基于夜间灯光数据的湖南省城镇扩张时空变化及驱动力因子分析

论文摘要

为了应对新型城镇化战略的实施,抓住城镇化发展的机遇,本研究拟结合快速发展的遥感技术,采用夜间灯光数据和统计资料研究近年来湖南省城镇的时空变化模式,分析其驱动力因素,以期为湖南省城镇规划提供实证资料。本文主要以经过校正处理后的DMSP/OLS与NPP-VIIRS两种夜间灯光数据,结合统计数据,进行1995-2015年湖南省建成区提取与提取验证,对建成区提取结果进行城市扩张空间叠加分析以及城市重心和城市化水平分析,最后对导致城市扩张的驱动力因素状况进行研究,并基于BP神经网络构建了城镇扩张的社会经济驱动力模型。主要研究内容如下:（1）本文以不变目标区域法对DMSP/OLS夜间灯光数据进行校正,并对同一年份不同传感器像元DN值唯一性和不同年份影像像元连续性进行校正。通过影像目视解译与像元DN值定量验证,证实该方法能够保证夜间灯光影像的连续性与可比性。同时对NPP-VIIRS数据进行负值、异常值处理以及与DMSP/OLS的连续性处理。（2）通过与Google Earth影像对比分析选取训练样本,运用支持向量机算法完成1995、2000、2005、2010、2015年湖南省14个城市建成区面积斑块提取,利用高分辨率landast-8 OLI数据以及统计数据对建成区面积进行验证,证明提取的湖南省建成区外部空间形态与面积大小精度较高,建成区空间形态能得到较好的保留,不同发展水平的城市建成区能得到有效的提取。（3）在城镇扩张时空变化分析中,通过制作1995-2015年湖南省及分区域城镇扩张形态图,结合扩张强度、扩张速度、城市重心分布、重心迁移距离与方向和城市化水平变化的数据分析对近20年来湖南省城镇扩张规律进行探讨研究。研究发现1995-2015年湖南省14个地级市建成区面积均有不同程度的扩展趋势,各城市扩展的空间形态各有差异,各市建成区主要分布在交通网线交汇处,以面状发展模式为主要发展模式。在2010-2015年湖南省城市扩张速度与扩张强度最大。各区域城市建成区重心迁移方向不同,其中长株潭城市群城市重心迁移方向经历了从南到北的过程,湘南地区主要为从西北方向到东南方向迁移的趋势,湘西地区主要为从东北方向到西南方向迁移的趋势,环洞庭湖区域则主要为向西南方向迁移。湖南省各阶段城市化水平主要呈现出东高西低的趋势,其中,长沙市城市化水平最高,一直居于湖南省城市化水平的第一等级。而湘西地区的吉首市城市化水虽然平常年最低,但依旧保持增长变化的趋势。（4）在城镇扩张驱动力因素探讨研究中,采用等值线算法对湖南省各区域典型代表城市（长沙市、岳阳市、衡阳市、张家界市）的城市内部中心结构进行研究,发现单中心与多中心城市内部中心结构的不同对湖南省城市扩张发展具有一定的影响,其中,城市内部中心的多样化对城市扩张发展具有促进作用。将1995-2015年建成区增长区域图斑与湖南地形地貌图叠加分析,发现地形地貌因素对湖南省城市建成区扩张的影响较大,平原及台地地区更适合湖南省城市扩张。利用灰色关联度模型对1995-2015年湖南省社会经济因子与建成区扩张面积进行关联度分析,发现影响湖南省城市建成区面积扩张的首要社会经济驱动力因素为第二三产业生产总值,人口密度对建成区面积扩张的影响程度不大。最后本文利用社会经济数据构建的城市扩张模型经验证能对湖南省城市扩张进行预测模拟。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与研究意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 基于夜间灯光数据的城市扩展研究现状
•     1.2.2 基于夜间灯光数据的城市用地提取研究现状
•     1.2.3 城镇时空格局研究现状
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 研究区域与数据预处理
•   2.1 研究区域
•     2.1.1 研究区域总体概况
•     2.1.2 重点经济区
•   2.2 数据源
•     2.2.1 DMSP/OLS夜间灯光数据
•     2.2.2 NPP-VIIRS夜间灯光数据
•     2.2.3 Landsat数据
•     2.2.4 统计年鉴数据
•     2.2.5 辅助数据
•   2.3 数据预处理
•     2.3.1 DMSP/OLS夜间灯光数据预处理
•     2.3.2 NPP-VIIRS夜间灯光数据预处理
•     2.3.3 统计数据预处理
• 第三章 城镇建成区提取
•   3.1 基于夜间灯光数据的建成区空间信息提取
•     3.1.1 支持向量机理论
•     3.1.2 建成区提取
•   3.2 建成区提取精度验证
•     3.2.1 建成区外部空间形态提取评价
•     3.2.2 建成区提取面积精度评价
• 第四章 城镇扩张时空变化分析
•   4.1 城镇扩张时空格局变化分析
•     4.1.1 城镇总体时空扩张格局
•     4.1.2 分区域时空扩张格局
•     4.1.3 城镇扩张速度与扩张强度
•   4.2 城镇重心迁移变化
•     4.2.1 重心模型
•     4.2.2 标准差椭圆模型
•     4.2.3 研究区整体城镇重心分布格局
•     4.2.4 研究区分区域重心分布格局
•   4.3 基于夜间灯光数据的城市化水平变化分析
•     4.3.0 夜间灯光指数
•     4.3.1 夜间灯光指数反映城市化综合水平的能力评估
•     4.3.2 城市化综合水平时空变化分析
• 第五章 城镇扩张时空变化驱动力因子分析
•   5.1 城镇内部空间结构因素
•   5.2 自然环境因素
•   5.3 社会经济因素
•   5.4 城镇扩展驱动力因素分析
•     5.4.1 灰色关联度模型
•     5.4.2 城市扩张分类
•     5.4.3 城镇扩张的社会经济驱动力模型构建
•     5.4.4 城镇建成区面积模拟
• 第六章 结论与展望
•   6.1 研究结论
•   6.2 论文创新点
•   6.3 不足与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李茂

导师: 李乐林

关键词: 夜间灯光数据,城市扩张,时空变化,驱动因子,支持向量机

来源: 湖南科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 自然地理学和测绘学,建筑科学与工程

单位: 湖南科技大学

分类号: P237;TU984.11

DOI: 10.27738/d.cnki.ghnkd.2019.000395

总页数: 89

文件大小: 3813K

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