DMSP夜间灯光数据与Landsat数据结合的建成区提取研究——以江西省为例

建成区面积代表着城镇用地水平和发达程度,其变化反映了城市扩张强度和经济发展水平.该文以江西省为研究区域,提出了一种Landsat TM/ETM＋光学遥感影像与DMSP/OLS(Defense Meteorological Satellites Program/ Operational Linescan System)夜光数据相结合的建成区提取方法,提取精度达到89.7%;利用长时序提取结果分析了江西省1995年～2014年的城市建成区扩张情况,结果表明江西省近20 a间建成区面积增加了1 276.33 km2,扩张率达423.99%.综合分析建成区提取结果与经济统计指标,结果显示江西省的建成区面积扩张与经济发展存在显著正相关关系(R2＝0.62);鄱阳湖生态经济区建立后,区域内城市的建成区建设速度和经济发展速度明显加快.     

基于珞珈一号的上海市建成区提取研究

夜光遥感数据提取建成区指的是在夜间黑暗的灯光背景下，以人类活动引起的灯光作为数据源提取城市建成区范围。首先对夜光遥感数据进行预处理，然后对处理后的影像进行经验阈值法、聚类阈值法、动态阈值法、统计数据比较法、突变检测法和高分辨率影像数据空间比较法等的城市建成区提取，最后对这些方法进行精度评估。实验结果表明，连通法从操作的便捷度和操作过程优于传统的提取建成区方法。从提取面积的准确程度和提取空间的吻合程度上看，连通法在珞珈一号数据提取建成区上优于其他几种阈值提取方法。     

基于遥感影像的郑州市建筑用地信息提取

以郑州市landsat ETM影像为数据源,进行建筑用地信息提取。首先,提取出归一化植被指数（NDVI）和归一化建筑指数（NDBI）影像,然后分别对所得的指数影像进行二值化,获得二值化图像,再利用叠加分析的方法对两幅指数图像进行逻辑判别,从而提取出建筑用地信息,再进行精度验证。结果表明,利用NDBI和NDVI相结合的方法弥补了单一利用归一化建筑指数的不足,同时人为干扰因素较少,是一种比较客观、准确、快捷的城市建筑用地信息提取方法。     

V律指数法提取城市建筑用地遥感影像的研究

通过对Landsat ETM+不同波段遥感影像主要土地利用类型光谱特征曲线进行分析,提出一种新的提取城市建筑用地的方法:V律指数法(V law index,VLI).该方法采用3个波段的遥感影像,并结合约束条件,通过简单的逻辑判断和乘法运算实现建筑用地的提取.随机矩阵点实验测试表明:VLI法能够获得较好的提取效果,与其...     

资源枯竭型城市建成区用地扩张时空特征

为合理认知资源枯竭型城市用地扩张形态、分布等特征,以辽宁省阜新市为研究区,采用随机森林分类方法解译Landsat影像提取建成区用地,结合扩张强度指数、扩张强度均指数等分析阜新市各县区1999—2019年的城市建成区用地特征.研究结果表明:阜新市东部县区扩张强度高于西部,扩张中心由西部向东部移动;各县区建成区用地的分布模式及扩张趋势有各自特征;20年间,阜新市建成区用地优势斑块地位、连通性、形状和人为干扰程度均呈现不同程度的改变.研究结论对合理解读资源枯竭型城市的扩张特征及城市的发展等有着重大意义.     

四平市城市景观格局演变与情景预测

以四平市为研究区,利用1976-2014年Landsat系列影像,基于GIS技术,运用景观生态学原理,分析四平市景观格局演变特征,并对城市未来发展变化进行情景预测.结果表明,近38年,四平市耕地面积因被建成区占用而减少;而建筑用地呈快速增加趋势,年均增长2.67%.耕地、林地、草地和未利用地的景观分离度呈增加趋势,景观破碎化加剧;而建筑用地分布趋于集中.城市景观多样性指数增加,城市将继续扩展.根据预测,未来6年耕地面积仍呈减少趋势,建筑用地面积快速增长,建成区沿NW-SE轴向扩展.     

基于Landsat TM数据的建筑用地信息提取及变化分析

为了从Landsat TM数据中精确提取建筑用地信息并分析建筑用地信息随时间的变化特征,运用压缩数据维的方法,通过构建增强型建筑用地指数EIBI实现了对Landsat TM影像建筑用地的提取.实验结果表明:此方法对天津市2005年和2010年Landsat TM影像的提取精度达到89.66%和91.47%.基于分类计算结果可知,与2005年相比,2010年天津市新增建筑用地面积1064.35km~2,年均净增长率为11.17%.     

