20世纪90年代中国城市时空变化特征——基于灯光指数CNLI方法的探讨

用DMSP/OLS夜间平均灯光强度图像在区域上的扩展特征和聚集特征构建了一反映区域城市化综合水平的灯光指数CNLI (compounded night light index) , 并分别在省级和县级尺度上对CNLI与基于统计数据的城市化水平指数做了相关分析,结果表明CNLI与基于统计数据的城市化水平复合指数显著相关,最后用CNLI分析了中国省际城市化水平的时空特征。CNLI为客观、实时监测城市化水平的空间格局及其发展变化提供了新的指标和方法。

基于夜间灯光和统计数据的黄土高原城镇化水平时空格局分析

城镇化水平时空演变研究对城市空间结构优化有重要意义。通过对DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光遥感数据的饱和校正和一致性校正,构建了2000—2019年黄土高原夜间灯光遥感数据集,计算了黄土高原不同空间尺度的综合夜间灯光指数(compound night light index,CNLI),并利用二分模型提取了黄土高原建成区面积,在此基础上,利用标准差椭圆等方法分析了其空间演变格局。结果表明:①基于夜间灯光指数构建的黄土高原CNLI与统计数据构建的城镇化综合发展水平指数(urbanization development index,UDI)及各分指标的相关系数均较高;②2000—2019年整个黄土高原及5个城市群CNLI值均呈现显著上升趋势,空间上呈从东南向西北递减的趋势;③基于二分模型提取的黄土高原建成区绝对误差和相对误差的均值分别为2.45 km^(2)和3.72%;④黄土高原建成区重心在2000—2019年期间呈现向东南方向移动的趋势,标准差椭圆的覆盖面积表现为显著下降的趋势(slope=0.0107 km^(2)/a,p<0.01),方位角的值由北偏东83.33°变为88.37°。研究结果可为黄土高原及生态脆弱区城镇化时空格局研究提供数据支持和方法借鉴。

基于GEE的长三角城市群城市化与生态环境的动态研究

随着中国城市化的快速发展,城市群是区域经济协调发展的主要趋势及核心,其生态环境压力却日益见长,如何有效合理地对城市化与生态环境之间的关系进行评价是一个值得关注的问题。以长三角城市群(Yangtze River Delta Urban Agglomerations,YRDUA)为研究区,选用MODIS遥感数据与“类DMSP-OLS”夜间灯光数据为数据源,对研究区域整体与区县的城市化水平、生态环境质量、植被覆盖水平以及其相关耦合程度进行了长时间序列的分析研究。研究结果表明:①2002—2021年长三角城市群整体和各区县的夜间灯光指数(Compounded Night Light Index,CNLI)均呈现上涨趋势;②2002—2021年长三角城市群的遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)与植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC)总体均处于良好水平,由于区域内各区县具有特殊性,局部又呈现显著差异性;③2002—2021年长三角城市群的城市化与生态环境耦合协调指数(Urbanized and Ecological Coupling Index,UECI)从2002年的0.540上升至2021年的0.559,表明城市化水平与生态环境质量的耦合趋势保持稳定。

夜光卫星遥感对城市夜间霾的监测识别与研究

随着我国经济社会快速发展及城市化进程加快,大气污染物排放量增加,导致霾现象频发。目前对日间霾的研究较多,而对夜间霾的研究与监测等则很少,夜光卫星遥感为夜间霾的大范围高分辨率研究提供了新的方法。本文以北京2016年12月21日的一次夜间强霾为例,基于VIIRS DNB夜光卫星数据,构建了夜光霾指数模型,对霾变化过程及相关特征进行了分析。并与地基实测PM2.5质量浓度进行了对比分析,验证了算法精度,相关性R2达到了0.9769。研究结果表明,建立的夜光霾指数能较好表征夜间霾颗粒物特征及霾动态变化,为夜间霾污染治理及研究提供了科学支撑。

基于夜间灯光数据的城市化水平动态评价

选取长江经济带为研究区域,以DMSP_OLS夜间灯光数据为遥感数据源,对长江经济带省级尺度城市化水平进行了动态评价。首先,提取1992~2012年长江经济带的综合灯光强度(I)和建成区面积(S),构建基于夜间灯光数据的综合灯光指数模型(compounded night light index,CNLI),计算长江经济带省级尺度的CNLI;其次,构建基于统计数据的两种传统城市化水平评价指数模型:综合城市化水平指数模型(IU)和城市化复合指数模型(Cf),计算长江经济带省级尺度的城市化水平;最后,建立了CNLI与IU和Cf的城市化水平估算模型,对CNLI、IU和Cf进行相关分析和精度验证,明确夜间灯光指数模型计算结果的准确性。研究结果表明:基于DMSP_OLS夜间灯光数据的CNLI与基于统计数据的IU和Cf间存在明显的线性相关,CNLI能较好地反映该区域综合城市化水平。

基于夜间灯光数据的广西城镇人口估算及城镇化时空演化特征

应用夜间灯光数据,构建人口密度-灯光指数模型对广西14个城市的每年城镇人口进行估算,以及构建灯光指数和传统城镇化指数的线性回归模型分析广西14个城市的灯光指数的时间演化特征和城市夜间灯光空间演化特征。结果表明:①人口密度-灯光指数模型能够有效地估算广西每年城镇人口及广西各地级市的城镇人口;②2003—2013年,广西城市夜间灯光区域面积显著增加,整体面积增长率为184.45%;③广西城镇化重心是南宁和柳州两大城市,其对周边城镇有辐射带动作用且带动作用逐渐加强;④广西中小城市城镇化发展的过程基本是由点状到带状或点状到带状再到面状,并且城镇化发展主要是沿着交通干线扩张;⑤广西城镇化演化过程中,桂南相对城镇化水平高,桂中、桂东、桂北次之,桂西最低。利用夜间灯光数据构建城市人口估算模型和分析广西城镇化时空演化特征对城市人口增长、人口流动的趋势、城市空间演变趋势及未来城镇化发展有着一定的参考和借鉴意义。