半城市化地区不透水面遥感提取优化方法研究北大核心CSCD

快速、准确获取不透水面的空间分布信息对加快城市化进程及城市规划具有重要意义。目前多数研究注重提取大城市不透水面,忽略了不透水面占比较低的半城市化地区,而传统不透水面提取方法在半城市化地区适用性差,存在大量不透水面与裸土混分。该文在BAEM(Built-up Area Extraction Method)指数的基础上,针对半城市化地区存在大量裸土以及建筑密度低的特点,选取Sentinel-2A作为数据源,分别从指数选取和阈值方法两方面展开优化,提出一种适用于半城市化地区的不透水面提取指数MBAEM(Modified BAEM),并在江苏省淮安市盱眙县和淮阴区开展实证研究。结果表明:1)基于MBAEM指数和OTSU阈值法的优化方法提取效果最好,盱眙县和淮阴区的总体精度分别为89.50%和89.73%,Kappa系数分别为0.7907和0.7950;2)相较于传统BAEM指数提取方法,MBAEM指数较好解决了部分不透水面与水体、裸土混分的问题;3)相较于归一化建筑指数、遥感建筑用地指数、组合建筑区指数,MBAEM指数的总体精度和Kappa系数均有不同程度的提升,且优化方法的提取结果在空间分布上更接近真实结果。     

基于改进线性光谱解混和 SCS-CN 模型的广州主城区降雨产流模拟

城市降雨产流特征的定量研究对于城市雨水资源开发利用、科学规划和管理具有十分重要的意义。以广州市主城区为研究对象,提出一种改进的线性光谱解混方法提取遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度,并结合SCS-CN 产流模型进行城区降雨径流模拟。首先利用线性光谱解混方法提取 2015-10-18 Landsat 8 OLI 遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度;然后利用归一化建筑物指数和归一化植被指数进一步优化解混结果;最后结合优化的不透水面、植被和土壤盖度计算合成的 CN 值,并应用 SCS-CN 产流模型分析研究区在不同降雨重现期的降雨产流分布特征。结果表明：改进的线性光谱解混方法能较好地提高不透水面、植被和土壤盖度的提取精度;不透水面盖度越高的区域,CN 值越高;CN 值对地表径流深模拟有显著的影响;在不同重现期降雨条件下,研究区地表径流深空间分布格局差异显著;总体上,降雨量越大,不透水面盖度越高,形成的地表径流深越深,内涝发生的可能性越大。     

城市不透水面高光谱遥感监测研究进展

1995年Ridd提出VIS模型以来,城市不透水面便成为遥感应用领域中较为关注的问题。在城市遥感研究中,不透水面不仅仅是城市重要的物质组成,同时也对城市地表环境产生重要的影响。另一方面,随着遥感空间分辨率和光谱分辨率的提高,城市不透水面的提取在理论方法、技术路线等方面都得到了很大的提升。尤其是高光谱数据的发展,基于城市不透水面物质光谱信息的混合像元分解成为当前研究的热点。本文就城市不透水面在遥感应用领域的历史发展状况进行梳理和剖析,清晰化城市不透水面研究的状态,并介绍当前研究方向,为城市不透水面研究提供引玉之砖。主要讨论的内容包括:不透水面的内涵和物质组分研究、不透水面提取的技术方法进展、不透水面数据源/尺度变换等方面的进展以及不透水面研究的未来发展方向,尤其是基于高光谱数据的不透水面研究中的热点和存在的问题。     

基于GF-2影像的雨后洪涝区超绿水体指数提取方法

暴雨后水体含沙量增加使其光谱反射率发生变化,导致利用现有水体指数方法不能很好地提取水体信息.为有效提取洪水及其他类型水体,该文基于GF-2影像,根据暴雨后水体光谱信息变化规律,提出一种超绿水体指数(Ultra-Green Water Index,UGWI),并通过实验对比分析UGWI与归一化差异水体指数法、单波段阈值法、单波段与阴影水体指数结合法的水体提取精度,结果表明:UGWI能够准确识别不同泥沙含量以及阴影下的水体,总体精度达95.75％,Kappa系数为0.91,效果优于其他几种方法;选取不同时间、不同地区、不同空间分辨率的影像进行水体提取,UGWI结果亦优于其他几种方法,总体精度达92.33％,Kappa系数为0.90;UGWI相比其他对比方法,抗干扰性更强,提取的水体信息更全面,可识别的水体类型更多,对洪区水体提取更具普适性.     

