北京市五环内不透水面变化研究

基于北京市2000年增强型专题制图仪和2010年专题绘图仪遥感影像,利用线性光谱混合分析模型对两幅影像实施亚像元分解,获取城市不透水面的空间较为精确的分布情况。在此基础上,结合研究区土地利用和实地资料,利用归一化建筑指数与混合光谱分析的方法,对北京市近10年来不透水面动态变化格局进行分析,研究城区不透水面的变化情况。研究结果表明:基于混合像元分析的不透水面变化信息提取方法是行之有效的。10年间北京五环内不透水面覆盖度总体上随着城市化进程呈现放射状扩张,城市建设是形成不透水面的重要驱动力之一。     

福州市亚像元不透水面对地表温度影响变化分析

基于Landsat影像,利用全约束最小二乘法混合像元分解的方法,获取福州中心城区不透水面覆盖度信息,利用同期高分辨率影像面积对比法验证分解结果。根据不透水面覆盖度大小进行分级以表示城市发展程度,采用亚像元状态转移矩阵分析2000年至2016年各等级不透水面区域面积的变化,利用景观指数对城市不同发展程度区域斑块分布变化情况进行分析。结合地表温度归一化方法,计算各级不透水面区域的温度贡献率,并对比城市不同发展程度区域分布对城市热岛效应的影响。结果表明,福州城市化进程主要集中于不透水面覆盖度在30%～60%的区域内,城市发展程度不同的区域相互参杂分布于中心城区内;不透水面覆盖度大于50%的区域促进城市热岛效应的产生,随着斑块破碎化程度的增加,加剧热岛效应产生。研究结果可为缓解城市发展过程中的热岛效应提供参考。     

上海市城市空间结构演变及预测

该文研究了浦东开发以来上海市中心城区空间结构的演变。利用地理信息系统软件、电子地图、统计数据和遥感图象，对上海市的人口重心、商业重心进行计算，对考察上海市空间结构的演变。并利用马尔可夫链和神经网络两种方法预测了上海市中心城区2002年2005年的土地利用结构和土地利用结构的变化。     

基于空间光谱信息协同的城市不透水层提取方法比较研究

[目的]利用不同的端元提取方法及混合像元分解算法计算南京市2018年城市不透水层覆盖度,评估各方法的精度,为城市可持续发展提供可靠的基础数据支撑.[方法]采用Landsat 8 OLI遥感影像,基于像元纯度指数(pixel purity index,PPI)并考虑空间光谱信息协同提出空间像元纯度指数(spatial p...     

兰州市中心城区不透水面覆盖度的遥感估算

利用Landsat 7的ETM+影像,在线性光谱分解的技术上,提取了兰州市中心城区的不透水面分布状况,运用均方根、航片和随机采样对提取精度进行了检验,并对不透水面的空间特征进行了分析.结果显示,利用中等分辨率影像对兰州市中心城区不透水面分布提取的精度较高;植被、高反照度、低反照度和裸露的土壤4种最终光谱端元的线性组合,可以较好地模拟ETM+波谱特征;高反照度、低反照度两种最终光谱端元可以很好地表达城市不透水表面信息.     

上海市中心城区近百年来水系演变研究

利用1965～2006年共6个时相的遥感影像以及1918年地形图进行解译,获得了共7个时相的上海市中心城区水系分布数据.基于GIS和空间分析技术分析了近百年来上海市中心城区水系的演变过程及环境效应,研究结果表明：(1) 1918～2006年,上海市中心城区河道数由1 018条减少到184条,水系面积从37.68 km²减少到15.26 km²; (2) 水系减少呈从中心向周边逐步发展的趋势,水系形态特征变化主要表现为河道裁弯取直、填堵等; (3) 城市建设如开发区和住宅区的建设、修建道路和耕地整理等人为原因是造成水系演变的主要驱动力; (4) 水系演变使上海市中心城区河网调蓄能力降低,减弱热岛效应能力变差.根据研究结果,对未来水系规划提出了建议.     

