高温热浪对大连市城市热岛变化特征影响分析

高温热浪(heat wave, HW)事件频发加剧城市热岛(urban heat island, UHI)的负面影响,因此探究HW时期不同生长季UHI变化特征的差异对居民应对城市热胁迫具有重要意义。本文基于大连市主城区2018年和2019年生长季前中后期Landsat 8数据,对比分析热浪与非热浪(non-heat wave, NHW)期间UHI的差异,结合归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和归一化建筑指数(normalized difference build-up index,NDBI)进一步定量探讨地表覆被类型与城市热岛效应的关系。结果表明:(1)相比非热浪年,热浪年在生长季内均表现出明显的增温趋势,生长季中期地表温度(land surface temperature,LST)标准差降低了0.3℃,说明2019年LST离散程度减小,LST变化趋于稳定。(2)HW对UHI的影响总体呈现出较为明显的促进作用。时间上,HW对应生长季中期热岛强度较NHW显著增强,较强热岛和弱热岛面积占比从非热浪年的12.8%和17.7...     

一种改进的城市建筑用地信息提取方法及在广州地区的应用

本文对利用NDBI指数提取城市建筑用地信息的方法进行了改进。在提取NDBI、NDVI和MDWI三个指数的基础上,分析了建筑用地、植被和水体在这三个指数上的分布规律,找出提取城市建筑用地的最优指数组合方式,进而获取全新的NDBI信息。此外,本文利用2010年ALOS数据进行精度校验,结果显示整体精度较好,尤其是对高密度城市建筑信息提取更加有效,其精度达到89%。该方法提高了单纯依靠NDBI指数获取城市建筑用地信息的准确性。另外,本文采用该方法获取了广州市近20年（1990-2010）的城市建筑用地面积,并分析了其城市空间扩展趋势。研究结果表明:(1)改进的城市建筑信息提取方法是可行的,可以获取更加可靠和准确的数据;（2）20年间广州市NDBI平均值增加了0.15,建筑用地面积增长了220%。     

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.     

土地覆盖变化检测中不同相对辐射归一化方法的评价

【目的】从土地覆盖变化检测性能的角度寻求一种精度较高且归一化过程相对简单、客观和自动化的辐射归一化方法。【方法】借助2013年7月和2015年9月的南京地区Landsat 8 OLI图像并以2013年影像为基准,执行基于伪不变特征(pseudo-invariant features, PIF)、时不变点群(temporally invariant cluster, TIC)、全景影像回归(wall-to-wall regression, WWR)和加权不变点(weighted invariant pixels, WIP)4种方法,分波段对2015年的多光谱图像进行辐射归一化处理。在此基础上利用变化向量分析技术(change vector analysis, CVA)进行土地覆盖变化信息提取,并借助高空间分辨率Google Maps对提取到的变化信息进行空间一致性验证。【结果】使用PIF、TIC、WWR和WIP方法对图像归一化后,利用变化向量分析提取的土地覆盖变化信息与目视解译得出的土地覆盖变化信息的空间一致性分别为79.63%、81.75%、72.72%和82.59%; 依不同变化地类给出变化检测阈值,算法的空间一致性会进一步提高。【结论】考虑到算法的客观性、自动化程度和变化检测精度,在4种方法中,TIC法和 WIP法更适合工程化的图像辐射归一化操作。     

