基于夜光遥感的城市空间发展格局研究——以海口市为例

利用DMSP/OLP和NPP/VIIRS夜光遥感影像对海口近30年城市空间发展进行了研究,结果表明:海口城市化扩展速度在2008—2012年处于高峰期,扩展方向驱动力为西海岸、江东片区,当前多为内涵式填充发展.结合社会经济数据分析,发现固定资产投资额为促使建成区扩展的主要动力之一,该研究对海南省的城市规划建设具有重要的指导意义.     

无锡城市扩展的遥感监测及其模拟研究

我国已经进入快速城市化阶段,及时掌握城市空间动态扩展信息对于城市规划、城市建设、管理及决策具有重要的现实意义。本文以无锡市1991年和2001年Landsat TM遥感影像为数据源,提取建成区信息,并引入位序-规模分布理论进行城市扩展的模拟研究。结果表明无锡市东部、东南部和西部大幅度地向外扩展,建成区面积增加了52.4km2。位序规模分布模拟表明主城区城市用地斑块不断膨胀,平均斑块面积增大,大量碎小斑块被吸收和合并,模拟结果与建成区斑块的实际扩展变化比较吻合。     

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。     

遥感影像与POI数据相结合的城市建成区提取适用性研究——以沈阳市为例

城市建成区的发展状况是地理国情监测的重要内容，本文基于遥感影像数据和POI数据对城市建成区进行提取，针对二者的适用性问题进行了研究。试验以沈阳市为研究区域，在研究区域内选择2016年遥感影像数据和POI数据作为数据源进行对比分析。首先，对遥感影像数据和POI数据进行预处理；其次，通过监督分类的方法对遥感影像进行建成区的提取；然后，采用核密度估计法分析POI数据并提取出建成区；最后，利用叠加分析法对比分析这两种数据的适用性。试验结果表明：使用遥感影像数据作为数据源可以较为全面客观地反映城市建成区的发展现状；利用POI数据提取出的城市建成区具有较强的经济属性，能够很好地反映出城市中的经济活跃区。     

基于遥感影像的赣州市主城区土地利用动态变化分析

以赣州市主城区1987年、1995年、2003年、2013年、2017年的Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,利用支持向量机分类方法对研究区空间信息进行提取,得出研究区各时段土地利用遥感影像分类图。通过对遥感影像分类图的分析,得出赣州市主城区近30年来土地利用动态变化规律,同时对影响要素进行分析,以便为城市土地资源的集约利用提供依据。     

基于DMSP/OLS夜光遥感影像的城市扩张政策驱动因素分析

城市扩张的速度和方向已成为社会关注的焦点,利用夜光遥感进行城市扩张驱动力成因分析是近年来的研究热点。本文采用DMSP卫星所获取的年平均中国区域夜光影像数据,首先对1992—2012年共21年的时序夜光影像进行相对辐射定标;其次通过经验阈值法进行城市建成区面积提取,并通过Landsat影像进行精度验证;最后引入计量经济模型,以地级市主政官员政治周期为解释变量,对全国1992—2012年地级市扩张的政策驱动力因素进行了归因分析。通过本文的分析可知,地级市主政官员政治周期的更替对城市扩张方向存在显著影响。     

基于多光谱遥感影像的城市建设用地提取及扩张分析

随着经济的快速发展和城市化水平的提高,城市空间扩展已然成为国内外城市发展研究中的热门问题,城市建成区变化监测是对城市扩展最为直观的分析方式。本文选用了2001、2009年Landsat 4-5/TM以及2016年Landsat 8/OLI 3个时相的多光谱遥感影像,采用OSTU算法结合修正归一化水体指数(MNDWI)、归一化裸露指数(NDBI)和归一化不透水面指数(NDISI),自适应地确定最佳阈值提取地物信息,以分层分类的方法对福州市市辖区建设用地进行提取。根据建成区提取结果,定量研究了城市建成区的扩展速率以及城市重心的移动等,并从人口、经济与规划等方面对福州市的城市扩张进行了分析。     

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DMSP/OLS数据的南京市建成区扩展研究

以南京市为研究区,先利用一元二次回归模型对2000~2010年的灯光数据影像进行预处理,利用突变检测法计算各年份提取城市建成区的阈值,并基于该阈值分割南京市2000~2010年的城市建成区;然后运用最大似然法分类2000年、2005年和2010年的TM影像得到南京市建成区,并勾绘出城市建成区的范围;再对2000~2005年和2005~2010年提取的城市建成区扩展结果进行空间对比,以验证突变检测法的准确性;最后将南京市2000~2010年的城市建成区进行叠加,并结合实际分析了城市内部建成区的扩展情况。     

基于多源遥感图像和复杂网络的城市主城区识别方法

针对现有的采用遥感图像的城市主城区提取方法仅利用数据光谱特征,未考虑城市的空间结构特征的情况,本文提出了一种基于多源遥感图像和复杂网络模型的城市主城区提取新方法。首先,采用八邻域极值法识别夜光图像的特征点,通过最佳路径成本法识别特征点的连接边,从而构建夜光图像复杂网络;其次,利用特征向量中心度改进复杂网络模型核心边缘结构识别方法,弥补其无法顾及节点邻域特征的不足;最后,依托分形网络演化算法获取Landsat-8图像的图像对象,构建夜光图像复杂网络节点与图像对象的空间映射关系,实现城市主城区提取。本文以沈阳、成都、西安3个城市为研究区域,以2019年的NPP/VIIRS夜光图像和Landsat-8图像为数据源,实验结果表明本文识别方法的总体精度为0.880 0,Kappa系数为0.741,较传统方法分别提高了0.119 8和0.255 9。     

