هدف از این مطالعه، درک و کمی سازی رشد و روند شهری شهر زرقا طی بازه زمانی 1990 تا 2014 و تهیه نقشه کاربری و پوشش برای منطقه مورد مطالعه با استفاده از GIS و تکنیک های سنجش از دور با استفاده از آماره آنتروپی شانون است. روش. برای این منظور از سه تصویر لندست برای طبقه‌بندی کاربری اراضی با استفاده از تکنیک‌های طبقه‌بندی حداکثر احتمال نظارت شده برای استخراج و ارزیابی تغییرات اراضی شهری استفاده شد. نتایج حاکی از آن است که نواحی شهری شهر زرقا در بازه زمانی 1990 تا 2005، 22.15 درصد و از سال 1384 تا 2014، 14.86 درصد افزایش یافته است، با نرخ گسترش 0.96 و 1.31 کیلومتر مربع ^./ سال به ترتیب برای دو دوره زمانی. مقدار آنتروپی از 1.20 در دوره اول به 1.38 در دوره دوم افزایش یافت، در حالی که مقدار آنتروپی برای مناطق شمال شرقی، شمال غربی، جنوب شرقی و جنوب غربی مقادیر بالایی را نشان داد که تأیید می کند که گسترش و گسترش شهری در بیست و چهار سال گذشته وجود داشته است. منطقه مورد مطالعه گسترش و گسترش شهری تأثیرات متفاوتی بر جنبه‌های طبیعی، اقتصادی و زیبایی‌شناختی شهر می‌گذارد که مسئولان و برنامه‌ریزان دولتی را به درک و نظارت بر رشد فعلی و تجسم رشد آینده هدایت می‌کند.

کلید واژه ها

لندست ، آنتروپی شانون ، GIS ، سنجش از دور ، گسترش شهری ، گسترش شهری ، کاربری زمین/پوشش ، زرقاء ، اردن

1. مقدمه

گسترش و گسترش شهری در چند دهه گذشته به نگرانی مهمی در سراسر جهان تبدیل شده است [ 1 ] – [ 4 ]. آنها اثرات اقتصادی، فرهنگی و طبیعی دارند. آنها هزینه زیرساخت ها را افزایش می دهند، زمین های کشاورزی و جنگلی را از دست می دهند، مصرف انرژی و سایر منابع زیست محیطی را افزایش می دهند، قیمت زمین را افزایش می دهند، باعث شلوغی جاده ها و ترافیک سنگین و کاهش تعامل اجتماعی بین مردم و سایر اثرات منفی زیست محیطی می شوند. رشد جمعیت و ساخت جاده‌ها، ساختمان‌ها و سایر زیرساخت‌ها و ویژگی‌های ساخته شده توسط انسان، برای درک رشد فعلی و داشتن اطلاعات و نقشه‌های به‌روز برای برنامه‌ریزی‌های آتی، بر مقامات توسعه شهر و برنامه‌ریزان شهری تحمیل می‌شود [ 5 ] [ 6 ]. ] .

آنتروپی یک تکنیک کارآمد برای مقایسه الگوهای پراکندگی شهری است [ 2 ] [ 7 ] [ 8 ]، بنابراین، آنتروپی شانون برای هر منطقه و دوره زمانی باید محاسبه شود، و درجه پراکندگی را می توان با مقدار آنتروپی که متغیر است اندازه گیری کرد. از 0 تا لگاریتم تعداد مناطق یا دوره زمانی. متراکم تر بودن سازه ها و مناطق ساخته شده به مقدار آنتروپی صفر نزدیک تر است، در حالی که هر چه تعداد لگاریتمی مناطق نزدیک تر باشد، منطقه پراکنده تر است [ 7 ] [ 9 ].

پردازش و طبقه‌بندی تصویر در سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور همراه با روش‌های آماری مانند آنتروپی شانون می‌تواند برای تجزیه و تحلیل، و تشخیص گسترش و گسترش شهری استفاده شود [ 10 ] [ 11 ]. منطقه زرقا در چند دهه اخیر شهرنشینی سریعی را تجربه کرده است که مشخصه آن گسترش مناطق ساخته شده است، به همین دلیل، این مطالعه از این روش ها و تکنیک ها برای محاسبه و تجزیه و تحلیل الگوی پراکندگی شهری و رشد شهری در شهر زرقا در گذشته استفاده خواهد کرد. 24 سال.

