丝绸之路沿线节点城市扩张空间演变分析研究--以西安、兰州和乌鲁木齐为例

基于"一带一路"倡议构想,以丝绸之路沿线重要节点城市西安、兰州、乌鲁木齐为研究对象,采用1990-2015年6期TM/ETM影像数据,运用RS/GIS空间分析方法,综合城市建设用地扩张强度、扩张类型、扩张弹性等指标,系统分析了近25年来三大城市扩张的时空演变特征。结果表明:1)三大城市均呈快速扩张趋势,空间上扩张强度表现为西安>乌鲁木齐>兰州。2)三大城市扩张类型均以边缘式扩张为主,其次为内填式,飞地式扩张面积最少。3)西安市土地扩张速度快于人口增长速度,兰州市土地扩张和人口增长速度呈均衡发展趋势,而乌鲁木齐城市扩张弹性介于二者之间。     

基于GEE和机器学习的不透水面提取研究——以成渝地区为例

随着城镇建成区范围不断扩大，不透水面面积急剧扩张，对区域生态和经济产生严重影响，对不透水面的快速、准确识别显得尤为重要。文中以成渝地区双城经济圈的两大核心城市为研究对象，基于GEE云平台和Landsat 8影像，构建光谱波段、光谱指数和纹理指数的分类特征，利用最小距离(MD)、分类回归树(CART)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和朴素贝叶斯(NB)5种机器学习算法，提取不透水面信息。结果表明，RF算法效果最好，提取结果与实际最相符，CART和SVM算法精度差异不大。本研究可为不透水面提取提供方法和技术参考。     

基于1985—2015年Landsat MSS/TM/OLI影像的面向对象SVM分类的威海市土地利用及变化分析

威海的城市发展是滨海城市的代表,利用Landsat MSS/TM/OLI影像采用面向对象SVM分类技术提取了威海市1985—2015年7期的土地利用类型,并基于土地利用分类结果计算了土地利用动态度和土地利用的协方差矩阵.结合当地经济发展,分析土地利用的时空变化特征,研究结果表明:1)面向对象的SVM分类方法精度较高.2)近30年威海市的土地利用变化较大.3)土地利用类型的变化与经济发展密切相关,不同的土地利用类型的变化与经济发展的相关性不一样.     

基于SVM的多源遥感影像面向对象建筑物提取方法

在分析支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类技术和机载激光雷达(LIDAR)数据、航空影像特征的基础上,提出了基于SVM的LIDAR数据和航空影像的面向对象建筑物提取方法。结果表明,该方法充分利用了多源影像的互补信息,能够得到更高的信息提取精度,准确而快速地更新地理空间数据库,是一种有效的面向对象建筑物提取方法。     

一种提取城市多种不透水层的垂直不透水层指数

针对中低分辨率影像中不透水层的异质性及其与裸土光谱的易混性两类问题,选用蓝、近红外波段进行线性组合,构建了一种新的不透水层提取指数——垂直不透水层指数(PII)。该指数考虑了不透水层和其他地物在光谱空间的差异与不透水层的内部异质性,并以"不透水层线"与"土壤线"夹角的角平分线作为PII的参照线,实现了自适应的不透水层提取。本文将PII指数应用于武汉和北京不同场景中,并对比归一化建筑物指数(NDBI)、比值居民地指数(RRI)以及生物物理组份指数(BCI)的提取结果。试验表明:1在裸土较少、地形平坦的武汉市区域和裸土较多、地形起伏的北京市区域,PII指数均能有效减弱裸土的混淆影响,不透水层提取精度分别达到96.05%和96.76%,优于其他3种指数;2PII指数不仅增强了不透水层与其他地物的可区分性,还保持了不透水层类内的相似性,在城市不同场景中的不透水层提取精度均能达到90%以上。由于PII指数是一种线性组合形式的指数,能够根据研究区的地物光谱自适应调整指数的方程系数,从而能适用于不同研究区,在裸地较多的地区优势尤为明显。     

