ارزیابی رشد اسپرال تبریز با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و مدل‌سازی توسعة احتمالی

مقدمه

طرح مسئله

رشد سریع جمعیت شهری جهان به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه، یکی از چالش‌های اصلی برای دولت‌ها و آژانس‌های برنامه‌ریزی محسوب می‌شود. امروزه 3.9 میلیارد نفر، 54درصد جمعیت جهان، در نواحی شهری زندگی می‌کنند و در سال 2050 این تعداد به 6.3 میلیارد نفر افزایش خواهد یافت و نزدیک به 90درصد افزایش جمعیت شهرنشین در شهرهای کشورهای در حال توسعه صورت می‌گیرد (United Nations, 2015: 53).

شهرنشینی، فرایندی اجتناب‌ناپذیر به سبب توسعة اقتصادی و رشد سریع جمعیت است (2007: 31 ,Shalaby and Tateishi). امروزه شهرنشینی به نگرانی اساسی بیشتر مناطق جهان تبدیل (2011: 78 ,Samat et al) و شهرنشینی بی‌برنامه باعث ایجاد مشکلاتی همچون آلودگی، ترافیک، جنگل‌زدایی و ازدحام مکانی شده است.

تغییرات کاربری پیرامون شهر، فرایندی دینامیکی و پیچیده‌ است که شامل سیستم‌های طبیعی و انسانی می‌شود (2014: 128 ,Deep and Saklani). اسپرال شهری، یکی از رویکردهای توسعة شهرنشینی، درواقع گسترش رو به پیرامون شهر با برنامه‌ریزی ضعیف را به نمایش می‌گذارد. اسپرال شهری، مفهومی گسترده و فراگیر است که با ویژگی‌های توسعه و گسترش خودمحور، تراکم کم و تأثیر چشمگیر بر اکوسیستم شناخته می‌شود (2005: 321 ,Yuan et al). این رویکرد توسعه باعث تغییرات کاربری زمین به‌صورت گسترده و عمدتاً در نواحی پیرامونی شهرهای بزرگ شده است.

در دهه‌های اخیر، مطالعات تغییرات کاربری زمین، مهم‌ترین توجهات را درزمینة بحران‌های تغییرات زمین به خود معطوف کرده است؛ زیرا تغییر کاربری زمین از عوامل اساسی در تغییرات جهانی محسوب می‌شود؛ به‌طوری‌که اثر متقابلی بر تغییرات اقلیمی، فرایندهای اکوسیستمی، تغییر در تنوع و فرم‌های زندگی و دیگر فعالیت‌های مهم مرتبط با فعالیت‌های بشری دارد (Lopez et al, 2001: 275). در دهه‌های گذشته، گسترش شهرنشینی به دلیل مهاجرت گسترده به شهرهای بزرگ برای یافتن کار و درآمد مناسب باعث گسترش شهرها و درنتیجه تغییرات عمده در کاربری زمین در آنها شده که این موضوع در کشورهای جهان سوم با شدت بیشتری همراه بوده است.

ایران نیز به‌منزلة یکی از کشورهای در حال توسعه به‌شدت با شهرنشینی و افزایش جمعیت شهری مواجه است؛ به‌طوری‌که جمعیت شهری 6 میلیون نفری آن در سال 1335 به 64/53 میلیون نفر افزایش یافته است (مرکز آمار ایران، 1390). این افزایش جمعیت شهری، تغییرات فزاینده‌ای در کاربری‌های پیرامون شهرها داشته است. در این بین شهر تبریز در سالیان اخیر با رشد لجام‌گسیخته و بدون توجه به راهبردهای اصلی توسعة شهری گسترش یافته و مشکلات متعددی را ازجمله تخریب منابع زیست‌محیطی، افزایش آلودگی‌های شهری، تهدید اکولوژی شهری و مشکلات دیگر تجربه کرده است (رحیمی، 1392: 156).

