مدل سازی ارتباط بین شدت آلودگی صوتی و سنجه های سیمای سرزمین ساختارهای شهری و پوشش گیاهی با استفاده از روش جنگل تصادفی (مطالعه موردی شهر اصفهان)

نوع مقاله: مقالات پژوهشى اصیل کمی و کیفی

نویسنده

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.22038/jreh.2020.46187.1347

چکیده

رشد جمعیت و همچنین افزایش مهاجرت به شهرها در دهه‌های گذشته باعث افزایش تراکم جمعیت و همچنین سطح شهرهای بزرگ شده است. آلودگی صوتی یکی از مشکلات محیط‌زیستی در کلان شهرها است که در ابعاد مختلف روانی و جسمی سلامتی انسان را به مخاطره می‌اندازد. متاسفانه این نوع از آلودگی نسبت به سایر آلودگی‌ها کمتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از انجام این تحقیق مدل‌سازی ارتباط بین شدت آلودگی صوتی و سنجه‌های سیمای سرزمین ساختارهای شهری و پوشش گیاهی است. به این منظور، تعداد 67 ایستگاه در نقاط مختلف شهر اصفهان انتخاب و شدت صوت در زمان اوج ترافیک (ساعات 16 الی 19) در طی فصل زمستان اندازه‌گیری شد. محل ایستگاه‌های نمونه‌برداری از طریق یک روش سیستماتیک-تصادفی و با توجه به میزان ساخت و ساز، فضای سبز و تنوع ساختاری مشخص شد. 27 حالت سیمای سرزمین بدست آمد که در هر کدام از حالت‌ها، سه ایستگاه به صورت تصادفی انتخاب و نمونه‌برداری در آن انجام شد. در بیشتر ایستگاه‌ها میزان آلودگی صوتی بالاتر از حد مجاز بود (مسکونی 55-45، تجاری-مسکونی 60-50 دسی‌بل). از روش پیشرفته رگرسیونی جنگل تصادفی برای انجام تجزیه و تحلیل استفاده شد. با استفاده از این روش، تاثیرگذارترین سنجه‌ها در بافرهای مختلف شناسایی و بیشترین فراوانی از بین سنجه‌ها مربوط به سنجه‌های شاخص پراکندگی و مجاورت، میانگین فاصله فراکتالی، شاخص عدم انبوهی، شاخص همبستگی، شاخص میانگین توزیع شکل و میانگین فاصله اقلیدسی (FRAC_MN) بود. همچنین، بررسی شش سنجه اول در هر کدام از مدل‌های بافری و طبقات کاربری نشان داد که در هرکدام از آن‌ها، سنجه‌های متفاوتی دارای اهمیت بیشتری هستند. به دست آوردن سنجه‌های دارای اهمیت به طراحی لکه‌های شهری با کاربری مختلف و نحوه چیدمان کاربری‌ها کمک می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling the relationship between noise pollution and landscape metrics of urban structures and green covers (case study: Esfahan City)

نویسنده [English]

  • Reza Mazaheri Jajaie
چکیده [English]

Population growth and the increase in urban migration in the past decades have led to an increase in population density and size of major cities. Unfortunately, this kind of pollution has mostly gone under-noticed. The purpose of this research was to model the correlation between noise pollution level and landscape metrics of urban structures and vegetation. To do so, 67 stations were selected in different parts of Isfahan and noise parameters were measured at peak traffic hours (16 to 19) during the fall season. Sampling stations were located through a systematic-random method based on the amount of construction, green spaces and structural diversity. There were 27 types of landscapes and three stations were randomly selected in each. In most stations, the noise level was above the permitted level(Residential 45-55, Residential-Commercial 50-60). The advanced regression method of random forest was used for the analysis. Through this method, the most effective metrics identified in different buffers were IJI index, FRAC_MN index, CLUMPY index, CONTIG_MN index, SHAPE_MN index, ENN_MN index. Also, checking of the first six metrics in each of the buffers and land uses showed the importance of the metrics is different. Identification of important metrics in each buffer and land use helps better design urban blocks and their arrangement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Noise pollution
  • landscape metrics
  • Modeling
  • random forest regression
1-Javadi Alinejad M, Seyedian S.M, Rouhani H, Fathabadi A.H, Stochastic modeling of sediment yield using random forest and quantile regression. Journal of Water and Soil Conservation. 2017; 24(4):103-122.(In Persian)

