Effects of sensor spatial resolutions and classification themes on urban landscape analysis: a case study in Shanghai, China

Xiaoyu Gan, Ming Zhu, Jianlong Li, Qi Yang, and Jiasheng Huang
Page(s) 357-368  | Published by the Canadian Aeronautics and Space Institute

Full text (PDF 868 kb)    

Abstract: Urbanization is a significant cause of change in the urban landscape. Landscape analysis and remote sensing provide effective means for researching the process of urbanization, but the problems of scale and accuracy in landscape studies are yet to be resolved. In particular, the impacts of sensor spatial resolutions and classification themes on the urban landscape with changing scale size have rarely been reported. Roads are an important land-use type in urban areas. Unfortunately, this is also one of the land-use types that are relatively easy to neglect because of sensor resolutions and classification themes. To better understand the characteristics of the urban landscape, the landscape pattern of Shanghai was analyzed using land-use maps produced from Landsat Thematic Mapper (TM) and Indian Remote Sensing satellite PAN (IRS-PAN) images with changing grain size (i.e., resolution) and extent size (i.e., size of study area). Landscape metrics were computed along a 51 km² transect cutting across Shanghai with a moving window. The results showed that both sensor spatial resolutions and classification themes provide incomplete information, such as missing linearity corridors, from urban landscape analysis. This could greatly affect urban landscape analysis and planning. The missing information may be detected by changing both the grain and extent sizes in the analysis parameters. However, varying the sensor resolutions did not produce the same effects as varying the classification themes. Varying the classification themes led to within-class variance, and thus was more significant in fine-resolution imagery than in coarse-resolution imagery. Linearity corridors such as urban roads should be identified and classified in research focusing on the details of urban fragmentation, urban ecologies related to road corridors, and urbanization issues.

Résumé: L’analyse du paysage et la télédétection constituent des outils efficaces pour étudier le processus d’urbanisation, mais les problèmes d’échelle et de précision dans les études du paysage restent à solutionner. En particulier, les impacts de la résolution spatiale des capteurs et des thèmes de classification sur le paysage urbain en fonction des changements d’échelle ont été peu abordés. Les routes constituent un type d’utilisation du sol d’importance dans les zones urbaines. Malheureusement, parmi les différents types d’utilisation du sol, ce dernier peut être facilement négligé à cause de la résolution des capteurs et des thèmes de classification. Pour mieux comprendre les caractéristiques du paysage urbain, le patron du paysage de Shanghai a été analysé à l’aide de cartes d’utilisation du sol produites à partir d’images de TM et PAN d’IRS en fonction de dimensions variables du grain et de l’étendue. Des mesures du paysage ont été compilées le long d’un transect de 51 × 9 km² traversant Shanghai à l’aide d’une fenêtre mobile. Les résultats ont montré que la résolution spatiale des capteurs et les thèmes de classification fournissent une information incomplète, par exemple des corridors linéaires manquants, dans la conduite des analyses du paysage. Ceci pourrait affecter considérablement les analyses et la planification du paysage. L’information manquante peut être détectée en faisant varier le grain et l’étendue dans les paramètres d’analyse. Cependant, la variation de la résolution du capteur n’a pas produit les mêmes effets que la variation des thèmes de classification. La variation des thèmes de classification a entraîné une variance à l’intérieur des classes et ainsi était plus significative dans les images à résolution fine que dans les images à résolution grossière. Les corridors linéaires comme les routes urbaines devraient être identifiés et classifiés dans les recherches visant la fragmentation urbaine, les écologies urbaines associées aux corridors routiers et les problématiques de l’urbanisation.

[Traduit par la Rédaction]

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