امروزه روش‌های کمّی به‌ویژه هوشمند برای ارزیابی گسترش شهرها به شکل گسترده به کار رفته و عمدتاً وضعیت موجود، ارزیابی و کمتر به پیش‌بینی و شبیه‌سازی توسعة آتی توجه شده است. در این پژوهش علاوه بر استفاده از مدل‌های هوشمند و جدید و ترکیب آن با توانایی‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور، با ارزیابی روند توسعة گذشتة شهر و تأثیر آن بر توسعة آتی، توسعة شهر در 1405 پیش‌بینی و شبیه‌سازی شده است؛ همچنین هدف این پژوهش، ارزیابی توسعة شهری تبریز در سال‌های آتی با بهره‌گیری از راهبردها و سیاست‌های توسعة شهری در وضع موجود است تا با استفاده از روش‌های هوشمند، توسعة شهری و مشکلات و چالش‌های آتی آن پیش‌بینی شود.

پیشینة پژوهش

ابراهیم‌زادة آسمین و همکاران (1389) در مقاله‌ای دربارة توسعة اسپرال شهری طبس به این نتیجه رسیده‌اند که 55درصد رشد فیزیکی شهر در سال‌های 1355 تا 1385 مربوط به رشد جمعیتی و 45درصد مربوط به رشد اسپرال شهری بوده است؛ در حالی که امکانات توسعة درونی برای مدیریت توسعة شهری وجود داشته، کمتر به این موضوع اهمیت داده شده است.

پوراحمد و همکاران (1382) توسعة شهری سنندج را با استفاده از GIS و RS ارزیابی کردند. نتیجه حاکی از مهاجرت‌ها و گسترش فیزیکی شهر و به‌ویژه توسعه به‌صورت اسکان رسمی بوده که عمدتاً در پیرامون شهر و روی تپه‌ها و زمین‌های کشاورزی صورت گرفته است. در این پژوهش علاوه بر ارزیابی روند توسعة گذشته برای توسعة آتی شهر و جهات مناسب آن نیز با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، مکان مناسب پیشنهاد شده است.

اورامبوتر و همکاران^[1] (2018) روند توسعة اسپرال را در اروپا ارزیابی کرده‌اند. براساس این پژوهش رشد اسپرال شهری از مشخصات شهرهای جهان سوم نبوده است؛ بلکه این نوع رشد در بیشتر مناطق شهری دنیا به شکل‌های مختلف دیده می‌شود؛ به‌طوری‌که در بین سال‌های 1980 تا 2000، توسعة شهری سه برابر بیش از رشد جمعیت شهری بوده است که از میل به توسعة پیرامونی و به‌صورت پراکنده حکایت دارد.

آردیویجایا و همکاران^[2] (2014) رشد اسپرال شهر باندونگ و زمین‌های رهاشده را از منظر محیط زیست فضایی بررسی کردند. این شهر به لحاظ توپوگرافی به‌صورت حوضه و آبگیر شکل گرفته است؛ بنابراین با محدودیت توسعة فیزیکی مواجه است. در این پژوهش از سیستم اطلاعات جغرافیایی برای ارزیابی الگوی کاربری زمین‌ها و توزیع زمین‌های رهاشده استفاده شد. داده‌های کاربری از سال 1991 تا 2012 استفاده شده بود و تأثیر زمین‌های سست و رهاشده بر توسعة اسپرال از منظر اقتصادی، اجتماعی و اکولوژیکی بررسی شد. این پژوهش تعداد زیادی قطعات رهاشده در بخش‌های مختلف را شناسایی کرده است که برای توسعة آتی شهر به‌منزلة پتانسیلی مناسب به کار می‌رود.

نور و رسنی^[3] (2013) در پژوهشی با عنوان «مشخص‌کردن عوامل فضایی در اندازه‌گیری رشد اسپرال شهری با استفاده از سنجش از دور و GIS»، موضوع را در شهر کوانتان بررسی و تحلیل کردند. در این بررسی تصاویر آیکونوس و اسپات 5 با رزولوشن 1 و 2.5 متری به کار رفت و با استفاده از داده‌های GIS و عوامل فضایی ازجمله نوارهای بزرگراه‌ها و شاخص‌های تفکیک زمین، شاخص‌های مکانی تحلیل شد. شهر کوانتان به دلیل میزان زیاد رشد جمعیت و استقرار سریع نواحی شهری جدید در آن، برای بررسی انتخاب شد. ویژگی‌های این عوامل فضایی مشخص کرد کوانتان، شهری غیرپراکنده و غیراسپرال بوده است.

