城市不透水面遥感估算

由于人口快速增长和农村人口向城市迁移,城市不透水面积也在持续快速增长。加速的城市扩张和无监控的城市开发会导致诸多生态环境问题。本文利用Landsat影像,采用附有限制条件的线性光谱混合分解、植被覆盖度与不透水面负相关模型、监督分类三种方法对南京城区的不透水表面分布进行空间分析。通过评估这三种方法提取的不透水面的精度和分析和种方法受其主要人为因素的影响大小以及不透水面的提取过程,表明了线性光谱混合分解方法较优。     

一种改进的城市不透水面指数

以Landsat-8为数据源,美国波士顿为研究区,在归一化差异不透水指数(NDISI)基础上,进行热红外波段细化,提出修正归一化差异不透水面指数(Modified NDISI,MNDISI),并对二者进行比较。结果表明,NDISI得到的不透水面总体精度和OK系数分别为84.19%和0.68,MNDISI提取的不透水面总体精度和OK系数达到87.52%和0.749。MNDISI相比NDISI,提取不透水面的效果更优。     

城市不透水面遥感研究进展

不透水面作为衡量城市化程度和环境质量的重要指标之一,受到人类越来越多的关注.不透水面的大小、位置、几何形状、空间布局以及透水面与不透水面的比率,显著影响了区域生态环境的变化.利用多种遥感数据和方法进行不透水面的提取和制图已成为研究热点之一.从传统遥感方法、基于光谱与几何特征方法、人工智能方法等方面总结了不透水面的遥感提取方法,介绍和评析了各种方法的原理、特点和应用范围,并对未来城市不透水面的提取方法与应用进行了展望.     

基于混合光谱分解的城市不透水面分布估算

城市化的一个重要表现就是不透水面分布比率的上升,城市内部不透水面分布是城市生态环境的一个重要指标。对于规模较大的大城市,采用高性价比的中等分辨率影像,获取不透水面的分布,是当前国际研究的一个热点。本研究利用Landsat 7的ETM 影像,在线性光谱分解的技术上,提取了上海市的不透水面分布并对其空间特征进行了分析。研究揭示,ETM 影像对于城市尺度的信息提取,其成本是较低的;对于城市地域来说,利用植被、高反照度、低反照度和裸露的土壤四种最终光谱端元的线性组合,可以较好地模拟ETM 波谱特征,而除了水面以外的高反照度、低反照度两种最终光谱端元,可以较好地表达城市不透水表面信息。结果显示,利用中等分辨率影像对上海中心城区不透水面分布提取的精度还是令人满意的,总体上,上海市不透水面分布比率较高,不透水面分布的空间差异进一步揭示了城市土地覆被空间结构以及城市空间扩展的差异性。     

泸水市增强型不透水面指数的时空演变分析

针对边境地区的贫困县在我国扶贫攻坚政策的推进和“一带一路”合作倡议的实施下快速发展这一现象,该文以毗临边境的怒江傈僳族州泸水市为研究区,利用增强型不透水面指数(ENDISI)对泸水市2013—2021年不透水面进行了提取并对其时空演变进行了分析。结果表明：(1)ENDISI指数可以较好地实现对高山峡谷地区的不透水面提取;(2)在2013—2021年,泸水市不透水面共增长了60.18%,实现了较大幅度增长,其下辖各乡镇不透水面均有显著增长;(3)通过标准差椭圆分析,泸水市不透水面扩张主要沿怒江沿线扩张,且具有明显的方向性。     

基于Landsat 8数据的城市不透水面及其与热环境的关系研究

利用Landsat8数据,以成都市为研究对象,采用光谱混合分解模型研究估算成都市的不透水面分布信息。通过MNF变换和PPI指数运算,确定高、低反照率,植被及土壤四类光谱端元,并利用Landsat8新增的卷云波段去除云、土壤、沙地等噪声和MNDWI指数去除水体。修正后的高、低反照率组分含量之和即为不透水面含量的估计值。通过将不透水面信息与利用TIRS11波段反演的地表温度进行回归分析,发现两者呈正相关。     

泰安市区不透水面覆盖度遥感估算研究

区域不透水面覆盖度是该区域城镇化程度、生态环境状况的重要指示因子。针对传统线性混合像元分解丰度图经常出现负值或者大于1的情况,采用完全约束最小二乘混合像元分解方法,利用泰安市市区Landsat8 OLI遥感影像提取了其不透水面分布状况,运用高分辨率遥感影像随机采样进行了精度检验,并对该区域不透水面空间特征进行了分析。结果表明:该文方法对泰安市市区不透水面分布提取的精度较高;植被、水体、高和低反照率不透水面4种光谱端元的线性组合,可以较好地模拟OLI影像的波谱特征;高、低反照率不透水面两种光谱端元可以很好地表达泰安市市区不透水面信息。     

