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海綿城市遙感監(jiān)測(精) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030716293
- 條形碼：9787030716293 ; 978-7-03-071629-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
海綿城市遙感監(jiān)測(精) 內(nèi)容簡介
針對當前海綿城市建設(shè)的需求和進展，本書系統(tǒng)分析海綿城市遙感監(jiān)測的科學問題，提出海綿城市遙感監(jiān)測生態(tài)模型、海綿城市下墊面遙感監(jiān)測、城市水系統(tǒng)遙感監(jiān)測、海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)等新模型和新方法。全書共9章：第1章提出海綿城市遙感監(jiān)測科學問題，第2章分析海綿城市遙感監(jiān)測內(nèi)容，第3章構(gòu)建海綿城市遙感監(jiān)測生態(tài)模型，第4章闡述多尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法，第5章論述海綿城市土地利用空間格局遙感動態(tài)監(jiān)測方法，第6章探討多源遙感影像融合的海綿城市監(jiān)測方法，第7章闡述面向城市水系統(tǒng)的海綿城市遙感監(jiān)測方法，第8章介紹海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)，第9章分享海綿城市示范區(qū)遙感監(jiān)測應(yīng)用實踐。 本書可作為遙感、地理信息、測繪、規(guī)劃、水務(wù)、環(huán)保和地學等領(lǐng)域的本科生和研究生及教師的參考書，也可作為城市信息化相關(guān)專業(yè)科研工作人員學習或研究海綿城市的參考資料。
海綿城市遙感監(jiān)測(精) 目錄
目錄
第1章 海綿城市遙感監(jiān)測概述 1
1.1 城市化進程 1
1.1.1 城市化概念和特點 1
1.1.2 全球城市化發(fā)展歷程和趨勢 2
1.1.3 中國城市化發(fā)展進程 3
1.2 城市水問題 6
1.2.1 不利水文效應(yīng) 6
1.2.2 洪澇災(zāi)害問題 7
1.2.3 水環(huán)境問題 9
1.3 海綿城市生態(tài)理念 10
1.3.1 海綿城市概念 10
1.3.2 國內(nèi)外生態(tài)雨洪管理理念 11
1.3.3 城市海綿體主要類型 12
1.3.4 城市海綿體空間分布形式 18
1.4 海綿城市遙感監(jiān)測科學問題 25
1.4.1 城市水系統(tǒng)復(fù)雜場景海綿體“時-空-譜-角”遙感監(jiān)測 25
1.4.2 城市水系統(tǒng)海綿建設(shè)布局智能優(yōu)化 25
1.4.3 海綿城市水文生態(tài)綜合效應(yīng)定量遙感評估 25
1.5 海綿城市建設(shè)遙感監(jiān)測對象 26
1.5.1 交通要素 26
1.5.2 建筑要素 28
1.5.3 綠地要素 29
1.5.4 裸土要素 30
1.5.5 水體要素 31
參考文獻 31
第2章 海綿城市遙感監(jiān)測內(nèi)容 34
2.1 海綿城市遙感監(jiān)測需求 34
2.1.1 海綿城市下墊面水文效應(yīng)特征監(jiān)測 35
2.1.2 海綿城市下墊面用地覆蓋特征監(jiān)測 35
2.1.3 海綿城市下墊面產(chǎn)流水文狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測 38
2.1.4 海綿城市下墊面匯流特征監(jiān)測 39
2.2 海綿城市遙感監(jiān)測可利用影像資源 39
2.2.1 海綿城市下墊面用地覆蓋特征監(jiān)測影像資源 39
2.2.2 海綿城市下墊面產(chǎn)流遙感監(jiān)測影像資源 42
2.2.3 海綿城市下墊面匯流遙感監(jiān)測影像資源 46
2.3 海綿城市遙感監(jiān)測面臨的關(guān)鍵問題 49
2.3.1 城市多源多時相遙感影像色調(diào)差異問題 49
2.3.2 城市遙感影像云遮擋問題 50
2.3.3 城市遙感影像高層建筑陰影遮擋問題 51
2.3.4 城市遙感影像植被陰影遮擋問題 51
2.3.5 城市復(fù)雜下墊面同物異譜和異物同譜問題 52
2.3.6 城市復(fù)雜場景混合像元問題 52
2.4 海綿城市下墊面遙感監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù) 53
2.4.1 城市典型下墊面時空譜特性監(jiān)測技術(shù) 53