基于改进的NDBI指数法的遥感影像城镇用地信息自动提取

针对目前遥感影像城镇用地信息提取存在精度不高、不够客观等问题,在分析Landsat ETM影像上各主要地物光谱特征的基础上,提出了一种基于改进的归一化建筑指数(NDBI)的遥感影像城镇用地信息自动提取方法.利用南京市主城区的Landsat ETM影像对该方法进行了验证,结果表明:该方法能够有效提取研究区的城镇用地信息;相对于常规的NDBI指数法,改进后的方法消除了稀疏植被对城镇用地提取精度的影响,大大提高了城镇用地信息的精度,并具有快速、客观等优点.     

基于NPP/VIIRS与Landsat-8数据对城市建成区提取方法研究

城市建成区是行政区范围内具有基本完善的市政公用设施的非农业生产建设用地,它包括市区集中连片的部分以及分散在近郊区与城市有着密切联系的部分.针对利用不透水面指数和夜间灯光数据结合的方法提取城市建成区(Built-up area of urban extraction, BAUA)的结果在城市近郊工业区有缺失现象,以及市中心内部的大面积裸露土地和夜间灯光数据值较弱的地区存在大块空洞现象的问题,以2019年北京、武汉、郑州、西安4个城市建成区为研究对象,首先借助GEE(google earth engine)平台利用Weka Cobweb聚类算法以及形态学后处理,研究了基于夜间灯光数据NPP/VIIRS与Landsat-8数据计算的建筑指数和地表温度相结合的方法对城市建成区(built-up area extraction, BUAE)提取,然后利用不透水面指数和夜间灯光数据结合的方法提取城市建成区,最后对比2种方法的提取结果.研究表明:(1)在BUAE方法中加入(Landsurface temperature, LST)参数,能有效弥补市郊工业区因夜间灯光数据值损失而造成提取建成区缺失的不足.(2)BUAE方法可以一定程度上减弱提取建成区内部的大面积裸露土地和夜间灯光数据值较弱的地区存在大块空洞现象.(3)2种方法在对市郊和市中心城镇化水平差异小的特大城市北京的建成区提取轮廓基本一致,对市郊和市中心城镇化水平差异大的大城市如武汉、西安、郑州提取建成区的轮廓差异较大.相对BAUA方法,BUAE方法在北京,准确度提高了2.1%,在武汉准确度提高了13.9%,在西安准确度提高了10.6%,在郑州提高了9.7%,但BUAE的虚警率也高于BAUA的虚警率.本研究可以为建成区提取提供参考.     

基于Landsat数据和DMSP/OLS夜间灯光数据的城市扩展提取: 以天津市为例

以天津市为例, 将多时相的Landsat TM/ETM+影像与DMSP/OLS夜间灯光数据结合起来提取城市建成区扩展信息, 并进行验证和分析。首先, 利用DMSP/OLS夜间灯光数据得到城市建成区的大致范围, 利用这个范围内的Landsat TM/ETM+数据和多波段纹理进行图像分类, 得到城市建成区的空间分布。然后, 利用分类后比较法得到城市建成区的变化信息, 将提取的建成区变化结果与利用 DMSP/OLS数据得到的城市建成区扩展信息以及基于统计数据的城市建成区变化趋势进行对比, 验证方法的有效性。结果表明, 结合DMSP/OLS数据和Landsat 数据的光谱特征以及提取的多波段纹理特征, 可有效地减少裸土与城市建成区的混淆, 与只利用光谱信息的建成区提取及变化检测相比, 得到更高的精度。因此, 结合 Landsat TM/ETM+数据和DMSP/OLS夜间灯光数据提供了一种进行大型城市建成区扩展检测的有效方法。     

苏州建成区范围界定及形态分析

城市建成区范围与形态是城市规划与管理的基础信息,利用2010年5月24日的卫星遥感影像,提取了苏州市建成区范围,得知苏州市主建成区面积为618 km2,主建成区重心在五峰园。苏州市各区建成区形态特征参数反映两种城市扩张模式:一种是整体齐头推进;一种是局部多头推进。通过建成区形态分析发现苏州在城市建设方面的一些问题。为苏州城市精确规划、管理与研究的需要,今后有必要利用遥感和GIS对苏州市建成区范围定期进行提取。     

河谷盆地型城市扩张的时空与驱动力分析——以兰州市为例

城市建成区扩张是地区城市化水平的重要标志.基于兰州市Landsat系列卫星遥感影像,首先基于提出的多分类器组合土地利用/覆被分类方法,提取建成区范围;其次计算2003—2019年城市扩张速度、扩张强度和城市紧凑度等,分析兰州市建成区扩张的时空特征;最后分析驱动城市扩张的自然条件和社会经济因素.结果表明:①基于分层策略的多分类器组合分类方法对兰州市土地利用/覆被分类效果很好,提取的建成区范围面积与年鉴统计数据也基本一致;②城市建成区面积在16年内持续增加,年增加量6.72 km2,处于快速扩张状态,城市紧凑度较低,扩张合理性差;③由于兰州市"两山夹一川"的自然条件,城市南北方向扩张已趋于饱和,扩张只能沿黄河东西方向;④人口增长和经济的快速发展是兰州市城市扩张的主要驱动力.     

