DMSP-OLS与NPP-VIIRS夜间灯光遥感影像数据整合

DMSP-OLS夜间灯光遥感数据截至2013年,现已被NPP-VIIRS夜间灯光数据取代。因此,要获得长时间序列且稳定的夜间灯光数据集,需要整合两类夜间灯光数据。基于此,本文提出了基于重采样的两类数据整合方法,对2013—2020年NPP-VIIRS数据进行模拟,最终建立了1992—2020年长时间序列校正—模拟DMSP-OLS夜光遥感数据集。结果表明,基于重采样的整合方法效果良好(城市区域Pearson相关系数ρ=0.985 2,RMSE=3.460 7),整合数据集与相关社会经济参考量高度契合(影像DN值总和与GDP的相关系数ρ=0.946,与人口的相关系数ρ=0.971,二次多项式模型拟合R~2≈0.98,RMSE<5.55),优于已有研究。因此,利用该方法整合后的数据集能更好地支撑基于夜间灯光影像的长时间序列研究。

基于文献计量的夜间灯光遥感在渔业中的应用研究进展

为探明夜间灯光遥感技术在渔业研究中的应用现状和发展趋势,以四大中文数据库(中国知网、维普、万方、百度学术)与“Web of Science”核心合集为数据源,结合CiteSpace知识图谱方法,对国内外利用夜间灯光遥感进行灯光渔业研究的发文量、发文机构、文献共被引及高频关键词等进行分析。结果显示:(1)发文量总体上呈现增长趋势,2013年以后热度明显增加,2018年后中国发文量与世界处于同一水平。(2)关键词聚类与频次分析表明,研究区域主要集中在太平洋、大西洋以及中国近海等海域,研究尺度呈现从大范围到精细化的变化特征;云层检测与影像去噪是关系到渔船提取精度的关键预处理步骤;灯光渔船提取方法朝着自动化、高精度、系统化的方向发展。(3)共被引时区图谱分析显示,研究以2005年和2013年为间隔经历了3个阶段,热点从单一数据支持下的渔船分布监测深化为渔场与海洋环境特征相互关系的研究。(4)机构与国家网络分析结果显示,美国和中国是此方向的主要研究国家。

夜间灯光遥感视角下的城镇时空格局演变分析——以兰西城市群为例

基于2012-2021年可见红外成像辐射仪夜间灯光遥感影像数据,利用规模测度、城市增长模式理论和空间标准差椭圆方法分析兰西城市群城镇时空格局演变.结果表明,兰西城市群多节点城镇规模布局逐渐均衡,兰州、西宁“双圈”城市首位度趋于合理;兰州都市圈由单核中心城市向多核心城市的区域协同发展转变,西宁都市圈处在优先发展单核中心城市后辐射带动周边多核心城市的发展过程;夜间灯光空间演化特征不断西移体现了西宁-海东都市圈成为兰西城市群夜间灯光规模体系的拉动力量,兰西城市群“一带双圈多节点”的区域均衡化规划格局逐步形成.

基于夜间灯光遥感提取城市建成区的研究进展

随着全球城市化进程的不断加快,以城市为中心扩大人口,发展政治、经济和文化成为趋势,城市建成区的演变一直是研究的热点。随着遥感技术的发展,利用遥感影像进行长时间序列、高精度、大范围的城市建成区提取已成为主流方法。其中,灯光遥感所探测的夜间城市灯光特征,较直观地反映了人类城市社会的活动情况,为研究提供了新方向。本文系统梳理了目前主流夜间灯光遥感的发展进程,探讨了基于美国国防气象卫星计划/OLS(operational linescan system)、Suomi NPP(national polar-orbiting partnership)/可见光红外成像辐射仪和珞珈一号夜间灯光遥感进行城市建成区提取的主要方法。同时,比较了利用各数据源进行城市建成区提取的优缺点,为后续应用夜间灯光遥感进行城市建成区提取的研究提供参考。

基于夜间灯光遥感数据与POI数据的城市中心识别——以深圳市为例

尝试结合夜间灯光遥感数据(NPP-VIIRS)和POI数据,去识别深圳市的城市中心。首先,通过实验确定了多分辨率分割的最佳参数并确立了统一的空间单元计算POI的密度;其次,通过计算Anselin Local Moran′s I结合人类活动密度把高-高聚类单位定义为城市主中心,并使用地理加权回归模型根据POI密度的平方根与分割单元的几何中心到城市主中心的加权距离来确定子中心,识别出了2个城市主中心和11个城市子中心;最后通过与传统识别城市中心的方法进行对比分析。结果表明:多尺度分割、Anselin Local Moran′s I与地理加权回归结合的方法更好。

