南京市热岛效应时空特征的遥感分析

城市热岛效应是城市化对城市气候影响最典型的表现, 不同城市由于其城市化水平、城市性质、规模以及自然条件的不同而具有不同的时空特征。利用高空间分辨率的Landsat TM 和高时间分辨率的MODIS 相结合定量地分析了南京市热岛效应的时空特征, 并探讨了遥感尺度对城市热岛效应时空特征的影响。结果表明: 南京市热岛效应日特征为白天大于夜晚; 季节特征从热岛强度和热岛范围两方面来说明, 热岛强度: 秋季> 夏季> 春季> 冬季, 分布范围: 夏季> 秋季> 春季> 冬季; 空间上存在3 个分布广且连续的强热岛区, 最大的热岛呈组团状分布、第二的呈线状分布、第三的热岛呈带状分布; 不同遥感尺度下观测到的城市热岛效应强度和范围不同。     

基于对象建模的遥感影像建筑物提取方法

研究城镇建筑物的提取是遥感影像分析应用中的一项重要内容.遥感影像建筑物结构和光谱的多样性,使结构、光谱等特征的建筑物提取变得极其复杂.根据遥感影像的建筑物纹理区别于其它空间对象纹理的特点,为提高影像分辨率,提出Gabor纹理块的遥感影像对象模型方法应用于遥感影像城镇建筑物的提取.以整个城镇为对象,以建筑物、道路、绿地等不同城镇区域为组成对象的纹理块,建立基于纹理块的对象模型,利用模型进行遥感影像对象的纹理标定,最终提取出城镇建筑物.实验结果表明方法克服了建筑物结构复杂性和多样性以及背景环境的影响,能很好地从城镇遥感影像中提取建筑物.     

不同地表参数变化的上海市热岛效应时空分析

研究地表参数变化与热岛效应的关系对优化城市功能分区以及城市可持续发展具有重要意义。采用上海市2000、2005、2009年3个时期的Landsat ETM+卫星遥感影像,使用归一化不透水面指数(NDISI)、基于指数的植被指数(IVI)、归一化差异水体指数(MNDWI)分别从遥感影像中提取不透水面、植被和水体;然后从时间、空间角度并采用回归分析方法分析了上海市地表参数在这9 a中发生的变化及其对城市热环境造成的影响。结果表明:9 a中城市不透水面面积大幅增加,不透水面增加的代价是植被和水体大范围减少,形成了城市的热岛。上海市整体热岛强度是先增强后缓慢减弱的趋势,且热岛分布从集中型向分散型发展。     

北部湾红树林的HJ星多光谱遥感提取模式

大区域红树林多光谱遥感提取易受多种地物及自身覆盖度等因素影响,针对这一难题,文中以广西北部湾为研究区,基于HJ星CCD影像,并结合红树林空间分布特征和图谱特征,建立一种适合大区域海岸带的红树林识别提取模式.首先分析影像地物图谱特征,提出用于瞬时海水边线提取的海水比值指数,以及指示红树林的特征指数:红波段角度植被指数和像元波段反射率标准差指数.再从红树林空间生境判定和不同覆盖度反射率变化两方面入手,划分生长适宜区,通过特征指数辅助判定建立最终提取模式.应用结果表明该模式能完整准确地提取不同覆盖度红树林,最大程度消除其他干扰因素影响,总体制图精度达83.70%,用户精度为79.37%,同时也证实HJ卫星CCD多光谱遥感数据应用于海岸带红树林研究的有效性.     

遥感湖泊面积MTMF提取方法及空间尺度效应研究

主要研究遥感湖泊面积亚像元分解提取方法和空间尺度效应,为遥感湖泊面积提取、检验及基于此的局地气候变化分析提供科学的基础数据。在对TM遥感数据进行升尺度处理的基础上,采用混合调制匹配滤波(Mixture Tuned Matched Filtering,MTMF)进行亚像元分解,得到不同空间分辨率的湖泊面积。进而分析不同面积湖泊随遥感空间尺度的变化。结果表明:(1)当通过对高空间分辨率的遥感数据重采样获取多尺度遥感影像进行湖泊面积提取及湖泊空间尺度效应分析时,采用最近邻法比像元聚合重采样法更合理。(2)MTMF亚像元分解法可以用于基于水体光谱特征的遥感湖泊边界提取和面积计算,但边界提取过程中容易将湖泊与河流或其他非湖泊的水体混淆。(3)遥感湖泊面积的提取结果受所用遥感影像空间分辨率的影响较大,影像的空间分辨率越低,湖泊面积提取的偏差越大,尤其对面积较小的湖泊。     