2. شرح منطقه مطالعه

ناحیه زرقه سومین استان بزرگ اردن از نظر جمعیت است. این شهر در 25 کیلومتری شمال شرقی امان پایتخت اردن واقع شده است ( شکل 1 ). شهر زرقا مرکز استان زرقا است. این شهر پایتخت صنعتی اردن است که کارخانه‌های بسیاری و پالایشگاه نفت اردن دارد. همچنین به عنوان یک مرکز نظامی بزرگ با چندین اردوگاه نظامی عمل می کند. بین عرض‌های جغرافیایی 31˚58′ شمالی و 32˚06′ شمالی و طول‌های جغرافیایی 36˚01’E و 36˚20′ شرقی امتداد می‌یابد و مساحتی معادل 253.31 کیلومتر مربع ^با ارتفاعات بین 508 تا 803 متر از سطح دریا را پوشش می‌دهد.

3. روش و داده های مورد استفاده

برای طبقه بندی کاربری اراضی از سه تصویر Landsat استفاده شد. داده های ماهواره ای که منطقه مورد مطالعه را پوشش می دهد از سایت کاوشگر زمین ( https://earthexplorer.usgs.gov ) و سایت تاسیسات پوشش زمین جهانی ( https://glcfapp.glcf.umd.edu .) به دست آمده است. تصاویر سنجش از راه دور Landsat-TM 1990; در این مطالعه از Landsat-ETM+ 2005 و Landsat-ETM+ 2014 برای استخراج وسعت مناطق ساخته شده در شهر زرقا با استفاده از روش طبقه‌بندی نظارت شده استفاده شد.

روش طبقه‌بندی با برش تصاویر ماهواره‌ای با استفاده از نقشه برداری منطقه مورد مطالعه آغاز شد، سپس از تکنیک طبقه‌بندی حداکثر احتمال نظارت شده در نقشه Arc 10.2 برای طبقه‌بندی تصاویر بریده شده برای استخراج مناطق شهری استفاده شد.

دقت طبقه‌بندی کلی و ضریب کاپا این تصاویر طبقه‌بندی‌شده به ترتیب 87.22% و 81.15% در سال 1990، 85.84% و 79.88% در سال 2005 و 89.02% و 87.57% برای سال 2014 با استفاده از چند ضلعی مرجع واقعی انتخاب شده است. نقشه ها با محاسبه ماتریس خطا.

در منطقه مورد مطالعه فقط مناطق ساخته شده و زمین های بایر یافت شد. به همین دلیل، تنها دو طبقه در نظر گرفته شد، یعنی طبقه شهری و طبقه غیر شهری همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است.

پس از آن، تصاویر طبقه بندی شده در 4 منطقه به نام های NE، SE، SW و NW همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، بریده شدند . مناطق ساخته شده و رشد شهری برای هر منطقه با استفاده از نظریه آنتروپی شانون محاسبه شد.

در نهایت با تقسیم مساحت مورد مطالعه به 4 پهنه، پراکندگی شهر زرقا مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و سپس با تقسیم مساحت ساخته شده بر کل مساحت، درصد مساحت ساخته شده برای هر پهنه محاسبه شد.

گسترش شهری و آنتروپی شانون

روش آنتروپی شانون برای تعیین اینکه آیا رشد مناطق شهری واگرا یا فشرده بوده است استفاده می شود [ 2 ] [ 10 ].

آنتروپی شانون، Hn با معادله (1) به دست می آید.

(1)

جایی که؛

Pi = نسبت مناطق ساخته شده در ناحیه ith.

n = تعداد کل مناطق.

مقدار آنتروپی شانون بین 0 و log n است. 0 به معنی مناطق شهری بسیار متراکم است در حالی که log n مناطق پراکنده شهری را نشان می دهد [ 2 ].

