本文基于海綿城市理論研究,提取其中蓄、滲兩大指數(shù),基于歸一化水體指數(shù)（MNDWI）、不透水面指數(shù)（BCI）和DEM高程數(shù)據(jù),構(gòu)建了一種可以用來評價城市雨水蓄滲能力的新型遙感指數(shù):歸一化差分蓄滲指數(shù)（NDSPI）。本文對NDSPI指數(shù)模型構(gòu)建進行了理論分析以及利用武漢主城區(qū)Landsat8、DEM數(shù)據(jù)對該指數(shù)進行了精度評估和實用性驗證。結(jié)果表明:該指數(shù)低蓄滲提取精度為0.8782,Kappa統(tǒng)計值為0.8589,各行政單元低蓄滲貢獻度與各參數(shù)貢獻度走向大致相同,滿足實驗結(jié)果需求,該指數(shù)可信度高。 

【文章來源】：經(jīng)緯天地. 2020,(03)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

武漢市城區(qū)矢量圖

為了驗證該歸一化差分蓄滲指數(shù)（NDSPI）的適用性，本研究選取武漢市中心城區(qū)作為實驗區(qū)（如圖1所示），其中包括：江岸區(qū)、江漢區(qū)、硚口區(qū)、漢陽區(qū)、武昌區(qū)、洪山區(qū)和青山區(qū)。利用Landsat8衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和ASTER GDEM 30m分辨率高程數(shù)據(jù)作為研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和底圖數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均來自于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）。遙感影像選取的時間為2018年4月8日，春季清明時節(jié)，多雨，研究區(qū)內(nèi)云量低于1%，滿足研究所需。研究區(qū)的選取考慮到武漢作為沿長江經(jīng)濟帶的重要城市之一，而且降雨量豐沛，城市湖泊眾多，具備了作為海綿城市的必要條件，此外中等分辨率多光譜數(shù)據(jù)包含了區(qū)分水體、不透水面、植被等的光譜響應信息，滿足城市水文水環(huán)境模型構(gòu)建所需。在進行模型驗證之前，先對Landsat8數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)（如圖2-(a）所示）進行預處理，其中，包括輻射定標、大氣校正和影像裁剪。其定標參數(shù)和校正系數(shù)均參考Landsat8使用手冊中提供的參數(shù)。首先采用MNDWI指數(shù)對影像進行湖泊水體信息的提取，并對其做標準歸一化處理，（如圖2-(b）所示）。然后對研究區(qū)影像做纓帽變換，提取其前三個分量及高反射率（TC1）、低反射率（TC3）和植被分量（TC2）。對提取出來的三個分量分別做標準歸一化處理，分別得到H、L、V分量，然后使用BCI指數(shù)提取出不透水面，（如圖2-(c）所示）。為了統(tǒng)一量綱和精度，首先將MNDWI、BCI和DEM標準歸一化處理分別得到參數(shù)NM、NB和ND。不透水面和地形因素與蓄滲指數(shù)成負相關(guān)，水體指數(shù)和蓄滲指數(shù)呈正相關(guān)。將三個參數(shù)代入到歸一化差分蓄滲指數(shù)（NDSPI）中，得到結(jié)果（如圖2-(d）所示）：

其中，P為貢獻度；i為樣本點；j為指數(shù)；n為樣本點個數(shù)；m為指數(shù)模型個數(shù)；xji為該指數(shù)模型下樣本點灰度值。統(tǒng)計不同指數(shù)的貢獻度（如圖4所示）�？梢园l(fā)現(xiàn)DN值在-1至-0.5區(qū)間，DEM值占主導地位，而在0.5至1區(qū)間水體占主導地位。在-0.5至0.5區(qū)間，不透水面指數(shù)的比例逐步增大，主要是由于BCI指數(shù)提取的不透水面主要集中在0至0.5這一區(qū)間。在0.5至1這一區(qū)間，由于湖泊和長江水系的影響，水體指數(shù)的密度增加，而且DEM也趨于等同，導致水體指數(shù)和DEM指數(shù)的貢獻度驟增。圖4 不同指數(shù)對NDSPI指數(shù)的貢獻度

【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國城市內(nèi)澇成因和防控策略研究進展[J]. 焦勝,馬伯,黎貝.  生態(tài)經(jīng)濟. 2019(07)
[2]海綿城市雨水徑流集中入滲對土壤和地下水影響研究進展[J]. 李懷恩,賈斌凱,成波,郭超,李家科.  水科學進展. 2019(04)
[3]武漢建設(shè)海綿城市的可視化研究[J]. 徐源,鄭旭子,何勁秋,王欣雅,楊光,張京澳,周聰.  現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè). 2019(15)
[4]海綿城市研究進展綜述:從水文過程到生態(tài)恢復[J]. 趙銀兵,蔡婷婷,孫然好,倪忠云,張婷婷.  生態(tài)學報. 2019(13)
[5]海綿城市之雨水蓄水池設(shè)計及創(chuàng)新技術(shù)[J]. 周春勇,李新平,左廷忠,羅勤,陳波.  建筑施工. 2019(03)
[6]基于TM影像的新型組合水體指數(shù)模型研究[J]. 聶欣然,劉榮,聶愛球,余健,王道蕓.  江蘇農(nóng)業(yè)科學. 2018(24)
[7]基于隨機森林模型的城市不透水面提取研究——以呼和浩特市為例[J]. 郜燕芳,李俊明,劉東偉,任周鵬,王楠楠.  冰川凍土. 2018(04)
[8]北京城市雨水蓄滲措施配置模式應用案例分析[J]. 舒安平,尤偉,周星,趙宇,于洋,祝荻.  中國水土保持. 2016(02)



本文編號：3593031