基于结构特征的遥感影像匹配

影像数据的获取受到传感器、大气、光照等多种因素影响,影像数据本身即存在成像的不确定性,且用于匹配的影像数据间常存在较大的尺度、旋转差异,因此利用传统的基于区域灰度的匹配方法很难实现遥感影像的自动匹配.针对遥感影像数据的复杂性,结合不变矩的优良性质,提出一种基于地物结构特征的影像自动匹配方法.首先基于RANSAC(random sample consensus)算法提取影像直线特征,并进一步根据地物构造特征,在直线特征的基础上,设计并实现结构特征提取方法;然后利用结构特征的不变矩及空间相似性测度自动检测最优匹配特征对,实现影像的初始匹配;最后采用松弛匹配等方法,并对松弛匹配结果进行优化,实现影像全局匹配.为了验证算法性能,采用仿真数据和实地遥感影像进行测试,实验结果表明,本文方法不受旋转、缩放等因素影响,能实现遥感影像的自动快速匹配.     

遥感图像目标多尺度特征分析

地面目标在不同尺度的遥感影像中表现出不同的特征,对自动目标识别的准确性有很大影响。基于多分辨率遥感影像,研究典型图像目标的识别技术,给出了多尺度图像目标识别框架。首先针对不同尺度的遥感影像,分析了每个尺度上目标识别的有效特征。然后在提取典型目标的多种特征基础上,对这些特征进行尺度相关性分析,并研究不同的尺度对目标形状结构等特征产生的影响。实验结果表明,基于多分辨率遥感影像的识别框架可以有效地实现图像目标的分析与识别。     

一种卫星遥感影像村庄区域提取算法

卫星遥感影像提取村庄区域在地理和气象领域均有十分重要的意义.针对卫星遥感影像的特点,提出了一种村庄区域提取方法.利用改进的去雾算法对卫星遥感影像进行预处理,通过遥感卫星影像的颜色特征实现分割,结合村庄区域分布特点进行去噪处理,实现卫星遥感影像村庄区域的提取.实验结果表明:该算法能够对卫星遥感图像中不同类型村庄区域进行提取,且提取准确率高,可以应用于地理以及气象等领域.     

多源参数在晋江城市热岛分析中的差异性

城市热岛遥感监测分析中,不同参数与指标得到的热岛时空分布结果不同。针对过去研究仅利用遥感反演地表温度或亮度温度监测城市热岛现象,以福建省晋江市为研究区,选择2010年与2014年夏季Landsat数据,结合数字高程数据和气象站点实测数据,反演晋江市域内地表温度与近地表气温。在此基础上,利用多源参数计算多种城市热岛监测指标,并对比分析这些指标用于晋江城市热岛研究的差异性。结果表明:1)2014年较2010年的城市热岛范围扩大,区域内热岛比例显著上升,热岛斑块面积增多且热岛等级增强;2)相对于地表温度,近地表气温用于评价城市热岛空间分布更为合理;3)不同热岛监测指标作用不同,热岛强度、归一化热场强度可以在空间上直接表明热岛空间分布及强弱,热岛比例指数则在数值上反映了不同区域热岛现象的发生概率,热岛源汇指数结合地表热参数和土地覆盖类型,反映了土地利用变化对区域内热岛效应加剧或减缓的贡献程度。     

基于基元的高分辨率遥感建筑物提取研究

如何自动地从高分辨率遥感影像中提取建筑物等人工目标是高分辨率遥感影像处理与理解领域的一个热点与难点问题,建筑物作为人类改变自然界的标志性地物之一,其各种信息的快速自动提取是地形测图和城市地理数据更新的重要步骤,也是衡量人类活动的主要因素之一.本文提出了影像-基元-目标的影像分析方法,首先对高分辨率遥感影像进行特征提取,通过聚类方法形成不同基元,在此基础上对相应的基元特征进行分析及建筑物模式的匹配,完成建筑物的自动提取过程,相应方法也可以推广到其他目标地物的识别过程.     

