基于DMSP_OLS夜间灯光数据提取城镇建设用地的邻域分析法_苏泳娴VIP专享VIP免费

第35卷第2期热带地理Vol.35，No.22015年3月TROPICALGEOGRAPHYMar.，2015收稿日期：2015-01-21；修回日期：2015-03-29基金项目：国家自然科学基金（41401055）；惠州市科技计划项目（2013B020006005）作者简介：苏泳娴（1985―），女，广东中山人，博士，助理研究员，研究方向为城市生态环境与低碳城市，（E-mail）suyongxian@gdas.ac.cn。苏泳娴，王重阳，张虹鸥，陈修治，林晖，许喜逢．基于DMSP/OLS夜间灯光数据提取城镇建设用地的邻域分析法[J]．热带地理，2015，35（2）：193-201．SUYongxian，WANGChongyang，ZHANGHong’ou，CHENXiuzhi，LINHui，XUXifeng．NeighborhoodStatisticsAnalysisMethodforExtractingtheBuilt-upUrbanAreawithDMSP/OLSNightLightData[J]．TropicalGeography，2015，35（2）：193-201．基于DMSP/OLS夜间灯光数据提取城镇建设用地的邻域分析法苏泳娴1,2,3，王重阳1,2,3，张虹鸥2，陈修治4，林晖5，许喜逢6（1．中国科学院广州地球化学研究所，广州510640；2．广州地理研究所，广州510070；3．中国科学院大学，北京100049；4．中国科学院华南植物园，广州510650；5．广东环境保护工程职业学院，广东佛山528216；6．安徽省濉溪县第二中学，安徽淮北235100）摘要：为提高城镇建设用地提取的精度，文章提出一种基于DMSP/OLS夜间灯光数据邻近象元特征差异的提取城镇建设用地的邻域分析方法。该方法主要是通过栅格运算识别建设用地和非建设用地的突变，结合阈值法准确提取建设用地边界。将该方法应用于2009年中国大陆34个主要城市的建设用地提取，并与基于TM数据以及基于DMSP/OLS数据传统全局阈值法和局部优化法提取的建设用地进行比较。结果显示，该方法提取的建设用地象元数与TM影像提取的象元数呈较好的相关性（R2＝0.966），均方根误差为191.64个象元，相对精度为82.79%，景观形状指数、聚集度指数、边缘面积比指数和连接度指数也具有较高的相似性（R2分别为0.4754、0.3662、0.8589和0.9153）。该方法不仅能准确识别大面积的城市建设用地斑块边界，而且不会漏掉小面积的城市建设用地斑块，克服了传统全局阈值法和局部优化法的缺点。关键词：DMSP/OLS；夜间灯光影像；城镇建设用地；城镇扩展；遥感中图分类号：F301.2文献标志码：A文章编号：1001-5221（2015）02-0193-0930年的城镇化进程使得中国大陆城镇建设用地翻了近3.37倍[1-2]，导致大量的耕地、林地、湿地被占用，对生态环境造成了极大的威胁和破坏，直接影响着城市的宜居性和经济的可持续发展[3]。因此，加强对中国城镇建设用地扩展的监测和评估显得尤为重要，已被学者认为是降低中国大陆城市化过程风险水平的有效途径之一[4-5]。近年来，中高分辨率的多光谱遥感技术得到了充足发展，也在城镇建设用地提取中得到了广泛应用[6]，如IKONOS、Quickbird、LandsatThematicMapper（TM）/EnhancedThematicMapperplus（ETM+）、SystemeProbatoired’ObservationdelaTerre（SPOT）/HighResolutionVisible（HRV）images等[7-11]。但是，多光谱遥感影像在提供较高空间分辨率的同时，也导致其空间覆盖度受到极大的限制。一景中高分辨率的多光谱遥感影像往往无法覆盖整个城市[12]，而对于省级、地区、国家和全球尺度的时间序列建设用地监测，获取高质量全覆盖的时间周期较长，甚至可能长达5年甚至10年。然而，随着中国经济的迅速发展和建设用地的快速扩展，较高分辨率的多光谱遥感影像在揭示快速城镇化背景下建设用地变化的时空特征规律具有一定的局限性，不利于政府及时制定正确的城镇扩展指引方案[5]。美国军事气象卫星DMSP（theDefenseMeteorologicalSatelliteProgram）搭载的OLS（OperationalLine-scanSystem）传感器能有效获取全球夜间灯光数据，是从事大尺度城市化研究的一种有效的数据获取手段[13-15]。20世纪90年代，Croft[15]和Kramer[16]基于DMSP/OLS夜间灯光数据实现了城镇建设用地的提取，随后相关学者在全球[17-18]、国家[19-20]和区域尺度[21-24]开展了大量的研究。总结来看，目前主要有3种方法：一是经验阈值法，包括DOI:10.13284/j.cnki.rddl.002699194热带地理35卷全局阈值法和区域阈值法；二...