1980—2015年中国建设用地变化研究

土地特别是建设用地的空间格局与演变是城镇研究的热点问题。本文利用1980、1990、1995、2000、2005、2010、2015年7期的中国土地利用遥感数据，对1980—2015年中国建设用地变化进行了系统性的分析。研究工作主要有：①计算1980—2015年中国的城镇用地、农村居民点、其他建设用地及总建设用地的面积和增长率，从而得到1980—2015年中国的建设用地变化速率。②运用GIS软件中的联合分析工具，得到1980—2015年中国建设用地空间变化格局。③制作土地利用转移矩阵，从而得到1980—2015年中国建设用地结构变化情况。研究表明，中国建设用地整体上表现为持续扩张的态势；东部及沿海地区增长速度较快，青藏高原基本无变化，中部及东北地区增长速度较缓，西北地区有少量增加；增加建设用地以耕地转入为主。     

An analysis of urban expansion and its associated thermal characteristics using Landsat imagery

There has been an increasing interest in mapping and monitoring urban land use/land cover using remote sensing techniques. However, there still exist quite a number of challenges in deriving urban extent and its expansion density from remote sensing data quantitatively. This study utilized Landsat TM/ETM+ remote sensing data to assess urban expansion and its thermal characteristics with a case study in the city of Changsha, China. We proposed a new approach for quantitatively determining built-up area, its expansion density and their respective relationship with land surface temperature (LST) patterns. An urban expansion metric was also developed using a moving window mechanism to identify urban built-up area and its expansion density based on selected threshold values. The study suggested that urban extent and its expansion density, as well as surface thermal characteristics and patterns could be identified through quantitatively derived remotely sensed indices and LST, which offer meaningful characteristics in quantifying urban expansion density and urban thermal pattern. Results from the case study demonstrated that: (1) the built-up area and urban expansion density have significantly increased in the city of Changsha from 1990 to 2001; and (2) the differences of urban expansion densities correspond to thermal effects, where a high percentage of imperviousness is usually associated with the area covered by high surface temperature.     

基于遥感影像的武汉市2003～2015年城区扩张及驱动力分析

以Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,将武汉市土地利用分类情况主要分为建成区、植被、水体三类.通过统计对比2003～2015年的各类土地面积变化发现,武汉市建成区的面积呈逐年增加的趋势.结合分析各类统计数据得出影响武汉市城区扩张的驱动力因子中,地理环境、交通因素和人口因素为其扩张的基础条件,经济结构的转变是推动主城区向外扩张的内在动力,宏观规划政策的调控起着外在的引导作用.     

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。     

Characterization and spatial modeling of urban sprawl in the Wuhan Metropolitan Area,China

Urban sprawl has led to environmental problems and large losses of arable land in China. In this study, we monitor and model urban sprawl by means of a combination of remote sensing, geographical information system and spatial statistics. We use time-series data to explore the potential socio-economic driving forces behind urban sprawl, and spatial models in different scenarios to explore the spatio-temporal interactions. The methodology is applied to the city of Wuhan, China, for the period from 1990 to 2013. The results reveal that the built-up land has expanded and has dispersed in urban clusters. Population growth, and economic and transportation development are still the main causes of urban sprawl; however, when they have developed to certain levels, the area affected by construction in urban areas (Jian Cheng Qu (JCQ)) and the area of cultivated land (ACL) tend to be stable. Spatial regression models are shown to be superior to the traditional models. The interaction among districts with the same administrative status is stronger than if one of those neighbors is in the city center and the other in the suburban area. The expansion of urban built-up land is driven by the socio-economic development at the same period, and greatly influenced by its spatio-temporal neighbors. We conclude that the integration of remote sensing, a geographical information system, and spatial statistics offers an excellent opportunity to explore the spatio-temporal variation and interactions among the districts in the sprawling metropolitan areas. Relevant regulations to control the urban sprawl process are suggested accordingly.     

郑州城市空间扩展特征及其驱动因素分析

以遥感与GIS为技术支撑,对郑州市1976-2004年城市建成区面积进行了动态监测,并对郑州28 a来城市空间扩展特征和驱动因素进行了分析。结果表明,郑州市建成区从1976-2004年面积增加了5.81倍,平均每年扩展10.75 km^2。其扩展占用的土地利用类型主要是耕地,其次为农村居民点和其他建设用地,还有一些林地、水库和沼泽地。社会经济因素是建成区扩展的内在推动力,经济发展、政策和规划等是建成区扩展的主要驱动力。通过郑州建成区遥感监测,了解城市空间扩展规律,对正确处理城市扩展与占用土地的关系具有重要意义。     

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。     

赣榆县城镇用地扩展时空特征分析

赣榆县作为东部沿海城市城镇化发展尤为突出。本文选取1987年、2000年和2009年3期Landsat TM/ETM遥感影像作为主要数据源,利用ArcGIS软件数字化功能对城镇建成区进行提取,并将3期提取结果进行叠加分析,通过城镇扩展面积比重、城镇扩展指数、城镇用地扩展强度指数、城市紧凑度指数和城市用地分形维数模型对城镇扩展动态特征进行分析。