城市不透水面遥感提取方法研究进展

城市不透水面比例是城市热环境研究的重要指标之一,利用遥感技术提取城市不透水面对于城市热岛效应研究具有重要意义.在综合了国内外关于不透水面遥感提取方法的文献基础上,本文对现有的不透水面遥感提取方法的原理、特点及应用范围进行了介绍分析,并对不透水面提取方法的未来发展进行了展望.     

城市不透水面遥感提取应用探讨

城市地区是人类社会发展的主要区域,城市不透水层变化象征着城市化进程的速率。伴随着全球范围内城市化速度的不断加快,不透水层已经取代其他地表类型,城市不透水层的面积覆盖、范围大小、区域变化对城市生态环境、热环境、水文等具有重要的影响。因此,精准、高效的提取大范围不透水层已成为目前遥感研究的重要难题之一。介绍了根据不同的遥感影像的数据特点和技术提取不透水层的理论方法,并总结了现有的不透水层提取方法,主要包括基于光学遥感影像提取、利用雷达干涉技术提取以及融合多源遥感数据提取。最后探讨展望遥感技术在不透水层提取中的发展趋向于融合多源遥感数据提取不透水层,在此提出了一种融合多源遥感数据提取不透水面的理论方法。     

典型喀斯特山地城市不透水面时空格局

以贵阳市主城区为研究区,利用基于植被覆盖度提取法和线性光谱混合分析法分别提取研究区不透水面信息;通过精度对比,选用最优方法提取研究区1996、2007、2017年的不透水面信息,并结合标准差椭圆法和相关扩展指标探讨不透水面的时空演变.结果表明:在喀斯特地区利用线性光谱混合分析法提取不透水面信息效果较好;1996—201...     

城市不透水面遥感信息提取方法的比较研究

不透水面信息是有效评估城市化进程及发展水平的重要参数.以处于快速发展中的杭州市为例,基于Landsat和SPOT卫星遥感影像数据,计算并分析4种光谱指数(NDISI、ENDISI、BCI和BUAI)及2种监督分类方法(支持向量机和神经网络)对不透水面的提取精度,以确定遥感提取杭州市主城区不透水面信息的最佳方法.结果表明：BCI指数法的提取精度最高,其次是BUAI指数法,NDISI指数法的提取精度最低.该研究可为有关部门快速且高效提取分析不透水面信息提供参考.     

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。     

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.     

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.     

高原地区城市不透水面与地表温度时空分布研究

拉萨市作为高原地区的重要城市之一,其城市不透水面的变化及由此而产生的地表温度变化对脆弱地区的生态影响非常显著,因此,选取该市城区及周边郊区作为实验区,利用线性光谱解混和大气校正算法获得该地区2009—2018年城市不透水面盖度(Impervious Surface Coverage,ISC)和地表温度数据,同时结合温度贡献指数(Contribution Index,CI)讨论了高原地区城市不透水面与地表温度时空分布的关系,拟为长期监控高原地区的基础生态变化提供帮助.研究结果表明:(1)由于季节因素的影响,城市热环境对ISC的响应存在2种不同的模式:①冬季,ISC<0.1的区域对城市热环境的贡献为正; ISC≥0.1的区域的贡献为负.②夏季,ISC<0.1的区域对城市热环境的贡献为负; ISC≥0.1的区域的贡献为正.(2)冬季,CI与ISC呈现负相关关系.夏季,当ISC<0.5时,CI呈现下降的趋势;当ISC≥0.5时,CI呈现上升的趋势.(3)冬季,地表温度随着ISC的增加而缓慢下降;夏季,ISC对地表温度的影响表现为"V"形状.     

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.     

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RS和GIS的江阴城市扩张研究

作为城市化的一个结果,城市空间格局的演变明确地反映了城市化过程.本文以Landsat TM为核心数据支持,借助于GIS的空间分析功能,从空间发展的角度探索江阴的城市扩张过程,在此基础上讨论影响城市发展的因素.结果表明:从1996年至2005年间,江阴城市区扩张速度快,扩张强度大;扩张过程中城市紧凑度升高,城市空间格局由外延式向填充式转变;社会经济发展、外资、城市规划等因素对江阴城市扩展作用显著.     

基于遥感的合肥市建成区时空变化分析

通过对恶意代码行为和特征提取技术的分析,提出了基于虚拟环境下实现恶意代码检测的方法,设计了相应的检测系统;利用虚拟化技术,通过Docker容器简化检测环境的配置,增强了代码检测的隔离性、安全性;并建立相应的实验平台开展测试,为检测恶意的网络行为提供了支持。     

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伸;201...     

