基于ZY-3影像的北京市六环以内城市用地信息提取及特征分析

摘要

改革开放以来，我国城市化进程加快，2014年城镇化率已达54.77％。随着城市化发展，城市空间扩展、产业结构转型升级以及居民生活水平提高，城市内部结构和空间格局发生重大变化，改变了城市功能布局，直接影响着城市经济社会发展和生态环境质量。而近年来高分辨率卫星影像的应用为快速、精确提取城市内部用地信息、研究城市内部用地特征提供了便利。因此，基于高分辨率卫星影像，快速、精确提取城市内部用地信息，分析其用地结构及空间格局特征，对于科学管理城市土地、改善城市生态环境及促进城市可持续发展具有重要意义。
　　北京市是我国的首都，六环以内区域是北京市的核心区，是北京市政治、经济、文化、科教和国际交往中心的聚集区，同时工业企业较多，环境污染严重。其用地类型复杂多样，有工业用地、生活用地、交通用地、绿地、水面等。本文基于ZY-3卫星影像，采用面向对象方法，提取北京市六环内用地信息，并分析其用地结构及空间特征，以期为北京市用地管理及城市规划提供依据。主要研究内容和结果为：
　　1、基于ZY-3影像和面向对象的北京市六环以内用地信息提取
　　采用资源三号卫星遥感影像，基于eCognition软件，采用面向对象分类方法中的隶属度函数分类法，采用多尺度分割，构建分类层次，选取光谱特征包括亮度值（Brightness）、第4波段均值（Mean Layer4）、归一化植被指数（NDVI），几何特征包括长宽比（Length/Width）、面积（Area），纹理特征中的灰度级差矢量对比度（Gray Level Difference Vector Contrast，GLDV Contrast）、灰度共生矩阵对比度（Gray Level Co-occurrence Matrix Contrast，GLCM Contrast）、135度方向，辅助与邻域对象的关系特征包括类型是否发生（Existence ofClass）、对类型的距离（Distance to Class）、与类型的相反相似性（Invert Similarity to Classes）等其他特征，针对不同地物类型，设置合理阈值，精确提取。
　　不仅准确提取出研究区内水体、植被、建设用地和待开发用地，更剔除了阴影的影响，创新区分了城市建设用地内部各种地物类型，包括工业工地，低密度和高密度生活用地和交通用地。分类精度可达到89.09%，Kappa系数达到0.8800，提取效果较好。研究结果表明基于面向对象方法提取高分辨率影像中城市内部用地信息是可行的，可为城市内部用地的快速、准确提取提供有效的技术手段。
　　2、北京市六环内城市用地特征分析
　　（1）高、低密度生活用地占地面积分别为669.89和86.06平方公里，分别占六环总面积29.55%和3.80%。低密度生活用地主要分布在四环以内，旅游用地附近低密度生活用地分布较多；高密度生活用地分布较广，主要集聚在医院、学校、银行及商业中心附近。结合土地集约利用原则，高密度生活用地应布局在三环至五环之间，二环以内为旅游用地及老城区，低密度生活用地应布局在此，对比分类图，布局较为合理。
　　（2）农村居民点和农用地分别占地229.26和239.50平方公里，占六环总面积比重分别为10.11%和10.56%。农村居民点主要分布在五环与六环之间，与城镇构成近郊城乡交错地带，是中心城市与乡村的过渡地带，呈半城市、半乡村状态。农用地主要围绕农村居民点分布。
　　（3）工业用地占地439.19平方公里，约占六环总面积的21%。根据北京市风向、水流方向、远离居民区噪声等，海淀区位于城市顺风轴及风向旋转处，也位于河流上游，因此不适宜布局空气污染型和水源污染型工业用地；丰台区、石景山区和大兴区位于城市顺风轴及风向旋转处，不适宜布局空气污染型工业用地。
　　（4）湖泊、植被、河流和待开发用地分别占地面积约为27.89平方公里、378.64平方公里、14.84平方公里和46.27平方公里。湖泊主要分布在颐和园、奥体森林公园、后海公园、前海公园等公园；植被主要分布在石景山区和丰台区，以及公园；农用地围绕农村居民点周围；永定河贯穿丰台区和大兴区，北沙河由沙河水库左侧流经海淀区，温榆河由沙河水库右侧流经朝阳区和通州区；南苑机场和首都国际机场分别位于丰台区和顺义区；待开发用地主要分布在丰台、房山、大兴和通州区的工业用地附近；六环以内交通发达，形成网状结构。待开发用地主要分布在丰台、房山、大兴和通州区。

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中文摘要

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1.引言

1.1研究背景

1.2 研究意义

1.3国内外研究现状

1.4研究内容

1.5研究方法

2.研究区概况

2.1自然条件

2.2 人口及社会经济状况

3.数据来源及预处理

3.1遥感数据获取

3.2 遥感数据预处理

3.3非遥感数据获取

4.基于面向对象的六环内用地信息提取

4.1面向对象分类法

4.2 城市内部用地信息提取

4.3分类精度评价

5.六环内城市用地特征分析

5.1高、低密度生活用地分析

5.2 农村居民点及农用地分析

5.3工业用地分析

5.4 其他地类分析

6.结论

6.1研究结果

6.2创新

6.3展望

参考文献

致谢

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