هدف تحقیق آشکارسازی دقیق قانون زمانی و مکانی گسترش شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan، یکی از هفت منطقه اصلی تجمع شهری در چین، و ارائه مبنای تصمیم گیری برای طرح زمین ساخت و ساز شهری آینده و توسعه منطقه ای است. سیاست گذاری این مقاله بر اساس داده‌های روشنایی شبانه (DMSP/OLS)، مرز زمین ساخت و ساز شهری تجمع شهری چانگشا-ژوژو-شیانگتان را از سال 1993 تا 2017 استخراج می‌کند و به طور کمی ویژگی‌های مکانی و زمانی گسترش منطقه شهری را مطالعه می‌کند. در 25 سال گذشته با توجه به روش های تحلیل گسترش فضایی، اندازه گیری مهاجرت مرکز ثقل، شاخص الگوی منظر، خودهمبستگی فضایی و غیره نتایج نشان می دهد که: 1) استخراج زمین ساختمانی تراکم شهری با روش مقایسه داده های کمکی برای مطالعه گسترش شهری علمی و امکان پذیر است. 2) گسترش فضای منطقه ای در منطقه شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan روند “اول تضعیف و بعداً تقویت” را نشان می دهد. زمین ساخت و ساز همچنان افزایش می یابد و شکل گسترش به تدریج از نوع گسترده به نوع فشرده تغییر می کند. 3) مرکز ثقل منطقه شهری در طول 25 سال گذشته تا حدی در نوسان بوده و تکرار شده است، اما همیشه در ناحیه شهرداری شهر چانگشا قرار داشته است. منطقه شرقی، عمدتاً شهر چانگشا، همچنان منطقه اصلی گسترش تراکم شهری بود.

کلید واژه ها

Changsha-Zhuzhou-Xiangtan ، گسترش فضایی ، داده های نور شبانه ، منطقه شهری ، سناریوی کنترل

1. مقدمه

تراکم شهری به عنوان حامل اصلی جمعیت و فعالیت های اقتصادی و حمایت از رشد اقتصادی ملی، شکل اصلی کشور برای ترویج شهرنشینی جدید است. تراکم شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan یکی از هفت منطقه متراکم شهری تحت هدایت و کشت دولت و یکی از تجمعات شهری مهم در منطقه مرکزی چین است که نقش مهمی در اجرای ملی این رسانه ایفا می کند. و استراتژی بلند مدت توسعه منطقه ای [ 1 ]. بسیاری از محققان ساختار فضایی و اقدامات بهینه‌سازی تجمع شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan را مطالعه کرده‌اند. با این حال، نتایج تحقیق در مورد قانون مکانی و زمانی گسترش منطقه ای در کلان شهرها نسبتا نادر است [ 2 ] [ 2].3 ] [ 4 ].

در سال های اخیر، توسعه فناوری سنجش از دور روش ها و رویکردهای جدیدی را برای مطالعه گسترش شهری ارائه کرده است. تصاویر نور شب DMSP/OLS به دست آمده توسط سنسور سیستم اسکن خط عملیاتی (OLS) در ماهواره هواشناسی نظامی ایالات متحده (DMSP) می تواند به عنوان مشخصه فعالیت های انسانی و منبع داده خوبی برای نظارت بر شهرنشینی استفاده شود [ 5 ] [ 6 ] . در حال حاضر، داده‌های روشنایی شبانه DSMP/OLS برای مطالعه قانون گسترش فضایی شهری در داخل و خارج از کشور استفاده شده است که امکان‌سنجی و علمی بودن استخراج اطلاعات فضایی شهری [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] را به‌طور کامل اثبات می‌کند.

این مقاله داده‌های روشنایی شبانه DSMP/OLS تجمع شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan را از سال 1993 تا 2017 انتخاب می‌کند و از روش مقایسه داده‌های کمکی برای استخراج مرز زمین ساخت و ساز شهری از طریق محاسبه حالت گسترش فضایی منطقه‌ای، شاخص منظر و فضایی استفاده می‌کند. شاخص خود همبستگی، مطالعه کمی قانون فضا-زمان منطقه شهری، نشان دهنده روند و ویژگی‌های مکانی و زمانی تجمع شهری چانگشا-ژوژو-ژوژو-شیانگتان در 25 سال گذشته، به منظور ارائه شهر توسعه تراکم شهری، مرجع برای سیاست گذاری

2. منبع داده و پردازش

2.1. مروری بر منطقه مورد مطالعه

خاستگاه تاریخی تراکم شهری چانگشا-ژوژو-شیانگتان ایده “شهر مائو تسه تونگ” است که در سال 1954 پیشنهاد شد و این اولین منطقه برای ترویج یکپارچگی و همکاری در سطح استان است. در سال 1984، “منطقه اقتصادی چانگشا-ژوژو-ژیانگتان” پیشنهاد شد. در سال 1997، “ادغام اقتصادی چانگشا-ژوژو-شیانگتان” به طور رسمی پیشنهاد شد. در سال 2007، ایالت ایجاد منطقه آزمایشی اصلاحات پایدار Changsha-Zhuzhou-Xiangtan را تصویب کرد و رسماً از دوران منطقه اقتصادی وارد شهر مرکزی ملی شد. در سال 2018، “منطقه شهری چانگشا-ژوژو-ژیانگتان” برای ترویج توسعه با کیفیت بالا و ورود به عصر جدیدی از ساخت یک منطقه شهری مدرن پیشنهاد شد. سه شهر Changsha، Zhuzhou و Xiangtan به شکل “درجه” در امتداد رودخانه Xiangjiang توزیع شده اند. فاصله این دو شهر کمتر از 40 کیلومتر است. آنها در دایره رفت و آمد ساعتی هستند، هم با ایزوله کمربند سبز و هم با اتصال شبکه جاده ای پرسرعت (شکل 1). چانگشا مرکز استان هونان، شهر استراتژیک مرکزی رودخانه یانگ تسه در طرح استراتژیک کشور، ساختار صنعتی نسبتاً متعادل و خدمات عمومی سطح بالا است. ژوژو یک شهر ستاره صنعتی است که با تجهیزات مداری و یک شهر مهم حمل و نقل نمایش داده می شود. Xiangtan یک شهر مهم صنعت، علم و آموزش و گردشگری است. چانگشا، ژوژو و شیانگتان دارای 28000 کیلومتر مربع جمعیت، با جمعیت ساکن 15.4 میلیون نفر، تولید ناخالص داخلی 1579.6 میلیارد یوان، به ترتیب 13٪، 22٪، 43٪ از استان هونان، و منطقه Changsha-Zhuzhou-Xiangtan را تشکیل می دهند. با مساحت 6528 کیلومتر مربع، 23 درصد از متراکم شهری را تشکیل می دهد. آمار اساسی اقتصادی سه شهر در سال 2018: چانگشا دارای جمعیت ساکن 8.15 میلیون نفر، تولید ناخالص داخلی 11 است.

