城市扩张遥感监测(基于ENVI)教程文件.ppt

城市遥感概述 城市是人口集中、集约经济活动及不同生活方式并存的复杂社会。城市又是人类活动的缩影，并且不断地经历着迅速变化的过程，需要及时地进行监测与分析。城市规划和城市建设者面临的重大任务之—，就是获取与分析那些能有效地用于城市规划、建设和管理的资料。 城市遥感的任务就是为城市规划、建设和管理提供多方面的基础地理信息和其他与城市发展有关的资料，诸如城市土地利用现状、城市演变、城市及区域的自然状况、城市人口及其分布情况、城市道路与交通状况、城市热岛、通讯受地理限制的因素等。城市遥感与传统的城市相关资料调查相比，既省时，又省钱，而且效率很高，因而具有广阔的应用和发展前景。 城市遥感调查的主要技术流程 城市扩张遥感监测 随着我国经济的快速发展和城市化进程日益加快，城镇用地规模迅速扩张。它不仅占用了大量的土地资源，而且也对城市周边的生态环境产生巨大的影响。及时有效地获得城镇用地信息，对于监测城市扩张的动态变化，科学合理地指导城市规划，控制城市用地规模，保护有限的土地资源和生态环境具有十分重要的指导意义。 国内城市扩张研究现状 城市扩张研究一直都是城市研究的主要领域，我国从80年代后期开始就有大量的学者在这个领域开展研究，其中包括城市形态分类、演变阶段、城市扩展方式和速度、城市扩展的主要影响因子，城市扩展预测和模拟等。 例如1992年赵元洪等利用TM影像、MSS影像和航空像片数据，对岳阳市地区的城市扩展状况进行研究，分别在三时相的TM、MSS影像和航空像片中提取城区边界，然后对比城区范围的不同，得到了岳阳市区的动态扩展图 国外城市扩张研究现状 城市研究在国外开展较早，最早可以追溯到十九世纪末的城市形态学和结构方面的探索，20世纪六十年代卫星技术出现，使得利用空间遥感数据进行城市扩展的监测和研究，成为城市扩展研究的重要方向，高分辨率的卫星遥感数据是当今城市扩展研究的主要信息。 例如JENSIN等利用LandsatMSS进行城市边缘区的居住地的动态监测，认为遥感手段是进行城市动态监测的有效手段。cward等以地球系统科学的观点利用Landsat卫星研究了城市发展中的土地监测情况;Masek等利用Landsat卫星研究了华盛顿特区城市扩张的动态变化。 目前，国内外对城市扩展的研究主要集中在以下三个方面: 一是研究城市扩张的规律及形式; 二是城市扩张的驱动力机制的分析研究，即分析推动城市地域扩张的原因是什么; 三是针对城市扩张所应采取的措施。 遥感监测城市扩张的原理与方法 城市扩张在遥感影像上体现为城市面积的不断扩大，特别是城镇建筑用地的不断扩张。大量的研究表明，利用卫星遥感影像数据通过数字图像处理的方法获取城镇用地信息，从而揭示城市扩张的动态变化是监测城市扩张的有效方法，与统计数据分析方法相比更具实时性和可靠性。基于遥感影像上提取城镇用地通常是通过识别城镇用地的特征而获得的。提取城镇用地信息的方法主要有目视解译手工数字化的方法，计算机监督分类和非监督分类的方法和基于光谱特征知识的分类方法。 典型地物在Landsat TM影像上的光谱曲线 以武汉TM数据为例 首先对图像进行预处理得到标准假彩色影像(r4g3b2) 在ENVI-Basic Tools-Band Math中利用公式float(b1)-float(b2) 与float(b1)+float(b2)， 然后做比值运算得到NDBI图 城镇用地在NDBI图上得到了最大的亮度增强，其他地物则普遍受到压抑，其NDBI值为-1～1 在ENVI -Basic Tools-Band Math中利用公式： (b1 ge 0)*1+(b1 lt 0)*0，ge 、lt分别表示“大于等于”和“小于”，得到NDBI二值化图。 NDBI 值大于 0的赋值为1，以白色显示，代表城镇用地；其它的赋值为0，以黑色显示，代表非城镇用地 由于城镇用地TM5波段和TM4波段的差异远不如构建植被指数的波段之间的差异来的明显。在Landsat TM影像上DN值TM5高于TM4的除了城镇用地还有裸地以及含土壤背景信息的低密度植被覆盖区。通过与Landsat TM标准假彩色影像对比发现低密度植被覆盖区也被提取出来了。因此，利用NDBI提取城镇用地的精度必然会受到一定程度的影响。 改进的归一化裸露指数(MNDBI) 从典型地物的光谱曲线我们可以知道研究发现城镇用地TM5波段和TM4波段的差异远不如构建植被指数的波段之间的差异来的明显。考虑到归一化植