■胡錦鳳 張啟東

（山東正元數(shù)字城市建設有限公司山東煙臺264003）

煙臺市城區(qū)不透水面遙感估算與驅動力分析

■胡錦鳳 張啟東

（山東正元數(shù)字城市建設有限公司山東煙臺264003）

本文以美國陸地衛(wèi)星TM 1990和2000年獲取的煙臺地區(qū)遙感數(shù)據為數(shù)據源，利用最小噪音分量變換法提取煙臺地區(qū)1990年和2000年的不透水面。通過最小噪音分量變換后的前三個分量和線性光譜混合模型，測算得到高反射率、低反射率、土壤和植被四個不同土地覆蓋類型的終端地類。通過綜合高反射率和低反射率兩個終端地類，最終提取不透水面。

不透水面TM最小噪音分量變換光譜混合分析遙感

[1]煙臺地理位置.[Z].http://www.baidu.com.

[2]徐涵秋.利用改進的歸一化差異水體指數(shù)提取水體信息的研究 [J].遙感學報,2005 9（5）：585-595.

P237[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-310-1

煙臺市是我國東部重要的沿海開放城市，城市化發(fā)展迅速，其中城市化的一個重要表現(xiàn)就是不透水面分布面積的上升。本論文利用TM影像,在線性光譜分解技術基礎上,提取了的不透水面的分布并對其空間特征進行了分析。結果表明對于城市地域來說,利用植被、高反照度、低反照度和裸露的土壤四種最終光譜端元的線性組合,可以較好地模擬TM波譜特征,而除了水面以外的高反照度、低反照度兩種光譜端元,可以較好地表達城市不透水表面信息?？傮w而言,煙臺市不透水面分布比率較高,不透水面分布的空間差異揭示了城市土地覆蓋空間結構以及城市空間擴展的差異性，具有很強的現(xiàn)實意義。

