近30年东平湖湿地景观格局演变研究

随着区域经济的迅速发展,工业化程度加剧以及旅游开发等人为活动的影响,东平湖湖区景观格局发生了显著变化,威胁着湿地资源的可持续利用。该文在遥感和GIS技术的支持下,以东平湖1985年、1991年、1996年、2000年、2004年、2011年、2015年7期Landsat TM/OLI影像为数据源,对东平湖湿地景观类型进行了提取。同时利用Fragstats景观分析软件,选取景观多样性、景观优势度、景观均匀度、景观破碎度等指标,在景观水平上研究了1985—2015年近30年来东平湖湿地景观格局的动态变化特征。结果表明,近30年来,湿地与湿地、湿地与非湿地之间发生着景观类型的转化。其中,裸地面积显著减少,建筑用地面积显著增加,自然水面逐渐增大,各植被景观面积没有明显变化趋势。景观格局指数的计算结果表明,研究时段内东平湖湿地景观均匀度指数波动增加,景观多样性指数趋于减小,东平湖湿地景观破碎化程度较均衡,但有加剧趋势,景观类型波动中趋于简单。     

福州市城市不透水面景观指数与城市热环境关系分析

城市化致使城市环境问题的产生,城市热环境问题就是其中之一。本文从不透水面方面研究对城市热环境的影响。根据福州市1989年和2001年LandsatTM/ETM+遥感影像数据,利用线性光谱分解法提取两时相不透水面信息,并离散化分级为中低、中、中高、高密度区4个区域,分别计算这4个区域的地表温度(LST)、归一化植被指数(NDVI),并进行相关性分析;根据阈值法和范围法分别计算不透水面的PD、AI、LPI等景观指数,结果表明:两时段内不透水面的面积有所增加,在高密度区增加明显;不透水面与地表温度的呈正相关,相关系数分别为0.66和0.71;不透水面景观指数对FISA敏感,景观指数整体的变化趋势与地表温度的变化趋势相一致,FISA值越大,温度越高,且各斑块的形状越来越复杂,空间的连续性越强;聚集度越高,人类活动也越强。     

2012～2021年西安市景观格局时空演变特征研究

以西安市为研究区,基于2000、2010、2020年土地利用数据,采用格网法分析研究西安市景观格局特征以及用地时空动态演变特征。结果表明：西安市土地利用类型转移较为活跃,主要集中于建设用地与其他如耕地之间,且耕地呈持续减少趋势,建设用地以原建设用地为中心向周围扩张,西安市在发展过程中用地类型未发生改变,但一直处于较为活跃的相互转移中。景观格局分析发现,西安市斑块密度、斑块形状水平变化幅度较小,但用地多样性呈缓慢增加状态,用地趋向多样化、均衡化。     

集成夜间灯光数据与Landsat TM影像的不透水面自动提取方法研究

利用多源遥感数据提取不透水面信息是一个重要的研究方向。针对以往研究中多需要人工选取不透水面样本进行模型训练的问题,本文通过整合夜间灯光遥感与Landsat TM影像中的空间和光谱信息实现了不透水面覆盖范围（Impervious Surface Area,ISA）的自动提取。首先根据夜间灯光的分布来定位ISA聚集的城市区域的位置,分别在城市区域内部和外部自动提取可靠性高的ISA及非ISA样本,然后通过迭代分类提取城市区域的ISA,再以此为样本对城市区域外部进行分类,最后将分类结果整合完成整幅影像的ISA提取流程。应用本方法对美国雪城地区的DMSP/OLS夜间灯光影像上提取了84个城市区域,提取精度大于95%。从中分别选择高ISA密度和低ISA密度的2个城市区域作为ISA提取的测试区,本文方法在城市区域内的ISA提取总体精度与kappa系数分别为88.23%和0.63;在城市区域外部为78.6%和0.54,均优于人工样本选取方法的提取精度,表明该方法能够实现精度稳定且高效的ISA自动提取。     

