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论文题目：基于DMSP/OLS非辐射定标夜间灯光强度数据的中国城市化信息提取研究(附PPT)

论文编号： lw200801221204563053

编辑： ch

论文属性：博士毕业论文

论文国籍：

论文语言：中文

登出日期： 2008-01-22

点击次数：655

论文字数：73367

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摘要

城市化研究是当今城市发展研究中的热点之一，受到社会各界的广泛关注。及时快速地获取城市化相关信息，为相关政府部门提供科学决策的基础信息，无论对于城市的发展、城市化问题的研究、还是人与自然生态系统的相互作用研究都具有重要意义。
本文选用DMSP/OLS非辐射定标夜间灯光强度数据、SPOTVGT十天最大化合成数据、中国1：400万基础地理信息空间数据以及其他社会经济统计数据等，综合运用遥感图像分析方法和GIS空间信息分析方法，以城市化活动比较强烈、城市化与资源环境矛盾相对突出的中国作为研究区域，以1992~1998年为研究时段，从静态和动态两方面比较全面地建立了基于DMSP/OLS非辐射定标夜间灯光强度数据的城市化信息提取方法。
论文共分八章。第一章首先介绍了开展大区域尺度城市化信息提取研究的背景及作者对大区域尺度上城市化研究的系统思考与整体研究框架，然后在整体框架的指导下提出了论文的研究目的，并对相关研究进行了综述，最后根据研究目的和相关研究的综述确定了论文的研究框架和研究内容；第二章对夜间灯光数据进行说明并做预处理；第三章到第七章，基于论文的研究框架，具体详细地论述了城市化静态、动态信息的提取方法，包括：1km网格单元上人口密度的估算、建成区面积的提取、区域城市化水平的估算、景观城市化时空变化信息的提取以及城市化综合水平时空变化信息的提取这五个方面的内容；第八章为结论与展望。
各章的主要内容、特色及结论如下：
（1）人口密度的估算。文中基于灯光强度信息模拟了灯光区内部的人口密度，基于人口—距离衰减规律和电场叠加理论模拟了灯光区外部的人口密度，这是对应用DMSP/OLS夜间灯光数据模拟人口密度研究的拓展和深入，研究所需数据量较少，但研究结果与其他研究基本一致，因此，比较适合大尺度上人口密度的快速估算，从而为有关决策提供参考依据。研究结果表明，DMSP/OLS夜间灯光强度数据具有实现人口以及其他社会经济数据空间网格化的巨大潜力。
（2）建成区的提取。在充分利用夜间灯光强度的空间分布特征和建成区面积统计数据的基础上，提出了一种提取城市建成区的局部阈值法。这种方法由于分别以每个城市为研究对象而逐一设定阈值，因此克服了以往研究中单一阈值法带来的不合理，从而与实际情况更相符合。另外，与用NOAA/AVHRR等其他白天的遥感数据提取城市建成区的方法相比，提取所用的特征更为明显，因而方法也更为简单。
（3）区域城市化水平的估算。利用DMSP/OLS非辐射定标夜间平均灯光强度图像在区域上的扩展特征和聚集特征构建了一反映区域城市化综合水平的灯光指数CNLI (compounded night light index)，并分别在省级和县级尺度上对CNLI与基于统计数据的城市化水平复合指标做了相关分析，结果表明CNLI与基于统计数据的城市化水平复合指标显著相关。CNLI克服了传统方法中存在的主观性、不确定性、滞后性、成本高和周期长等不足，为在较大范围上快速监测区域城市化水平提供了一个比较简单、客观、可靠和操作性强新指标。
（4）景观城市化时空变化特征分析。运用“空间→时间”分析思路，通过计算城市体系的重心和空间格局指数，分析了城市体系的重心、空间格局的变化特征；运用“时间→空间”分析思路，在对景观城市化强度变化类型分类的基础上，分析了区域景观城市化类型的结构特征和空间分布特征，并着重分析了城市和交通干线对水平扩展类型空间分布的影响。上述分析方法采用了两种思路来分析景观城市化的时空变化特征，不仅可以了解城市体系空间格局特征的变化而且可以了解城市在无忧论文【http://www.uklunwen.com】水平方向上和垂直方向上的扩展特征。相对以前的相关研究，变化分析更为全面深入。
（5）区域城市化水平时空格局特征分析。这一部分是对灯光指数的应用分析，主要用第五章构建的灯光指数以及I、S三个指标对中国省际城市化综合水平的时空格局进行分析，首先，通过计算各省的灯光指数及其变化速度和加速度并绘制相应的空间分布图来分析比较各省级行政单元的城市化综合水平、城市化发展速度、城市化加速度的空间格局，然后，通过对二维向量（I、S），（UI 、US）以及（AI 、AS）做聚类分析，分析各省所属的城市化类型。
综上所述，DMSP/OLS夜间灯光强度数据在大区域尺度城市化信息提取研究中不仅数据处理方法比较简单，而且所得的结果与同空间分辨率的其他遥感数据相比也更为精确，因此具有很大的优势和潜力，是目前反映并监测人类城市化活动强度最好的数据源之一，有必要继续深入开发相关数据，并进一步开展其应用研究，以提高该数据产品的应用水平和实用价值。

关键词：DMSP/OLS夜间灯光强度数据；城市化静态信息提取；城市化动态信息提取；灯光指数；城市化水平；人口密度；建成区；景观城市化；时空变化特征

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