1987-2015年宁波市不透水面时空变化分析

全面掌握城市不透水面变化规律和现状,对于城市化进程研究、城市规划发展和生态文明建设等具有重要的意义。以宁波市为研究区,基于1987-2015年的Landsat影像,利用完全约束最小二乘混合像元分解法实现宁波市不透水面信息提取,结果表明:完全约束最小二乘混合像元分解法避免了不透水面丰度出现负值的情况,提取精度较好;近30年宁波市不透水面扩张显著,不透水面面积增长近5倍,扩张速率和强度在2007-2010年达到最大,并逐渐趋于平稳,2007年以前宁波市城市扩张以三江口片和各区县(市)主城区为主,2007年后则以新区经济发展带扩张为主。     

基于多时相遥感的鄂尔多斯市不透水面变化分析

不透水面作为城市发展和生态环境的重要评估因子,在保障生态环境健康和城市可持续发展中具有重大意义。本文以鄂尔多斯为研究区,通过融合多时相Landsat和夜间灯光数据,提取1990—2019年的不透水面信息,并利用重心分析法、标准差椭圆理论和景观指数理论分析时空演变规律。研究结果表明:①1990—2019年鄂尔多斯市不透水面经历了快速扩张;东北部不透水面覆盖度高于西南部;不透水面的扩张模式总体上表现为“向外扩张-向内加密”。②东北部扩张速度减缓,西南部扩张速度增快。③不透水面扩张的方向性减弱;不透水面扩张的方向有由“东北-西南”向“东-西”转变的趋势。④斑块数量及边缘斑块破碎度增加,城市与郊区的连通性增强,城市有向周边郊区扩张的趋势。本文研究对于进一步了解城市生态环境健康与城市可持续发展的相关关系具有一定的参考价值。     

基于高分辨率遥感影像的城市不透水层提取研究进展浅析

不透水层是城市生态环境评价的主要元素和城市化的一个重要指标。随着高分辨率影像的大量获取和广泛使用,采用高分辨率遥感影像提取不透水层引起了广泛的关注。本文介绍了不透水层提取的研究情况,分析了高分辨率遥感影像提取不透水层的优势、存在的问题及研究进展,重点阐述了提取中的几个主要难点,包括不透水层光谱差异性大、光谱混淆、阴影及遮挡问题突出等,并分别针对这些难点对当前的研究进展进行了总结,最后对基于高分辨率影像的不透水层提取研究趋势进行了相应分析。     

一种面向对象的高分辨率遥感影像信息提取方法

针对传统面向对象分类方法的不足,根据研究对象特征构建了一种改进的面向对象的高分辨率遥感影像信息提取分类方法.首先利用SLIC超像素算法对影像进行分割,并提取分割后影像的纹理、光谱和形状特征;再利用SVM分类器提取影像信息,区分相似性较高的耕地和道路;然后利用随机森林算法提取水体和人工表面;最后对不同地物信息的提取结果进行拼接,实现土地利用分类.结果表明,与传统的面向对象分类方法相比,该方法的分类精度更高.     

基于遥感影像对济南城区不透水面的变化监测与分析

不透水面面积变化反映了社会的城市化进程和经济发展水平,济南市作为山东省的省会城市,代表着山东省的发展水平,不透水面的信息是准确地了解山东省经济发展必不可少的要素.为准确地了解济南不透水面变化和经济发展水平,本文对济南市城区训练样本进行选择,训练分类器,使用支持向量机(SVM)的分类算法,在Matlab中将2008年和2018年的Landsat遥感影像进行不透水面与非不透水面的分类,提取10年间的不透水面信息,分析不透水面变化.其中,总体分类精度分别为98.8％和91.45％,不透水面的面积从446.47 km2到584.15 km2,总体增长了137.68 km2.城区格局开始向东北—西南方向演变,而后对不透水面的增长进行分析,得出不透水面变化扩张的驱动力是来自经济、人口、交通等各个方面的结论.     

