[发明专利]基于Landsat时间序列遥感影像的城市更新区域监测方法

说明书

本发明公开了基于Landsat时间序列遥感影像的城市更新监测方法，包括以下步骤：利用研究区t₁和t₂连续两个年份的Landsat卫星影像计算土地开发指数，利用t₁年份的Landsat卫星影像计算归一化植被指数、归一化水体指数；基于土地开发指数，通过阈值法提取出t₁和t₂年份间的土地开发区域；基于植被指数和水体指数，通过阈值法提取t₁年份的植被和水体区域；对提取的土地开发区域、植被区域、水体区域进行叠加分析，从土地开发区域中去除由水体和植被区域转变而来的误差，从而提取出t₁到t₂年份的城市更新区域，再通过滤波降噪算法去除/降低噪声，得到t₁到t₂年份最终的城市更新区域。利用本方法，可以实现1984年至今任意年份、任意区域的城市更新范围提取。

技术领域

本发明涉及智慧城市、遥感监测、城市规划及管理领域。

背景技术

快速城市化是目前全球变化的主要趋势之一。许多国家和地区，随着城市建设速度的提升，土地资源越来越稀缺，成为制约发展的瓶颈。为确保土地得到更高效的利用、应对快速城市化导致的问题，必须对城市进行存量规划，开展土地的集约化利用。通过城市更新的手段提高城市土地利用效益，可以有效缓解土地使用压力。目前，城市更新正在成为中国城市发展的主要方式，我国各城市在不同程度上都已完成了各类型的城市更新。及时准确的城市更新时空分布信息，对于城市规划及管理、智慧城市建设及城市可持续发展具有重要意义。但由于类型众多、区域广泛等问题，使得大尺度区域城市更新数据可获取性难度较高，数据时效性差，因此也未能建立起城市更新数据库。

近年来，随着对地观测技术的发展，使低成本、大范围及周期性的城市更新数据获取成为可能。利用目前积累的大量卫星遥感影像数据，有望获取长时间序列的城市更新数据。相比于传统实地调研，卫星遥感技术在空间覆盖、周期监测、数据积累上具有独特的优势，有望实时地观测整个城市及城市群的城市更新发展，建立城市更新数据库。这对研究城市及城市群的时空变化模式具有重要意义。

然而，由于城市更新前后建筑物的光谱信息十分相似，利用传统的变化检测方法，对比两幅不同时间获取的遥感影像，很难准确提取城市更新区域，且无法确定城市更新的具体时间。

发明内容

为克服上述现有技术与方法的不足，本发明提出了基于Landsat时间序列遥感影像的城市更新区域监测方法。本发明能够根据城市更新过程中土地覆盖变化的时空特征，从长时间序列的Landsat卫星遥感影像中提取并识别城市更新的具体范围及年份，获取城市更新的时空分布信息。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

基于Landsat时间序列遥感影像的城市更新区域监测方法，包括以下步骤：

获取t₂年份和上一年份t₁年份的Landsat卫星遥感影像；

通过t₁和t₂两个年份的Landsat卫星影像计算土地开发指数LDI(Landdevelopment Index)，通过t₁年份的Landsat卫星影像计算植被指数NDVI(NormalizedDifference Vegetation Index)、水体指数NDWI(Normalized Difference Water Index)；

根据土地开发指数LDI通过阈值法提取t₂年份基于t₁年份的土地开发区域；

根据植被指数NDVI和水体指数NDWI通过阈值法提取t₁年份Landsat卫星影像的植被和水体区域；