4. نتایج و بحث

نقشه های کاربری اراضی طبقه بندی شده برای سال های 1990، 2005 و 2014 در شکل 2 نشان داده شده است. مناطق شهری و غیر شهری از نقشه های طبقه بندی شده محاسبه و در جدول 1 و جدول 2 قرار گرفتند.

روند و رشد پراکندگی شهری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و درصد دسته بندی کاربری اراضی شهری برای دوره دو بار محاسبه شد ( جدول 2 ). همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است ، مساحت شهری در سال 1990 65 کیلومتر مربع بوده ^{و با افزایش 14.4 کیلومتر} مربعی در دوره اول و 11.8 در دوره دوم به 79.4 کیلومتر مربع ^در سال 2005 و 91.2 در سال 2014 افزایش یافته است. متوسط ​​نرخ رشد سالانه به ترتیب 1.48 و 0.99 درصد بود. در بازه زمانی 1990 تا 2005، مناطق غیرشهری روند نزولی داشته و در مناطق شهری با 22.2 درصد افزایش یافته است، در حالی که در بازه زمانی 1384 تا 1393 در مناطق شهری تقریباً 14.9 درصد افزایش یافته است.

رشد مناطق ساخته شده عمدتاً به سمت جنوب غربی و شمال غربی است. بقیه شهر هنوز الگوهای زمین های ساخته شده پراکنده را به تصویر می کشد. دوره 1990 تا 2005 افزایش محسوس 31.4% در مناطق ساخته شده را نشان می دهد و دوره زمانی دوم افزایش 36.1% دیگر را نشان می دهد. افزایش مساحت شهری نتیجه افزایش جمعیت و توسعه زیرساختی در شهر است.

چهار منطقه از شهر به نام‌های شمال شرقی، جنوب شرقی، جنوب غربی و شمال غربی انتخاب شدند که به عنوان مناطق رشد شهر برای ارزیابی اینکه آیا مناطق شهری به طور مساوی رشد می‌کنند یا خیر، انتخاب شدند. جدول 3 مناطق شهری را برای هر منطقه از هر تصویر طبقه بندی شده نشان می دهد در حالی که جدول 4 رشد مشاهده شده در منطقه شهری را برای 4 منطقه در 2 دوره زمانی و جدول 5 نرخ رشد شهری را برای هر دوره زمانی نشان می دهد.

جدول 4 نشان می دهد که در دوره 1990-2014، زون شمال شرقی 1 کیلومتر مربع ^، زون جنوب شرقی 2.6 کیلومتر مربع ^، زون جنوب غربی 7.1 کیلومتر مربع رشد کرد ^، در حالی که زون شمال غرب به میزان 15.5 کیلومتر مربع رشد کرد ^که دارای منطقه حداکثر رشد

همانطور که در شکل 5 و شکل 6 و جدول 6 نشان داده شده است ، نرخ گسترش این مناطق برای دوره 1990-2005 به ترتیب 0.01، 0.10، 0.25 و 0.6 کیلومتر مربع ^در سال و 0.09، 0.12، 0.328 و 0.12 کیلومتر ^در سال است. برای دوره دوم که نشان می دهد منطقه شمال غربی شاهد بیشترین رشد و شمال شرقی کمترین رشد بوده است، به این معنی که منطقه مورد مطالعه عمدتاً در جهت غربی رشد کرده است ( شکل 7 و شکل 8 ).

آنتروپی شانون برای منطقه شهری برای هر سال و برای هر منطقه محاسبه شد.

آنتروپی شانون که منطقه ساخته شده را منعکس می کند با استفاده از رابطه (1) محاسبه می شود. جدول 7 آنتروپی را برای دو دوره زمانی نشان می دهد. مقادیر آنتروپی برای هر دو دوره بالاتر از نصف log (4) است، که نشان می دهد شهر پراکندگی بیشتری را نشان می دهد. مقدار آنتروپی از 1.20 در دوره اول به 1.38 در دوره دوم افزایش یافته است که نشان دهنده گسترش گسترده است.

که نشان می دهد که مقادیر آنتروپی بالاتر از 0.35 (نیمی از log e(2))، برای مناطق NE، NW، SE و SW است که تأیید می کند که پراکندگی در بیست و چهار سال گذشته در منطقه مورد مطالعه وجود داشته است.