联合LiDAR和多光谱数据森林地上生物量反演研究

【目的】森林地上生物量的准确估测对于实时掌握全球碳储量变化及应对气候变化有着重要的意义。组合多种遥感数据特征优选,分类建模反演森林地上生物量,是提高森林地上生物量精度的有效方法。【方法】以根河市大兴安岭生态观测站寒温带天然林为研究对象,以机载激光雷达(LiDAR)、Landsat8 OLI两种遥感数据源结合55块地面调查数据,采用偏最小二乘算法优化筛选变量,再以线性多元逐步回归和快速迭代特征选择的最近邻算法(KNN-FIFS)构建模型,在两种数据源的不同组合方式下进行森林地上生物量反演。【结果】①基于线性多元逐步回归模型下的单一LiDAR数据反演精度决定系数(R²)为 0.76,均方根误差(RMSE)为 21.78 t/hm²;单一Landsat8 OLI数据的反演精度R²为 0.24,RMSE为39.27 t/hm²;LiDAR和Landsat8 OLI联合反演精度R² 为 0.84,RMSE为18.16 t/hm²;②基于KNN-FIFS模型下的单一LiDAR数据反演精度R²为 0.74,RMSE为23.83 t/hm²;单一Landsat8 OLI数据的反演精度R²为0.60,RMSE为 29.63 t/hm²;LiDAR和Landsat8 OLI联合反演精度R²为0.80,RMSE为21.15 t/hm²。【结论】①特征优选支持下的3种组合方式中,LiDAR和Landsat8 OLI两种数据的组合在两种模型中反演精度均最高,其中线性多元逐步回归模型的反演精度最高,说明LiDAR和Landsat8 OLI数据组合,激光雷达与光学数据优势特征互补,协同反演可有效提高森林地上生物量的反演精度;②单一数据源反演森林地上生物量精度中,LiDAR数据比Landsat8 OLI数据在两种模型反演精度中均较高,这与LiDAR数据空间分辨高、可获得垂直结构特征参数有关。     

基于综合权重水体指数的水体提取研究——以鄱阳湖为例

Landsat TM/ETM+影像具有时空分辨率高(16 d,30 m)的特点,并且水体信息丰富,被广泛用于水体提取和水资源实时监测。近年来,构建水体指数是Landsat TM/ETM+影像提取水体信息成熟有效的方法。从现有水体提取指数出发,以鄱阳湖地区作为试验区,构建综合权重水体指数(Comprehensive weight water index,CWWI)。通过实验,利用归一化水体指数(NDWI)、新型水体指数(NWI)、改进的归一化水体指数(MNDWI)和综合权重水体指数(CWWI)四种水体指数进行鄱阳湖地区的水体提取,影像整体水体提取的精度分别为89.00%,91.00%,90.50%,93.00%。结果表明,综合权重水体指数能够用于进行水体提取,并且水体提取综合精度最高。     

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。     

基于遥感生态指数的鄂州市生态环境质量评估

以Landsat7/Landsat8卫星数据为基础,利用遥感生态指数模型(RSEI)对鄂州市2013年、2015年和2018年生态环境质量做出评价.该指数模型根据湿度指标(WET)、绿度指标(NDVI)、热度指标(LST)以及干度指标(NDBSI)等4个指标进行构建.在ENVI软件的支持下对遥感影像数据进行处理,分别求出4个指标因子,再通过主成分分析得到遥感生态指数RSEI结果,结合各指标因子进行评价及综合对比分析,制作专题图和表格对分析结果进行可视化显示.结果表明,鄂州市2015年生态指数平均值较2013年生态指数平均值提升0. 06,但随着城市化扩张的加剧,鄂州市2018年生态指数较2015年下降0. 10,生态环境质量变差,且较2013年下降0. 04.     

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。     

基于局部非线性地理加权回归模型的地表温度降尺度算法研究

地表温度(land surface temperature, LST)是反映地表状况的一个重要参数,能对地表-大气相互作用过程进行描述。由于受到卫星热红外传感器成像条件的制约,获取的卫星热红外遥感图像存在时间分辨率、空间分辨率难以兼顾的问题,导致反演的LST数据难以得到深入应用。采用LST降尺度算法可以解决此矛盾,获得高时空分辨率的地表温度数据。目前LST降尺度模型逐步由全局模型转向局部模型,但局部降尺度模型忽略了非线性关系。针对此问题,提出基于局部非线性地理加权回归(non-linear geographically weighted regression, NL-GWR)的地表温度降尺度算法。选择合适的研究区域,并分别选取归一化差异植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、归一化差异建筑指数(normalized difference build-up index, NDBI)以及数字高程模型(digital elevation model, DEM)作为辅助参数进行LST降尺度,将中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer, MODIS)地表温度空间分辨率从1 000 m提升到100 m,并将基于地理加权回归(geographically weighted regression, GWR)与NL-GWR模型的降尺度结果进行对比分析。实验结果表明,考虑非线性关系的NL-GWR模型要优于GWR线性模型,能够获得较低的均方根误差(1.96 ℃)和平均绝对误差(1.63 ℃)。     