近30年天津滨海新区湿地景观格局遥感监测分析

在GIS和FRAGSTATS软件支持下,结合景观格局数量分析方法,利用1979-2008年间共6期TM遥感影像与非遥感数据,对天津滨海新区近30年的湿地景观空间格局进行了动态分析。结果表明,滨海新区湿地(以人工湿地为主),1979-2004年滨海新区湿地总面积变化不大,但各类型间转换较大,主要是自然湿地转变为人工湿地,沼泽湿地几近消失。2006-2008年,由于城市建设大量滨海滩涂湿地被围填占用,到2009年5月自然海岸线的90%以上被占用。景观破碎度增加,湿地斑块数量从137个增加到704个,同时造成平均斑块面积下降。驱动力分析表明,降雨量减少的同时,年平均气温上升是主要的自然驱动因素。和自然因素相比,人类干扰为主要人文驱动因素,表现在水产养殖为主的农业经济活动、城市建设用地占用和围海造地等方面。目前,滨海新区几乎没有自然湿地生态系统,破碎化和人工化是该区域湿地的主要特征。     

基于3S技术的野鸭湖湿地系统景观格局演变研究

野鸭湖湿地自然保护区是北京最大的湿地自然保护区,也是唯一的湿地鸟类自然保护区,因此,选择野鸭湖研究城市湿地景观格局演变特征具有典型意义。以野鸭湖自然保护区为研究对象,分析了1999年、2004年、2009年和2014年4个时期野鸭湖湿地系统景观格局演变过程,并根据景观指数分析其动态变化趋势。研究结果表明:①野鸭湖湿地面积在1999~2004年间逐渐减少,之后逐年恢复,至2014年湿地面积总数已恢复到1999年的水平,但水体的面积仍缩减一半,主要恢复的是草甸湿地和疏林湿地。②野鸭湖湿地景观格局的变化特征主要表现为:景观破碎度增加,景观形状更加复杂,景观多样性和异质性增加而优势度降低。③野鸭湖湿地斑块类型呈现如下特征:耕地连片分布,耕地开垦力度减缓;草甸湿地成片增长且优势度逐渐明显,形状复杂;水体分布聚集,2014年出现恢复现象;疏林湿地面积不断增长,呈现破碎化现象;建筑用地面积也略微增长,但分布分散;滩涂湿地面积最小,形状简单。     

近20年京津唐地区不透水面变化的遥感监测

不透水面是衡量城市化程度的重要指标之一,对京津唐城市群的不透水面进行深入研究,可以量化城市群扩张过程及其影响,对该区域多城市协调发展及规划布局具有重要意义。本文结合高分辨遥感影像、生长季及落叶季的Landsat TM遥感影像和夜间灯光数据等,采用分类和回归树（Classification and rRegression Tree, CART）算法,构建了适于京津唐地区不透水面盖度提取的技术方案,获取了京津唐地区1995-2016年共5期地表不透水面盖度专题信息,并分析了地表不透水面的时空演变规律,结论为：① 适于京津唐地区不透水面盖度提取的CART算法的最佳输入变量组合为：生长季和落叶季的Landsat TM图像以及对应的夜间灯光数据;其次为生长季Landsat TM遥感图像和夜间灯光数据组合方案。利用该组合方案,ISP估算输出结果的交叉验证精度R值可以达到约0.85,可以满足地表不透水面纵向对比分析的需要。② 从地表不透水面总面积数量值来看,1995-2016年京津唐主体城市区域整体上呈增长趋势,其中2011-2016年地表不透水面积增加愈加明显;③ 从地表不透水面盖度值的高低来看,1995-2016年京津唐中、高盖度不透水面的占比都是在不断增长的,低盖度不透水面占比存在少量下降现象,且京、津、唐3城市的主体城区各阶段变化差异较大,反映出了各城市扩张具有各自不同的时空演变特征。     

2005-2014年北京市主要城建区热岛强度时空格局分析

本文利用LANDSAT-8数据计算距离加权不透水面聚集密度,以城市聚类算法提取北京市主要城建区范围。并用2005-2014年MODIS 8天合成地表温度产品,以主要城建区面积150%的周边区域作为边缘区,计算城建区与边缘区平均温度差值为热岛强度;分析北京市主要城建区热岛强度年内时序变化;依据地表温度与当月平均热岛强度对热岛强度进行等级划分,统计不同热岛强度等级出现频率,分析其空间分布特征及与不透水面聚集密度的相关性。结果表明：（1）年内1-12月热岛强度随边缘区平均温度变化显示较好的规律性,白天为逆时针分布,夜间为顺时针分布;（2）白天热岛强度等级以2、3级为主,春、夏季中南部为三级热岛强度高发区;夜间呈现由外围向中心的“环状递增”特征,高等级热岛强度出现的频率由外围向中心不断递增;（3）不透水面聚集密度对白天不同等级热岛强度出现频率影响显著,1-4级热岛强度出现频率,随不透水面聚集密度增加而增加,不透水面聚集密度达到50%后的影响趋于减弱。     