2.2. منبع داده و پردازش

1) داده های سنجش از دور: داده های روشنایی شبانه DMSP/OLS برای این مطالعه از وب سایت مرکز داده های ژئوفیزیک ملی (https://ngdc.Noaa.gov) به دست آمده است. تصویر به دست آمده دارای عرض 3000 کیلومتر، زمین است

فاصله نمونه برداری از داده های وضوح کامل 0.56 کیلومتر و وضوح زمین 0.0083333 درجه است. داده‌های ملی نور شبانه به‌دست‌آمده از سال‌های 1993-2017، داده‌های تصویر نور پایدار است. داده‌ها تصویر سنجش از دور شطرنجی مقیاس خاکستری است که به طور مستقیم مقدار خاکستری کانال VNIR کل سال را پس از حذف اثرات نویز تصادفی مانند ابرها و شراره‌ها میانگین می‌دهد. محدوده مقدار خاکستری داده 1 – 63، مقدار خاکستری روشن اشباع شده 63 و وضوح فضایی 1 کیلومتر است [ 11 ]. در عین حال، به منظور بهبود دقت محاسبات فضا، این تحقیق از داده های همگام سازی ماهواره ای سری لندست برای تصحیح استفاده می کند و دقت آزمون نمونه برداری، داده ها از وب سایت ابر داده های جغرافیایی (https://www.gscloud) می آید. cn/).

2) آمار: داده های کمک های آماری مورد استفاده در این مطالعه عمدتاً «سالنامه آماری شهری چین» (1993-2017) و «سالنامه آماری هونان» (1993-2017) است.

3) داده های کمکی: داده های سطح شهرستان (منطقه) و شهرداری در پایگاه داده ملی 1:4 میلیون از وب سایت سیستم اطلاعات جغرافیایی پایه ملی (https://ngcc.sbsm.gov.cn/) می باشد. داده های نور شبانه DMSP/OLS در سال های مختلف در منطقه Changsha، Zhuzhou و Xiangtan در شکل 2 نشان داده شده است .

3. ایده ها و روش های تحقیق

3.1. روش آستانه نور برای استخراج مساحت منطقه ساخته شده شهری

روش‌های استخراج مناطق ساخته‌شده شهری عمدتاً شامل روش آستانه تجربی، روش تشخیص جهش، روش مقایسه داده‌های آماری و روش مقایسه مکانی داده‌های تصویری با وضوح بالا می‌باشد. تعیین معقول آستانه نور، کلید استخراج دقیق مرز منطقه ساخته شده شهری است [ 12 ] [ 13 ]]. در این مقاله از روش مقایسه داده های کمکی استفاده شده است، یعنی داده های آماری و تصویر با وضوح بالا به عنوان داده های کمکی، روش دوگانگی برای تعیین آستانه نور، روش تصحیح خود تصویر (الگوریتم پیکسل به پیکسل) استفاده شده است. ) برای حذف نویز و تصحیح داده های نور شبانه استفاده می شود و در نهایت از ضربه با وضوح بالا لندست 30 متر 30 متر برای تأیید صحت نسبی اطلاعات استخراج شده استفاده می شود. مسیر فناوری تحقیق در شکل 3 نشان داده شده است . در این مطالعه، هر شهر در تراکم شهری به عنوان یک کل مورد بررسی قرار گرفته است. داده های روشنایی شبانه تصحیح شده به عنوان منبع داده استفاده می شود و از روش آستانه دینامیکی برای استخراج مرز زمین ساخت و ساز شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan استفاده می شود.

تراکم شهری، زمانی که آستانه دینامیکی زیر نور باشد. مقدار آستانه زمانی که اختلاف مطلق بین مساحت و مساحت ساخته شده ناحیه شهرداری کوچکترین باشد، به عنوان آستانه بهینه در نظر گرفته می شود و مساحت نور بزرگتر از آستانه، منطقه ساخته شده است. با توجه به آستانه بهینه، محدوده زمین ساخت و ساز شهری در تجمعات شهری Changsha، Zhuzhou و Xiangtan استخراج می شود [ 14 ] [ 15 ]. داده های نور شبانه DMSP/OLS در سال های مختلف در منطقه Changsha، Zhuzhou و Xiangtan در شکل 2 نشان داده شده است .

3.2. تست دقت

تصویر Landsat 30 متر × 30 متر با وضوح بالا در منطقه محلی تجمع شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan به عنوان داده های تأیید برای ارزیابی دقت نسبی اطلاعات استخراج شده از روش مقایسه داده های کمکی انتخاب شده است. با توجه به منطقه تحت پوشش فیلم ماهواره ای، 100 نقطه نمونه به طور تصادفی از منطقه ساخته شده و منطقه غیر ساخته شده در سال 2015 انتخاب شدند. سپس از تصویر TM منطقه در سال 2015 به عنوان داده اعتبارسنجی برای ارزیابی دقت استفاده کنید. از منطقه ساخته شده در سال 2015. نتایج ارزیابی دقت در جدول 1 نشان داده شده است. دقت تولید کننده و دقت کاربر هر دو بالای 80 درصد است و ضریب کاپا 0.7429 است. مشاهده می‌شود که دقت اطلاعات استخراج‌شده با روش مقایسه داده‌های آماری نسبتاً بالا است، که نشان می‌دهد اطلاعات شهری استخراج‌شده در این مقاله می‌تواند برای مطالعه تحلیل دینامیکی گسترش کاربری اراضی در شهر چانگشا-ژوژو-ژیانگتان استفاده شود. تراکم.

