基于遥感的郑州市不透水面的提取分析

以河南省郑州市为研究区,采用归一化差值不透水面指数法,分析1900年、2000年、2015年三个不同阶段郑州市不透水面的分布情况及影响因素.结论表明:城市不透水面与植被覆盖呈负相关性,城市不透水面面积在郑州市西北和东南两个方向扩张较快,市中心区域的不透水面扩张速度远快于周围离市中心的区县.     

哈尔滨城乡梯度建设用地结构变化及不透水面遥感监测分析

在快速城镇化背景下,客观掌握城市扩张进程中的城乡建设用地及内部不透水面变化特征,有利于优化大都市城乡用地结构及空间融合发展。基于城乡建设用地及不透水面遥感监测数据集,应用空间分析模型,对哈尔滨2000~2015年城乡建设用地规模、结构及内部不透水面时空演变特征进行分析,探究城市扩张格局、区位差异、建设用地利用强度及城乡之间的差异。结果表明：①2000年以来城乡建设用地快速扩张了158.32 km²,年变化率和动态度均呈先增大后减小趋势;从城市核心区至远郊区方向其扩张规模依次增大,建设重点不断向城市周边推移,呈现出较明显的空间异质性;②城镇建设用地和独立工矿用地面积及占比逐年增加,扩张来源均以耕地为主;农村居民点占比降低了13.14%,城乡建设用地结构特征发生了较明显变化;③2000~2015年城乡建设用地内部不透水面面积和比例分别增加了145.32 km²和10.04%,城镇建设用地利用强度已达到较高水平,农村居民点用地利用强度快速提高,城市和农村之间的差距不断缩小;自城市核心区至远郊区方向不透水面比例不断降低,可利用潜力越大,不透水面面积增量、比例增量、比例增长率及扩张强度大体呈增加趋势,不透水面与城乡建设用地规模变化趋势相近,可在一定程度上揭示城市扩张轨迹。     

1985～2020年上海市不透水面时空特征演化分析

不透水地表的分布与变化是城市发展过程的直观标志和重要指示因子,在城市生态功能、城市规划和可持续发展研究等方面发挥着重要作用。利用中国科学院空天信息创新研究院研发的1985～2020年长时序30m不透水面动态数据集(GISD30),结合GIS空间统计方法,研究分析了过去35 a上海市不透水面时空特征演化。结果表明：(1)35 a来,上海市不透水面面积从878.07 km²增长至2 849.90 km²,面积扩张到原来的3.25倍,随着1990年浦东新区的开发开放,上海城市化进程明显加快,1990～2010年上海市不透水面扩张最为显著,2010年以后不透水面扩张速度和扩张强度开始显著下降。(2)从区位分异特征来看,不透水面迅速扩张的行政区主要位于城市郊区,其中,浦东新区在各个研究时段的扩张速度均大于其他区划。(3)基于紧凑度和分形维数发现,中心城区不透水面空间分布结构趋于疏散,上海市整体不透水面边界复杂程度降低,城市空间形态更加规则。(4)“南北两翼”的上海城市扩张特点较为明显,南部郊区的高强度扩张带动了不透水面空间重心的持续南移,发展至2010...     

昆明市不透水面降水损失研究

阐述了云南省水文水资源局昆明分局在1995～1997年期间进行昆明市不透水面降水损失研究的具体操作过程,包括研究方法及原理的论述、实验场地的建立概况、实验观测中相关问题的处理、实验结果分析过程及成果采用等若干问题。     

成都市地表温度对不透水面的响应研究

根据成都三环路内的Landsat 7/ETM+影像,利用单窗算法和不透水面与植被覆盖度在城市建成区呈负相关关系两种反演方法,通过空间建模建立反演模型,获取地表温度与不透水面信息。通过随机样点分析、相关性分析以及等温线与等透水面线叠加分析等方法,研究了城市地表温度对不透水面的响应效果。结果表明:地表温度随距市中心区距离增大而降低,同时不透水能力也降低;成都市地表温度与不透水面之间存在着正相关关系,相关度为0.7253;等透水面线的空间分布对等温线具有显著的响应规律。研究成果对于改善城市生态环境、提升土地利用水平和加强科学规划等都具有参考价值。     

基于高分辨率遥感影像的不透水面信息提取方法研究

不透水面是城市地区的典型特征,它与城市总用地面积的比值--不透水率作为一个重要的城市生态指数常出现于城市水文、水质、面源污染以及城市植被制图等研究中。利用高分辨率遥感影像提取不透水面不仅可获得较高精度的不透水面信息,而且可为中低分辨率遥感影像的不透水面提取提供样本训练区并检验其提取精度。本文利用南京IKONOS影像,采用面向对象分类方法提取不透水面信息,初步解决了阴影归类和遮盖不透水面的植被剔除等问题,提高了不透水面信息提取精度。     