5. نتیجه گیری

تغییرات و روند رشد شهری در شهر زرقا با استفاده از سه تصویر لندست طی سال‌های 1990 تا 2014 با ترکیب GIS، سنجش از دور و تکنیک‌های آماری آنتروپی شانون به منظور ارزیابی الگوهای رشد و پراکندگی شهری و تهیه نقشه کاربری و پوشش زمین محاسبه و ارزیابی شد. برای منطقه مورد مطالعه نتایج زیر بر اساس تحلیل رشد شهری منطقه مورد مطالعه به دست آمد.

منابع

[ 1 ]	مجتبی، SM (1994) کاربری زمین و تغییر محیطی به دلیل گسترش شهری: رویکرد سنجش از دور. انتشارات دایا، دهلی نو.
[ 2 ]	Yeh, AGO and Li, X. (2001) اندازه گیری و نظارت بر پراکندگی شهری در یک منطقه به سرعت در حال رشد با استفاده از آنتروپی. مهندسی فتوگرامتری و سنجش از دور، 67، 83-90.
[ 3 ]	Mu?iz, I. and Galindo, A. (2005) فرم شهری و ردپای اکولوژیکی رفت و آمد. مورد بارسلونا اقتصاد اکولوژیک، 55، 499-514.�
[ 4 ]	Parka, S., Jeon, S., Kim, S. and Choi, C. (2011) پیش بینی و مقایسه رشد شهری با نقشه برداری شاخص تناسب زمین با استفاده از GIS و RS در کره جنوبی. منظر و شهرسازی، 99، 104-114. https://dx.doi.org/10.1016/j.landurbplan.2010.09.001
[ 5 ]	Xu, H., Wang, X. and Xiao, G. (2000) مطالعه یکپارچه سنجش از دور و GIS در مورد شهرنشینی با تأثیر آن بر زمین های زراعی: شهر فوکینگ، استان فوجیان، چین. تخریب و توسعه زمین، 11، 301-314. https://dx.doi.org/10.1002/1099-145X(200007/08)11:4<301::AID-LDR392>3.0.CO;2-N
[ 6 ]	المشاقبه، ا.، الادمات، ر. و الاموش، ح. (2012) GIS و سنجش از دور برای بررسی رشد شهری در شهر مفرق/اردن بین سال های 1987 و 2010. مجله سیستم اطلاعات جغرافیایی، 4، 377 -382. https://dx.doi.org/10.4236/jgis.2012.44043
[ 7 ]	Sudhira, HS, Ramachandra, TV and Jagadish, KS (2004) گسترش شهری: متریک, دینامیک و مدلسازی با استفاده از GIS. مجله بین المللی مشاهده کاربردی زمین و اطلاعات جغرافیایی، 5، 29-39. https://dx.doi.org/10.1016/j.jag.2003.08.002
[ 8 ]	Jat, MK, Garg, PK and Khare, D. (2007) پایش و مدلسازی گسترش شهری با استفاده از تکنیک های سنجش از دور و GIS. مجله بین المللی مشاهده کاربردی زمین و اطلاعات جغرافیایی، 10، 26-43. https://dx.doi.org/10.1016/j.jag.2007.04.002
[ 9 ]	Sun, H., Forsythe, W. and Waters, N. (2007) مدلسازی تغییر کاربری زمین شهری و گسترش شهری: کلگری، آلبرتا، کانادا. شبکه و اقتصاد فضایی، 7، 353-376. https://dx.doi.org/10.1007/s11067-007-9030-y
[ 10 ]	Li, X. and Yeh, AGO (2004) تجزیه و تحلیل بازسازی فضایی الگوهای کاربری زمین در سنجش از دور و GIS منطقه ای در حال رشد سریع. منظر و برنامه ریزی شهری، 69، 335-354. https://dx.doi.org/10.1016/j.landurbplan.2003.10.033
[ 11 ]	Deka، J.، Tripathi، OP و خان، M. (2012) تحلیل روند رشد شهری با استفاده از رویکرد آنتروپی شانون – مطالعه موردی در شمال شرق هند. مجله بین المللی ژئوماتیک و علوم زمین، 2، 1062-1068.