江苏省景观生态风险评估及其与城镇化的动态响应

【目的】 评估景观生态风险,探明其与城镇化的动态响应,为江苏省科学调控高水平生态环境保护和高质量城镇化发展提供依据。【方法】 选用2010年Landsat TM和2018年Landsat OLI遥感影像数据,借助ENVI 5.3、ArcGIS 10.2软件,通过景观格局指数分析景观格局变化,综合评估景观生态风险并探讨其层级结构特征,定量测度景观生态风险与城镇化两者“增量”的响应类型及相关关系。【结果】 江苏省主要景观为耕地、建设用地和水域,其中耕地是基质景观。在景观格局演变中,耕地的异质性增强,建设用地以外部扩张为主,水域基本不变。景观生态风险提升显著,均值由0.123 6上升至0.149 9,现状景观生态风险TOP3城市为苏州、无锡和常州;景观生态风险自北向南逐渐升高,集聚分布态势和经济指向性趋势明显。景观生态风险与城镇化水平“增量”的耦合度大于0.8,城市建设用地快速扩张对景观生态风险快速上升的贡献度高,正向相关系数高达0.83。【结论】 江苏省景观格局变化显著,景观生态风险与城镇化水平同向提升、高度耦合。动态响应类型包括徐州、宿迁、盐城、淮安和扬州构成的低敏感区、沿江地区和连云港构成的中敏感区、苏州和无锡构成的高敏感区。苏南5市和南通“摊大饼式”土地城镇化发展迅速,经济发展水平高的苏南地区是景观生态高风险区域,土地城镇化会加速生态环境恶化,而人口城镇化会缓冲恶化速度,经济结构的转变影响式微。     

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。     

基于空间光谱信息协同的城市不透水层提取方法比较研究

[目的]利用不同的端元提取方法及混合像元分解算法计算南京市2018年城市不透水层覆盖度,评估各方法的精度,为城市可持续发展提供可靠的基础数据支撑.[方法]采用Landsat 8 OLI遥感影像,基于像元纯度指数(pixel purity index,PPI)并考虑空间光谱信息协同提出空间像元纯度指数(spatial p...     

量化社会经济发展对城市景观破碎化的影响

【目的】以扬州市为例,分析城市景观破碎化的空间格局,定量研究社会经济因素对景观破碎化的影响及该影响的相对重要性。【方法】利用空间分辨率30 m的Landsat卫星影像、乡镇层次的扬州统计年鉴等数据,运用景观格局分析法、增强回归树模型(boosted regression trees, BRT)等方法,开展景观破碎化空间格局及社会经济驱动的研究。【结果】①扬州的土地利用类型以耕地为主,占全市总面积的54.9%,其次为水体(22.0%)和建设用地(21.9%),林地和草地很少(1.1%)。距离市中心越远,景观破碎化程度越高,在城区边缘达到峰值,而后随着距离的继续增大,破碎化程度逐渐减小。②随着城市化水平的增加,景观破碎化程度呈先增加后减小的趋势,其在城市化水平35%~45%时达到峰值。③在景观水平上,社会因子(人口数量和人口密度)对景观破碎化的影响以抑制为主,而经济因子(人均GDP、人均财政收入、第一产业产值占比和第三产业产值占比)的影响以促进为主。与景观水平相比,社会经济因子在类型水平上对景观破碎化的影响更大,而且它们与破碎化不同特征(斑块密度、边缘密度、分离度和聚合度)的作用关系也存在明显差异,且主要体现在分离度和聚合度上,例如人均财政收入在景观水平上促进分离度的增加,在类型水平上却表现为抑制作用。【结论】社会经济发展对城市景观破碎化产生较大影响,不仅体现在不同的尺度(景观和类型水平)上,还体现在社会经济因子对破碎化特征不同的驱动作用(抑制或促进)上。因此,需要综合考虑社会经济发展对景观破碎化影响的尺度效应及作用强度与方向,有效缓解城市景观的破碎化,保障城市的生态安全和可持续发展。     