2.4.2 城市高空間分辨率遙感影像陰影檢測技術(shù) 55
2.4.3 城市遙感影像超分辨率重建時空融合技術(shù) 56
2.4.4 海綿城市遙感監(jiān)測模型構(gòu)建技術(shù) 57
2.4.5 海綿城市建設(shè)成效遙感評價方法 59
參考文獻 60
第3章 海綿城市遙感監(jiān)測生態(tài)模型 62
3.1 海綿城市生態(tài)學碳水通量遙感監(jiān)測模型 62
3.1.1 海綿城市碳水循環(huán) 62
3.1.2 海綿城市生態(tài)系統(tǒng)碳水通量監(jiān)測 63
3.1.3 基于渦度相關(guān)理論的海綿城市碳水通量觀測模型 65
3.2 海綿城市下墊面遙感觀測和信息表達模型 67
3.2.1 城市化對海綿城市下墊面的影響 67
3.2.2 海綿城市時-空-譜-角遙感觀測模型 68
3.2.3 海綿城市下墊面遙感信息表達模型 72
3.3 海綿城市生態(tài)學遙感監(jiān)測模型 74
3.3.1 海綿城市下墊面生態(tài)遙感監(jiān)測 74
3.3.2 海綿城市水文水動力模型及應(yīng)用 76
3.3.3 基于WaSSI-C的海綿城市生態(tài)學遙感監(jiān)測模型 85
3.3.4 基于WaSSI-C的城市水文生態(tài)效應(yīng)評估案例 89
參考文獻 92
第4章 多尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 96
4.1 城市下墊面分類體系 96
4.2 像元尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 98
4.2.1 基于光譜指數(shù)的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 98
4.2.2 基于半監(jiān)督模糊聚類的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 101
4.2.3 基于監(jiān)督學習的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 102
4.3 亞像元尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 106
4.3.1 基于線性混合像元分解的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 107
4.3.2 基于局部自適應(yīng)端元合成的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 108
4.4 對象尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 110
4.4.1 城市不透水面多尺度場景分割 111
4.4.2 基于隨機森林的下墊面分類 112
4.4.3 圖譜特征逐層融合的迭代提取模型 112
4.5 景觀尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 113
參考文獻 114
第5章 海綿城市土地利用空間格局遙感動態(tài)監(jiān)測方法 116
5.1 海綿城市土地利用空間格局用地模式 116
5.2 基于中低分辨率遙感影像的海綿城市監(jiān)測方法 118
5.2.1 城市群不透水面遙感監(jiān)測方法 118
5.2.2 長江三角洲不透水面遙感監(jiān)測 119
5.2.3 珠江三角洲不透水面遙感監(jiān)測 121
5.2.4 武漢城市圈不透水面遙感監(jiān)測 124
5.3 基于高分辨率遙感影像的海綿城市下墊面精細監(jiān)測方法 126
5.3.1 海綿城市下墊面遙感精細監(jiān)測方法 126
5.3.2 珠海市橫琴新區(qū)海綿城市示范區(qū)下墊面遙感監(jiān)測 127
5.3.3 梧州市海綿城市下墊面遙感監(jiān)測 132
參考文獻 134
第6章 多源遙感影像融合的海綿城市監(jiān)測方法 136
6.1 多源遙感影像融合的基本方法 136
6.1.1 多源遙感影像融合的業(yè)務(wù)流程 136
6.1.2 遙感影像時空譜信息描述和提取 137
6.2 多源遙感影像時空譜融合方法 141
6.2.1 常用的全色多光譜影像融合方法 143
6.2.2 基于不同時相MODIS和Landsat遙感影像的時空譜融合方法 144
6.2.3 基于深度學習RSIFNN模型的全色多光譜影像時空譜融合方法 145
6.2.4 基于深度學習ESRCNN模型的多時相影像時空譜融合方法 148
6.3 多源遙感影像融合的海綿城市下墊面動態(tài)監(jiān)測方法 151
6.3.1 融合光學和SAR影像的海綿城市下墊面動態(tài)監(jiān)測方法 151
