基于DMSP/OLS与NPP/VIIRS夜间灯光数据的江西省城市扩展研究

夜间灯光数据被广泛用于城市扩展监测研究。利用2001—2021年DMSP/OLS和NPP/VIIRS 2种夜光数据,采用统计数据比较阈值法得到江西省建成区范围空间分布,分析了江西省城市扩展特征。主要结论如下:1)采用统计数据比较阈值法可以很好地从DMSP/OLS和NPP/VIIRS数据中提取江西省城市建成区信息,可以满足长时间序列的要求。2)2001—2021年间江西省各城市扩展逐渐加速,但有快有慢。

基于夜间灯光数据的重庆市主城区城市扩展分析

夜间灯光数据能够对城市夜间的照明特征进行成像,从而揭示人类活动的强度,且因其具有覆盖范围广、回访周期短等特点,逐渐成为监测城市扩展情况的可靠数据源。以重庆市主体规划范围内的主城中心城区为研究对象,利用DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光数据,辅以MODIS NDVI数据和Landsat数据提取该区域内城市建成区的范围,研究城市建成区扩展的时空演变特征。结果表明,夜间灯光数据可以有效提取长时序的重庆市主城区城市建成区信息,重庆市主城区的城市建成区范围呈现由中心向四周扩展的趋势,重庆主城九区的城市建成区发展具有明显的空间分异性。

从夜间灯光数据中提取城市建成区的改进方法

为提高夜间灯光影像中城市建成区的提取精度,对多源遥感数据融合方法进行了改进。以武汉市1992—2020年3类夜间灯光数据为数据源,在调整多源数据融合方法步骤顺序的基础上,加入了突变检测法,从而过滤出影像中较小的建筑物,使其能更好地反映建成区范围。结果表明:①改进方法保留了多源遥感数据融合方法提取的建成区的城市细节,从影像对比图中能明显看出建成区的划分情况;②改进方法的提取精度从85.76%提高至98.84%,能更精确地反映城市建成区范围;③改进方法去除了冗余步骤,提高了研究效率。

基于DMSP-OLS与NPP-VIIRS的长时序夜间灯光数据模拟

以2000—2013年DMSP-OLS数据和2012—2019年NPP-VIIRS数据为基础数据,对其进行预处理之后,选取2012年和2013年数据,提取县域行政范围内灯光亮度值进行拟合。结果表明,2类灯光数据间存在明显的相关关系,且模拟数据与原始数据之间存在更为显著的相关关系。

基于夜间灯光数据的全国栅格尺度碳排放模拟

以DMSP-OLS和NPP-VIIRS夜间灯光数据为基础数据,对其进行融合校正形成DMSP-OLS长时序夜间灯光数据集,结合省域碳排放统计数据,利用空间面板数据模型对全国栅格尺度碳排放进行模拟,构建2000—2019年1 km×1 km分辨率的全国栅格尺度碳排放模拟数据,分析全国碳排放时空格局变化特征。结果表明,DMSP-OLS和NPP-VIIRS数据重叠年份之间存在较高的关联性,回归拟合优度为0.9077,拟合效果良好;碳排放空间面板数据模型模拟结果良好,R^(2)=0.874;2000—2019年,全国碳排放总量持续增长,且高碳排放地区呈现出显著连片扩张趋势。

基于夜间灯光数据的长株潭都市区建成空间演化

长株潭都市区是长株潭城市群的核心区域,是国内较成熟的都市连绵区。研究利用1993~2017年夜间灯光数据进行建成空间扩张动态度、空间分布、重心变动、景观格局变化分析,揭示长株潭都市区建成空间扩张时空演变特征。结果表明:1) 长株潭都市区建成空间在1993~2017年间扩张整体呈现“减慢–加快–减慢”波动式增长发展,空间扩张从中心向外围扩散。2) 建成空间规模增长演化离散度表现为“向心–离散–向心”波动中保持稳定的态势。3) 长沙城市建设总体发展程度远超于株洲和湘潭,都市区建成空间分布整体呈现“南–北”格局,空间重心整体向西北方向转移。4) 都市区外围建成空间斑块形状不断复杂化,斑块数量不断增加,破碎化发展趋势明显;内部用地斑块相互融合,连通性增强。

