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.     

不同土地利用类型的城市热环境效应研究——以广州市为例

利用2005年Landsat TM遥感卫星数据,对广州市不同土地利用类型与城市热环境之间的关系进行研究,发现不同土地利用类型对地表温度(LST)的影响具有明显的差异。草地、林地及耕地的LST与归一化植被覆盖指数(NDVI)呈现明显的负相关,水域的LST与归一化水体指数(MNDWI)之间呈现明显负相关,而城镇建设用地指数(NDBI)、未利用土地指数(NDBaI)则与LST呈现明显正相关。最后建立了LST与各土地利用类型表征指数及DEM之间的多元线性回归方程,可用来指示一个地区不同地表覆盖及地形差异导致的地表温度分布,为城市热环境的评价和分析提供依据。     

奎屯河流域中下游地表温度对LUCC响应监测研究

基于奎屯河流域中下游地区2000年和2010年的Landsat TM夏季影像,提取了土地利用/覆被变化(LUCC)信息;再利用单窗算法反演了区域地表温度(LST);然后在对不同地类LST进行归一化的基础上,分析了该地区2000-2010年LUCC与LST变化之间的联系.结果表明,研究区主要地类包括草地(28.9％)、耕地(29.3％)、沙地(29％)等;10 a间人们将大量草地和其他地类开垦为耕地,耕地增长了37.6％;在气候、环境等因素影响下,研究区生态恢复情况可观,其中草地虽缩减了23.2％,但其植被覆盖度增加且LST降低了3％;盐碱地恢复为草地部分(13.1％)的LST降低了12.7％,开垦为耕地部分(14.6％)的LST降低了21％.     

基于遥感和GIS的南充市顺庆区LUCC动态变化分析

利用遥感、地理信息系统技术方法,精确解译顺庆区2000年与2007年两期Landsat-TM遥感影像,获得该地区土地利用/覆被的矢量图及定量统计数据,综合运用动态指标分析了LUCC特征。研究结果表明：该地区的耕地、林地和建设用地是LUCC的核心类型,三者面积之和超过研究区总面积的90%。7年间土地利用/覆被变化速度较快,耕地面积逐年减少,林地和建设用地面积显著增加,草地、水域则有少许减少。这些分析结果为查明该区土地利用及变化情况,揭示其中存在的问题,相关部门制定国土规划提供了科学依据。     

松嫩平原生态脆弱区生态系统服务功能价值变化

在遥感和地理信息系统技术支持下,以1986～2000年的1∶100000LandsatTM图像解译数据为基础,全面分析了1986～2000年该区土地利用/覆被的动态变化特征,运用Costanza等人对全球生态系统服务价值的计算方法,对松嫩平原西部生态脆弱区土地利用/土地覆被变化(LUCC)引起的生态环境质量变化进行了评估。计算结果表明:在1986～2000年间,由于土地利用面积的变化而使该地区的生态系统的生态价值减少,松嫩平原西部耕地和城乡建设用地有所增加,其他林地、草地、水域和未利用地的面积均减少。耕地面积增加的比例为9.80%、城乡建设用地增加0.66%;林地、草地、水域和未利用地面积减少的比例分别为1.10%、6.80%、1.20%和1.20%,15年的时间里松嫩平原西部生态脆弱区生态系统总价值减少7000.15×104美元,使生态系统服务价值损失9.74%。     

土地利用与土地覆被变化研究综述

本文综述了全球环境变化研究中土地利用与土地覆被变化(LUCC)研究的有关问题,重点介绍了LUCC研究的主要内容与进展情况,并归纳出LUCC研究的发展趋势:①新一代的LUCC模型应该能够模拟LUCC的主要社会经济和自然驱动力,包括从LUCC到驱动力和全球环境变化的主要反馈关系;②具有明确的空间关系,能够以适当的空间分辨率、比较好地预测长期的土地利用与土地覆被变化及有关的物理参数,如植被特征、资源积聚和退化等;③能够更好地认识LUCC与其主要驱动力之间的关系在局地、区域和全球尺度上的动态和后果。充分考虑LUCC对政策、技术进步、人口增长、经济发展、市场变化等社会变量的灵敏性;④发展新的LUCC建模方法,使LUCC模型能够与其他类型的全球环境变化模型建立联系。     