6.3.2 融合光學影像和LiDAR數(shù)據(jù)的海綿城市下墊面動態(tài)監(jiān)測方法 155
6.4 基于天空地聯(lián)合的海綿城市建設(shè)成效遙感監(jiān)測方法 158
6.4.1 基于透水鋪裝材質(zhì)光譜特征的海綿城市透水性監(jiān)測方法 159
6.4.2 基于三維探地雷達技術(shù)的海綿城市淺地表含水量監(jiān)測方法 168
6.4.3 基于光學和LiDAR數(shù)據(jù)的海綿城市地上生物量動態(tài)監(jiān)測方法 175
6.4.4 基于天空地多傳感器集成的海綿城市水系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測方法 177
參考文獻 180
第7章 面向城市水系統(tǒng)的海綿城市遙感監(jiān)測方法 182
7.1 海綿城市水系統(tǒng)及要素遙感監(jiān)測技術(shù) 182
7.1.1 海綿城市水系統(tǒng)組成 182
7.1.2 海綿城市水系統(tǒng)循環(huán)模式 183
7.1.3 海綿城市水系統(tǒng)要素遙感監(jiān)測技術(shù) 185
7.2 海綿城市水系統(tǒng)要素遙感監(jiān)測方法 187
7.2.1 海綿城市水體遙感監(jiān)測方法 187
7.2.2 海綿城市水質(zhì)遙感監(jiān)測方法 189
7.2.3 海綿城市降雨量遙感反演方法 192
7.2.4 海綿城市地表徑流模擬和估算方法 194
7.3 海綿城市水系統(tǒng)洪澇承載力遙感評估案例 196
7.3.1 海綿城市水系統(tǒng)承載力遙感評估流程 196
7.3.2 基于遙感影像的海綿城市下墊面調(diào)蓄庫容量計算 197
7.3.3 海綿城市匯水區(qū)匯流能力分析 198
7.3.4 基于設(shè)計降雨量的海綿城市匯水區(qū)洪澇承載力評價 200
參考文獻 200
第8章 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng) 202
8.1 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)需求 202
8.2 海綿城市不同階段遙感監(jiān)測任務(wù) 203
8.2.1 基于海綿城市規(guī)劃角度的遙感信息監(jiān)測 203
8.2.2 基于海綿城市建設(shè)角度的遙感信息監(jiān)測 204
8.2.3 基于海綿城市運維角度的遙感信息監(jiān)測 205
8.3 海綿城市典型專題的遙感監(jiān)測 205
8.3.1 海綿城市不透水面專題遙感監(jiān)測 205
8.3.2 海綿城市透水面專題遙感監(jiān)測 207
8.3.3 海綿城市蓄水專題遙感監(jiān)測 209
8.3.4 海綿城市漬水排水專題遙感監(jiān)測 215
8.4 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)思路 216
8.4.1 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 216
8.4.2 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù) 218
8.5 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)實踐 219
8.5.1 海綿城市水系統(tǒng)優(yōu)化平臺 219
8.5.2 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用案例 220
參考文獻 223
第9章 海綿城市示范區(qū)遙感監(jiān)測應(yīng)用實踐 225
9.1 海綿城市示范區(qū)建設(shè)階段的遙感監(jiān)測需求 225
9.2 武漢市海綿城市建設(shè)遙感監(jiān)測內(nèi)容 227
9.2.1 武漢市海綿城市建設(shè)概述 227
9.2.2 武漢市海綿城市遙感監(jiān)測指標 231
9.2.3 武漢市海綿城市建設(shè)監(jiān)測系統(tǒng) 233
9.3 武漢市多尺度下墊面遙感監(jiān)測實踐 235
9.3.1 武漢市城市尺度下墊面遙感監(jiān)測 235
9.3.2 武漢市景觀尺度下墊面遙感監(jiān)測 237
9.4 武漢市海綿城市水系統(tǒng)遙感監(jiān)測實踐 240
9.4.1 武漢市自然水系特點 240
9.4.2 武漢市湖泊面積遙感監(jiān)測實例 241
9.4.3 武漢市模擬徑流監(jiān)測 244
9.5 海綿城市遙感監(jiān)測面臨的挑戰(zhàn) 246
9.5.1 空地協(xié)同解決點面遙感監(jiān)測問題 246