地表不透水面信息遥感的主要方法分析

全球范围内的城市扩张已使得大量的不透水面取代了以植被为主的地表自然景观,并给生态环境带来了明显的负面影响。不透水面作为一个影响生态环境的关键因子已引起了全社会的广泛关注。如何及时快速地掌握不透水面的空间分布信息,准确无误地量化不透水面的动态变化信息,是城市规划、环境保护亟待解决的现实问题。而遥感以其快速、大范围、多尺度、可重复的对地观测优势为解决这一问题提供了很好的解决方案。不透水面遥感研究经过近十几年的发展已有了长足的进步,多种针对不透水面信息反演的遥感创新技术与方法被相继提出。本文重点分析了这些针对遥感不透水面提出的创新技术,详细地指出了它们的优势和不足,并在此基础上总结了中国遥感工作者在不透水面遥感方面的研究工作。当前许多不透水面信息的反演精度都可以达到85%以上,但是不透水面与裸土和阴影信息的混淆仍是困扰不透水面信息精准反演的主要问题。由于大部分不透水面材料具有和砂土石同源的特点,因此在现有影像光谱分辨率不足的情况下,单靠光谱是很难进一步提高不透水面信息的反演精度,而借助LiDAR等其他辅助数据,将有望帮助解决这一瓶颈问题。     

利用多源遥感数据进行城市不透水面覆盖度估算

利用深圳实验区4种不同传感器获取的遥感数据,通过CART算法进行城市ISP估算。讨论了多光谱遥感数据的不同波段在ISP估算中的重要性,比较了针对三种不同中分辨率影像建立的ISP估算模型在性能上的差异。实验结果表明,近红外波段对ISP估算结果的贡献最大,具有较高空间分辨率和成像辐射质量的遥感影像得到的估算结果精度较高,所有的估算结果均在实际ISP分布范围的两端分别存在着高估和低估的现象。     

Fuzzy ARTMAP算法在城市不透水面估算中的应用研究

为了克服线性光谱混合分析模型的缺陷,兼顾Landsat ETM+和Quickbird遥感数据多源信息及Fuzzy ARTMAP神经网络自适应学习的优势,提出了利用Fuzzy ARTMAP方法来估算城市不透水面覆盖度(ISP)。以武汉市为例,结果表明,与线性光谱混合分析模型相比,基于Fuzzy ARTMAP神经网络方法估算结果精度较高,与实际城市不透水面覆盖度分布范围一致。     

基于不透水面和引力模型的城市建成区提取与分析

本文以不透水面为基础,采用面向对象的方法对城市建成区进行提取,并有效地划分城市内各组份的归属,突破以往依据行政界线划分城市建成区的观念,之后应用引力模型,对提取的城市建成区进行等级划分与动力机制分析,便于快速掌握城市发展重心、了解城市发展方向,为城市规划和管理提供依据。实验表明,以不透水面为标志提取的范围,基本能够正确表达城市建成区范围;用引力模型求取的城市主建成区范围基本与实际城市中心范围相吻合。     

一种快速提取不透水面的新型遥感指数

首次采用复合波段的形式创建了归一化差值不透水面指数(normalized difference impervious surfaceindex,NDlSI).它可以用于大区域范围内快速、自动地提取不透水面信息.通过Landsat ETM 和ASTER两种影像的实验证明,新的指数能够有效地增强不透水面信息,并具有较高的提取精度.     

基于地震监测应用的地表温度和长波辐射数据对比分析

从数据本身特征及其应用2个方面对地震监测中常用的地表温度(land surface temperature,LST)和长波辐射(outgoing longwave radiation,OLR)数据进行了对比分析。利用全球数据进行的对比分析结果表明,2种数据在高纬度和中纬度地区具有空间分布上的一致性,但在赤道及低纬度地区则表现出明显差异,认为这一差异与云量分布关系密切;根据我国大陆的云量分布特点选择特征点进行LST和OLR的对比分析表明,云量大于65%的区域,二者的同步性较差,云量低于65%的区域,则同步性较好。据此,以同步性较好的青海地区和同步性较差的中南部区域为试验区,对比了2种数据的涡度计算结果。研究表明,在地震监测应用中,利用2种数据获得的地震异常信息在时、空、强特征上表现为相同或不同都是可能的,LST主要是对增温现象的反映,而OLR则侧重于对整个地-气系统异常的综合反映。     

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。     

基于遥感影像对济南城区不透水面的变化监测与分析

不透水面面积变化反映了社会的城市化进程和经济发展水平,济南市作为山东省的省会城市,代表着山东省的发展水平,不透水面的信息是准确地了解山东省经济发展必不可少的要素.为准确地了解济南不透水面变化和经济发展水平,本文对济南市城区训练样本进行选择,训练分类器,使用支持向量机(SVM)的分类算法,在Matlab中将2008年和2...     