基于线性光谱混合模型的混合像元分解研究——以合肥市为例

利用Landsat ETM+数据,在水体掩膜的基础上,采用线性光谱混合模型(Liner Spectral Mixture Model,LSMM)进行混合像元分解,得到合肥市高反射率地物、低反射率地物、植被和土壤四种端元的丰度图像以及RMS误差分量图像.应用线性光谱混合模型研究城市地表组分组成,端元(End-member)选取是模型成败的关键.通过分别采用手动选取端元和利用纯像元指数(PPI)法选取端元两种方法,从定性角度对比两种方法得到的结果,结果表明在本研究区内手动选取的端元比PPI选取的端元模型拟合精度更高,能够得到更高精度的分量图像.     

2005～2017年快速城市化背景下洱海流域不透水表面时空格局分析

近年来随着我国经济建设的不断加快以及城市化的快速发展,工业和人口的大规模聚集造成了不透水表面的快速扩张,这对城市生态环境产生了严重的影响。作为城市化水平的关键指示因子,不透水表面已经被广泛应用在城市生态环境评估中。为了定量的分析洱海流域不透水表面拓展的时空动态特征规律,本文以大理市所在的洱海流域为研究对象,利用2005年至2017年的大理市Landsat 5、Landsat 8遥感影像,提取归一化水体指数(MNDWI)和归一化差值不透水表面指数(NDISI)对洱海流域的城市、道路进行空间分析并提取出不透水表面信息进行空间格局分析。研究结果表明：2005~2017年间,随着城市化的快速发展,洱海流域的植被覆盖率和水体等自然地物覆盖率处于下降状态,而不透水覆盖率从11.6%上升到19.8%,呈现快速持续上升趋势。由洱海水质和其流域内不透水覆盖率线性拟合结果可以得到两者具有一定的负相关性。可以预见洱海水质未来发展中随着不透水覆盖率的增长而下降。因此,在城市发展的同时,应该注重对洱海的综合治理,不能任水质自行调节。本研究结果为洱海流域内城市规划管理和流域(水)环境治理提供参考信息,具有重要的现实意义。     

桂林市主城区建设用地扩张时空动态特征分析

以快速城市化的桂林市主城区为案例,利用Landsat系列遥感影像数据源,通过构建归一化植被指数(NDVI)、归一化建筑指数(NDBI)和修正归一化水体指数(NDWI),并对这3个指数波段进行假彩色合成;运用最大似然监督分类法分别提取1991—2013年3期建设用地信息,借助ARCGIS工具对城市建设用地空间分布与扩展特征进行系统分析,结果表明:桂林市城市化扩展进程日益加快,主城区建设用地面积和扩展强度指数均呈增大趋势。不论从城市建设用地总体空间格局,还是从各个城区、城市方位、缓冲区以及地形条件等角度分析,城市后期(2006—2013年)的建设用地扩展明显快于前期(1991—2005年)。目前,随着桂林市城市化的不断推进,城乡过渡地带的高新技术产业园区、工业园区以及南部远郊区的雁山大学城和卫星城镇,都已成为城市建设用地扩张的热点区域。     

基于谷歌地球引擎的开封城区2010—2019年水体分布变化研究

为了研究开封市年际水体分布变化,选用Landsat系列多时相影像数据,在谷歌地球引擎google earth engine(GEE)云平台上结合归一化水指数、改进的归一化水指数、归一化植被指数以及归一化建筑指数构建光谱特征使用分类回归树、支持向量机、随机森林分类方法对开封市城区的水体进行提取并分析.结果表明:基于GEE云平台和机器学习的分类,能够很好地提取出开封市城区年际水体分布变化情况;开封市城区的水体面积处于不断变化中,先减少后增加,总体上趋于增加,随着城市的发展变化,城区的景观格局发生较大改变,影响开封市水体面积产生变化的主要因素是北部黄河水量的变化以及开封市近年来正在实施的"城市双修"对水体的影响;使用随机森林分类能更好地对开封市城区的水体进行提取,提取水体的最小精度为94.6％,平均总体分类精度为96.9％,平均Kappa系数为0.954.     