厦门城市不透水面及其热环境效应的遥感分析

当前,城市空间的快速扩展使得原来以植被、水体为主的自然景观逐渐消失,取而代之的是以不透水面为主的人工建筑物,这一改变已对区域乃至全球的生态环境造成了显著的影响.本研究以海峡西岸中心城市——厦门市为研究区,以1989年、1996年和2009年的Landsat-5 TM影像为主要数据源,采用归一化差值不透水面指数(NDISI),研究了厦门市在这期间的不透水面分布的时空变化.结果发现,厦门市不透水面面积在这20年间扩展了近7倍,其增长主要占用了大面积的植被和水体.回归分析表明城市不透水面与地表温度呈明显的指数型正相关关系,而与植被、水体面积呈线性负相关关系.     

粤港澳大湾区不透水面变化及城市扩展研究

监测和分析不透水面的动态变化不仅能了解城市化进程,而且对城市未来发展规划具有重要意义。该文基于Landsat TM、ETM+、OLI和HJ-1A、B数据,结合地表特征指数变化,分析1990-2020年粤港澳大湾区不透水面的时空扩展变化,并利用象限方位分析方法探索城市扩展模式,进而揭示社会经济因素和政策因素的影响。研究结果显示:1)粤港澳大湾区不透水面的扩展主要集中在1990-2010年,后10年扩展速度最快,对耕地面积的影响最大,其次为林地和湿地;2)近30年粤港澳大湾区不透水面扩展主要呈东—西向,重心沿东南—西南—西北方向迁移,区内城市不透水面扩展模式主要为跳跃式组团扩展和沿交通轴线带状扩展,对城市群的空间格局产生巨大影响,未来应加强粤港澳大湾区东西两翼的协同发展,增加城市的绿化设施建设,避免城市扩展带来的生态环境问题。     

旧城改造与城市热岛效应关系的遥感研究——以福州市苍霞片区为例

随着城市建设的快速发展,老城区改造已成为城市发展的重点工程之一。福州市近十几年来对原有旧城区中的棚屋区进行了大规模的改造,改善原有的居住条件。利用遥感技术重点研究和评价了福州市苍霞片区棚屋区改造前后的热环境变化,利用系列Landsat TM影像反演了该区1986年、1996年和2006年的地表温度、不透水面和植被等信息,计算了城市热岛比例指数(URI),并对该区改造前后热岛效应的时空变化进行了全面分析,探讨了其产生的主要原因。研究表明,不透水面与地表温度呈指数相关关系,高不透水面比例地区温度上升比低不透水面比例地区更快。总的看来,福州市苍霞片区通过棚屋区改造,热岛效应有了明显的缓解,在这20 a间,城市热岛比例指数从0.648下降到0.245。福州市苍霞棚屋区的重新规划和改造对缓解该片区的城市热岛效应起到了积极的作用。     

基于Google Earth Engine的湖南省近30年不透水面时空变化研究

准确获取城市不透水面信息对洪涝治理、生态保护以及智慧城市建设等具有重要意义。该文基于Google Earth Engine云平台,以Landsat TM/ETM+/OLI影像为数据源,重构目标年份的最佳影像数据集;在此基础上构建光谱和纹理的分类特征集,采用随机森林分类算法提取不透水面信息,并分析湖南省1987-2017年每3年的不透水面时空变化特征。结果表明:1)该文方法能够有效提取不透水面信息,分类总体精度和Kappa系数分别为97.19%和0.92。2)湖南省不透水面扩张显著,面积从1987年的1 107.48 km~2增至2017年的3 929.26 km~2,平均扩展速率为94.06 km~2/a,动态度为8.49%。增长较快区域集中在长沙(19.14 km~2/a)、常德(8.46 km~2/a)、衡阳(8.03 km~2/a)、岳阳(7.10 km~2/a)、株洲(6.50 km~2/a)等地;长株潭城市群的不透水面扩张显著,扩展速率和动态度分别为30.28 km~2/a和14.27%。     