基于嵌入式平台实现的遥感图像城区检测算法

提出了一种城区区域实时检测算法及基于嵌入式平台的实现方式.根据城区是由人造建筑的离散特征聚合而成的特点,城区检测算法划分为原始图像预处理、城区特征点的提取与筛选和基于特征点区域化的城区提取3个环节.通过分析所提出原型算法中各关键环节的处理时间及运算特点,将其分解映射在FPGA+DSP并行异构的嵌入式板卡上,通过流水并行的方式实现.本文提出的城区检测算法已移植于嵌入式板卡在某机载平台上进行了成功的搭载实验,满足实时的城区自动检测需求.      

遥感技术支持下的城市总体规划实施评估方法研究——以重庆市永川区为例

在遥感技术的支撑下,构建了一套城市总体规划实施评估的数据获取、处理体系.通过利用遥感技术获取城市建设用地指标,建立了一套切实可行的城市总体规划实施定量评估体系,从建设用地使用情况评估、规划指标实施情况评估、重大项目实施评估、城市建设用地发展态势评估,新确定的重大项目对城市总体规划的影响与分析等五个方面对城市总体规划实施情况进行评估.并根据重庆市永川区的实践,证明该方法的科学有效性,对于城市规划实施评估具有借鉴意义.     

基于TM影像的淮安市地表温度反演分析

以淮安市1995年与2006年的Landsat TM遥感影像为主要遥感数据源,采用单窗口算法反演得到研究区的地表温度.通过计算卫星亮温,地表比辐射率,大气投射率,大气平均作用温度来完成单窗体温度反演的计算.从两个时期地表温度反演结果可以看出,城市正不断的发展,该城市聚集度有所提高,热岛效应加剧,温度分布与地表环境有着密切的联系.     

宿州市城市扩展的遥感动态变化监测与评价

以安徽省宿州市为研究对象,分别从Landsat TM/ETM＋和Landsat 8遥感影像提取1987年、2000年、2005年和2013年四个时期的土地利用信息,每个时相的遥感影像分为建设用地、林地、水体和耕地四类,从城市建设用地扩展速度、扩展强度、分形维数、稳定性指数、城市扩展弹性系数、城市扩展方向等方面详细分析了26年来宿州市城市扩展的时空变化.研究结果表明：宿州市城市建设用地面积一直持续增加,扩展速度进一步加快,扩展强度也进一步增强.1987-2013年,建设用地面积净增50.67 km2,扩展速度为5.18％,扩展强度为1.63.城市空间格局由填充式逐渐向外延式转变（即由老城区向外延伸扩展）,主要向南、北、东南和西北方向发展.     

基于遥感数据的塔什干市城市扩展时空特征分析

随着城市化进程的快速推进,中亚城市化的发展成为近些年来该领域关注的新的研究重点。以中亚第二大城市一塔什干市1989、2000、2010年的遥感图像为数据源,获取塔什干市城市用地信息,并借助城市年均扩展速度、扩展强度指数及城市用地分形维数等参数,对塔什干市时空变化进行分析。结果表明:近21年来塔什干市的土地利用类型有明显的变化,其中建设用地的变化比较明显,呈现不断扩张的趋势,在1989-2000年期间平均扩展面积约为4.55km2/a,年扩展率为1.99%;2000-2010年平均扩展面积约为7.38km2/a,年扩展率为2.55%。其中增加的建设用地主要由周围的草地和未利用地转移而来;从分析可得:2000-2010年的扩展强度比1989-2000年的要高0.68%;分形维数逐渐增大,城市空间形态日益复杂化。     

基于分形理论的北京城市形态结构遥感分析

 城市形态结构分析对北京市的长远规划具有重要意义,运用分形思想规划城市对人居环境的改良和人地关系的协调也有着重要意义。本研究基于分形理论,运用GIS空间分析等方法,对北京城市形态结构和变化进行了定量的分析与评价,预测了北京市未来城市发展范围。利用TM遥感影像监督分类,提取1992、1999和2006年北京市建筑用地面积,以城市中心为圆心,取几十个半径递增的同心圆进行剪裁,得出各个同心圆内的城市建筑用地面积。通过反复试验确定双标度区并得到城市建筑用地面积折线图,并对面积进行基于乘幂关系的函数拟合,拟合优度R2≥0.995。并得到分维数D以及北京市范围及其变化。在得到这些数据后,进行了深入的分析以解释这些现象,同时对北京市与其他大城市的城市形态进行对比。最后,对北京市的城市建筑用地的未来发展以及可能出现的情况做出预测。