“一带一路”区域可持续发展生态环境遥感监测

2013年9月和10月,习近平主席在出访中亚和东南亚国家期间,先后提出了共建"丝绸之路经济带"和"21世纪海上丝绸之路"(简称"一带一路")的重大倡议。要全面保护"一带一路"区域生态环境,实现2030年可持续发展目标,是一个具有挑战性的问题。遥感技术对生态环境监测与评价发挥着十分重要的作用。本研究利用多尺度、多源遥感数据,对2015年"一带一路"区域的生态环境状况进行监测和分析,旨在提供可持续发展目标生态环境遥感监测的本底。本文选取了几个重要的生态环境方面开展监测与分析,主要包括宏观生态系统结构和植被状况、太阳能资源分布、水资源平衡、主要生态环境限制因素对经济走廊建设的影响、主要城市生态环境质量等。监测区域覆盖亚洲、非洲、欧洲和大洋洲的陆上区域。研究结果为生态环境评价与保护提供了有效的决策依据,有助于"一带一路"建设积极推进。     

武汉城镇化与热岛效应的定量研究

针对目前城市化进程加快对城市增温和城市热岛效应的促进作用尚不十分明确的问题,提出基于遥感技术的城镇化与热岛效应数量关系的构建。结果表明,1987-2013年间,武汉市中城镇化水平(50%~80%ISA)面积增加了14.5倍,高城镇化水平(80%~100%ISA)面积增加了2.8倍,城镇化范围沿着武汉市主城区和主要干道不断扩张;不透水面值与地表温度表现出明显正相关,不透水面值平均增加1%,可使地表温度增温0.06℃~0.19℃,城镇化水平对武汉城市热岛效应作用明显。研究结果为探讨城市热岛效应的缓解对策提供了基础,对合理规划和管理城市化意义重大。     

Coupling urbanization analyses for studying urban thermal environment and its interplay with biophysical parameters based on TM/ETM+ imagery

Studies of urbanization and urban thermal environment are now attracting wide interests among scientists all over the world. This study investigated the influences of urbanization on urban thermal environment as well as the relationships of thermal characteristics to other biophysical variables in Guangzhou, China utilizing three dates of Landsat TM/ETM+ images acquired in 1990, 2000, and 2005, respectively. Vegetation abundances and percent impervious surfaces were derived by means of linear spectral mixture model, and a method for effectively enhancing impervious surface has been developed to accurately examine the urban enlargement. As a key parameter for studying urban thermal characteristics, the land surface temperature (LST) was also retrieved from thermal infrared band of each TM/ETM+ dataset. Based on these parameters, the urban expansion, urban heat island effect and the relationships of LSTs to other biophysical parameters were then analyzed. Results indicated that the area ratio of impervious surface in Guangzhou increased significantly, which grew from 20.56% in 1990, to 34.72% in 2000, and further to 41.12% in 2005, however, the intensity of urban heat island was not always enlarged in observed years. In addition, Geostatistical analyses showed that the mean-centre of the impervious surface was moving towards the northwest during 1990–2005. And correlation analyses revealed that, at the pixel-scale, the association of LSTs to other two variables (vegetation abundance and percent impervious surface) was not straightforward, while LSTs possessed a strong positive correlation with percent impervious surfaces and negative correlation with vegetation abundances at the regional-scale, respectively. This study provided an integrated research scheme and the findings can be very useful for urban ecosystem modeling.     

泰安市区不透水面覆盖度遥感估算研究

区域不透水面覆盖度是该区域城镇化程度、生态环境状况的重要指示因子。针对传统线性混合像元分解丰度图经常出现负值或者大于1的情况,采用完全约束最小二乘混合像元分解方法,利用泰安市市区Landsat8 OLI遥感影像提取了其不透水面分布状况,运用高分辨率遥感影像随机采样进行了精度检验,并对该区域不透水面空间特征进行了分析。结果表明:该文方法对泰安市市区不透水面分布提取的精度较高;植被、水体、高和低反照率不透水面4种光谱端元的线性组合,可以较好地模拟OLI影像的波谱特征;高、低反照率不透水面两种光谱端元可以很好地表达泰安市市区不透水面信息。     

Area Delineation and Spatial-Temporal Dynamics of Urban Heat Island in Lanzhou City,China Using Remote Sensing Imagery

