城市遥感PPT推荐.ppt

1、城市规划和城市建设者面临的进行监测与分析。城市规划和城市建设者面临的重大任务之一，就是重大任务之一，就是获取与分析那些能有效地用获取与分析那些能有效地用于城市规划、建设和管理的资料于城市规划、建设和管理的资料。9.1 城市遥感概述城市遥感概述l城市遥感的城市遥感的任务任务就是为城市规划、建设和管理就是为城市规划、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，诸如关的资料，诸如城市土地利用现状、城市演变、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、

2、城市热岛、通讯受地理限城市道路与交通状况、城市热岛、通讯受地理限制的因素制的因素等。城市遥感与传统的城市相关资料调等。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。具有广阔的应用和发展前景。l城市遥感调查的主要技术流程如下图所示。图城市遥感调查的主要技术流程如下图所示。图中的目的、内容和要求由调查的项目需要所决中的目的、内容和要求由调查的项目需要所决定；遥感图像包括两类，一是定；遥感图像包括两类，一是航天遥感图像航天遥感图像（主主要用于要用于区域性和市域性的宏观调查区域性和市域性的宏观调查）和和航空遥

3、感航空遥感图像图像（主要用于主要用于建成区和城市局部地区的较微观建成区和城市局部地区的较微观调查调查）；地形图地形图主要用于划分调查的空间层次、主要用于划分调查的空间层次、地理单元和影像解译时的参考以及作为遥感调查地理单元和影像解译时的参考以及作为遥感调查的基础底图。的基础底图。9.1 城市遥感概述城市遥感概述城市遥感调查流程城市遥感调查流程9.2 城市扩张遥感监测城市扩张遥感监测l9.2.1 遥感监测城市扩张的原理与方法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扩张在遥感影像上体现为城市面积的不断城市面积的不断扩大扩大，特别是城镇建筑用地的不断扩张。大量的研，特别是城镇建筑

4、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析方法相比更具实时性和可靠性实时性和可靠性。9.2.1 遥感监测城市扩张的原理与方法遥感监测城市扩张的原理与方法基于遥感影像上提取城镇用地通常是通过识别城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镇用地的特征而获得的。提取城镇用地信息的方法主要有法主要有目

5、视解译手工数字化的方法目视解译手工数字化的方法，计算机监计算机监督分类和非监督分类的方法督分类和非监督分类的方法和和基于光谱特征知识基于光谱特征知识的分类方法的分类方法。（1）归一化建筑用地指数）归一化建筑用地指数lNDBINDBI源于对源于对NDVINDVI的深入分析。的深入分析。NDVINDVI之所以能有效提之所以能有效提 取植被，是因为植被在取植被，是因为植被在TM4TM4上的值大于上的值大于TM3TM3，而其它，而其它 地物的地物的DNDN值都变小。因此值都变小。因此在在NDVINDVI图像上一般值大于图像上一般值大于0 0 的地物都是植被的地物都是植被。由此得到启发，在。由此得到启发

6、，在TM4TM4和和TM5TM5波段波段 之间除了城镇用地之间除了城镇用地DNDN值走高之外，其他地物值走高之外，其他地物DNDN值都变值都变小。因此，小。因此，NDBI=（TM5-TM4）/（TM5+TM4），图像上图像上NDBINDBI值大于值大于0 0的地物则认为是城镇用地。的地物则认为是城镇用地。典型地物在典型地物在LandsatLandsat TM TM影像上的光谱曲线影像上的光谱曲线 （1）归一化建筑用地指数）归一化建筑用地指数l但是，研究发现城镇用地但是，研究发现城镇用地TM5TM5波段和波段和TM4TM4波波 段的差异远不如构建植被指数的波段之间段的差异远不如构建植被指数的波段

7、之间 的差异来的明显。在的差异来的明显。在LandsatLandsat TM TM影像上影像上DNDN 值值TM5TM5高于高于M4M4的的除了城镇用地还有裸地以及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含土壤背景信息的低密度植被覆盖区。因。因 此，利用此，利用NDBINDBI提取城镇用地的精度必然会提取城镇用地的精度必然会 受到一定程度的影响。受到一定程度的影响。（2）改进的归一化裸露指数）改进的归一化裸露指数lNDBINDBI从本质上讲揭示了地表裸露特征，因此将从本质上讲揭示了地表裸露特征，因此将NDBINDBI定义定义 为归一化裸露指数为归一化裸露指数（Normaliz

8、ed Differenced Barren Normalized Differenced Barren Index Index）。）。从上面的典型地物的光谱曲线我们可以知道研从上面的典型地物的光谱曲线我们可以知道研 究发现城镇用地究发现城镇用地TM5TM5波段和波段和TM4TM4波段的差异远不如构建植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。考虑到归一化植被被指数的波段之间的差异来的明显。考虑到归一化植被 指数指数NDVINDVI反映的是植被信息，那么反映的是植被信息，那么（1-NDVI1-NDVI）反映的就）反映的就 是非植被信息是非植被信息，即主，即主要是居民地、裸地以及河流