یوجی و همکاران^[4] (2005) پژوهشی را با عنوان «شهرنشینی مرتبط با الگوهای کاربری اراضی زراعی در حواشی شهرهای میلیونی منطقة دلتایی، مطالعة موردی بانکوک» انجام داده‌اند. نتیجه آنکه همبستگی معناداری بین ارتفاع زمین‌ها با کاربری‌ آنها وجود دارد و تغییرات کاربری زمین هم در حالت افقی و هم در حالت عمودی در منطقة مطالعه‌شده روی داده است.

مبانی نظری پژوهش

شکل یا فرم شهر، یکی از موضوعات سدة بیستم در ارتباط با پایداری شهر است .درواقع با پذیرش فزایندة مفهوم توسعة پایدار، پژوهشگران به موضوعات جدیدی مانند شکل شهر نگاه تازه‌ای دارند. شکل شهر تبلور فضایی، شکل حیات مدنی‌اجتماعی شهر و فعالیت‌های جوامع شهری در مکان و فضاست که در ترکیبی از ذهنیت و عینیت، ماهیتی ترکیبی و فرابعدی یافته و حاصل تعامل نیروهای بسیاری است (مشکینی و همکاران، 1395: 45).

الگوی توسعة شهری پراکنده یا اسپرال شهری پس از جنگ جهانی دوم و به‌ویژه در دهة 1960 به‌مثابة الگوی غالب توسعة فضایی شهری در سرتاسر جهان با تفاوت در تاریخ، علل و پیامدها نمایان شده است (2014: 21 ,Gomez-Antonio et al) و تا مدت مدیدی از پدیده‌های ویژة شهرهای آمریکایی در نظر گرفته می‌شد که به دلیل وفور زمین‌های ارزان، ساخت بی‌رویة جاده‌ها و تولید بیش از اندازة ماشین در این کشور رخ داد؛ اما این امر امروزه به پدیده‌ای جهانی تبدیل شده است که بیشتر شهرهای کشورهای توسعه‌یافته و در حال توسعه با آن روبه‌رو هستند (مشکینی و همکاران، 1395: 48).

ارزیابی و مرور مبانی نظری نشان می‌دهد هیچ اجماع روشنی در مفهوم اسپرال وجود ندارد و به‌شدت وابسته به فرهنگ و پیچیدگی‌های جغرافیایی و سیاسی است (Torrens, 2008: 24 Besussi et al, 2010: 19;). به‌طور عمومی اسپرال شهری شامل شکل خاصی از توسعه و گسترش شهری به طرف حومه‌ها و پیرامون شهر است که تراکم کم، استفاده به‌صورت تک‌کاربری، شبکه‌های بزرگراه و جادة گسترده، وابستگی به خودرو، گسترده‌کردن قلمرو، توسعة پراکنده و نواری در یک ساختار شهری تک‌مرکز از ویژگی‌های بارز آن است (Tewolde and Cabral, 2011: 2153; Gomez Antonio et al, 2014: 24).

در کشورهای توسعه‌یافته، این موضوع به‌وسیلة جهانی‌شدن، اقتصاد بازار و غلبة ایدئولوژی سرمایه‌داری، به‌ویژه در صنعت اتومبیل و بازار سوخت تجدید یافت و بر حیات مناطق داخلی شهری تأثیر گذاشت. در کشورهای جهان سوم، اسپرال شهری بیشتر درنتیجة سبقت‌گرفتن شهرنشینی بر برنامه‌ریزی شهری، سیاست‌های نامناسب دولت‌ها درزمینة زمین و مسکن، مهاجرت روستاشهری و تلاش گروه‌های متوسط درآمدی برای یافتن مسکن دوم و با صرفه در حاشیة شهر است (Mohammadian et al, 2016: 110).

