1990-2019年艾丁湖流域城市空间扩展遥感监测

基于卫星遥感影像,监测艾丁湖流域1990-2019年土地覆盖类型变化,并利用多种城市变化监测指数及雷达图方法,揭示以自然流域为研究范围的城市扩展变化过程,并探究其驱动机制。结果表明:(1)1990-2019年,流域内土地类型变化巨大,城市扩展明显,建成区面积扩大了近3倍;(2)流域内城市扩展经历了中速扩张和高速扩张两个阶段;(3)流域内3个主要城市建成区面积分别扩展了约40 km²、60 km²、40 km²,3个城市均在原基础上整体向外扩展,在2000年后托克逊县向西南方向扩展明显,吐鲁番市向西北和东方向扩展更为明显,鄯善县除原西南和东北方向外还增加了西北的扩展方向。自然条件是制约西部干旱地区城市发展的主要因素,同时西部地区的城市扩展受经济和政策因素的影响逐渐增强。     

利用全卷积网络提取Sentinel-2影像高低层建筑区

面向Sentinel-2多光谱数据，依据影像地物空间结构和地表实际功能类型将建筑区分为高层建筑区和低层建筑区，构建了一种基于全卷积网络模型的高、低层建筑区快速提取技术。在此基础上，以雄安新区及其周边为试验区，选取2017年3月获取的4景Sentinel-2多光谱数据进行试验验证和分析。结果表明：本文技术能够实现大范围区域内高层和低层建筑区的快速提取，总体平均提取精度达到95.30%，其中高层建筑区平均提取精度为99.22%，低层建筑区平均提取精度为91.38%，该技术明显优于现有基于纹理结构的高低层建筑区提取方法。通过对提取结果进行统计分析发现：约4.4×10⁴ km²的研究区内高层和低层建筑区分别约为94和7351 km²；雄安新区中心三县内高层和低层建筑区分别约为1.25和312.24 km²。本文技术具有很好的推广性，结合Sentinel-2数据大幅宽高频次观测特点和更多类型建筑区样本，可以实现大范围地表多类型建筑区动态监测。     

基于USLE模型的望奎县2017年土壤侵蚀定量分析

利用USLE模型对望奎县2017年土壤侵蚀做定量分析。结果表明：1)该县土地侵蚀总面积为567.88 km²,占总土地面积的24.47%。2)以中度侵蚀为主,中度侵蚀面积为298.58 km²,占总侵蚀的52.58%;轻度侵蚀次之,面积为218.30 km²,占38.44%;强烈侵蚀面积为33.73 km²,占5.94%;剧烈侵蚀地区总面积为10.51 km²,占1.85%;极强烈侵蚀面积为6.76 km²,占1.19%。研究结果可以为望奎县及具有同类特点的区域在水土治理和防治上提供借鉴依据。     

基于地表覆盖/土地利用数据的沁河源区生态保护红线边界处理

边界处理是指借助地理信息系统软件，将生态保护红线从栅格形式的生态评估结果落实到具有明确边界的地块上，也称为红线的“落图”过程，是生态保护红线划定的重要流程，也是红线精准落地和有效管控的必要条件。本文以沁河源区为例，利用地理信息系统软件，基于地表覆盖、土地利用两种数据分别对生态功能极重要区红线进行落图。结果表明：两种数据均适用于红线边界处理，并且联合应用时处理结果更佳；沁河源区生态功能极重要区栅格面积为877.87 km²，联合应用两种数据处理后的红线矢量面积为877.73 km²，占研究区总面积的64.51%；研究结果可为生态功能重要区域生态保护红线边界的优化、调整提供参考。     

基于矢量数据的城市建成区范围提取方法

城市建成区在城市规划中具有重要的研究价值,目前建成区的提取方法局限在"两证一书"和遥感技术提取。基于此,依据城市建成区概念核心要求,本文提出了一种基于矢量数据的城市建成区范围提取方法,为城市建成区范围提取探索新思路。试验以1:5万的矢量基础地理数据为例,对经过预处理后的城市面状居民地要素进行基于密度的聚类分析,将密度较大的居民地地区作为建成区主体部分,并经过膨胀和腐蚀等栅格处理得到模板。使用模板得到用于表示城市建成区范围的新居民地要素,经过基于TIN的边界提取和优化,得到最终的城市建成区范围。     

基于夜间灯光影像的太原市城市扩张特征及驱动力分析

随着城市化进程的推进,城市建成区范围不断扩大,在此过程中也出现了诸多问题。为更好地了解城市发展规律,本文选取1992、1997、2002、2007、2012年5期的DMSP/OLS数据和2017、2019年2期的NPP-VIIRS两种夜间灯光影像作为数据源,采用统计数据比较法提取太原市建成区范围,通过对太原市建成区形态扩张指数的分析,得出城市扩张规律。研究结果表明:①太原市建成区从1992-2019年太原市建成区面积增长了249.73km²,扩大了2.7倍,且建成区增长的面积主要集中在太原市的东南部。②2002-2012年和2017-2019年进入加速型扩张模式,扩张的速度快;1992-2019年太原市重心偏移距离为5676.42m,平均偏移速度为202.73m/a,重心位置总体向东南方偏移。③太原城市扩张的驱动力主要是受经济发展因素、人口因素、交通因素和政策规划因素的影响。本文为太原城市规划和空间结构调整提供理论依据和数据支撑。     

