基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法，旨在提供一种基于遥感获得的夜景灯光数据，有效计算城市建成区重心偏移的速度与角度的方法。该方法包括下述步骤：将DMSP/OLS夜景灯光遥感数据载入GIS平台，灯光值从5lx开始增加5的整数倍增加，测算城市建成区的边长，确定城市建成区阈值分隔点；依据《中国城市统计年鉴》查询城市建筑区的面积验证城市建筑区选定是否合理；计算城市建成区重心的位置；计算城市建成区重心的偏移距离；计算城市建成区重心的偏移速度；计算城市建成区重心的偏移角度。本发明专利技术的方法利用遥感数据，分析了灯光的阈值，确定了城市建成区的范围，方法简单、高效、可行。

A method of calculating the speed and angle of the center of gravity shift in urban built-up area based on the light data

【技术实现步骤摘要】
基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法
本专利技术属于城市规划
，更具体的说，是涉及一种运用遥感夜景灯光数据测算城镇化进程中城市建成区重心偏移速度及角度的方法。
技术介绍
目前，智慧化正处于高速发展阶段，把集成的技术充分运用于城市的各个方面是城市智慧化的发展趋势。实现信息化、智慧化、城镇化深入融合对城市的发展至关重要。夜景灯光数据是反映城市生产生活现象尤为关键的数据，运用夜景灯光数据分析结果可作为城市建成区制定发展战略重要的支撑。夜景灯光数据不仅可以反映城市斑块的边界，同时也是城市能耗重要的表征。在城镇化进程中城市建成区高速发展,装灯数量、线路长度、覆盖范围都有了大幅提升。量化城市建成区的重心的发展速度与角度将有助于识别城市扩张规律，可以精细量化城市的发展概貌，基于分析结果可及时调整城市的空间结构。现有对城市建设区重心分析的方法集中于依据不同年份的地图判断城市建成区重心位置，经验性判断城市重心区偏移的方向，往往与实际城市重心区偏移方向存在差异，影响对城市发展规律的判断。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于遥感获得的夜景灯光数据，有效计算城市建成区重心偏移的速度与角度的方法，在快速城镇化的背景下为城市的发展战略提供定量化的依据。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法，包括下述步骤：步骤1：将DMSP/OLS夜景灯光遥感数据载入GIS平台，灯光值从5lx开始增加5的整数倍增加，测算城市建成区的边长，确定城市建成区阈值分隔点；步骤2：依据《中国城市统计年鉴》查询城市建筑区的面积验证城市建筑区选定是否合理；步骤3：计算城市建成区重心的位置X,Y，所述城市建成区重心的位置X,Y的计算公式是：其中：X,Y表示城市重心去经纬度坐标，Fndi表示第i个相元的灰度值，(Xi,Yi)表示第i个相元的坐标，n为区域内的相元总数；步骤4：计算城市建成区重心的偏移距离Δt，所述城市建成区重心的偏移距离Δt的计算公式是：其中：重心偏移距离Δt是城市建成区重心在某一时间内的移动距离，(Xt,Yt)是t年城市建成区的重心坐标，(Xt-1，Yt-1)是t-1年城市建成区重心坐标；步骤5：计算城市建成区重心的偏移速度Vt，所述城市建成区重心的偏移速度Vt的计算公式是：Vt＝Δt/T(3)其中：T是时间间隔；步骤6：计算城市建成区重心的偏移角度αt，所述城市建成区重心的偏移角度αt的计算公式是：与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法利用遥感夜景灯光数据，分析了灯光的阈值，确定了城市建成区的范围，对比不同年份的城市建筑区的发展，计算出城市建成区重心的发展速度与角度，方法简单、高效、可行。基于本专利技术的测算方法使城市建成区重心发展规律通过大数据管理变得可视、可掌握，有利于提高建成区测算的准确性，为城市的发展战略提供定量化的依据。2、本专利技术的基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法可以量化城市发展规律，提高城市的可识别性。附图说明图1所示为本专利技术基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法流程图如图1所示，包括下述步骤：步骤1：下载DMSP/OLS夜景灯光遥感数据，下载地址(https://www.ngdc.noaa.gov/dmsp/download.html)，数据的灰度值为1-63，数据空间分辨率为1KM*1KM，坐标为WGS1984地理坐标。数据来源：美国国家地球物理数据中心。步骤2：将下载DMSP/OLS夜景灯光遥感数据载入GIS(地理信息系统)平台，灯光值从5lx开始增加5的整数倍，测算城市建成区的边长。灯光值越大，地区是城市的概率越大。逐渐增大分隔阈值的过程中，城市建成区的多边形斑块边长逐渐减小，当分隔阈值达到某一个点时候，多边形斑块不再缩小而是分裂破碎为很多较小的斑块，代表城市建成区的边长突然增加，这个分隔点为城市建成区的阈值点进行确定。步骤3：依据《中国城市统计年鉴》查询城市建筑区的面积验证城市建筑区选定是否合理。步骤4：计算城市建成区重心的位置X,Y。计算公式是：其中X,Y表示城市重心去经纬度坐标，Fndi表示第i个相元的灰度值，(Xi,Yi)表示第i个相元的坐标，n为区域内的相元总数。步骤5：计算城市建成区重心的偏移距离Δt。计算公式是：其中：重心偏移距离Δt是城市建成区重心在某一时间内的移动距离，(Xt,Yt)是t年城市建成区的重心坐标，(Xt-1，Yt-1)是t-1年城市建成区重心坐标。步骤6：计算城市建成区重心的偏移速度Vt。计算公式是：Vt＝Δt/T(3)其中，T是时间间隔。步骤7：计算城市建成区重心的偏移角度αt。计算公式是：本专利技术的基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法利用遥感数据，分析了灯光的阈值，确定了城市建成区的范围，对比不同年份的城市建筑区的发展，计算出城市建成区重心的发展速度与角度，方法简单、高效、可行。基于此测算使城市建成区重心发展规律通过大数据管理变得可视、可掌握，有利于提高建成区测算的准确性，为城市的发展战略提供定量化的依据，提高城市的可识别性，可以进一步深入掌握城市发展规律，为制定城市策略提供依据。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出的是，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法，其特征在于，包括下述步骤：/n步骤1：将DMSP/OLS夜景灯光遥感数据载入GIS平台，灯光值从5lx开始增加5的整数倍增加，测算城市建成区的边长，确定城市建成区阈值分隔点；/n步骤2：依据《中国城市统计年鉴》查询城市建筑区的面积验证城市建筑区选定是否合理；/n步骤3：计算城市建成区重心的位置X,Y，所述城市建成区重心的位置X,Y的计算公式是：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于灯光数据测算城市建成区重心偏移速度及角度的方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：将DMSP/OLS夜景灯光遥感数据载入GIS平台，灯光值从5lx开始增加5的整数倍增加，测算城市建成区的边长，确定城市建成区阈值分隔点；
步骤2：依据《中国城市统计年鉴》查询城市建筑区的面积验证城市建筑区选定是否合理；
步骤3：计算城市建成区重心的位置X,Y，所述城市建成区重心的位置X,Y的计算公式是：



其中：X,Y表示城市重心去经纬度坐标，Fndi表示第i个相元的灰度值，(Xi,Yi)表示第i个相元的坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：马秀峰，王立雄，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12