2006―2016年粤港澳大湾区城市不透水面 时空变化与驱动力分析

以遥感和地理信息系统技术为支撑,从城市地理学视角对粤港澳大湾区城市不透水面的时空变化状况进行分析,并探讨了不透水面变化的驱动力。结果表明：1）湾区内城市不透水面扩张现象明显,面积从2006年的12 127.69 km2增加到2016年的20 188.87 km2,年均增长速度高达6.65%;2）区域内城市不透水面空间分布越来越集中,呈现高密度区域聚集;3）交通道路（省道及以上级别）与城市不透水面扩张的速度和方向关系密切,其中与国道的关系最为紧密;4）国民生产总值（GDP）和常住人口的增长都对城市不透水面的扩张产生深刻的正向影响,相关系数分别为0.840 7和0.834 1;5）近10年来,粤港澳大湾区城市不透水面的空间格局变化显著,湾区各城市的发展阶段存在差异性,在未来城市发展中应该协调好各城市不透水面的扩张范围和速度,避免过高不透水面带来生态环境问题。     

Sentinel-2影像红边谱段对不同生长期区域优势树种识别的影响

以中国东北赤峰市美林地区5种典型优势树种为研究对象,采用与当地森林植被生长期相对应的5景Senti-nel-2影像,借助支持向量机模型(SVM)与递归特征消除算法(RFE),根据可见光-近红外波段(VNIR)与不同红边谱段(RE)及红边指数(REVI)组合条件下的森林优势树种可分性测度及结果精度差异,探讨Sentinel-2影像不同红边谱段及其指数特征对区域优势树种遥感识别的影响.结果表明:Sentinel-2影像红边谱段的不同组合方式对不同生长期优势树种识别影响存在显著差异(P<0.05),其中VNIR+B5+B6为生长盛期的最佳组合方式,能够在VNIR基础上将生长盛期的识别精度均值提升约7.71％;叶全变色期是进行优势树种识别的最佳时期(P<0.05),该时期基于VNIR波段的识别精度均值达71.28％,在叠加红边波段B5+B6后提升至75.41％.此外,采用SVM-RFE算法构建适用于不同生长期的最佳REVI组合,其平均识别精度能够在全年5个生长期达到72.00％～84.31％,相比同时期基于RE+VNIR组合的最优识别结果平均提升了10.77％;在此基础上,构建适用于全生长期的优选植被指数PSRI+mSAVI+CIred-edge时间序列,可实现89.03％的平均识别精度,比单时相最佳REVI组合提升了4.72％～17.03％.研究证明Sentinel-2影像红边谱段及其衍生指数特征在区域森林优势树种识别中具有较高的应用价值,可为快速、准确地提取不同生长期森林植被信息提供技术方法参考.     

盐度对红树植物影响研究

盐度是红树植物的一个主要环境因素,也是目前红树林造林成活率高低的一个关键因子。由于长期适应潮间带海水环境,红树植物形成了一套适应于一定盐度的耐盐机制。盐度会影响红树植物的组织结构,热值变化,从而对红树植物的生长产生影响。盐胁迫时,红树植物抗氧化酶活性,相容性物质的合成都增强,对不同离子的吸收也会发生改变。综述了盐度对红树植物的影响及相关机理,包括了生长、组织结构、离子水平、抗氧化酶活性、热值变化、相容性物质合成6个方面,指出了今后研究应重视的几个方向。     

基于四叉树的地形可视化研究

在分析四叉树多分辨率地形表示模型的基础上,描述基于四叉树的地形可视化基本过程。为使四叉树多分辨率地形可视化方法适应于更多的应用环境,探讨四叉树多属性节点评价函数的构造方法,通过调节评价函数中各属性评价值前的权值,使得多个属性共同影响地形简化的同时,又能保证应用环境中重要的属性信息失真最小。     

基于常识的空间推理研究

空间推理是空间信息智能化处理的难题之一,目前的空间推理过程缺乏柔性化与智能化的一个重要原因就是不能有效利用常识。该文中阐述常识、常识推理及常识的表示,研究空间推理、基于常识的空间推理的关键技术及其在空间信息处理中的作用。最后结合基于常识的空间推理的空间可视性分析示例,提出利用空间常识提高空间信息处理系统智能性的思路。     

基于GIS的区域规划研究

在简要分析区域规划的发展历程和当前面临的新挑战的基础上，探讨了GIS在区域规划研究中管理数据、分析数据、辅助决策和表达规划成果等几个方面的应用，并就GIS在县域城镇体系规划中的应用给出了一个探索性的实证研究，介绍了ArcGIS8．1和MapObjects2．0在县域城镇体系发展现状、发展规划研究、规划成果表达中的应用，最后得出GIS在区域规划中有着广阔应用前景的结论。     

