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。

成都市不透水面时空变化分析

随着城市化进程的加快,以水泥和沥青面为主的不透水面逐渐取代了自然景观,成为城市的主要地表景观。研究采用TM中分影像,对比分析了归一化差值不透水面指数法和城市建成区指数法提取不透水面的效果,成功提取研究区不透水面信息,并分析不透水面在城市区域的时空变化。成都市第一圈层行政区内的不透水面明显多于第二圈层,并呈现"一主、多点"的分布格局,主要分布在中心城区、周边县城、产业园区和工业园区,与城市建成区密度形态一致。随着城市发展,不透水面大量增加,向西和向南扩张明显。

一种基于TM影像的不透水面信息提取方法

针对TM影像不透水面提取的研究,通过综合分析被广泛应用于提取不透水面的归一化差异不透水面指数法和归一化差异植被指数法,从而提出一种改进的快速提取不透水面的实验指数组合法,即通过将植被指数取反减去水体指数。以高分影像ZY3和可提供经纬度信息的Google Earth作为参考,将归一化差值不透水面指数、归一化差值植被指数和实验指数组合法得到的提取结果分别进行评价,获得了图像的分类精度,对比可知试验组合指数法的精度高于其他两种指数结果,其精度为88.16%。

多时相影像福州市不透水面对城市地表温度的空间分布研究

随着城市化进程的加快,城市热力场也随之发生变化,从而影响着城市区域环境、社会经济以及社会环境。由于NDVI具有季相变化的不稳定性,本研究采用两个时相TM/ETM+影像分析福州市及其周边地区不透水面对热力场的时空分布变化状况。为了获取精确的城市不透水面信息,本实验采用NDVI二元法结合2000年同区域的IKONOS影像提取不透水面信息。通过定量分析不透水面百分比、NDVI与地表温度的关系,得出不透水面百分比与城市地表温度呈线性相关,其相关系数在0.7左右;尤其30%以上的不透水面对地表热环境的空间分布影响最为突出,因此,相对于不稳定的NDVI而言,不透水面信息能更好地反映城市热环境的空间分布状况。

基于Landsat-8的开封城区不透水面提取

基于支持向量机的监督分类方法以及目视解译等多种方法实现了开封城区不透水面的提取,并对提取方法和结果进行讨论。实验结果表明:①基于SVM的监督分类方法精度比较高,较适合开封主城区不透水面的提取;②开封市主城区北部和西部透水情况较好,南部和东部透水情况较差,开封市主城区建设呈现向西部和北部发展的态势;③开封市主城区建设过程中也注意到对于生态环境的保护,植被和水体等保持有一定的稳定性。同时这些实验也为不透水面遥感提取技术系统中方法的选择及政府相关部门提供了客观参考。

基于NDISI的七台河市不透水面信息提取

基于遥感手段,利用TM影像,对黑龙江省七台河市进行不透水面信息的提取,选取的方法是改进的归一化不透水面指数法(NDISI).这种方法利用各个波段反射率的强弱的特点突出不透水面信息,对结果利用阈值法加以提取,并进行了精度验证.经验证,七台河市的不透水面信息被较好的提取出来了,总精度达到了81.7%,kappa系数达到了0.7162.经过验证,证明归一化不透水面指数法(NDISI)在该地区能够得到较好的应用,也为大范围的不透水面制图提供了指导.

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。

许昌市不透水面的遥感提取与分析

以许昌市辖区为研究区,利用归一化差值指数法进行不透水面信息的提取,并引入植被覆盖指数、地表温度数据,对近10年来许昌市不透水面的变化情况进行了分析。结果表明:近10年来,许昌市不透水面覆盖度总体呈上升趋势,其中北部为增长最为迅速的地区;不透水面覆盖度与植被覆盖指数呈负相关,与地表温度呈正相关。

基于Landsat OLI数据的不透水面提取方法对比研究——以长株潭城市群核心区为例

不透水面的分布规模和空间格局是影响区域生态系统和环境变化的重要指标。该研究基于LandsatOLI遥感影像,以长株潭主城区核心区为研究区域,进行了归一化建筑指数法、归一化差值不透水面指数法和最小噪声分离结合支持向量机分类法3种方法提取不透水面信息的综合比较。结果表明:MNF结合SVM方法步骤相对较多,在选取端元和去除水体掩膜等方面都存在人工干涉,受人工影响较大;归一化建筑指数法虽然能快速地提取不透水面,但存在裸土与不透水面混淆的情况;而归一化差值不透水面指数法可有效区分裸土与不透水面,提取精度高于其他2种方法。最终选择归一化差值不透水面指数法,提取研究区2013年、2015年的不透水面信息,分析了其空间格局和扩展情况。