城市群热岛时空特征与地表生物物理参数的关系研究

以长株潭城市群区域为例,利用2005年3个不同季节的TERRA/MODIS数据提取的地表温度、归一化植被指数(NDVI)和归一化建筑指数(NDBI),分析了城市热岛效应及其随季节的变化,采用归一化植被指数(NDVI)和归一化建筑指数(NDBI)作为反映地表生物物理特征的参数,分析了城市热岛时空特征与地表生物物理参数的关系。研究结果表明,研究区域城市热岛效应的季相变化明显,一年中夏季与春季的城市热岛效应相对显著,城市地表温度高出周边的郊区达8~10℃;而冬季城市热岛效应相对不太明显,城市地表温度高出周边的郊区4℃。地表温度与归一化植被指数(NDVI)的相关性随季节变化较为明显,说明通常将归一化植被指数(NDVI)作为城市地表温度或城市热岛的代用指标是不适宜的;然而,地表温度与归一化建筑指数(NDBI)在不同季节都呈显著的线性关系,而且地表温度与NDBI线性关系的斜率和截距能够很好地指示不同季节城市热岛的强度,这就为定量分析不同季节城市地表温度的变化提供了物理指数,也为利用遥感研究城市热岛效应提供了新的方法与途径。     

Comparison of impervious surface area and normalized difference vegetation index as indicators of surface urban heat island effects in Landsat imagery

This paper compares the normalized difference vegetation index (NDVI) and percent impervious surface as indicators of surface urban heat island effects in Landsat imagery by investigating the relationships between the land surface temperature (LST), percent impervious surface area (%ISA), and the NDVI. Landsat Thematic Mapper (TM) and Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) data were used to estimate the LST from four different seasons for the Twin Cities, Minnesota, metropolitan area. A map of percent impervious surface with a standard error of 7.95% was generated using a normalized spectral mixture analysis of July 2002 Landsat TM imagery. Our analysis indicates there is a strong linear relationship between LST and percent impervious surface for all seasons, whereas the relationship between LST and NDVI is much less strong and varies by season. This result suggests percent impervious surface provides a complementary metric to the traditionally applied NDVI for analyzing LST quantitatively over the seasons for surface urban heat island studies using thermal infrared remote sensing in an urbanized environment.     

基于MODIS 数据的南京市夏季城市热岛分析

城市热岛效应是当前城市环境与气候主要研究内容之一。地表温度与气温之间有紧密的联系, 通过遥感反演地表温度已成为研究城市热岛的有效手段。利用MODIS 数据, 获取地表比辐射率与大气透过率2 个基本参数, 运用劈窗算法反演南京市夏季地表温度。基于不同时相的MODIS数据, 对4 幅南京市地表温度反演图像作对比分析, 较好地显示了南京市城市热岛的空间分布、热岛范围和城市热岛强度, 结果表明南京市夏季热岛问题较为严重。     

Study on Extraction Method of Abandoned Farmland based on the Seasonal Variation Characteristics of Remotely Sensed Images

In southwestern China, the cultivation conditions are poor, the plots are relatively fragmented, and the types of plots are complex. Therefore, the use of low and medium resolution remote sensing data is not able to satisfy the needs of abandoned farmland extraction. This paper explored the ability of single or multi-phased high resolution remotely sensed images in detecting abandoned farmland in southwest China, using Xiuwen County, Guizhou Province, China as a case study area. Remote sensing based monitoring methods for abandoned farmland were developed, providing a reference for the statistical survey of abandoned farmland in southwest China.The extraction method of abandoned farmland was proposed based on the field survey data, considering different types of abandoned farmland. Sensitive feature sets of different types of abandoned farmland were identified from a series of features including the spectral characteristics, vegetation indices and multi-temporal difference vegetation indices. The CART decision tree classification method was applied on the selected sensitive features to extract abandoned farmland. The results showed that:(1) There was a significant difference in the recognition ability of single-phase image in extracting different types of abandoned farmland, so it was difficult to use only single-phase image to extract abandoned farmland with high accuracy; (2) The vegetation index change characteristics of different time phases had strong recognition ability for abandoned farmland, and the ratio vegetation index was better than the difference vegetation index and normalized vegetation index; (3) The spatial distribution map of abandoned farmland and the statistical analysis of abandoned farmland area were carried out in Xiuwen County, Guizhou Province. The area of abandoned farmland in Xiuwen County was about 6,460 hectares, accounting for 13% of the cultivated land area.（4）Based on multi-temporal high-resolution remote sensing data, the method of detecting abandoned farmland using seasonal variation characteristics can meet the requirements of high-precision extraction of abandoned farmland in southwest China, and the results provided technical reference for remote sensing survey and mapping of abandoned farmland in large-scale.     

