毕业设计(论文)-基于卫星遥感影像的城市拓展研究.doc
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1、英文摘要提供全套毕业论文,各专业都有毕业设计题目名称: 基于卫星遥感影像的城市拓展研究 学生姓名: 院 (系): 地球科学学院 专业班级: 地信10901班 指导教师: 时 间:2013年2月25日 至2013年6月17 日VII目 录任务书. 开题报告指导教师审查意见评阅教师评语答辩会议记录中文摘要英文摘要前言1 绪论11.1选题背景及意义11.2国内外研究方向11.3论文的主要工作、技术路线和方法52 研究区域概况和数据预处理72.1 研究区域概况72.2 相关数据处理软件介绍92.3 数据准备112.4 数据预处理123 研究区域遥感影像分类和城区拓展图处理143.1遥感影像分类基本理论
2、143.2 研究区域影像分类研究153.3 城区拓展图处理174 武汉市城区拓展分析194.1武汉市城市拓展面积和速率194.2 武汉市城区扩展空间格局的动态分析204.3 武汉市城区拓展过程的土地利用类型转化分析204.4 武汉市城市拓展的驱动力分析224.5 武汉市城市拓展模式分析275 总结295.1 研究结论295.2 启示29参考文献30致谢32基于遥感卫星图像的城市拓展研究 学 生:闾妍宇 地球科学学院地信10901班指导老师:陈华军 地球科学学院【摘要】:城市是人口、资源、环境和经济等要素高度聚合的统一体。随着经济的高速发展,城市化水平不断提高,城市规模日益扩大,其发展和变化也日
3、新月异。过去城市边缘的土地类型伴随城市的扩张逐渐演变为城市用地,城市扩展类型也根据地区具有的不同特点由单一性朝着多样化的方向发展。相对传统方式分析土地类型的变化存在效率低,耗费高的缺点。通过遥卫星感图像分析城市扩展的变化趋势,可以及时、全面筛选出城市拓展的变化趋势,并且通过相关数据预测城市在未来一段时间内的发展方向。武汉市是中国内陆地区最繁华都市及国家区域中心城市,是中国内陆最大的水陆空交通枢纽。改革开放以来,武汉市依靠传统优势,城市发展日新月异。作为区域性国家级都市,武汉市经过30多年的发展,正在进行城市发展转型,交通枢纽、工业基地、科教中心、经济都市和生态宜居城市。利用遥感技术指导城市建设
4、发展,同时遥感卫星实时获取功能,直观的反映城市发展变化。结合相关环境、社会经济统计数据和武汉市城市规范发展纲要,为武汉市城市拓展提供数据支持和指导。本文通过Landsat7 TM/ETM+卫星遥感影像,ERDAS遥感处理软件,Arc View软件,在已校正的遥感图像的基础上,进行图像裁剪、增强、融合处理,通过监督分类法对武汉城区土地利用分类结果图像进行矢量叠加处理,得出武汉城区动态变化趋势和规律。最后结合武汉市城区的人口、经济、城市规划等数据,分析出武汉城区过去的城市扩展规律和未来的发展趋势。【关键词】:卫星遥感 TM影像 ERDAS 监督分类 城市演变 Based on Remote Sen
5、sing Satellite Image of the City to Expand ResearchStudent: Lv yanyu School of Geoscience, Yangtze UniversitySupervisor: Chen huajun School of Geoscience, Yangtze UniversityAbstract:Urban population, resources, environment, and economic factors such as highly polymerized unity. With the rapid econom
6、ic development, urbanization has improved continuously, the increasing size of the city, its development and changes with each passing day. Types of land past the edge of the city accompanied by the expansion of the city evolved into urban land use, urban expansion type is also based on the differen
7、t characteristics of the region has diversified direction towards unity. Compared with the traditional way of analyzing changes in the type of land there is low efficiency, high cost disadvantage. Satellite remote sense image analysis through urban expansion trends, in time, a comprehensive screenin
8、g of urban development trends and related data to predict the city through a period of time in the future direction of development.Wuhan is Chinas inland areas of most prosperous cities and national and regional central city, is Chinas largest inland surface and air transportation hub. Since reform