归一化遥感指数的应用发展研究

植被、建筑、水体和不透水面作为影响城市热环境的主要因素,其归一化遥感指数一直是广大学者研究的重点内容。从不同方向分析研究归一化遥感指数的产生和发展,为应用研究提供借鉴。

基于改进型不透水表面指数的城市V-I-S特征研究——以兰州市为例

为了更好的利用光谱指数特征对城市V-I-S地表覆被格局特征进行研究,在深入分析研究区基本组分地表覆被类型特征后,通过创建改进型归一化差值不透水表面指数(MNDISI),并结合改进型归一化差异水体指数(MNDWI)、土壤调节植被指数(SAVI),以及不同地表覆被类型在近红外和短波红外波段的平均反射率值等六组参数作为主要特征,基于Landsat TM影像,在面向对象的最邻近分类器中进行城市V-I-S基本组分地表覆被类型信息的提取与分类,精度评价得出生产者精度、用户精度、总体精度和Kappa系数分别达到92.5%、88.4%、87.5%和0.85以上.结果证明该方法实现了大范围区域城市V-I-S基本组分地表覆被类型信息和格局特征的自动准确提取.

区域尺度不透水面遥感提取研究——以宁波市为例

不透水面信息提取对于城市化进程研究、"海绵城市"规划建设和生态环境保护有着重要的意义。针对宁波市区域尺度不透水面提取的需求,基于2015年的Landsat OLI影像,分别采用线性混合像元分解法、生物物理组成指数和归一化不透水层指数实现宁波市不透水面提取,并利用地理国情普查数据和邻近时期的高空间分辨率影像对结果进行验证。结果表明:三种算法均能反应出宁波市不透水面空间分布,但相对于其他两种算法,线性混合像元分解法提取的不透水面精度相对较高,MAE和R为13.4%和0.89,能更好地应用于宁波市不透水面信息提取,为后续区域尺度不透水面变化监测提供基础。

一种基于NDISI的复合权重波段双差值不透水面提取指数

针对现有遥感指数提取不透水面取结果中混有沙地、裸土等噪声的问题,本文在传统NDISI的形式基础上,提出一种新型的复合权重双差值不透水面指数(Composite-Weighted Double-Difference Impervious Surface Index,CWDDISI)。通过波段的2次差值扩大不透水面和裸地的光谱表现差距,并以植被指数和夜光灯数据作为约束权重,以此提高热红外波段中的不透水面信息比重的同时降低噪声地物的干扰。本文利用Landsat8 OLI-TIR、Landsat7 ETM+以及Sentinel-2A光谱数据,结合珞珈一号、DMSP-OL以及VIIRS/DNB夜光数据,选取广州市、西安市、咸阳市以及深圳市、北京市为实验区展开对比实验。研究结果:①CWDDISI具有很好的多区域适用性。在2018年的数据集上,相较于NDISI,CWDDISI在以山地为主的广州市试验区和以平原为主的西安市、咸阳市实验区中,其不透水面提取总精度分别提高了6.02%和7.56%,Kappa系数提高了0.078和0.104;②CWDDISI具有很好的多时相数据适用性。实验选取2002年和2016年的Landsat7 ETM+多时相数据,以深圳市和北京市为实验区展开对比;相较于NDISI,CWDDISI的不透水面总精度分别提高了1.74%和2.13%,Kappa系数分别增加了0.028和0.076。通过实验对比结果可证明,CWDDISI能够克服传统不透水面指数难以区分不透水面信息和裸土区域的问题,为后续不透水面指数的研究提供参考价值。

上海市快速城市化过程中地表温度与地表覆盖的关系研究

城市热岛是城市化过程带来的生态环境效应之一。城市温度升高不仅使得资源消耗增加,而且影响城市居民的生存环境和生活质量。为缓解城市热岛效应,对城市热岛的影响因素进行分析显得尤为重要。采用Landsat TM影像数据,以上海市外环内区域为研究对象,反演了5、11月的城市地表温度、归一化植被指数、改进的归一化差异水体指数和不透水面率,定量分析了它们之间的相互关系。结果表明:(1)城市地表温度与归一化植被指数、改进的归一化差异水体指数具有显著的负相关,与不透水面率具有显著的正相关。(2)城市地表温度的空间分布具有明显的季节特征,5月地表温度较高的区域主要分布在北部区域,而11月地表温度较高的区域在整个研究范围内均有分布。(3)季节因素对城市地表温度与地表覆盖参数的相关性影响较明显。多元回归结果表明,5月城市地表温度与归一化植被指数相关性最大,降温效果绿地大于水体大于城市不透水面;11月城市地表温度与改进的归一化差异水体指数相关性最大,降温效果水体大于城市不透水面大于绿地。(4)城市绿地和水体对于调节城市地表温度具有显著作用,该结果可用于优化城市格局,缓解城市热岛效应。