3.3. تحلیل گسترش مقیاس فضایی کلان شهرها

بر اساس داده‌های نور شبانه سال‌های مختلف، می‌توان محدوده مناطق ساخته‌شده تراکم شهری را در سال‌های مختلف استخراج کرد و سپس گسترش مقیاس مناطق ساخته‌شده را سال به سال بررسی کرد. تجزیه و تحلیل گسترش مقیاس عمدتاً شامل حالت گسترش، سرعت انبساط، شدت انبساط و سایر شاخص ها است. مدل گسترش فضایی شهری بر اساس نوع فرآیند تکامل گسترش فضایی شهری است [ 16 ]. سرعت گسترش، افزایش مطلق منطقه گسترش مناطق ساخته شده تراکم شهری در مراحل مختلف است که مقیاس و روند کلی گسترش منطقه ساخته شده شهری را نشان می دهد [ 17 ].

ضریب کاپا = 0.7429.

A =Δ SΔ t × S× 100 %آ=ΔاسΔتی×اس×100%(1)

در فرمول، A سرعت انبساط ناحیه ساخته شده است. S مساحت کل منطقه ساخته شده شهری در ابتدای مطالعه است. ΔS منطقه گسترده ای از منطقه ساخته شده شهری است. Δt بازه زمانی است و هرچه A بزرگتر باشد، سرعت انبساط ناحیه ساخته شده سریعتر است.

شدت انبساط، نسبت مساحت گسترش یافته منطقه ساخته شده تراکم شهری به کل مساحت تراکم شهری در یک دوره زمانی معین است. از آنجایی که سرعت گسترش نمی تواند به صورت کمی میزان گسترش شهری را مقایسه کند، شدت گسترش شهری برای منعکس کننده قدرت و سرعت گسترش شهری معرفی شده است و سرعت گسترش شهری در دوره های مختلف قابل مقایسه است.

من =Δ UΔ t × Tآ× 100 %من=ΔUΔتی×تیآ×100%(2)

در فرمول، I نشان دهنده شاخص شدت گسترش شهری است. TA کل مساحت زمین تراکم شهری است و ΔU تفاوت مساحتی است که در دوره های مختلف گسترش یافته است. هر چه من بزرگتر باشد، شدت گسترش شهری بیشتر می شود.

3.4. تعیین مرکز ثقل منطقه کلانشهر

مرکز ثقل کلانشهر چانگشا-ژوژو-ژیانگتان (X,Y) به عنوان میانگین موقعیت مرکز همه مناطق ساخته شده در منطقه مورد مطالعه تعریف می شود. تغییر مرکز ثقل منطقه ساخته شده می تواند منعکس کننده تغییر توزیع فضایی منطقه ساخته شده باشد. منطقه ساخته شده از تراکم شهری استخراج شده توسط این مطالعه از پیکسل هایی با مقادیر خاکستری مختلف تشکیل شده است. مختصات مرکزی پیکسل I در سال t (X _ti , Y _ti ) است و M _ti مقدار خاکستری پیکسل در سال t است که در آن X _t و Y _tمختصات طول و عرض جغرافیایی مرکز ثقل تراکم شهری را در سال t نشان می دهد. سپس مختصات مرکز ثقل ناحیه ساخته شده با مقادیر خاکستری وزن شده است:

ایکستی=∑ni = 1متی منایکستی من∑ni = 1متی من،Yتی=∑ni = 1متی منYتی من∑ni = 1متی منایکستی=∑من=1nمتیمنایکستیمن∑من=1nمتیمن،Yتی=∑من=1nمتیمنYتیمن∑من=1nمتیمن(3)

فاصله افست مرکز ثقل Δt، به فاصله متحرک مرکز ثقل ناحیه ساخته شده تراکم شهری در طول یک دوره تحقیقاتی خاص اشاره دارد. میانگین سرعت مهاجرت Vt به میانگین سرعت حرکت مرکز ثقل تراکم شهری در یک دوره تحقیقاتی خاص اشاره دارد که برای انعکاس بصری تفاوت فضایی گسترش مناطق ساخته شده از تراکم شهری استفاده می شود. زاویه افست α _t به زاویه بین جهتی که مرکز ثقل ناحیه کلان شهر در آن حرکت می کند و شرق در یک دوره تحقیقاتی خاص اشاره دارد.

Δتی=(ایکستیمن + 1–ایکستیمن)2+(Yتیمن + 1–Yمن)2———————-√Δتی=(ایکستیمن+1-ایکستیمن)2+(Yتیمن+1-Yمن)2

Vتیمن + 1–تیمن=Δتیتیمن + 1–تیمنVتیمن+1-تیمن=Δتیتیمن+1-تیمن

αتی= n π+ آرکتانyتیمن + 1–yتیمنایکستیمن + 1–ایکستیمنآرکتانyتیمن + 1–yتیمنایکستیمن + 1–ایکستیمن( n = 0 , 1 , 2 ) _   αتی=nπ+آرکتانyتیمن+1-yتیمنایکستیمن+1-ایکستیمنآرکتانyتیمن+1-yتیمنایکستیمن+1-ایکستیمن، (n=0، 1، 2)(4)

در فرمول _Xt و _Yt مختصات مرکز ثقل زمین ساختمانی در یک دوره معین هستند. تیمن + 1–تیمنتیمن+1-تیمننشان دهنده بازه زمانی تغییر مرکز ثقل در ناحیه ساخته شده است. V نشان دهنده نرخ مهاجرت سالانه مرکز ثقل در منطقه ساخته شده در بازه زمانی است تیمن + 1–تیمنتیمن+1-تیمن.