基于遥感影像的铜川市不透水层覆盖变化研究

不透水层是指能够隔离地表水渗透到土壤的覆盖表面,以不透水层分布变化来研究铜川城市化进程。利用决策树分类结合生物物理成分指数(BCI)和裸土指数(MBSI)的方法对1986,1991,1996,2002,2007,2012和2017年的遥感影像数进行不透水层提取,采用指标分析、重心轨迹偏移等方法探究不透水层空间扩展特征,并结合统计年鉴、DEM数据研究铜川市不透水层扩展驱动机制。结果表明:文中提出的基于决策树分类模型结合BCI和MBSI的方法对不透水层提取与验证数据的拟合优度达到0.88.铜川市的不透水层面积持续增加,面积从1986年的5.7 km~2增加到2017年的61.5 km~2,年均增长速度高达1.8%,特别是2007—2017年是快速城市化时期,增长面积占31 a变化总面积的69.3%.不透水层的重心呈先北后南的阶段性变化,1986—2002年向北移动,2002—2007年向南移动,2007—2017年继续向西南方向移动。通过对驱动力指标分析表明,经济及人口增长对不透水层扩展有着直接推动作用,矿产资源分布、地理环境限制和规划政策引导为影响研究区不透水层变化的主要因素。     

冬小麦多时期冠层含水量遗传优化遥感反演

开展作物冠层含水量的遥感反演有利于评估麦田干旱胁迫、实施精准灌溉.为快速获取华北地区冬小麦生长期冠层含水量,本文利用在2017年1—5月冬小麦生长期获取的Landsat-8 OLI和Sentinel-2MSI多时相遥感影像,基于混合像元分解模型,建立了归一化水指数与麦田实测含水量之间的定量关系.通过构建反演方程并结合遗传优化算法,求解冬小麦冠层含水量.对比地面实测数据,研究结果显示,本文方法能取得较优的反演结果,决定系数(R²)与均方根误差(root mean squared error, RMSE)分别为0.567和5.6%.与直接利用归一化水指数的反演方法相比,误差降低20%以上.研究表明,量化小麦冠层和土壤背景的不同线性混合比,可以有效消除土壤对小麦冠层含水量反演的影响,对小麦等作物生长的遥感监测具有重要的应用价值.     

上海市中心城商业网点空间集聚特征综合测度

基于互联网开放数据,对上海市中心城区内的商业空间网点的集聚特征进行综合测度.研究结果表明:1空间距离方面,上海市中心城区商业网点体现出较为显著的空间集聚特征,多尺度空间集聚特征,整体呈现了"先增后减"的倒U型态势.2空间密度集聚特征方面:上海市中心城区商业网点基本呈现内环内中西部面状集聚,内环外分散集聚,浦西浦东地区差别巨大的特征.3空间热点集聚特征方面:上海市中心城区3种类型的商业网点冷热点分布呈现冷点区域分割包围热点区域的空间集聚特征.对比空间密度集聚特征,应当鼓励发展具有高空间密度但表现为空间冷点的集聚区域,进一步完善该区域的商业结构,提升商业服务质量,使其形成新的商业热点集聚区域.     

基于GIS的城市内涝影响因素及多元回归模型研究——以上海为例

全球气候变化引起了极端气候事件的增多,洪涝已成为最主要的相关灾害和世界各大城市共同面对的敏感问题之一.本文以中国特大型城市上海为例,基于历史数据及GIS空间分析,综合研究了上海市的降雨、城市建设用地扩张、人口集聚分布、城市数字高程(DEM)、基础设施排水能力等因素对中心城区暴雨内涝发生的影响,并基于Python中的scikit-learn机器学习模块构建了多元Logistic回归模型,根据以上因素对内涝是否发生进行判别,模型准确率达到90%以上.研究表明,上海市中心城区DEM、不透水面分布和人口分布显著影响其暴雨时的内涝发生率.     

面向像元-对象双尺度的不透水面遥感检测

为了改善像元级遥感不透水面提取时存在的椒盐现象，提出了一种面向像元-对象双尺度的不透水面遥感检测方法.首先基于建筑、植被、水体等多种光谱指数，在像元尺度上提取不透水面的分布范围，然后对遥感图像进行多尺度分割，并通过设置高阈值和低阈值来处理图中的碎斑和空洞.利用双尺度不透水面检测方法对天津市精武镇多年的遥感图像进行不透水面检测，结果表明，该方法检测的正确率为80%左右，漏检率低于10%，检测精度高于光谱指数方法.     

