基于夜间灯光数据的武汉市城镇用地扩张识别与空间分布特征研究

以武汉市为例,基于DSMP/OLS夜间灯光数据、多源遥感影像数据和统计年鉴数据,通过构建城镇用地复合指数,提取2000,2005和2010年3个年份的武汉市城镇用地面积,分析了武汉市城镇用地扩张的形态特征、城镇用地演变规律和影响其变化的因素.研究表明,2000年到2010年之间武汉市的城镇用地扩张速度不断加快,并呈现非紧凑型发展.城镇用地空间扩张逐渐复杂化,离散破碎之势逐年显著.位于西北和东南方向上距主城20～30km的远城区扩张强度最大;总体城镇用地空间格局基本稳定,受地理条件、空间距离、经济发展和政策指引等因素的影响,不同方向上城镇用地扩张差异化显著.     

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.     

基于ArcGIS的城镇用地扩展类型提取方法研究

文章以快速城市化的广州市老八区为研究区域,利用从遥感图像获取的1990年、2000年的城镇用地为研究数据,在ArcGIS9.3平台下,从拓扑学角度出发,利用ArcGIS强大的数据处理和空间分析功能,研究城镇用地扩展类型的划分和识别方法,成功的识别了城镇用地三种扩展类型。     

夜光遥感的教学方法设计

虽然夜光遥感在科学研究领域的应用已经如火如荼,但是夜光遥感的教学研究却相对较少,大部分相关教学工作仍然停留在学术报告的层面,对于构建较为完整的知识体系存在较大难度。设计有效的夜光遥感教学方法体系对于激发学生学习夜光遥感知识具有关键性作用。笔者于2012年开始进入夜光遥感研究领域,于2015年前后开始开展夜光遥感的教学工作。该文将总结笔者近年来的相关教学经验,并开展探讨,希望能够为夜光遥感的教学工作提供借鉴意义。     

广西喀斯特地区城镇用地扩张及来源预测——以河池市金城江区为例

以河池市金城江区1991,1999,2006年三期TM/ETM+遥感影像为数据源,分析了城镇用地的遥感信息机理,提取了研究区三期土地利用现状图,并采用GIS空间分析技术,对城镇用地扩张的时空过程进行了研究.分析表明:城镇用地规模不断扩大,增长速度不均匀,城镇用地变化区域差异较大,城镇用地在中心城镇高度集聚.旱地、荒草地、独立工矿用地和坑塘水面是城镇用地扩张的主要来源.     

基于元胞自动机的郑州市区土地利用变化研究

在遥感和地理信息软件支持下,利用1992年和2001年的Landsat TM和ETM+影像,研究了郑州市区两个时期的土地利用变化,并利用马尔可夫链和元胞自动机模型对郑州2010年土地利用情况进行预测分析.结果表明,1992年到2001年,郑州市区土地利用变化主要表现为耕地减少,城镇用地、农村居民用地增加;2001年到2010年,其变化仍表现为耕地减少和城镇用地、农村居民用地的持续增加,其中"耕地→城镇用地、农村居民用地","城镇用地→交通及工矿用地","农村居民用地→城镇用地"变化最为显著.     

淮南矿区土地利用/覆盖时空变化特征及预测

文章借助淮南矿区1985、1995、2000、2005、2010年共5期遥感影像和地形图,在Google Earth高分辨率影像辅助之下,通过人机交互解译方法,获取矿区土地利用/覆盖变化基础数据,由此计算各年份土地利用/覆盖类型的动态度和转移矩阵,分析矿区土地利用/覆盖类型结构和变化情况,并利用马尔科夫预测模型对矿区未来20a的土地利用/覆盖变化进行预测。研究表明:耕地是矿区主要土地利用类型,并逐年减少,城镇用地、塌陷区增长最为明显,水域、工矿用地表现为增长的趋势;1985—2010年间,塌陷区的动态度为11.07,变化速度最快,其次为城镇用地,在各个分时段内,塌陷区的动态度相对都比较高,而2005—2010时段内,城镇用地的动态度达到了9.12;城镇用地、塌陷区、水域、工矿用地和园林地的增加主要依靠耕地的转化;到2030年时,耕地减少到3 012.47km2,城镇用地、塌陷区、园林地和工矿用地依然增长,水域相对减少。     