近20年来济南泉水补给区景观格局及其功能变化分析

本文以济南市泉水补给区为研究对象,利用GIS空间分析方法,在其景观变化分析的基础上,参照中国陆地生态系统的生态服务价值系数,估算了泉水补给区生态服务功能价值变化,重点分析景观变化对研究区生态服务功能的影响,进而为区域可持续发展和城市建设提供理论支持。结果表明:(1)20世纪90年代以来,泉水补给区耕地和草地景观面积呈减少趋势,林地、园地和建设用地景观面积大幅增加,其中,以林地面积增加最大;从景观类型转化看,耕地与其他景观类型相互转化较为密切,特别是与建设用地和园地之间的转化;林地面积的增加主要来源于草地和耕地;(2)泉水补给区生态服务功能价值主要由林地和耕地景观生态服务价值构成,其变化对该研究区生态服务价值变化起决定作用;从生态服务价值构成类型来看,该地区土壤形成与保护服务功能单项价值所占比重最大,约占总服务功能价值的20%;(3)90年代以来,该地区总生态服务价值呈增加趋势;从单项服务价值变化来看,水源涵养、废物处理和食物生产服务功能价值则呈现出减小趋势,其中,以水源涵养减幅最大,为4.01%,主要是由该区建设用地增加,地面硬化面积增多而引起的。研究认为,济南市南部山区作为重要的泉水补给区,其生态服务功能尤为重要,特别是水源涵养功能,因此,研究区水源涵养服务功能价值的降低应在今后南部山区开发过程中得到足够的重视与保护,逐步增加泉水补给区的整体生态效益。     

天津市滨海新区近20年城区时空演变特征及驱动力分析

以天津市滨海新区2000―2020年每间隔5年的Landsat系列遥感影像作为数据源,利用基于MNDBI的建筑指数方法提取城区建设用地区域范围,在此基础上通过计算建设用地扩张速率、扩张强度、紧凑度、分形维数和重心迁移距离等量化指标探讨分析天津市滨海新区2000―2020年时空演变特征,并结合社会经济、人口等数据分析驱动力因素的影响机制。结果表明,随着时间的推进,滨海新区建设用地面积在近20年间扩张了近5.6倍,尤其是三大主城区范围内的建设用地扩张较为明显,2010―2015年扩张速率最大,2005―2010年扩张强度最强;城区形态由离散、扩张无规律逐渐变得紧凑、合理分布,城区重心总体向西南方向迁移;人口、经济和政策因素对城区建设用地扩张有着重要的驱动作用。     

城乡不透水面增长格局及地表温度的响应特征研究

为探究中国北方中温带,特别是东北寒区快速城市化地区城乡不透水增长格局及地表温度的响应特征,本文以哈尔滨市为例,基于国家资源环境遥感时空信息平台土地利用/覆盖变化（LUCC）数据集解译的2001年与2015年城乡建设用地和Landsat 7/8数字遥感影像,结合植被-不透水面-土壤（V-I-S）端元选取和完全约束最小二乘混合像元线性分解模型进行了不透水面提取（分辨率15 m×15 m）,并运用单窗算法进行了夏季地表温度遥感反演。结果表明：2001-2015年建设用地扩张259.05 km²,不透水面上升163.96 km²,城市与乡村不透水面占各自建设用地的比例由2001年的43.92%、21.35%变化为2015年的49.14%、34.27%,城乡比例差由22.57%缩减至14.87%,单位建设用地内乡村不透水面增量较高;2001-2015年城区以低温区、中温区、高温区为主,对不透水面扩张的响应剧烈,而乡村以低温区和中温区为主,低温区和高温区响应剧烈;地表温度与不透水面具有显著正相关,在低、中、高不透水密度区分别升温1.16o、1.45和1.79 ℃,相同不透水面盖度下城市升温高于乡村。总体而言,研究区不透水面大幅扩张,温度分区变化剧烈,地表温度随不透水面增加升温效果明显。     

