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Land use and forest cover dynamics in the North-eastern Addis Ababa, central highlands of Ethiopia
Environmental Systems Research Pub Date : 2019-03-21 , DOI: 10.1186/s40068-019-0137-1 Kiros Tsegay Deribew , Desalegn Wana Dalacho
Environmental Systems Research Pub Date : 2019-03-21 , DOI: 10.1186/s40068-019-0137-1 Kiros Tsegay Deribew , Desalegn Wana Dalacho
BackgroundThe Ethiopian highlands have experienced intense levels of land use dynamics and forest cover transformations over the past few decades. Multiple socio-economic, demographic and bio-physical factors have driven such transformations. Nevertheless, recent expansion of urban settlements and infrastructural development could have accelerated the rate at which land cover transformations preceded but little is known about their impacts on land cover transformations in the vicinity of Addis Ababa, Ethiopia. This study, therefore, focuses on detecting long term dynamics of land use/land cover (LULC) change since the 1950s and current state of forest susceptibility to degradation in North-eastern Addis Ababa, Ethiopia. In this study Panchromatic Aerial photographs (1957), MSS (1975), TM (1995) and Sentinel-2 (2017) images were used to generate LULC types. We employed object-based classification techniques to generate LULC types for 1957 aerial photographs and maximum likelihood algorithm for images of 1975, 1995 and 2017. We also generated forest degradation susceptibility map for the study area by employing a multi-criteria approach on the ArcGIS analysis platform.ResultsOver the course of 60 years (1957–2017) the extent and direction of LULC have become more dynamic. Agricultural land and forest land showed a comparably equal extent of net change (+ 36.7% and − 37.8%, respectively) but to opposite directions. Forest lost 25.1% and 18.7% of its cover to barren land and agricultural land, respectively. The net change for forest was negative except for the period 1975–1995, with varying rates of deforestation during the four distinct study periods. However, a heightened level of deforestation occurred after the mid-1990s due to rapid urban growth and a change in government economic policy. A 6.2% net change of urban/settlement served as a catalyst for LULC transformations in the last two decades. Our findings also revealed that 97.2% of forests were located at a radius of 1 km distance from urban centers and settlements whereas 92% of them were accessible by road networks of a km radius. Similarly, 71% of forests suffer from edge effects while biophysical factors such as streams as vectors of disturbance and slopes expose about 35% of forests to degradation.ConclusionOver the last six decades the study area has shown an unprecedented level of LULC change. The main drivers of change were the combination of bio-physical processes especially drought cycles, demographic dynamics (population growth, density and internal migration), urbanization and successive government development policies. The massive conversion of forests to agricultural land and barren land in the study area will have far reaching impact on biodiversity and ecosystem services, land degradation and a change in local hydrological regime.
中文翻译:
埃塞俄比亚中部高地亚的斯亚贝巴东北部的土地利用和森林覆盖动态
背景埃塞俄比亚高地在过去几十年中经历了剧烈的土地利用动态和森林覆盖变化。多种社会经济、人口和生物物理因素推动了这种转变。然而,最近城市住区的扩张和基础设施的发展可能加快了土地覆盖变化的速度,但人们对它们对埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴附近土地覆盖变化的影响知之甚少。因此,本研究的重点是检测自 1950 年代以来土地利用/土地覆盖 (LULC) 变化的长期动态以及埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴东北部森林对退化的当前敏感性。在这项研究中,全色航拍照片 (1957)、MSS (1975)、TM (1995) 和 Sentinel-2 (2017) 图像用于生成 LULC 类型。我们采用基于对象的分类技术为 1957 年的航空照片生成 LULC 类型,并为 1975、1995 和 2017 年的图像生成最大似然算法。我们还通过在 ArcGIS 分析中采用多标准方法生成了研究区的森林退化敏感性图平台。结果在 60 年(1957-2017)的过程中,LULC 的范围和方向变得更加动态。农业用地和林地的净变化幅度相当(分别为 + 36.7% 和 - 37.8%),但方向相反。森林分别失去了 25.1% 和 18.7% 的覆盖面积,成为贫瘠土地和农业用地。除了 1975-1995 年期间,森林的净变化为负,在四个不同的研究期间,森林砍伐率各不相同。然而,由于城市的快速增长和政府经济政策的变化,1990 年代中期之后森林砍伐的程度有所提高。在过去的二十年里,城市/住区的 6.2% 的净变化是 LULC 转型的催化剂。我们的研究结果还表明,97.2% 的森林位于距城市中心和定居点 1 公里半径的范围内,而其中 92% 的森林可以通过 1 公里半径的道路网络到达。同样,71% 的森林受到边缘效应的影响,而生物物理因素(例如作为干扰向量的溪流和斜坡)使大约 35% 的森林退化。结论 在过去的 60 年中,研究区域显示出前所未有的 LULC 变化水平。变化的主要驱动力是生物物理过程,尤其是干旱周期、人口动态(人口增长、密度和内部迁移)、城市化和连续的政府发展政策的结合。研究区森林大规模转变为农田和贫瘠土地,将对生物多样性和生态系统服务、土地退化和当地水文状况的变化产生深远的影响。
更新日期:2019-03-21
中文翻译:
埃塞俄比亚中部高地亚的斯亚贝巴东北部的土地利用和森林覆盖动态
背景埃塞俄比亚高地在过去几十年中经历了剧烈的土地利用动态和森林覆盖变化。多种社会经济、人口和生物物理因素推动了这种转变。然而,最近城市住区的扩张和基础设施的发展可能加快了土地覆盖变化的速度,但人们对它们对埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴附近土地覆盖变化的影响知之甚少。因此,本研究的重点是检测自 1950 年代以来土地利用/土地覆盖 (LULC) 变化的长期动态以及埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴东北部森林对退化的当前敏感性。在这项研究中,全色航拍照片 (1957)、MSS (1975)、TM (1995) 和 Sentinel-2 (2017) 图像用于生成 LULC 类型。我们采用基于对象的分类技术为 1957 年的航空照片生成 LULC 类型,并为 1975、1995 和 2017 年的图像生成最大似然算法。我们还通过在 ArcGIS 分析中采用多标准方法生成了研究区的森林退化敏感性图平台。结果在 60 年(1957-2017)的过程中,LULC 的范围和方向变得更加动态。农业用地和林地的净变化幅度相当(分别为 + 36.7% 和 - 37.8%),但方向相反。森林分别失去了 25.1% 和 18.7% 的覆盖面积,成为贫瘠土地和农业用地。除了 1975-1995 年期间,森林的净变化为负,在四个不同的研究期间,森林砍伐率各不相同。然而,由于城市的快速增长和政府经济政策的变化,1990 年代中期之后森林砍伐的程度有所提高。在过去的二十年里,城市/住区的 6.2% 的净变化是 LULC 转型的催化剂。我们的研究结果还表明,97.2% 的森林位于距城市中心和定居点 1 公里半径的范围内,而其中 92% 的森林可以通过 1 公里半径的道路网络到达。同样,71% 的森林受到边缘效应的影响,而生物物理因素(例如作为干扰向量的溪流和斜坡)使大约 35% 的森林退化。结论 在过去的 60 年中,研究区域显示出前所未有的 LULC 变化水平。变化的主要驱动力是生物物理过程,尤其是干旱周期、人口动态(人口增长、密度和内部迁移)、城市化和连续的政府发展政策的结合。研究区森林大规模转变为农田和贫瘠土地,将对生物多样性和生态系统服务、土地退化和当地水文状况的变化产生深远的影响。