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。     

基于RS和GIS的城市用地扩展的时空特征研究——以重庆主城区为例

以重庆主城区1986、1995、2004、2007、2010及2014年Land Sat TM遥感影像作为数据源,在利用GIS技术对重庆主城区城市用地提取的基础上,运用空间叠加技术对重庆主城区城市用地扩展进行方向划分,同时选择城市扩展指数、扩展重心迁移模型、紧凑度、分形维数和弹性系数的研究方法,系统分析重庆主城区城市用地扩展的时空特征;结果表明:近30年间,重庆主城区城市用地增加527 km~2,年均扩展速率达到18.82 km~2;正北、正西和西北方向扩展面积较大,东南方向扩展面积较小,城市重心坐标整体向北偏移;受到自然条件的限制,城市用地扩展表现为组团式、非紧凑的形态,以后的城市用地扩展应更加注重建成区内部的填充;研究结果有助于了解重庆主城区城市用地扩展的时空变化特征,为重庆主城区的城市规划和可持续发展提供参考依据。     

近20年晋江市城市建成区拓展变化及驱动力分析

针对使用单源数据提取城市建成区精度过低的问题,利用遥感和地理信息技术,以Landsat陆地卫星遥感影像和夜间灯光数据作为主要数据源,对2002—2018年晋江市建成区拓展动态进行监测分析。利用GIS空间叠加分析功能,结合多源数据对城镇用地的提取结果,得到各时期建成区扩展信息,并分析促使晋江市建成区拓展的驱动力。结果表明,2002—2018年晋江市建成区拓展过程中,拓展速率先快后缓,建成区空间重心不断南移,建成区分布格局逐渐形成以陈埭镇-池店镇-青阳街道为中心的北部主城、以安海镇-灵源街道为核心的中部辅城和以英林镇为核心的南部辅城的"全市一城、一主两辅"大城市新格局。研究结果可为有关部门制定城市发展规划提供参考。     

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.     

基于遥感的合肥市建成区时空变化分析

以合肥市为研究区,以6期Landsat 卫星影像为数据源,采用目视解译法和支持向量机法对合肥市遥感影像进行监督分类与精度评价,在此基础上结合紧凑度指数、分形维数、重心转移指数等指标分析合肥市建成区的时空变化。研究结果表明:(1)1995—2013年合肥市建成区扩展以边缘式扩张形式为主,由主城区边缘向外以发射状延仲;2013—2018年建成区扩展主要在区域内部扩张即“填充式扩张” ;2018—2020年建成区扩展以“飞地式扩张”为主。(2)建成区的重心向西和西南方向转移(其中2013—2020年重心向北转移)。(3)合肥市建成区面积一直处于增加状态,增速较快,从1995年的129.64 km''增加到2020年的884.03 km''。     

基于多源灯光数据的中原城市群城市扩张时空变化分析

探究中原城市群的城市扩张时空变化规律,有利于重建其空间结构的发展过程,厘清发展脉络,把握未来发展趋势,优化城市群建设.通过整合DMSP/OLS、NPP/VIIRS夜间灯光数据和辅助数据,采用阈值二分法提取城市群城市建成区,进而统计夜间灯光数量、城市扩展动态度及景观格局指数,对城市扩张时空格局演变进行量化分析.结果表明:(1)研究期内中原城市群城市夜间灯光总量稳步提升,灯光距平值区域化明显,郑州大都市圈处于领先地位;(2)城市面积增长了2.15倍,扩展动态度稳定在5%～6%之间,处于城市化的前期阶段,呈阶段性波动增长趋势;(3)灯光数据提取的城市建成区斑块呈现出中心-外围圈层式空间扩张结构的特征,城市扩张在原有基础上填充连片发展;(4)城市建成区斑块数量增长了1.97倍,形状指数在8%～9%之间,复杂程度加深,中小城市兴起并不断发展壮大,中心城市郑州市的首位度不断提升,极化作用明显,辐射带动周围城市发展,城市群趋向集聚化、一体化.     