1990年以来太原市主城区空间扩张特征研究

以太原市主城区为研究对象,利用1990、2000、2010、2019年建设用地的矢量数据,采用城市扩展速率、扩展强度、紧凑度、扩展弹性系数等指数,并结合土地利用动态模型、等扇分析等方法定量研究不同时期太原市主城区空间演变特征。研究发现:太原市扩展面积呈逐年增加的趋势,主城区的扩展速度与强度存在较大的波动,在研究时段内仅有2000—2010年主城区扩展速度与人口增长速度相对均衡;主城区用地结构变化较为显著,耕地面积大幅减少,并且多转向建设用地,土地覆被状况趋于稳定;城市扩展类型主要以填充式、外延式为主,受地形条件、经济开发以及政策支持的影响,扩展存在明显的方位性,主要沿汾河呈轴向型非均衡扩展,扩展重心向东南方向偏移。     

江苏滨海湿地土地利用/覆盖变化与地表温度响应遥感监测

以Landsat TM/ETM+图像为主要数据源,提取了江苏省盐城滨海湿地土地利用/覆盖信息;基于单窗算法反演了地表温度,综合分析了1992—2009年间湿地土地利用/覆盖变化(LUCC)及其对地表温度的影响。结果表明:在1992—2009年的17 a间,江苏省滨海湿地最主要的LUCC类型是人类主导型,且以自然类型向人工类型转化最为显著;互花米草、碱蓬和芦苇等自然景观总面积减少了385.52 km2,养殖场、盐田及建筑用地等人工景观总面积增加了376.97 km2;人为干扰是湿地LUCC最主要的驱动因素。在LUCC的影响下,湿地地表温度也有显著波动,多数湿地类型都有不同层次的升温。     

朝阳市土地利用/覆被变化研究

随着社会的高速发展,资源与环境问题日益显著,土地利用/覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)的研究日益成为全球范围内的研究热点。本文基于辽宁省朝阳市6期LandsatTM影像,以ENVI 4.5和ArcGIS为图像处理平台,采用决策树分类方法,将朝阳市土地利用类型分为耕地、林地、水域、建设用地、未利用地五大类,通过对比多期朝阳市土地利用的变化情况,分析研究区土地利用/覆被动态的内在变化规律,进而综合评价朝阳市土地利用效率及各类土地利用转化情况。     

土地利用/覆被特征的碳汇生态价值时空演变研究——以江苏省滨海地区为例

土地覆被/覆被时空演变是陆地生态系统碳储量变化的重要影响因素。以土地利用/覆被变化为驱动,利用InVEST-Carbon模型估算江苏省2000-2015年的碳汇储量,分析了该地区碳汇储量的时空演变规律。研究表明,2000-2015年江苏省滨海地区林地、草地和耕地向城镇建设用地转换显著,显著区主要分布在研究区的北部和中部,草地减少明显,耕地和建设用地增加明显。2000-2015年江苏滨海地区碳汇量减少明显,中部和北部区域碳汇能力减弱显著。基于空间信息技术的碳汇时空演变研究,有效地完成了对陆地生态系统服务功能的评估,为区域生态环境保护、土地规划提供了重要的理论支撑。     