3.5. تحلیل تحول الگوی منظر شهری

هدف اصلی تحقیق اکولوژی منظر، الگوی منظر است. مطالعه الگوی منظر عمدتاً توسط شاخص منظر محقق می شود. شاخص چشم انداز یک شاخص کمی ساده است که می تواند اطلاعات الگوی منظر را بسیار غنی کند و برخی از جنبه های ترکیب ساختاری و پیکربندی فضایی آن را منعکس کند. بر اساس ویژگی‌های اساسی گسترش کلانشهر چانگشا-ژوژو-شیانگتان، این مطالعه شاخص سطح منظر و شاخص سطح نوع وصله را در شاخص منظر برای مطالعه تکامل الگوی فضایی در مناطق ساخته‌شده از تراکم شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan انتخاب می‌کند. این شاخص‌ها مانند تعداد لکه‌ها (NP)، تراکم پلاک (PD)، بزرگترین شاخص پلاک (LPI)، شاخص شکل چشم‌انداز (LSI)، شاخص اتصال (COHESION)، شاخص تجمع (AI)، و شاخص تنوع شانون انتخاب شدند. (SHDI) [18 ]. بزرگترین شاخص لکه ها (LPI) برای نشان دادن اولویت در منطقه تراکم شهری استفاده می شود. شاخص اتصال (COHESION) منعکس کننده اتصال طبیعی انواع پچ است که می تواند اتصال طبیعی وصله ها را در آستانه فاصله های مختلف منعکس کند. شاخص تجمع (AI) بر اساس طول لبه های مشترک بین پیکسل های همان نوع پچ محاسبه می شود. درجه تجمع نشان دهنده میزان تجمع فضایی تکه های از نوع منظر است. شاخص تنوع شانون (SHDI) برای نشان دادن میزان غنای کاربری و تکه تکه شدن زمین استفاده می شود [h8].

3.6. تحلیل خودهمبستگی فضایی

پس از استخراج اطلاعات فضایی تراکم شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan در طول سال ها با استفاده از داده های نور شب، به منظور اندازه گیری جامع ویژگی های تراکم یا انتشار گسترش فضایی تراکم شهری، شاخص موران I، یک مدل خودهمبستگی فضایی که معمولاً در جغرافیای اقتصاد سنجی استفاده می شود. ، معرفی می شود. روش محاسبه آن به شرح زیر است:

من موران = _ _ ∑ni = 1∑nj = 1دبلیومن ج(Yمن–Y¯¯¯) (Yj–Y¯¯¯)اس2∑ni = 1∑ni = 1دبلیومن جموران’س من=∑من=1n∑j=1nدبلیومنj(Yمن-Y¯)(Yj-Y¯)اس2∑من=1n∑من=1nدبلیومنj(5)

اس2=1n∑ni = 1(Yمن–Y¯¯¯) ،Y¯¯¯=∑ni = 1Yمناس2=1n∑من=1n(Yمن-Y¯)،Y¯=∑من=1nYمن

در فرمول، n نشان دهنده تعداد شهرها در هر منطقه و شهرستان از تجمع شهری چانگشا-ژوژو-شیانگتان است. یی نشان‌دهنده ناحیه i-ام گسترش فضای شهری است. W _ij نشان دهنده مجاورت فضایی واحدهای تحقیقاتی است. وقتی دو واحد منطقه تحقیقاتی مجاور هم باشند، W _{i 1 می گیرد.} هنگامی که دو واحد منطقه تحقیقاتی مجاور نیستند، مقدار W _ij 0 است. موران دارای محدوده ارزشی 1-1 ≤ I ≤ 1 است. هر چه مقدار I به 1 نزدیک تر باشد، روند تراکم رشد فضایی تراکم شهری نشان داده می شود. هرچه مقدار I به -1 نزدیک‌تر باشد، وضعیت گسسته رشد فضایی تراکم شهری نشان داده می‌شود.

4. نتایج و تجزیه و تحلیل

4.1. تحلیلی بر روند گسترش کلان شهرها

در این تحقیق از اطلاعات مساحت مناطق ساخته شده شهری (مناطق شهرداری) در تراکم شهری در سالنامه آماری و داده های روشنایی شبانه DMSP/OLS برای به دست آوردن بهترین مقدار آستانه مناطق ساخته شده در دوره های مختلف هر شهر استفاده شده است. هر چند دوگانگی آستانه. میانگین مقادیر خطا بین مساحت مناطق ساخته شده استخراج شده از داده های نور و داده های سالنامه آماری شهری چین 1.64٪، -0.10٪، 2.27٪، 0.54٪، -0.85٪، 0.27٪، 0.05٪، – است. 0.22٪، 0.50٪، 1.19٪، -0.88٪، 1.26٪، همه در 3٪ کنترل می شود. خطای هر شهر اساساً در محدوده 5 درصد کنترل می شود و دقت کلی داده ها نسبتاً بالا است و اطلاعات مکانی از سال 1993 تا 2017 (مجموعاً 12 سال) به ترتیب با توجه به مقدار آستانه بهینه هر شهر استخراج می شود. مناطق ساخته شده استخراج شده 818.29 کیلومتر است² ، 946.58 کیلومتر مربع ، 1037.66 کیلومتر مربع، 1097.20 کیلومتر مربع ، 1363.41 کیلومتر مربع ، 1739.25 کیلومتر مربع، 2119.69 کیلومتر ^{2 ، 2273.46 کیلومتر مربع} ، 2273.46 کیلومتر ^{2 ، 2273.46} کیلومتر ^{2 ، 2273.46} کیلومتر ^{2 ، 2273.46} کیلومتر ² ، 24.5 کیلومتر ² ، 24.46 کیلومتر ² . با توجه به جدول آماری تجزیه و تحلیل بسط مقیاس زمانی منطقه ساخته شده ( شکل 4منطقه گسترش، سرعت گسترش و شدت گسترش تراکم شهری یک روند توسعه W شکل را از سال 1993 تا 2017 نشان داد. این سه شاخص از سال 1993 تا 1999 به طور مداوم کاهش یافتند. منطقه گسترش و سرعت گسترش به سرعت از سال 1995 و 20 افزایش یافت. به حداکثر مقدار در سال 2005 رسید که به ترتیب 380.44 کیلومتر مربع ^و 190.22 کیلومتر مربع ^بود . سپس سرعت انبساط و شدت انبساط از سال 2005 تا 2009 به طور مداوم کاهش یافت و شروع به

از سال 2009 تا 2015 به آرامی افزایش یافت. شدت گسترش از سال 1999 تا 2003 به سرعت افزایش یافت و در سال 2003 به حداکثر 78/13 درصد رسید. در سال‌های 2003-2009 به سرعت کاهش یافت و در سال‌های 2009-2017 دوباره به آرامی شروع به افزایش کرد. به طور کلی، حوزه گسترش کلان شهرها به طور مداوم در حال افزایش بوده و به تدریج از گسترش گسترده به گسترش فشرده تبدیل شده است.

