基于遥感和GIS的城市景观格局演变与水文效应关系研究

基于多时相TM/ETM+遥感影像,运用支持向量机分类方法对合肥市景观进行分类,解译得到1995、1999、2003和2007年土地利用专题图;应用单窗算法解译得到地表亮温专题图。采用景观指数法分析了合肥市景观格局与城市水文效应间的关系。研究表明:城市水文要素与景观指数之间存在相关性,城市化水文特征明显;建筑用地有增加并集中趋势,不透水面积增加,年降水量增大;供水排水能力平稳增长,人均用水量相对减少,城市饮用水水源地水质偏差。调整城市景观格局,有利于优化城市水文状况。     

基于遥感和PSR模型的城市景观生态安全评价——以福建省龙岩市为例

为了解福建省龙岩市景观生态安全程度及空间分布规律,运用“压力-状态-响应(press-state-response,PSR)”概念模型构建了城市景观生态安全评价体系.结合多时相遥感数据、GIS技术和景观生态学理论,通过空间叠加分析得到2001年和2008年龙岩市景观生态安全综合指数分布图.研究结果表明:2001-2008年间,龙岩市景观所承受的外界压力增加,各类景观结构稳定,景观活力、生态状态处于良好水平;2001年景观生态安全均值为7.27,处于较高安全水平,2008年平均值为6.65,处于中等安全水平.因此,研究时段内龙岩市景观生态安全状况处于好中临降的趋势,建议在今后的城市规划与建设中优化土地利用格局,以提高城市景观生态安全指数值.     

基于夜间灯光数据的南京城镇用地提取

针对多时相夜间灯光影像无法直接对比的问题,该文提出了一种基于不变目标进行不同年份不同卫星夜间灯光数据的校正方法。在系统校正多时相夜间灯光数据的基础上,应用支持向量机分类算法提取城镇用地信息,并分析1992—2013年南京城镇扩张动态变化规律。结果表明:该数据校正方法可以有效减少年际夜间灯光影像之间的异常差异,提高不同年份数据间的连续性和可比较性;支持向量机分类算法提取的4个样区城镇用地信息总体精度和Kappa系数平均值分别为88.35%和0.56,能够准确反映区域城镇发展的实际情况;1992—2013年南京城镇经历先缓慢后快速的扩张过程,主城区在1992年城镇基础上往四周扩张,并沿长江及南北交通走廊发展。     

近40年老哈河流域土地利用变化监测与分析

利用决策树和支持向量机分类方法,基于多期Landsat MSS,TM and ETM+遥感图像和其他辅助数据,对1970s以来近40年半干旱的老哈河流域土地利用变化(land use and land cover change,LUCC)进行动态监测,并利用GIS方法对LUCC进行了定量分析和空间分布制图.结果显示,利用支持向量机分类方法对该地区1976年、1989年、1999年和2007年土地覆盖类型分类可达到较满意的效果;近40年老哈河流域土地利用变化显著,水体和草地减少,城乡用地持续扩张,耕地大幅增加,林地和未利用地大幅度波动、总体减少.LUCC主要发生在林地、草地和耕地之间,表明农、林、牧用地之间转换显著,且在各个时期的空间分布差别较大.从变化强度来看,土地利用的年综合变化率最大值渐趋增大,年均土地动态度在空间分布上差异很大,另外在各研究期赤峰市区周边动态度都很大,反映了赤峰市持续性的城市化进程.     

SVM加权学习下的机载LiDAR数据多元分类研究

基于支持向量机统计学习分类过程中不同特征对分类结果贡献存在差异的问题,提出了支持向量机加权学习下的训练、分类新方法,以实现对城区机载LiDAR数据多元分类(地面、树木、建筑),并对特征矢量加权归一化、特征权重计算以及该方式下多元分类策略的建立进行了讨论,实验证明了该方法的有效性.     