1907~1968年广州建成区土地利用/覆被变化时空特征分析

摘要:在地理信息系统技术的支持下,对多种来源的图件进行扫描、修正、拼接、配准、矢量化等预处理后,新采用嵌套网格法统一提取各个时段广州市建成区边界,重建并获取了1907、1928和1968年广州建成区土地利用/覆被信息.在此基础上,结合其它历史文献,分析和总结了1907~1968年广州建成区土地利用/覆被变化的时空特征.结果表明:1907~1968年,广州建成区的土地利用类型构成均以居民点及工矿用地、水域和交通用地为主,土地利用类型面积变化的速率是具有波动性的.1907~1928年,交通用地面积增加幅度最大;1928~1968年,居民点及工矿用地和未利用地增幅最为显著.60年间,随着建成区面积扩大,河流长度与水域面积在不断增大,但珠江主干的平均宽度却逐渐降低.     

基于多源遥感数据的城市扩张测度研究——以厦门市为例

以2000、2005、2009、2013年的Landsat遥感影像数据和相应年份的DMSP/OLS夜间灯光数据为基础,结合厦门市的社会经济数据,运用GIS和RS分析手段,通过引入紧凑度、城市重心、城市扩张速度、城市扩张强度、全域空间自相关系数、弹性系数等指标,对城市扩展过程中的时空特征、形态演变及其与经济发展之间的协调性进行测度.结果表明,厦门城市扩展空间形态变化呈现明显的阶段性,城市扩张过程中空间形态趋向稳定,土地开发利用和城市功能配置还处于较低水平.     

闽台建设用地空间特征分形对比研究

运用分形几何学理论和数理统计方法,在遥感技术与GIS技术的支持下,利用2002-2004年闽台ASTER影像数据经过几何校正等处理后提取建设用地斑块的面积和周长,对闽台建设用地分布的空间特征进行分析.研究结果表明,闽台建设用地斑块存在明显的统计意义上的自相似性,具有分形结构特征,其空间形态受自然和人文两方面因素特别是地形和交通的影响十分显著.同时台湾建设用地的平均斑块面积、分维值和规模大的斑块比重均高于福建,反映了闽台两地建设用地空间特征的区域差异.     

基于TM和ASTER影像的福州市土地利用变化分析

20世纪80年代以来,福州市作为我国首批14个沿海开放城市之一,经历了快速发展时期,其土地利用发生了巨大变化.研究较长时期区域土地利用的时空变化,需要多源遥感数据结合应用.文章基于TM和ASTER遥感影像,提取福州市1988~2004年16年的土地利用变化信息,分析土地利用变化的数量、速率和空间特征.结果表明,福州市在这16年间耕地面积比基期减少了33%,建设用地比基期增加了88%,土地利用类型转换的空间特征反映地貌条件和城市扩展策略的共同制约.研究采用多源遥感数据结合应用的方法,有助于延长区域土地利用变化监测数据的时间序列,可供同类研究借鉴.     

福州市土地利用/覆被的数量结构变化分析

为了增进对土地利用空间格局变化理解,在遥感和地理信息技术的支持下,对福州市土地利用空间格局的数量变化进行了研究.首先对来自遥感影像建立起的福州市土地利用空间数据库进行提取,然后运用土地利用空间格局的数量模型,获得了1988年和2004年两个时期各个土地类型的洛仑兹(Lorenz)曲线,并且参照了集中化指数、多样化指数和土地利用程度指数,对土地利用空间格局变化进行了定量分析,为合理开发区域土地以及编制土地利用规划等提供依据.     

基于夜间灯光数据的川渝城市建成区时空动态

通过研究川渝地区城市时空动态分布以及城市的发展趋势,以期缓解人地矛盾、优化城市空间布局。本文使用由NGDC下载的DMSP/OLS卫星F101993、F121998、F142003、F162008稳定灯光年度合成影像和NPP/VIIRS卫星2013、2018年7月的月合成影像两种夜间灯光数据。以五年为一周期,通过阈值二分法提取川渝地区城市建成区,并利用紧凑度与分形维数、标准差椭圆和城市建成区扩展时空分布特征分析川渝地区城市建城区近25年动态变化过程。结果表明：（1）两种夜间灯光数据拟合R2值约为0.7455,提取误差在3%以内,空间精度相对较高;（2）川渝地区紧凑度指数随时间推移而降低,分型维度大致呈上升态势;（3）城市建成区城市重心逐渐东移,城市拓展的方向性先降低后增强,扩展方向由西南-东北转为西北-东南方向;（4）川渝地区城市建成区不断扩展,扩展速度虽有波动但大致呈上升态势,成都、重庆的核心地位日益增强。可见在1993-2018年间,川渝地区城市群规模不断扩大,城市结构日益复杂,城市发展以外延式扩展为主,破碎程度较高;城市建成区重心呈现东移趋势,表明以重庆为核心的东部城市发展稍快于西部。