石家庄中心城区不透水面提取及空间格局分析

以石家庄中心城区为研究区,基于Landsat8遥感影像,对比分析线性光谱混合分析法和归一化差值不透水面指数在平原区不透水面信息提取中的精确度,从而确定石家庄中心城区这种平原区不透水面提取的最佳方法,并对石家庄中心城区不透水面空间分布格局进行分析。结果表明:线性光谱混合分析法提取精度较高,RMSE(root mean square error)为0.246。石家庄中心城区不透水面面积占比为77.81%,其中,桥西区、裕华区、新华区和长安区不透水面面积占比分别为84.47%、80.45%、75.90%、74.96%,空间分布相对分散。本研究可为石家庄城市空间布局及规划建设提供数据支撑。

南京市地表参数变化与热岛效应时空分析

利用南京市1989年TM和2001年、2010年ETM+卫星遥感数据,提取了3个时期的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、改进的归一化水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)、归一化建筑指数(normalized difference build-up index,NDBI)和归一化不透水面指数(normalized difference impervious surface index,NDISI)等地表参数;利用热红外波段遥感数据反演地表温度,并从时间维对比分析了3个时期各个参数的变化和产生的原因;利用回归分析方法探讨了上述地表参数变化与城市地表温度之间的关系,即地表温度与NDISI和NDBI呈正相关,与NDVI呈负相关。进一步分析表明,南京市最近20 a来不透水面和建筑面积大幅增大,植被覆盖范围减少,城市热岛效应加剧,不透水面、建筑指数与地表温度的变化趋势和城市扩张趋势一致。该研究成果对于揭示南京市热岛效应、优化土地配置和推进生态城市建设具有一定的参考意义。

城市地表温度与关键景观要素的关系

利用Landsat ETM+遥感影像,提取上海市外环线范围内的地表温度、不透水面率、归一化差值植被指数、改进的归一化差异水体指数,定量研究地表温度与城市关键景观类型之间的关系。结果表明:地表温度与不透水面率呈显著的线性正相关(R2=0.837);地表温度与归一化差值植被指数和改进的归一化差异水体指数呈非线性关系,但地表温度与正的归一化差值植被指数和正的改进的归一化差值水体指数呈显著线性关系。鉴于归一化差值植被指数和改进的归一化差异水体指数大于0时才能真正代表植被和水体,因此,建议今后研究地表温度时使用正的归一化差值植被指数和改进的归一化差异水体指数;地表温度与不透水面率、归一化差值植被指数和改进的归一化差值水体指数的多元线性回归分析表明,不透水面起着增温作用,植被、水体起降温作用,植被较水体的降温作用大。

多时相遥感影像福州市热场与土地覆盖分析

城市化是全球变暖和城市热岛效应的重要影响因素,影响着区域气候、环境和社会经济发展。本研究采用两个不同季相TM/ETM+影像分析福州市及其周边地区土地覆盖及其热场的时空分布。为了精确获取土地覆盖信息,采用高分辨率影像提取不透水面并获取不透水面面积百分比信息,计算各级不透水面百分比的地表温度、归一化植被指数与归一化建设用地指数的平均值。通过各级平均值定量分析归一化植被指数、归一化建设用地指数、不透水面百分比与地表温度的关系,并计算各级不透水面对区域地表温度的贡献。分析结果显示:归一化建设用地指数,不透水面百分比与地表温度的相关指数分别>0.61和>0.67,明显高于归一化植被指数与地表温度的相关指数(<0.3);不同时相影像的相关性不同且夏季影像的相关性明显高于春季影像。研究表明本方法能够定量分析城市土地覆盖与热场的时空分布与变化。

河口湿地表面温度扰动特征及其关键影响因素

选取闽江河口为研究区域,通过对湿地表面温度(LST)的遥感反演,并利用剖面分析和模型构建方法分析了城市化进程中河口湿地表面温度的扰动特征。结果表明:(1)1993—2016年,闽江河口地区的土地利用/覆盖发生显著变化,湿地面积从37.00 km2减少到29.15 km2,水域、林/草地、耕地面积减少,建设用地面积大幅度增加;(2)不同土地利用类型的地表温度具有显著差异,建设用地和裸地对研究区的地表增温有显著的正贡献,水域、林/草地和湿地表现为负贡献;随着湿地面积的逐步减少,湿地表面温度扰动上升,湿地降温效果减弱;(3)城市的开发建设使得大面积的天然湿地转变为建设用地,对湿地表面温度的扰动产生巨大影响;(4)湿地表面温度与归一化植被指数(NDVI)、归一化水汽指数(NDMI)呈显著负相关,与归一化不透水面指数(NDISI)呈显著正相关;(5)NDMI和NDISI对地表温度(LST)的影响相对较强,NDVI对LST的影响相对较弱。研究结果可为河口地区的湿地保育提供有益借鉴。