基于多尺度融合的高分辨率影像城市用地分类

基于面向对象的信息提取技术,针对高空间分辨率遥感影像进行城市用地分类。首先针对不同城市地物,选择适宜的提取尺度;然后探讨不同城市地物类型提取的适宜特征,充分利用光谱、空间结构、上下文关系、纹理等信息描述地物;最后融合不同地物多尺度下的提取结果。以北京市部分地区QuickBird影像为例,实现城市用地类型的自动分类,结果表明:该方法应用于城市用地分类的精度高达86.74%,为高空间分辨率遥感影像城市用地分类研究提供了新思路。     

我国城市用地水平研究

在对我国地级以上城市分组分类的基础上,提出用综合评价法对我国城市用地水平进行分析研究。采用综合评价和统计分析相结合的方法,研究分析了各组各类城市用地水平评价系数与增长百分比,探讨并总结出我国各类城市用地水平的差异及其规律,即城市等级越高、规模越大,其城市用地水平越高;东部地区城市的用地集约度高于中、西部地区。     

利用面向对象的信息提取技术进行城市用地分类

针对城市用地分类问题,利用面向对象的高分辨率影像信息提取技术,对高分辨率影像进行影像分割,寻找影响对象提取精度的最优分割尺度,在得到最优分割尺度的基础上针对研究区城市用地的特点,有针对性地建立不同对象的提取规则,实现对目标对象的信息提取,从而形成最终的城市用地分类图,并将其与基于像元的光谱信息分类的方法进行对比,结果表明:视觉方面,面向对象信息提取技术克服了监督分类最大似然方法仅利用光谱信息分类的缺陷,充分考虑了像元间的空间关系特点,有效消除了"椒盐"噪声的影响;精度方面,面向对象信息提取技术的总体精度高达86.1166%,比最大似然法的总体精度提高了9.8851%,KAPPA系数也高达0.8131。     

基于面向对象的城市地物信息提取方法研究

20世纪90年代以来,高空间分辨率遥感影像数据的处理已成为遥感领域中的热点与难点。利用具有人的思维特点的面向对象的信息提取技术,对高分辨率遥感影像中的城市用地进行分类,分析和利用高分辨率影像的空间信息、结构信息与光谱特征等,总结了面向对象解译方法的5个步骤,即影像分割、分类方法的选择、地物种类分类,知识库构建、计算机自动分类。分类结果表明：（1）克服了“椒盐现象”;（2）信息提取的总体精度为92.19％,而且各类地物信息的提取精度均有所提高,特别是利用前期分类的拓扑关系有效提取了城市水体与建筑物阴影。     

基于遥感影像的城市森林分类提取及生态价值估算研究

以北京通州新城区城市森林为研究对象,提出一种基于信息论的决策树分类方法,以提取Aster遥感影像中城市森林平面量,改善传统分类方法仅利用影像光谱特征信息的不足,高分辨率影像和地面调查数据验证显示其分类精度达84.6%.结合分类影像图,引入城市森林生态价值评估模型(CITYgreen模型)估算出通州新城区森林的生态价值约为598.87万美元.研究表明,该方法适合大面积区域的城市森林分类提取及其生态价值估算.     

2003年以来长春市城市功能用地演替

城市空间的增长不仅仅表现在城市用地的扩张,还表现在城市功能用地的演替。城市功能用地的演替可以更加深刻地揭示城市空间外延式水平扩展的内在特征,是城市功能集聚与扩散的空间反映。以长春市中心城区为例,利用2003、2007、2010、2012年4个年份的遥感影像图、地形图及城市用地现状图等数据资源,借助Arc GIS、Auto CAD等软件,运用GIS分析方法,在分析中心城区城市空间扩展的总体格局及城市用地结构变化的基础上,提出以外部扩展与内部更替来表达城市功能用地的演替,进而阐释城市空间扩展及城市功能集聚与扩散的内在特征,为城市空间扩展的研究提供一种新的、有效的手段,以丰富城市空间研究的理论成果体系。     

基于混合像元分类的城市地表覆盖时空演变格局研究

基于可能性理论和中心点聚类方法的原理,提出可能性C中心点(PCRMDD)聚类方法.运用该法对上海市中心城区Landsat ETM+遥感影像进行混合像元分类,并自动获取地物端元盖度分布图及影像端元光谱,解混精度的检验结果表明该方法能在噪声环境下获得精度较高的分类结果和端元光谱信息.根据各时期研究区域的地表覆盖分类结果,应用GIS空间分析功能,进一步探讨在城市化过程中上海中心城区土地利用时空演变格局,揭示城市用地空间扩展模式.     

