基于Landsat影像的西宁市不透水面格局演变过程

不透水面是衡量城市化进度的重要指标,准确地掌握不透水面的时空变化特征对城市协调发展以及规划布局有重要的指导意义。以西宁市为列,基于2001、2009、2017年landsat TM/OLI影像,采用增强型归一化差值不透水面指数提取不透水面信息,并结合不透水面覆盖率的变化、不透面面积年均增长率的变化、圈层理论及景观格局指数等分析近20年间西宁市不透水面的时空格局演变,旨在揭示新型城镇化背景下不透水面的时空变化规律。结果表明:①2001～2017年间西宁市不透水面扩张显著,总面积由41.58 km~2增长到96.23 km~2,年均增长率高达8.22%;②城北区不透水面面积增长率位于四区之首,城中区增长率最低;③不透水面主要分布在距城中心14 km~2区域,且不透水面由城中心向周边呈显著扩张态势,距离城市中心越远,不透水面面积增长速度越快;④不透水面内部斑块正趋于完整化、规则化发展,最大斑块所占比例(LPI)不断增加,优势度不断上升,人类活动对其空间特征的干扰作用在不断加强。     

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。     

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.     

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Landsat影像的合肥市地表温度空间特征分析

文章以合肥市为例，选择2008—2020年内5期Landsat影像，对包河区、蜀山区、庐阳区、瑶海区4个行政区进行地物分类与地表温度反演；采用地理加权回归(geographically weighted regression, GWR)模型与标准差椭圆(standard deviational ellipse, SDE)分别分析不透水层对地表温度的影响程度及其空间分布演化特征。在500 m格网化划分尺度下，4个行政区不透水层与地表温度的GWR全局拟合系数R²基本上大于0.8,其中包河区与庐阳区的R²随时间变化相对稳定，而蜀山区与瑶海区的R²增加，不透水层变化显著；2008—2020年，不透水层对应SDE演化趋势与对应城区扩张趋势基本一致，椭圆面积呈增长趋势，这与合肥市由以主城区为主的发展模式变为多地区共同发展模式相关。研究结果可为合肥市未来城市规划提供参考。     

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60年南宁市城区城市空间扩展遥感监测研究

为研究南宁市近60年的城市空间扩展状况,了解南宁主城区在时间序列上的发展历程。以1960～2017年多源遥感影像为数据源,结合专题资料提取了南宁市主城区9个时相的城区范围。通过对城市主成区城市扩展强度和速度指数、人口—城市扩展指数、城市用地增长弹性系数、分形维数、紧凑度和重心转移指数的计算,分析了近60年城市空间扩展的时空变化情况以及空间形态特征的演变。研究发现,南宁城区经由紧凑稳定型向偏离紧凑,形态复杂化发展,尤其转变为外延扩展为主,2001年后城市发展重心开始往东南方向转移,且发展速度显著,在2009年之后,年均增长10.53 km~2/a。结果表明:近60年,南宁城区前期(1960～1997年)扩展相对缓慢,内部填充式发展结合外部多向扩展,中期(1997～2005年)逐步提高了外部扩展的强度,后期(2005～2017年),向东南方向延伸快速扩展。     

不透水面时空变化及其对城市热环境影响的定量分析——以福州市建成区为例

城市空间的快速扩展使得大量的不透水面取代了以植被为主的自然地表景观,对城市生态系统造成了明显的负面影响.福州市经过近30年的城市扩展,城市建成区中的不透水面大幅增加,植被急剧减少,城市生态发生了明显变化,其中最显著的就是严重的城市热岛效应.为此,基于Landsat系列遥感影像获得福州1989和2014年2个时相影像的不透水面、水体、植被和地表温度信息,运用多元回归模型定量分析了1989～2014年间福州城市不透水面的时空变化对城市热环境产生的影响.结果表明:(1)1989～2014年间,研究区不透水面净增了87. 16km~2,增加了161%;(2)不透水面和地表温度呈指数函数关系,高不透水面比例地区升温明显快于低不透水面比例地区;(3)1989～2014年间增加的87. 16km~2不透水面及相应减少的70. 09km~2和14. 92km~2的植被和水体对研究区地表温度上升的综合贡献达16. 54℃.     

上海浦东新区快速城市化不透水面演变及驱动力分析

探究区域快速城市化过程中不透水面格局演变及驱动力分析对区域环境规划管理具有十分重要意义.运用GIS技术和统计分析方法,以上海浦东新区1965年、1989年、1994年、2000年、2003年、2010年等6个时相的土地利用数据为基础,定量分析了近40多年来区域不透水面的时空动态变化;探究典型社会因素人口密度与不透水面率的相关关系,以揭示不透水面扩展的驱动机制.结果表明:区域不透水面持续大幅增长,不透水面率由1965年的9.29％快速增长到2010年的53.08％;在工业化进程不甚显著的2000年之前,人口密度与区域不透水面率之间表现为显著正相关关系,人口增长10倍则不透水面约增长约30％ ～50％,城市化是不透水面扩展的主要驱动因素,而此后则受到工业化和城市化的双轮驱动.在人口密度大于约10000人/km2的情形下,人口增长不再对不透水面形成影响.     

