基于光譜混合分解模型的城市不透水面遙感估算方法研究——以北京城區(qū)為例.pdf

1、不透水面是城市最基本的組分之一，其覆蓋狀況隨城市發(fā)展的變化對(duì)城市局部氣候、城市水文、地表能量通量具有舉足輕重的作用，進(jìn)而影響城市人居環(huán)境質(zhì)量和流域健康程度。不透水面作為生態(tài)環(huán)境效應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)估中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一，已經(jīng)被用于城市水文模擬、水質(zhì)面源污染、城市熱島效應(yīng)以及城市專(zhuān)題制圖中。 本文以北京城區(qū)為研究區(qū)，以遙感技術(shù)結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)為手段，以研究城市不透水面構(gòu)成特征為基礎(chǔ)，以分析城市內(nèi)部景觀(guān)特征的關(guān)系為突破，以探索精確提取城

2、區(qū)不透水面估算方法為目標(biāo)，緊密結(jié)合城市生態(tài)狀況，進(jìn)行北京城區(qū)不透水面空間格局、空間擴(kuò)展及其與城市熱島內(nèi)在關(guān)系的研究。 本文主要工作研究工作和結(jié)果如下： 1、通過(guò)對(duì)比分析四種混合像元分解模型的不透水面估算精度，得出對(duì)整個(gè)區(qū)域而言，Wu&Murray城市分解模型獲得的結(jié)果最優(yōu)、歸一化V-I-S模型次之，四端元SMA模型最差，且歸一化并沒(méi)有對(duì)試驗(yàn)區(qū)不透水面分量精度提高有顯著改善。 2、利用Wu&Murray城市分解模型

3、，對(duì)LandSat TM影像進(jìn)行信息提取和處理，對(duì)北京城區(qū)不透水面的空間格局進(jìn)行分析，通過(guò)附有限制條件的線(xiàn)性光譜分解得到的RMS平均值為0.003428。其不透水表面分布結(jié)果與同期spot-5對(duì)比驗(yàn)證，R2為0.932，均方根誤差為0.086。從北京城區(qū)不透水面分布圖中得出：04年北京試驗(yàn)區(qū)內(nèi)平均不透水面積百分比為41.3％，二環(huán)以?xún)?nèi)的不透水面高達(dá)70.3％，二環(huán)和三環(huán)之間的不透水面為45.3％，隨著向外輻射，不透水面比重逐漸減小，三環(huán)

4、和四環(huán)之間不透水面積百分比為33.53％.四環(huán)到五環(huán)之間為25.83％，五環(huán)到六環(huán)之間僅有21.3％。 3、利用多年、多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)，對(duì)北京城區(qū)的城市不透水面擴(kuò)張進(jìn)行研究，得到了北京城市不透水面分布總體特征和城市不透水面多年演變趨勢(shì)，揭示城市發(fā)展與景觀(guān)類(lèi)型的變化對(duì)不透水面的影響。從04年到07年，北京整個(gè)研究區(qū)內(nèi)不透水面從41.04％增加到46.57％，增加了5.53％。其中建成區(qū)不透水面從47.91％增加到50.19％，增加

5、了2.28％，相應(yīng)同期建成區(qū)面積也增加了4.6％。 4、利用LandSat TM衛(wèi)星的熱紅外影像數(shù)據(jù)，得到北京城區(qū)城市熱島分布總體特征，對(duì)不同季節(jié)城市熱島變化進(jìn)行分析。LST與城市植被覆蓋、不透水面相結(jié)合，進(jìn)行了綠色空間變化、不透水面積百分比空間變化與熱島效應(yīng)消長(zhǎng)關(guān)系的研究分析.NDVI與地表溫度LST的相關(guān)系數(shù)R=-0.8069，兩者呈負(fù)相關(guān)。NDVI每上升0.1，平均地表溫度隨之降低1.495。C，不透水面百分比ISP與地表