2009—2017年北京市土地利用变化时空特征

对北京市土地利用类型、城市扩张程度和植被覆盖度进行时空特征分析,为合理制定城市空间规划和土地利用管理提供科学依据。以北京市全域为研究对象,基于2009、2013和2017年Landsat遥感影像基础,利用非监督分类方法得到土地类型图,计算城市扩张指数和植被覆盖度指数,并进行环路地类动态变化分析。结果表明：1)2009—2017年北京市绿地/耕地面积减少746.22 km²,建筑用地面积增加601.36 km²,两者面积变化表现出此消彼长的趋势;2)绿地/耕地及建筑用地的空间消长特点存在明显的环路差异;3)高植被覆盖度区域面积剧烈减少;4)土地利用类型和植被覆盖度变化在2009—2013年和2009—2017年两阶段内差异明显。可见北京市城市扩张速度有所减缓,绿地/耕地面积相对减少率高,城市土地利用变化存在明显的时空差异。     

运用约束Delaunay三角网从众源轨迹线提取道路边界

运用众源车辆轨迹数据提取道路信息需要解决轨迹点采样稀疏、高噪音、密度差异大等问题。为此,本文提出一种运用约束Delaunay三角网从车辆轨迹线集中提取道路边界的方法。首先,通过三角形边长度和Voronoi面积等几何特征表达轨迹点分布的聚集性差异,并将这两种不同几何维数的控制条件集成建立道路边界识别模型,运用"种子点"区域扩展方法实现道路边界的精确提取。最后,运用北京市出租车GPS轨迹进行试验,结果表明该方法适于车辆分布频率悬殊、时间跨度不同、道路网结构复杂的轨迹线数据处理。     

中国湖泊分布与变化：全国尺度遥感监测研究进展与新编目

湖泊提供重要的生产生活用水,在维系生态安全方面发挥显著的价值。中国地理环境复杂多样,湖泊类型各异,不同湖区间的湖泊时空变化特征及驱动机制复杂。两次全国湖泊调查是国家尺度的湖泊变化监测的开创性工作,近年来伴随遥感数据源的海量积累和湖泊遥感提取方法的快速发展,大尺度湖泊水体变化遥感监测研究取得了长足的发展。然而,由于人工判读、湖泊类型判别依据和遥感数据源时相的差异,湖泊水体遥感提取结果及面积估算存在不同程度的出入。首先,本文总结了现有全国尺度湖泊监测研究的遥感数据源、方法和结果,分析了不同研究分析结果差异的可能原因。其次,本文基于1980s—2010s时段Landsat影像制图的湖泊水淹频率数据集的最大水域范围信息,提取并生成了全国湖泊新编目,以其作为该时段内湖泊判定和水体变化监测空间约束的统一参照,避免了因遥感数据时相与年际、年内湖泊水域范围波动对遥感提取结果及湖泊面积计算带来的差异。最后,本文从湖泊水淹范围频度的统计角度,初次提出了可体现湖泊面积年内与年际变化情况的统计指标——概率等效面积,用于监测和指示湖泊水域动态。结果表明,近30年来,中国有3741个最大水域范围大于1 km²的湖泊,总面积约93723 km²,其中青藏高原湖区的湖泊数量约占全国三分之一,总面积超过了全国的一半。全国湖泊总面积呈显著上升趋势,不同湖区的变化趋势差异明显:青藏高原湖区和新疆湖区湖泊面积显著上升,东部平原湖区、内蒙古高原湖区和云贵高原湖区显著下降,东北平原与山地湖区波动式变化、趋势不显著。研究结果总体表明中国湖泊水资源的时空不平衡状况在加剧。     

北京市城市扩展空间格局变化监测与分析

本文基于地理国情监测数据，结合同期城市经济、人口等统计数据，利用高分辨率卫星遥感影像数据提取北京市建成区边界要素。采用地理国情与城市空间扩展相融合的监测分析模型及相关评价指标开展空间格局变化分析研究，揭示北京市2000—2017年间城市扩展的空间格局及其变化规律，并对其变化原因进行分析。其成果可为北京市科学规划与可持续发展提供决策依据。     

基于夜间灯光数据的河南省城市扩张及驱动力研究

以河南省为研究区,利用2000—2018年夜间灯光数据、NDVI数据和VANUI数据提取城市建成区.在建成区面积和灯光强度两个方面的变化进行论述,利用景观指数对河南省城市景观进行定量分析,采用主成分分析法对河南省建成区扩张驱动力进行分析.结果表明,河南省建成区面积从1937 km2增加到5155 km2;灯光强度从75...     