4.2. مدل گسترش شهری

با توجه به وضعیت گسترش کاربری اراضی در شکل 5 مشاهده می شود که

مناطق شهری اصلی تراکم شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan هنوز در حالت توسعه مسطح هستند و دایره های نامنظم به سمت بیرون گسترش می یابند. رشد شهرهای کوچک در حاشیه شهرهای بزرگ الگوی نقطه‌ای را نشان می‌دهد و برخی از مناطق توسعه خطی همراه با کمک حمل‌ونقل را نشان می‌دهند، مانند Ningxiang، Xiangxiang، Liuyang و Linning. روند ادغام سه شهر چانگشا، ژوژو و شیانگتان آشکار است. علاوه بر ادغام ژوژو و شیانگتان در جنوب، چانگشا به سمت شمال غربی نیز گسترش می یابد. ژوژو و شیانگتان عمدتاً به سمت چانگشا در حال توسعه هستند و همچنین به یکدیگر نزدیک هستند.

4.3. جهت غالب گسترش کلان شهرها

با توجه به تکه های استخراج شده از زمین های ساختمانی شهری در هر گروه شهر از تراکم شهری، مقدار خاکستری پیکسل ها در تکه ها به عنوان وزن در نظر گرفته می شود و هر چه مقدار خاکستری پیکسل ها بیشتر باشد، اطلاعات شدت نور غنی تر است. شهر را می توان فعال تر منعکس کرد. با توجه به فرمول (3) مختصات طول و عرض جغرافیایی مرکز ثقل تراکم شهری چانگشا-ژوژو-شیانگتان در طول سال ها محاسبه می شود. و مدل مرکز ثقل تجمع شهری چانگشا-ژوژو-شیانگتان را بازسازی کنید و مسیر مرکز ثقل منطقه کلانشهر چانگشا-ژوژو-ژیانگتان را از سال 1993 تا 2017 معکوس کنید ( شکل 6 ).

شکل 6 نشان می دهد که مرکز ثقل منطقه کلانشهر Changsha-Zhuzhou-Xiangtan از سال 1993 تا 2017 در شهر Changsha و مرکز ثقل از سال 1993 تا 1999 در منطقه Yuelu واقع شده است. از سال 1999 تا 2015، مرکز ثقل در منطقه Wangcheng سقوط کرد. از موقعیت مرکز ثقل می توان دریافت که سطح شهرنشینی مناطق مرکزی و شرقی تراکم شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan بالاتر از مناطق غربی است. و طی این جابجایی 25 ساله در مرکز ثقل، محلی

نوسانات و تکرارها رخ داده است و مرکز ثقل در برخی سالها به طرز چشمگیری تغییر کرده است. در سال 1993-1995، مرکز ثقل به سمت شمال غربی حرکت کرد و سرعت حرکت سریعترین بود و به 5342.41 متر در سال رسید. از سال 1995 تا 1997، به سمت جنوب شرقی چرخید و از سال 1997 تا 2003 به سمت غرب حرکت کرد. در سال های 2001 تا 2003، مرکز ثقل به سرعت به سمت جنوب حرکت کرد، با فاصله افست 10438.88 متر و زاویه افست: 95.83. برای 8 سال متوالی از سال 2003 تا 2011، مرکز ثقل به سمت شرق برگشت و روند کلی به سمت جنوب شرقی بود. از سال 2011 تا 2013، مرکز ثقل یک نوسان شدید دیگر را تجربه کرد و 10265.13 متر از جنوب شرقی به شمال شرقی با زاویه 126.09 تغییر مکان داد. در سال 2013-2015 دوباره به سمت جنوب شرقی چرخید. در طول 25 سال گذشته،جدول 2 ).

4.4. ویژگی های مورفولوژیکی منظر منطقه شهری

نرم افزار تجزیه و تحلیل الگوی منظر Fragstats 4.2 برای محاسبه کمی الگوی چشم انداز گسترش منطقه ای تراکم شهری چانگشا-ژوژو-شیانگتان و نقشه روند تغییر هر شاخص از الگوی منظر تراکم شهری چانگشا-ژوژو-شیانگتان از سال 1993 استفاده می شود. تا سال 2017 به دست می آید. تعداد کل تکه‌ها (NP) و شاخص شکل منظر (LSI) هر دو می‌توانند نشان‌دهنده میزان گسترش مناطق ساخته‌شده تراکم شهری باشند. هر دو روند کلی ابتدا افزایش و سپس کاهش را نشان دادند. در سال 2005، هر دو به حداکثر رسیدند. حداکثر تعداد تکه‌ها (NP) 114 و حداکثر مقدار شاخص شکل منظره (LSI) 24.79 بود ( شکل 7 ).

تعداد کل لکه ها (NP) نشان دهنده گسترش کاربری اراضی شهری است.

NP در 1993-1999 به آرامی افزایش یافت و در سال 1999-2005 به سرعت افزایش یافت. در این دوره، تعداد کل وصله‌ها 5.3 در سال افزایش یافت و سپس از سال 2005 تا 2015، 2.8 در سال کاهش یافت. شاخص شکل چشم‌انداز (LSI) نشان‌دهنده پیچیدگی شکل پچ است. افزایش کلی LSI در سال های 1993-2005 نشان می دهد که شکل زمین های ساخت و ساز شهری به طور مداوم پیچیده است و کاهش کلی در سال های 2005-2015 نشان می دهد که شکل زمین های ساخت و ساز شهری بیشتر و منظم تر است ( شکل 7).). این دو شاخص با قاعده کلی گسترش فضایی شهری مطابقت دارند. در مرحله اولیه گسترش شهری، نقطه رشد شهرها و شهرک ها به طور مداوم گسترش نمی یابد، تعداد لکه ها افزایش می یابد و درجه تکه تکه شدن بیشتر و بیشتر می شود. با گذشت زمان، شهرها و شهرک ها به گسترش خود ادامه می دهند، تکه های شهری مستقل تمایل دارند به تکه هایی متصل شوند، تعداد تکه ها کاهش می یابد، پیچیدگی به طور مداوم کاهش می یابد، و توسعه شهرها و شهرک ها فشرده تر می شود.

