中国区域DMSP-OLS与NPP-VIIRS夜间灯光影像校正

本文基于对传统不变目标区域校正法的改进,选择4期辐射定标参考影像对DMSP-OLS影像进行了饱和校正与时间序列连续性校正。通过阈值法去除了NPP-VIIRS影像的背景噪声及异常值,利用对数变换压缩了其灯光辐射值的动态范围,使其亮度分布更接近于DMSP-OLS数据。利用BiDoseResp函数模型对NPP-VIIRS影像进行了一致性校正,获得了1992-2019年长时间序列夜间灯光影像。从定性、定量及校正影像与社会经济参量的相关性方面对校正结果进行了精度验证。结果表明,改进后的校正方法改善了DMSP-OLS影像饱和严重的现象,使其获得了长时间序列纵向可比性。BiDoseResp函数模型可以很好地拟合DMSP-OLS和对数变换后的NPP-VIIRS之间的回归。校正后的长时间序列灯光影像数据与社会经济参量高度契合。校正结果对推广长时间序列夜间灯光影像的广泛应用、深化长时间序列科学问题的研究具有重要价值。

基于夜间灯光遥感的城市垂直空间扩展研究——以武汉为例

长期以来城市空间扩展研究主要针对城市水平空间的扩展模式研究,而忽视了城市垂直空间的扩展模式研究。以武汉市为例,利用长时间序列的DMSP/OLS夜间灯光数据集,在避免预设灯光变化规律的基础上对其进行校正,汇总统计城市建成区外延像元灯光强度值的变化特征,探测城市垂直空间扩展规律。结果表明城市像元灯光强度增强速度的统计特征与其所处的城市发展阶段有明显的关联性,并且符合“外延-增强-减速增强-稳定不变”的规律,其中“增强”阶段受城市发展规划和政策的影响明显。

基于不变目标法的DMSP/OLS夜间灯光影像校正

通过社会经济状况的分析,对传统不变目标区域进行了重新选择.以黑龙江牡丹江市作为不变目标区域,以夜间灯光数据及统计数据为基础,选择F12_1996、F14-15_2003和F1_2010共3期辐射定标数据对中国区域的34期夜间灯光影像进行校正.提取中国区域31省市夜间灯光强度,通过与统计GDP数据建立指数、线性、对数、二次项和幂函数回归模型,并计算统计GDP与预测GDP之间的相关性与平均相对误差,选出符合各省的最佳预测模型.结果表明:①通过校正解决了长时间序列夜间灯光数据的不连续、不稳定问题;②校正后的31个行政区与统计GDP构建的预测模型优于校正前预测模型.模型之间的相关性均在0.95以上,平均相对误差在20%,其中部分地区低于1%,如安徽和福建等地;③经过校正后的灯光数据,除西北地区的部分地级市GDP被严重高估,其他地级市的误差在30%以内.

赣粤闽湘交界区DMSP/OLS影像校正与GDP预测

以赣粤闽湘省际交界区为研究区,采用不变目标区域法对DMSP/OLS夜间灯光影像进行传感器相互校正、连续性校正和过饱和校正,构建适用于赣粤闽湘省际交界区的夜间灯光影像的二次多项式校正模型,解决夜间灯光影像的不连续和过饱和问题,增强夜间灯光影像的连续性和可比性,构建了一套完整的、长时间序列的夜光影像数据集,并利用校正后的稳定夜间灯光影像数据集对GDP进行预测,以期为赣粤闽湘省际交界区的城市建设和发展以及社会经济发展规划提供重要保障和参考.

一种DMSP/OLS稳定夜间灯光影像中国区域的校正方法

随着遥感技术的快速发展,国防气象卫星计划作战线扫描系统(DMSP/OLS)夜间灯光图像开始更多的应用于人文经济研究中。由于原始影像存在较多问题,如DN值饱和、年际不连续问题等,因此在使用之前需要对影像进行校正。"传统不变区域法"是应用较为广泛的校正方法,但仍存在部分问题,如未考虑目标区域长时间尺度上的微弱变化以及连续校正前基准年份的选取。本文对传统不变目标区域法进行改良,以黑龙江鹤岗市作为不变目标区域,选取3期辐射定标影像作为参考影像对DMSP/OLS稳定夜间灯光影像进行饱和校正,通过对比各年份影像饱和校正情况,选出最为合理的基准年份,从而对饱和校正后的影像进行连续性校正。为验证影像校正精度,本文从国家像元DN值、省级GDP与电力消费量、地级市GDP和县域GDP 4个层面与对应DN值进行线性回归检验,结果显示经改进方法校正后DMSP/OLS稳定夜间灯光影像TDN与市级GDP的拟合度(R2)平均值为0.85,远大于传统方法校正TDN与市级GDP拟合度(R2)平均值的0.53,且随着时间推移,传统不变目标区域法校正后拟合度逐渐降低至2013年的0.40,而利用改进后方法进行校正的拟合度未出现递减现象,2013年其R2仍为0.88,表明与传统不变区域法相比校正精度明显提高,饱和问题得到较大改善。