Restoring urbanization process in China in the 1990s by using non-radiance-calibrated DMSP/OLS nighttime light imagery and statistical data

Since implementing the reform and open policy from 1978, China has been experiencing the fast urbaniza- tion process [1]. Recently, understanding the urban pat- tern characteristics and the change processes to adjust and optimize the urban land use patter…     

基于RGB NDVI图像的桉树人工林区森林覆盖变化年度监测

【目的】监测桉树(Eucalyptus)人工林区森林覆盖的年度变化。【方法】基于2014年和2015年资源3号卫星遥感图像,分别计算研究区不同时段的归一化植被指数及其差值,得到NDVI₂₀₁₄、NDVI₂₀₁₅和NDVI_d,按R-G-B=NDVI₂₀₁₄-NDVI₂₀₁₅-NDVI_d作假彩色合成,得到RGB-NDVI图像,对该图像分别作基于规则的面向对象分类和非监督分类,提取采伐迹地和更新林地信息,并与NDVI差值法结果进行比较。【结果】RGB-NDVI图像面向对象分类的总体精度为98.4%,Kappa系数为0.906 1,略高于传统的NDVI差值法结果(分别为97.3%和0.817 4),RGB-NDVI图像非监督分类效果(总体精度和Kappa系数分别为96.1%和0.790 4)略低于NDVI差值法。【结论】RGB-NDVI图像可读性强,直观地反映了研究区森林覆盖变化的区域和类型信息,在快速变化林区的森林覆盖年度监测中具有良好的应用前景。     

2005～2017年快速城市化背景下洱海流域不透水表面时空格局分析

近年来随着我国经济建设的不断加快以及城市化的快速发展,工业和人口的大规模聚集造成了不透水表面的快速扩张,这对城市生态环境产生了严重的影响。作为城市化水平的关键指示因子,不透水表面已经被广泛应用在城市生态环境评估中。为了定量的分析洱海流域不透水表面拓展的时空动态特征规律,本文以大理市所在的洱海流域为研究对象,利用2005年至2017年的大理市Landsat 5、Landsat 8遥感影像,提取归一化水体指数(MNDWI)和归一化差值不透水表面指数(NDISI)对洱海流域的城市、道路进行空间分析并提取出不透水表面信息进行空间格局分析。研究结果表明：2005~2017年间,随着城市化的快速发展,洱海流域的植被覆盖率和水体等自然地物覆盖率处于下降状态,而不透水覆盖率从11.6%上升到19.8%,呈现快速持续上升趋势。由洱海水质和其流域内不透水覆盖率线性拟合结果可以得到两者具有一定的负相关性。可以预见洱海水质未来发展中随着不透水覆盖率的增长而下降。因此,在城市发展的同时,应该注重对洱海的综合治理,不能任水质自行调节。本研究结果为洱海流域内城市规划管理和流域(水)环境治理提供参考信息,具有重要的现实意义。     

福州市城市空间扩展及城市化研究

城市扩展的空间数据是评估城市化进程的一个重要指标．本文以福州市为例，探讨了利用城市发展的空间数据研究城市化进程的原理和方法．文章应用遥感技术分别提取了福州市1986年和2000年的城镇用地信息，计算出两个年份的城市建设用地面积，并结合社会经济数据对福州市的城市化进程、城市化水平、城市扩展强度以及产业结构进行了分析与研究，并利用回归分析进一步查明了福州市城市化进程的驱动力，最后根据规划目标针对福州市将来的发展提出了一些思路，以供借鉴。