به‌هرحال نگرانی عمده در اسپرال شهری و تغییرات کاربری زمین‌ها با آثار منفی زیست‌محیطی، اجتماعی و اقتصادی مرتبط است (EEA, 2006: 24). از بعد زیست‌محیطی، این آثار شامل ازدست‌دادن زمین‌های حاصلخیز، فضاهای باز و تنوع زیستی (Atu et al, 2013: 226)، آسیب‌زدن به کیفیت آب (Tu et al, 2007: 187)، انتشار گازهای گلخانه‌ای در سطح وسیع و افزایش آلودگی‌ها (Glaeser and Kahn, 2004: 2512)، افزایش رواناب‌ها و پتانسیل‌های سیلاب و افزایش مصرف انرژی (Sung et al, 2013: 318) است.

از بعد اقتصادی - اجتماعی، اسپرال شهری منجر به افزایش و گسترش زیرساخت‌ها و هزینه‌های خدمات عمومی (Batty, 2008: 769)، کاهش تمرکز در مرکز شهری و فضاهای عمومی، کاهش انسجام اجتماعی، ازدست‌دادن حس اجتماعی، کاهش بهداشت عمومی، سلامت و ایمنی و ازدست‌دادن ارزش‌های فرهنگی (Pereira et al, 2014: 270)، افزایش نابرابری درآمد و قطبی‌شدن (Brueckner and Helsley, 2011: 263)، افزایش گره‌های ترافیکی، افزایش طول سفر و محدودیت دسترسی، به‌ویژه برای اشخاص بدون وسیلة نقلیه (Ewing et al, 2003: 178) شده است؛ بنابراین رشد اسپرال شهری به‌مثابة یکی از عوامل اصلی در تغییرات کاربری در سطح جهان مطرح است و افزایش توجهات به روند تغییرات جهانی در دهه‌های گذشته باعث توسعة مدل‌های مختلف در ارزیابی توسعة شهری و به‌ویژه ارزیابی توسعة اسپرال شهری شده که شامل مدل‌های آماری و فراگیری ماشینی (Pijanowski et al, 2002: 556)، شالوده و پایة عاملی (Matthews et al, 2007: 1452) یا رویکردهای سادة قانونمند (Pontius, 2002: 1042) است.

روش‌شناسی پژوهش

روش پژوهش توصیفی - تحلیلی است که به‌صورت کاربردی منطقه‌ای سنجیده و ارزیابی می‌شود. اطلاعات لازم در پژوهش، از ادارة راه و شهرسازی و شهرداری‌ها جمع‌آوری و تصاویر ماهواره‌ای لازم از سایت لندست دانلود شده است. نخست تصاویر زمین مرجع و پس از طبقه‌بندی و کلاس‌بندی در نرم‌افزار Erdas imaginge وارد نرم‌افزار ArcGIS و درنهایت با استفاده از بستة نرم‌افزاری Land Transformation Mode (LTM) توسعة اسپرال شهری تبریز و پیش‌بینی توسعة آتی در آن بررسی شده است. برای ارزیابی اسپرال شهری، تکنیک هلدرن و برای پیش‌بینی توسعة احتمالی، مدل LTM به کار رفته است. مدل LTM، ترکیبی از توانایی‌های شبکه‌های عصبی مصنوعی و سیستم اطلاعات جغرافیایی را برای پیش‌بینی و ارزیابی تغییرات کاربری تبیین می‌کند و روند متداول برای شبیه‌سازی در این مدل شامل مراحل زیر است:

1-  تهیه و آماده‌سازی بردارهای ورودی و خروجی؛

2-  انتخاب تابع انتقال [5]؛

3-  انتخاب ساختمان و ترکیب شبکه؛

4-  انتخاب وزن‌های تصادفی؛

5- انتخاب روند یادگیری؛

6- تهیة مجموعة تست و مجموعة تأیید از داده‌ها (Cheleni et al, 2002: 163).

