长三角城市群空间分区与城市边缘区的扩展特征分析

以中国长江三角洲城市群为研究区,选取全球人造不透水面、可见光红外成像辐射仪(VIIRS)夜间灯光、道路、人口等多源数据,从土地利用、人类活动、道路设施3个视角出发构建分区指标,基于人工神经网络对长三角城市群地域空间进行划分,并探讨城市边缘区的时空分异与扩展特征.结果表明:使用多源数据与人工神经网络方法识别城市边缘区具有可行性,空间分区的3个指标较为合理;使用自组织特征映射模型将长三角城市群分为城市核心区、城市边缘区、乡村地区3类;2012-2018年间城市边缘区占长三角城市群总面积的比例由7.82%增长至11.27%,年均空间扩展强度指数为7.35%,城市边缘区面积扩展呈现集聚特征,热点区主要位于江苏省大部及浙江省北部,冷点区则分布于安徽省大部和浙江省南部.     

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。     

基于不透水面的城市扩展研究——以张店区为例

通过不透水面变化研究城市扩展趋势,对城市的规划和建设有重要意义.基于遥感影像进行人工目视解译,研究张店区不透水面扩展情况、土地利用变化及主城区扩展方向,利用标准离差椭圆法分析主城区发展方向.研究表明:在研究的二十年时间段内,张店区不透水面总面积增长69.74 km2,其中2010—2015年扩展速度达到峰值(5.47 ...     

不透水面时空变化及其对城市热环境影响的定量分析——以福州市建成区为例

城市空间的快速扩展使得大量的不透水面取代了以植被为主的自然地表景观,对城市生态系统造成了明显的负面影响.福州市经过近30年的城市扩展,城市建成区中的不透水面大幅增加,植被急剧减少,城市生态发生了明显变化,其中最显著的就是严重的城市热岛效应.为此,基于Landsat系列遥感影像获得福州1989和2014年2个时相影像的不透水面、水体、植被和地表温度信息,运用多元回归模型定量分析了1989～2014年间福州城市不透水面的时空变化对城市热环境产生的影响.结果表明:(1)1989～2014年间,研究区不透水面净增了87. 16km~2,增加了161%;(2)不透水面和地表温度呈指数函数关系,高不透水面比例地区升温明显快于低不透水面比例地区;(3)1989～2014年间增加的87. 16km~2不透水面及相应减少的70. 09km~2和14. 92km~2的植被和水体对研究区地表温度上升的综合贡献达16. 54℃.     

新疆乌昌核心区城市空间扩张及格局变化

基于2000,2005,2010与2013年DMSP/OLS夜间灯光遥感影像、社会经济统计数据,以动态阈值法、植被指数、统计比较法提取城市建成区范围,结合GIS技术,对新疆乌昌核心区城市空间扩张与建成区格局动态变化进行研究.结果表明,乌昌核心区城市灯光灰度值7个等级呈逐年、逐级波动递增趋势;2000—2013年城市空间扩大2.9倍;城市空间扩展程度指数与非农业人口、人均GDP及二三产业产值呈显著正相关关系;2005—2010乌昌核心区扩展强度指数最大,城市空间整体呈扩张趋势,但建成区紧凑度不高且空间形态不规则.     

南昌市城市不透水面及其与城市热岛的关系分析

通过分析南昌市不透水面和城市热岛的相关关系从而为缓解城市热岛效应提供技术指导.以南昌市2002年、2014年Landsat TM/TIRS遥感影像作为数据源.采用改进的归一化水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)进行水体的提取,结合归一化差值不透水面指数法(normalized difference impervious surface index,NDISI)对南昌市不透水面信息进行提取,然后采用单窗算法进行温度反演.分析比较2个时期的不透水面分布图和地表温度分布图,在2002-2014年间,南昌市不透水面面积与高温分布面积都明显增加,且主要是沿赣江两岸扩张.而从二者的线性回归方程式中可以看到,它们之间存在着显著的正相关性,这说明城市不透水面面积的增加会加剧城市热岛效应.     

快速城市化过程中石家庄市景观格局变化研究

城市化过程通过改变地表景观结构而改变城市环境质量,因此研究城市景观格局及其变化具有重要意义.以石家庄市为例,基于遥感、GIS和Fragstats软件分析景观类型特征及变化.结果表明,研究时段内除农田植被和低密度不透水面面积及比例减少外,其余景观类型呈扩张趋势,高密度不透水面扩展最快.低、中密度不透水面景观边界复杂化,内部复杂斑块比例减小;高密度不透水面边界简单、内部斑块复杂、连通性增强;未利用地边界复杂,斑块团聚;城市植被和水体形状变化不显著,聚集程度上升,但连通性变化相反.扩张景观类型的扩张指数大小顺序为:高密度不透水面,未利用地,城市植被,水体和中密度不透水面.     

