基于遥感影像的苏州市不透水面提取与制图开题报告

1. 研究目的与意义

不透水面是一种水体不能通过其渗入到土壤中的人工地表特征，主要由道路、停车场、广场及屋顶等建筑物组成[1]。随着城市化的进程越发加快，不透水面的覆盖度日渐增长。

不透水面的日益增长会给城市带来一系列负面的影响，尤其是不透水面的增长会大大增加城市内涝的可能。由于不透水面的增加，必然会导致自然土壤硬化，特别是沥青路面几乎不透水，它切断了雨水下渗的途径，减小了土壤下渗量，增加了地表径流量，使原本可以渗到地下的水资源变成内涝灾害水源，增加了暴雨时城市内涝与洪水发生频率。此外，不透水面具有较强吸收太阳辐射的能力，增加城市热岛效应。

建设海绵城市是解决不透水面问题的有效途径。海绵城市是新一代城市雨洪管理的概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好弹性。经过吸水，蓄水，渗水，净水环节，将蓄存的水释放并加以利用。同时，海绵城市也有效的解决了城市热岛效应，让城市路面不再发热。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：此次论文的主要内容是对苏州不透水面的提取与制图。本次论文所使用的数据都是来自于landsat8卫星oli。

初始的影像图都是要经过影像预处理的环节。为了消除由大气散射引起的辐射误差，得到更为精确的地物辐射值，需要对影像进行大气校正。并且也需要对影像进行几何校正，由于从空间中的一个视点观测地表，地表上的各点随着地形起伏会在图像上产生几何学的失真，往往是通过测量地面控制点的方式来进行几何校正。

分析不透水面的光谱特征是提取不透水面的关键。通过查阅资料发现，各类不透水面普遍具有以下特性：它们在热红外波段的辐射率很高但在近红外波段的反射率很低的特点，并且土壤和沙地在中红波段和可见波段具有比不透水面地类高的的反射率，同时植被在近红外波段具有远高于不透水面地类的反射率。

3. 研究的方法与步骤

此次论文我准备拟采用两种研究方法：

1.运用ISA（Impervious Surface）指数法

假设城市影像图中每个像元都是由不透水面与绿地构成的，而且在面积关系上，不透水面与绿地始终成负相关关系，但是不透水面的地类较多，不易直接提取，所以只要提取绿地，则余下的就是不透水面。提取绿地我准备采用归一化差分植被指数（NDVI）,并且通过样本统计法来提取被不透水面阴影所覆盖的绿地，最终完成整个绿地的提取，从而完成对不透水面的提取。

2.运用不透水面指数法

通过查阅资料发现，各类不透水面普遍具有以下特性：它们在热红外波段的辐射率很高但在近红外波段的反射率很低的特点，并且土壤和沙地在中红波段和可见波段具有比不透水面地类高的的反射率，同时植被在近红外波段具有远高于不透水面地类的反射率。根据不透水面的光谱特征可以明确不透水面的提取原理：在多光谱波段内寻找不透水面地类的最强反射波段和最弱反射波段，将强者置于分子，弱者置于分母，通过归一化比值计算，进一步扩大二者的差距，是不透水面在指数影像上得到最大的亮度增强，而其他底物普遍受到抑制。根据不透水面与其他地类光谱特征，建立复合波段比值法来构造指数法（NDISI）。

构造不透水面指数法具体步骤如下：

对LandSat 8影像图进行大气校正，接着根据各类地物在不同光谱下反射率的不同进行分析建立指数，最后将老师提供的实验数据进行试验，验证自己所研究方法的可行性。

4. 参考文献

[1]易佳思. 基于多源遥感数据的不透水面提取[d].武汉大学,2017.

[2]徐涵秋,王美雅.地表不透水面信息遥感的主要方法分析[j].遥感学报,2016,20(05):1270-1289.

[3]辜寄蓉,李琳.成都市不透水面时空变化分析[j].环境与可持续发展,2016,41(04):211-216.

5. 计划与进度安排

一、研究工作准备阶段（2022.3.26——2022.4.8）：

2022.3.26——2022.4.1为准备工作阶段，包括查阅资料、实验数据收集等；2022.4.2——2022.4.8为开题阶段，主要工作是撰写开题报告等。

二、研究工作开展阶段（2022.4.9——2022.5.27）：