基于多时相遥感影像的湖泊景观动态变化特征研究 ——以武汉市中心城区为例
发布时间：2021-01-08 07:55
城市湖泊是城市水环境的重要组成部分,具有重要的生态服务功能,不合理的开发活动会直接导致湖泊景观的剧烈变化,造成湖泊的退化和消亡,从而严重影响居民的生产生活和城市的生态文明建设。对地观测技术的飞速发展为研究湖泊景观变化提供了大量数据源和强大的技术支持。本文以覆盖武汉市中心城区1978-2017年间的6期Landsat遥感影像为数据源:（1）在对多种水体提取方法和阈值分割算法比较的基础上,采用MNDWI结合改进的OTSU算法对研究区水体信息进行了准确快速的提取。（2）采用SVM分类算法对研究区遥感影像进行分类,并在此基础上对研究区土地利用变化进行了详细分析。（3）运用景观生态学理论,通过经验法结合主成分分析法选取多种类型的景观指数用于湖泊景观的时空动态变化特征研究。（4）在格网尺度上,结合城市化强度指数（UII）和景观特征指数的变化,利用地理加权回归模型探讨了城市扩张与湖泊景观特征变化之间的关系。以期丰富湖泊景观变化的分析方法,为优化武汉城市建设以及促进湖泊综合管理保护规划提供科学依据。实验结果表明:武汉市中心城区湖泊面积变化经历了缓慢减少-回升-大幅减少-缓慢减少（且速率越来越慢）的过程...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－?１水体提取方法比较：（ａ）单波段阈值法－１９９１，（ｂ）单波段阈值法－２０１７，?（ｃ）谱间关系－１９９１，（ｄ）谱??间关系－２０１７，（ｅ）ＮＤＷＩ－１９９１，（ｆ）ＮＤＷＩ－２０１７，?（ｇ）ＭＮＤＷＩ－１９９１，（ｈ）ＭＮＤＷＩ－２０１７??１９??
过增加图像像素的灰度级数来増强两群地物的灰度差。以２０１１年为例，试验结果表??明不同的拉伸系数，分割效果差别较大，通过比较，最终本文利用式（３．１）对图像进??行拉伸处理，将图像的阈值拉伸至［０，?２５５］区间内。拉伸后的灰度图像如图３－２所??７Ｋ?〇??Ｘ?—?ｘｍｉｎ??ｙ?＝?２＾－ｘ?２５５?（３．１）??Ｘｍａｘ?—?ｘｍｉｎ??图３－?２经拉伸处理后的ＭＮＤＷＩ影像??利用ＥＮＶＩ软件对灰度图像的直方图统计信息输出，以２０１１年为例（如图３－??３），处理后的影像直方图呈双峰分布，且波峰间的波谷平坦。对输出的直方图统计??信息利用ＭＡＴＬＡＢ进行编程，利用ＯＴＳＵ算法可得到最佳阈值９５．６２５，对应－??０．３４９７３７。对处于［－０．３４９７３７，０］区间的像元进行光谱分析发现，该部分像元与纯像元??水体的波谱曲线具有较大的差异，因此，该阈值分割效果较好。??２０??
在计算得到的最优阈值的基础上，对ＭＮＤＷＩ图像进行分割产生的水体的二值??（图３－４）。并在此基础上，结合栅－矢转换和目视解译进行湖泊的精确提取。??图３－?４基于ＯＴＳＵ分割算法提取的影像二值图??３．１．３支持向置机分类??为了对研究区土地利用变化进行更为详细的分析，需要对影像进行分类。分别??用非监督分类法（Ｉ０ＳＤＡＴＡ）以及监督分类方法（最大似然法、最小距离法、ＳＶＭ）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TM影像的淮南市水体信息提取[J]. 郭文浩,吴俐民,左小清,方刚. 工程勘察. 2018(03)
[2]黄河三角洲自然湿地景观连接度动态变化及其驱动因素分析[J]. 吴晶晶,栗云召,于良巨,高猛,吴晓青,毕晓丽. 生态环境学报. 2018(01)
[3]一种应用大津法的自适应阈值水体提取方法[J]. 袁欣智,江洪,陈芸芝,汪小钦. 遥感信息. 2016(05)
[4]基于支持向量机的遥感图像分类研究综述[J]. 王振武,孙佳骏,于忠义,卜异亚. 计算机科学. 2016(09)
[5]武汉城市化进程对湖泊景观格局的空间非平稳性影响分析[J]. 张梦珂,刘艳芳,安子豪,危小建,陈奕云. 地理信息世界. 2016(03)
[6]丹江口库区水域面积动态变化分析——基于长时间序列Landsat数据[J]. 董亚东,杨文宇,秦赫. 安徽农业科学. 2016(01)
[7]基于多源遥感影像的武汉都市发展区湖泊变迁分析[J]. 杨柯,段功豪,牛瑞卿,黄思悦,曹亚. 长江科学院院报. 2016(01)
[8]武汉市湖泊景观动态遥感分析（1973-2013年）[J]. 陈海珍,石铁柱,邬国锋. 湖泊科学. 2015(04)
[9]湿地景观格局动态变化研究综述[J]. 朱丹瑶. 黑龙江科技信息. 2015(08)
[10]1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力[J]. 刘吉平,赵丹丹,田学智,赵亮,刘家福. 生态学报. 2014(12)
博士论文
[1]流域生态系统对城市化的时空响应[D]. 苏世亮.浙江大学 2013
[2]江汉湖群演化与湖区可持续发展研究[D]. 邓宏兵.华东师范大学 2004
硕士论文
[1]基于Landsat数据的鄱阳湖面积动态监测及其与水位关系研究[D]. 赵辉.中国地质大学(北京) 2016
[2]近十年武汉市中心城区湖泊生态环境演变[D]. 张欢.华中师范大学 2012
[3]遥感影像水域边界智能化提取方法研究[D]. 孟伟灿.解放军信息工程大学 2012
本文编号：2964224
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－?１水体提取方法比较：（ａ）单波段阈值法－１９９１，（ｂ）单波段阈值法－２０１７，?（ｃ）谱间关系－１９９１，（ｄ）谱??间关系－２０１７，（ｅ）ＮＤＷＩ－１９９１，（ｆ）ＮＤＷＩ－２０１７，?（ｇ）ＭＮＤＷＩ－１９９１，（ｈ）ＭＮＤＷＩ－２０１７??１９??