北京城区不透水地表盖度变化及对地表温度的影响

基于QuickBird高分辨率影像、LandsatTM影像及夜间灯光数据,设计了集成CART（Classification and Regression Tree,）算法和多源遥感数据估算亚像元级不透水地表盖度的技术方案,采取适用于典型温带半干旱地区的ISP（Impervious Surface Percentage ）提取方法,提取2001年和2011年北京城区不透水地表盖度,并将不透水地表盖度分为3类,ISP为10%~60%的区域为低密度区,60%~80%的区域为中密度区,大于80%的区域为高密度区。同时采用单窗算法反演2001年和2011年地表温度,对2001-2011年北京六环以内城区不同环路区域ISP发展趋势,以及其与地表温度的相关性进行分析。结果表明：（1）北京城区的不透水地表盖度变化主要集中在低密度区域,与之相比,中密度区域和高密度区域不透水地表盖度变化不大。2001-2011年来北京五环以内区域由于城建区较多,整体不透水地表变化并不明显,主要变化区域集中在五环至六环以内区域,其中低密度区增长明显,中密度区和高密度区主要增长集中在东部,可以看出,近年来五环至六环以内区域发展迅速,城建区范围不断扩大。（2）相较于2001年,2011年北京市中心地表温度明显上升,高温区聚集程度更为明显。其中四环以内地表温度与周边区域地表温度相比,温差明显增大。（3）通过对比2001年和2011年各密度区平均地表温度发现,相较于2001年,2011年北京市六环以内城区各密度区之间的地表温度差异更大,城市热岛效应更为明显。（4）2001年和2011年北京城区各环路区域内不透水地表盖度与地表温度均呈正相关。四环至六环区域,地表温度随不透水地表盖度变化的趋势相近。ISP在10%~20%的区域,地表温度随不透水地表盖度增高而上升的速率明显高于其他区域,ISP大于20%的区域地表温度上升速率下降,且趋于一致。     

黄河三角洲湿地景观格局动态变化分析

在RS和GIS技术的支持下,以黄河三角洲1986,1996,2006年的三期TM影像为数据源,利用遥感图像处理软件对近代黄河三角洲湿地信息进行了提取.借助于地理信息系统软件和景观生态学软件,我们对20年来黄河三角洲湿地景观格局的动态变化,以及影响其格局动态变化的驱动力进行了分析.结果表明:(1)近20年来,人工湿地面积有了大幅度的增加,而天然湿地的比重在降低.其中,滩涂和柽柳灌草丛景观明显萎缩.(2)一些重要的景观格局指数的计算结果表明,20世纪90年代以来,黄河三角洲湿地景观斑块个数、香农多样性指数、香农均匀度指数一直在增加.黄河三角洲湿地景观的破碎化程度在加剧,斑块类型更加多样化,湿地景观中没有明显的优势类型且各斑块类型在景观中均匀分布.(3)湿地与湿地、湿地与非湿地之间发生着类型转化.其中,18.1%的芦苇草甸转化为农田;26.6%的翅碱蓬草甸转化为盐田;11.9%的芦苇沼泽转化为芦苇草甸.(4)在黄河三角洲湿地演化的过程中,受到自然和人为方面演化驱动力的共同作用.其中,自然因素主要有:黄河断流、泥沙淤积和自身演替动力等.人为驱动力主要为农田开垦、滩涂的开发与围垦、油田开发和人工建筑等.     

Landsat/OLI与夜间灯光数据在提取城市不透水面中的精度差异分析

不透水面作为反映城市发展程度和表征城市生态环境的重要指标,在城市化研究中成为重要的数据源。当前,不透水面信息的获取通常基于遥感数据来开展,包括不同分辨率的遥感数据。这些遥感数据在高精度提取城市不透水面的能力具有较大的差异,会因尺度不同而带来提取精度的偏差。因此,理解不同遥感数据源在不透水面提取上的差异尤为重要。本文利用Landsat/OLI光谱数据和VIIRS/DNB夜间灯光数据分别采用线性光谱混合分析法和大尺度不透水面指数法提取珠江三角洲研究区的不透水面信息,并从不透水面总体精度、不同密度精度对比分析2类数据源提取不透水面的差异。结果表明：① Landsat/OLI和VIIRS/DNB两者提取不透水面的总体精度差异不大,Landsat/OLI提取不透水面的精度总体上略高于VIIRS/DNB。2种数据提取不透水面的均方根误差RMSE分别是0.18和0.21,系统误差SE分别是0.12和0.13,决定系数R ²分别是0.76和0.67。② Landsat/OLI和VIIRS/DNB数据对不同密度不透水面分布区域的提取能力不同：VIIRS/DNB在低密度不透水面区域提取精度高于Landsat/OLI;而Landsat/OLI在中、高密度不透水面区域提取精度均高于VIIRS/DNB。通过2种数据提取精度差异的对比,以期为不同密度的不透水面分布区域提取找到最佳尺度的数据源,提高不透水面提取的效率和精度。     

