Απεικόνιση αστικών πολυλειτουργικών ζωνών με συνδυασμό τηλεπισκοπικών εικόνων και δεδομένων ανθρώπινης επισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Απεικόνιση αστικών πολυλειτουργικών ζωνών με συνδυασμό τηλεπισκοπικών εικόνων και δεδομένων ανθρώπινης επισκόπησης
Πρωτότυπος Τίτλος: Portraying Urban Functional Zones by Coupling Remote Sensing Imagery and Human Sensing Data
Συγγραφείς: Wei Tu – Zhongwen Hu – Lefei Li - Jinzhou Cao – Jincheng Jiang – Qiuping Li – Qingquan Li
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Έχουν διεξαχθεί πολλές μελέτες σχετικά με την αστική μορφολογία για την απεικόνιση της αστικής χωρικής δομής. Έχουν αναπτυχθεί αρκετές σημαντικές θεωρίες, όπως η θεωρία ομόκεντρων ζωνών, η θεωρία των χωρικών τομέων, η θεωρία πολλαπλών πυρήνων και η πολυκεντρική θεωρία. Η αστική πολυλειτουργική ζώνη είναι ένα μείγμα αστικών λειτουργιών και χαρακτηρίζεται από το ρόλο του αστικού χώρου σε ολόκληρη την πόλη, όπως το αστικό κέντρο, τα δευτερεύοντα κέντρα, τα προάστια, οι περιοχές οικολογικού ενδιαφέροντος κλπ. Οι ευρέως διαδεδομένες τεχνολογίες γνωστοποίησης τοποθεσίας επιτρέπουν στους ανθρώπους να ενεργούν ως αισθητήρες για να αντιλαμβάνονται τον περιβάλλοντα χώρο. Αυτά τα, μεγάλου όγκου, δεδομένα ανθρώπινης επισκόπησης καταγράφουν τον χρόνο και τη θέση των ανθρώπων. Ως εκ τούτου, παρέχουν πολύ χρήσιμες πληροφορίες για τις ανθρώπινες δραστηριότητες στην πόλη. Σε αυτήν τη μελέτη, παρουσιάζεται ένα νέο πλαίσιο συγχώνευσης δεδομένων που ενσωματώνει εικόνες τηλεπισκόπησης και τα δεδομένα εντοπισμού θέσης κινητού τηλεφώνου για την πλήρη ανάλυση των αστικών πολυλειτουργικών ζωνών. Τα αποτελέσματα διερευνήθηκαν για την αντιμετώπιση των ακόλουθων ερωτημάτων:
- Ποια είναι τα γενικά μοτίβα τοπίων σε διαφορετικές αστικές πολυλειτουργικές ζώνες;
- Ποια είναι τα γενικά μοτίβα ανθρώπινης δραστηριότητας σε διαφορετικές αστικές πολυλειτουργικές ζώνες;
- Ποιο είναι το συντιθέμενο αποτέλεσμα των εικόνων τηλεπισκόπησης και των δεδομένων ανθρώπινης επισκόπησης στην απεικόνιση των αστικών πολυλειτουργικών ζωνών;
ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ
Η πόλη Shenzhen είναι μια παράκτια πόλη στα νότια της Κίνας, που βρίσκεται στα ανατολικά του Δέλτα του ποταμού Περλ. Από το 1983, η Shenzhen έχει επεκταθεί από έναν μικρό οικισμό με 0,6 εκατομμύρια ανθρώπους σε μεγαλούπολη με πληθυσμό 16 εκατομμύρια το 2015. Χωρίζεται σε 10 διοικητικές υποπεριοχές.
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ
Παρουσιάζεται ένα πλαίσιο συγχώνευσης δεδομένων που συνδυάζει εικόνες τηλεπισκόπησης και δεδομένα ανθρώπινης επισκόπησης για την απεικόνιση αστικών πολυλειτουργικών ζωνών. Τα αστικά τοπία εξάγονται από εικόνες τηλεπισκόπησης. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες σε όλη την πόλη αναγνωρίζονται από τεράστιο όγκο δεδομένων τοποθεσίας κινητού τηλεφώνου. Τέλος, αναλύονται τα μοτίβα των τοπίων και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων σε διάφορες αστικές πολυλειτουργικές ζώνες.