基于夜间灯光数据的武汉市建设用地扩张规律研究

选取1997年到2012年间的6期DMSP/OLS夜间灯光数据,采用基于统计数据的二分比较法,对武汉市建成区进行提取.利用建设用地扩张幅度、建设用地增长类型、城市扩张速度、城市扩展方向、城市外围轮廓的紧凑度等指标分析了武汉建设用地扩张的规律和特点.结果表明:武汉市建成区总体扩张幅度为152.2%,增长速度经历了"慢-快-慢"的交替,城市分布中心主要向东南移动,建成区的紧凑度先减小后增大.此外,通过相关性分析证明经济发展、人口和城市化之间存在强烈正相关.     

成渝经济区近20年城市扩展研究——基于DMSP/OLS夜间灯光数据

【目的】研究成渝经济区城市扩展基本状况以及未来城市可能的发展方向。【方法】采用1992—2012年DMSP/OLS夜间灯光数据,运用“影像自校正方法”和“动态阈值法”对城市扩展数据进行提取,采用重心偏移相关指数、灯光指数和城市化相关指数以及指数聚类分析等方法对成渝经济区近20年来城市扩展情况进行分析。【结果】结果表明:1)灯光数据提取误差在4%以内;2)成渝经济区扩展区在1997—2007年的增加面积比例最小,同时期四川部分增加比例下滑,重庆部分持续上升;3)成渝经济区城市区重心在1992—2012年时期向东南方向波动变化,四川部分城市区/扩展区重心均先靠向成都市区然后向绵阳方向转移,重庆部分城市化区/扩展区重心位置沿东北方向较快移动;4)成渝经济区近20年来城市发展以第i类为主,四川部分城市化呈现出加速提升—持续加速—减速提升—加速提升的态势,重庆部分城市化呈现出加速提升—减速提升—加速提升—持续加速的态势。【结论】成渝经济区呈现以成都市和重庆市为两极向外不断扩展的趋势,是一种非良性发展,应注重多极化发展。采用 DMSP/OLS夜间灯光数据对成渝经济区城市扩展进行分析结果较好,对充分了解区域内城市化区域发展类型有较好的参考价值。
     

成渝经济区近20年城市扩展研究——基于DMSP/OLS夜间灯光数据

【目的】研究成渝经济区城市扩展基本状况以及未来城市可能的发展方向。【方法】采用1992—2012年DMSP/OLS夜间灯光数据,运用"影像自校正方法"和"动态阈值法"对城市扩展数据进行提取,采用重心偏移相关指数、灯光指数和城市化相关指数以及指数聚类分析等方法对成渝经济区近20年来城市扩展情况进行分析。【结果】结果表明:1)灯光数据提取误差在4%以内;2)成渝经济区扩展区在1997—2007年的增加面积比例最小,同时期四川部分增加比例下滑,重庆部分持续上升;3)成渝经济区城市区重心在1992—2012年时期向东南方向波动变化,四川部分城市区/扩展区重心均先靠向成都市区然后向绵阳方向转移,重庆部分城市化区/扩展区重心位置沿东北方向较快移动;4)成渝经济区近20年来城市发展以第i类为主,四川部分城市化呈现出加速提升—持续加速—减速提升—加速提升的态势,重庆部分城市化呈现出加速提升—减速提升—加速提升—持续加速的态势。【结论】成渝经济区呈现以成都市和重庆市为两极向外不断扩展的趋势,是一种非良性发展,应注重多极化发展。采用DMSP/OLS夜间灯光数据对成渝经济区城市扩展进行分析结果较好,对充分了解区域内城市化区域发展类型有较好的参考价值。     

基于 DMSP/OLS 数据的城市扩张研究

为研究太原市城市扩张动态变化,采用 DMSP/OLS(Defence Meteorological Satelite Program/Oprational Linescan System)夜间灯光数据结合统计数据法提取城市建成区,提出加权重心转移法提取城市重心,并从用地扩 张时空特征、城市扩张类型、基于灯光强度的城市重心迁移几个方面展开研究。结果表明,太原市城市建成区持 续扩张,且城市重心不断向南移动。1992 ～2002 年,太原市主要扩张走势为向西以及西南方向扩张,为填充增强 主导扩张类型; 2002 ～2012 年扩张强度尤其明显,主要扩张走势为正南、东南方向扩张,为外延主导扩张类型。     

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.     