برای طبقه‌بندی قواعد مدل LTM از مراحل زیر استفاده می‌شود:

1- مجاورت و تراکم‌ها؛

2- اندازة قطعات؛

3- ویژگی‌های ویژة مکان؛

4- فاصله از محل سلول‌های پیش‌بینی.

اثر مجاورت براساس ترکیب سلول‌های اطراف تبیین می‌شود که معمولاً گرایش به سلول مرکزی برای تغییر به کاربری دیگر است. اندازة قطعات زمین بستگی به ارزش متغیرها در همة سلول‌های تعریف‌شده در داخل قطعه زمین برای تغییر کاربری زمین دارد. قواعد تغییر فضایی فاصله‌ها در ارتباط با فاصلة اقلیدسی بین هر سلول و نزدیک‌ترین متغیر پیش‌بینی است. موقعیت‌های معین به دلیل اینکه دستخوش تغییر نشود، کدبندی می‌شود. این موضوع برای نواحی‌ واقع در منطقة ممنوعه ازجمله کاربری عمومی ضروری است. سل‌ها به‌صورت (0) که نشان‌دهندة این است که تغییرات در آن صورت نمی‌گیرد و مناطق دیگر با (1) کدبندی می‌شود. همة لایه‌های این‌چنینی درنهایت با همدیگر برای تولید یک لایه به‌صورت لایة منطقة ممنوعه ترکیب می‌شوند (Pijanowski et al, 2002: 555).

در این پژوهش برای تحلیل و مدل‌سازی، دو دوره تصویر ماهوارة لندست (1385 و 1395) به‌صورت رستری آماده و نقشة کاربری براساس آنها تهیه شد؛ همچنین داده‌های مختلف که در ارزیابی و پیش‌بینی تغییرات توسعه و رشد شهری مؤثرند، به‌صورت نقشه و رستری به کار رفت که در جدول (1) نمایان است.

جدول 1. متغیرهای به‌کاررفته برای پیش‌بینی رشد و توسعة شهری

برای ارزیابی میزان تغییرات از ضریب کاپا استفاده شد که مراحل محاسبة این روش به‌ شرح زیر است:

گام اول- چک‌کردن سازگاری نقشه‌ها

اطمینان از اینکه تعداد سل‌ها در هر دو نقشه یکسان است که بایستی مجموع 0 و 1 در هر دو نقشه با هم برابر باشد.

گام دوم- ایجاد ماتریس سازگاری

برای این منظور به جدول احتمال به شکل زیر نیاز است:

جدول احتمال

گام سوم- محاسبة ضریب کاپا

محاسبة ضریب کاپا به ترتیب زیر است:

: نشان‌دهندة تغییر در نقشة واقعی و نتایج حاصل از مدل است.

: نسبت سل‌ها در ست i از تغییرات واقعی در ست j در نقشة حاصل از مدل.

: نسبت سل‌ها در ست i از تغییرات واقعی حاصل از کل حاشیه از آخرین ستون‌های ماتریس احتمالی.

: نسبت سل‌ها در ست i از نتایج مدل حاصل از کل حاشیه از آخرین ردیف ماتریس احتمالی.

: نسبت سل‌ها در ست‌های مشابه i در تغییرات واقعی و نتایج مدل حاصل از عناصر مورب ماتریس احتمالی.

: کسر توافق یا ضریب حساسیت.

: کسر توافق فرضی از توزیع واقعی (رحیمی، 1392: 105).

محدودة پژوهش

شهر تبریز با وسعتی معادل 25 هزار هکتار در جلگه‌ای به نام جلگة تبریز واقع شده و جمعیت شهر براساس آمار 1390، 1545491 نفر بوده است که بر این اساس پرجمعیت‌ترین شهر شمال غرب و چهارمین شهر پرجمعیت کشور محسوب می‌شود. این شهر در دهه‌های اخیر با رشد و گسترش فزایندة شهری مواجه بوده که نبود برنامه‌ریزی مناسب برای توسعة شهری، چالش‌های فراوانی را در سطوح منطقه‌ای و ملی به بار آورده است.