协同多时相波谱特征的不透水面信息级联提取

不透水面作为反应城市表征变化和区域城镇化的重要技术指标,其位置、图斑大小、空间分布等信息在地表水热循环和能量平衡等领域被广泛需求。传统方法大都基于单一时相信息提取不透水面,而忽略多时相所蕴含的丰富信息。因此,本文提出多时相信息融合的不透水面级联提取方法,利用Landsat-8 OLI遥感影像分析归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）、改进的归一化水体指数（Modified Normalized Difference Water Index, MNDWI）和归一化建筑指数（Normalized Difference Building Index, NDBI）年内时序变化特点和典型地物间多时相波谱曲线的协同特征,并归纳不透水面多时相变化规律;再根据先验知识所获取的有效地表信息,进行多时相分级提取不透水面信息。此外,基于实地考察数据和同期2 m GF-1遥感影像屏幕数字化生成30 m不透水面图斑,进行精度验证、分析和对比单时相、四季相及多时相3种时序情况下的提取精度。结果表明：单时相提取不透水面总精度最低,四季相提取精度优于单时相,而多时相提取精度最高（精度可达93.66%,Kappa系数为0.81）。本方法在偏远城镇不透水面的有效识别中显露潜在优势,可为不透水面提取方法融合时序波谱特征提供新思路。     

1987-2017年粤港澳大湾区城市群的不透水地表扩张与梯度演化

不透水地表是衡量城市化过程与空间扩张的重要特征.本文以我国最具经济活力的城市群-粤港澳大湾区城市(以下简称大湾区)为研究区,采用重心-标准差椭圆与梯度分析等方法,探讨其1987-2017年不透水地表的时空扩张分布特征与演化趋势.结果 表明:①30年来大湾区的不透水地表面积从1839.34km2持续增长至12 385.9...     

Examining the Relationship Between Spatial Configurations of Urban Impervious Surfaces and Land Surface Temperature

The urban heat island(UHI) effect has significant effects on the quality of life and public health. Numerous studies have addressed the relationship between UHI and the increase in urban impervious surface area(ISA), but few of them have considered the impact of the spatial configuration of ISA on UHI. Land surface temperature(LST) may be affected not only by urban land cover, but also by neighboring land cover. The aim of this research was to investigate the effects of the abundance and spatial association of ISAs on LST. Taking Harbin City, China as an example, the impact of ISA spatial association on LST measurements was examined. The abundance of ISAs and the LST measurements were derived from Landsat Thematic Mapper(TM) imagery of 2000 and 2010, and the spatial association patterns of ISAs were calculated using the local Moran’s I index. The impacts of ISA abundance and spatial association on LST were examined using correlation analysis. The results suggested that LST has significant positive associations with both ISA abundance and the Moran’s I index of ISAs, indicating that both the abundance and spatial clustering of ISAs contribute to elevated values of LST. It was also found that LST is positively associated with clustering of high-ISA-percentage areas(i.e.,>50%) and negatively associated with clustering of low-ISA-percentage areas(i.e.,<25%). The results suggest that, in addition to the abundance of ISAs,their spatial association has a significant effect on UHIs.     

城市地表净辐射通量的季相变化及与地表覆盖格局的关系研究

本研究利用厦门市4个季节的Landsat-5 TM遥感影像和气象资料,反演地表净辐射通量,进而分析其季相变化特征;使用景观格局指数表征和描述地表覆盖的空间组成与配置,采用相关分析、偏相关分析、逐步回归和方差分解相结合的方法,从多季节角度研究地表覆盖格局对地表净辐射通量的影响。结果表明：① 厦门市地表净辐射通量平均值夏季最高,春季次之,秋季和冬季较低,地表净辐射通量在水体和林地区域较高,建设用地和裸地等其他地表覆盖类型区域较低;② 地表覆盖的空间配置对地表净辐射通量没有显著影响;③ 地表覆盖的空间组成对地表净辐射通量产生重要影响,全年内林地和裸地所占面积比例对地表净辐射通量的影响最显著,林地所占面积比例是影响和解释地表净辐射通量跨季节差异的最重要和持续有效的因素。该研究加深了关于地表覆盖格局对地表净辐射通量的影响的科学认知,有助于探索城市热岛的形成和演变机制,也可为城市规划和可持续发展提供理论依据和实践指导。