یکی از مسائل برنامه¬ریزی شهری، با توجه به رشد جمعیت و کمبود امکانات زیربنایی، تعیین جهت مناسب گسترش فیزیکی شهر برای جواب¬گویی به نیازهای آینده است. از آنجایی که گسترش شهر مستلزم به¬کارگیری اراضی فراوان برای ساخت وساز است، این امر باعث کاهش سطح کاربری¬های دیگر بخصوص زمین¬های کشاورزی و گسترش شهر به سمت پهنه¬های آسیب¬پذیر می¬شود، به همین مبنا در این پژوهش، برای تعیین جهت مناسب گسترش فیزیکی شهر کلات از مدل منطق فازی (fuzzy logic) و سیستم اطلاعات جغرافیایی (gis)، و با بهره گیری از مدل آنتروپی به تحلیل چگونگی گسترش این شهر پرداخته¬شده، برای این منظور، ابتدا گسترش فیزیکی شهر، از سال 1375 تا 1390 با استفاده از مدل آنتروپی¬شانون با هدف ساماندهی الگوی فیزیکی شهر کلات، مورد مطالعه قرار گرفت، نتایج این مدل نشان داد شهر کلات در طی دوره زمانی 1375، 1385، 1390 دارای ارزش آنتروپی به ترتیب 071/1، 111/1، 062/1 می¬باشد که نشان¬دهنده رشد بی¬قواره و اسپرال شهری است و با استفاده از gis و مدل منطق فازی عوامل میزان شیب، جهت شیب، فاصله از مسیل¬ها، توپوگرافی، فاصله از زیرساخت¬ها، کاربری اراضی، زمین¬شناسی، دسترسی به راه ارتباطی پهنه¬بندی و فازی¬سازی شدند. پس از بررسی نهایی مشخص شد، جهاتی که برای گسترش شهر قابلیت توسعه بهینه را دارند جهت شرق و شمال شرق آن می باشد. بر اساس نتایج حاصل از یافته¬های تحقیق، با توجه به گسترش شکاف ارزش آنتروپی ناشی از رشد افقی و اسپرال شهر، که خود متاثر از الگوی رشد خطی آن است، الگوی گسترش تمرکز درون-بافتی پیشنهاد می¬شود. بنابراین برقراری ارتباط منطقی بین الگوی توسعه شهر و توجه به محدودیت-های موجود در شهر کلات ضروری به نظر می¬رسد و در نهایت راهکارهایی برای تحقق این امر ارائه می-شود.