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.     

基于多源遥感的和田河流域生态补水对流域植被变化影响研究

利用Landsat遥感影像和MODIS数据集,得到和田河流域沙漠段河流水面面积和植被覆盖面积的时空分布特征．进一步分析归一化植被指数（NDVI）的季节变化特征与景观格局指数,得到和田河流域沙漠段生态环境的空间变化特征．结果表明:生态补水措施增加了流域的水体和植被面积,缓解了生态环境;并且生态补水后河流曲折系数下降,平均水面宽度增加,河流逐步朝平流化方向发展;NDVI的空间分布呈现河流两端植被覆盖量高,中间覆盖量低的特点．分析景观格局指数得到,生态应急补水使和田河流域沙漠段水体景观和植被景观分布呈现聚集分布,有效地缓解了生态环境．      

基于ETM /TM数据的滇池流域不透水面变化与城市热岛效应关系研究

城市化进程的不断加快促使不透水表面迅速增加,不透水表面的变化对城市气候的变化有着巨大影响,其中最为显著的是城市热岛效应的出现。利用两个时相的Landsat ETM+/TM遥感影像数据,在RS和GIS技术支撑下,研究了滇池流域范围内不透水面和城市热岛的空间分布格局;并探讨了不透水面变化与城市热岛效应之间的关系。研究表明不透水面的存在导致了局部地区温度的明显升高,通过提取数据的对比发现城市热岛的空间分布和变化与不透水面的分布和变化存在着明显的一致性,而植被覆盖茂盛区域和水体则形成了城市中的"冷岛"区域。     

基于不透水表面模型的北京辖区水环境效应分析及控制目标

中国城市中建筑用地随着城市化的发展不断增多,不透水表面扩张的面积和速度逐年增加,造成了水土资源需求与供给的矛盾。基于不透水表面模型对北京市8个辖区不透水表面的水环境效应及控制目标进行了研究。结果表明:北京各时期各辖区不透水面积在不断升高;利用不透水表面模型分析,说明不透水表面的扩张是造成北运河流域水环境恶化的重要因素;为避免流域水质进一步恶化,基于8个辖区不透水表面的现状基数提出将流域不透水面积率控制在25%的目标值;并确定了各辖区不透水面积率的控制目标。建议至少需将42%的非屋顶城镇村及工矿用地面积转化为绿地、裸土或透水铺装,才能达到25%的流域不透水面积控制目标值。据此认为,合理规划和控制不透水表面应成为北京市推进海绵城市建设的重要方向。     

基于Google Earth Engine平台的官厅水库流域开水体动态研究

利用二阶段城市水体指数（two steps urban water index）结合地形坡度掩膜方法，基于Google Earth Engine (GEE)平台调用了5 196幅Landsat影像，提取并分析了官厅水库流域1987—2018年长时间序列的开放水体动态．水体提取总体精度达到93.5%，Kappa系数达到0.871，提取的开放水体可用于动态分析．在此基础上，基于分段线性回归，将1987—2018年官厅水库流域开放水体面积划分为缓慢上升、快速下降和迅速回升3阶段的变化．相应地，1987—1996、1997—2010和2011—2018年水体面积年均变化量分别为5.50、?7.45和15.19 km2．年均降水量的变化是官厅水库流域开放水体面积变化的重要影响因素，一元线性回归决定系数为0.29（P<0.01）．1997年后，流域水体面积变化受人类用水增加及土地利用变化的影响增强．研究结果可为城市化背景下区域水资源保护，促进区域可持续发展提供借鉴．      

基于遥感的城市生态环境质量动态变化定量评价——以江苏省宜兴市为例

城市化与人类生存环境改善之间的矛盾日益突出,综合、快速、准确、定量监测城市生态环境质量状况尤为重要.以利用遥感技术反演城市生态系统净初级生产力、植被覆盖度和地表温度等生态参数,提出基于归一化不透水指数的地表裸露度;综合以上参数建立基于遥感参数的生态环境指数模型,并运用该模型定量评价江苏省宜兴市生态环境质量动态变化.结果表明,2000—2013年,宜兴市生态环境质量呈下降和升高趋势的面积分别占总面积的79%和21%,其中,20.56km2呈显著降低趋势,并未监测到显著改善区域.该模型综合各项遥感参数,能快速、准确、定量监测城市生态环境质量变化,具有良好的应用潜力.     

