基于多源遥感数据的城市信息提取与城市扩张研究——以粤港澳大湾区为例

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:visualstudio2003
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城市,作为人类活动及经济发展的核心区域,其变化和发展一直是政府及社会各界所关心的热点问题。城市扩张是人民生活水平提高的结果,显示了城市经济的发展脉络,但随之而来的则是生态环境受到影响、能源被消耗、资源被浪费。为了走好“新型城镇化”道路,使城市发展同生态环境相协调,本文对过去的发展情况进行了调查与评估,希望能够为今后的发展路线提供决策方面的辅助。粤港澳大湾区规划自2016年提出后一直是国家重点关注的区域发展战略,将粤港澳地区作为发展历程研究的整体对象,具有较为重要的现实意义。与此同时,遥感技术的发展与遥感计算云平台的出现也使得对大区域、长时间的城市信息提取成为可能。本文基于Google Earth Engine平台,通过对比实验确定适合该区域提取方法,对粤港澳大湾区1990年-2020年30年间的遥感图像进行处理分类,并对结果进行分析。根据对不同分类器分类效果对比和不同合成方法效果对比确定了CART决策树分类器与中值合成作为提取的基本方法。对同年不同分辨率数据分类结果进行对比,发现在长时间序列遥感图像信息提取中分辨率改变对结果存在影响,因此,在本次研究过程中需保持分辨率不变。在城市信息提取方法确定后,对30年间数据进行处理、合成、分类,得到粤港澳大湾区植被、水体、裸地、建筑的空间变化及面积变化情况,并对其变化趋势进行分析。得到了植被面积整体呈“下降-稳定-下降”三个阶段的变化趋势;水体面积与裸地面积整体在均值上下波动;建筑面积呈上升趋势,且变化速率各阶段有所不同,具体表现为“缓慢-加快-缓慢-加快”的形式。对粤港澳大湾区中各个城市建筑信息提取结果进行展示分析,对各城市扩张空间趋势、面积变化趋势及年均速率进行分析。除了对提取结果的分析,本文还对大湾区整体城市建筑面积的扩张以空间区域扩张及发展和谐程度为指标进行了分析。对粤港澳大湾区整体建筑面积变化进行趋势拟合,确定适配模型为S型曲线模型。通过夜间灯光遥感数据对粤港澳大湾区城市空间分布上的扩张趋势进行拟合分析,发现惠州北部、江门、肇庆相较于其它城市扩张趋势较弱。为进一步探究城市扩张过程与生态环境的相互作用,本文还对粤港澳大湾区城镇化发展与生态环境耦合度及和谐度进行了建模研究。结果显示,耦合度和和谐度都整体呈“上升-平稳-下降”趋势。从整体上看,本文相较于其它论文以高精度完成了研究区域的遥感影像分类与分类信息提取,并针对整个研究区域及区域中各行政范围进行了不同尺度、不同侧重的城市扩张情况分析,在此基础上还加入统计数据对整个研究区域进行城镇化发展与生态环境之间和谐度的分析,具有较好的创新型和现实意义。
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