شاخص اتصال (COHESION) و شاخص تجمیع (AI) از سال 1993 تا 2015 روند کلی افزایشی را نشان دادند و نرخ تغییر به تدریج افزایش یافت و به ترتیب به حداکثر 68.63 و 42.26 در سال 2015 رسید. این نشان می دهد که منطقه شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan در حال گسترش است، توزیع چشم انداز شهری متمرکز است، و درجه یکپارچگی در حال بهبود است ( شکل 7 ). تراکم پچ (PD) نیز همان قانون توسعه را نشان می دهد. از سال 1993 تا 2015 در حال افزایش بوده و به حداکثر مقدار 0.72 در سال 2015 رسیده است ( شکل 8 ).

میانگین تراکم لبه (ED) و شاخص تنوع شانون (SHDI) تجمع شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan کمی بین سال‌های 1993 و 2005 افزایش یافت و در سال‌های 2005-2015 کاهش یافت. شاخص تنوع شانون (SHDI) برای نشان دادن میزان غنای کاربری و تکه تکه شدن زمین استفاده می شود و روند تغییر آن با نتایج تحلیل فوق مطابقت دارد ( شکل 8 ).

بزرگترین شاخص وصله (LPI) از سال 1993 تا 2003 اندکی کاهش یافت، سپس به طور مداوم افزایش یافت و به حداکثر مقدار 0.355 در سال 2009 رسید و به طور مداوم از 2009 تا 2015 کاهش یافت ( شکل 8 ). این نشان می دهد که شهر چانگشا نقش مهمی در هدایت و تابش مناطق اطراف در توسعه تراکم شهری ایفا کرده است و باعث شده است که توسعه تراکم شهری در روند توسعه مستمر آن متعادل تر شود.

4.5. روند گسترش فضایی کلان شهرها

با توجه به داده های نور شبانه، شاخص موران I و مقدار Z را به ترتیب از سال 1995 تا 2017 با فرمول (5) محاسبه کنید. نتایج در شکل 9 نشان داده شده است. به طور کلی می توان دید که مقدار Z و Moran’s I روند اول کاهش و سپس افزایش را نشان می دهند. از سال 1995 تا 2003، شاخص Moran’s I از 0.6038 به 0.2771 کاهش یافت، با برخی نوسانات در مقدار Z که ابتدا افزایش و سپس در محدوده کوچکی کاهش یافت. در حالی که از سال 2003 تا 2015، شاخص موران I و مقدار Z به سرعت افزایش یافت، به ترتیب از 0.2771 و 8.5333 به 0.5995 و 18.3410 رسید. این نشان می دهد که گسترش فضایی تراکم شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan یک روند پیوسته “انسجام” را نشان می دهد، که به تدریج از سال 1995 تا 2003 تضعیف شد و از سال 2003 تا 2015 شتاب گرفت. سپس تقویت».

5. مدیریت و کنترل فضایی منطقه کلانشهر چانگشا-ژوژو-شیانگتان

در حال حاضر، زمین ساخت و ساز از چانگشا، Zhuzhou و Xiangtan

مناطق شهری تا حدی با هم ترکیب شده اند و قلب سبز زیست محیطی مناطق شهری چانگشا، ژوژو و شیانگتان به تدریج فرسایش یافته است. با توجه به ویژگی های توسعه زمین ساخت و ساز منطقه شهری چانگشا-ژوژو-شهر در سال های 1993-2017، با اشاره به برنامه ریزی کلی سه شهر چانگشا، ژوژو و شیانگتان و نتایج تحقیقات مرتبط [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] ]، سه سناریو کنترل مختلف را انتخاب کنید: بدون کنترل، کنترل کلی و کنترل دقیق. پیش بینی توسعه آینده زمین های ساخت و ساز در مناطق شهری چانگشا، ژوژو و شیانگتان.

5.1. وضعیت کنترل نشده

در شرایط کنترل نشده، نقش هدایتی و کنترلی دولت به حداقل می رسد. در این زمان، تنها توسط عوامل توپوگرافی محدود شده است. بازار و سرمایه عوامل مسلط در توسعه شهری هستند و توسعه اقتصادی تنها نیروی محرکه گسترش شهری شده است. در این زمان، شهر گسترش به سبک پنکیک را گسترش می دهد و مدل توسعه شهری گسترده تر است. تخمین زده می شود که زمین ساخت و ساز سه شهر چانگشا، ژوژو و شیانگتان به مناطق اطراف گسترش یابد. علاوه بر گسترش متعارف به منطقه اطراف، چانگشا ممکن است در آینده بر جهت شمال به جنوب در امتداد رودخانه Xiangjiang تمرکز کند، شمال غرب را با Wangcheng وصل کند و ژوژو را به جنوب متصل کند. و محدودیت های حوزه اداری، به طور عمده به شمال و چانگشا به یک، توسعه غرب و جنوب زیاد نیست. علاوه بر توسعه به سمت غرب و ارتباط با شیانگتان، ژوژو می تواند گسترش “در امتداد بندر، در امتداد رودخانه و در امتداد کوه” را به سمت شمال شرقی، جنوب و شرق انتخاب کند. در این فرآیند، بسیاری از منابع چشم‌انداز طبیعی مانند مناطق سبز اکولوژیکی، زمین‌های سبز، کوه‌ها، زمین‌های کشاورزی و دیگر زمین‌های طبیعی مورد تجاوز قرار خواهند گرفت.شکل 10 (الف)).

