基于多源遥感影像数据的国土开发密度三维综合评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多源遥感影像数据的国土开发密度三维综合评价方法，利用夜间灯光数据以及Landsat TM影像等多源遥感影像数据，快速获取区域建设用地及其上的经济密度空间分布信息，建立由开发强度、开发紧凑度、开发程度构成的三维综合评价指标体系，并用空间直角坐标系对评价结果进行三维综合表达，克服了传统评价方法不能综合反映国土开发模式以及指标综合造成多维信息丧失的不足，并且能够在区域、城市、城镇、公里格网等多个空间尺度开展细致、深入的评价工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及城市规划
，具体涉及基于多源遥感影像数据的国土开发密度三维综合评价方法。
技术介绍
国土开发密度，即区域开发建设面积占该区域总面积的比例，是国土规划管理的重要管控指标，也是国土功能分区的主要依据。然而，传统开国土发密度是一维概念，仅反映国土开发的规模强度，无法反映国土开发在平面布局模式、立体开发程度等方面的巨大差异。图1、4所示为面积相同但开发模式不同的两个区域a、b，两个区域均包括25个格子，阴影部分表示开发建设用地面积，均为9个格子，按照传统开发密度的算法计算，区域a和区域b的开发密度均为9/25，但两者的开发布局模式完全不同，区域a代表的是典型的集聚开发模式，区域b代表的是分散开发模式。图2、3、5、6，按照传统的开发密度算法计算，开发密度仍然是9/25，但他们反映的立体开发程度完全不同，显然，从立体开发程度看，图5>图3>图2＝图6。以香港和东莞为例。香港是典型的紧凑式立体开发的城市，其建设用地面积不到总面积的30％，但却以高紧凑度的立体开发形态，承载了近700万的人口，产出1640亿元的GDP。东莞则是珠江三角洲“自下而上”城市化与建设开发的代表，形成了典型的蔓延式低效开发模式，建设用地面积已接近国土总面积的50％，大致相当于香港的4倍，承载的人口与香港相当，产出GDP仅为香港的1/2左右。由此可见，开发模式不同，其承载能力完全不同，所带来的资源环境压力以及公共设施需求也不尽相同。因此，迫切需要从多个维度建立一套能够综合反映国土开发模式的国土开发密度综合评价方法，同时还要解决国土开发密度评价在不同空间尺度上的数据源问题。遥感技术日益成为地理空间信息动态监测的重要手段，也为不同尺度的密度研究提供了良好的数据源，被广泛应用于城市扩展以及城市密度、人口密度、经济密度、建筑密度等相关地理空间信息的获取中。其中，美国军事气象卫星Defense Meteorological Satellite Program(DMSP)搭载的Operational Linescan System(OLS)传感器具有很强的光电放大能力，在夜间工作,能探测到城市灯光甚至小规模居民地、车流等发出的低强度灯光，并使之明显区别于黑暗的乡村背景(Elvidge C D,Cinzano P,Pettit D R,et al.The Night sat Mission Concept.International Journal of Remote Sensing,2007,28(12):2645-2670.)。灯光影像上亮区和暗区的对比使之成为研究密集人类活动及其影响的一个有力工具(Croft T A.Night time Images of the Earth from Space.Scientific American,1978,239:86-89.)，也为大尺度的城市研究提供一种独特的数据获取手段(Chen Jin,Zhuo Li,Shi Peijun,et al.The Study on Urbanization Process in China based on DMSP/OLS Data:Development of a Light Index for Urbanization Level Estimation.Journal of Remote Sensing,2003,7(3):168-175.)。国内外学者基于DMSP/OLS衍生出的灯光面积以及灯光强度总和估算大尺度的社会经济空间分布状况，结果表明灯光信息与社会经济空间分布之间显著相关。Elvighe、Doll以及Ghosh等众多学者曾利用夜间灯光数据估算全球经济密度(Ghosh T,Powell R,Elvidge C D,et al.Shedding light on the global distribation of economic activity.The Open Geography Journal,2010(3):148-161.)。我国学者韩向娣等人根据我国省级行政边界建立了全国GDP与灯光指数的分区模型，并生成全国1km GDP密度图(韩向娣,周艺,王世新等.夜间灯光遥感数据的GDP空间化处理方法.地球信息科学学报,2012,14(1)：128-136.)。然而，由于夜间灯光具有溢出效应，造成灯光面积的估值不准确，因此，单独利用夜间灯光数据模拟经济密度存在较大误差。另外，关于多维指标的综合问题，一般的思路是采用多指标加权求和等办法将多个指标综合成一个综合性的指标。然而，指标综合过程中，会造成原有指标所反映的大量信息丧失，特别是在处理不同维度相对独立的指标综合时，这样的信息丧失更加需要避免。