近20年苏北地区城镇空间扩展遥感监测与分析

采用多时相卫星遥感影像数据,计算城镇用地扩展强度和扩展速度指数,通过空间关联模型和多元线性回归分析方法,定量揭示了区域城镇空间扩展特征的多样性、空间组织异质性和热点区格局演化.研究发现:1990年代以来,苏北地区城镇空间扩展是以中心城市集聚为主导的空间过程,中心城市的主导地位逐渐加强,各中心城市之间差距逐渐缩小,次级中心城市的集聚作用开始显现,城镇用地空间分布趋于分散.在城镇空间扩展的驱动力上1990~2000年为人口增长驱动型,主要表现为人口增长和人均GDP增加;2000~2010年为工业增长驱动型,主要表现为区域生产总值和人均GDP增加.此外,苏南产业转移加快了苏北城镇空间一体化进程.     

基于珞珈一号的上海市建成区提取研究

夜光遥感数据提取建成区指的是在夜间黑暗的灯光背景下，以人类活动引起的灯光作为数据源提取城市建成区范围。首先对夜光遥感数据进行预处理，然后对处理后的影像进行经验阈值法、聚类阈值法、动态阈值法、统计数据比较法、突变检测法和高分辨率影像数据空间比较法等的城市建成区提取，最后对这些方法进行精度评估。实验结果表明，连通法从操作的便捷度和操作过程优于传统的提取建成区方法。从提取面积的准确程度和提取空间的吻合程度上看，连通法在珞珈一号数据提取建成区上优于其他几种阈值提取方法。     

县域夜光遥感指数与生态环境状况指数相关性研究——以贵州省为例

基于2015年NPP-VIIRS的年合成夜光遥感影像,经过预处理后,获取到500 m空间分辨率的贵州省夜光分布图,构建夜光强度(I_j)与夜光面积(S_j)两个夜光指数后统计分析得到贵州省88个地区的夜光状况信息。同时从生物丰度、植被覆盖、水网密度、土地胁迫、污染负荷五个方面通过EI指数对县域生态环境状况进行综合评价。最后分析探讨EI与I_j、S_j在县级尺度上的相关性,并构建回归模型。结果表明,贵州夜光分布主要集中在黔中、黔西地区,东西差异明显。生态环境状况结果则相反,黔东南地区生态环境状况最优,黔中、黔西地区则相对较差;分析证明了EI与S_j存在较高的负相关关系,且线性回归模型精度较高,结果验证显示70%的县域EI估算误差均不超过5%。表明了夜光面积指数可用于县级生态环境状况的快速评估,丰富了夜光遥感的应用领域。     

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.     

镇域尺度城镇低效用地空间格局分析——以宁波市为例

研究城镇低效用地对于协调城市用地空间、优化城市用地布局、促进城市可持续发展具有重要意义.基于宁波市城镇低效用地调查数据,从不同城镇低效用地类型出发,在镇域尺度上运用空间自相关分析方法,计量研究宁波市城镇低效用地空间格局特征.结果表明：宁波镇域城镇低效用地分布具有显著集聚特征,旧村庄与旧厂矿集聚性强,旧城镇相对离散;旧城镇主要分布于余姚慈溪交界处及奉化;旧村庄团聚于奉化东北部、江北;旧厂矿在余姚形成“聚簇”,在市域东南部出现连片“洼地”,并主导总体分布格局.     

