Urbanization is changing the world’s surface pattern more and more drastically, which brings many social and ecological problems. Quantifying the changes in the landscape pattern and 3D structure of the city is important to understand these issues. This research study used Melbourne, a compact city, as a case study, and focused on landscape patterns and vertical urban volume (volume mean (VM), volume standard deviation (VSD)) and investigate the correlation between them from the scope of different scales and functions by Remote Sensing (RS) and Geographic Information System (GIS) techniques. We found: (1) From 2000 to 2012, the landscape pattern had a trend of decreasing fragmentation and increasing patch aggregation. The growth of VM and VSD was more severe than that of landscape metrics, and presented a “high–low” situation from the city center to the surroundings, maintaining the structure of “large east and small west”. (2) Landscape pattern was found closely associated with the urban volume. In the entire study area, landscape pattern patches with low fragmentation and high aggregation were directly proportional to VM with high value, which represented high urbanization, and patches with high connectivity and fragmentation had a positive relationship with high VSD, which represented strong spatial recognition. (3) The urban volumes of different urban functional areas were affected by different landscape patterns, and the analysis based on the local development situation can explain the internal mechanism of the interaction between the landscape pattern and the urban volume.

中文翻译：

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通过时间序列遥感数据了解景观格局与垂直城市体积的相关性：以墨尔本为例

城市化正在越来越大地改变世界的地表格局，带来了许多社会和生态问题。量化城市景观格局和3D结构的变化对于理解这些问题很重要。本研究以墨尔本（一个紧凑型城市）为例，重点研究景观格局和垂直城市体积（体积平均值（VM），体积标准差（VSD）），并从不同尺度的范围研究它们之间的相关性。以及遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术的功能。我们发现：（1）从2000年到2012年，景观格局呈现出碎片减少和斑块聚集增加的趋势。VM和VSD的增长比横向指标的增长更为严重，并呈现出从市中心到周围环境的“高低”态势，保持了“大东西小”的结构。（2）发现景观格局与城市体积密切相关。在整个研究区域中，具有低破碎度和高聚集度的景观格局斑块与具有较高价值的VM成正比，这表示城市化程度高，具有高连通性和破碎度的斑块与高VSD具有正相关关系，这表示较强的空间识别能力。（3）不同城市功能区的城市体积受到不同景观格局的影响，基于当地发展情况的分析可以解释景观格局与城市体积相互作用的内在机理。保持“大东西小”的格局。（2）发现景观格局与城市体积密切相关。在整个研究区域中，具有低破碎度和高聚集度的景观格局斑块与具有较高价值的VM成正比，这表示城市化程度高，具有高连通性和破碎度的斑块与高VSD具有正相关关系，这表示较强的空间识别能力。（3）不同城市功能区的城市体积受到不同景观格局的影响，基于当地发展情况的分析可以解释景观格局与城市体积相互作用的内在机理。保持“大东西小”的格局。（2）发现景观格局与城市体积密切相关。在整个研究区域中，具有低破碎度和高聚集度的景观格局斑块与具有较高价值的VM成正比，这表示城市化程度高，具有高连通性和破碎度的斑块与高VSD具有正相关关系，这表示较强的空间识别能力。（3）不同城市功能区的城市体积受到不同景观格局的影响，基于当地发展情况的分析可以解释景观格局与城市体积相互作用的内在机理。具有低破碎度和高聚集度的景观格局斑块与具有较高价值的VM成正比，代表着高度城市化；具有高连通性和破碎度的斑块与高VSD呈正相关关系，代表着强烈的空间识别能力。（3）不同城市功能区的城市体积受到不同景观格局的影响，基于当地发展情况的分析可以解释景观格局与城市体积相互作用的内在机理。具有低破碎度和高聚集度的景观格局斑块与具有较高价值的VM成正比，代表着高度城市化；具有高连通性和破碎度的斑块与高VSD呈正相关关系，代表着强烈的空间识别能力。（3）不同城市功能区的城市体积受到不同景观格局的影响，基于当地发展情况的分析可以解释景观格局与城市体积相互作用的内在机理。