支持向量机的北京城市热岛模拟:热岛强度空间格局曲面模拟及其应用

将支持向量机(SVM)曲面拟合算法引入城市热岛强度曲面模拟研究,以MODIS的地表温度产品(LST)数据为例,对2006～2008年北京地区城市热岛强度进行支持向量机(SVM)曲面拟合.敏感性分析和精度评价表明该算法精度较高,能够用来表征城市热岛的空间格局特征.应用结果表明,凭借该算法可对地表城市热岛制图.在年内和年际...     

机器学习算法在森林地上生物量估算中的应用

森林地上生物量是森林生产力的重要评价指标,对其进行高效监测对维持全球碳平衡和保护生态系统具有重要意义。本文首先基于冠层高度模型数据,通过分水岭分割算法得到单木冠幅边界;然后在单木冠幅范围内提取23个LiDAR变量,结合佩诺布斯科特试验森林的87组实测数据,利用随机森林和支持向量机建立森林地上生物量估算模型;最后对样地模型估算的结果进行了比较,讨论了预测结果及其精度。结果表明:本文选用的随机森林模型和支持向量机模型在估算森林地上生物量的应用中获得了较高的精度;并且,随机森林模型在基于机载雷达数据估测森林地上生物量中的估算精度更高,模型泛化能力更强,制图精度也更好,具有更好的适用性。     

城市热岛时空变化特征及演变规律研究——以扬子江城市群为例

使用MODIS地表温度夏季影像,通过均值-标准差法和空间叠加分析,研究了扬子江城市群2000—2017年城市热岛时空变化与演变规律特征.结果表明:扬子江城市群热岛效应逐年增强,且强热岛主要体现在长江以南的苏州市、无锡市、常州市、南京市4个城市;城市群中各个城市的城市热岛都呈现由主城区向周围扩展的特征,其中,南京市呈现"...     

武汉市热环境时空分布特征

针对城市热岛效应的演化规律问题,该文以2002年7月9日湖北武汉市的Landsat遥感影像和中分辨率成像光谱仪遥感影像为研究基础,采用归一化差分植被指数,归一化建筑指数,修正后归一化水体指数分别提取了武汉市的植被区域、建筑区域、水体区域,采用密度分割方法对武汉市白天和晚上的温度进行了分区,利用改进的间隙度维数对武汉市热环境白天和晚间的分布特征进行了研究。实验结果表明:对于城市特高温区,白天比晚上的面积大而且集中;对于城市特低温区,白天比晚间面积小而且分散;为研究城市白天和夜间的热岛效应变化提供了一定的参考依据。     

济南市中心城区地表热环境时空变化分析

针对目前众多学者主要针对夏季热环境进行研究,分析方法相对单一,且融合地理探测器等多种方法针对不同季节相关分析研究相对较少的问题,该文基于2017-2018年Landsat8遥感数据,反演济南市中心城区四季的地表温度,综合运用景观格局指数法和剖面法分析不同季节热环境空间分布变化;利用相关性分析方法和地理探测器模型针对地表遥感指标和热环境进行相关性和影响力研究.结果表明:济南市中心城区除冬季,地表温度分布东高西低,与 自然地表、工业生产、人口活动等区位要素关联密切;气温骤降与骤增导致温度斑块割裂、聚合;水体、水汽与建筑的交互作用对春、夏、秋季的城市热环境影响最大,水体与不透水面(交互因子:0.392 952)对冬季热环境交互影响最大;城市热环境的空间分异特征受多因子影响,其中植被与水体(交互因子:0.379 927)、植被与水汽(交互因子:0.380 707)协同降温效应最优,建筑与植被(交互因子:0.278 922)协同保温效应最优.     

艾比湖流域典型绿洲热环境时空变化特征分析

针对目前绿洲地表温度时空变化的研究较少的现状,该文采用覃志豪单窗算法,利用1990年、1998年和2011年三期Landsat数据对精河县的地表温度进行反演,并查询实时陆面地表温度进行对比检验;分析了不同时期精河县地表温度分布格局,将反演的地表温度划分为低温区、次低温区、中温区、次高温区、高温区和极高温区。研究得出:各温度区间的分布范围发生了巨大变化;反演结果符合水体温度最低、绿洲次之、裸地最高的"冷岛"现象。结果表明利用Landsat数据反演地表温度是可行的。     