基于RS和GIS的城市扩展及驱动机制研究——以济南市为例

为了更好地解决城市化进程中城市用地规模迅速扩大给城市交通和规划管理等带来的一系列问题,就需要对城市空间扩展进行研究.以济南市为例,以5个不同时相遥感影像为数据源,利用RS专题信息提取与GIS空间叠加分析技术对济南城区扩展及其驱动机制进行深入分析,探讨了城市空间格局演变与自然、政治、经济、社会、交通、文化等城市发展环境因素变迁之间的内在关系,揭示出济南城市空间格局演变的规律及趋势,并为今后济南城市发展合理布局提出相应对策与措施.     

基于夜间灯光数据的中国城市用地扩展类型

针对目前在城市用地空间扩展类型的划分与识别方面存在的问题,首次提出了基于夜间灯光图像像元灯光强度的时间变化特征对城市用地空间扩展类型进行分类/识别的方法, 并应用该方法将中国1992~1998年间的城市用地空间扩展类型分成了3级7大类,进而对这些扩展类型的区域结构、空间分布和开发强度进行了分析,揭示了1992~1998年间中国城市用地空间扩展的一些主要特征。提出以像元为分析对象、并采用多级分类的方法,不仅实现了大尺度上城市用地空间扩展类型的快速识别,而且还在保证分类结果与其他相关研究结果衔接一致的前提下,提供了更为详细且符合实际的城市用地空间扩展信息。     

基于Mean-shift影像分割算法的TM影像分类及城市扩展研究

以马来西亚雪兰莪州及首都吉隆坡为例,将Mean-shift算法的影像分割方法应用于研究区的TM影像分类中,较传统方法的分类精度更高,可满足应用需求.依据该分类结果对研究区的空间城市化特征进行分析.发现近期研究区一直处于高速扩展阶段,外延式扩展和填充式扩展并行发展成为该研究区城市扩展的主导模式.     

基于人工免疫克隆选择算法的遥感图像识别

遥感图像分类受自然环境的复杂性和实际样本数据的分布情况约束,其结果将直接影响对土地利用、覆盖情况的认知。人工免疫系统具有自学习、自组织、记忆的能力,可解决非线性分类问题中的局部极值、鲁棒性等难点。该文将人工免疫系统引入遥感图像分类领域,设计了基于克隆选择算法的遥感图像监督分类方法,并将其应用于广州市遥感影像分类。实验结果表明:与最大似然法相比,该方法具有更高的精度;同时该方法对公路、桥梁等线状城市用地较敏感,适用于快速发展的中心城市的遥感影像分类。     

基于POI数据的城市用地功能识别与评价研究——以济南市内五区为例

充分利用大数据开展城市用地功能识别,有助于把握城市空间结构,推动城市内部空间合理布局。POI数据是大数据时代一种较易获得且极具代表性的空间点状数据,能够有效地确定城市用地的实际功能。以济南市内五区的185126条POI数据为基础,对所得数据进行去重、纠偏、重分类,构建城市用地功能分类体系,运用频数密度、类型比例及核密度估计,识别济南市内五区城市用地功能并利用误差矩阵对识别结果进行检验。结果表明:①混合功能用地与单一功能用地呈现圈层化地域分布特征,"核心-外围"分异明显;②由内向外单一功能用地集聚趋势减弱,混合功能用地多样性降低,不同用地表现出不同的空间分布模式;③通过误差矩阵及与用地规划图中规划用地及电子地图的实际用地对比,识别总体精度为75. 67%,识别结果较为准确。     

