1990—2017年间杭州市不透水面比例遥感监测
发布时间：2021-03-04 03:15
不透水面比例是区域城镇化程度和生态环境变化的重要指示因子,分析不透水面比例时空格局分布可以揭示城市现在和未来的发展潜力,为城市环境保护和绿色可持续发展提供参考依据。以杭州市市辖区作为研究区,选取一期Sentinel-2B影像提取不透水面比例作为参考数据,基于4期Landsat影像利用随机森林算法反演获取1990—2017年间30 m空间分辨率杭州市不透水面比例数据集,精度验证结果表明,估算结果的平均绝对误差（mean absolute error,MAE）为6. 3%～6. 7%,均方根误差（root mean square error,RMSE）为13. 4%～14. 3%,表明反演模型具有较好的精度,能够准确反映不透水面的空间分布。结合不透水面加权中心、标准差椭圆和景观格局指数分析杭州市不透水面时空格局分布。结果表明:1990—2017年间,杭州市整体的不透水面比例呈增长趋势,2010—2017年间,年均不透水面比例增长最高,主要集中在余杭区和萧山区;由于杭州市发展的不平衡,在1990—2017年间,不透水面加权中心先后向北偏东—南—北方向移动;杭州市不透水面发展以西北—东南方向为...
【文章来源】：国土资源遥感. 2020,32(02)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
2017年研究区Landsat 8 B5(R),B4(G),B3(B)合成影像
随后基于随机森林算法构建杭州市不透水面比例反演模型。为加强研究区地物的识别，本文除采用Landsat影像的5个光谱波段(蓝、绿、红、近红外、中红外波段)外，还分别构建了建筑面积指数(built-up area index,BAI)[16]、改进归一化差值水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)[17]、归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)[18]、归一化建筑指数(normalized difference built-up index,ND-BI)[19]、土壤调节植被指数(soil adjusted vegetation index,SAVI)[20]和新建筑指数(index-based builtup index,IBI)[21]这6个不透水面的敏感光谱指数(表2)，在此基础上，进行主成分变换并选取第1和第2主成分来减弱地物波谱反射相关性。综上，本文选取上述13个变量作为输入变量构建不透水面比例反演模型。因在1990—2015年间没有可用的Sentinel-2B高空间分辨率影像，无法提取建模所需不透水面比例参考数据，本文在提取2017年不透水面比例参考数据后，先对1990—2017年Landsa影像目视解译，对比选取1990—2017年间不透水面未变的区域，再选取区域内的中间像元作为反演建模样本(图2)，认为中间像元不透水面比例在1990—2017年间不变，以保证所有年份均具备建模必需的参考数据。在选择样本时还需保证样本集的不透水面比例在0%～100%之间均匀分布，以使模型训练充分。同上，基于70%的样本数据和随机森林算法反演得到1990—2017年杭州市30m空间分辨率不透水面比例数据集，剩余30%的样本数据用于精度验证。2.1.2 精度验证
基于原始样本集中随机抽取的30%样本建立混淆矩阵(表3)进行分类精度验证，结果表明分类总体精度为91.20%,Kappa系数为0.834。随后对Sentinel-2B影像目视解译并结合高空间分辨率的Google Earth影像进一步检验不透水面比例结果，结果表明Sentinel-2B影像提取的不透水面比例反演参考数据与实际的不透水面比例分布基本一致(图3)，提取精度能够满足不透水面比例反演模型的建立和验证需要。3.1.2 不透水面比例反演精度
【参考文献】：
期刊论文
[1]Landsat8不透水面遥感信息提取方法对比[J]. 刘畅,杨康,程亮,李满春,郭紫燕. 国土资源遥感. 2019(03)
[2]地表不透水面比例遥感反演研究综述[J]. 左家旗,王泽根,边金虎,李爱农,雷光斌,张正健. 国土资源遥感. 2019(03)
[3]青海湖流域景观格局空间粒度效应分析[J]. 翟俊,侯鹏,赵志平,肖如林,颜长珍,聂学敏. 国土资源遥感. 2018(03)
[4]1990―2011年舟山群岛不透水面动态遥感分析[J]. 张晓萍,吕颖,张华国,李朝奎. 国土资源遥感. 2018(02)
[5]基于ASTER遥感的杭州城市热/冷岛的景观特征分析[J]. 郑飞,张殿发,孙伟伟,杨刚. 遥感技术与应用. 2017(05)
[6]基于杭州不透水地面信息的城市扩张驱动力研究[J]. 王伟武,朱婷媛,杨华杰. 建筑与文化. 2015(04)
[7]CART集成学习方法估算平原河网区不透水面覆盖度[J]. 李晓宁,张友静,佘远见,陈立文,陈静欣. 国土资源遥感. 2013(04)