基于Landsat的六盘水市地表温度反演分析

将六盘水市作为研究区,对该城市的地表温度进行探究分析。以2015年该城市的Landsat8卫星影像作为主要数据源,采用ENVI、ArcGIS等软件对六盘水市的影像数据进行归一化处理,可以得到六盘水市城市地表温度等级分布图、植被覆盖度等级分布图、归一化建筑指数等级图、归一化水体指数和地表比辐射率等级分布图。并对得到的结果进行对比分析可以得到如下结果:地表温度与植被覆盖度呈负相关;归一化建筑指数、地表比辐射率与地表温度呈正相关;归一化水体指数对地表温度的影响随着气温的升高呈负相关,反之亦然。     

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%.     

基于线性光谱混合分析的城市不透水层分布估算

利用遥感图像进行城市不透水层分布的估算,在监测城市环境和规划城市发展等方面有着非常重要的作用.采用全约束的线性光谱混合模型,用3种方法(像元纯度指数、归一化的像元纯度指数和结合地表温度辅助分析的归一化像元纯度指数)分别从Landsat 7 TM/ETM+影像中分解得到上海市中心城区的不透水层分布,并比较了2002～2008年的上海市中心城区不透水层分布的变迁.结果表明,利用这3种方法分解得到不透水层的精度依次递增;总体来说,上海市不透水层分布比率较高.从2002～2008年不透水层分布变化来看,上海市的城市化有显著向外环线外区域扩张的趋势.     

洱海流域水环境污染与水环境变化的关联分析

基于2007年—2017年洱海流域水环境数据,以水污染排放总量、排放结构、排放时空变化表征洱海流域水环境污染的综合特征,采用灰色关联分析探究洱海流域水环境污染部门、污染地区与水环境变化的关联程度.结果表明：1)2007年—2017年,洱海流域污染等标排放量呈现“先增后降”趋势,TN是洱海流域主要污染物.2)2007年—2017年,洱海流域水环境污染主要来自面源污染,其中畜禽养殖污染排放量平均占比达53.17%,是流域主要污染部门.3)2007年—2017年,洱海流域等标污染排放量时空分布不均、空间差异缩小,高排污区集中分布在海北地区,与2007年相比,2017年高、低排污乡镇均有所减少.4)2007年—2017年,洱海流域各污染部门与洱海水质变化具有较强的关联度,关联度总体呈“阶段性波动”特征.5)2007年—2017年,洱海流域各乡镇污染排放与洱海水质变化具有较强的关联度,关联度最强的三个乡镇为：上关镇、湾桥镇、海东镇.据此,提出以产业结构调整为主线的水污染“结构减排”对策建议.     

城镇化对径流的长期影响研究

由于城镇化水平的提高，地表状况的改变，不透水面积的增加，对径流的产生过程有很大的影响．选取浙江临安市南笤溪以上流域为例，利用L-THIA城市水模型对流域35年的日雨量记录进行模拟分析，确定城镇化地区降雨径流的关系，探讨了城市化对径流的长期影响，并在此基础上，模拟预测了城市规模扩大对流域径流的影响．研究结果表明，在相同雨量情况下，下垫面条件的变化是导致径流变化的主要因素，随着城市化的发展，径流深度和径流系数将会有显增加．     

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.     

钦州市城市扩张的生态响应

为量化分析评价钦州市城市扩张对生态环境的影响,选取2000年、2009年和2017年的Landsat系列影像数据,提取绿度、湿度、热度、干度4个评价指标,用基于ENVI平台的主成分分析方法构建遥感生态指数（RSEI）,评价该地区的生态环境状况。结果表明,2000年、2009年、2017年钦州市的RSEI均值分别为0.676,0.698和0.725,生态状况有改善的趋势,说明城市的扩张给钦州市整体生态带来的负面影响不大,钦州市仍有很大的发展潜力。对该地区而言,植被覆盖对生态环境起决定作用。低生态等级区的平均中心随城市扩张的方向迁移,表明城市的扩张对生态有一定的负面影响。部分建筑用地的生态等级由差变好,表明绿化工程能改善区域的生态质量。     

深圳市雨岛效应分析

采用长序列、高分辨率的降水、气温和不透水面数据,选取13种极端气候指标,基于Mann-Kendall（M-K）/Sen氏坡度检验、Pettitt检验和Pearson相关分析法,综合分析了1979—2017年深圳市城市化对气温和降水的影响,揭示其雨岛效应．结果表明:深圳市不透水面积由1985年的58.24 km2（占比2.92%）增加到2017年的932.4 km2（占比46.68%）,城市化发展主要集中在西部城区;城市化对气温有较为显著的影响,西部城区的气温指标相对于东部郊区增加显著,且与不透水面呈现正相关关系;深圳市表现出一定程度的雨岛效应,场次降水次数呈现降水时间<9 h增多、>10 h减少的趋势,场次降水强度呈现增强的趋势;西部城区的降水指标相对于东部郊区均呈增加趋势,与不透水面呈现较为显著的正相关关系,且深圳市降水中心有向西部城区转移的趋势．      