基于夜间灯光数据和空间回归模型的人口格网化方法研究

为了提高地区常住人口回归结果的精度,表现地区及城市内部乡镇、街道以及更小尺度上人口分布特征,以里下河地区为研究区域,以NPP-VIIRS模拟的2020年DMSP-OLS夜间灯光数据为基础,结合土地利用/覆被数据、乡镇和街道常住人口统计数据,采用空间回归模型对各市县常住人口进行建模,并进行精度校验和结果修正,最终得到一种精度较高的人口格网化方法。结果表明:1)里下河地区夜间灯光强度累计值与人口统计数据间相关性为0.8747(P<0.01),相关系数高;选择相关系数最高的二次项式函数作为最优模型,空间回归模型模拟效果较好;2)基于精度检验后各空间单元残差值大小不同,采用分段函数对人口格网化结果进行校正,所绘人口分布图能更加详细、准确地刻画人口的真实分布情况;3)在人口数量和密度都较小的乡镇和农村,将NPP-VIIRS数据模拟为DMSP-OLS夜间灯光数据比直接采用NPP-VIIRS数据做人口空间回归误差更小。

夜间灯光数据替代GDP指标时需关注的问题

客观的夜间灯光数据被频繁地作为GDP的替代指标,出现在越来越多的经济学文献中。然而随着SNPP卫星替代DMSP卫星,研究领域从城市扩展到农村,有三个新问题常常被学者们忽略:DMSP/OLS和SNPP/VIIRS夜间灯光数据是否可比?夜间灯光数据能否替代农村地区的GDP?哪一个夜间灯光指标最优?忽视这三个问题很可能导致得出错误的结论。文章通过对DMSP/OLS和SNPP/VIIRS夜间灯光数据的比较发现,分辨率、成像时间、传感器的差异使二者不具可比性。我国县级农村层面的数据证明,夜间灯光数据仍然可以作为GDP的替代指标;农业占GDP比例较高的子样本证实,夜光强度为GDP的最优替代指标。

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的福建省县域经济发展时空演化研究

基于福建省县域统计经济数据和校准预处理后的NPP-VIIRS夜间灯光数据,揭示县域统计经济数据与夜间灯光数据的关联,在此基础上探讨县域经济发展时空演化特征。结果表明:(1)夜间灯光总量与地区生产总值(GDP)高度相关,县域夜间灯光总量集中分布在东南沿海地区,沿海县(市)单位面积夜间灯光总量高于内陆县(市),夜间灯光总量空间分布呈现高度不均衡性;(2)县域GDP全局自相关指数以及夜间灯光全局自相关指数呈显著正相关水平,县域夜间灯光数据空间集聚水平低于县域GDP空间集聚水平,夜间灯光数据高高聚类区域相比县域GDP高高聚类区域呈扩张趋势;(3)夜间灯光数据和经济指数热点区域均分布在东南部沿海地区,冷点区域主要分布在三明和南平等地区部分县(市),夜间灯光数据和统计经济数据冷热点之间存在一致性。为缩小区域发展差异,需加大经济政策扶持,促进区域经济交流,带动经济同步增长,研究结果可为县域经济发展政策制定提供参考借鉴。

基于夜间灯光数据的重庆“一区两群”空间结构研究

夜间灯光数据通过卫星遥感技术实现在微弱的月光下工作并能监测地面目标的灯光强弱,从而可以有效反映人类活动和区域开发的广度和强度。本文选取2013年、2017年和2021年的“一区两群”各区县夜间灯光数据,对重庆市“一区两群”各区县的活动强度进行分析,通过可视化分析和空间计量模型,分析各区县的空间分布特征,各区域的集聚程度和空间集聚特征。在此基础上,通过对比观察“一区两群”在时间序列上的集聚变化,分析空间集聚的演变特征。从而为进一步推进“一区两群”统筹协调发展提出针对性的政策建议。

能源消耗碳排放的时空演变与预测:基于山西省夜间灯光数据

为了研究能源消耗碳排放的时空演变规律并进行“碳达峰”预测,该研究以山西省为例,基于1997-2020年夜间灯光数据反演该省碳排放量,并采用引力模型与标准差椭圆模型对高碳排放区展开为期20年的时空演变分析,通过长短期记忆网络模型对山西省“碳达峰”进行预测。结果显示,1997-2020年山西省碳排放量以5.8%的增长率呈上升趋势;太原市和大同市为高碳排放区,阳泉市为低碳排放区;太原对其周边城市碳排放产生明显引力作用,形成以其为中心的高碳排放区,碳排放重心由晋中地区向太原迁移;目前山西省煤炭产业仍然占据优势地位,但节能减排成效显著,有望在2030年实现“碳达峰”,且峰值排放量为14.5亿t,研究结果将为区域社会经济绿色转型发展及碳减排机制的制定提供科学依据。