9、and opening, Wuhan City, relying on traditional strengths, the rapid development of the city. As a regional state-level city of Wuhan City after 30 years of development, the ongoing transformation of urban development, transportation hubs, industrial base, science centers, economic urban and livable
10、 city. Using remote sensing techniques guide urban construction and development, real-time access to remote sensing satellites simultaneously function directly reflect changes in urban development. Combined with relevant environmental, social and economic statistics and Wuhan Urban Development Outli
11、ne specification for Wuhan Urban Development to provide data support and guidance.This paper Landsat7 TM / ETM + satellite imagery, ERDAS remote sensing processing software, Arc View software, corrected remote sensing image based on image cropping, enhancement, integration process, through supervise
12、d classification method Wuhan city land use classification resulting image vector-stacking process, come to the city of Wuhan changing trends and patterns. Finally, Wuhan Citys population, economy, urban planning and other data, analysis of Wuhan City in the past urban expansion law and trend of dev
13、elopment in the future.Key words:Satellite Remote Sensing TM Image ERDAS Supervised classification Urban Development前言前 言我国的城市化进程不断加快,城市所在的区域土地利用/土地覆盖发生了巨大变化。城市人口急剧增多,城市化水平迅速提高,城市的“面貌”不断发生变化,“内部结构重组”和“外围地域扩展”成为当今城市空间复杂结构变化的主要方式。面对这样一个迅速变化的复杂的城市系统,如何及时、准确的掌握其土地利用变化情况成为一个急需解决的问题。传统的土地利用调查多数仅限于对土地利用现状的
14、调查,且周期长、费用高、费时、费力,一次调查资料供多年使用,显然应用这种过时的、利用价值较低的信息很难对城市建设进行跟踪监测,也不利于对城市发展进行科学、有效的动态管理。遥感,作为一门先进的科学技术,可为城市土地利用动态变化研究提供多时相、大范围的实时信息,成为研究城市扩展的有力手段之一。同时,遥感数据的广域性、周期性等特点,结合计算机的图像处理、分析和模式识别技术,使其在土地利用监测中得到广泛应用。通过不同时相的遥感图像,可以方便快捷地获得土地利用变化的类型、数量和位置,利用这些变化信息,既可以对前期开发治理效果进行正确评价,也可以指导今后的开发治理规划,促进城市的可持续发展和协调发展。因此
15、,随着科学技术的发展,城市土地利用的遥感动态监测技术成为研究城市结构变化及向外扩张的重要手段之一。本文以武汉主城区为研究对象,分别选取了1990年、2000年和2006年不同时相的卫星遥感影像为主要数据源,以遥感分类为主要的获取信息手段,定量分析了武汉市19902006年城市建设拓展情况,并结合相关数据,分析该地区在19902006年间城市拓展特点。本文主要研究内容包括:1.城市拓展用地信息提取。通过对三期遥感影像的几何纠正、研究区域裁剪、图像增强等预处理,使用基于最大似然法的监督分类进行城市建设用地的信息提取。2.城市拓展过程中城市用地的时空变化和机制研究。分析了武汉市城市拓展面积与速度,同