5.2. وضعیت کنترل عمومی

در شرایط کنترل کلی، سه عامل غالب دولت، بازار و طبیعت نسبتاً متعادل هستند. تحت محدودیت های عوامل طبیعی، سه دولت شهری (برنامه ریزی کلی سه شهر) به طور کلی توسعه زمین های ساخت و ساز شهری را در سه شهر هدایت می کنند. با جهت‌گیری و سرعت توسعه، بازار به‌طور منظم با هدایت دولت توسعه و ساخته می‌شود. در این زمان، توسعه شهری حدود آب و زمین های کشاورزی اساسی را در توسعه شهری در نظر خواهد گرفت. گسترش بیرونی شهر و بهینه سازی نوسازی داخلی شهری همزمان انجام خواهد شد. با این حال، به منظور حفظ توسعه سریع شهرهای مربوطه خود و افزایش قدرت اقتصادی آنها،

پیش بینی می شود که این پلاک ها در سه شهر چانگشا، ژوژو و

Xiangtan تا حدی همگرا می شود و سرعت توسعه کاهش می یابد. با این حال، جهت کلی توسعه مشابه با شرایط غیرقابل تنظیم است. طرح جامع شهری تدوین شده توسط سه شهر چانگشا، ژوژو و شیانگتان تحت برنامه های توسعه مربوطه آنها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. با توسعه شهرهای مربوطه، روند توسعه سه شهر در امتداد سواحل رودخانه Xiangjiang آشکار است. Zhuzhou و Xiangtan هر دو بر روی مرزهای برنامه ریزی اداری ساخته شده اند و هیچ حائلی سبز باقی نمی گذارند. در ناحیه داخلی قلب سبز، به ویژه در امتداد مرز بین رودخانه Xiangjiang و Zhuzhou Xiangtan، به شدت فرسایش یافته است ( شکل 10 (ب)).

5.3. وضعیت به شدت کنترل شده

در شرایط به شدت کنترل شده، دولت به عنوان عامل پیشرو در توسعه شهری، کیفیت و سرعت توسعه شهری را به شدت کنترل می کند. این بازار مطابق با برنامه دولت و تحت محدودیت های قوی دولت توسعه و ساخته شده است. در این فرآیند توسعه شهری توجه بیشتری به حفاظت از محیط زیست و منابع طبیعی دارد. برای زمین ساخت و ساز شهری جدید توسعه یافته، دیگر از گسترش مدل کیک استفاده نمی شود. از طریق کنترل دقیق توسعه متراکم شهری، و توجه به هماهنگی با محیط اطراف شهر، تمرکز بر ارتقاء و تحول فشرده زمین های ساخت و ساز موجود برای بهبود کیفیت توسعه شهری است.

انتظار می رود در شرایط سخت مدیریتی و کنترلی، شهرها توجه بیشتری به توسعه فشرده داشته باشند. گسترش کلی زمین های ساخت و ساز در سه شهر نسبتاً اندک است و مقدار زیادی از زمین های اکولوژیکی که قبلاً مورد تهاجم قرار گرفته اند، به تدریج در روند نوسازی و توسعه شهری بازنشسته می شوند و در نتیجه ویژگی های اولیه اکولوژیکی بازیابی می شود. با توجه به توسعه جدی گسترش گسترده در چانگشا، مساحت زمین ساخت و ساز شهری بسیار بزرگ بوده است و توسعه آینده بیشتر برای هضم سهام زمین داخلی است، در نتیجه کیفیت زمین ساخت و ساز شهری موجود را بهبود می بخشد. مقدار کمی از زمین های ساخت و ساز جدید باید توجه زیادی به هماهنگی با زمین های اطراف داشته باشد. Zhuzhou Xiangtan زمین ساخت و ساز نسبتاً جدیدتری است. از طریق گسترش چندین جهت، به تدریج شکاف را با چانگشا کم کنید و تعادل بین سه شهر را تثبیت کنید. این سه شهر می توانند تفاهم خوبی ایجاد کنند، به حفاظت از محیط زیست سبز توجه کنند و به سرزمین سبز حمله نکنند. اگرچه اقتصاد چانگشا، ژوژو و شیانگتان تا حدی تحت شرایط کنترل دقیق محدود خواهد شد، اما بهبود کیفیت کاربری زمین تضمین اساسی برای توسعه پایدار این سه شهر است.شکل 10 (ج)).

6. نتیجه گیری

1) از سال 1993 تا 2019، سرعت گسترش زمین های ساخت و ساز در منطقه شهری چانگشا-ژوژو-ژیانگتان یک روند نوسان دوره ای “آهسته، افزایش سرعت، کاهش سرعت، سرعت و کاهش سرعت” و جهت گسترش ساخت و ساز را نشان می دهد. زمین به همین ترتیب یک روند نوسانی دوره ای “مرکز، گسسته، مرکز، گسسته و مرکز” را ارائه می دهد. گرانش فضایی منطقه شهری به سمت شمال غربی تغییر می کند و فرم فضایی به طور کلی یک کمربند “جنوب-شمال” را ارائه می دهد.

2) دو روند تکاملی کاملاً متفاوت در شکل چشم انداز قسمت داخلی و خارجی منطقه شهری چانگشا-ژوژو-شیانگتان وجود دارد. الگوی لکه های زمین ساخت و ساز در قسمت بیرونی کلان شهر هر روز پیچیده تر می شود، تعداد لکه ها در حال افزایش است و روند تکه تکه شدن آشکار است. تکه های زمین داخلی با یکدیگر ادغام می شوند و اتصال افزایش می یابد و توسعه فشرده فضایی را نشان می دهد. دو روند توسعه با هم وجود دارند، اما روند تکه تکه شدن چشم انداز بیرونی برجسته تر است.

3) در طول دهه 2006-2015، سه شهر چانگشا، ژوژو و شیانگتان به سمت یکدیگر در حال توسعه هستند و روند ادغام فضا آشکارترین است و منطقه هسته سبز تراکم شهری به شدت فرسایش یافته است. اگرچه مقیاس گسترش فضایی چانگشا همیشه یک مزیت مطلق را حفظ کرده است، ژوژو و شیانگتان بیشترین تهاجم به منطقه هسته سبز را دارند.

4) تجزیه و تحلیل و مقایسه سه سناریو مختلف گسترش فضایی در منطقه شهری، تنها از طریق کنترل دقیق و حفاظت از مانع اکولوژیکی در منطقه هسته سبز چانگزوتان، می‌توان به طور موثر از گسترش تجمعات شهری جلوگیری کرد، بیماری‌ها را در شهرهای بزرگ کاهش داد و پاسخگویی به نیازهای توسعه با کیفیت بالا در آینده تجمعات شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan.