西南省会城市扩展时空变化及驱动因素分析

我国西南地区的城市发展起步晚、水平低，研究西南地区的城市扩展的时空变化并进行定量驱动分析可为山地城市的未来发展提供参考。选取云贵川三省的省会城市为研究对象，使用1990-2020年的Landsat影像数据并结合城市总体规划提取成都、昆明、贵阳三个城市的建成区，采用多种空间测度分析指标，分析三座城市的建成区时空变化特征；基于结构方程模型，并结合多项社会经济数据分析推动城市发展的驱动因素。结果表明：1）1990-2020年内，三座城市的扩展速率持续增快、扩展强度先增后减，城市边界不断加长、紧凑度持续降低，城市空间质心迁移距离持续增大，城市空间扩展过程较为粗糙；2）1990-2020年内，扩展模式以“条带状”和“星状填充”为主，城市扩展方向多顺延山脉走向，多山的地形影响了城市建设进程；3）社会因素驱动城市空间扩展的总效应最大，人口因素与经济因素次之，按各因素驱动城市扩展的总效应可排序为：社会因素（1.294）＞人口因素（0.863）＞经济因素（0.742）。研究结果可为山区城市的发展规划提供科学建议。     

近40年珠江三角洲主要城市时空扩展特征及驱动力分析

基于长时间序列多源卫星数据和GIS 技术, 研究近40 年珠江三角洲5 座城市(广州、深圳、珠海、香港和澳门)中心建成区的时空扩展特征以及建成区扩展的自然和社会经济驱动力。5座城市建成区总体在“八五计划”(1991-1995 年)和“十五计划”(2001-2005 年)两个时期扩展较快, 扩展速度具有明显的双峰特征。广州和深圳建成区的扩展模式表现为轴带组团式结构; 珠海、香港、澳门是多岛屿城市, 建成区以跳跃式组团扩展为主, 形成多中心空间分布格局。珠江三角洲建成区扩展总体对耕地影响最大, 其次为林地, 再次为农村居民点和工矿交通建设用地。围海造地对香港和澳门建成区扩展用地的贡献相对较大。地形条件、政策制定、交通发展、人口和经济发展是影响珠江三角洲城市扩展的重要驱动因子。1990-2010 年珠江三角洲主要城市建成区扩展倍数与人口增长倍数、GDP 增长倍数排序一致, 由小到大依次为香港、澳门、广州、珠海和深圳。     

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.     

交通发展对中心城市空间扩展的影响

针对中心城-卫星城间交通在大城市空间结构扩展中的作用机理及贡献程度的量化研究问题,采用改进的传统土地预测引力模型,并结合计算机模拟技术,构建了中心城-卫星城间交通对城市空间扩展影响模型,揭示了中心城-卫星城间交通在大城市空间结构扩展中的作用机理及贡献程度.应用实例表明,中心城-卫星城间交通普遍化费用的降低,导致了城市扩展单元在卫星城分配比例的增长,而建成区和边缘区的分配比例则会降低.可通过发展中心城-卫星城间交通来引导城市空间向卫星城扩展.     

基于GIS的城市空间扩展特征分析——以锦葫沿海地区为例

以RS和GIS技术为支撑,基于多时相Landsat遥感数据,采用人工解译方法提取锦葫沿海四个城市空间特征信息,结合地学统计方法,定量研究了城市扩张速度、强度、紧凑度及城市用地分维数四个指标.结果表明:1990-2010年城市扩张面积为8166 hm2,扩张速度为7.37％,扩张强度为0.11;城市用地扩展速度最快的是葫芦岛市;扩展强度最大的是锦州:锦州市、葫芦岛市城市空间越来越分散;葫芦岛市的城市用地边界最为复杂.该结论可以作为城市规划的前期研究,并为城市空间扩展的驱动机制研究及空间扩展模拟打下基础.