过增加图像像素的灰度级数来増强两群地物的灰度差。以２０１１年为例，试验结果表??明不同的拉伸系数，分割效果差别较大，通过比较，最终本文利用式（３．１）对图像进??行拉伸处理，将图像的阈值拉伸至［０，?２５５］区间内。拉伸后的灰度图像如图３－２所??７Ｋ?〇??Ｘ?—?ｘｍｉｎ??ｙ?＝?２＾－ｘ?２５５?（３．１）??Ｘｍａｘ?—?ｘｍｉｎ??图３－?２经拉伸处理后的ＭＮＤＷＩ影像??利用ＥＮＶＩ软件对灰度图像的直方图统计信息输出，以２０１１年为例（如图３－??３），处理后的影像直方图呈双峰分布，且波峰间的波谷平坦。对输出的直方图统计??信息利用ＭＡＴＬＡＢ进行编程，利用ＯＴＳＵ算法可得到最佳阈值９５．６２５，对应－??０．３４９７３７。对处于［－０．３４９７３７，０］区间的像元进行光谱分析发现，该部分像元与纯像元??水体的波谱曲线具有较大的差异，因此，该阈值分割效果较好。??２０??
在计算得到的最优阈值的基础上，对ＭＮＤＷＩ图像进行分割产生的水体的二值??（图３－４）。并在此基础上，结合栅－矢转换和目视解译进行湖泊的精确提取。??图３－?４基于ＯＴＳＵ分割算法提取的影像二值图??３．１．３支持向置机分类??为了对研究区土地利用变化进行更为详细的分析，需要对影像进行分类。分别??用非监督分类法（Ｉ０ＳＤＡＴＡ）以及监督分类方法（最大似然法、最小距离法、ＳＶＭ）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TM影像的淮南市水体信息提取[J]. 郭文浩,吴俐民,左小清,方刚. 工程勘察. 2018(03)
[2]黄河三角洲自然湿地景观连接度动态变化及其驱动因素分析[J]. 吴晶晶,栗云召,于良巨,高猛,吴晓青,毕晓丽. 生态环境学报. 2018(01)
[3]一种应用大津法的自适应阈值水体提取方法[J]. 袁欣智,江洪,陈芸芝,汪小钦. 遥感信息. 2016(05)
[4]基于支持向量机的遥感图像分类研究综述[J]. 王振武,孙佳骏,于忠义,卜异亚. 计算机科学. 2016(09)
[5]武汉城市化进程对湖泊景观格局的空间非平稳性影响分析[J]. 张梦珂,刘艳芳,安子豪,危小建,陈奕云. 地理信息世界. 2016(03)
[6]丹江口库区水域面积动态变化分析——基于长时间序列Landsat数据[J]. 董亚东,杨文宇,秦赫. 安徽农业科学. 2016(01)
[7]基于多源遥感影像的武汉都市发展区湖泊变迁分析[J]. 杨柯,段功豪,牛瑞卿,黄思悦,曹亚. 长江科学院院报. 2016(01)
[8]武汉市湖泊景观动态遥感分析（1973-2013年）[J]. 陈海珍,石铁柱,邬国锋. 湖泊科学. 2015(04)
[9]湿地景观格局动态变化研究综述[J]. 朱丹瑶. 黑龙江科技信息. 2015(08)
[10]1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力[J]. 刘吉平,赵丹丹,田学智,赵亮,刘家福. 生态学报. 2014(12)
博士论文
[1]流域生态系统对城市化的时空响应[D]. 苏世亮.浙江大学 2013
[2]江汉湖群演化与湖区可持续发展研究[D]. 邓宏兵.华东师范大学 2004
硕士论文
[1]基于Landsat数据的鄱阳湖面积动态监测及其与水位关系研究[D]. 赵辉.中国地质大学(北京) 2016
[2]近十年武汉市中心城区湖泊生态环境演变[D]. 张欢.华中师范大学 2012
[3]遥感影像水域边界智能化提取方法研究[D]. 孟伟灿.解放军信息工程大学 2012
本文编号：2964224
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