2-Rajaei F, Esmaili Sari A, Salman Mahini AR, Delavar M, et al. Journal of Environmental Science and Engineering.2015;2(8):49-60. (In Persian)

3-Saffarzadeh M, Rahimi F .Sound Pollution in Transportation systems. Environmental Protection Agency.2002; 1:39-55. (In Persian)

4-Mohammadi AK , Alidadi H , Delkhosh MB , Fallah SH , Amouei AA,et al. Noise Pollution Measurement in Crowded Areas of  Neyshabur during primary Three monthes of  2015. Journal of Research in Environmental Health.2017;2(4):276-284. (In Persian)

5-Mohammadyan M, Fahim M, Balarak D.Survey of  Noise in Urmia City in 2013. Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences. 2015;14(11) :965-976. (In Persian)

6-Moshtaghi M, Kaboli M, Karami M, Kasmaee Z, Samaee Z. Predicting the situation of noise pollution in the underpasses of life and construction under construction in Khojir National Park. Environmental Science and Technology.2013; 15(3): 13-22. (In Persian)

7-Mirzayi M,  Riyahi Bakhtiyari AR , Salman Mahini AR , Gholamali Fard M. Modeling Relationships between Surface Water Quality and Landscape Metrics Using the Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, A Case Study in Mazandaran Province.Journal of Water and Wastewater. 2016; 27(1); 81-92. (In Persian)

8-Naddafi K, Yunesian M, Mesdaghinia AR, Mahvi AH, Asgari S. Noise Pollution in Zanjan City in 2007. Journal of Zanjan University of Medical Sciences.2007;16(62):85-96. (In Persian)

9-Bendokiene, I., Grazuleviciene, R. and Dedele, A. (2011). Risk of hypertension related to road traffic noise among reproductive-age women. Noise Health. 13, 371-377.

10-Breiman, Leo. ‘Randomforest’. (2001): 1–33. Web.

11-Breiman, Out-of-bag Estimation Leo, and California Berkeley. ‘No Title’. 1–13. Print.

12-Cutler, D.R., TC. Edwards, K.H. Beard, A. Cutler,and K.T. Hess, (2007). Random Forests for Classification in Ecology, Ecology, 88 (11): 2783-2792.

13-Guillermo, R., Juan, M., Trujillo, C., David, M., Pedro, A., Valentin, G., Rosendo,V., Juan, M. and Carlos, P. (2016). Study on the relation between urban planning and noise level. Applied Acoustics, 111, 143-147.

14-Han, X., Huang, X., Liang, H., Ma, S., and Gong, J. (2018). Analysis of the relationships between environmental noise and urban morphology. Environmental Pollution, 233, 755-763.

15-McGarigal, K. and Marks, B., (1995), FRAGSTATS: Spatial pattern analysis program for quantifying landscape structure, U.S Forest Service General Technical Report PNW-GRT-351.

16-Sakieh, Y., jaafari, Sh., Ahmadi, M. and Danekar, A. (2017). Green and calm: Modeling the relationship between noise pollution propagation and spatial patterns of urban structures and green covers. Urban Forestry & Urban Greening, 24, 195-211.

17-Van Kempen, E. and Babisch W. (2012). The quantitative relationship between road traffic noise and hypertension: a meta-analysis. J Hypertens, 30, 1075-1086.

18-Zekry, F. and Ghatass. (2009). Assessment and Analysis of traffic Noise Pollution in Alexandria City, Egypt. World Applied Sciences, 6(3), 441-443.