基于GIS和FAHP的高校教育用地集约利用评价

以兰州市3所高校为对象,以遥感影像、城镇地籍调查数据和高校统计信息为来源,运用GIS技术刻画出高校内部的用地空间分布格局,分析得出系列用地数据,采用FAHP和层次评价方法完成定量化评价.结果表明:甘肃中医学院、甘肃农业大学、西北民族大学的土地开发情况较好,集中绿化用地率和附属建筑用地率差异明显;国家管理的高校集约度分值低于省属高校,占地规模较大的高校集约度分值较低;3所高校"土地利用结构"和"高校教育科研产出"目标下的评价指标差异较大,对集约用地评价结果的影响也较大.研究还表明GIS和FAHP在土地集约利用定量评价中具有很高的应用价值.     

乡村工业化地区土地利用变化及驱动力分析--以福建省晋江市为例

基于不同时相(1988和2000年)的遥感数据,在GIS支持下对晋江市12年来土地利用的数量和空间变化特征进行分析,并探讨了晋江市土地利用变化的驱动力.研究表明:(1)建设用地(主要是城镇用地、农村居民点与工矿用地)通过大量占用农用地而急剧增加,已成为主要的土地利用类型.土地利用多样性指数和破碎度指数提高,优势度减小;建设用地的空间分布趋于集中化,农用地则趋于破碎化和分散化.(2)政策体制转变和侨乡因素推动的乡村工业化、城镇化是引起晋江市土地利用大规模变化的根本驱动力.城镇用地扩展的主要驱动力是城镇人口的增加和第三产业的发展;农村居民点与工矿用地变化的驱动力主要来自分散布局的乡镇企业的发展以及乡村住宅建设需求增长.     

高分一号数据在城市建设规模扩展监测中的应用研究

文章介绍了高分一号(GF-1)卫星的基本情况,结合该遥感数据在"十二五"期间全国地级以上城市规模扩展监测中的实际应用,建立了高分一号16米多光谱数据处理方法及城市建设用地信息提取技术流程,并基于不同年度遥感影像资料,利用人机交互式方法提取了全国地级以上城市建设规模扩展信息,通过GIS的统计分析功能,从城镇规模扩展率、城镇规模扩展强度等方面进行了分析。通过该遥感数据研究为确定城市建成区范围提供技术保证,从而更准确、快捷地掌握城市扩展变化的规律;通过多城市同一时期的对比,可快速发现不同城市的扩展现状及差异性,为下一步的土地管理政策制订提供数据支撑;同时还可以作为检验发展战略成果的一种方法,得出真实、客观的判断和结论。     

城镇化交通运输用地空间分布多样性格局特征——以郑州市为例

为分析城镇化土地利用中典型线状地物交通运输用地的空间分布多样性特征,以郑州市为研究对象,提取不同时期遥感影像中的交通运输用地数据,将多样性理论与方法应用到交通运输用地空间分布多样性格局研究中,具体分析其空间分布与城镇建设用地、坡度等影响因素间的关联性。研究表明:(1)空间分布多样性指数与传统评价指数间相关性高,其中空间分布长度指数可作为描述交通运输用地空间分布及数量特征的重要指标;(2)近年来郑州市交通运输用地发展主要集中在郑州市区、中牟县和新郑市,且空间分布逐渐均匀,巩义市、登封市等研究区交通运输发展滞后;(3)郑州市交通运输用地空间分布多样性受城镇建设用地与坡度空间分布的综合影响,其中受坡度因素影响较大。     