基于夜间灯光数据的关中平原城市群建成区时空格局演变

基于DMSP/OLS和BDRVIIRS夜间灯光数据,采用统计数据比较法提取了关中平原城市群2002—2020年建成区的空间信息,运用城市规模扩张指数、重心偏移模型、景观格局指数和空间自相关法,对城市群建成区的时空演变特征进行了量化分析。结果表明:(1)2002—2020年关中平原城市群城市建成区围绕原中心城区,呈现出不规则扩展趋势,建成区的图斑数量不断增加;建成区扩张总体上呈现不断增长的趋势,变化特征存在年际差异,扩展过程呈现出“缓慢增长—持续加速—趋缓”的特征;(2)城市群建成区的重心轨迹基本上呈东北—西南的发展态势,重心移动距离呈现先增长后缩短的趋势,西安市主导城市群快速发展,城市群西部城市扩张明显;(3)城市群建成区进入“数量增长”和“规模增长”并行的扩张阶段,城市群内部扩张以极化蔓延为主,核心城市西安的首位特征较为明显,辐射带动作用有一定的增强;(4)城市群建成区空间分布的集聚特征愈加明显,区域内城市规模差异有一定的缩小。城市群各县区发展差异显著,城市群一体化发展的程度仍较低。

市场化进程与地区经济不均衡——基于夜间灯光数据的分析

中国长期的市场化进程是否促进地区经济发展不均衡?现有文献尚未达成一致结论。本文借助最新的连续夜间灯光数据计算经济不均衡程度,结合2000—2019年262个地级市的面板数据,采用工具变量-固定效应方法研究推进市场化对地区经济不均衡的影响。研究发现:市场化进程显著加剧了地区经济的不均衡发展。异质性分析表明市场化进程拉大地区经济差异的作用在经济发展比较均衡的地区和市场化程度较高的地区更为显著。究其原因,本文发现推进市场化过程中所形成的产业集聚和产业结构升级,并因此导致的资本非均衡配置和人力资本重置是市场化进程推动地区经济失衡的重要机制。

基于夜间灯光数据的国家级新区碳排放核算和时空分布特征以青岛西海岸新区为例

揭示碳排放量与时空变化格局,对低碳化发展与国土生态管控具有现实意义。文章以青岛西海岸新区为对象,通过IPCC、夜间灯光反演等方法构建核算框架和时空分布格局。结果表明:(1)碳排放逐年增长,年均变化率为“S”形波动。(2)新区南北向的碳排空间聚集由紧凑变为散布,东西向则相反。(3)碳排放呈现高度空间自相关,内聚的趋势明显,但存在外扩的趋势。(4)碳排放空间聚类减弱,黄岛组团呈现高-高热点;藏南和宝山镇呈现低-低冷点。基于土地利用和空间形态层面归纳影响因素,以期对碳排放控制提供指引。

青藏高原城镇化水平时空动态及影响因素——基于长时间序列夜间灯光数据的分析

基于长时间序列夜间灯光数据集构建复合灯光指数(compounded night light index,CNLI),量化了青藏高原1992-2018年城镇化水平动态变化.在省级行政区、地级行政区、县级行政区和流域等多个尺度上分析了青藏高原城镇化水平变化过程,揭示了青藏高原城镇化水平空间集聚特征以及不同时间段城镇化水平的影响因素.结果表明:青藏高原1992-2018年的总体城镇化水平呈加速增长趋势并且内部存在显著的空间差异,CNLI由1.03×10^(-4)增长到4.46×10^(-3),大约增长了42倍;青藏高原高城镇化水平聚集区面积和数量均显著增大,在西宁周边、拉萨周边和区域的东南边缘形成了3大高城镇化水平聚集区;此外,青藏高原城镇化水平动态变化主要受到交通和地形的影响,交通要素的影响在不断加强.本研究基于长时间序列夜间灯光数据集的城镇化水平动态变化分析方法具有普适性,可用于其他统计资料不完善的地区的城镇化水平分析.

