Using USISM to Monitor Land Use Change and Its Effects on Urban Inundation (A Case Study of Damghan Urban Basin)

Document Type : Research Paper

Authors

1 Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Semnan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Semnan, Iran.

2 Professor of Sari Agricultural Sciences & Natural Resources ,University Sari

3 Associate Professor of Sari Agricultural Sciences & Natural Resources ,University Sari.

Abstract

Land use change due to human activities is one of the most important issues in regional planning and development. Damghan urban basin has in recent years undergone many changes of the sort, including intensely increased urban population, physical expansion of urban and rural settlements, and disappearance of green spaces converted into residential areas. These changes have resulted in many flooding and inundation events within the urban area. The satellite technology can be exploited to identify such changes and the areas affected. For the purposes of this study, use was made of the ETM+ images of 2003 and the OLI images of 2015 obtained from Landsat to calculate the inundation conditions in Damghan urban basin using the USISM method. The ETM+ results showed a kappa coefficient of 75% and an overall accuracy of 0.67% while those of OLI images were 80% and 0.74%, respectively. The images revealed that green spaces had been converted to residential and commercial sites at a rate of 28% in 12 years. Meanwhile, agricultural land was found to have increased during the same period but barren lands to have decreased.

Keywords

References

  1. رحیمی، د.، رحیمی، ی. 1395. بررسی اثر تغییرات اقلیمی و کاربری ارضی بر سیلاب در شمال ایران (حوضه مادرسو). جغرافیا و برنامه ریزی محیطی. 27(1): 102-89.
  2. زارع، م.، تیموریان، ت.، جوری، م.ح. 1396. پایش تغییرات کاربری اراضی /پوشش با استفاده از شاخص­های شدت تغییرات، درجه پویایی و مقایسه پس از طبقه بندی. فصلنامه اکوسیستم های طبیعی ایران. 8(1): 136-123.
  3. سبزقبایی، غ.، جعفرزاده. ک، دشتی. س.س.، یوسفی‌خانقاه، ش.، بزم‌آرا‌ بلشتی، مژ. 1396. آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش‌های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: شهرستان قائم‌شهر). فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست. 19(3): 157-143.
  4. سنجری، ص. 1397. بررسی روند تغییرات کاربری اراضی منطقه بم. نشریه مدیریت اراضی. 4(1): 31-21.
  5. شتایی، ش.، عبدی، ا. 1386. تهیه نقشه کاربری اراضی در مناطق کوهستانی زاگرس با استفاده از داده­های سنجنده ETM+ منطقه مورد مطالعه: حوضه سرخاب خرم­آباد لرستان. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 14(1): 139-129.
  6. فارسی، ج.، م. یوسفی. 1392. آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از داده­های سنجش از دور مطالعه موردی: دشت بجنورد فصلنامه جغرافیا و مطالعات محیطی، 2 (7): 106-95.
  7. فتحی زاد، ح.، ح. کریمی، م. توکلی، م. بازگیر. 1392. بررسی روند تغییرات کاربری اراضی در حوضه آبخیز خشک و نیمه - خشک دویرج با استفاده از سنجش از دور و GIS. اولین کنفرانس بین­لمللی اکولوژی سیمای سرزمین. دانشگاه اصفهان.
  8. کاظمی، م.، ا. نوحه­گر، م. قصردشتی­روشن، پ. رضائی. 1391. بررسی تأثیر تغییر کاربری اراضی بر پتانسیل سیل‏خیزی (مطالعه موردی حوزه آبخیز تنگ بستانک شیراز). فصل‌نامه علمی - پژوهشی پژوهش‌های فرسایش محیطی. ۲ (۱) :41-28.
  9. کریمی سنگچینی، ا.، م، اونق. ا. سعدالدین. ا. یوسفی مبرهن. 1399. پیش بینی اثر حالت‌های ممکن مدیریت پوشش گیاهی بر حجم رواناب و آلاینده های رودخانه‌یی با مدل L-THIA در آبخیز حبله رود. پژوهش های آبخیزداری. 33(3): 36-52.