基于Landsat 8遥感影像的北京市平原区不透水层盖度估算

随着城市化趋势愈发明显,大量的自然地表转化为不透水表面.本文应用最新发射的Landsat 8卫星影像中陆地成像仪(OLI)和热红外传感器(TIRS)中波段,通过归一化差值不透水面指数(NDISI)估算北京市平原区不透水面盖度.北京市平原区平均不透水盖度为52%,二环内不透水盖度为70%,比2007年提高了5%.西城区不透水盖度最高(71%),门头沟区最小(34%).不透水面积的变化是城市化进程的一个重要表征,准确估算城市不透水面盖度对分析城市化进程有重要意义.     

从资源3号卫星影像中提取厦门市不透水面信息

不透水面是城市地区的典型特征,不透水面的增加导致了水质恶化、城市热岛效应等一系列生态环境问题.选用高分辨率资源3号遥感影像,利用面向对象的方法,进行厦门市不透水面信息的提取.为突出不透水面的信息,将影像进行主成分变换、提取归一化植被指数和归一化水体指数,将第一主成分、归一化植被指数和归一化水体指数合成为新的影像;根据最小不透水面的面积原则,确定最优的分割尺度,结合形状、光谱等信息,对合成后的影像进行多尺度分割;再在最优尺度分割结果的基础上进行分类,并将阴影作为分类体系中单独一类,获得不透水面、裸土、水体、植被、阴影的分类结果;利用真实世界地物的形状特征和邻近关系特征,对阴影区域进行判别及合并,获得不透水面,并根据实地观测,对提取结果进行精度评价,不透水面提取的精度达80%.     

城市不透水面信息提取及水环境效应分析——以武汉市江南三区为例

利用ETM~+和Landsat8数据,以武汉市江南三区为研究对象,采用光谱混合分解模型估算不透水面信息在空间和时间上的变化情况,并分析其水环境效应.通过MNF变换和PPI指数运算,确定高、低反照率、植被及土壤4类光谱端元,利用Landsat8新增的卷云波段去除云、土壤、沙地等噪声,利用MNDWI指数去除水体,修正后的高、低反照率组分之和即为不透水面分布估计值.结果表明:研究区14年间不透水面总体随着围湖垦殖呈放射状扩张,面积增加了52.6km2;从短期和长期两个层面,不透水面深刻地影响了城市地区的水文环境,包括地表径流的时空模式、水文循环过程,以及局部小气候;不透水面对城市地区非点源污染也具有较大影响.     

兰州市热岛效应特征及驱动机制研究

以兰州市城关区的TM遥感影像为基础,计算出植被覆盖度和建筑用地指数,完成土地利用分类,通过缨帽变换得到湿度指数.利用单窗算法来反演地表温度,得到热岛效应的分布特征,结合卫星遥感和地统计分析研究热岛效应的分布特征及驱动机制.结果表明,研究区黄土覆盖的丘陵地区和城区建设用地区域对热岛效应贡献较大,是热岛效应的主要驱动力之一.城区热岛效应与植被覆盖度及地表湿度均呈线性负相关,植被和水体对缓解热岛效应有一定作用.热岛效应与城市建筑用地指数呈线性正相关,城市建设所用的材料对热岛效应有较大贡献,密集的人口也是城关区热岛效应的主要驱动力.加强绿化和保留城区水域面积,减少人为排放热量有助于缓解兰州中心城区的热岛效应.     

基于GIS的衡阳城区空间扩展特征及驱动力分析

以衡阳市1979年、1986年、1994年、2002年和2008年的土地利用现状图及相关统计数据为基础,在GIS技术支持下,首先将土地利用现状图矢量化,然后利用ArcGIS软件叠置分析和缓冲区分析及扩张强度指数、紧凑度指数和分维数等量化指标,从扩展总体情况、扩展强度、扩展形态和扩展阶段4个方面测度城市空间扩展特征,最后探讨了衡阳城区空间扩展的主要影响因素。