Evaluating the relationship between land use planning and the formation of urban heat islands (Case Study: Meshginshahr City)

Subject Areas : Natural geography and human settlements

Houshang sarvar ¹ (Associate Professor, Department of Geography & Urban Planning, University of Maragheh, Maragheh , Iran)
pooran karbasi ² (Ph.D in Geography & Urban Planning, University of Maragheh, Maragheh, Iran)
Mousa Vaezi ³ (Ph.D Condidate in Geography & Urban Planning, University of Tabriz, Tabriz, Iran)

Received: 2022-06-13 Accepted : 2022-09-08 Published : 2023-11-22

Keywords: land use, Meshginshahr city, remote sensing, Thermal islands,

Abstract :

Introduction: Population growth and urban development have made use of much of the urban land, especially agricultural lands and gardens, for residential, industrial, and transportation uses. This use changes lead to increased pollution and degradation of the environment and above all the earth's surface temperature has increased.Research Aim: This study investigates the relationship between land use and thermal islands in Meshginshahr over the 1984, 1999 and 2020 time periods.Methodology: The research method is applied and research in nature. To achieve the goal of the research, after radiometric and atmospheric processing of the images, land surface temperature (LST) and vegetation index (NDVI) were calculated. Then, using the error matrix method, the accuracy and precision of kappa for production maps were evaluated.Studied Areas: The geographical area of this research is MeshginShahr city.Results: The findings indicate that Maps of the heat island show that in 1984 the minimum temperature is 22 and the maximum temperature is 43 ° C. While this situation has been increasing in 2020, the minimum temperature is 29 and the maximum temperature is 63 ° C.Conclusion: The results of the relationship between land surface temperature and land use changes show that the highest land surface temperature is related to urban construction lands and this is a result of reduced vegetation cover and increased impermeable levels. Also, the study of the spatial distribution changes of the surface temperature of the island and the thermal island showed that with the disappearance of vegetation inside and around the city the cool temperature class replaced the warm temperature class.

References:

ابراهیمی هروی، بهروز؛ رنگ زن، کاظم؛ ریاحی بختیاری، حمیدرضا و تقی­زاده، ایوب. (1394). تعیین درجه حرارت سطح اراضی شهری با استفاده از تصاویر ماهواره لندست (مطالعه مورد: کرج). سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 6(2)، 32-19.

اصغری­سراسکانرود، صیاد و امامی، هادی. (1397). پایش دمای سطح زمین و بررسی رابطه کاربری اراضی با دمای سطح با استفاده از تصاویر سنجنده  OLI و ETM+ مطالعه موردی: (شهرستان اردبیل). نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 53، 215-195.

بنیاد امیر، اسلام و حاجی قادری، طه. (1386). تهیه نقشه جنگل‌های طبیعی استان زنجان با استفاده از داده­های ماهواره لندست 7. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 11، 638-627.

تبریزی، محمد­علی؛ نادری، سعید و زهرا یعقوب پور. (1387). بررسی توسعه شهری برافزایش و تغییرات دمایی شهر تهران. هفتمین همایش ملی انجمن متخصصان محیط‌زیست ایران، تهران.

ترکاشوند، محمدقاسم. (1395). آشکارسازی جزایر حرارتی شهر اراک مبتنی بر تحلیل‌های خودهمبستگی فضایی، آمایش محیط. 35، 148-123.

حسین­زاده، احمد؛ کاشکی، عبدالرضا؛ جاویدی صباغیان، رضا و کرمی، مختار. (1400). پیش بینی تغییرات کاربری اراضی با تأکید بر اراضی انسانساخت (مطالعه موردی:حوضه آبریز دشت بجنورد). مطالعات برنامه ­ریزی سکونتگاه­های انسانی، 16(2)407، -418.

رنگزن، کاظم؛ فیروزی، محمدعلی؛ تقی­زاده، ایوب و مهدی­زاده، رامین. (1389). بررسی و تحلیل نقش کاربری اراضی در شکل‌گیری جزایر حرارتی با استفاده از R.S و GIS نمونه موردی شهر اهواز، سمینار ملی کاربرد GIS در برنامه­ ریزی اقتصادی. اجتماعی و شهری، تهران.

سامی، ابراهیم؛ کرباسی، پوران؛ کریمی پیمان و سنگین­آبادی، مهتاب. (1401). رزیابی و پیشبینی تغییرات فضایی و روند رشد شهری با استفاده از سنجش از دور (معالعه موردی: شهر قروه). فصلنامه معالعات برنامه­ ریزی سکونتگاه­های انسانی، 17(4)، 1061-1049.

علیزاده بنا، لیدا؛ ثنایی نژاد، سید حسین و مینائی، مسعود. (1395). بررسی ارتباط گرمایی شهری مشهد با عملکرد پوشش گیاهی شهری و کشاورزی با استفاده از تصاویر لندست در سال‌های 2000 تا 2015.  اولین کنفرانس ملی سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در علوم زمین.

فرزاد مهر، جلیل؛ ارزانی، حسین؛ درویش­صفت، علی‌اصغر و جعفری، محمد. (1383). بررسی قابلیت داده­های ماهواره‌ای لندست 1 در برآورد تاج پوشش و تولید گیاهی  (مطالعه موردی: منطقه نیمه استپی حنا-سمیرم). مجله منابع طبیعی ایران، 2، 351-339.

قربی، میترا. (1392). تأثیر معماری و شهرسازی معاصر بر ایجاد جزایر گرمایی. دومین همایش ملی اقلیم، ساختمان و بهینه­سازی مصرف انرژی، تهران.