福州城市扩张对地表温度影响及其空间分异分析

基于福州城区两时相 Landsat 影像,根据城市发展程度差异将研究区划分为 Zone 1、 Zone 2、Zone 3三个环形区域,在反演地表温度和获取不透水面覆盖度信息的基础上,计算各区域 各级不透水面覆盖度的热分布指数和热效应贡献度指数,分析2004—2021年福州市不同发展程度 区不透水面覆盖度与地表温度之间的定量关系,并运用地理探测器分析植被覆盖度、不透水面覆 盖度和海拔高度对地表温度（Land Surface Temperature,LST）空间异质性的影响。结果表明：2004— 2021年,Zone 1不透水面扩张较少,Zone 2和Zone 3不透水面扩张明显,增加最明显的为Zone 3内 不透水面覆盖度大于60%的区域;不透水面覆盖度大于60%的区域对城市高温面积贡献最大,不 透水面覆盖度为80% ~ 100%时热效应贡献度最大;2004年影响地表温度的主导因子为植被覆盖 度,2021年Zone 1中不透水面覆盖度为影响地表温度的主导因子,其余区域中海拔高度为影响地 表温度的主导因子;福州市地表温度空间分异受多因子共同影响且两因子交互q值均高于单因子q 值。研究结果可为城市规划和缓解城市热岛效应提供参考。     

基于区域城市结构的城市边缘区遥感监测方法

研究了一种遥感监测城市边缘区的方法.首先利用遥感影像提取城市用地.其次,用窗口平滑算法计算城市用地比例.再次,将城市用地比例作为分级标志,依据洛斯乌姆的区域城市结构理论,对城市结构进行划分.最后,从划分结果中提取城市边缘区.研究利用北京市1984—2007年间8期的Landsat5TM影像,应用本文的方法,对城市边缘区进行了界定,验证了方法的可行性.     

成都市不透水面扩张与生态环境质量变化的关系

以成都市为研究对象,围绕不透水面与生态环境质量的时空变化规律展开研究,并探讨两者间的关系。以2000年、2009年和2018年的遥感卫星影像为基础数据,利用归一化不透水面指数提取不透水面信息,通过主成分分析构建遥感生态指数(RSEI)评估成都市近20年间的生态环境质量,最后运用回归模型定量分析不透水面覆盖度与生态环境的关系。结果表明:2000-2018年成都市不透水面增加了1 072 km~2,RSEI均值由0. 603下降到0. 504,降幅为16%,RSEI空间变化格局与不透水面扩张格局基本一致;回归模型发现不透水面覆盖度与地表温度为指数函数关系,与植被指数呈线性负相关;多元逐步回归分析证明植被、地表温度和不透水面均是影响城市生态环境质量的重要因素,而不透水面信息起到了决定性作用。     

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遥感图像信息容量与城市不透水面指数的关系研究

不透水面指数可以有效提取不透水面信息,反映城市硬化地表的覆盖度,但不能直接表征地表覆盖度的复杂度,而遥感图像信息容量是一种可以表征地表景观复杂度的指标.该文结合二者各自特点,计算出遥感图像信息容量和不透水面指数,对二者进行耦合分析,发现不同波段的信息容量与城市不透水面指数均方差的相关系数均高于0.8,二者关系密切,说明信息容量可以表征城市不透水面的变化,进一步研究还发现,信息容量值的大小与城市化进程较为一致.     

徐州市城市边缘区异速增长特征研究

近几年随着中国城市化的迅速发展,城市边缘区受到广泛的关注.但对城市边缘区的研究主要集中在城市边缘区的定性描述,而对边缘区的定量界定及增长驱动力研究较少.依据徐州市1987~2008年遥感图像,运用信息熵和异速增长模型对徐中城市边缘区形成机制进行了研究.结果表明:徐州市边缘区扩张具有方向性,1987~2003年城市边缘区的扩张方向为东南方向,2003~2008年主要为北方向和西北方;基于异速增长模型人口的增长方向与城市边缘区的扩展方向基本吻合,说明人口是推动城市边缘区扩张的一个主导因素;在徐州城市边缘区扩张过程中,增加的城市用地主要来自于灌溉水田和林地,但在不同的阶段有所差异.     