یافته‌های پژوهش

ارزیابی رشد شهر

امروزه رشد و گسترش شهرها، یکی از بحث‌های اساسی در تغییرات جهانی است و شهرهای جهان سوم به‌ویژه شهرهای بزرگ، نقشی اساسی در این تغییرات دارند. شهر تبریز، بزرگ‌ترین شهر شمال غرب ایران، در سال‌های اخیر رشد و گسترش زیادی داشته است. ارزیابی توسعة شهر بین سال‌های 1385 تا 1395 با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، توسعه به پیرامون و درنتیجه تغییرات کاربری زمین‌های پیرامونی و رشد اسپرال شهری را نمایان می‌سازد؛ به‌طوری‌که در سال 1385 مساحت زمین‌های ساخته‌شدة شهر 9587 هکتار بوده است که نزدیک به 38درصد از کل مساحت شهر را شامل می‌شود.

روند رشد شهری در سال 1395 (شکل 2) نشان‌دهندة تغییرات کاربری‌ها و توسعه به طرف شرق و جنوب شرقی در شهر تبریز بوده است؛ به‌طوری‌که مساحت محدودة ساخته‌شدة شهری به 14047 هکتار افزایش یافته است که بیش از 55درصد از محدودة شهری را شامل می‌شود. ارزیابی رشد و گسترش شهر تبریز در 10 سال با استفاده از مدل هلدرن، رشد اسپرال شهری را در این دوره نشان می‌دهد؛ به‌طوری‌که 48.5درصد از رشد شهری مربوط به افزایش جمعیت و 51.5درصد مربوط به اسپرال شهری است؛ بنابراین رویکرد اسپرال شهری و رشد افقی با وجود گسترش عمودی در بخش‌هایی از شهر تبریز، رهیافت اصلی گسترش تبریز در دهة گذشته بوده است. طرح‌های موضعی مغایر با طرح‌های توسعة شهری، فضاهای پیرامونی شهری را که در طرح‌های جامع تبریز عمدتاً برای جنگل‌کاری و فضاهای سبز و گردشگری پیشنهاد کرده، به کاربری‌های مسکونی و توسعة شهری تغییر داده و یکی از عوامل اصلی توسعة اسپرال شهری در دهة گذشته بوده است. مدیریت شهری نیز برای کسب درآمد بیشتر این نوع توسعة شهری را هدایت کرده است که نتایج کمیسیون مادة پنج شهر تبریز در مطالعات صدر موسوی و همکاران (1391) این موضوع را در این شهر نشان می‌دهد.

شکل 1. نقشة کلاس کاربری زمین‌های تبریز در سال 1385 با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای (منبع: نگارنده)

شکل 2. نقشة کلاس کاربری زمین‌های تبریز در سال 1395 با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای (منبع: نگارنده)

جدول 2. تغییرات کلاس کاربری بین سال‌های 1385 تا 1390

پیش‌بینی تغییرات توسعه در دهة آتی

برای آماده‌سازی داده‌ها و نقشه‌های ورودی شبکه‌های عصبی باید داده‌ها به فرمت Acsi تبدیل شود که در این پژوهش با استفاده از نرم‌افزار ArcGIS، مراحل تبدیل نقشه به عدد و برعکس صورت گرفت و برای ارزیابی رشد و گسترش شهری در این روش، نخست مرحلة یادگیری، تست و شبیه‌سازی و درنهایت پیش‌بینی رشد احتمالی براساس معیارها انجام می‌شود.

آموزش و تست شبکه

در مرحلة یادگیری مدل توانسته است بیشترین میزان یادگیری را با خطای 0.132 انجام دهد و با آموزش دو دورة توسعة شهر تبریز، به‌صورت هوشمند و مناسب آموزش داده شود. مقایسة نودهای تغییریافته در توسعة واقعی (1385 تا 1395) با نودهای تغییریافته در مرحلة یادگیری، نشان‌دهندة مطابقت و همسانی در تعداد این نودها بوده است که این موضوع نیز از یادگیری و آموزش متناسب مدل با استفاده از داده‌های ورودی و خروجی حکایت دارد. در مرحلة بعدی که مرحلة تست شبکه است، میزان خطا افزایش پیدا کرده و درواقع در این مرحله پراکنش توسعه به‌صورت مناسب مدل‌سازی نشده است؛ ولی با توجه به نتایجPCM^[6], RMSE^[7] حاصل از شبکه، نتایج ارائه‌شده پذیرفته بوده و برای پیش‌بینی توسعة احتمالی استفاده شده است.