[8]城市扩张的空间模式研究——以杭州市为例[J]. 岳文泽,汪锐良,范蓓蕾. 浙江大学学报(理学版). 2013(05)
[9]流域尺度的不透水面遥感提取[J]. 王浩,吴炳方,李晓松,卢善龙. 遥感学报. 2011(02)
[10]一种端元可变的混合像元分解方法[J]. 丛浩,张良培,李平湘. 中国图象图形学报. 2006(08)
博士论文
[1]基于多源遥感数据的城市建设用地空间扩展动态监测及其动力学模拟研究[D]. 李波.浙江大学 2012
本文编号：3062462
【文章来源】：国土资源遥感. 2020,32(02)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
2017年研究区Landsat 8 B5(R),B4(G),B3(B)合成影像
随后基于随机森林算法构建杭州市不透水面比例反演模型。为加强研究区地物的识别，本文除采用Landsat影像的5个光谱波段(蓝、绿、红、近红外、中红外波段)外，还分别构建了建筑面积指数(built-up area index,BAI)[16]、改进归一化差值水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)[17]、归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)[18]、归一化建筑指数(normalized difference built-up index,ND-BI)[19]、土壤调节植被指数(soil adjusted vegetation index,SAVI)[20]和新建筑指数(index-based builtup index,IBI)[21]这6个不透水面的敏感光谱指数(表2)，在此基础上，进行主成分变换并选取第1和第2主成分来减弱地物波谱反射相关性。综上，本文选取上述13个变量作为输入变量构建不透水面比例反演模型。因在1990—2015年间没有可用的Sentinel-2B高空间分辨率影像，无法提取建模所需不透水面比例参考数据，本文在提取2017年不透水面比例参考数据后，先对1990—2017年Landsa影像目视解译，对比选取1990—2017年间不透水面未变的区域，再选取区域内的中间像元作为反演建模样本(图2)，认为中间像元不透水面比例在1990—2017年间不变，以保证所有年份均具备建模必需的参考数据。在选择样本时还需保证样本集的不透水面比例在0%～100%之间均匀分布，以使模型训练充分。同上，基于70%的样本数据和随机森林算法反演得到1990—2017年杭州市30m空间分辨率不透水面比例数据集，剩余30%的样本数据用于精度验证。2.1.2 精度验证
基于原始样本集中随机抽取的30%样本建立混淆矩阵(表3)进行分类精度验证，结果表明分类总体精度为91.20%,Kappa系数为0.834。随后对Sentinel-2B影像目视解译并结合高空间分辨率的Google Earth影像进一步检验不透水面比例结果，结果表明Sentinel-2B影像提取的不透水面比例反演参考数据与实际的不透水面比例分布基本一致(图3)，提取精度能够满足不透水面比例反演模型的建立和验证需要。3.1.2 不透水面比例反演精度
【参考文献】：
期刊论文
[1]Landsat8不透水面遥感信息提取方法对比[J]. 刘畅,杨康,程亮,李满春,郭紫燕. 国土资源遥感. 2019(03)
[2]地表不透水面比例遥感反演研究综述[J]. 左家旗,王泽根,边金虎,李爱农,雷光斌,张正健. 国土资源遥感. 2019(03)
[3]青海湖流域景观格局空间粒度效应分析[J]. 翟俊,侯鹏,赵志平,肖如林,颜长珍,聂学敏. 国土资源遥感. 2018(03)
[4]1990―2011年舟山群岛不透水面动态遥感分析[J]. 张晓萍,吕颖,张华国,李朝奎. 国土资源遥感. 2018(02)
[5]基于ASTER遥感的杭州城市热/冷岛的景观特征分析[J]. 郑飞,张殿发,孙伟伟,杨刚. 遥感技术与应用. 2017(05)
[6]基于杭州不透水地面信息的城市扩张驱动力研究[J]. 王伟武,朱婷媛,杨华杰. 建筑与文化. 2015(04)
[7]CART集成学习方法估算平原河网区不透水面覆盖度[J]. 李晓宁,张友静,佘远见,陈立文,陈静欣. 国土资源遥感. 2013(04)
[8]城市扩张的空间模式研究——以杭州市为例[J]. 岳文泽,汪锐良,范蓓蕾. 浙江大学学报(理学版). 2013(05)
[9]流域尺度的不透水面遥感提取[J]. 王浩,吴炳方,李晓松,卢善龙. 遥感学报. 2011(02)
[10]一种端元可变的混合像元分解方法[J]. 丛浩,张良培,李平湘. 中国图象图形学报. 2006(08)
博士论文
[1]基于多源遥感数据的城市建设用地空间扩展动态监测及其动力学模拟研究[D]. 李波.浙江大学 2012
本文编号：3062462
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