基于InSAR技术提取南昌地区不透水面信息

目前城市不透水面信息提取的研究主要基于光学遥感影像提取。但使用光学遥感手段提取不透水面信息易受到云层遮挡及光谱混淆等问题的影响。为此,提出了一种新的基于InSAR技术的图像分类方法。通过对Sentinel-1影像进行干涉分析,计算出各地物的后向散射特性中的相干系数值,然后建立随机森林并利用回归分析法获取不透水面的相干系数值分布。再以谷歌地球高清影像信息为真实样本进行分类迭代实验,通过迭代实验的分类结果精度确定相干系数值提取阈值,在像素级上提取出不透水面信息。研究结果表明,该方法提取的不透水面信息总体精度达到了92.48%。通过和实地信息对比,该方法提取结果可靠,能够利用雷达遥感提取大范围区域不透水面。     

基于Landsat影像的西宁市不透水面格局演变过程

不透水面是衡量城市化进度的重要指标,准确地掌握不透水面的时空变化特征对城市协调发展以及规划布局有重要的指导意义。以西宁市为列,基于2001、2009、2017年landsat TM/OLI影像,采用增强型归一化差值不透水面指数提取不透水面信息,并结合不透水面覆盖率的变化、不透面面积年均增长率的变化、圈层理论及景观格局指数等分析近20年间西宁市不透水面的时空格局演变,旨在揭示新型城镇化背景下不透水面的时空变化规律。结果表明:①2001～2017年间西宁市不透水面扩张显著,总面积由41.58 km~2增长到96.23 km~2,年均增长率高达8.22%;②城北区不透水面面积增长率位于四区之首,城中区增长率最低;③不透水面主要分布在距城中心14 km~2区域,且不透水面由城中心向周边呈显著扩张态势,距离城市中心越远,不透水面面积增长速度越快;④不透水面内部斑块正趋于完整化、规则化发展,最大斑块所占比例(LPI)不断增加,优势度不断上升,人类活动对其空间特征的干扰作用在不断加强。     

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%.     

地表覆被与人口密度变化对城市地表温度的影响分析——以郑州市为例

以郑州市为例,基于多期Landsat遥感影像和夜间灯光数据分析了城市地表温度、不透水面、植被以及城市人口的时空变化特征,并从不透水面、植被和人口密度三个方面分析其对城市地表温度的影响.结果表明:郑州市明显存在地表温度中心城区高,郊区低的热岛效应,热岛斑块逐渐向东南部、西部和北部扩散且逐渐破碎化,热岛面积呈增长趋势;不透水面指数与地表温度呈显著的指数正相关关系,植被指数、人口密度与地表温度分别呈现出较显著的线性负相关和正相关关系.利用逐步回归的方法表明,不透水面是影响城市地表温度的主要原因,植被和人口密度也是影响城市地表温度的重要因素.     

2000—2018年“一带一路”之中亚5国首都城市扩张的遥感监测

基于2000、2010和2018年的Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像数据,借助GIS技术支持,利用归一化差异不透水面指数（NDII）法提取中亚5国首都大城市的地表不透水面,计算并研究分析城市的扩张强度、扩张速率以及城市空间紧凑性．研究结果表明:1）扩张强度最大的城市是努尔苏丹,为8.75%,最小的是比什凯克,为1.02%;努尔苏丹、塔什干和阿什哈巴德这3个首都城市为减速型扩张类型,比什凯克和杜尚别城市为加速型扩张类型．2） 从空间扩张来看,努尔苏丹呈现紧凑型扩张,比什凯克、塔什干和杜尚别城市空间呈现先松散后紧凑的扩张特征,阿什哈巴德城市空间发展呈现先紧凑后维持稳定的特征．3） 城市重心轨迹演变分析表明,努尔苏丹、比什凯克和杜尚别18 a间城市重心逐渐向西南方向移动,塔什干和阿什哈巴德城市重心逐渐向东南方向移动．4） 从城市扩张与人口和经济因素特征分析表明,人口扩张和经济发展与城市扩张呈现一定的相关性．本研究为建设“一带一路”提供了科学依据,并对中亚5国的城市化发展建设具有一定理论和现实意义．      

基于有效不透水面识别的城市雨洪过程模拟研究

城市化进程加快带来的不透水面积增加是城市洪涝灾害愈加频繁的重要原因.研究聚焦于不透水面的有效性问题,选取了位于北京市凉水河流域的大红门排水区,借助遥感影像通过实地勘察识别有效不透水面,有针对性地构建SWMM城市暴雨径流模型;通过设置不同重现期暴雨情景,定量分析不透水面空间组合方式对城市洪涝的影响.结果表明:考虑不透水面有效性后,率定期2场降水模拟结果的纳西效率系数较传统模式分别提升了13.51%、1.58%,检验期分别提升了9.79%、18.58%.情景分析的结果表明,当有效不透水面占比由100%降低到25%时,5a一遇暴雨的总径流深和洪峰流量能够削减74.6%和65.8%,100a一遇暴雨的削减率为62.9%和21.8%.因此,考虑不透水面有效性将有效提高雨洪模拟的精度,而改变汇流路径,减少有效不透水面是减轻雨洪灾害的重要措施.     

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。