基于知识图谱的公共自行车出行研究进展

公共自行车作为一种新兴的公共交通方式,在全世界范围内迅速发展。本文采用知识图谱分析和传统文献研究相结合的方法,利用信息可视化软件CiteSpace对公共自行车出行的文献信息进行了分析,对该领域内高被引文献、热点关键词、热点期刊、热点研究区域、热点作者进行了梳理。主要结论为：①研究内容和研究方法日趋多元化。研究主题聚焦于公共自行车用户及出行特征,公共自行车出行的影响因素,公共自行车对其他交通方式以及健康、环境的影响。②不同地区公共自行车用户社会经济属性和出行特征存在差异。出行目的与公共自行车出行时空规律相关。③影响公共自行车出行的因素主要有用户感知、气象特征和建成环境。公共自行车出行对交通系统、城市环境及居民健康产生了积极影响。④中国公共自行车的发展实践需要从经营运作、规划管理、系统服务、宣传推广4个方面进行提升。     

河北平原第四纪地层划分研究

通过对以往地层岩性、成因类型、结构、标志层1、4C、古地磁、钻孔等资料的重新分析与对比,依照《中国地层指南》对河北平原第四纪地层进行了重新划分和修订。以2.58 Ma为第四系下限,以0.78 Ma为中更新统底界,以相当深海氧同位素5阶段开始的0.128 Ma为上更新统底界,以大体相当深海氧同位素1阶段开始的0.01 Ma为全新统底界,修订后的河北平原第四系厚度减小40~220 m。该文是在以往研究基础上对河北平原第四纪地层划分的一次探讨,其成果为建立华北平原含水层结构模型搭建了平台。由于一些小区缺乏古地磁测年资料,而标志层、沉积物颜色特征界限又不明显,故影响了第四系下限和各统底界划分精度。     

基于GIS-DEA的城市规划实施效率研究

以空间和非空间构成的城市新复合体理论为基础,把城市规划实施效率评价分成空间效率评价和非空间效率评价.构造空间转移率和吻合率指数,利用GIS空间分析技术评价空间效率,运用数据包络分析DEA模型中的综合效率指数评价非空间效率.以合肥市总体规划实施效率评价为实证,具体应用了基于GIS-DEA的城市规划实施效率综合评价技术,结果表明:基于GIS-DEA的技术方法能有效克服传统的主观定性评价技术的不足,可以更客观、理性和全面地评价城市规划实施效率,为城市规划实施效率研究提供一定的参考价值.     

海岸风沙地貌台风响应研究的现状与趋势

基于台风对海岸风沙地貌影响研究发展的简要回顾,概括了国外近期在海岸沙丘风暴响应的差异性及其机理、风暴响应沉积特征以及新技术应用等方面的主要进展,认为国内适时开展台风对海岸风沙地貌形态与沉积特征影响研究十分必要,建议以华南为研究区域,通过对台风前后不同类型海岸沙丘形态变化的高精度测量、非台风季风沙运动过程的定位观测以及沙丘沉积物的系统采样分析等,研究华南海岸风沙地貌形态和沉积变化与台风间的相互联系,探究台风对华南海岸风沙地貌的作用规律,建立华南海岸风沙地貌的台风响应模式。     

基于企业服务总线的网格GIS集成研究

在面向服务的分布计算架构中,企业服务总线(ESB)提供了服务间智能化集成、管理、中介和交互功能。在利用网格架构的面向服务体系结构中,总结如何利用ESB灵活、开放的集成异构多源的GIS平台和数据源。整体架构基于OGSA,服务集成采用ESB,网格门户和实际GIS平台通过ESB连接,形成基于总线消息驱动的智能化服务集成网格系统。该系统将在Internet平台上广泛互联现有的GIS资源,实现GIS"单系统映射"。通过细粒度服务搭建和配置,生成GIS实例,直接而简单地满足具体的业务需求。     

人工沟渠对流域水文格局的影响研究

人工沟渠是指以排水和灌溉为主要目的的人工挖掘的水道。目前,国内外对人工沟渠的研究主要集中在控制沟渠对农田或斜坡影响的水文过程上,而有关人工沟渠对流域水文格局影响的研究比较少,并且缺乏人工沟渠景观及其所携带污染物管理的研究。在流域的尺度上,从人工沟渠对流域径流、污染物传输和水文连通性的影响三方面,详细阐述了人工沟渠对流域水文格局的影响;并对目前人工沟渠对流域水文格局影响研究中存在的问题进行了讨论,同时指出了需要进一步开展的相关研究工作。