محمود زاده، حسن؛ نقد بیشی، افسانه و سحر مؤمنی. (1397). تأثیر کاربری­های شهری در ایجاد جزایر حرارتی (مطالعه موردی: مشهد). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 27، 119-105.

معروف­نژاد، عباس. (1390). تأثیر کاربری­های شهری در ایجاد جزایر حرارتی (مطالعه موردی: شهر اهواز). فصلنامه آمایش محیط، 14، 95-78.

میرزایی مقدم، مهرنوش؛ اوجی، روح­الله و آقائی­زاده، ابراهیم. (1399). تحلیل اثر کاهش فضاهای سبز شهری بر تغییرات دما و رطوبت نسبی (مطالعه موردی: شهر رشت). فصلنامه مطالعات برنامه­ ریزی سکونتگاه­های انسانی، 15(4)، 1118-1103.

نوحه­گر، احمد و ترک چین، ناهید. (1391). مقایسه روش­های مطالعه جزایر حرارتی شهری در کلان‌شهرهای جهان اسلام توانایی­ها و محدودیت­ها. پنجمین کنگره بین‌المللی جغرافیدانان اسلام تبریز، دانشگاه تبریز.

ولیزاده­کامران، خلیل؛ غلام­نیا، خلیل؛ عینالی، گلزار و موسوی، سید محمد. (1396). برآورد دمای سطح زمین و استخراج جزایر حرارتی با استفاده از الگوریتم پنجره مجزا و تحلیل رگرسیون چند متغیره (مطالعه موردی شهر زنجان). نشریه پژوهش و برنامه ­ریزی شهری، 30، 50-35.

Adel Effat, H., Ossman Abdel Kader, H. (2014). Change detection of urban heat islands and somere late parameters using multi-temporal Landsat images (case study for Cairo city), Urban Climate, 10.

Chander, G., Markham, B.L., Denis, L.H. (2009). Summary of current radiometric calibration coefficients for Landsat MSS, TM, ETM+, and EO-1 ALI sensors, Remote Sensing of Environment, 13.

Chen, X.L., zhao, H.M., Li, P.X., & Yin, Z.Y. (2006). Remote sensing image-based analysis of the relationship between urban heat island and land use. Remote Sensing of Environment, 104(2),133-146.

Chow, W., & Roth, M. (2006). Temporal dynamics of the urban heat island of Singapore. International Journal of Climatology, 26, 2243-2260.

Du, Z., Li, W., Zhou, D., Tian, L., Ling, F., & Wang, H. (2014). Analysis of Landsat- 8 OLI imagery for land surface water mapping. Remote Sensing Lettersm, 5(7), 672-681.

Haashemi, S., Weng, Q., Darvishi, A., & Alavipanah, S. K. (2016). Seasonal variations of the surface urban heat island in a semi-Arid City. Remote Sensing, 8(4), 352-369.

Liu, L., & Zhang, Y. (2011). Urban Heat Island Analysis Using the Landsat TM Data and ASTER Data: A Case Study in Hong Kong. Remote sensing, 3(7), 1535-1552.

Lu, D., Mausel, P., Brondi´zio, E., Moran, E. (2004). Change detection techniques. Remote Sensing, 25(12), 2365-2401.

Voogt, C. W., Lee, X., & Smith, R. B. (2012). Remotely sensing the cooling effects of city scale efforts to reduce urban heat island. Building and Environment, 49(1), 348-358.

Schwarz, N., Schlink, U., Franck, U., & Großmann, K. (2012). Relationship of land surface and air temperatures and its implications for quantifying urban heat island indicators an application for the city of Leipzig (Germany). Ecological Indicators,18, 693-704 .

Senanayake, I.P., Welivitiya, W.D.D., & Nadeeka, P.M. (2013). Remote sensing based analysis of urban heat islands with vegetation cover in Colombo city, Sri Lanka using Landsat-7 ETM+ data. Urban Climate, 5, 19-35.

SK, K., SR, S. (2016). Accuracy of land use change detection using support vector machine and maximum likelihood techniques for open-cast coal mining areas. Environmental Monitoring and Assessment, 18(1), 335-341.

Sobrino, J. A. (2008). Land surface emissivity retrieval from different VNIR and TIR sensors. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 46(2), 316 – 327.

Song, Y., & Wu, C. (2016). Examining the impact of urban biophysical composition and neighboring environment on surface urban heat island effect. Advances in Space Research, 57(1), 96-109.

Weng, Q., Liu, H., & Lu, D. (2007). Assessing the effects of land use and land cover patterns on thermal conditions using landscape metrics in city of Indianapolis, United States. Urban Ecosystem, 10(2), 203-219 .

Xian, G., & Crane, M. (2009). An analysis of urban thermal characteristics and associated land cover in Tampa Bay and Las Vegas using Landsat satellite data. Remote Sensing of Environment, 104(2),147-156.

Xie, CH. (2006). Support Vector Machines for Land Use Change Modeling. UCGE Reports Number 20243 Department of Geometrics Engineering, University of Calgary.

Xu, H., Chen, Y., Dan, S., & Qiu, W. (2011). Spatial and temporal analysis of urban heat Island effects in Chengdu City by remote sensing. In Geo informatics International Conference on.

Zhan, Q., Meng, F., & Xiao, Y. (2015). Exploring the relationships of between land surface temperature, ground coverage ratio and building volume density in an urbanized environment. The International Archives of Photogrammetry. Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 40(7), 255-260.