基于支持向量机的元胞自动机及土地利用变化模拟

提出了利用遥感数据，并采用支持向量机来确定元胞自动机非线性转换规则的新方法。元胞自动机在模拟复杂地理现象时，需要采用非线性转换规则。目前元胞自动机主要采用线性方法来获取转换规则，在反映复杂的非线性地理现象时有一定的局限性。以城市扩张的模拟为例，将模拟城市系统的主要特征变量映射到Hilbert空间后，通过SVM建立最优分割超平面，分割超平面的分类决策函数由径向基核（Radial Basis Kernel）构造。利用历史遥感数据校正超平面的决策函数，确定城市元胞自动机的非线性转换规则，计算出城市发展概率。利用所提出的方法，对深圳市1988-2010年的城市发展进行了模拟，取得了较理想的模拟效果。研究结果表明，基于SVM-CA模型的模拟精度比传统MCE方法模拟精度高，MoranⅠ指数与实际更为接近。     

城市空间结构对城市热环境时空异质性分布影响研究EI北大核心CSCD

城市热岛效应,即城区温度高于周边农村的现象,对社会、经济、环境和人类健康等产生诸多负面影响,全面探究影响城市热环境的驱动机制对于城市可持续发展有着重要意义。论文以吉林省长春市为例,综合利用多源遥感、气象站点、无人机测温、统计资料等数据,构建长春市城市精细化三维空间结构数据集和三维热环境数据库;使用定性与定量结合的方法,通过空间分析、三维模拟、统计分析等手段系统探讨了城市空间三维结构对于城市热环境时空异质性分布的影响;主要内容如下。     

Sentinel-2与Landsat 8数据组合下的多特征冬小麦面积提取

遥感卫星的波段设置、信噪比及传感器观测角度等因素都会影响作物提取精度。为充分挖掘与发挥Sentinel-2卫星多光谱成像仪(MSI)与Landsat 8陆地成像仪(OLI)在冬小麦信息提取方面的优势,本文以商河县为研究区,基于两数据源的光谱特征、纹理特征、植被指数特征组合数据,利用随机森林(RF)与支持向量机(SVM)对冬小麦进行提取。结果表明:基于单一影像的最优Kappa系数与最优OA分别为0.89和95.13%,基于组合数据源的最优Kappa系数为0.92,最优OA为95.28%,两数据源组合的精度优于单一数据源提取精度;数据组合效果与分类器的性能有关,RF的Kappa系数相对于SVM分别提升0.04、0.20和0.11,OA分别提升2.41%、11.31%和6%,RF对冬小麦提取精度优于SVM。本文研究结果对于构建中高分辨率影像组合的典型农作物分类提取体系具有重要意义。     

城市热环境格局动态演变特征的遥感研究--以兴平市为例

以兴平市1988～2010年22年间热环境格局动态演变特征为研究对象,基于Landsat TM热红外波段数据,采用单窗算法反演获得了研究区不同时相的热环境数据,采用中误差的热岛类型划分方法进行归一化处理,借助图谱等分析手段对兴平市22年间的热环境格局动态变化特征进行了分析。结果表明：常温区在兴平市热岛类型中占主导地位,兴平市不同时期热岛类型面积由高到低依次为：常温区＞热岛区＞绿岛区＞强热岛区＞强绿岛区;22年间兴平市热环境类型中常温区变化最大,且主要流入绿岛区;同时,局地热环境特别是城市建成区内则表现为热环境加剧与恶化的态势;整体来看,兴平市1988～2010年22年间城市热环境状况趋于良好。     

机器学习法在面向对象影像分类中的对比分析

针对如何选择遥感影像面向地理对象分类方法的问题,该文面向地理国情普查中的地表覆盖分类应用,以3个典型区域(山区、平原、城区)的多源高分辨率遥感影像为实验数据,从分类效果、分类精度等方面对比分析3种分类方法(支持向量机、决策树、随机森林)的优劣。在相同影像分割、特征提取、样本采集条件下,通过333组分类实验,得出以下规律:支持向量机分类方法稳定性强,分类速度快,但对特征数的要求高,特征数目与总体精度、地物环境之间的规律性不强,从而增加了特征提取与选择的难度,而随着特征的增加,决策树、随机森林的总体分类精度均为先升高后降低,最后趋于平衡。最后,综合随机森林对特征的优选机制和支持向量机的高分类精度,得到新的组合分类器。     

统计回归分析算法校正AW3D30高程误差适用性研究

针对AW3D30在不同区域存在高程误差存在明显差异的问题,该文选取秦岭高山、中山以及低山3个地貌类型区,1:50 000 DEM作为参考数据,在数据预处理之后,通过提取一定量采样点与验证点及其地形参数和森林覆盖率指数,利用多元回归模型、随机森林和支持向量机算法校正AW3D30高程误差并对其适用性进行探讨.实验结果表明,...     