基于半约束条件下不透水面的遥感提取方法

不透水面作为城市生态环境的一个重要指标,被广泛应用于城市扩张监测、热岛效应分析及人类活动影响等方面的研究中。线性光谱混合模型构造简单、物理含义明确,是估算不透水面的主要方法。但是全约束的线性光谱混合模型容易在不透水面覆盖较低的地区(0~20%)出现高估,而在不透水面覆盖较高的地区(80%~100%)出现低估。因此,以黑龙江省富锦市为实验区,利用Landsat5 TM图像,讨论了线性光谱混合模型在不同端元数目和约束条件下对不透水面的估算精度,发现三端元(高反射率地物、植被及土壤)半约束条件的线性光谱混合模型估算结果最优,其均方根误差为16.71%,并结合地表温度和植被覆盖度辅助分析,去除了水田对不透水面估算的影响,提高了不透水面的估算精度。     

植被调节下的干旱区不透水面覆盖率遥感估算方法

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的居住区指数模型（HSI）广泛应用于区域尺度城市不透水面扩张监测。但是,在干旱区由于受到裸岩、沙漠、戈壁等低植被覆盖区干扰,HSI算法的精度和适应性受到了一定的影响。为解决这一问题,本文利用植被覆盖度作为调节系数,对灯光数据与植被指数进行动态调整,构建了适用于干旱区的城市植被调节不透水指数（VAISI）;然后采用SVR模型,通过机器学习的方法构建了城市不透率参考数据与VAISI之间的非线性关系模型,实现对干旱区区域尺度不透水面覆盖率估算;最后,对模型估算结果进行了精度验证和比较分析。试验结果表明：在干旱区,VAISI解决了由于灯光溢出问题及城市周边裸土等低植被覆盖等因素导致的城市周边裸土像元不透率估算过高问题,一定程度上提高了城市内部不透水面空间分布信息的表达能力,有效克服了非灯光区估算结果高于背景值的现象。平均相关系数R由0.69提升到0.79,RMSE由0.17降至0.14。     

徐州市城市不透水面变化及其影响因素分析

基于多年遥感数据,分析徐州市1997-2017年间城市不透水面的时空变化特征及其影响因素.研究表明:①随着城市经济社会的持续发展,城市不透水面增长是一种普遍现象和必然趋势.但研究区内,城市不透水面时空变化特征既复杂多样,也存在一些共性特征.②自然条件和经济社会发展状况对城市不透水面变化都有影响,但自然条件主要影响不透水面空间结构特征,而经济社会因素主要影响不透水面变化的规模和速率.③研究区内经济发展因素对城市不透水面变化的作用要大于人口因素,但不同等级城市影响其不透水面变化的经济动力不同,大城市受多种经济因素综合作用,不透水面变化速率较稳定,而小城市影响不透水面变化的经济因素较为单一,不透水面扩张速度起伏不定.     

CBERS-02B多光谱数据在城市不透水面 估算中的可用性研究

以厦门岛为研究区,以CBERS-02B的CCD影像为数据源,采用基于可变端元的线性光谱混合模型估算了城市不 透水面组分含量,并探讨了该方法的实现过程与优势。通过端元评估确定了研究区的４个典型端元,即高反射不透水 面、低反射不透水面、高反射土壤和植被。在此基础上,以高、低反射不透水面端元的组分含量对城市不透水面含量 进行估算。精度评价结果显示：基于可变端元的方法要优于一般带全约束法;而在混合像元分解过程中加入全色波段 （band5）有助于提高模型估算精度,使得在像元尺度的精度与采用Landsat的已有报道相近,而在土地利用单元尺度实 现了对城市不透水面的无偏估计。研究实例也表明,尽管目前CBERS-02B数据在辐射定标和地理定位等方面还有待改 进,通过采用适当的处理过程和技术手段,依然能利用该数据对城市不透水面进行有效估算。