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．      

快速城市化过程中石家庄市景观格局变化研究

城市化过程通过改变地表景观结构而改变城市环境质量,因此研究城市景观格局及其变化具有重要意义.以石家庄市为例,基于遥感、GIS和Fragstats软件分析景观类型特征及变化.结果表明,研究时段内除农田植被和低密度不透水面面积及比例减少外,其余景观类型呈扩张趋势,高密度不透水面扩展最快.低、中密度不透水面景观边界复杂化,内部复杂斑块比例减小;高密度不透水面边界简单、内部斑块复杂、连通性增强;未利用地边界复杂,斑块团聚;城市植被和水体形状变化不显著,聚集程度上升,但连通性变化相反.扩张景观类型的扩张指数大小顺序为:高密度不透水面,未利用地,城市植被,水体和中密度不透水面.     

南宁市城市土地扩张与驱动力分析

利用空间重心转移计算和单一土地利用类型动态度计算方法分析计算南宁市城市用地扩张趋势与速率,结果为:1994-2005年间南宁市主要向东、南、西三龇向扩展,其中向东扩张最为明显.城市建成区面积不断扩张,2005年城市土地面积是1994年的2.25倍.1994-2001年城市扩张速率仅为7.71%,城市空间重心逐渐向东移动.而2001-2005年,城市扩张速率达到11.57%,城市空间重心转向东南方向.影响南宁市城市用地扩张的因素有经济增长、人口增加、政策推动以及交通发展的牵引.     

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。     

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...     

基于重心模型的国内旅游地域结构演变分析

运用重心研究方法对1995—2006年全国及7大区国内旅游客流量、收入重心的空间动态变化轨迹进行详细分析,结果表明：1995—2006年国内旅游收入重心呈“西北—北—东南—西北”移动,整体向北移动,国内旅游收入南北差距有明显的缩小;1995年以来国内旅游客流量重心呈“西南—西”方向移动,西南区的旅游业为我国旅游次级增长极,国内旅游客流量东西差距不断缩小.国内旅游收入重心和客流量重心的位置和变动轨迹不一致,整体国内旅游收入重心较同期客流量重心偏东.7大区国内旅游客流量、收入重心呈现出各异的时空变化特点,各区内国内旅游发展存在较大不均衡性,多表现出省区间交错发展.     

近十年来福建兴化湾湿地景观格局及其驱动力分析

基于2007～2017年3期Landsat卫星影像构建福建兴化湾湿地景观空间数据库,分析湿地景观的组成及其变化,并应用景观格局指数分析研究湿地景观格局演变趋势.结果表明:2007、2013和2017年,兴化湾湿地面积分别为592.75、578.85和561.65 km~2,其在10 a间减少31.10 km~2,降幅为5.25%.2007-2017年间,淤泥质海滩的变化最为剧烈,减少19.72 km~2,变化率为-15.63%;其次为浅海水域,减少6.32 km~2,变化率为-1.72%;再次为水产养殖场,减少5.33 km~2,变化率为-8.49%.尽管红树林湿地面积增加较小(0.28 km~2),但其增长幅度最大,达133.33%,这与此间该区红树林湿地恢复得以重视有关.近10 a来兴化湾湿地景观整体呈破碎化萎缩趋势,且破碎化程度随时间的推移逐步加剧.研究发现,自然气候变化和海平面上升整体对该区湿地的存在产生不利影响,而人类活动,特别是围填海工程是造成近10 a来兴化湾湿地面积减少和景观格局变化的主要驱动因素.     

基于重心测算的厦门市建设用地时空变化驱动力研究

通过解译1986-2007年6个时间剖面的遥感影像,并提取建设用地斑块,借助ArcGIS9.0空间分析模块计算各研究单元的建设用地重心坐标.以建设用地重心的转移速率和转移轨迹作为建设用地时空变化的刻画指标,结合同期自然和人文因素的变化,解释土地利用动态变化的驱动力.将影响厦门市建设用地变化的驱动力归纳为发展驱动、政策驱动和自然限制3个方面.研究结果表明,城市化和工业化推动建设用地的扩展,经济发展是建设用地扩展的根本原因,政策因素控制建设用地的时空变化,地表自然环境影响建设用地的扩展.     

厦门市城市扩展遥感动态监测及其驱动力分析

基于最大似然法、空间叠加技术和转移矩阵,提取1993、2001和2007年厦门市遥感影像土地利用信息.分析城市建设用地变化、城市扩展空间特点及其驱动力,探讨优化厦门市城市空间扩展的策略.结果表明:1993—2007年,土地利用发生变化的面积高达35.79%,其中1993—2001年的变化面积为2001—2007年的两倍多;14年间,建设用地面积扩展年变化率为6.35%,扩展面积中耕地所占比例超过50%;城市扩展的主要驱动力来自经济发展、人口增长、外商投资、政策法规及自然地理环境.