基于长时间序列遥感数据的太原市建成区近50年扩张规律分析

本文基于太原市1973-2020年遥感影像,利用人工目视解译结合Google历史影像校正提取建成区,引入紧凑度、扩张强度、扩张速度及重心迁移模型等指标对太原市建成区近50年的时空演变特征进行深入分析,并分析太原市建成区扩张的主要驱动力因素。研究表明：①1973-2020年太原市建成区面积扩张了15.12倍,平均年增长面积为7.85 km²;建成区紧凑度普遍较低,在南北方向扩展明显,重心沿南西约30°方向迁移了约3500 m。②引起太原市建成区扩张的主要因素有经济、人口扩张等,其中国民生产总值与人均GDP起到关键性作用。     

地理国情普查在城市空间形态演变中的应用

以地理国情普查数据为基础,结合历史高分辨率遥感影像和规划成果数据,采用地理信息系统(geographic information system,GIS)空间叠置分析和形态指数测度方法,研究2004-2015年江门市主城区的空间形态演变规律。研究结果表明:(1)2004-2015年,江门市主城区的建设用地规模以低速度和低强度的模式平稳增长52.06 km²,增长幅度达到40.91%,总体发展方向为东北向。(2)2004-2015年,江门市主城区的城市发展模式先外扩后内充,城市形态先离散后聚集,城市边界先复杂后简单。(3)地理国情普查成果与多源规划耦合分析的结果不容乐观。虽然部分耦合指数还比较高,均达到70%以上,但是建设用地规划完成率还不到60%,用地指标留存的形势颇为严峻。     

GEE云平台支持下的西天山森林遥感监测与时空变化分析

针对区域大尺度森林遥感调查、精确信息提取和时间序列变化监测过程中存在的数据挑选困难、计算效率较低、提取精度不高等问题，本文基于谷歌云计算平台（GEE）强大的海量遥感数据组织、存储和计算功能，根据新疆干旱区森林资源的空间分布特点，结合多源遥感数据和地理要素数据集，首先构建了光谱+纹理+地形等多维分类特征集；然后在地理国情监测森林地面调查样本数据的协助下建立了西天山森林分类样本数据库；进而采用随机森林分类算法实现了对西天山森林1995、2000、2005、2010、2015和2018年6期自动分类；最后通过云端与本地相结合完成了森林资源遥感分类数据编辑检查、制图与分析。研究结果表明：①1995-2018年西天山森林总体呈动态扩张趋势，森林分布面积从1995年的3 953.6 km²年增加到2018年的4 243.2 km²，增长速率为12.6 km²/a；在结构组成上，西天山森林以针叶林为主，阔叶林、灌木林、针阔混交林较少。②在时间变化过程上，西天山森林的扩张态势呈现缓中增强，2005-2018年增长速率要明显高于1995-2005年。③在空间变化特征上，不同森林类型之间的转化很少，新增林地主要来自非林地，2000年以来非林地转林地的面积约为520 km²。非林地转化为林地区域主要集中在特克斯县分局、尼勒克县分局、昭苏县分局、新源林场、巩留分局、伊宁分局，转入面积分别为111.14、102.19、67.16、56.45、42.76、40.71 km²。     

基于双极化差值指数的城市建筑用地信息提取研究

以福州市城区ENVISAT ASAR影像为例,研究城市建筑用地信息准确快速提取的原理和方法。通过对影像主要地物类型的极化特征分析,构建基于双极化雷达后向散射差值指数以突显城市建筑用地信息,并采用面向对象方法进行分类。该方法与基于单极化得到的分类结果相比,提高了精度。研究结果表明,该方法是一种快速准确提取城市建筑用地信息的有效方法,这为极化雷达影像数据在城市建筑用地方面的应用研究提供了一个新思路。     

遥感技术支持下的下龙湾西岸养殖塘变化监测及其对“三生用地”影响分析

下龙湾西岸是越南北部沿海的养殖大区，随着水产养殖用地规模的逐渐扩大，周边三生用地（生产用地、生活用地、生态用地）空间格局受到影响。本文以下龙湾西岸的5个沿海地区为研究区，利用1990、2000、2010、2015年4期无云Landsat TM/OLI遥感数据，采用分类回归树方法，对1990—2015年的土地利用变化进行监测。通过土地利用净变化量、土地利用动态度模型、相关性分析等方法，定量分析养殖塘时空格局演变特征及对三生用地的影响。结果表明：①25年间，养殖塘面积呈“单峰”式先增后减变化，净增加66.65 km²，2000年面积为156.65 km²，较1990年面积增长113%，2015年较2000年面积减少11%。总体呈现数量上“北增南减”、速率上“东快西慢”的面积变化特征。②养殖塘转入面积中，生产用地对养殖塘转移面积占31%，生活用地占4%，生态用地占65%。空间格局整体以白藤江及陆地中轴为界线，呈南北分区、东西分界的转入转出规律。③养殖塘占用生活用地7.24 km²，二者呈正相关关系，R²为0.46；养殖塘分别占用生产用地和生态用地55.14、115.14 km²，并与两者成负相关关系，R²分别为-0.96和-0.81。由此可知，利用遥感技术监测养殖塘时空变迁对土地资源的规划配置与可持续发展具有重意义。