基于遥感的城市化进程监测方法及其应用

【目的】利用不同分类精度的指数模型分析南京2001—2015年的城市化进程。【方法】借助2001年Landsat7 ETM+,2006、2010年Landsat5 TM及2015年Landsat8 OLI南京地区遥感影像数据,首先通过归一化差异水体指数(the modified normalized difference water index,MNDWI)提取水体信息,随后利用城市指数(the urban index,UI)、归一化建筑指数(the normalized difference built-up index,NDBI)、建筑指数(the index-based built-up index,IBI)、基于红光的建筑指数(the visible red-based built-up index,VrNIR-BI)、基于绿光的建筑指数(the visible green-based built-up index,VgNIR-BI)模型提取不透水层,结合最大类间差分法将影像分为建成区和非建成区两类,最后融合分类结果形成南京地区城市化专题地图。【结果】从验证结果来看,所有模型的总体精度均高于64.33%,其中UI、NDBI模型具有总体最高精度。UI模型精度最低69.67%(2001年),最高85%(2010年); NDBI模型精度最低72.00%(2001年),最高82.60%(2010年)。在UI模型和NDBI模型下城市化发展水平,分别从2001年的11.55%和17.66%攀升至2015年的20.50%和25.60%。【结论】在精度最高的UI指数和NDBI指数模型下,南京市除高淳区和溧水区之外的各个行政区的建成区增量前4名分别是江宁区、六合区、浦口区和栖霞区。     

植被、不透水面、水体对喀斯特城市地表热场影响

针对桂林喀斯特城市快速扩展所引发的热环境和热岛问题,对1989年和2006年TM卫星图像利用模型反演地表温度、植被指数NDVI、不透水面率ISA和水体指数MNDWI,分析植被、不透水面、水体等3个因素时间和空间变化对地表热场的影响机理。结果表明,地表温度与NDVI、MNDWI呈明显的负相关关系,与ISA呈明显的正相关关系;1989--2006年研究区NDVI大于0．4的中高植被覆盖区由76．89％大幅度降低到32．65％,NDVI低于0．2的无植被覆盖区由4．01％大幅度升高至17．15％,水体面积由3．87％降低到1．95％;ISA大于0．9的高不透水区域由12．1％大幅度升高至32．1％,导致地表温度高温区和次高温区由7．9％大幅度升高至15．9％,低温区和次低温区由61．8％大幅度降低到38．9％,热岛现象明显增强。连续大面积的不透水面是产生喀斯特城市热岛效应的直接原因,而喀斯特山峰植被、城市林地与行道树、城市中江湖等较大水体,对喀斯特城市热岛效应的缓解具有非常重要的作用。     

石家庄市主城区热岛特征及变化分析

城市热岛效应是城市化进程带来的突出问题。基于Landsat数据和辐射传导方程法反演出地表温度,分析2004-2020年石家庄市主城区热岛变化,结合土地利用和标准差椭圆得出热岛扩张情况,并研究地表温度与归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、建筑指数(Normalized Difference Built-up Index,NDBI)和温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI)的相关性,为国土空间优化布局提供理论依据。结果表明,2004-2020年平均地表温度、最低地表温度均有所升高;热岛主要集中在市中心、鹿泉区、藁城区和栾城区的城镇点,以及铜冶镇,建筑用地和热岛扩张趋势一致,并向着西北和东南方向扩张;地表温度与NDVI呈现负相关,与NDBI、TVDI呈现正相关,建筑用地是地表温度升高的主要因素之一,植被覆盖度和地表湿润度可以调控地表温度。     

采用主成分分析和水质标识指数评价敖江流域水质

根据2017年3月至2018年3月敖江流域的4个断面的水质监测数据,采用主成分分析法(PCA)识别流域水质时空变化特征,并采用水质标识指数法对敖江流域水质状况进行综合评价.PCA将8项水质指标转换为3种主成分,解释了原数据集83.144%的信息.分析结果表明:敖江流域水质受上游石板材工业、中下游农业、畜禽养殖业和下游人口分布影响较大,且污染呈现季节性变化;敖江流域整体水质较好,各监测断面水质情况受单项水质指标的影响显著,且流域整体污染呈现从上游往下游加重的趋势.