One of the key impacts of rapid urbanization on the environment is the effect of urban heat island (UHI). By using the Landsat TM/ETM+ thermal infrared remote sensing data of 1993, 2001 and 2011 to retrieve the land surface temperature (LST) of Lanzhou City, and by adopting object-oriented fractal net evolution approach (FNEA) to make image segmentation of the LST, the UHI elements were extracted. The G* index spatial aggregation analysis was made to calculate the urban heat island ratio index (URI), and the landscape metrics were used to quantify the changes of the spatial pattern of the UHI from the aspects of quantity, shape and structure. The impervious surface distribution and vegetation coverage were extracted by a constrained linear spectral mixture model to explore the relationships of the impervious surface distribution and vegetation coverage with the UHI. The information of urban built-up area was extracted by using UBI (NDBI-NDVI) index, and the effects of urban expansion on city thermal environment were quantitatively analyzed, with the URI and the LST grade maps built. In recent 20 years, the UHI effect in Lanzhou City was strengthened, with the URI increased by 1.4 times. The urban expansion had a spatiotemporal consistency with the UHI expansion. The patch number and density of the UHI landscape were increased, the patch shape and the whole landscape tended to be complex, the landscape became more fragmented, and the landscape connectivity was decreased. The heat island strength had a negative linear correlation with the urban vegetation coverage, and a positive logarithmic correlation with the urban impervious surface coverage.     

Monitoring Mangrove forest landcover changes in the coastline of Bangladesh from 1976 to 2015

Abstract

This study used multi-date Landsat images to quantify mangrove cover changes in the whole of Bangladesh from 1976 to 2015. Images were pre-processed with an atmospheric correction using Dark Object Subtraction (DOS) and Relative Radiometric Normalization (RRN) using Pseudo-Invariant Features (PIFs). Land Use/Land Cover (LU/LC) classification map was generated using Maximum Likelihood (MaxLike) algorithm, indicating the areal extent of mangroves increased by 3.1% between 1976 and 2015, where 1.79% of this increase occurred between 2000 and 2015. Though mangrove areas remained almost constant in the Sundarbans, Chakaria Sundarbans has almost disappeared between 1976 and 1989. The overall accuracy of Landsat MSS, TM, ETM+, and L8 OLI classified images were 80%, 80%, 87%, and 97% respectively. The study also found deforestation, shrimp & salt farm, coastal erosion and sedimentation, and mangrove plantation could be responsible for mangrove changes in Bangladesh.     

基于RS和GIS的甬台地区城市建设用地扩展特征研究

以多时相Landsat MSS,TM和ETM卫星影像为数据源,利用遥感和GIS手段,提取宁波、台州2市5个时相（1979,1990,1995,2000和2005年）城市建设用地信息,分析了城市建设用地扩展的时间特征、形态特征、空间特征并通过其与人口、GDP因素的相关分析研究其扩展的动力机制。结果表明：①1979年以来,甬台地区城市建设用地总体扩展速度表现为先升后降,而城市建设用地总体扩展强度则表现为不断提高的趋势。②甬台地区城市建设用地的空间结构存在明显的分形特征,城市建设用地空间结构分维逐渐增大,城市建设用地空间复杂性增加,城市建设用地趋向不稳定。③甬台地区城市扩展与社会经济发展具有明显的相关性。     

塔里木盆地周边地区土地退化的遥感研究

以20世纪70年代陆地卫星MSS和90年代ETM图像为基础,通过分析对比,并配合野外检查验证,快速提取了塔里木盆地周边地区4种程度土地沙化类型的分布信息.根据获取的两个时期4种程度的土地沙化类型分布信息,编制了全区土地沙化程度及范围变迁图.该图客观地反映了区内近30a来土地退化的实际情况,为干旱-半干旱地区的土地退化研究提供了遥感技术应用实例.     

Lake variations in response to climate change in the Tibetan Plateau in the past 40 years

The Qinghai-Tibetan Plateau plays an important role in global climate and environmental change and holds the largest lake area in China, with a total surface area of 36,900 km². The expansion and shrinkage of these lakes are critical to the water cycle and ecological and environmental systems across the plateau. In this paper, surface areas of major lakes within the plateau were extracted based on a topographic map from 1970, and Landsat MSS, TM and ETM+ satellite images from the 1970s to 2008. Then, a multivariate correlation analysis was conducted to examine the relationship between the changes in lake surface areas and the changes in climatic variables including temperature, precipitation, evaporation, and sunshine duration. Initial results suggest that the variations in lake surface areas within the plateau are closely related to the warming, humidified climate transition in recent years such as the rise of air temperature and the increase in precipitation. In particular, the rising temperature accelerates melting of glaciers and perennial snow cover and triggers permafrost degradation, and leads to the expansion of most lakes across the plateau. In addition, different distributions and types of permafrost may cause different lake variations in the southern Tibetan Plateau.