9.5.2 地面?zhèn)鞲芯W(wǎng)建設(shè)成本問題 246
9.5.3 建成區(qū)透水鋪裝改造后的透水性能監(jiān)測問題 246
9.5.4 海綿城市遙感監(jiān)測的尺度問題 247
參考文獻 249
第1章 海綿城市遙感監(jiān)測概述 1
1.1 城市化進程 1
1.1.1 城市化概念和特點 1
1.1.2 全球城市化發(fā)展歷程和趨勢 2
1.1.3 中國城市化發(fā)展進程 3
1.2 城市水問題 6
1.2.1 不利水文效應(yīng) 6
1.2.2 洪澇災(zāi)害問題 7
1.2.3 水環(huán)境問題 9
1.3 海綿城市生態(tài)理念 10
1.3.1 海綿城市概念 10
1.3.2 國內(nèi)外生態(tài)雨洪管理理念 11
1.3.3 城市海綿體主要類型 12
1.3.4 城市海綿體空間分布形式 18
1.4 海綿城市遙感監(jiān)測科學問題 25
1.4.1 城市水系統(tǒng)復(fù)雜場景海綿體“時-空-譜-角”遙感監(jiān)測 25
1.4.2 城市水系統(tǒng)海綿建設(shè)布局智能優(yōu)化 25
1.4.3 海綿城市水文生態(tài)綜合效應(yīng)定量遙感評估 25
1.5 海綿城市建設(shè)遙感監(jiān)測對象 26
1.5.1 交通要素 26
1.5.2 建筑要素 28
1.5.3 綠地要素 29
1.5.4 裸土要素 30
1.5.5 水體要素 31
參考文獻 31
第2章 海綿城市遙感監(jiān)測內(nèi)容 34
2.1 海綿城市遙感監(jiān)測需求 34
2.1.1 海綿城市下墊面水文效應(yīng)特征監(jiān)測 35
2.1.2 海綿城市下墊面用地覆蓋特征監(jiān)測 35
2.1.3 海綿城市下墊面產(chǎn)流水文狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測 38
2.1.4 海綿城市下墊面匯流特征監(jiān)測 39
2.2 海綿城市遙感監(jiān)測可利用影像資源 39
2.2.1 海綿城市下墊面用地覆蓋特征監(jiān)測影像資源 39
2.2.2 海綿城市下墊面產(chǎn)流遙感監(jiān)測影像資源 42
2.2.3 海綿城市下墊面匯流遙感監(jiān)測影像資源 46
2.3 海綿城市遙感監(jiān)測面臨的關(guān)鍵問題 49
2.3.1 城市多源多時相遙感影像色調(diào)差異問題 49
2.3.2 城市遙感影像云遮擋問題 50
2.3.3 城市遙感影像高層建筑陰影遮擋問題 51
2.3.4 城市遙感影像植被陰影遮擋問題 51
2.3.5 城市復(fù)雜下墊面同物異譜和異物同譜問題 52
2.3.6 城市復(fù)雜場景混合像元問題 52
2.4 海綿城市下墊面遙感監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù) 53
2.4.1 城市典型下墊面時空譜特性監(jiān)測技術(shù) 53
2.4.2 城市高空間分辨率遙感影像陰影檢測技術(shù) 55
2.4.3 城市遙感影像超分辨率重建時空融合技術(shù) 56
2.4.4 海綿城市遙感監(jiān)測模型構(gòu)建技術(shù) 57
2.4.5 海綿城市建設(shè)成效遙感評價方法 59
參考文獻 60
第3章 海綿城市遙感監(jiān)測生態(tài)模型 62
3.1 海綿城市生態(tài)學碳水通量遙感監(jiān)測模型 62
3.1.1 海綿城市碳水循環(huán) 62
3.1.2 海綿城市生態(tài)系統(tǒng)碳水通量監(jiān)測 63
3.1.3 基于渦度相關(guān)理論的海綿城市碳水通量觀測模型 65
3.2 海綿城市下墊面遙感觀測和信息表達模型 67
3.2.1 城市化對海綿城市下墊面的影響 67
3.2.2 海綿城市時-空-譜-角遙感觀測模型 68
3.2.3 海綿城市下墊面遙感信息表達模型 72
3.3 海綿城市生態(tài)學遙感監(jiān)測模型 74
3.3.1 海綿城市下墊面生態(tài)遙感監(jiān)測 74
3.3.2 海綿城市水文水動力模型及應(yīng)用 76
3.3.3 基于WaSSI-C的海綿城市生態(tài)學遙感監(jiān)測模型 85
3.3.4 基于WaSSI-C的城市水文生態(tài)效應(yīng)評估案例 89
參考文獻 92
第4章 多尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 96
4.1 城市下墊面分類體系 96
4.2 像元尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 98
4.2.1 基于光譜指數(shù)的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 98