武汉主城区热环境特征对城市建设的响应

针对目前城市建设与地表热岛效应定量关系尚不明确的问题,该文利用Landsat遥感影像反演武汉主城区地表温度(LST)、提取不透水面率(ISA)值,并将ISA值按照一定阈值划分城市建设密度,探讨不同城市建设密度水平下热岛强度的变化;构建平均ISA与LST间的数量关系,明确城市热环境特征对城市建设的定量响应。结果表明:①1987—2016年间武汉主城区发展迅速,城市高密度建设范围从1987年的130.0 km~2增加到2016年的366.9 km~2,29年间增加了188.2%;②不同建设密度用地表现出不同程度的热岛强度,高密度、中密度和低密度建设水平对应的热岛强度分别为2.72～8.39℃,2.02～5.69℃和0.92～3.82℃;③LST与平均ISA呈现出明显的正向线性关系,两者拟合方程的系数为0.853～0.942;城市建设水平能很好地解释城市地表温度的空间变化,平均ISA每增加10%,地表温度上升0.35～0.85℃。     

近40年长株潭生态景观的人为干扰过程分析

以长株潭主城区为研究对象,综合考虑卫星遥感数据、土地利用数据以及地理国情普查数据特点建立长株潭用地类型分类系统,应用土地利用转移矩阵和景观人为干扰测度模型获取主城区用地转移矩阵和人为干扰度指数时空分布,探讨长株潭主城区生态景观与人为干扰之间的关系。结果表明:从土地利用变化角度,1978—2015年长株潭主城区耕地、园林地、建设用地发生了显著变化,耕地总体上呈持续下降趋势,从3 544.67 km~2下降到2 571.18 km~2,园林地呈现先下降后升高的变化趋势,总体下降177.89 km~2;建设用地呈持续上升趋势,从80.56 km~2增加到1 252.85 km~2;在1994—2000年和2010—2015年长株潭主城区土地利用变化两个典型阶段,建设用地的增加主要通过占用耕地和园林地的方式实现。景观人为干扰指数时空分析表明:1978—2015年长株潭主城区景观人为干扰指数高值区主要集中在中心城市和其周边地区,在人类活动的影响下,中心城区以耕地、园林地向建设用地转移为主,周边地区主要以耕地和园林地的相互转移为主;随着城市化进程持续加快,人类活动对主城区生态景观的影响总体呈加强趋势,且受人类活动干扰主要集中在中心城区。     

1978～2015年长株潭主城区土地利用变化分析

为探索改革开放以来长株潭城市群的土地利用变化特征,本文首先对1978、1994、2006年的卫星遥感数据采用决策树和智能分类相结合的方法分类,1990、2000、2010年的土地利用数据和2015年地理国情普查数据重分类.通过统计计算,定量分析长株潭主城区各时相的土地利用综合程度、土地利用程度变化量和变化率,通过空间叠加,定性分析长株潭主城区自改革开放以来土地利用相互转换程度及各转换类型所在区域.研究结果表明,耕地、林地和建筑用地所占比例变化较大,水域、草地、未利用地所占比例较小,土地利用一直处于发展状态,每年耕地和林地大幅度向建筑用地转换,不同时相转换区域各有差异.本文研究可为长株潭城市群土地利用规划提供参考,且有利于长株潭主城区土地利用的可持续发展和生态环境保护.     

1987—2017年南京市土地利用/覆被变化及驱动力分析

以1987—2017年之间南京市土地利用/覆被变化(LUCC)为研究对象,以1987、2002和2017年的3期TM遥感影像数据为基础,通过RS/GIS技术方法从定量和定性的角度分析南京市近30年来的LUCC.结果表明:近30年间南京市土地利用/覆被发生了较大的变化,存在不同土地类型之间的相互转换,主要表现在耕地面积大量减少、林地面积增加.研究表明:南京市的土地利用类型变化主要受到政策及区域规划、经济发展和城镇化进程等方面的影响.     