利用长时序流域不透水面数据集探索城市增长模式——以秦淮河流域为例

南京作为秦淮河下游的中心城市,在快速城镇化进程中面临着下垫面条件急剧变化带来的生态环境效应。不透水面作为衡量区域城镇化发展状况的关键指标,搭建了城市开发与环境质量的桥梁,可为当前空间治理与统筹城乡发展提供新的研究视角。在我国海绵城市建设背景下,以南京所在的秦淮河流域为研究区,通过半自动决策树分类模型从1988～2017年9景卫星影像提取流域基础不透水面数据集,利用多重滤波器构建连续变化的不透水地表,采用扩展强度指数和景观扩展指数定量分析30 a秦淮河流域不透水面时空扩展特征与城镇增长模式,揭示流域内城市发展轨迹及其成因。研究结果初步表明：(1)流域城镇化进程十分迅速。不透水面占比从1988年的3.09%增至2017年的26.49%,特别是2006年以来不透水面处于快速扩展期;(2)流域内不同城市的不透水面扩展进程差异明显。初期集中在南京城区和江宁城区,进入21世纪后则以江宁区、溧水区和句容市为主;(3)“多核扩展”和“点—轴扩展”是秦淮河流域城镇形态组建和增长的主要模式。初期以城区边缘式扩张为主,后期逐渐转向填充式增长,城镇一体化水平不断提升;(4)流域不透水面扩展是自然环境、经济发展...     

协同Sentinel合成孔径雷达和光学影像多特征的不透水面随机森林提取方法

不透水面的精确提取对区域人口密度估计、环境评估、灾害预测、水文模型构建、城市热岛效应研究以及气候变化分析等具有重要意义。传统大尺度不透水面提取方法主要受限于遥感数据质量和提取特征的选择,提取的不透水面空间分辨率较低,难以满足现阶段不透水面的精细化需求。以Sentinel-1 SAR和Sentinel-2 MSI为遥感数据源,从光谱、纹理、时序等3个维度选取不透水面的多个提取特征,构建了基于随机森林的不透水面提取模型,并利用GEE平台开展了2020年长三角地区的10 m空间分辨率不透水面提取实验。结果表明：在不同类型实验区,与仅用光谱特征、光谱特征和时序特征相比,该方法的总体精度、Kappa系数分别提升5%、9%和2%、6%,且针对不透水面覆盖水平不同的各类城市,均具有较好的提取效果;长三角地区全域尺度不透水面提取的总体精度和Kappa系数分别达93.75%和0.88,不透水面面积为61 591.38 km²,占全域总面积的比例约为17%,主要分布在长三角的东部区域,西、北部不透水面占比较低且呈放射性分布。该方法针对10 m分辨率遥感影像提出的,适用于山区、乡村、城...     

城市不透水面及其与城市热岛的关系研究—以泉州市区为例

利用Landsat TM卫星影像提取了泉州市1989到1996年的城市建成区不透水面,并研究了其与城市热岛之间的关系。根据Ridd(1995)提出的城市建成区不透水面与植被覆盖度有很强的负相关关系的思想,先利用归一化植被指数求出泉州市建成区的植被覆盖度,进而提取了泉州市建成区的不透水面。通过比较所提取的两个时相不透水面信息,可以看出泉州市区不透水面的面积在7年里有了明显的增加,并主要沿研究区东南部扩展。通过将所提取的不透水面信息与利用TM6波段反演的地表温度进行相关分析,可发现二者之间存在着明显的正相关关系。     

福州城区不透水面的光谱混合分析与识别制图

作为Ridd V-I-S模型中的一个重要组成部分,城市不透水面在监测城市扩展和解释人类活动对生态环境的影响起着非常重要的作用。利用图像处理技术,可以迅速地从遥感图像中提取城市不透水面信息。本文以福州城区为例,利用最小噪音分量变换法研究Landsat ETM 影像中城市不透水面信息的提取。通过选取最小噪音分量变换后的前3个分量和线性光谱混合模型,测算得到了高反照率、低反照率、植被及土壤4个模拟城市不同土地覆盖类型的终端地类分量。通过综合低反照率和高反照率两个终端地类,最后得到了不透水面分量。结果表明,城市不透水面的增加对城市生态环境有负面影响。     