منابع

[ 1 ]	زو، اس.-جی. (2012) بررسی ساختار فضایی تراکم شهری چانگ ژو تان و بهینه سازی آن. دانشگاه مرکزی جنوبی، چانگشا
[ 2 ]	ژو، جی.-اچ.، تانگ، سی.-ال. و ژو، X. (2002) مطالعه ای در مورد بهینه سازی ساختار فضایی تراکم شهری در چانگشا-ژوژو-ژیانگتان. جغرافیای استوایی، 22، 330-334.
[ 3 ]	وانگ، L.-J.، ژو، K.-G. و Xu، C.-J. (2005) یک مطالعه نمایشی در مورد ترجیح مصرف سفر بازدیدکنندگان خارجی به چین. جغرافیا و علم اطلاعات جغرافیایی، 21، 78-103.
[ 4 ]	تانگ، F.-H.، Chen، L.-L. و Zeng، Z.-W. (2010) گرایش های تکامل و بازسازی ساختار فضایی در مورد تراکم شهری: توسط مورد تراکم چانگ-ژو-تان. مطالعات شهری، 17، 65-69.
[ 5 ]	Elvidge، CD (1997) نقشه برداری از چراغ های شهر با داده های شبانه از سیستم اسکن خط عملیاتی DMSP. مهندسی فتوگرامتری و سنجش از دور، 63، 727-734.
[ 6 ]	Elvidge، CD، Baugh، KE، Dietz، JB، و همکاران. (1999) کالیبراسیون درخشندگی داده های تصویربرداری کم نور DMSP-OLS از سکونتگاه های انسانی. سنجش از دور و محیط زیست، 68، 77-88. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(98)00098-4
[ 7 ]	Imhoff، ML، Lawrence، WT، Stutzer، DC، و همکاران. (1997) تکنیکی برای استفاده از داده های ماهواره ای مرکب DMSP/OLS “City Lights” برای نقشه برداری منطقه شهری. سنجش از دور محیط زیست، 61، 361-370. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(97)00046-1
[ 8 ]	Huang, X., Schneider, A. and Friedl, MA (2016) نقشه برداری توسعه شهری زیرپیکسل در چین با استفاده از نورهای شبانه MODIS و DMSP/OLS. سنجش از دور محیط زیست، 175، 92-108. https://doi.org/10.1016/j.rse.2015.12.042
[ 9 ]	یانگ، ی.، هوانگ، Q.-X. و ژانگ، L.-L. (2015) اندازه‌گیری مکانی-زمانی در سطح شهرنشینی زمین با استفاده از داده‌های نور شبانه DMSP/OLS – مطالعه موردی حاشیه بوهای. جغرافیای اقتصادی، 35، 141-148.
[ 10 ]	Wang، Y.-Y.، Xu، D. و Zhu، X.-G. (2010) ویژگی های مکانی-زمانی گسترش زمین ساخت و ساز شهری و شهری در استان جیانگ سو از تصاویر شبانه DMSP-OLS. پژوهش های نوین شهری، شماره 2، 67-73.
[ 11 ]	Zhou, Y., Smith, SJ, Elvidge, CD, et al. (2014) روشی مبتنی بر خوشه برای نقشه‌برداری منطقه شهری از DMSP/OLS Nightlights. سنجش از دور محیط زیست، 147، 173-185. https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.03.004
[ 12 ]	Li، J.-G.، He، C.-Y. و شی، P.-J. (2007) استفاده از داده های چندمنبعی ماهواره ای و مکانی برای مطالعه اثرات اکولوژیکی شهرنشینی: موردی از تجمعات شهری در حاشیه بوهای. مجله سنجش از دور، 11، 115-126.
[ 13 ]	شو، اس.، یو، بی.-ال. و وو، J.-P. (2011) روش‌هایی برای استخراج منطقه ساخته‌شده شهری با استفاده از داده‌های نور شب: ارزیابی و کاربرد. فناوری و کاربرد سنجش از دور، 26، 169-176.
[ 14 ]	لیو، سی.- ایکس.، ژو، ک.- دبلیو. و لی، Y.-C. (2017) تحقیق در مورد گسترش شهری در منطقه اقتصادی چنگدو-چونگ کینگ بر اساس داده های نور شبانه DMSP/OLS در 20 سال اخیر. مجله دانشگاه عادی چونگ کینگ (علوم طبیعی)، شماره 6، 117-126.
[ 15 ]	وانگ، H.-R.، ژنگ، X.-Q. و یوان، تی (2012) مروری بر تحقیقات بر اساس داده های نور شبانه DMSP/OLS. پیشرفت در جغرافیا، 10، 11-18.
[ 16 ]	یان، ام. و هوانگ، جی.-سی. (1392) مروری بر پژوهش گسترش فضایی شهری. پیشرفت در جغرافیا، 32، 1039-1050.
[ 17 ]	Mi، X.-N.، Bai، L.-Y. و تان، X.-H. (2013) روشی جدید برای استخراج مناطق مناطق مرکز شهر بر اساس داده های DMSP/OLS. علم اطلاعات جغرافیایی، 15، 255-261. https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2013.001255
[ 18 ]	وو، جی جی (2007) بوم شناسی منظر: الگو، مقیاس فرآیند و سلسله مراتب. انتشارات آموزش عالی، پکن.
[ 19 ]	Gangopadhyay، K. و Basu، B. (2010) توزیع اندازه شهر برای هند و چین. Physica A Statistical Mechanics & It Applications, 388, 2682-2688. https://doi.org/10.1016/j.physa.2009.03.019
[ 20 ]	Xu, J. (2016) شبیه سازی مطالعه تغییر دینامیکی الگوی کاربری فضایی در تجمع شهری Changsha-Zhuzhou-Xiangtan بر اساس مدل CLUE-S.
[ 21 ]	وانگ، اچ.-ام. (2016) تکامل الگوی سرزمین اکولوژیکی در منطقه هسته چانگشا-ژوژو-شیانگتان.