2000～2010年柴达木盆地土地利用变化与景观格局分析

本文以柴达木盆地为研究区,对2000年、2005年TM影像和2010年CCD数据三个时相的遥感影像进行人机交互式的解译,分别计算了2000~2010年森林、草地、水域、农田、城镇用地和未利用地的土地利用类型转移矩阵,并对各类型景观格局指数进行了提取,在此基础上分析了土地利用变化与景观格局的演变特征.结果表明,在土地利用变化中,首先是未利用地,面积减少最大,其次是水域,面积增加最大;再次是城市和森林,面积均呈增加趋势;最后是草地和农田,草地的面积先增后减,总体上呈减少趋势,农田的面积未发生较大的变化.从景观斑块类型来看,城镇用地各指数变化最大,城镇用地的斑块所占景观类型百分比、聚集度和斑块个数均呈增加态势,面积加权平均斑块分形指数则呈减小态势,说明盆地受人类活动影响加剧;城镇用地在由中心向外扩张的过程中,空间分布较紧凑且连接性较好;与此同时城镇用地分割了其他类型的景观,导致盆地的景观空间异质性增大.从景观整体水平来看,斑块个数、斑块密度、边缘密度、散布与并列指数、香农多样性指数和香农平均度指数均呈增加趋势,周长面积分维指数、斑块凝聚度、相似邻接百分比、聚集度则呈减小趋势,这说明十年间柴达木盆地景观格局总体呈现空间异质性和破碎化程度增加的趋势.     

基于夜光遥感的辽宁省城镇化动态特征

辽宁省工业发展起步时间早,已实现相对较高的城镇化水平。为加快推进新型城镇化战略实施,推动可持续发展,评估城镇化的动态发展状态尤为重要,基于卫星的夜间灯光被广泛应用于监测各种尺度下的城市时空格局。以2012—2020年NPP/VIIRS夜间灯光数据为数据源,首先借助相关性分析与地理探测器中的因子探测和交互探测算法,验证夜间灯光反映城镇化动态发展的有效性,在此基础上使用变异系数、趋势分析和Hurst指数分析辽宁省城镇化在省域层面和区域层面上的分布特征与发展趋势。结果表明：夜光遥感数据是评价城镇化特征的有效数据来源;省域层面上,城镇面积在十年间不断扩张,而城镇建成区范围内约一半区域发展活力不足,城镇化面临增量不增质的发展困局;区域层面上,城镇化呈现明显的区域差异,沈阳现代化都市圈与辽宁沿海经济带的城镇化水平明显高于其他地区,辽东绿色经济区由于生态保护的限制而发展滞后,但在预测结果中表现出积极的城镇化发展态势。     

基于珞珈一号夜光遥感的城市建成区提取方法对比分析研究——以南昌市为例

珞珈一号卫星夜光遥感数据作为我国独立研发的新型夜间灯光数据源,具有较高的空间和辐射分辨率。目前缺少利用珞珈一号卫星夜光遥感数据进行城市建成区提取多种方法的综合性能评价。以南昌市为例,选取突变检测、人居指数和支持向量机分类3种方法提取城市建成区,并进行对比分析。结果表明,运用3种方法从珞珈一号数据提取的建成区都具有丰富的空间结构特征,但3种建成区提取方法各有优劣：人居指数法精度最高,但是建成区非常破碎;突变检测法精度最低,但是能够较好地保留城市的整体形状和边界特征;支持向量机分类法精度次高,但建成区也非常破碎。     

土地利用/覆被的剧烈变化对深圳市气温的影响

基于Landsat遥感影像解译得到1986年和2011年深圳市土地利用/覆被数据,采用中尺度气候模式WRF/UCM,在较高分辨率的地形资料和城市冠层参数支持下,将两个时期的土地利用/覆被作为模式强迫参量,分别进行两组数值模拟试验。将模拟结果与自动气象站点观测数据进行对比和验证,发现WRF模式能够较准确地反映深圳市月平均气温西高东低的空间分布特征。1986—2011年,深圳市在快速城市化进程中发生大规模的土地利用/覆被变化,引起近地表气温整体上呈现增高趋势。其中,7月增温幅度(0.91℃)普遍大于1月(0.42℃),各种自然植被覆盖型用地转变成城镇建设用地的升温幅度大多为0.70~1.57℃。主要原因是城镇建设用地扩张导致地表反照率减小,净辐射和感热通量增加,潜热交换变弱。