煙臺地處山東半島東部是黃渤海咽喉地帶的海陸交通樞紐，與日韓交流的前沿門戶。近幾年來，煙臺市借助區(qū)位和資源優(yōu)勢，獲得了較快的發(fā)展[1]。研究煙臺不透水面具有重要意義。為了減少誤差，采用了2000年5月6號的TM影像和1990年5月2號TM遙感影像為數(shù)據源。主要以Ridd的V-I-S模型理論基礎，選擇了光譜混合分析法,來對煙臺市的2000年和1990年TM影像進行不透水面的提取研究。將1990年和2000年影像中的第1，2，3，4，5，7六個波段合成一個多波段影像，然后將亮度值轉化為輻射值,然后將光譜輻射值轉化為反射率，轉化為反射率后地物的光譜特性具有典型性，能很好的識別地物。研究區(qū)中如果含有低反射率的水域,或者高反射率的云和沙地,會對不透水面信息的提取產生干擾。為了使后續(xù)的光譜混合分析更為準確,需要對城市內的其他河流、湖泊等水體進行掩膜剔除,以確保研究區(qū)內的像元都是植被、不透水面和土壤這3類地物的組合。水體的掩膜主要采用修正歸一化水體指數(shù)(MNDW I)[2]法。利用改進的歸一化差異水體指數(shù)(MNDWI)提取水體信息的研究在對歸一化差異水體指數(shù)(NDWI)分析的基礎上,對構成該指數(shù)的波長組合進行了修改（應用第2和第5波段）,提出了改進的歸一化差異水體指數(shù)MNDWI(Modified NDWI),MNDWI可以很容易地區(qū)分陰影和水體,解決了消除水體提取中陰影的問題。為了確保研究的地類是不透水面，土壤和植被需要將提取的水體進行掩膜，然后利用線性光譜混合模型提取不透水面，最常用的方法是最小噪音分量變換（MNF）和純凈指數(shù)計算（PPI），然后進行終端地類收集，線性光譜分解。這樣就實現(xiàn)了不透水面的提取。由于遙感圖像在幾何位置上發(fā)生了變化，產生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應不準確，地物形狀不規(guī)則變化等畸變時，即說明遙感影像發(fā)生了幾何畸變。為了使影像與煙臺政區(qū)圖一致，需要對影像進行幾何校正。通常幾何校正通過選取地面控制點和利用多項式糾正模型來實現(xiàn)的。為了保證1990年和2000年的感興趣區(qū)完全一致，在計算不透水面時減少人為的誤差，需要現(xiàn)將這兩副影像進行幾何校正，然后使校正后的圖像與煙臺政區(qū)圖在進行幾何校正。按照煙臺政區(qū)圖對圖像進行切割，選取煙臺的芝罘區(qū)、萊山區(qū)和福山區(qū)為感興趣區(qū)。通過對2000年和1990年煙臺市區(qū)不透水面的研究發(fā)現(xiàn)：1990年到2000年期間,煙臺市建成區(qū)不透水面面積有了顯著增加,十年間不透水面增加了近三百平方千米，增加的區(qū)域主要集中在萊山區(qū)的北部、福山區(qū)的北部和芝罘區(qū)的黃務。導致發(fā)生這個結果的原因有兩個：一是城市規(guī)劃，二是城市空間上的擴展。所有這些變化與城市經濟的發(fā)展是分不開的。萊山區(qū)不透水面面積的擴大與城市規(guī)劃有直接關系，作為市政府的所在地，萊山區(qū)必然會加強基礎設施如道路的建設，使其成長為真正的政治中心。城市建設突飛猛進，所以不透水面的面積顯著增加。以千畝海水浴場為主的旅游事業(yè)的發(fā)展使得與旅游相配套的道路、旅館、酒店、療養(yǎng)度假休閑中心等的大量興建，而所有的這些均使得萊山區(qū)不透水面的面積增大。萊山區(qū)是煙臺市智力最密集的區(qū)域，有5所高校坐落于此，隨著高校招生的擴張，高校教學樓、實驗樓及運動場所的興建都使的該地區(qū)不透水面的增加。作為煙臺的老城區(qū)，芝罘區(qū)也發(fā)展迅速，人口的增加使芝罘區(qū)的建筑面積向黃務擴展。黃務地區(qū)工廠迅速興建，廠房與住宅的建設使得該地區(qū)的不透水面上升。福山區(qū)位于山東半島東北部、黃海之濱，北部靠海地區(qū)，旅游業(yè)發(fā)展迅速，一些旅游設施的興建以及與旅游配套的道路、旅館、酒店等的建設都使得城區(qū)不透水面的上升。綜合萊山區(qū)、芝罘區(qū)和福山區(qū)不透水面的變化，我們會發(fā)現(xiàn)城市不透水面面積的擴大主要是由城市規(guī)劃、管轄范圍內高校的擴張、旅游業(yè)的發(fā)展引起的。

本論文以TM影像為數(shù)據源，經過最小噪音分量變換、純凈像元指數(shù)計算、終端地類收集，在線性光譜模型的基礎上對煙臺市主城區(qū)不透水面進行了提取并進行了空間分析，得出了以下結論：首先，針對煙臺城區(qū)地物光譜特征，四種端元模型可以很好的表達。就煙臺城區(qū)而言，有高反射率、低反射率、土壤和植被四種端元。城市不透水面是高、低反照率的蓋度之和。其次，通過對1990年和2000年煙臺城區(qū)不透水面的比較發(fā)現(xiàn)，城市不透水面的面積在擴大，說明城市在擴張，生態(tài)環(huán)境的質量在下降。再次，利用線性光譜模型分解計算城市不透水面時，還存在一些因素限制精度，例如高低反射率的確定以及與不透水面的關系等需要進一步研究。最后，由于影像與政區(qū)圖不是一個時期的，進行幾何校正以及按照行政界限選取感興趣區(qū)時會有誤差的存在，所以對兩個時期的不透水面面積沒有進行精確計算，只是進行差值計算來看城市不透水面的變化?？傊ㄟ^不透水面分布的空間差異揭示了城市土地覆蓋空間結構以及城市空間擴展的變化，具有很強的現(xiàn)實意義。