Τοπία
Χρησιμοποιήθηκε μια προσέγγιση αντικειμενοστραφούς ανάλυσης εικόνας (OBIA) για την ποσοτικοποίηση των τοπίων από εικόνες SPOT5. Η προσέγγιση OBIA χρησιμοποιείται συνήθως για την ταξινόμηση εικόνων τηλεπισκόπησης υψηλής χωρικής ανάλυσης, λόγω της υψηλής ακρίβειας χρησιμοποιώντας φασματικά, υφολογικά και χωρικά χαρακτηριστικά. Η ταξινόμηση χρησιμοποιείται για τον εμπλουτισμό των πληροφοριών κάλυψης γης για κατατμημένα αντικείμενα. Οι καλύψεις γης αναγνωρίζονται με εποπτευόμενη μέθοδο ταξινόμησης. Για κάθε κατατμημένο αντικείμενο, τα χαρακτηριστικά φάσματος, σχήματος και υφής εξάγονται για την ταξινόμηση. Οι μετρήσεις τοπίου ποσοτικοποιούν τα συγκεκριμένα χωρικά χαρακτηριστικά του LULC (χρήσεις και καλύψεις γης). Έχει αναπτυχθεί μια σειρά μετρήσεων για ανάλυση του τοπίου, όπως η περιοχή κατάταξης (CA), η πυκνότητα τμημάτων (PD), ο αριθμός τμημάτων (NP), ο δείκτης σχήματος τμημάτων (PSI) και ο δείκτης ποικιλομορφίας Shannon (SHDI).
Ανθρώπινη Δραστηριότητα
Οι καθημερινές ανθρώπινες δραστηριότητες σε όλη την πόλη εξήχθησαν από τεράστιο όγκο δεδομένων εντοπισμού θέσης κινητού τηλεφώνου. Εντοπίστηκαν για πρώτη φορά πιθανές ανθρώπινες δραστηριότητες χωρίς πληροφορίες τύπου. Τα αρχεία κινητού τηλεφώνου ενός χρήστη ταξινομήθηκαν ανά ώρα. Λαμβάνοντας υπόψη τον ημερήσιο ρυθμό των ανθρώπων, οι πιθανές ανθρώπινες δραστηριότητες χαρακτηρίστηκαν ως «στο σπίτι», «εργασία» και «κοινωνική δραστηριότητα» σύμφωνα με τα χρονικά διαστήματα. Το χρονικό πλαίσιο για τη δραστηριότητα στο σπίτι ορίστηκε ως [0:00, 6:00], ενώ το χρονικό πλαίσιο για τη δραστηριότητα εργασίας ορίστηκε ως [9:00, 17:00]. Οι υπόλοιπες δραστηριότητες εκτός σπιτιού ή μη εργασίας χαρακτηρίζονται ως κοινωνικές δραστηριότητες. Ένα σύνολο μετρήσεων χρησιμοποιείται για τον ποσοτικό προσδιορισμό των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, συμπεριλαμβανομένης της μέσης τιμής, της τυπικής διακύμανσης, του ποσοστού, της πυκνότητας και του αριθμού και της μέσης έκτασης των πύργων κινητής τηλεφωνίας.
Ανάλυση Ιεραρχικής Ομαδοποίησης
Οι μετρήσεις τοπίου και οι μετρήσεις ανθρώπινης δραστηριότητας ενσωματώθηκαν σε κάναβο. Επομένως, κάθε φατνίο του κανάβου περιγράφηκε από ένα διάνυσμα v = {vs, va} που συνδυάζει τόσο τις μετρήσεις τοπίου (vs) όσο και τις μετρήσεις ανθρώπινης δραστηριότητας (va). Η ιεραρχική ανάλυση χρησιμοποιήθηκε για την ομαδοποίηση φατνίων κανάβου από κάτω προς τα πάνω. Έγινε βαθμιδωτή ανάλυση σε τρεις τυπικές περιπτώσεις για τη διερεύνηση του μοτίβου των τοπίων και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ
Η χωρική κατανομή αυτών των αστικών πολυλειτουργικών ζωνών συμβαδίζει με τις κλασικές θεωρίες αστικής χωρικής δομής σε ένα βαθμό. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές αστικές μελέτες που βασίζονται στις LULC, η εν λόγω παρέχει ολοκληρωμένες αστικές γνώσεις για πολεοδόμους, π.χ. την περιγραφή της αστικής χωρικής δομής, την ακριβή αξιολόγηση της κατάστασης της αστικής ανάπτυξης κ.λπ.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι υπάρχουν διαφορετικές συνθέσεις τοπίων και ανθρώπινων δραστηριοτήτων σε διαφορετικές αστικές πολυλειτουργικές ζώνες. Με βάση την διαβάθμιση από το αστικό κέντρο στα προάστια και την οικολογική περιοχή, η ένταση και η σύνθεση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων ποικίλλουν σημαντικά.
