湯 云

淮南師范學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院,安徽 淮南 232038

城市擴(kuò)張和人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響是監(jiān)測(cè)城市化進(jìn)程的重要指標(biāo)。研究城市擴(kuò)張的時(shí)空變化特征和人類活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境的交互關(guān)系,有助于探索城市化進(jìn)程對(duì)植被演化、水循環(huán)、空氣質(zhì)量、地表熱平衡和生物多樣性等的作用過(guò)程。融合多源遙感數(shù)據(jù)對(duì)城市群的城市擴(kuò)張及與生態(tài)環(huán)境的交互關(guān)系進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)于加深人們對(duì)城市化進(jìn)程的全面理解具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。論文通過(guò)對(duì)已有研究的總結(jié)和分析,針對(duì)當(dāng)前在監(jiān)測(cè)城市群城市化進(jìn)程研究中存在的問(wèn)題和不足,首先,提出了夜光影像互校正模型和融合多源數(shù)據(jù)的高精度不透水面提取方法,以監(jiān)測(cè)3大城市群(京津冀城市群、長(zhǎng)三角城市群、粵港澳大灣區(qū))連續(xù)20年的城市范圍擴(kuò)張;然后,論文提出了3大城市群高空間分辨率的氣候因子和人類活動(dòng)與植被變化的耦合模型,獲取了多空間尺度的耦合協(xié)調(diào)度分布特征;最后,顧及不同時(shí)間尺度的影響,論文提出了氣候因子和人類活動(dòng)對(duì)植被變化影響的多時(shí)間尺度效應(yīng)模型,量化3大城市群在不同時(shí)間尺度下的氣候因子和人類活動(dòng)對(duì)植被變化的相對(duì)重要性。具體的研究工作如下。

(1) 高精度的不透水面是反映城市化進(jìn)程的重要數(shù)據(jù)產(chǎn)品,針對(duì)當(dāng)前在獲取長(zhǎng)時(shí)序不透水面時(shí)精度不高的問(wèn)題,論文提出一種融合多源數(shù)據(jù)的長(zhǎng)時(shí)序城市群不透水面提取方法,實(shí)現(xiàn)3大城市群長(zhǎng)時(shí)序高精度的城市擴(kuò)張動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。首先,論文提出了基于地理加權(quán)回歸模型的夜光數(shù)據(jù)互校正模型,克服當(dāng)前夜光數(shù)據(jù)在獲取高精度不透水面時(shí),面臨的過(guò)飽和、溢出效應(yīng)、不連續(xù)和不一致問(wèn)題;然后,提出融合夜光影像、地表溫度、建筑指數(shù)和人口數(shù)據(jù)的不透水面提取方法,實(shí)現(xiàn)了京津冀城市群、長(zhǎng)三角城市群和粵港澳大灣區(qū)2000—2019年的高精度不透水面提取;最后,分析不透水面時(shí)空變化特征及發(fā)展規(guī)律。論文為大范圍、多時(shí)序的不透水面提取提供了有效方法,為城市時(shí)空變化模式分析提供數(shù)據(jù)支撐。

(2) 針對(duì)當(dāng)前快速城市化進(jìn)程中缺乏精細(xì)空間尺度的城市化水平和生態(tài)環(huán)境耦合特征分布的現(xiàn)狀,論文提出了氣候因子和人類活動(dòng)與植被變化的多尺度耦合模型,獲取了高空間分辨率的耦合協(xié)調(diào)度分布特征,解決了當(dāng)前在城市化水平與生態(tài)環(huán)境交互關(guān)系研究中,僅依賴統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)所獲取的研究結(jié)果空間分辨率粗糙的問(wèn)題。論文分別以城市群、像元和多級(jí)網(wǎng)格為分析單元探索氣候因子和人類活動(dòng)與植被變化的耦合協(xié)調(diào)度分布特征。結(jié)果表明,長(zhǎng)三角城市群的耦合協(xié)調(diào)度高于京津冀城市群和粵港澳大灣區(qū);京津冀城市群的耦合協(xié)調(diào)度先降后增,整體呈現(xiàn)出上升趨勢(shì);長(zhǎng)三角城市群呈現(xiàn)出上升趨勢(shì);粵港澳大灣區(qū)在城市核心區(qū)域呈現(xiàn)出輕微下降趨勢(shì);3大城市群在不同空間尺度下的耦合關(guān)系均未達(dá)到高度協(xié)調(diào)耦合階段和高質(zhì)量的協(xié)調(diào)性。

(3) 城市化進(jìn)程中氣候因子和人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響取決于時(shí)間尺度,針對(duì)當(dāng)前缺乏氣候因子和人類活動(dòng)在不同時(shí)間尺度上對(duì)植被變化影響研究的現(xiàn)狀,論文提出了氣候因子和人類活動(dòng)對(duì)植被變化影響的多時(shí)間尺度效應(yīng)模型,量化3大城市群在不同時(shí)間尺度下的氣候因子和人類活動(dòng)對(duì)植被變化的相對(duì)重要性。結(jié)果表明,京津冀城市群的人類活動(dòng)對(duì)植被變化產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的影響;在長(zhǎng)三角城市群和粵港澳大灣區(qū),植被變化在短期內(nèi)主要受人類活動(dòng)的影響,而長(zhǎng)期趨勢(shì)上的植被變化,主要受氣候因子的影響。