16、时研究了城市拓展的空间分布和变化规律。结合本区域的社会经济资料研究分析该区域城市拓展的驱动力机制。本文的主要结论是:武汉市城市拓展方向、速度、模式受到武汉本身自然条件、社会经济条件、交通、人口等因素的制约。首先,自然地理条件决定了武汉市的沿长江向两岸纵深式发展,而具体的社会经济状况对城市建设起到进一步推进作用。作为华中地区及长江中游地区的核心辐射城市,武汉市在城市发展的过程中既要发挥传统的优势又要协调城市建设与生态之间的关系以及城市建设特色化,充分发挥城市土地利用率,走可持续发展道路。1.绪论基于遥感卫星图像的城市拓展研究1 绪论遥感是应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性
17、记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。1.1选题背景及意义18世纪中叶以来,随着工业革命的推进,城市化进程逐步加快,极大的推动了社会进步,促进了社会经济发展,城市也成为社会政治、经济、文化和社会活动交流的中心,是人类文明进程的重要体现。但城市化水平的提高,城市规模的急剧膨胀,城市化过程中的负面因素开始逐渐显现“城市病”出现和城乡发展失衡。城市化的发展必然造成城市空间扩展,城市用地紧张和城市人口爆发式上升。城市的协调发展也是现今学者们研究的重要方向。对于城市这样一个规模庞大、结构复杂、动态变化的开放系统,必须根据其变化情况调整城市的规划和管理方案。这就需要利用先进的信
18、息获取技术及决策支持系统对城市的发展进行有效的检测,以便及时地掌握城市发展进程中的各种新信息、新资料、新变化,促进城市的可持续发展和提高城市的管理水平。遥感技术具有对城市的现状与发展进行快速地调查和监测的优势,而数据处理分析系统具有多种数据综合分析的能力。因此,遥感技术已经成为现代城市的合理规划建设与管理和解决城市发展中所出现的各类问题的重要手段。与传统的技术手段相比,具有实时性、可靠性。1.2国内外研究方向1.2.1 国内外发展现状城市拓展研究一直都是城市研究的主要领域,也是衡量城市化水平的主要测度指标。人们视图藉此分析、揭示城市用地形成和演化的内在和外在驱动机制,比较不同类型城市拓展的特征
19、差异。从国内外有关文献检索来看,有关城市用地规模拓展,以及GIS和RS技术在城市研究中的应用均有一定的成果。目前,国内外对城市拓展研究主要集中在以下三个方面:一是研究城市拓展的规律和形式;二是城市拓展的驱动力机制的分析研究,即分析推动城市地域拓展的原因是什么;三是针对城市拓展所应采取的措施。1城市拓展模式研究对城市土地利用现状模式进行较早研究的以伯吉斯、霍伊特、哈里斯、乌尔曼为代表的芝加哥人类生态学派主要是采取历史形态学的特征描述和归纳的方法来概述城市用地空间分布特征,提出了学术界誉为三大经典城市土地利用理论:同心圆模式、扇形模式和多核心模式。它们与轴向增长模式以及后来的三地带理论等都成为人们
20、直观认识城市用地模式的经典理论。我国的城市土地利用拓展模式研究的开展时间不是很长,主要是从总结我国城市发展的空间过程进行的描述性的总结,还没有向解释性的模型化方向延伸。主要是从80年代后期开始有大量的研究进行,其中保持城市形态分类、演变阶段、城市扩展方式和速度、城市扩展的主要影响因素,城市扩展预测和模拟等。最早对此进行比较系统研究的武进指出,我国城市形态演变方式主要有四种,即由内向外的同心圆式连续扩展、沿主要对外交通成放射式扩展、跳跃式组成团扩展和低密度蔓延。他将城市外部空间演化分为点状形式、轴向扩展、伸展轴稳定、内向填充和再次轴向伸展五个阶段。姚士谋等研究了城市空间扩展过程与模式,提出城市空
21、间扩展的两个模式:1、集中型密集发展模式,又称为城市连片集中“摊烧饼”的发展模式,2、城市沿交通轴线选择有利方向呈带状发展的模式;薛东前厌倦了城市土地扩展规律,以西安为例,在城市土地扩展基本理论模式基础上,提出西安以圈层式和飞地式扩展并重的基本理念;指出西安市土地扩展的要素特征和阶段划分;刘纪远等研究了凸壳原理对城市空间扩展类别的识别方法,提出了利用该方法可以区分城市扩展的两种类型,即填充型和延伸型;并对城市形态的紧凑性进行了研究。2城市扩展机制研究导致城市土地利用扩展变化的因素有自然和社会经济两大类,各学派都有较多研究。自然因素影响相对稳定,发挥累积效应。社会经济因素受到大多数学者关注。在人
22、类驱动力方面,哪些是主要驱动力,并未取得一致意见。国内对城市扩展的动力机制众说纷纭,刘盛和则全面总结了西方学者在这方面的成果,认为总体上可以分为5大类机制:动力因素、“自然”机制、市场机制、社会价值机制、政治权力机制。顾朝林等则从系统动力学入手,认为城市土地利用是城市内部与外部社会、政治、经济、技术等多种因素作用的结果,是这些要素在城市土地上的反映,在自由市场体制下,这一动态过程归因于土地级差收益。它包含四方面的动力,即社会经济动力、国家意识形态的影响、生产方式和技术创新、生态环境意识的提高。姚士谋等研究了城市空间扩展过程与模式,提出影响城市发展的三个因素和影响城市发展的因素有:1.自然地理条
23、件对城市用地发展的适合程度;2.城市公用设施和运输系统扩展的可能;3.现代城市土地用地的影响。薛东前研究了城市土地扩展规律和约束机制,认为产业结构升级和人口扩散为核心的经济发展是城市扩展的内在动力,外部推力是交通联系,中间力量是管理规划。3城市扩展动态的GIS和RS研究遥感技术作为一种快速获取城市现状基础资料的重要手段,己经在城市调查、监测、城市规划与管理中占有重要的位置。遥感应用于城市环境研究最早是从1958年法国开始的。到上世纪80年代,随着传感技术和航天技术的发展,应用航空像片和卫星影像进行城市专题研究也日趋成熟。大量的彩色、热红外遥感技术被应用于城市扩展分析、城市环境监测与评价以及城市
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