ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНТРОПИИ ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ НАСЕЛЕНИЯ АНДИЖАНСКОЙ ОБЛАСТИ УЗБЕКИСТАНА

АННОТАЦИЯ

В статье использованы инструменты пространственного анализа с целью определения тенденций среднегодового прироста сельского населения Андижанской области в 1959-1979, 2010-2021 гг. Основное внимание уделяется расчету индекса энтропии для определения пространственной устойчивости распределения населения во времени. Источниками для анализа пространственных изменений прироста населения являются результаты обработки открытых непространственных статистических данных Госкомстата Республики Узбекистан и Андижанского областного управления статистики, которые использовались для формирования базы данных в ГИС, картирования сельской местности. рост населения и анализ индекса энтропии.

ABSTRACT

The paper deals with the spatial analysis tools with the purpose to define the trends of mean annual growth of rural population of Andijan region in 1959-1979, 2010-2021 years. The main focus is the calculation the entropy index for defining the spatial sustainability of the population distribution over time. Sources for the analysis of spatial changes in population growth are the results of processing open nonspatial statistical data from the State Committee on Statistics of the Republic of Uzbekistan and the Andijan Regional Department of Statistics that were used to form a database in GIS, mapping the rural population growth and analysis of the entropy index.

Ключевые слова: пространственный анализ, ГИС, энтропия, сельское население, рост, временное изменение, Андижанская область, Узбекистан.

Keywords: spatial analysis, GIS, entropy, rural population, growth, temporal change, Andijan region, Uzbekistan

Введение

В Узбекистане рост населения, расширение поселений за счет ценных сельскохозяйственных угодий выдвигают на первый план создание эффективной системы мониторинга и управления процессом расселения в условиях глобального изменения климата. Тенденции изменения расселения населения являются основными субъектами управления использованием водных и земельных ресурсов. В данной статье рассматриваются вопросы пространственной оценки прироста населения на уровне общин Андижанской области Ферганской долины. Геопространственные исследования используются для получения новых знаний и информации о природе этого процесса. С точки зрения планирования использования природных ресурсов такой подход может оказаться полезным.

По определению, энтропия является мерой молекулярного беспорядка или случайности системы [5]. Эта концепция обычно применяется для обнаружения изменений в любой системе. В демографии энтропия населения используется для измерения демографической неоднородности [4]. Немногие исследования рассматривают пространственный контекст энтропии динамики населения. В этой статье рассматриваются связи между двумя переменными — среднегодовой численностью населения за два года, чтобы определить территории с разным состоянием устойчивости. Предполагается, что определение меры неоднородности с помощью энтропийного аппарата позволяет оценить степень неоднородности в динамике в количественной мере.

Материалы и методы

Источниками для анализа пространственных изменений прироста населения являются результаты обработки открытых непространственных статистических данных Госкомстата Республики Узбекистан [1] и Андижанского областного управления статистики [2], которые использовались для формирования базы данных в ГИС путем выполнения «процесса разработки и анализа требований в виде необработанных данных» [3]. В результате этих процедур создается несколько карт для их анализа методами математической статистики и теории информации. Среднегодовой прирост рассчитывается по этим данным с помощью традиционных операций ГИС, а также картографирования.

В данном исследовании предполагается, что энтропия является мерой неопределенности состояния или поведения системы в заданных условиях. Пусть состояния системы равновероятны и имеют вероятность p, тогда число состояний N=1/p, а log N=log(1/p). Информационная энтропия Шеннона используется для расчета

Вероятность pi рассчитывается исходя из площади wi любого данного года n. Расчет производится путем сравнения площади в начальной и конечной точках, т.е. лет для рассмотрения. Эти значения являются характеристиками набора данных о росте населения. Все расчеты выполнены по методикам, описанным в [6].

Полученные результаты

По этим открытым данным составлены карты среднегодового прироста сельского населения в 1959-1979 гг. (рис. 1), в 1979-1989 гг. (рис. 2) и в 2010-2021 гг. (рис. 3), которые используются для расчета индекса энтропии. Анализ данных свидетельствует о замедлении годового прироста населения Андижанской области за 2010-2021 годы, которое не превышает 2%.

Рисунок 1. Карта среднегодового прироста сельского населения, 1959-1979 г.г.

Рисунок 2. Карта среднегодового прироста сельского населения, 1979-1989 г. г.

Рисунок 3. Карта среднегодового прироста сельского населения, 2010-2021 г. г.

В Узбекистане характерно то, что наибольшая плотность населения наблюдается в Андижанской области, где она достигает 723,3 человека на кв. км, что почти в 10 раз выше, чем в среднем по стране. Учитывая динамичность роста сельских поселений в пространстве и инерционность систем расселения, важно создание пространственных баз данных для оперативного и перспективного планирования расселения аридной зоны и изучение этих процессов методами геопространственных исследований.

Обсуждение

Комбинационная таблица составлена в результате совместного анализа разновременных карт темпов роста сельского населения Андижанской области. Результат расчета показателя энтропии представлен в табл. 1.

Таблица 1.

