساس لواحة الأحساء، الصادرة مِن أمانة الأحساء عام 1436هـ، كما استُعين بالدراسة الميدانية لمراجعة عينات Training Area التصنيف الموجه Supervised Classification، واستنباط خريطة النمو الحضري في منطقة الدراسة، وقد أوضحت الدراسة كميًّا ومكانيًّا أن الزيادة الحضرية كانت إيجابية على حساب المناطق الفضاء، وكانت سلبية على حساب المناطق الزراعية، وقد استكملت الدراسة المحاكاة المكانية والتنبؤ المستقبلي للتغيرات المساحية المتوقعة حتى2040م، التي بلغت مساحتها (626) كم2، وقامت الدراسة بتقويم الدقة بتطبيق معامل كابا (Kappa) لقياس مدى التوافق والاختلاف بين النموذجين، وتلخصت نتائج هذا الدراسة في أن هناك استمرارية في الاتجاه التصاعدي في الزيادة الحضرية بصورتها العامة، ويعد هذا التزايد حالة إيجابية نتيجة الزيادة السكانية المتوقعة وما يترتب عليها من توسع عمراني وأنشطة اقتصادية، كما اتفقت اتجاهات محاور انتشار النمو الحضري المستقبلي مع الاتجاه نفسه بين النموذجين، ويشير ذلك إلى أن الخطط التنموية تسير بشكل صحيح في حال استمرار الظروف الطبيعية والبشرية ذاتها، وأوصت الدراسة بتكامل الدمج بين النماذج بنسبة توافق عالٍ.


Urban environment management requires the necessity of appropriate planning for development activities and their spatial policies, in all population complexes from cities or villages at the national level in general. The study seeks to integrate the statistical, spatial and temporal aspects of analysis and interpretation in its subject, through the approach of integrating geographic information systems (GIS-ArcMap10.8) and remote sensing (Idrisi TerrSet 17) programs, with the aim of achieving integration in building models. The study used the land change modeler to monitor urban changes, revealing spatial variations for the extended period (2000/2020 AD) , and then using the Cellular Automata-Markov model to simulate urban growth in the future, and to predict expected urban changes up to 2040 AD, identifying urban growth trends in Al-Ahsa Oasis and thus interpreting them by comparison and analysis. The study relied in its data on the (Landsat7/8-ETM+) satellites, with two satellite visuals for the years (2000-2020 AD) , with a spatial accuracy of 30 meters, and a projection system (UTM) , in addition to the base map of Al-Ahsa Oasis issued by the Municipality of Al-Ahsa 2015. The field study was also used to review the classification samples of Supervised Classification, and extracting the map of urban growth in the study area.

The study explained quantitatively and spatially the positive urban increase at calculating of the space areas, and its negativeness at calculating the agricultural areas. The study also completed the spatial simulation and future prediction of the expected spatial changes until 2040 AD in Al-Ahsa Oasis, which has an area of (626) km2, and the study evaluated the accuracy by applying (Kappa) coefficient to measure the extent of compatibility and difference between the two models.

The results of this study summarized that there is a continuity in the upward trend in the urban increase in its general form, and this increase is a positive case as a result of the expected population increase and the consequent urban expansion and economic activities. The trends of urban growth axes between the two models also agreed in the same direction, and this indicates that the development plans are proceeding correctly if the same natural and human conditions persist, and the study recommended the merge integration between the models with a high agreement.


المراجع العربية:

المخطط الإقليمي لمحافظة الأحساء، (2019م)، بيانات غير منشورة، أمانة الأحساء.

الهيئة العامة للإحصاء، نتائج تفصيلية التعداد العام للسكان والمساكن لعام 2010م.

وزارة الاقتصاد والتخطيط، موجز أهداف وسياسات خطة التنمية العاشرة وأولوياتها، 2019م.