建筑用地变化的福州市地理国情监测

为了更加有效地监测建筑用地变化,服务城市扩展研究,该文以福州市为例,基于2006年DMC和2008年UCD两期高分辨率正射航空遥感影像,利用面向对象分类和空间叠置分析等技术,提取建筑用地信息,并构建动态度模型监测建筑用地变化。监测表明2006年—2008年福州市5个城区建筑用地面积均有所增加;城市扩展呈现速度快、单中心圈层式扩展的特征,总体遵循"东扩南进"的发展战略。研究结果可以为城市发展和土地规划决策提供参考。     

高分二号数据的城市生态用地分类方法探讨

针对传统分类法分类精度低、速度慢等问题,同时也为了探索国产卫星高分二号遥感数据在城市生态用地分类中的方法及效果,及时获取其生态用地信息,该文以四川省内江市隆昌县城区为研究范围,提出了一种辅以影像光谱特征和纹理特征信息的随机森林分类方法。该方法提取城市生态用地信息,并将其分类结果与传统的支持向量机分类、最大似然分类进行对比,结果表明,新方法具有更高的分类精度和更快的分类速度,更适合高分辨率、多特征参数、大面积的高分二号遥感影像城市生态用地分类。     

基于多目标遥感信息处理的城市扩展监测与分析

基于徐州市1994年、2002年和2007年的多时相Landsat TM/ETM+遥感影像,利用建筑用地指数(IBI)提取城市建筑用地信息,通过监督分类获得城市土地覆盖网,由单窗算法反演地表温度.利用多目标遥感信息处理得到的建筑用地分布、土地覆盖图和地表热环境信息,从土地利用结构变化、城市热环境时空演变两个方面分析了徐州市城市扩展动态,表明徐州市建成区面积不断扩大,城市扩展速度进一步加快,土地利用类型相互转换频繁;城市热岛现象显著,热岛分布与城市建筑用地的轮廓基本吻合,建筑用地不断增加是热岛效应加重的主要因素.研究表明,综合土地覆盖分类、专题信息提取和地表参数定量反演的多目标遥感信息处理用于监测分析城市扩展与生态环境响应具有明显的优越性.     

基于遥感的黄浦江沿岸土地利用时空演化特征分析

以上海市1992年和2008年的TM/ETM+卫星影像为基础,在GIS技术的支持下,选择黄浦江沿岸东西分别宽5 km的范围,并以上海市内外环线分割整个沿岸成为4个子区域,利用遥感监督分类方法获取土地利用图。采用土地利用动态度、强度和相对变化率等指标进行定量描述,结合GIS图形空间分析功能绘制新增建设用地图,进而从定性和定量两个方面分析了黄浦江沿岸土地利用的时间演化和空间格局。研究表明,1992~2008年黄浦江沿岸建设用地大量增长,园林用地微量上升,耕地骤减;外环外南部土地利用变化强度较大,东部区域土地利用动态度和强度大于整体平均水平。     

抚顺矿区1989-2019年土地利用/覆盖变化分析

为探讨抚顺矿区土地利用/覆盖变化及驱动力,该文以1989-2019年6期Landsat系列遥感影像为数据源,设计支持向量机(SVM)多分类器进行土地利用/覆盖分类,通过土地利用/覆盖格局分析、动态度分析和转移矩阵分析,探究类型结构的变化规律,并运用主成分分析法,揭示其主要驱动力.研究表明:1989-2019年,抚顺矿区土地利用/覆盖发生了明显的变化.在整体结构中,土地利用/覆盖类型以建设用地和耕地为主;土地利用/覆盖变化呈现出采矿用地和林地减少,建设用地和水域增加,耕地先增加后减少的趋势;采矿用地和建设用地的动态度分别在[-4％,1％]和[0,3％]内,表明采矿用地和建设用地变化较为显著.根据转移矩阵可知,采矿用地主要向耕地和林地转移,同时耕地和林地被建设用地占用.利用主成分分析方法对选取的12个驱动因子进行定量分析,得出主要驱动力为人口城镇化、经济发展水平的提升和原煤产量的降低.     

