zzz不透水面遥感提取及应用研究进展_王浩.pdf

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1、第28卷第3期地球科学进展Vol．28No．32013年3月ADVANCESINEARTHSCIENCEMar．，2013王浩，卢善龙，吴炳方，等．不透水面遥感提取及应用研究进展［J］．地球科学进展，2013，28(3):327-336．［WangHao，LuShanlong，WuBingfang，etal．Advancesinremotesensingofimpervioussurfacesextractionanditsapplications［J］．AdvancesinEarthScience，2013，28(3):327-336．］*不透水面遥感提取及应用研究进展*王浩，卢

2、善龙，吴炳方，李晓松(中国科学院遥感应用研究所，北京100101)摘要:不透水面信息的提取方法与应用是近年来城市规划、热岛效应分析、水环境监测和水资源管理等诸多领域的研究热点。遥感技术的发展使不透水面快速准确提取成为可能。从影像特征(光谱、空间几何、时间)选择、分类器(参数、非参数)选择和空间尺度(像元、亚像元尺度)选择3个方面归纳和总结了各种不透水面遥感提取方法原理、应用现状和存在问题，回顾了不透水面在城市化监测、人口估计、水环境监测、热岛效应分析、水文气候建模分析等领域的应用，指出了不透水面遥感提取和应用的发展方向。关键词:不透水面;遥感提取;特征选择;亚像元尺度;不透水面应用

3、中图分类号:TP75文献标志码:A文章编号:1001-8166(2013)03-0327-10［5，6］响。此外，不透水面具有较强的太阳辐射吸收1引言能力，吸收的辐射又逐渐以长波辐射的形式发射出不透水面的定义为:诸如屋顶、沥青或水泥道路去，加热城市冠层和边界层，改变其显热和潜热通［7］以及停车场等具有不透水性的地表面，与透水性的量，从而改变城市地区的水热循环过程，影响城［1］植被和土壤地表面相对。不透水面盖度(Imper-市气候。不透水面盖度与地表温度有着强烈的正相［8］viousSurfaceCoverage，ISC)的定义为:某区域内不关，不透水面增多会增加城市热岛效应。受城市

4、透水面覆盖面积与区域面积的比例。热岛效应、凝结核效应以及高层建筑物阻碍效应的［9］降水在不透水面地区难以入渗到土壤，导致当影响，城市雨岛效应也会增强。地的入渗和土壤水分减少，自然截留和洼地储水能不透水面面积、盖度和空间格局不仅代表着城力同样也大大减弱，地下水交换和基流活动也会减镇化的程度，也对流域的水热循环和水环境有着重弱。降水更多的以地表径流的方式汇入河网，使得要的影响，因此，准确提取不透水面十分重要。目前地表径流增加，同时也增加了暴雨来临时洪水的发已有许多学者研究了不透水面的提取方法。早期的［2，3］生频率。地表径流的增加，使更多土壤、灰尘和不透水面提取主要包括地面测量和手工数

5、字化方［10］碎片冲刷流入河道，是河流水质恶化的一个重要原法。虽然地面测量和手工数字化法精度高，但自［4］因。包括营养物、有毒物和沉淀物在内的非点源动化程度低、费时费力，且所得数据范围有限，其应污染物会随着地表径流向河流、湖泊内传播，从而不用受到一定限制。遥感技术以及遥感图像处理技术可避免地对水质和水生生态环境产生极为负面的影的发展，使快速获取大范围不透水面成为可能，且成*收稿日期:2012-08-17;修回日期:2012-12-02．*基金项目:国家自然科学基金重点项目“干旱区陆表蒸散遥感估算的参数化方法研究”(编号:91025007);中国科学院知识创新工程重大项目“重大工程生

6、态环境效应遥感监测与评估”(编号:KZCX1-YW-08-03)资助．作者简介:王浩(1985-)，男，河北唐县人，博士研究生，主要从事流域下垫面要素反演，水资源量遥感估算等研究．E-mail:wanghao@irsa．ac．cn*通讯作者:吴炳方(1962-)，男，江西玉山人，研究员，主要从事农业、水资源、生态环境遥感研究与应用．E-mail:wubf@irsa．ac．cn328地球科学进展第28卷［19，20］本相对低廉，越来越受到各领域的关注。提取不透水面，精度明显提高。将LiDAR数本文从特征选择、分类器选择和尺度选择3个据与光学影像结合也能获取更高精度的不透水［21］方面

7、深入探讨遥感技术在不透水面提取中的作用和面。潜力，并对不透水面信息的应用现状进行了总结，指2．1．3时间特征出今后不透水面遥感提取和应用的发展方向。夏季与春秋两季相比，植被生长旺盛，不透水面和植被的影像光谱对比度大，土壤和非光合植被的2不透水面遥感提取现状光谱信息较弱。因此，夏季影像更有利于弱化土壤［22］2．1影像特征选择信息，减少不透水面提取的干扰。此外，不透水影像特征是不透水面遥感提取中首先需要考虑面光谱短期内不会发生重大变化，而土壤和植被光的因素。特征差异是区