基于夜间灯光数据的北部湾城市群空间扩张及驱动力研究

针对以往研究城市问题在数据真实性和空间属性上存在不足、研究内容多探索其表面特征和时空变化过程、研究方法和因子选择具有一定的局限性等弊端,本研究以北部湾城市群为例,利用夜间灯光数据提取城市建成区面积,从城市建成区面积年扩张速度、年扩张动态度、年扩张强度、扩张协调性,分析2006~2020年城市空间扩张特征;利用灰色关联模型分析城市建成区面积与八个社会经济因子之间的关系,探究引起城市扩张的驱动力。研究结果表明:①利用夜间灯光数据提取城市建成区面积能够弥补传统数据的不足,准确地得到空间扩张水平估计;②大部分城市扩张与人口增长协调不佳,省会城市南宁市、海口市始终是北部湾城市群空间扩张的中心;③城市扩张与八个社会经济因子联系紧密,人口密度是促进北部湾城市群空间扩张的最主要因素。

基于夜间灯光数据的大同市城市扩张研究

本文基于长时间序列的夜间灯光数据,使用统计数据比较法提取了大同市建成区,通过规模扩张指数、重心迁移模型、景观格局指数和相关性分析等方法对1992—2020年大同市时空扩张特征及扩张的影响因素展开分析。研究发现:在时间变化特征上,大同市建成区面积的净增量为101 km2,建成区的扩张强度在增大;在扩张模式上,大同市建成区空间上呈现以双核心集聚式和圈层式发展为主的扩张模式;在重心迁移方面,1992—2020年城市重心总体上向西北方向移动,2016—2020年城市重心呈现自东北向西南转移的趋势;在空间格局方面,大同市整体聚集性较强,具有空间格局紧凑性的特征,建成区占地形态趋于规则化、简单化。经济因素与大同市城市扩张的相关性最高。

基于夜间灯光数据的城市经济发展时空格局研究——以重庆市为例

以500 m分辨率的NPP/VIIRS夜间灯光数据为基础,探究重庆市2013—2021年经济发展时空动态特征。利用重心转移、标准差椭圆、变异系数及空间自相关分析等方法分析重庆市经济发展方向、内部差异及发展特征。结果表明:1)研究期间,重庆市经济重心逐渐向东北方向缓慢移动,标准差椭圆面积增加,经济发展区在不断扩张;2)变异系数呈现波动性减小的趋势,重庆市各县区经济发展水平的相对差异有所缩小,经济发展不平衡的局面得到缓解;3)2013—2021年间,高高聚集类型区数量先减少后增加,但总体上稳定,呈集聚性分布,主要集聚在重庆主城都市区等发达县域,而低低聚集类型区则主要分布在渝东北、渝东南相对贫乏地区。

基于NPP/VIIRS夜光灯光数据的沈阳市建成区扩张分析

基于NPP/VIIRS夜间灯光数据,采用统计数据比较法提取沈阳市2012、2015、2018和2021年建成区面积,采用城市扩张速度、强度、紧凑度、分形维数及重心变化剖析了沈阳市建成区时空演变特征。结果表明:沈阳市2012-2021年城市扩张趋势明显,扩张速度和强度呈缓慢增长波动,城市主要是外部扩张,重心整体向东北方向偏移;紧凑度水平和不规则程度整体较低呈降低的趋势;可能存在人口增长与用地比例失调的情况,但变化趋势逐渐变好。结果有助于更好地认识和理解城市化发展、空间格局变化以及城市时空演变特征。

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的广西西江流域城市扩张时空格局演变研究

基于2012年、2014年、2016年、2018年、2020年的年度NPP-VIIRS夜间灯光数据,运用统计数据比较法提取广西西江流域城市建成区,并计算城市建成区的扩张速度、扩张强度指数、平均灯光强度指数、紧凑度指数、城市中心迁移距离、角度和速度,分析2012—2020年广西西江流域城市扩张动态变化情况。结果表明:1)统计数据比较法的平均总体分类精度在97%以上,能精确反映西江流域城市建成区发展的实际情况。2)2012—2020年广西西江流域城市建成区平均扩张速度为4.61 km^(2)/a,呈现先快速发展后减缓的扩张趋势。扩张强度与平均灯光强度的变化趋势与扩张速度基本保持一致。3)广西西江流域城市建成区整体的紧凑度和分形维数均呈现降低的趋势,说明广西西江流域城市扩张较为平衡,存在内部建设和外部扩张两种扩张发展形式。4)2012—2020年河池市与南宁市因城市发展建设使城市中心迁移距离较大,其余各市的城市中心迁移距离平缓,稳定扩张;各城市中心迁移速度与城市中心迁移距离和方向的发展情况基本保持一致。