利用基于形状素的方法和年度Landsat时间序列数据监测城市土地变化的动态过程：以中国北京为例

《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing》：Monitoring dynamic process of urban land changes using a shapelet based method and annual Landsat time series data: a case study of Beijing, China

　　

摘要：

关于城市土地变化的信息对于理解城市环境和人类活动至关重要。尽管中等分辨率的卫星时间序列数据在城市土地变化检测中受到了越来越多的关注，但大多数现有研究主要集中在城市土地扩张上。本研究识别了四种类型的城市土地变化，即建设、拆除、重建和恢复为透水表面。提出了一种新的城市土地变化监测方法，该方法利用来自年度Landsat时间序列数据的形状片段（即时间序列子序列）来检测这四种类型的变化。具体而言，提出了一种增强的生物物理组成指数（EBCI）来量化城市面积，并将其作为时间序列变量。从EBCI时间序列中提取了与建设和拆除相关的形状片段。通过使用获得的形状片段和基于阈值的策略来检测城市土地变化类型及变化年份。该方法使用1987年至2022年中国北京地区的年度Landsat数据进行了评估，并与两种对比方法进行了比较：一种方法是通过视觉解释选择形状片段，另一种方法则是使用基于规则的LandTrendr算法进行变化检测。实验结果表明，所提出的方法优于这两种对比方法。研究区域的结果显示，城市建设主要分布在城市边缘，而拆除、重建和恢复则更为分散。进一步分析了这些城市土地变化的时空分布，为深入理解城市化进程提供了新的视角。