وزارة الشؤون البلدية والقروية والإسكان (2015م)، وكالة الوزارة لتخطيط المدن، اللائحة التنفيذية المحدثة لقواعد النطاق العمراني حتى عام 1405هـ. تاريخ الدخول7/7/2022م

https://momrah. gov. sa/ar/regulations?pageNumber=3&type=221

وزارة الشؤون البلدية والقروية والإسكان، (2019م)، مستقبل المدن السعودية، تقرير الرؤية العمرانية للأحساء، 29/8/2020م

https://saudiarabia. un. org/ar/40086-alrwyt-almranyt-alshamlt-lmdynt-alahsa

وزارة الشؤون البلدية والقروية، الأنظمة واللوائح-الأراضي البيضاء، استرجاع بتاريخ17/8/2021

https://idlelands. housing. gov. sa/ar/page/121

الهيئة العامة للإحصاء، (1437هـ)، تقديرات السكان للمناطق الإدارية والمحافظات خلال المدة من 2010- 2025م، 25/5/2020م، 

https://www. stats. gov. sa/

http://geographyfieldwork. com/nearest_neighbour_analysis

هيئة المساحة الجيولوجية الأمريكية (USGS)، مرئيات فضائية للقمر الصناعي لاندسات لعامي 2000/2020م. https://www. usgs. gov/

الجياشي، يحيى عبد المحسن فليح، (2008م)، النمو الحضري وأثره في اتجاهات التوسع العمراني في مدينة السماوة: دراسة في جغرافية المدن، رسالة ماجستير، كلية الآداب، جامعة القادسية، العراق.

الحيدري، علي وآخرون، (2002م)، التصميم الحضري، والهيكل والدراسات والميدانية، مكتبة مدبولي، الطبعة الأولى، القاهرة.

العامري، رافد موسى عبد حسون، (2021م)، محاكاة النمو العمراني وتغير استعمالات الأرض في مدينة الديوانية باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية، مجلة آداب الكوفة، المجلد1، العدد49.

العنقري، خالد محمد، (1986م)، الاستشعار عن بعد وتطبيقاته في الدراسات المكانية، دار المريخ، الرياض.

المبارك، حصة عبد العزيز، والحاجي، زكية راضي، (2019م)، تحليل أثر ارتفاع درجات الحرارة على التوسعات العمرانية الأفقية: محافظة الأحساء دراسة تطبيقية باستخدام تقنية الاستشعار عن بُعد وGIS، المجلة العربية للدراسات الجغرافية، العدد2.

المصيلحي، فتحي محمد، (1994م)، مناهج البحث الجغرافي، الطبعة الأولى، مركز معالجة الوثائق، شبين الكوم.

حسن، خديجة عبد الزهرة، 2007م، الأطر النظرية لنظم المعلومات الجغرافية، مجلة آداب البصرة، جامعة البصرة، العدد22، ص284-285.

داود، جمعة محمد، 2014م، أسس التحليل المكاني في إطار نظم المعلومات الجغرافية، مكة المكرمة، المملكة العربية السعودية.

عبده، وسام الدين محمد، (2013م)، مقدمة إلى الاستشعار عن بعد وتطبيقاته، الطبعة الأولى، مكتبة المتنبي، الدمام.

علي، مصطفى حلو، (2018م)، دراسة تغيرات الغطاء الأرضي واستعمالات الأرض في محافظة ميسان باستخدام تقنيتي الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية، أطروحة دكتوراة، كلية التربية، جامعة البصرة، العراق.

ترجمة المراجع العربية:

Ministry of Municipal and Rural Affairs and Housing (2015) , Vice-Ministry for Town Planning, updated executive regulations for urban zone rules until 1405 AH. Entry date 7/7/2022 AD https://momrah. gov. sa/ar/regulations?pageNumber=3&type=221

Ministry of Municipal and Rural Affairs and Housing, (2019) , The Future of Saudi Cities, Urban Vision Report for Al-Ahsa, August 29, 2020 AD https://saudiarabia. un. org/ar/40086-alrwyt-almranyt-alshamlt-lmdynt-alahsa