城市混合像元分解中土壤与不透水面纯像元选取方法的对比研究——以厦门为例

近年来混合像元分解在城市地表组分监测与分析中的应用逐渐成为城市遥感的一个热点。纯像元的选取是混合像元分解过程中的重点和关键所在。以沿海城市厦门为研究对象,根据不同的土壤和不透水面纯像元选取规则,使用2组12种不同的纯像元选取方法对2007年1月8日TM影像进行混合像元分解,对分解结果的模型适宜度进行了比较,并使用2006年12月25日SPOT5高分辨率影像对分解结果的精度进行了比较和评估。结果表明:混合像元分解在纯像元选取时,S端元选取兼顾低反射率裸土和高反射率裸露基岩的纯像元可以整体提高分解的模型适宜度和分解精度;适度提高I分量纯像元中高反射率纯像元的比例有助于改善整体尤其是S、W分量的分解效果。     

一种不透水面精细制图新方法及其在城市SDGs指标评估上的应用

城市不透水面是城市化程度的重要指示器,也是城市环境的重要敏感因子.联合国提出的城市可持续发展SDG11.3.1指标——城市土地使用率与人口增长率之比(LCRPGR)需要有效监测土地城镇化与人口城镇化关系.针对其监测与评估中高分辨率和高精度城市用地产品缺失,以及低纬度地区城市可持续发展研究较少的问题.基于Google E...     

1992~2013我国干旱区城市不透水遥感制图与扩张过程分析

城市不透水地表作为城市建成区的重要环境指标和物理参数,在城市管理规划、环境评估、灾害预测、城市热岛以及气候变化等领域具有重要价值。及时准确地获取区域尺度城市不透水地表信息,对于城市发展综合规划、科学研究等具有重要意义。以DMSP（Defense Meteorological Satellite Program）和MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）为主要数据,通过构建植被调节型不透水指数（Vegetation-Adjusted Impervious Surface Index, VAISI）和非线性机器学习模型支持向量回归（Support Vector Regression, SVR）,完成了1992~2013年我国干旱区主要城市不透水面的22期遥感制图与变化过程聚类分析。研究结果表明：近20 a来我国干旱区城市不透水面总体上扩张幅度较大;时间变化过程上呈现显著扩张的趋势,且这一扩张在过程在2000年前后出现了提速;空间上,干旱区城市扩展的区域异质性显著,各城市不透水面扩张速度不均衡,不同等级规模城市扩张的速度差异明显。结合城市扩张动态度和城市面积聚类分析,我国干旱区主要城市的扩张过程可分为：高速扩张型、快速扩张型、中速扩张型和低速扩张型。     

加尔各答市地表温度与不透水面比例季相相关性研究

城市化的显著特征是自然地表不断被热容量大的不透水面取代,进而造成城市热岛效应和严重的城市生态问题.孟中印缅经济走廊是古代南方丝绸之路的重要路段和\"一带一路\"建设的重要战略通道,加尔各答市是孟中印缅经济走廊印度境内的重要节点城市,战略地位重要,对其城市化进程及与地表温度相关性研究对孟中印缅经济走廊印度段建设具有重要的借鉴...     

基于线性光谱混合分析的乌鲁木齐不透水层提取及其时空变化分析

利用Landsat TM、OLI多光谱卫星遥感数据,采用VIS（植被－不透水层－土壤）模型和线性光谱混合分析法对丝绸之路经济带核心区乌鲁木齐建城区及其周边进行丰度估算,并针对红色彩钢板屋顶在不透水层丰度图像上低亮度特点,进行改进处理,提高了不透水层丰度估算精度。研究结果表明：1994~2018年的24年间乌鲁木齐市不透水层呈现出显著扩展的特点,其面积从140.41 km²扩大到462.62 km²;扩展速率在1994~2005年间缓慢上升,2005年之后迅速上升;扩展强度先上升,2010~2015年达到最大,之后出现下降;同时,城市不透水层的空间扩展具有明显差异,向西和东北方向扩展最为显著。综合分析指出：乌鲁木齐城市不透水层的空间扩展受到周边山体地形和煤矿开采等因素的限制,而“乌昌一体化”政策是城市扩展的主要助力因素。     

基于夜间灯光数据的城市建成区提取方法评价与应用

DMSP/OLS夜间灯光数据已被广泛应用于城市建成区的提取。目前主要存在4类提取方法:经验阈值法、突变检测法、统计数据法和较高分辨率影像数据空间比较法。以上海为例,在2000年、2003年、2006年夜间灯光数据的基础上,利用4种方法完成了城市建成区的提取。通过对不同年份数据提取结果的比较,证明了相同的灰度分割阈值对不同年份的夜间灯光数据中不存在通用性;在对2003年夜间灯光数据的提取中,4类方法所得结果精确度从高到低依次为统计数据法、突变检测法、经验阈值法和较高分辨率影像数据空间比较法,相对误差分别为1.3%、2.1%、5.1%和11.2%,在对4种方法的便捷性和可实现性进行分析与评价后,使用突变检测法完成了上海市2000~2006年城市建成区的提取。     