4.2.2 基于半監(jiān)督模糊聚類的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 101
4.2.3 基于監(jiān)督學習的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 102
4.3 亞像元尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 106
4.3.1 基于線性混合像元分解的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 107
4.3.2 基于局部自適應(yīng)端元合成的城市下墊面遙感監(jiān)測方法 108
4.4 對象尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 110
4.4.1 城市不透水面多尺度場景分割 111
4.4.2 基于隨機森林的下墊面分類 112
4.4.3 圖譜特征逐層融合的迭代提取模型 112
4.5 景觀尺度城市下墊面遙感監(jiān)測方法 113
參考文獻 114
第5章 海綿城市土地利用空間格局遙感動態(tài)監(jiān)測方法 116
5.1 海綿城市土地利用空間格局用地模式 116
5.2 基于中低分辨率遙感影像的海綿城市監(jiān)測方法 118
5.2.1 城市群不透水面遙感監(jiān)測方法 118
5.2.2 長江三角洲不透水面遙感監(jiān)測 119
5.2.3 珠江三角洲不透水面遙感監(jiān)測 121
5.2.4 武漢城市圈不透水面遙感監(jiān)測 124
5.3 基于高分辨率遙感影像的海綿城市下墊面精細監(jiān)測方法 126
5.3.1 海綿城市下墊面遙感精細監(jiān)測方法 126
5.3.2 珠海市橫琴新區(qū)海綿城市示范區(qū)下墊面遙感監(jiān)測 127
5.3.3 梧州市海綿城市下墊面遙感監(jiān)測 132
參考文獻 134
第6章 多源遙感影像融合的海綿城市監(jiān)測方法 136
6.1 多源遙感影像融合的基本方法 136
6.1.1 多源遙感影像融合的業(yè)務(wù)流程 136
6.1.2 遙感影像時空譜信息描述和提取 137
6.2 多源遙感影像時空譜融合方法 141
6.2.1 常用的全色多光譜影像融合方法 143
6.2.2 基于不同時相MODIS和Landsat遙感影像的時空譜融合方法 144
6.2.3 基于深度學習RSIFNN模型的全色多光譜影像時空譜融合方法 145
6.2.4 基于深度學習ESRCNN模型的多時相影像時空譜融合方法 148
6.3 多源遙感影像融合的海綿城市下墊面動態(tài)監(jiān)測方法 151
6.3.1 融合光學和SAR影像的海綿城市下墊面動態(tài)監(jiān)測方法 151
6.3.2 融合光學影像和LiDAR數(shù)據(jù)的海綿城市下墊面動態(tài)監(jiān)測方法 155
6.4 基于天空地聯(lián)合的海綿城市建設(shè)成效遙感監(jiān)測方法 158
6.4.1 基于透水鋪裝材質(zhì)光譜特征的海綿城市透水性監(jiān)測方法 159
6.4.2 基于三維探地雷達技術(shù)的海綿城市淺地表含水量監(jiān)測方法 168
6.4.3 基于光學和LiDAR數(shù)據(jù)的海綿城市地上生物量動態(tài)監(jiān)測方法 175
6.4.4 基于天空地多傳感器集成的海綿城市水系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測方法 177
參考文獻 180
第7章 面向城市水系統(tǒng)的海綿城市遙感監(jiān)測方法 182
7.1 海綿城市水系統(tǒng)及要素遙感監(jiān)測技術(shù) 182
7.1.1 海綿城市水系統(tǒng)組成 182
7.1.2 海綿城市水系統(tǒng)循環(huán)模式 183
7.1.3 海綿城市水系統(tǒng)要素遙感監(jiān)測技術(shù) 185
7.2 海綿城市水系統(tǒng)要素遙感監(jiān)測方法 187
7.2.1 海綿城市水體遙感監(jiān)測方法 187
7.2.2 海綿城市水質(zhì)遙感監(jiān)測方法 189
7.2.3 海綿城市降雨量遙感反演方法 192
7.2.4 海綿城市地表徑流模擬和估算方法 194
7.3 海綿城市水系統(tǒng)洪澇承載力遙感評估案例 196
7.3.1 海綿城市水系統(tǒng)承載力遙感評估流程 196
7.3.2 基于遙感影像的海綿城市下墊面調(diào)蓄庫容量計算 197
7.3.3 海綿城市匯水區(qū)匯流能力分析 198
7.3.4 基于設(shè)計降雨量的海綿城市匯水區(qū)洪澇承載力評價 200
參考文獻 200
第8章 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng) 202