Ministry of Municipal and Rural Affairs, (2021) , Rules and Regulations - White Lands, retrieved on August 17, 2021AD https://idlelands. housing. gov. sa/ar/page/121

General Authority for Statistics, (1437 AH) , population estimates for administrative regions and governorates during the period from 2010-2025 AD, 5/25/2020,

https://www. stats. gov. sa/

http://geographyfieldwork. com/nearest_neighbor_analysis

US Geological Survey (USGS) , Landsat satellite visuals for the years 2000-2020, 30m resolution. https://www. usgs. gov/

Al-Jiashi, Yahya Abdul-Mohsen Falih, (2008) , Urban Growth and its Impact on Urban Expansion Trends in the City of Samawah: A Study in the Geography of Cities, Master's Thesis, College of Arts, University of Al-Qadisiyah, Iraq.

Al-Haidari, Ali and others, (2002) , Urban Design, Structure and Field Studies, Madbouly Library, first edition, Cairo.

Al-Amiri, Rafid Musa Abd Hassoun, (2021) , Simulation of Urban Growth and Land Use Change in the City of Diwaniyah using Remote Sensing Techniques and Geographic Information Systems, Kufa Adab Journal, Volume 1, Issue 49.

Al-Anqari, Khaled Muhammad, (1986) , Remote Sensing and its Applications in Spatial Studies, Dar Al-Marikh, Riyadh.

Al-Mubarak, Hessa Abdel-Aziz, and Al-Haji, Zakia Radi, (2019) , analyzing the impact of high temperatures on horizontal urban expansion: Al-Ahsa Governorate, an applied study using remote sensing technology and GIS, Arab Journal of Geographical Studies, No. 2.

Al-Moselhi, Fathi Muhammad, (1994 AD) , Geographical Research Methods, first edition, Document Processing Center, Shebin El-Koum.

Hassan, Khadija Abdul-Zahra, (2007) , Theoretical Frameworks for Geographic Information Systems, Basra Literature Journal, University of Basra, No. 22, pp. 284-285.

Daoud, Jumaa Muhammad, (2014) , The Foundations of Spatial Analysis in the Framework of Geographic Information Systems, Makkah Al-Mukarramah, Kingdom of Saudi Arabia.

Abdo, Wissam Al-Din Muhammad, (2013) , an introduction to remote sensing and its applications, first edition, Al-Mutanabi Library, Dammam.

Ali, Mustafa Helou, (2018) , Studying changes in land cover and land uses in Maysan Governorate using remote sensing and GIS technologies, PhD thesis, College of Education, University of Basra, Iraq.

Regional Plan for Al-Ahsa Governorate, (2019) , unpublished data, Al-Ahsa Municipality.

General Authority for Statistics, (2010) , Detailed Results of the General Population and Housing Census for the year.

Ministry of Economy and Planning, (2019) , Summary of Objectives and Policies of the Tenth Development Plan and its Priorities.

المراجع الأجنبية:

Eastman, Ronald. J. (2012) ; "IDRISI Selva Tutorial", Clark University, Manual Version 17.

Maher M Aburas, Sabrina H Abdullah, Mohammad F Ramli, Zulfa H Ash'aari and Mohd Sanusi S Ahamad, (2018) ; Simulating and monitoring future land-use trends CA-Markov and LOM models, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Sciences 169, p.1.

Mohammad Rahim Rahnama, (2021) ; Forecasting land-use changes in Mashhad Metropolitan area using Cellular Automata and Markov chain model for 2016-2030, Sustainable Cities and Society: v.64.

Narayan, M., Kumar, P. R., Kshitij, M. (2014) ; “ Predic- tion Of Land Use Changes Based On Land Change Modeler (Lcm) Using Remote Sens- ing: A Case Study of Muzaffarpur (Bihar) , India”, Journal of the Geographical Institute ‘Jovan Cvijic’ SASA, 64 (1): p.127

-Tilahun, A. and Teferie, B. (2015) “Accuracy Assessment of Land Use Land Cover Classification using Google Earth”. American Journal of Envi- ronmental Protection. 4 (4): p.193.