基于季相变化特征的撂荒地遥感提取方法研究

在我国西南地区耕种条件差,地块比较破碎,地块类型比较复杂,中低分辨率遥感数据难以满足撂荒地提取的需要。选取贵州修文县为试验区,基于高分辨率卫星遥感数据（哨兵2号）,探索单期或多期影像在中国西南地区的撂荒地检测能力,构建撂荒地遥感监测方法,为今后我国西南地区撂荒地统计调查提供参考。结合野外调查数据,在划分不同撂荒地类型基础上,综合遥感影像的光谱特征、植被指数特征以及多时相植被指数变化特征分析,优选不同类别撂荒地遥感提取敏感特征集,利用CART决策树分类方法,提取不同类型的撂荒地。结果表明：①单个时相对不同类型的撂荒地识别能力差异显著,基于单时相影像,难以开展撂荒地高精度遥感监测提取;②不同时相的植被指数变化特征对撂荒地的识别能力较强,其中比值植被指数优于差值植被指数和归一化植被指数;③以贵州修文县为例,开展了撂荒地空间分布制图及撂荒面积统计分析,修文县撂荒地面积约为6 460 hm²,占修文县耕地面积的13%;④基于多时相高分辨遥感数据,通过季相变化特征构建的撂荒地检测方法,能够满足我国西南地区撂荒地高精度遥感监测提取,为大范围撂荒地遥感调查和制图提供技术参考。     

长春市城市扩张及其微气候响应

针对目前城市化和热岛效应研究多为单一定性评价和半定量化研究,缺乏耦合分析的问题,提出了一种可行的定量耦合分析方法。分析了长春市建设用地扩张和热岛效应的时空演变特征及其关系。首先收集遥感数据,采用归一化差分复合指数阈值分类法提取建设用地,之后采用辐射传输法反演地表温度,以此为基础计算扩张强度、热岛强度等指数,进而将城市扩张与微气候变化进行相关性分析。结果表明,长春市建设用地1990—2016年间增加了608.85 km^2,2000年后陡增,扩张模式由面状扩张变为沿道路辐射状扩张、飞地式扩张。城市扩张初期,相对热岛效应显著,随着建设用地的扩大,热岛面积增大,但是强度下降。相关性分析表明,单位格网内城市用地所占面积高于40%时地表温度上升明显。     

基于遥感的退耕还林监测技术及其应用前景

针对退耕还林工程动态监测任务繁重、投入大且人工监测精确性低的问题, 在前人研究的基础上, 根据退耕还林监测的需求, 对遥感数据源的选择、数据的处理过程及在退耕还林监测中的应用做了详细的探讨, 较完善地提出了基于遥感技术的退耕还林监测技术。并通过与传统监测方法的对比, 得出遥感在退耕还林监测中具有广阔的应用前景。最后, 指出多源数据融合和发展新的遥感信息提取方法将是该技术今后的重点发展方向。     

基于3D建筑物数据的天空开阔度估算及其城市热岛应用研究——以Adelaide为例

城市热岛效应(Urban Heat Island,UHI)越来越受关注,城市冠层之间的辐射传输和交换受到周围建筑物阻挡,是城市热岛现象产生的重要原因之一。天空开阔度是描述天空被建筑物阻挡程度的形态学参数,经常被用于城市热岛现象研究中。以澳大利亚Adelaide中心城区为研究区,基于高分辨率的3D建筑物数据计算天空开阔度(SVFs),并与鱼眼技术方法计算的SVFfish-eye值进行对比,在此基础上分析了不同季节、不同时刻的SVFs与城市热岛强度之间的相关关系。结果表明:SVFs与SVFfish-eye非常吻合,二者之间的相关系数为0.97;SVF和UHII(城市热岛效应强度)在无雨天气下的夜间都呈显著线性负相关,在夏季、秋季和冬季的中午附近,两者呈明显的线性正相关,而在春季的中午附近,两者的线性正相关不明显;对于晴天、阴天和雨天3种天气来说,SVF和UHII在夜晚的负相关性差别不大;在白天,晴天的正相关性大于阴天和雨天。     

基于光谱理论的遥感信息提取方法的研究

以东昌府区为例,根据区内各种地物不同的光谱特征,利用遥感光谱分析方法,基于ERDAS IMAGINE平台对东昌府区内各种地物分别用监督分类和非监督分类两种方法进行信息提取,对两种方法进行比较,选择效果比较好的一种对东昌府区遥感信息进行提取研究,并对提取结果进行分析。研究表明,基于光谱理论的遥感信息监督分类提取方法在对东昌府区进行信息提取时更为精确。