基于Landsat遥感影像的东昌府区建成区扩展监测

目录

1.引言 .............................................. 2

1.1研究区概况.............................................................................................. 3 1.2数据来源.................................................................................................. 4 1.3技术路线.................................................................................................. 6

2．数据预处理 ....................................... 7

2.1辐射定标.................................................................................................. 7 2.2大气校正.................................................................................................. 7 2.3裁剪.......................................................................................................... 8 2.4几何校正.................................................................................................. 8

3.建成区信息提取 .................................... 9

3.1训练样本的建立及评价.......................................................................... 9 3.2分类器.................................................................................................... 10 3.3分类结果及精度评价............................................................................ 11

3.3.1分类结果..................................................................................... 11 3.3.2分类精度评价............................................................................. 12

4.建成区扩展监测与分析 .............................. 13

4.1扩展监测................................................................................................ 14 4.2监测分析................................................................................................ 15

5结论 .............................................. 15 参考文献 ........................................... 16

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摘要

随着我国经济发展和城镇化进程的推进，涌现出了一系列城市病。城市建成区的信息，可以反映一个城市发展的概况，准确提取分析城市建成区信息是解决这些城市问题的关键。本文以聊城市东昌府区2003，2018年2期Landsat 遥感影像数据为基础，采用监督分类和叠加分析技术对其进行了城市扩展监测。研究结果表明：2003年到2018年东昌府区建成区面积增加了387.96km2，年增长率为25.86 km2/a，为东昌府区城市扩展监测和发展规划提供了数据支持。

关键词： Landsat遥感影像；东昌府区；监督分类；建成区扩展；

Abstract

With the economic development and advancement of China's urbanization process, a series of problems keep emerging. The range of urban built-up information can reflect the general situation of a city's development, and the accurate extraction and analysis of urban built-up information is the key to the study of solving those city problems. The research based on Dong Chang Fu district of Liao Cheng Landsat remote sensing image data in 2003 and 2018, using the supervised classification and overlay analysis technology of image to monitor urban expansion. The results show that the built-up area of Dong Chang Fu district increased by 387.96 km2 from 2003 to 2018, with an annual growth rate of 25.86 km2/a, which provides data support for urban development planning in Dong Chang Fu district.

Keywords: Landsat remote sensing image; Dong Chang Fu district;

supervised classification; Expansion of built-up areas

1引言

在行政意义上，城市建成区是指市政区范围内经过征用的土地并实际建设发展起来的非农业的生产建设地段，包括市区集中连片的部分以及分散在近郊区与城市有着密切联系、具有基本完善的市政公用设施的城市建设用地（如水泥道路、

[1]

机场、污水处理厂、通信电台）。在此概念的基础上，随着我国经济改革发展，

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城市化进程带来的城市人口暴增、城市用地迅速扩张、交通拥堵、垃圾成山等城市病也随之而来。而城市建成区的信息，可以体现一个城市发展的情况,这就需要对城市建成区进行扩展监测，来提取建成区信息以了解城市扩张概况并分析原因，从而为未来城市经济发展、城市规划、土地资源管理等提供数据支持。在有数据支持的基础上对城市建设规模进行正确调控将优化城市化格局和提高城市化效率[2]。

因为航天技术的精进，传感器本身的误差减小、分辨率提高，高分辨率卫星遥感影像在城市扩展研究中发挥着举足轻重的作用。对于城市扩展的监测，目前多选用高分辨率的卫星遥感影像作为研究的数据基础，如 Landsat TM、Landsat ETM+、SPOT 和Quick Bird等[3]；地理信息系统具有强大的数据处理和空间分析功能，二者结合并通过GIS不同时期遥感图像的叠加分析，可以反映城市空间结构的变化，并且具有高精度、高效、低费用等特点。因此，利用监督分类和叠加分析等空间信息技术进行城市建成区扩展监测和动态模拟分析是研究城市扩展的重要技术手段[4]。

1.1研究区概况

东昌府区位于山东省西部、聊城市中部，居鲁西平原，黄河在境内蜿蜒百余里，其所在市与冀、豫两省交界，区位独特，自然条件适宜。借助百度地图可知，其地理位置在东经115°14″—116°06″、北纬36°16—36°42″之间，总面积1443 Km2；东昌府区傍水而生，依水而兴，水域足足占去城区面积的三分之一，主要河流有徒骇河、马颊河、京杭大运河，同时拥有我国江北最大的人工城市淡水湖泊——东昌湖；东昌府区属于暖温带季风气候区，气候适宜，光照充足，夏季雨热同期，全年光照时数在2463--2741小时之间，平均气温13.3℃，年平均降水量约610mm，无霜期201天以上?5?；截止到2018年，全区常住人口132.05万，现辖11个镇、10个街道、11个乡，即：古楼街道、柳园街道、新区街道、湖西街道、东城街道、闫寺街道、 北城街道、道口铺街道、凤凰街道、蒋官屯街道、侯营镇、沙镇、堂邑镇 、梁水镇、郑家镇、斗虎屯镇、 张炉集镇 、于集镇、许营镇、朱老庄镇、顾官屯镇、 韩集乡、 广平乡?6?；东昌府区为市辖区，较全市其他县来说耕地面积较少，但因其得天独厚的自然因素，农作物产量仍居

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全国前列；东昌府区位于济南都市圈上，贯穿中国南北的京九铁路和济聊高速公路在东昌府区交汇，因此东昌府区是聊城市与重要城市连接的重要枢纽。

图1东昌府区2018年假彩色合成遥感影像

1.2数据来源

本文采用的影像数据为美国陆地卫星（Landsat）系列卫星图像，由美国航天局（NASA）和美国地质调查局（USGS）共同发射管理；自1972年起，Landsat系列卫星陆续发射，至今已发射8颗卫星，轨道高度705 Km, 随着航天技术的进步，卫星传感器的时空分辨率逐渐提高，其中Landsat7和Landsat8的分辨率最高可达15m,其前6个波段范围从蓝、绿、红、到红外，回归周期为16天，由于设置多光谱观察、对地观测范围很大、数据收集快，并具有宏观和直观性；陆地卫星主要用于获取遥感影像数据，其应用目的为调查生物资源、矿产资源、海洋资源，监测资源使用情况，观察并预测植物生长状况、评估农作物产量，考察和预报自然灾害和环境污染， 对全球变化情况进行相关研究?7?。它在我国国民经济中发挥了强有力的作用。本次研究利用的数据分别为东昌府区2003年Landsat7的ETM+影像、2018年Landsat8的OLI影像，以及东昌府区土地利用专题地图作为辅助资料。其传感器波段见下表?8?：

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表1 ETM+传感器各波段

波段 波长范围（微米）

波段性质

1 2 3 4 5

6

0.45-0.52 0.52-0.60 0.63-0.69 0.76-0.90 1.55-1.75

10.40-12.50

蓝色 绿色 红色 近红外 短波红外 热红外

表2 OLI传感器各波段

波段 波长范围波段性质 （微米）

1 2 3 4 5 6

0.43-0.45 0.45-0.51 0.53-0.59 0.64-0.67 0.85-0.88 1．57-1.65

蓝色 蓝色 绿色 红色 近红外 中红外

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