一种基于车辆轨迹数据的城市建成区边界识别方法

城市建成区边界是城市土地资源管理和城市扩张管理的重要依据。本文提出了基于出租车轨迹数据，利用多分辨率下规则格网对比分析法及Densi-Graph阈值确定法，来自动提取城市建成区边界的方法。试验采用北京市2008年出租车GPS轨迹点数据，依据该方法模型计算提取城市建成区并进行结果准确度评价，将提取结果与北京市2008年土地覆盖空间分布图进行比对，所提取建成区边界范围与城镇、建设用地区域范围基本相符；将提取结果与中国城市统计年鉴数据进行比对，该年鉴中给定2008年北京市建成区总面积为1 310.94 km²，本文方法提取建成区总面积约为1 077.33 km²，提取准确度约为82.18%，表明本文方法可以获得准确的建成区范围。     

西安城市扩展时空特征与驱动因素分析

针对西安城市扩展研究当中研究时段跨度大、政府政策对城市扩张影响分析较少等问题,该文基于1988—2015年10期Landsat影像及统计数据,利用线性趋势、多元回归分析等方法,分析了西安1988—2015年城市扩展特征及驱动因素。结果表明:西安主城区建设用地增量大、非主城区增速快,城市扩展主要发生在先后建立的经济新区当中,而第一、第二产业,城镇固定资产投资,非农业人口增加是驱动西安城市扩展的主要社会经济因素。     

城市道路的多特征多核SVM提取方法

针对高分辨率遥感影像中城市道路提取的复杂性及SVM的分类性能,提出了一种城市道路的多特征多核SVM提取方法。首先利用FCM算法将原始影像粗分为建成区和非建成区两类,剔除非建成区;然后根据分水岭分割算法分割建成区并提取分割对象的光谱特征与空间特征,以全局核函数和局部核函数加权组合的方式构建多核SVM对建成区进行二次分类,去除建成区中的建筑物等非道路信息;最后利用数学形态学处理,获得最终的道路提取结果。试验结果表明：文中所提方法能够较精确地提取城市道路信息,分类精度高于单核SVM提取及其他对比方法。     

基于DMSP-OLS和珞珈一号夜光遥感影像的粤港澳大湾区城市空间格局演变

夜光遥感影像数据可有效反映城市空间格局变化。本文基于1992—2012年的DSMP-OLS夜光遥感影像和2018年的珞珈一号遥感影像,利用分层阈值法提取粤港澳大湾区内各城市建成区;通过计算平均灯光强度、平均灯光增长速率、城市建成区面积、城市建成区增长速率、城市重心、城市重心偏移距离等一系列指数,揭示区内各城市的空间格局演变过程。研究结果表明:①1992—2018年,粤港澳大湾区的城市规模大幅增长,沿珠江口两侧形成了以澳门、广州、深圳和香港为核心的倒“U”形城市群,并呈辐射状向周边扩张。②以珠江口为界,粤港澳大湾区东部各个城市的发展水平整体高于西部各个城市,广州、深圳、香港等核心城市发展水平明显高于江门、肇庆、惠州等外围城市。③1992—2018年,粤港澳大湾区建成区的增长速率由小变大,最后逐渐趋于稳定,2002—2007年是城市扩张最迅猛时期。④1992—2018年,粤港澳大湾区的各城市重心迁移方式表现为3种类型:持续向区域中心迁移;持续向相邻城市邻接区迁移;持续向海洋方向迁移。大部分城市的重心迁移方向呈“震荡”特征。     

三峡库区土地利用格局变化的分形结构研究——以开县为例

运用分形理论建立了研究区土地利用/覆被镶嵌体的分形结构模型,对各种景观的分维值进行了计算,讨论了各种景观形态的复杂性和稳定性及三峡工程实施十年间其稳定性和复杂性的动态变化。结果表明:分维值是研究区域土地利用/覆被镶嵌体景观格局的一种综合性定量指标,通过对土地利用景观类型的分维值进行分析,可以获取其形态的复杂性、稳定性信息。1992年和2002年两个时期研究区土地利用景观类型斑块形态复杂性和稳定性由大到小的顺序均依次为:未利用地、草地、建设用地、灌木林、森林、水田、旱地。十年间研究区旱地、建设用地和未利用地斑块形态变得愈加不规则,草地、灌木林、森林和水田的斑块形状变得愈加规则;十年间研究区旱地、建设用地和未利用地的形态稳定性变弱,草地、森林、灌木林和水田的形态稳定性增强。     

An analysis of changes in the urban landscape composition and configuration in the Sancaktepe District of Istanbul Metropolitan City,Turkey using landscape metrics and satellite data