基于元胞自动机的城市用地变化研究

城市土地利用演化的实质是人为干预下城市生态景观的自组织机制作用过程；元胞自动机（CA）所独有的特征和构模方式使其在模拟复杂性系统如城市系统等方面表现出强大的模拟能力。利用ASTER影像数据，在CA模型下对福州市2010年和2020年的城市用地进行了模拟。从而为城市规划提供决策支持服务，对真正合理地利用城市土地，实现城市可持续发展具有重要意义。     

中心城区城市增长的情景模拟与空间格局演化

基于1993-2008 年间4 个时相的遥感影像,应用SLEUTH模型模拟与预测自组织和规划引导两类情景下泉州中心城区的城市用地增长过程,并借助空间关联法分析其城市增长的空间格局演化特征,为“两规”空间协调提供科学依据。结果表明：① SLEUTH模型适用于研究区的城市增长模拟与预测,其对城市用地扩展的数量拟合要优于空间匹配,可作为多方案情景模拟的一个技术手段。② 规划引导预案的MPS、ED、AWMSI、MPI 四类景观指数均优于自组织预案,城市用地斑块的整体性、连接性较优,未来城市发展较为紧凑,利于实现土地的集约利用与城市的集聚发展。③ 随预测时间推移,研究区城市用地扩展的速率以及空间集聚性将有所减弱,城市增长的热点区也会发生演变与迁移。2008-2020 年,热点区分布总体呈现“圈层式”结构,局部以“跨江发展”为主要特征;2020-2030 年,热点区总体布局较为发散,局部则呈“环湾发展”与“孤立分布”特征。本研究将情景模拟、景观指数、空间分析等方法有效结合,有助于深刻理解研究区的城市空间增长过程,可为城市管理工作提供决策支持。     

城市空间扩展的生态环境效应研究——以内蒙古呼和浩特市为例

城市空间扩展对生态环境的影响及其响应研究备受关注。以内蒙古呼和浩特市为例,借助1977—2014年遥感影像,基于城市用地扩展定量分析及相关评估方法,从资源、环境、景观、生态服务价值及生态环境质量与生态风险变化等角度,对其空间扩展所致生态环境效应进行分析。结果表明：研究期内,呼和浩特市建成区面积扩大5.65倍,生态用地减少18.18%,城市排污总量增加1.62倍,热岛比例指数升高0.40倍,斑块数量增加1.12倍,生态系统服务价值降低8.30%,生态环境质量指数下降8.37%,生态压力指数升高6.11倍。可见,呼和浩特城市空间扩展已对生态环境造成影响,是导致生态用地减少、环境污染加重、热岛效应显著、景观格局破碎、生态功能减退、环境质量降低、生态风险加剧的原因之一。研究结论可为有效遏制城市用地扩张对生态环境的负面影响提供理论依据。     

基于MCE-CA模型的嘉峪关市城市开发边界划定研究

以中国西北绿洲工业城市嘉峪关为研究对象,基于遥感影像数据,应用地理优化模拟系统(Geo SOS)的MCE-CA模型,整合"正规划"和"反规划"理念,研究了嘉峪关城市2020年和2030年的城市开发边界划定,以期为嘉峪关市土地利用和城市管理提供依据。结果表明:(1)在研究的19 a间,嘉峪关市扩张迅速,2014年的城市用地面积是1995年的2.1倍,城市外围轮廓形态的紧凑度呈减小的趋势,由1995年的0.25减小到2014年的0.14,城市蔓延性增长特征明显。斑块密度逐渐增大,由1995年的0.02增加到2014年的0.12,城市发展趋于松散,城市用地破碎度增加,城市用地连通度下降。(2)嘉峪关市2020年和2030年的弹性城市开发边界规模分别为106.78 km2和149.35 km2,刚性城市开发边界为246.92 km2。(3)划定的城市开发边界提升了嘉峪关市紧凑度和连通度,城市用地紧凑度指数增加了0.014和0.015,斑块密度指数下降了0.003和0.002,优化了城市空间布局,遏制了城市蔓延式的发展趋势,更符合生态型城市建设的要求。应用MCE-CA模型实现了影响城市发展因素的量化和空间表达,将"反规划"理念和GIS空间技术应用到城市用地布局规划实践中,具有较高的模拟精度和准确的结果,且易于操作。     