8.1 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)需求 202
8.2 海綿城市不同階段遙感監(jiān)測任務(wù) 203
8.2.1 基于海綿城市規(guī)劃角度的遙感信息監(jiān)測 203
8.2.2 基于海綿城市建設(shè)角度的遙感信息監(jiān)測 204
8.2.3 基于海綿城市運維角度的遙感信息監(jiān)測 205
8.3 海綿城市典型專題的遙感監(jiān)測 205
8.3.1 海綿城市不透水面專題遙感監(jiān)測 205
8.3.2 海綿城市透水面專題遙感監(jiān)測 207
8.3.3 海綿城市蓄水專題遙感監(jiān)測 209
8.3.4 海綿城市漬水排水專題遙感監(jiān)測 215
8.4 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)思路 216
8.4.1 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 216
8.4.2 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù) 218
8.5 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)實踐 219
8.5.1 海綿城市水系統(tǒng)優(yōu)化平臺 219
8.5.2 海綿城市遙感監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用案例 220
參考文獻 223
第9章 海綿城市示范區(qū)遙感監(jiān)測應(yīng)用實踐 225
9.1 海綿城市示范區(qū)建設(shè)階段的遙感監(jiān)測需求 225
9.2 武漢市海綿城市建設(shè)遙感監(jiān)測內(nèi)容 227
9.2.1 武漢市海綿城市建設(shè)概述 227
9.2.2 武漢市海綿城市遙感監(jiān)測指標 231
9.2.3 武漢市海綿城市建設(shè)監(jiān)測系統(tǒng) 233
9.3 武漢市多尺度下墊面遙感監(jiān)測實踐 235
9.3.1 武漢市城市尺度下墊面遙感監(jiān)測 235
9.3.2 武漢市景觀尺度下墊面遙感監(jiān)測 237
9.4 武漢市海綿城市水系統(tǒng)遙感監(jiān)測實踐 240
9.4.1 武漢市自然水系特點 240
9.4.2 武漢市湖泊面積遙感監(jiān)測實例 241
9.4.3 武漢市模擬徑流監(jiān)測 244
9.5 海綿城市遙感監(jiān)測面臨的挑戰(zhàn) 246
9.5.1 空地協(xié)同解決點面遙感監(jiān)測問題 246
9.5.2 地面?zhèn)鞲芯W(wǎng)建設(shè)成本問題 246
9.5.3 建成區(qū)透水鋪裝改造后的透水性能監(jiān)測問題 246
9.5.4 海綿城市遙感監(jiān)測的尺度問題 247
參考文獻 249
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海綿城市遙感監(jiān)測(精) 節(jié)選
第1章 海綿城市遙感監(jiān)測概述 海綿城市是一個生態(tài)理念，通常是指采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”六位一體的措施，旨在實現(xiàn)城市化發(fā)展過程中水安全、水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水景觀等城市水問題的系統(tǒng)治理。海綿城市理念與國際上更早出現(xiàn)的低影響開發(fā)、可持續(xù)排水計劃、水敏感性城市等理念類似，也是為應(yīng)對“城市內(nèi)澇”等城市病而提出的一項城市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 海綿城市本身是一項涉及規(guī)劃、建設(shè)、運行維護的系統(tǒng)工程。調(diào)查城市漬澇點分布特征及城市黑臭水體等典型水問題，客觀評估海綿城市建設(shè)動態(tài)進程中城市水文效應(yīng)，是支撐全域系統(tǒng)推進海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵科學問題。不同城市韌性能力及生態(tài)本底的差異，決定了城市水問題的嚴峻程度及其變化趨勢的差異。多平臺、多傳感器及多尺度的遙感監(jiān)測技術(shù)在海綿城市規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)及運行維護等全生命周期中具有廣泛的應(yīng)用潛力。 