毕业论文课题相关文献综述

一、前言

城市是一定区域范围内经济、政治、人口集中地，是以非农业产业和非农业人口集聚为主要的居民点。近年来我国人口持续增长，社会经济快速发展,城市化进程加快，城市用地规模的扩张成为城市化的必然趋势。尤其是一些大城市的周边地区,在经济政策的促进下,城市快速扩张,城市周边的大片土地被用来满足城镇发展的需要。城市建设规模的扩大标志着社会的进步和经济的发展。然而城市的扩张导致了耕地、林地减少，土地退化，影响了城市环境和城市的可持续发展[14]。城市在不同时期变迁的差异、城市扩展的速度、规模的差异、城市扩展对区域土地利用的影像，尚缺乏科学数据加以解释，难以为实现城市协调发展提供可靠的信息。[18]因此加强对城市变迁的监测，了解城市发展的内在机理，有利于实现对城镇的科学现代化管理,有利于合理规划城市和周边环境保护从而实现城市的科学发展和可持续发展，对有效引导和监测城市的发展具有十分重要意义。

二、目前国内外研究现状

遥感影像具有多时相、高分辨率和信息丰富的特点，它为地学研究提供了一个良好的技术平台。遥感对城市的监测主要包含城市扩展监测、植被监测、生态环境监测、干旱监测等几个方面。利用遥感影像来研究城市建成区的扩张是当今遥感技术应用的热点之一[16]。遥感是20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，各国学者利用航空影像对城市专题的研究日趋发展，1958年对巴黎市的航空摄影是航空遥感技术在城市方面应用的首次尝试，同时将研究中心逐步向用地结构变化的方向上转移。但航空遥感的费用十分昂贵，不能在短期内对同一地区进行反复观测，因此限制了它在城市动态监测方面的应用。1972年后，美国发射了第一颗陆地卫星，美国学者应用首批MSS图像制成华盛顿特区彩色卫星影像图。接着各国学者通过对卫星图像的目视判读与自动识别分类，绘制城市土地覆盖类型图，并根据不同时相的图斑差异来研究城市的拓展变化。[17]对城市扩展变迁的监测为旧城的改造和新城区的规划建设提供了科学的依据。一些发达国家，在其强大的数据获取能力和先进的测绘技术的支撑下，监测范围不再仅限于本土而是扩大到了世界范围内，监测对象也不再局限于地理要素，而是扩大到所有的国情信息。[19]

我国的城市扩展变迁监测研究多以卫星遥感多光谱数据为主要信息源，包括陆地卫星MSS、TM、ETM数据等。城市扩展遥感监测开始时期主要是北京、上海等大城市。[18]到目前为止，就国内而言，对城市进行遥感监测主要集中在经济、科技实力较为发达的东部地区，对中西部地区的遥感监测相对较少。城市变迁监测的研究方法主要是通过获取研究区域不同时相的影像数据，利用ERDASIMAGINE、ENVI等遥感软件进行数据预处理和分类统计，获取城市土地利用类型信息。而GIS具有强大的数据处理和空间分析的功能，将RS与GIS相结合能更好的了解城市变迁的空间动态变化，了解不同时期城市变迁的特点，如变化的速率、数量、方向，为城市的规划发展提供依据。因此,利用遥感传感器所获取的影像数据进行城市变迁的监测是一种重要、快捷、经济的技术手段。

三、本课题研究的方法

随着科学技术的发展，运用遥感技术对城市变迁的监测方法也更加多样化。

（1）耿爱君在对武汉市城区扩张研究中，选用从USC获取的1978年的MSS影像、2001年的ETM影像、1989年和2006年的TM影像最为数据源，采用RS与GIS相结合的方法，先用RS软件进行监督分类，以从各个时相的遥感影像中分别提取出城市用地的信息，再将其集成到ArcGIS中进行空间分析并提取武汉市城区扩张的相关变化信息，对其扩张速度和方向进行监测和分析。该方法较为简单，在城市用地信息提取时存在主观性和误差。[15]

（2）穆晓东等人在对北京1984-2007年城市拓展研究中，选取了北京1984-2007年间8个时相的landsatTM影像以及2005年北京行政区划图、路网图。对数据进行预处理，通过卷积运算、城市判别、聚类统计等步骤，进行城市范围的提取。计算拓展速率、拓展强度、分析维数和紧凑度4个指数，分析城市范围的时空变化。该方法进行城市范围的提取较为精确，对城市范围时空变化的分析也十分全面。[12]

（3）朱彦辉等人在昆明市城市扩张遥感监测及空间特征研究中，选取昆明市多时相Landsat影像采用ENVI进行图像处理，利用归一化植被指数（NDVI）、归一化裸露指数（NDBI）和归一化差异水体指数（NDWI）融合后进行非监督分类提取城市用地，然后用ArcGIS做空间分析，分析了城市扩张数量变化、城市拓展空间形态。该方法对城市用地的提取较为精确，而且分析了城市发展的数量变化、空间拓展形态以及城市发展的方向趋势。[13]

（4）在赵晓宏等人对东北主要城市遥感监测与动态分析中，选取了Landsat、ETM和SPOT数据为数据源，采用栅格数据与矢量数据相结合，多源与多时相数据相结合，将高分辨率的全色影像和多光谱影像进行融合，生成兼有高分辨率和多光谱的遥感影像，提取相关信息。多种信息提取方法相结合，减少了信息误提、漏提的现象。内业处理与外业调查相结合，建立东北三省主要城市环境分析信息系统，有助于合理利用有限环境资源，为政府提供决策依据。[10]