POI与夜光FCM-STP指数融合的城市建成区提取方法撤回

夜间灯光强度的变化可表征人类社会经济强度的变化,能有效地提取建成区,但易受灯光溢出、噪声等影响,造成建成区提取零散的问题。文章针对灯光溢出问题,提出了一种基于夜光与兴趣点(point of interest,POI)数据融合的建成区提取方法。该方法使用经典的模糊聚类算法对建成区进行初步提取,进一步融合时空信息和POI数据,构建一种融合夜光时空和POI兴趣点信息的FCM-STP综合指数,并利用二分法进行建成区的精提取。以南京市、广州市、三门峡市、厦门市、宁波市五个典型城市作为实验区,分析查全率、查准率、F1分数、总体精度、Kappa系数五个指标,实验结果表明该方法能更好地改善建成区提取的零散性,细化建成区提取的城区边缘信息。     

基于SAR与NL数据的建成区提取及其在WRF风场模拟优化中应用

WRF是近地面风场模拟的重要工具,其中土地利用与土地覆盖信息是WRF的重要输入,是影响WRF模拟精度的重要因素之一。WRF模式默认采用的是USGS或MODIS土地利用与土地覆盖数据,二者时效性差,空间分辨率低,在城镇化快速发展地区常导致近地面风场模拟精度差的问题。土地利用与土地覆盖信息的提取涉及很多地物类型,如果对所有地类进行更新,耗时耗力,无法满足实际应用的需求。在所有地类中,城市建成区的变化最快,对区域气候环境的影响也是最大的,因此,提出综合利用SAR数据和夜晚灯光（NL）数据提取建成区实现土地利用与土地覆盖数据的快速更新,然后利用更新后的WRF进行风场模拟,在京津冀地区的实验表明该方法可以快速准确提取建成区边界,进而使得WRF模拟近地面风速的精度明显提高。     

中缅边境典型城市扩张遥感动态监测及驱动力分析

在“一带一路”背景下,当前针对边境城市建成区发展的研究尚不充分,特别境内外口岸毗邻城市的演化交互关系更有待挖掘。以中缅边境地区典型的口岸毗邻城市——瑞丽市和木姐市作为研究区,选取2012、2015和2018年遥感影像,采用城镇建筑用地指数提取两市建成区,从建成区扩张数量、空间分布格局和内部经济规模3个方面,分析瑞丽市开发开放试验区设立后的两市建成区动态变化特征,并对两市建成区演化的交互关系和扩张驱动因素进行探讨。结果表明：在自然环境、经济产业、政策规划、交通、口岸等因素的综合作用下,两市建成区扩张明显。瑞丽市城市西部扩张最为明显,东部次之,呈现“一体两翼”式扩张格局,逐渐从建成区外延转为内部填充及基础设施完善阶段;木姐市主要向西北和正东方向扩张,建成区保持较为明显的外延特征,但其内部土地集约利用水平不高。在交互协同发展过程中,瑞丽市占主导地位,木姐市处在依附地位。两市的快速协同扩张也体现了中缅两国政治经济的紧密交流和广阔的合作空间。     

近70年内蒙古呼和浩特城市演化的形态特征及影响因素剖析

城市演化的形态特征及其影响因素分析对于城市生态环境治理及国土空间管控具有重要的应用价值。然而,目前对城市形态特征演化过程的长期识别,尤其对北疆地区及少数民族地区的研究仍显不足。以呼和浩特市为例,基于遥感影像、土地利用/覆盖数据集和城市不透水面与绿地空间组分数据集等信息,利用地理统计方法,分析了1949～2018年城市扩展时空特征以及21世纪以来的城市土地覆盖变化,揭示了城市演化的影响因素,进一步探讨了城市规划在城市演化过程中的作用。研究表明：70年间,呼和浩特市区城市土地面积以“减速—保持—加速”的扩展特征增长了67.62倍,在形态上呈现“填充式—圈层式—单轴线外延—双轴线外延”模式。2000年以来,呼和浩特市区城市不透水面比例呈“先上升后下降”的趋势,城市绿地空间比例则呈现“波动上升”的趋势。国家西部大开发战略、城市总体规划等相关规划政策,以及经济因素是影响呼和浩特市城市演化的重要因素。本研究可为呼和浩特市以及北疆少数民族地区的城市可持续发展提供重要的参考。