本章為海綿城市遙感監(jiān)測概述，分析全球城市化進程，剖析過度城市化引起的城市水問題，闡述海綿城市生態(tài)理念，提出海綿城市遙感監(jiān)測科學問題，描述海綿城市建設(shè)遙感監(jiān)測對象。 1.1 城市化進程 城市作為人類居住的主要載體，處于不斷變化過程中（沈建國，2000）。當前，城市環(huán)境的變化是城市可持續(xù)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)，城市環(huán)境監(jiān)測是學術(shù)前沿和研究熱點，也是聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展目標的重要內(nèi)容。21世紀是全球進一步城市化的世紀，出現(xiàn)了一些諸如城市熱島、交通擁擠、環(huán)境惡化等城市病。本節(jié)將介紹城市化的概念和特點，分析全球城市化發(fā)展歷程和趨勢，以及中國城市化發(fā)展進程。 1.1.1 城市化概念和特點 城市化（urbanization），*早出現(xiàn)在1867年西班牙巴塞羅那城市規(guī)劃師Ildefons Cerdà編著的《城市規(guī)劃概論》一書中（Puig，1995）。諾貝爾經(jīng)濟學獎得主Kuznets（1972）將城市化進程定義為“城市和鄉(xiāng)村之間的人口分布方式的變化”。中國社會科學院版本的《城市經(jīng)濟學》中定義“城市化，系指人類進入工業(yè)社會時代，社會經(jīng)濟發(fā)展開始了農(nóng)業(yè)活動比重逐漸下降而非農(nóng)業(yè)活動的比重逐漸上升的過程”（中國社會科學院研究生院城鄉(xiāng)建設(shè)經(jīng)濟系，2001）。 城市化，也稱城鎮(zhèn)化，是一個人口持續(xù)向城鎮(zhèn)集中的過程（鄭菊芬，2009）。城鎮(zhèn)化形成的以“城市”“城鎮(zhèn)”為支撐的二元結(jié)構(gòu)，是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展方式轉(zhuǎn)型的重大課題（遲福林等，2010）。本書中，統(tǒng)一將“城市化”“城鎮(zhèn)化”稱為“城市化”。當今世界，發(fā)達國家城市化程度普遍較高，以中國為代表的發(fā)展中國家是全球城市化的主力。 廣泛的非城鎮(zhèn)人口持續(xù)向城鎮(zhèn)流動，是城市化持續(xù)發(fā)展的動力。然而，大量人口涌入城市，必定會帶動城市規(guī)模的持續(xù)擴張。受城市資源、環(huán)境容量等制約，城市擴張到一定階段，不可避免地出現(xiàn)諸如交通擁擠、環(huán)境惡化、城市內(nèi)澇等典型“城市病”。雖然世界城市化以聚集為主，但其分散發(fā)展趨勢越來越明顯。尤其是在發(fā)達國家，大城市中心區(qū)的吸引力不斷下降，導致城市經(jīng)濟和人口向外圍或者小城市區(qū)域遷移和擴散（沈建國，2000）。 從城市水文學角度看，以自然地表持續(xù)向不透水面轉(zhuǎn)化為代表的城市化進程，必然會對城市原有的水資源、水環(huán)境、水生態(tài)及水安全等產(chǎn)生一定的影響。例如：城市建成區(qū)廣泛覆蓋的高比率的不透水面，會削弱地表下滲能力、增大降水產(chǎn)流量；城市鱗次櫛比的建筑、交織的路網(wǎng)，會加速城市地表匯流過程；除此之外，地下空間（如停車場、軌道交通、商業(yè)綜合體等）的出入口，成為城市地表匯流的潛在泄洪口。 全面提升城市化質(zhì)量是新型城市化的內(nèi)在要求（李愛民，2013）。從平安城市、韌性城市、生態(tài)城市等可持續(xù)發(fā)展視角來看，城市發(fā)展需要正視城市自然環(huán)境、資源及城市動態(tài)發(fā)展的優(yōu)化資源配置對人類活動承載能力的限制。總之，需要理性地控制城市的過度擴張。 1.1.2 全球城市化發(fā)展歷程和趨勢 城市化是全球經(jīng)濟發(fā)展的重要趨勢之一。城市人口占有率一般采用城市人口相對包括農(nóng)村人口在內(nèi)的總?cè)丝谡加斜嚷蕘碛嬎恪３鞘腥丝谡加新适呛饬恳粋地區(qū)、國家甚至全球尺度的城市化程度的指標之一。世界城市化起步于18世紀中葉開始的工業(yè)革命，到20世紀末，世界城市化水平已達到47.2%（葉裕民，2004）。從發(fā)展時期來看，全球城市化主要經(jīng)歷了18世紀與19世紀、20世紀、21世紀三個重要時期（童慶禧，2016）（表1.1）。 聯(lián)合國經(jīng)濟和社會事務(wù)部（United Nations Department of Economic and Social Affairs，UN DESA）公布的《世界城市化趨勢：2018年修訂版》（World urbanization prospects: The 2018 Revision）顯示，當今世界，居住在城市中的人口占總?cè)丝诘?5%，預(yù)計到2050年，全球城市化率有望達68%，這其中近90%的城市化率增長來自亞洲和非洲（UN DESA，2019）。