中国城市用地与人口规模分布时空动态比较——以环渤海地区为例

复合1992-2012年DMSP/OLS稳定夜间灯光等多源遥感数据和统计数据,运用多种城市规模分布理论方法,对城市用地与人口规模分布时空演变特征进行系统比较。结果表明：环渤海地区城市用地规模增长速度明显快于城市人口规模增长速度,城市人口规模分布比城市用地规模分布更为均衡;城市用地规模呈首位型分布但首位优势在减弱,城市人口规模呈位次型分布但首位优势在增强;位序迅速上升的城市主要位于山东省和河北省,位序显著下降的城市主要位于辽宁省。环渤海地区城市规模空间分布呈显著的区域差异和空间极化特征,且城市用地规模分布空间特征比城市人口规模分布更为突出。研究结论可为优化区域城市空间开发格局、促进人地系统可持续发展提供参考。     

长江经济带城市扩张的时空分异特征及影响机制

城市人口增长被普遍认为是驱动城市空间扩张的重要因素,明晰城市扩张的时空分异特征以及城市人口规模与城市用地扩张的关系是优化城市空间结构、抑制城市用地无序扩张的前提。基于卫星影像识别长江经济带包含城市生态空间的城市用地,采用空间分析方法和计量模型,在分析长江经济带1990—2020年城市扩张时空分异特征的基础上,探索不同区域城市人口规模与城市扩张的关系。研究发现：(1) 2015年之后长江经济带的城市扩张速度大幅下降,中上游城市表现出明显不同于下游地区的城市扩张时序特征,2010年之后上游扩张速度超过中游。空间上,长江经济带城市扩张规模存在明显的空间分异,高速扩张区由东向西移动,中上游与下游间的城市用地规模差异趋于收敛;下游城市扩张存在较强的空间依赖性,中上游未表现出显著的空间自相关;(2)不同区域城市人口规模与城市扩张变化率之间的关系存在显著差异,上游呈负相关关系,中下游呈“U”型关系,表明上游城市人口规模尚未出现明显的过度扩张,而中下游部分城市已出现人口过度扩张,中游城市居民对城市舒适度的关注度和敏感度更高。最后,研究分区域提出政策建议,为城市精准施策、推动城市高质量发展提供科学参考。     

城市用地扩张及驱动力研究进展

城市土地利用是地理学、土地科学和城市规划等多学科研究的核心领域.随着中国城镇化进程的快速推进,中国城市用地扩张成为近年来该领域关注的焦点问题之一.本文从全国、区域和个案城市3个尺度总结了中国城市用地扩张的特征和空间模式;从LUCC、区域统计和案例剖析3个视角对城市用地扩张及驱动力的既有研究成果进行了梳理、分析和归纳.研究发现.学科的交叉性决定了关于城市用地扩张问题的研究在视角、尺度、方法、数据等方面有明显不同,相关研究的差异和纷争较大;实证研究方法逐渐多元化,但模型建设有待加强,理论研究起步较晚.从现有研究进展来看,应加强学科内和学科间的交流与融合,强化城市土地利用变化的理论研究.     

基于高分辨率遥感影像的城市典型乔木树种分类研究

为探索高分辨率遥感影像对城市复杂环境优势乔木树种分类的有效性,采用面向对象分类方法,基于WorldView-2影像对首都师范大学及周边地区(CNU)、北京师范大学及周边地区(BNU)两个研究区进行优势乔木树种(泡桐、法国梧桐、杨树、国槐、银杏)分类。首先对WorldView-2影像进行分割,获得树冠区域及其49个属性特征,包括31个光谱属性和18个纹理属性;随后利用随机森林RF与支持向量机SVM两种分类算法对树冠区域进行分类。CNU研究区SVM与RF总体分类精度分别为86.5%、75.8%,Kappa系数为0.801、0.648;BNU研究区SVM与RF总体分类精度分别为66.9%、65.3%,Kappa系数为0.541、0.520。实验表明WorldView-2影像能有效实现城市非阴影区域优势乔木树种分类,但异质性较高、树种分布分散的区域分类精度低于异质性较小、树种分布密集的区域;WorldView-2影像的4个新增波段尤其是红边波段的派生属性在分类过程中所占权重值较高。