9、要是居民地、裸地以及河流。由于。由于 NDBINDBI主要反映的是城镇和裸露地信息，所以将主要反映的是城镇和裸露地信息，所以将NDBINDBI和和 （1-NDVI1-NDVI）相加就可以更加突出居民地信息）相加就可以更加突出居民地信息。因此将之称为改进的归一化裸露指数因此将之称为改进的归一化裸露指数（Modified Normalized Difference Barren Index,MNDBI），），l即即l MNDBI=NDBI+（1-NDVI）。l下图分别是下图分别是NDBI和和MNDBI中心位置的剖面线灰中心位置的剖面线灰 度值分布图，可以很明显的看出，改进的度值分布图，可以很明显的

10、看出，改进的NDBI 对图像有增强作用，灰度值的变化范围较之对图像有增强作用，灰度值的变化范围较之NDBI变化很大，突出了变化很大，突出了城市信息城市信息，使其，使其与周围地与周围地 物的反差增大物的反差增大，有利于提取城市信息。，有利于提取城市信息。距距 离离 （m m）灰灰度度值值 NDBI图像中灰度值剖面图图像中灰度值剖面图 灰灰度度值值 距距 离离 （m m）MNDBI图像中灰度值剖面图图像中灰度值剖面图（2）改进的归一化裸露指数）改进的归一化裸露指数lMNDBIMNDBI是对是对NDBINDBI的改进的改进,突出了城市信突出了城市信 息，使其与周围地物的反差增大，有利息，使其与周围地

11、物的反差增大，有利 于提取城市信息。但是，它需要不断人于提取城市信息。但是，它需要不断人 为尝试为尝试选取选取MNDBIMNDBI的阈值的阈值，最终获得较好，最终获得较好 的提取效果。因此其结果仍然的提取效果。因此其结果仍然不够客观不够客观。（3）城镇用地指数城镇用地指数l在在NDBINDBI基础上引入基础上引入NDVINDVI，通过对图像的二值化、，通过对图像的二值化、求交运算，利用这两个指数各自的优势来提取求交运算，利用这两个指数各自的优势来提取 城镇用地，把这两个指数的结合用于提取城镇城镇用地，把这两个指数的结合用于提取城镇 用地称为用地称为城镇用地指数（城镇用地指数（Urban Lan

12、d-use Urban Land-use IndexIndex，ULIULI）。l低密度植被覆盖区在低密度植被覆盖区在TM3TM3和和TM4TM4上具有植被的光谱上具有植被的光谱 特征特征（即在即在TM3TM3和和TM4TM4之间之间DNDN值值）是变大的；而在是变大的；而在 TM4TM4和和TM5TM5上具有城镇用地的光谱特征或者说具有上具有城镇用地的光谱特征或者说具有 裸地的光谱特征即在裸地的光谱特征即在TM4TM4和和TM5TM5波段之间波段之间DNDN值是变值是变大的。因此，低密度植被覆盖区不仅具有植被的大的。因此，低密度植被覆盖区不仅具有植被的 光谱特性光谱特性,而且具有城镇用地的光

13、谱特性。利用这而且具有城镇用地的光谱特性。利用这 一独特的光谱特性可以将一独特的光谱特性可以将NDBINDBI提取得到的城镇用提取得到的城镇用地地（其结果还包含裸地和低密度植被覆盖区）（其结果还包含裸地和低密度植被覆盖区）中中 的低密度植被覆盖区从中分离出来。的低密度植被覆盖区从中分离出来。典型地物二值化后的像元值典型地物二值化后的像元值 城镇用地城镇用地 林地林地 农田农田 水体水体 低密度植被覆低密度植被覆盖区盖区 NDBI 1 0 0 0 1 NDVI 1 0 0 1 0 NDBI*NDVI 1 0 0 0 0 方法名称方法名称作者作者公式公式优点优点缺点缺点归一化建筑用一化建筑用地指数

14、地指数（NDBI）查勇，勇，杨山等山等（2003）（TM5-TM4）/（TM5TM4）相相对于于传统方法快速方法快速有效，提取精度有效，提取精度较高，高，结果果较为客客观，可信可信提取提取结果包含低果包含低密度植被区、密度植被区、裸地信息裸地信息改改进的的归一化一化裸露指数裸露指数（MNDBI）吴宏安，蒋建吴宏安，蒋建军等等（2005）NDBI+（1-NDVI）相相对NDBI更加突出了更加突出了城城镇用地信息，提用地信息，提取取结果得到改善果得到改善需要人需要人为设定定阈值，结果受主果受主观因素影响；因素影响；提取提取结果包含果包含低密度植被区、低密度植被区、裸地信息裸地信息城城镇用地用地指数指数（ULI）徐徐 军，蒋建，蒋建军等等（2007）NDBI&NDVI相相对NDBI去除了低密去除了低密度植被区的影响，度植被区的影响，提取精度得到提高，提取精度得到提高，结果客果客观、可信，、可信，是一种自是一种