پیش‌بینی توسعة تبریز براساس الگوی رشد اسپرال

پس از ارزیابی نتایج و الگوی یادگیری در مراحل قبلی، در این مرحله نیز الگوی مناسب که در مرحلة قبل سنجیده شده بود، به‌منزلة الگوی بهینه برای پیش‌بینی تغییرات احتمالی توسعة شهری وارد مرحلة مدل‌سازی و سپس براساس آن، ورودی‌ها و نقشة قابلیت توسعه و محدودیت‌های ارزیابی برای مدل ارائه می‌شود. با توجه به اینکه هدف پژوهش، ارزیابی توسعة شهر تبریز براساس روند توسعة گذشته بوده است، از الگوی مدل یادگیری و تست برای پیش‌بینی نیز استفاده شده است. براساس شاخص آزمون و خطا، تعداد لایة پنهان و نرون‌ها برای مناسب‌ترین ساختار شبکه در مدل انتخاب شد که درنهایت یک لایة پنهان و نرون‌ها نیز مطابق با تعداد ورودی‌های انتخابی، مناسب‌ترین پاسخ را برای مدل‌سازی توسعة احتمالی شهر داشت.

در این پژوهش با استفاده از مطالعات گذشتة پژوهشگران به نقش خدماتی همچون مراکز تجاری، آموزشی، درمانی، نقشة شیب و طیف ارتفاعی و همچنین نقش شبکه‌های اصلی شهری در هدایت جهات توسعة شهر، وجود زمین‌های بایر به‌منزلة اولویت اصلی توسعه و محدودیت توسعه در پارک‌های موجود و نقش اساسی جهات پیشنهادی توسعة شهری در طرح‌های شهری تبریز به‌منزلة عوامل اصلی در تبیین جهات و شدت توسعه توجه و این عوامل به‌مثابة ورودی‌های مؤثر در توسعة احتمالی تبریز در شبکة مدل‌سازی سنجیده و ارزیابی شد.

پیکسل‌های ارزیابی و توسعه در این پژوهش به‌صورت 100*100 متر انتخاب و براساس شاخص‌های RMSE و PCMو ضریب کاپا شبکة انتخابی و نتایج مدل‌سازی سنجیده شد که نتایج شاخص‌های‌ یادشده به ترتیب 0.148، 0.761 و 78.35 به دست آمد. درنهایت نقشة توسعة احتمالی تبریز برای سال 1405 براساس روند گذشته بر پایة تصاویر ماهواره‌ای سال‌های 1385 و 1395 و شاخص‌های جدول (1) پیش‌بینی شد. همان‌طور که مشخص است با پیروی از توسعة شهر در گذشته، بیشترین توسعة احتمالی نیز روی زمین‌های پیرامونی شهر و به‌ویژه زمین‌های بخش‌های شرقی و جنوب شرقی، جنوب و شمال غربی شهر رخ داده است. ارزیابی جدول تغییرات کاربری در توسعة احتمالی شهر نشان‌دهندة توسعة بیش از 3600 هکتاری شهر در سال‌های آتی خواهد بود که عمدتاً روی زمین‌های بایر و کشاورزی پیرامونی شهر (جدول 3) صورت می‌گیرد. ادامة این روند مشکلات و پیچیدگی‌های شهری را افزایش خواهد داد و مدیریت شهری و شهروندان را با چالش‌های جدید توسعه و زیست‌محیطی مواجه خواهد ساخت.

شکل 3. توسعة احتمالی 1405 در شهر تبریز با استفاده از مدل LTM

جدول 3. پیش‌بینی تغییرات کاربری زمین‌های شهر تبریز 1405 در مدل LTM