  10. کریمی، ص.، ح. غضنفرپور، ن. علیمرادی­پور. 1397. مقایسه و تحلیل جغرافیایی خطر آب‌گرفتگی در معابر شهری (مورد مطالعه: معابر مناطق چهارگانۀ شهر کرمان). مدیریت مخاطرات محیطی (دانش مخاطرات سابق)، 5 (1): 34-17.
  11. کریمی فیروزجایی، م.، م. کیاورز. م. کلانتری. 1397. پایش و پیش‏ بینی تغییرات کاربری اراضی و گسترش فیزیکی شهر بابل در دوره زمانی 1419-1364 با استفاده از تصاویر چندزمانه لندست. فصلنامه علمی ـ پژوهشی برنامه ریزی توسعه کالبدی، (پیاپی 11): 32-52.
  12. مافی، ع.ا.، غ. ر .مرادی، س. حیاتی، ر. ا خیام پور. 1393. مدیریت و دفع رواناب های شهری با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تکنیک River tools (مطالعۀ موردی: منطقۀ یک شهر اهواز). جغرافیا و توسعه ناحیه ای. 12(22): 15-1
  13. یوسفی مبرهن، ا.، ک. سلیمانی، ق. وهاب­زاده. 1395. شبیه­سازی رگبار - آب­گرفتگی مبتنی بر سامانه اطلاعات جغرافیایی در حوضه شهری دامغان. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 7 (1): 39-26.
  14. Adami, M., B.F.T. Rudorff., R.M. Freitas., D.A. Aguiar., L.M. Sugawara., and M.P. Mello. 2012. Remote sensing time series to evaluate direct land use change of recent expanded sugarcane crop in Brazil. Sustainability. 4(4): 574-585.
  15. Amaguchi, H., A. Kawamura., J. Olsson., T. Takasaki. 2012. Development and testing of a distributed urban storm runoff event model with a vector-based catchment delineation. Journal of Hydrology. 420–421: 205–215.
  16. Apirumanekul, C. 2001. Modeling of Urban Flooding in Dhaka City. Master Thesis No. WM-00-13, Asian Institute of Technology, Bangkok.
  17. Ashraf, M., and Y.D. Yasushi. 2009. Land use and land cover change in Greater Dhaka, Bangladesh: Using remote sensing to promote sustainable urbanization. Applied Geography. 29: 390-401.
  18. Boori, M.S., V. Voženílek., K. Choudhary. 2015. Land use/cover disturbance due to tourism in Jeseníky Mountain, Czech Republic: A remote sensing and GIS based approach. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 18(1): 17-26.
  19. Cheng, X.T. 2010. Urban water disasters and strategy of comprehensive control of water disaster. Journal of Catastrophol. 25 (s): 10–15.
  20. Haifing, J., L. Yuwen., L. Shaw., and ch.Yu. Yorung. 2012. Planning of LID-BMPs for urban runoff control. The case of BeijingOlympic village. Technology for Sustainable Water Environment Separation and Purification Technology, 140, pp: 112-119.
  21. Hsu, M.H., S.H. Chen.,            and T.J. Chang. 2000. Inundation simulation for urban drainage basin with storm drainage system. Journal of Hydrology. 234: 21–37.
  22. Kusky, T. 2008. Floods: Hazards of Surface and Groundwater Systems, Facts on File publishing, New YorkEkstrom, M.; Fowler, H.J.; Kilsby, G.G.; Jones, P.D; 2003. New estimates of future changes in extreme rainfall across the UK using regional climate model integrations2. Future estimates and use in impact studies. Journal of Hydrology, Vol 300, pp: 234-251.
  23. George, J. 2016. Land Use/Land Cover Mapping With Change Detection Analysis of Aluva Taluk Using Remote Sensing and GIS. International Journal of Science, Engineering and Technology, 4(2): 383-389.
  24. Gouldby, B., P. Sayers., J. Mulet-Marti., M.A.A.M. Hassan., and D. Benwell. 2008. A methodology for regional-scale flood risk assessment. Water Management. 161 (3): 169–182.
  25. Krupka, M., S. Wallis., S. Pender., and S. Neélz. 2007.Some practical aspects of flood inundation modelling, Transport phenomena in hydraulics, Publications of the Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences, E-7 (401): 129 –135.
