基于遥感数据的苏州市不透水面监测系统的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

不透水面(ImperviousSurace,简称IS)，从广义上讲是指天然的或人为的能够隔离地表水渗透到土壞进而改变洪水径流的流动、物质沉淀和污染剖面的任何物质4。在关于不透水面的大量研究中，并未对其概念下定--个严格的定义或分类，不同学者给出不同的解释。SchuelerS认为不透水面由建筑物顶部(如建筑和结构)和交通系统(如道路、地铁和停车场)等2部分组成;Amold和Gibbonsl6}将不透水面定义为阻挡水分流入土壤的物质，即与透水性地表如植被和裸地等相对的诸如屋顶、沥青、水泥道路、停车场及裸露基岩等具有不透水性的地表。在大部分研究中，研究者都将道路、停车场、广场及建筑物等研究对象作为城市不透水面。城市化的快速推进是一个地域空间的转换过程，包括城市数量的增加和城市地域的扩张。因此，大规模的开发城市用地是城市化进程的重要环节之一,地表下垫面的结构和类型也随之发生了巨大变化。城市数量和规模的增加占用了大量的土地资源，以不透水面为代一表的城市建筑用地的快速扩张已对人类宝贵的耕地资源造成了极大的威胁,这在中国表现得尤为明显，另外,众多高储热性的建筑物、道路、停车场等不透水面逐渐取代了植被、水体等自然景观，并由此引发了各种生态环境问题，也引起了全世界的高度关注。显然，高速的城市化进程在给世界带来进步和繁荣的同时也对自然生态环境产生了巨大的影响，人类的资源和环境面临着前所未有的挑战。

但是迄今为止，获取不透水面分布准确信息的常规方法仍然十分有限。目前大部分的研究主要依赖于各种统计数据和人工测量的方法，许多世界发达国家有关不透水面分布的数据都是来自大致估算，即将土地利用数据中的建筑和道路用地面积乘上一个比例来估算I0]。然而，对于当今快速发展、日新月异的各大城市来讲，统计数据往往显得过于粗糙、缺乏实时性;人工实地测量，耗资巨大，费时、费力，且难以及时更新。随着遥感对地观测技术的快速发展，各种先进的多光谱、高光谱、高分辨率的遥感传感器数据为多尺度监测不透水面变化提供了丰富的数据源，为城市不透水面的变化监测、不透水面对城市环境的影响研究提供了--种高效的、低成本的、快速及时的技术手段。遥感技术也是目前能够快速、大面积监测不透水面信息的唯一技术。近年来，多源遷感影像数据的出现为多尺度自动化监测不透水面提供了强有力的工具。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

从生产实际出发，进行系统的需求分析，参照软件工程的基本流程，进行系统的总体设计和功能设计。使用c#等编程语言，选择合适的技术实现路径，完成不透水面监测系统的界面设计和模块功能开发。最后选取合适的遥感数据，对系统进行验证。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

一：混合像元分解法：(1)遥感数据的收集与准备:收集eo-1alihyperion.landsattmetm 、m0dis等多种卫星传感器影像作为实验数据，ikonos和google图像等高空间分辨率影像作为验证数据。(2)遥感影像预处理:主要包括影像的几何校正、辐射校正、同步影像对的配准。(3)不透水与非不透水地物的地面光谱实测:采用美国asd公司生产的fieldspec3便携式地物波谱仪对主要的不透水地物与非不透水地物进行野外实际光谱的测量，分别获取主要不透水和非不透水地面的高分辨率光谱数据。(4)各种不透水面及透水材料光谱特性的分析:对城市地物类型的光谱特征进行分析,包括各种不透水路面材料、各种屋顶材料、停车场、广场，并对土壤、植被(树、草生水体也进行光谱分析，并据此建立各自的光谱模型。通过高光谱模型的对比分析，找出各种地类之间可供区别的光谱特征。(5)基于高光谱的线性光谱混合分析模型改进:利用eo-1hyperion高光谱数据和地面实测的光谱数据建立各个端元特有的光谱模型,采用各波段的相关系数矩阵、逐步判别分析(sda)等方法来进行各个地物类别的优势波段组合，从hyperion.上百个光谱波段中筛选出各端元之间能加以区分的最优波段组合,从而改进纯净象元的选取和计算、改进端元地类的采集，使线性光谱混合分析模型提取出来的不透水面信息可以避免土壤和植被阴影的混入。

二：采用分类与回归树分析法

① 训练数据和验证数据的生，成，包括cart建模的因变量(isp样本)和白变量(如landsattm图像、坡度、ndvi、夜间灯光数据等)数据集;

4. 参考文献

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5. 计划与进度安排

一、研究工作准备阶段（2022.2.24——2022.3.15）：2022.2.24——2022.3.8为准备工作阶段，包括查阅资料、实验数据收集等；2022.3.9——2022.3.15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（2022.3.16——2022.5.24）：2022.3.16——2022.5.10为研究攻坚阶段，主要是研究论文撰写阶段；2022.5.11——2022.5.24为论文修改阶段，对前期工作进行修改和完善。

三、研究论文提交阶段（2022.5.25——2022.6.14）：毕业论文排版、打印、装订以及提交。