Changes in landscape composition and configuration patterns of Sancaktepe Municipal District in the Asian side of Istanbul Metropolitan City of Turkey were analysed using landscape metrics. Class-level and landscape-level metrics were calculated from the land cover/land use data using Patch Analyst, an extension in the Arc View GIS. The land cover/land use data were derived from classified satellite images of Landsat Thematic Mapper of 2002 and 2009 for Sancaktepe District. There was evidence of increase in agglomeration process of built-up patches as indicated by the increases in mean patch size, decrease in total edge and number of patches between 2002 and 2009. The urban expansion pattern experienced overall was not fragmented but concentrated due to infilling around existing patches. Changes in Area-Weighted Mean Shape Index and Area-Weighted Patch Fractal Dimension Index indicated that the physical shapes within built-up, forest and bareland areas were relatively complex and irregular. A conclusion is made in this study that spatial metrics are useful tools to describe the urban landscape composition and configuration in its various aspects and certain decisions whether to approve a specific development in urban planning could, for example, be based on some measures of urban growth form or pattern in terms of uniformity and irregularity, attributable to the dynamic processes of agglomeration and fragmentation of land cover/land use patches caused by urban expansion.     

北京环线建设驱动的土地利用变化遥感检测与分析

近年来,北京市的环线建设大大改进了北京的交通状况,促进了环线周边的商业发展和房地产开发的繁荣,同时也带来了环线周边地区的土地利用的变更。在“科技奥运”科技攻关项目和在研自然科学基金项目的支撑下,选择了1988,1994,2001和2003年5—6月份的TM数据,在影像经过几何校正和辐射归一化校正后对其应用高精度的自组织神经网络分类和利用高分辨率的航空照片验证;在分类数据和变更信息的基础上,采用了空间自相关分析模型、频率指数模型和潜力模型分别对北京各种用地类型的频率指数和建设用地的Moran系数和Geary系数,以及城市增长的潜力指她进行计算。一系列计算显示了环线驱动的北京市土地利用变化情况。结果表明:在环线建设的驱动下,北京市的建设用地围绕环线呈快速增长趋势;绿地面积在四环、五环的环线一带也呈增加趋势;城市增长潜力从四环到六环呈逐渐增大趋势。     

近20年哈尔滨市呼兰区土地利用覆盖变化及驱动分析

本文基于哈尔滨市呼兰区1998—2018年Landsat TM影像数据和社会经济数据,通过ENVI、ArcMap等软件,采用监督分类、土地利用变化模型、典型相关分析法等方法,科学系统地分析了1998—2010、2010—2018、1998—2018年3个不同时段的土地利用覆盖变化特征,并对土地利用覆盖变化驱动因素进行了分析。结果表明,哈尔滨市呼兰区20年间呈居民地和水域面积增加、耕地变化不大、林草不断减少的土地利用覆盖变化格局,且前8年的变化速度和幅度大于后12年。该区土地利用覆盖变化的影响因素包括自然环境因素、社会经济因素及人口因素。     

基于土地利用的三维景观格局指数变化分析

由于传统二维景观格局指数未考虑地形特征对景观格局指数的影响,为进一步研究地形结构对景观格局指数的影响,以重庆主城区为研究对象,利用ENVI5.2、ArcGIS10.5、Fragstats4.2平台,对重庆主城区不同城市化阶段的Landsat影像数据进行土地利用变化和三维景观格局分析。结果表明,2008-2018年研究区土地利用面积发生了较大变化,表现为林地和建设用地增加,耕地减少,湖泊与河流面积变化不大;景观格局变化主要表现为景观受人类干扰较强,随着城镇规划越来越合理,景观破碎度减少,景观异质性降低。通过对比二维景观格局指数发现,三维景观格局指数更能反映研究区的景观格局。     

基于GIS的城市空间形态实证研究——以武汉市为例

以武汉市为研究对象,基于武汉多时相航摄影像数据,借助GIS技术和空间分析方法,以城市用地扩展速度和强度指数、分形维数、紧凑度为城市形态指标,实证分析1986～2008年间武汉城市建成区外部形状的变化过程,期望为武汉规划决策的制定以及相关调控措施的研究等提供依据。