1950～2030年世界城市化發(fā)展變化迅速，到2030年全球新增城市面積將達到120萬km2，其中近乎一半的貢獻來自亞洲，尤其是中國和印度等發(fā)展中國家（圖1.1）。 1.1.3 中國城市化發(fā)展進程 自1978年改革開放以來，中國城市化率以每年超過1%的速度不斷上升，中國成為了全球城市化速度*快、城市化規(guī)模*大的國家之一（圖1.2）。其中，1978年，中國城市人口占總?cè)丝诘?7.90%；2016年，中國城市人口占總?cè)丝诘?7.35%；2018年底，中國城市人口占總?cè)丝诘?9.60%；2019年，中國城市人口占總?cè)丝诘?0.60%；2020年，中國城市人口為9.0億，占總?cè)丝诘?3.89%①。 城鎮(zhèn)面積變化趨勢也可以反映城市化發(fā)展進程。據(jù)國家遙感中心全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測報告顯示，截至2010年，中國城鎮(zhèn)總面積為16.1萬km2，是1985年的20倍，僅次于美國，位居全球第二位。以武漢市為例，1952年，武漢市建成區(qū)面積僅為37.7km2；2018年底，武漢市建成區(qū)面積增至723.74km2（表1.2）。 一方面，城市內(nèi)部已建區(qū)域的開發(fā)強度增大。以2003年、2013年、2020年Google Earth武漢市漢陽地區(qū)墨水湖周邊遙感影像組圖（圖1.3～圖1.5）為例，城市不透水地表及人工構(gòu)筑物的面積和密度明顯增大，城市建筑物高度顯著增高。 另一方面，在我國異地搬遷、扶貧安置等政策影響下，部分村鎮(zhèn)建成區(qū)的面積也呈現(xiàn)出一定的增加趨勢。圖1.6為甘肅省白銀市平川區(qū)黃嶠鎮(zhèn)神木頭村易地搬遷點建設(shè)前后的遙感影像。 張翰超等（2018）利用航空影像，以及IKONOS、SPOT-5、WorldView-1、WorldView-2、天繪一號、ZY-3等衛(wèi)星影像，結(jié)合目視解譯方法提取出了2000年、2005年、2010年、2015年中國31個省會城市（不含港澳臺）建成區(qū)邊界（圖1.7）。可以看出，2000～2015年期間，中國省會城市的面積持續(xù)增長。其中，東部省會城市的建成區(qū)擴張速度逐步放緩；西部、東北地區(qū)省會城市的建成區(qū)面積擴張速度較快；中部省會城市的建成區(qū)處于穩(wěn)步擴張狀態(tài)。 城市化是全球經(jīng)濟發(fā)展的重要趨勢。城市用地規(guī)模增長彈性系數(shù)是反映城市化發(fā)展協(xié)調(diào)程度的重要指標（李愛民，2013），該系數(shù)利用城市建設(shè)用地面積增長率與城市人口增長率的比值來計算，國際上公認閾值為1.12。本書以城市建成區(qū)面積增長率來代表城市建設(shè)用地面積增長率，分析顯示，1981～2020年，我國城市用地規(guī)模增長彈性系數(shù)為2.38，城市擴張遠遠快于人口城市化進程（表1.3）。其中：1981～1991年，城市用地規(guī)模增長彈性系數(shù)為1.68；1991～2001年，城市用地規(guī)模增長彈性系數(shù)為1.62；2001～2011年，城市用地規(guī)模增長彈性系數(shù)為1.67；2011～2020年，城市用地規(guī)模增長彈性系數(shù)為1.59。 夜光遙感也被用來監(jiān)測城市社會經(jīng)濟活力。基于時序夜間光照遙感影像，可以建立反映城市夜間經(jīng)濟活動（如餐館、酒吧和劇院等）的模型，進而可以在一定程度上預(yù)測城市經(jīng)濟活動的變化情況。Fu等（2017）利用1992～2012年中國DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)，建立了反映城市夜間經(jīng)濟與城市化的動態(tài)模型，揭示了中國城市化和夜間經(jīng)濟水平，1992～2012年的增長幅度很大。 1.2 城市水問題 城市化可以在一定程度上看作自然地表向半透水面或不透水面轉(zhuǎn)化的過程。過度城市化給城市水安全、水資源、水環(huán)境等帶來挑戰(zhàn)。例如，在同一場降雨事件中，不透水率為20%的匯水區(qū)對應(yīng)的產(chǎn)流量是不透水率為5%的匯水區(qū)產(chǎn)流量的2倍多（Shao etal.，2019）。 1.2.1 不利水文效應(yīng) 不透水面是指地表水不能滲透的人工材料硬質(zhì)表面。不透水面通過改變城市下墊面組
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