Комбинационная таблица, составленная в результате совместного анализа карт темпов роста сельского населения Андижанской области

Так, для Андижанской области изменение энтропии с 2,373 (1959-1979 гг.) до 2,467 (2010-2021 гг.) свидетельствует о пространственном контрасте темпов прироста населения. Так, в 1959-1979 гг. на 63,3% территории этот показатель составлял 2-4%, то в 2010-2021 гг. это значение отмечают только 54,4%. Увеличение на 19,1% доли территории, где наблюдается прирост населения более 4% в год, свидетельствует о концентрации населения. Анализ количественных значений доли площади, по которой производится расчет, позволяет количественно оценить пространственный характер изменения темпов прироста населения. Например, в Андижанской области ситуация не изменилась на 17,9% территории, темпы прироста населения в этих районах практически одинаковы за два периода. Увеличение темпов прироста населения наблюдается на 45,7% территории. Коэффициент взаимного соответствия контуров К (АВ) = 0,64. Пространственные колебания доли городского населения, являющейся показателем урбанизации, свидетельствуют о незавершенности этого процесса в некоторых традиционно аграрных районах.

Поскольку существовали значительные различия в темпах роста городского и сельского населения, эти различия уменьшались в течение последних 20 лет. При сравнении различий темпов роста городского населения по сравнению с сельским в зависимости от доли городского населения было установлено, что эти различия более заметны в районах с более высоким уровнем городского населения. Однако характер изменения этой зависимости указывает на тенденцию к сближению темпов роста как в типично сельской, так и в урбанизированной местности. Анализ территориальных различий прироста сельского населения Андижанской области показывает значительные колебания этого показателя при меньшей территориальной контрастности. Большая дифференциация роста сельского населения отмечается в зонах влияния города Андижана. Более низкие темпы роста приурочены к районам, где наблюдалась интенсивная урбанизация – в городах Ассаке, Карасу, Ханабад, Шахрихан. Расселение в сельской местности сохраняет черты исторически сложившейся территориальной связи с основной возделываемой сельскохозяйственной культурой.

Вывод

Интерпретируя энтропию как меру контрастности расселения, можно выделить области с разной степенью однородности/неоднородности происходящих процессов. Изучение территориальных различий темпов роста сельского населения на местном уровне должно позволить более обоснованно разрабатывать стратегию развития сельских территорий при разработке программ размещения промышленных объектов и инвестиционной политики.

Сопоставление доли районов «ж» в изменении прироста населения позволяет выявить тенденции пространственной динамики расселения. Итак, в зависимости от стартового прироста населения и, следовательно, резервов территории для расселения выделяют несколько уровней:

1) снижение роста;

2) изменений в росте нет;

3) увеличение роста до 2 раз;

4) увеличение роста более чем в 2 раза.

Сравнение гистограмм вероятностных распределений среднегодовых темпов прироста сельского населения и его плотности показывает, что динамика этих процессов различна. Большая устойчивость, меньший диапазон количественных значений среднегодовых темпов прироста сельского населения характерны для Андижанской области, где преобладают темпы прироста около 2,5% за 1959-1989 гг. Это позволяет сделать вывод о наличии больших территориальных ограничений в Андижанской области. Анализ характера трансформации расселения показывает, что происходит изменение формы кривой распределения от асимметричный до колоколообразного, присущий гауссовскому нормальному распределению вероятностей (рис. 4)

  Среднегодовой рост сельского населения, %

Рисунок 4. Распределение среднегодовых темпов прироста сельского населения Андижанской области.

Кривая зависимости среднегодового темпа прироста населения от плотности сельского населения Андижанской области Ферганской долины (в разрезе общины) показывает тенденцию к снижению годового темпа прироста в зависимости от плотности населения (рисунок 5).

Рисунок 5. Кривая зависимости среднегодового темпа прироста населения от плотности сельского населения Андижанской области Ферганской долины (в разрезе общин)

Сравнение гистограмм распределения плотности сельского населения в динамике также демонстрирует особенности развития сельского расселения. Более высокие значения плотности сельского населения наблюдаются в Андижанской области, что приближается к нормальному распределению.

Для дальнейшего изучения территориальных ресурсов следует учитывать сложные и значительные территориальные колебания зависимости между темпами прироста населения и его плотностью. Эта особенность пространственного размещения сельского населения и тенденций его роста требует для изучения геопространственного подхода, основанного на геоинформационных технологиях.

Список литературы:

1. Официальные периодические издания: Демография / Государственный комитет Республики Узбекистан по статистике. Портал открытых данных. -[Ташкент] / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://stat.uz/en/official-statistics/demography (дата обращения 06.05.2022)     
2. Официальные периодические издания: Демография / Государственный комитет Республики Узбекистан по статистике. Портал открытых данных. Отдел статистики Андижанской области -[Ташкент] / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://andstat.uz/uz/rasmiy-statistika/demography (дата обращения 06.05.2022)
3. Database development. // Information Transformation Services [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://it-s.com/what-is-database-development (дата обращения 06.05.2022).
4. Demetrius L. Growth rate, population entropy, and perturbation theory // Mathematical Biosciences. 1989. Vol. 93, № 2. P.159-180 https://doi.org/10.1016/0025-5564(89)90021-7
5. Drake G. W. F. Entropy // Encyclopaedia Britannica [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.britannica.com/science/entropy-physics (дата обращения 05.05.2022).
6. Voukenas A. Calculating Land Use Mix with GIS. // GIS Lounge. 2021 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gislounge.com/calculating-land-use-mix-with-gis (дата обращения 05.05.2022).