  26. Lhomme, J., P. Sayers., B. Gouldby., P. Samuels., M. Wills., and J. Mulet-Marti. 2008. Recent Development and Application of a Rapid Flood Spreading Method. Flood Risk Management: Research and Practice – Samuels et al. (Eds), 15-24.
  27. Mark, O., S, Weesakul., C. Apirumanekul., S.B. Aroonnet., and S. Djordjevic. 2004. Potential and limitations of 1D modeling of urban flooding. Journal of Hydrology. 35: 159–172.
  28. Melesse A.M. and J.D. Jorda. 2003. Spatially distributed watershed mapping and modeling, Thermal maps and vegetation Indices to enhance land cover and surface microclimate mapping; Part I. Journal of Spatial Hydrology 3: 325-338.
  29. Mccuen, R.H. 1982. A Guide to Hydrologic Analysis Using SCS Method. Prentice- Hall Inc., Englewood Cliffs, 67–97.
  30. Portugués-Mollá I., X. Bonache-Felici., J.F. Mateu-Bellés., and J.B. Marco-Segura. 2016. A GIS-based model for the analysis of an urban flash flood and its hydro-geomorphic response. The Valencia event of 1957. Journal of Hydrology 380: 114–121.
  31. Pradeep, K.B., J.A. Barry., and Y.L. James. 2006. Runoff quality analysis of urban catchments with analytical probabilistic models. Journal of Water Resources Planning and Management. 132 (1) : 4–14.
  32. Qiu, J.W., N. Li., X.T. Cheng. 2000. The simulation system for heavy rainfall in Tianjin City. Journal of. Hydraulic Engineering. 11: 34–42.
  33. Rawat, J.S., V. Biswas and M. Kumar. 2013. Changes in land use/cover using geospatial techniques: A case study of Ramnagar town area, district Nainital, Uttarakhand, India. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences. 16: 111-117.
  34. Sidhu, N., M.S. Rishi., and R. Singh. 2016. Spatio-Temporal Study of the Distribution of Land Use and Land Cover Change Pattern in Chandigarh, India Using Remote Sensing and GIS Techniques. In Geostatistical and Geospatial Approaches for the Characterization of Natural Resources in the Environment (pp. 785-789). Springer International Publishing.
  35. Wei, O.Y., B.B. Gu., F.H. Hao., H.B. Huang., J.G. Li., and Y.W. Gong. 2012. Modeling urban storm rainfall runoff from diverse underlying surfaces and application for control design in Beijing. journal ofEnvironment Management. 113: 467–473.
  36. Woodward, D.E., R.H. Hawkins., R. Jiang., A.T. Hjelmfelt., J.A. Van Mullem., and Q.D. Quan. 2003. Runoff curve number method: examination of the initial abstraction ratio. In: Proc. ASCE Conf. Proc., Philadelphia, PA, vol. 118, pp. 308.
  37. Yin, Z.E., S.Y. Xu., J. Yin., and J. Wang. 2010. Small-scale based scenario modeling and disaster risk assessment of urban rainstorm water-logging. Acta Geographica Sinica. 65 (5): 553–562.
  38. Yu, D., and S.N. Land. 2006. Urban fluvial flood modeling using a two-dimensional diffusion-wave treatment: Part1 Mesh resolution effects. Hydrological Processes. 20(7): 1567–1583.
  39. Zhang, S.H., T.W. Wang., and B.H. Zhao. 2014. Calculation and visualization of flood inundation based on a topographic triangle network. J. Hydrol. 509: 406–415.
  40. Zhang, SH., and B. Pan. 2014. An urban storm-inundation simulation method based on GIS Journal of Hydrology, 517: 260–268.
  41. Zhao, D.Q., J.N. Chen., and Q.Y. Tong. 2008. Construction of SWMM urban drainage network model based on GIS. China Water Wastewater 24 (7): 88–91.
Land Management Journal
Volume 8, Issue 2
February 2021
Pages 239-251

Files

Share

How to cite

Statistics