建设用地扩展时空变化特征研究——以重庆市巴南区为例

建设用地对城市发展、经济发展、提高人居环境有重要影响.选择重庆市巴南区为研究区,以美国陆地卫星遥感数据为数据源,应用3S技术分析重庆市巴南区2000—2015年建设用地扩展速率、扩展强度指数、城市扩展方位、重心转移方向.结果表明:2000—2015年巴南区建设用地扩展为20.87 km2,呈正态增长;扩展速度最快为2005—2010年,扩展速率达到2.28 km2/a,最慢为2000—2005年,扩展速率仅有0.36 km2/a;巴南区建设用地主要集中于西部地区,并由西向东方向发展,主要受地形地势影响.建设用地扩展变化特征分析可为巴南区可持续发展提供科学、合理的参考.     

上海市土地利用时空变化及驱动力分析

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是全球变化研究的重要组成部分,是人类活动对自然环境施加影响的显著表现形式。本文基于不同时期的遥感数据,获取不同时段的土地覆盖信息,通过空间信息分析,对上海市15a(1985～2000年)土地利用变化进行分析,揭示了土地利用变化的定量时空特征,分析了土地利用数量变化特征。在综合分析的基础上,探讨了上海市土地利用变化的驱动机制。     

基于3S技术的隆昌县土地利用/覆被动态监测

利用2000年和2010年遥感影像,分析了四川省隆昌县10 a间土地利用/覆被变化情况,并进行驱动力分析。研究表明,2000~2010年,耕地(包括水田和旱地)、水域、未利用地面积减少,林地、城镇、交通用地面积增加。分析表明,隆昌县土地利用/覆被变化的驱动力主要有人口因素、社会经济因素、城市化因素、政策导向,各因素间相互影响和制约。     

兰西城市群热环境格局多尺度研究

从不同空间尺度研究城市热环境的变化格局,可为城市人居环境建设提供科学参考。采用MODIS和Landsat TM/OLI/TIRS遥感影像反演地表温度(land surface temperature,LST),分别从宏观和微观尺度探索了兰西城市群热场的空间格局特征,分析了城市热岛效应在昼夜、季节和年份等不同时间尺度上的分布格局及变化特征。研究结果表明,大尺度下兰西城市群未存在明显的城市热岛效应,但中心城区内热岛效应的空间格局发生了较大变化,热场的空间格局及演变与城市空间扩展布局相一致;兰州中心城区热岛比例指数呈现先增加后减小的变化趋势,西宁—海东中心城区热岛比例指数则呈现持续增长的态势;河谷地段的LST低于周围黄土丘陵,主要受植被覆盖、太阳辐射时间和接收量的影响;LST与归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)呈负相关关系,与归一化差值建筑用地指数(normalized difference building index,NDBI)呈正相关关系。     

近30年武汉市热环境格局演化机制及扩散模式研究

基于1987—2015年间Landsat TM/TIRS数据反演主城区的地表温度并进行归一化处理,分析武汉市热环境格局的演化机制,并探讨了其扩散模式特征。研究结果表明,武汉市主城区在近30 a间城市热环境格局发生了较大变化,随着城市建设用地的扩张,热环境格局的扩散模式由起初的点状分布向条状、带状和面状分布演变;武汉市热环境格局的形成与演化机制与太阳辐射、大气环流和下垫面性质等自然因素以及城市建设与发展阶段、规划政策等人为因素密切相关。     

徐州市土地利用CLUE-S模型变化模拟

对徐州市1987年、1994年和2000年3期遥感影像图进行分析,利用面向对象的思想,采用多尺度分割法对影像进行分类,通过遥感影像的光谱特征,确定分类目标,获取该区过去13年间的土地利用/覆被时空变化特征。运用CLUE-S模型以1994年土地利用数据模拟了2000年的土地利用空间变化状况,并通过2000年实际遥感影像分类数据加以验证,结果计算出Kappa指数为0.846,达到精度要求,实例证明CLUE-S模型较好地模拟了徐州市的土地利用/覆被变化。最后运用CLUE-S模型以6年为1个时空尺度模拟该区未来12年的自然状态和生态保护状态下的土地利用/覆被变化特征。