城市热环境数据库与可视化共享平台研究

城市热环境科学数据库能够为该领域的基础和前沿研究提供数据资源保障和技术支撑服务,迫切需要进行相关的科学研究和平台建设。系统分析城市热环境科学数据库及其可视化共享平台研究的目标与意义、研究内容与思路,指出拟解决的关键问题与特色创新。对城市热环境数据库与可视化共享平台建设具有现实参考价值,对促进城市热环境信息共享和实现环境可持续性城市建设有重要意义。     

北京市昌平区土地利用/覆盖变化的遥感监测与热环境响应分析

以北京市昌平区1999年和2006年两个时相的Landsat TM遥感影像为主要数据源,在ENVI 4.7及ArcGIS 9.3软件支持下,提取该区土地利用与覆盖变化以及地表温度和热环境演变的信息。研究结果表明,该区的土地利用/覆盖变化与地表热环境之间存在着定量关系,能够较好地揭示该区城镇的扩展变化与生态环境的相互关系...     

城市表面反射率变化对室外热环境的影响研究

城市建筑持续扩展加剧了城市热环境的恶化,新型冷材料作为缓解热环境的新技术具有其独特的优势。为定量分析建筑物表面材料反射率变化对室外热环境的影响,本文利用无人机倾斜摄影数据和实测气象数据,基于ENVI-met模拟分析反射率变化对室外热环境的影响。结果表明,无人机倾斜摄影数据能够满足ENVI-met建模的精度要求,且获取方式灵活、方便;ENVI-met能够较准确地模拟城市热环境的分布。     

乌鲁木齐市主城区热环境与下垫面关系研究

随着"西部大开发"推进和"丝绸之路经济带"的加快建设,西部地区城市化快速发展带来一系列环境问题,为探究乌鲁木齐市主城区地表热环境演变规律及影响因子,该文利用2000、2005、2010、2015和2018年Landsat数据,借助GIS和遥感技术支持,提取土地利用/覆被信息(LUCC)和新型建筑用地指数(IBI),利用大气校正法获得响应的地表温度(LST),处理后形成表征地表热环境的变量,进一步对LUCC和IBI与地表热环境强度变量进行分析.结果表明:①2000-2018年,土地利用/土地覆被变化明显,近19年来,耕地、草地、林地、未利用地分别减少了183.27、30.14、16.01、28.04 km2.其中,耕地面积降幅最大;城市建设用地增加了257.33 km2,变化率达20.02％.②随着建成区不断扩展,城市高温区域快速扩张,次高温区和极高温区域逐渐向沙依巴克区、头屯河区推进.③2000-2018年,乌鲁木齐主城区热岛比例指数分别为0.14、0.18、0.30、0.27和0.32,总体呈逐年上升趋势,热环境演变明显.④LST与1BI呈显著正相关,线性拟合良好,5年相关系数分别为0.580、0.487、0.778、0.556和0.611.     

基于TM/ETM~+影像的绵阳春秋两季城市热环境特征对比分析

选取中等城市——四川省绵阳市为研究对象,以2000年(代表秋季)、2001年(代表春季)TM/ETM+遥感影像为数据源。在基于影像算法反演地表温度的基础上,对研究区春、秋两季热场剖面、建成区范围内热力景观斑块和城市热岛效应进行研究。结果表明:(1)无论春季还是秋季,地表温度高低与下垫面性质具有较大相关性,水体和植被覆盖较好的区域呈现低温,而水泥、沥青等不透水面温度较高;(2)秋季相对春季而言,温度相对较高的热力景观类型面积减少,而温度较低的热力景观类型面积增加。分析热力景观异质性指数发现,优势度指数值春季大于秋季,说明春季存在较明显的优势斑块;(3)运用城乡平均温度对比法和热岛面积指数法,计算春季热岛强度值为1.77℃,秋季热岛强度值为0.78℃,由此说明,在该时段内春季的城市热岛效应强于秋季。     

《遥感影像的城市热环境综合信息图谱研究》出版

[本刊讯]由余明编著的《遥感影像的城市热环境综合信息图谱研究》一书,已于2011年10月由测绘出版社出版。