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于多源遥感影像数据的国土开发密度三维综合评价方法，克服传统评价方法不能综合反映国土开发模式以及指标综合造成多维信息丧失的不足，从开发强度、开发紧凑度、立体开发程度等三个维度综合反映国土开发模式，将国土开发密度评价由一维空间向三维空间扩展，提高国土开发密度评价的综合性、准确性。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是，一种基于多源遥感影像数据的国土开发密度三维综合评价方法，包括步骤：对待评价区域的遥感图像进行预处理，提取待评价区域的建设用地空间分布信息，根据待评价区域的建设用地空间分布信息确定待评价区域的开发强度和开发紧凑度；利用夜间灯光影像数据，模拟建设用地之上的经济密度空间分布，用以表示立体开发程度；从开发强度、开发紧凑度、立体开发程度三个维度建立国土开发密度三维综合评价指标体系；采用空间直角坐标系对评价指标进行三维综合表达。步骤包括：1)获取待评价区域的夜间灯光影像，并对夜间灯光影像进行修正；夜间灯光影像来自于DMSP/OLS的数据，对夜间灯光影像的修正过程包括：从DMSP/OLS的数据中提取待评价区域内的夜间灯光数据；采用刘志峰建立的方法对夜间灯光影像进行融合去噪和年际序列修正(Liu Z F,He C Y,Zhang Q F et al.Extracting the dynamics of urban expansion in China using DMSP-OLS nighttime light data from 1992to 2008.Landscape and Urban Planning,2012,106(1):62-72.刘志峰，何春阳.基于DMSP-OLS夜间灯光数据的中国1992-2008城市扩展信息提取.景观与城市规划，2012，106(1)：62-72.)。2)利用待评价区域建设用地边界切割相应区域经过修正的夜间灯光影像，获得待评价区域建设用地范围内的夜间灯光数据；3)计算待评价区域内部各个次级空间单元建设用地范围内的夜间灯光辐射总量，获取待评价区域建设用地夜间灯光辐射总量空间分布信息：设RADi为第i个次级空间单元建设用地范围内的灯光辐射总量，Si为第i个空间单元的建设用地面积，BRIi是夜间灯光数据的稳定灯光值部分派生出的稳定灯光强度数据。RADi＝BRIi×Si 式14)模拟建设用地之上的非农GDP空间分布：利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多源遥感影像数据的国土开发密度三维综合评价方法，其特征在于，包括步骤：对待评价区域的遥感图像进行预处理，提取待评价区域的建设用地空间分布信息，根据待评价区域的建设用地空间分布信息确定待评价区域的开发强度和开发紧凑度；利用夜间灯光影像数据，模拟建设用地之上的经济密度空间分布，用以表示立体开发程度；从开发强度、开发紧凑度、立体开发程度三个维度建立国土开发密度三维综合评价指标体系；采用空间直角坐标系对评价指标进行三维综合表达。

【技术特征摘要】
1.一种基于多源遥感影像数据的国土开发密度三维综合评价方法，其特征在于，包括步骤：对待评价区域的遥感图像进行预处理，提取待评价区域的建设用地空间分布信息，根据待评价区域的建设用地空间分布信息确定待评价区域的开发强度和开发紧凑度；利用夜间灯光影像数据，模拟建设用地之上的经济密度空间分布，用以表示立体开发程度；从开发强度、开发紧凑度、立体开发程度三个维度建立国土开发密度三维综合评价指标体系；采用空间直角坐标系对评价指标进行三维综合表达。2.根据权利要求1所述的基于多源遥感影像数据的国土开发密度三维综合评价方法，其特征在于，所述利用夜间灯光影像数据模拟建设用地之上的经济密度空间分布，步骤包括：获取待评价区域的夜间灯光影像，并对夜间灯光影像进行修正；利用待评价区域建设用地边界切割相应区域经过修正的夜间灯光影像，获得待评价区域建设用地范围内的夜间灯光数据；计算待评价区域内部各个次级空间单元建设用地范围内的夜间灯光辐射总量，获取待评价区域建设用地夜间灯光辐射总量的空间分布信息：设RADi为第i个次级空间单元建设用地范围内的夜间灯光辐射总量，Si为第i个次级空间单元的建设用地面积，BRIi是第i个次级空间单元夜间灯光数据的稳定灯光值部分派生出的稳定灯光强度数据；RADi＝BRIi×Si模拟建设用地之上的非农GDP空间分布：利用夜间灯光辐射总量与非农GDP的空间映射关系，将待评价区域非农GDP统计值展布到各个次级空间单元上；设GDPfi’为第i个次级空间单元的非农GDP估算值，GDPf*为整个区域的非农GDP统计值，RADall为整个区域建设用地范围内的灯光辐射总量； GDP f i ′ = GDP f * × RAD i ...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶玉瑶，张虹鸥，李升发，王洋，王长建，苏泳娴，吴旗韬，刘凯，金利霞，宫清华，黄耿志，陈伟莲，
申请(专利权)人：广州地理研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44