基于NPP-VIIRS夜间灯光遥感数据的西安市城市扩张研究

本文基于2012—2020年夜间灯光遥感数据,利用参考比较法、标准差椭圆分析法,研究西安市城市建成区扩张特征。结果表明,采用参考比较法提取的城市建成区面积与官方公布的统计面积之间的差异小;西安市建成区整体呈集聚式分布,且各区(县)城市建设发展水平存在着较为明显的差距;西安市建成区扩展速度与扩展强度的变化趋势基本一致,大体呈现先增加再减少后趋于停滞的态势;西安市夜间灯光基本上沿着“西北—东南”方向分布;2012—2020年西安市建成区中心点向东北方向移动了约1 042.82 m,夜间灯光分布的椭圆面积增加了约297.10 km^(2),呈现空间扩张趋势。

基于全球夜间灯光遥感数据的中国西南边境虚空化考察

20世纪90年代以来,我国西南边境的一些地区出现了人口不断外流、人烟日渐稀少等现象。此类现象,实际上折射了陆地边境的虚空化。陆地边境虚空化的本质,是以边民为主体的边境常住人口对其传统生存生活空间的疏离。边境地区的人口问题已引起了学界的关注,但现有研究仍不足以全面跟踪观测我国的陆地边境虚空化问题。为弥补现有研究的不足,本文基于1992~2013年的全球夜间灯光遥感数据,对中国西南边境区域与邻国相应区域的人类活动及其变化态势进行了考察并发现:1992~2013年期间,在边境乡镇尺度(10公里纵深),我国西南边境虚空化现象呈持续加剧之势。而在边境县域尺度(50公里纵深),我国西南边境虚空化情况则存在着波动。这充分体现了该数据在观测分析陆地边境虚空化方面的独到优势。不论是从边疆还是国家的整体发展来看,强化边疆地方政府尤其是边疆县一级政府的治理责任,利用好大数据资源并及早防范及治理陆地边境的虚空化,是当前中国陆地边疆治理面临的现实问题之一。

基于灯光遥感图像的地震灾情信息提取

灯光遥感图像变化是强震后灯光变化的直接表现。基于对地震前后灯光遥感图像特点分析,建立了一种基于灯光破坏的地震灾害信息提取方法,并在2001年印度7.9级地震、2011年"3·11"日本9.0级地震进行了应用分析。结果表明:基于显著性检验的灯光变化检测方法简洁有效,利用灯光遥感数据不仅能够从宏观上获得地震破坏范围及其程度,而且能够直接反映震后受灾人口规模及其空间分布。

灯光遥感数据在监测建设范围扩张及其影响因素相关性研究中的应用

准确了解区域人类建设扩张动态对于评估生态环境和社会影响不可或缺。基于DMSP/OLS、Landsat等多源遥感数据,采用阈值分割法提取2000—2013年攀西矿区的人类建设活动范围,并结合分形理论研究其动态变化特征,最后采用回归分析法研究其影响因素。结果表明,灯光遥感数据能够较好地提取人类建设活动范围,且分形维数总体呈现出先增加后稳定的变化趋势;灯光遥感数据的像元亮度与人口数量、矿山开采面积及经济等影响因素具有不同程度的相关性。研究结果将为优化土地利用模式,制定人口、经济等政策提供科学依据。

基于热红外和夜间灯光遥感的GDP空间化研究--以福建省为例

以福建省为研究区,采用土地利用数据、夜间灯光遥感数据,并增加热红外遥感数据考虑地表温度信息,尝试实现第二、第三产业增加值的空间化.研究结果表明:相比于土地利用数据+夜间灯光遥感数据方法,本文方法构建的第二、第三产业增加值空间化模型(R^(2)分别为0.966、0.870)均优于前者(R^(2)分别为0.743、0.776),平均相对误差(MRE)分别为20.45%和19.82%,也均显著优于前者(72.60%、60.10%).进一步以厦门市为例,从局部分别对两种方法的第二、第三产业增加值空间化结果进行对比,发现本文方法由于热红外遥感数据考虑了地表温度信息,可以大幅提高第二、第三产业增加值空间化效果,其空间分布格局与实际更为吻合.本文结果可为有关部门制订区域经济发展规划提供一定的参考.

基于逐日夜间灯光遥感的新冠肺炎疫情变化信息快速提取——以北京市为例

针对国内外日益复杂的疫情形势,本文以2020年6月北京疫情为例,利用NPP-VIIRS卫星的逐日夜间灯光数据,分析疫情受影响区域及疫情的控制与恢复状况,探索与人口密度等社会经济因素的关系。研究结果表明,逐日夜间灯光遥感可以有效提取疫情影响的区域范围及反映该区域受影响程度,所提取的受影响区域与国家划定的中高风险区域情况一致;同时基于逐日夜间灯光遥感能够及时监测疫情发展及疫情防控措施状况,区域夜间灯光强度随着疫情及防控的进展呈现明显的变化;平均夜间灯光损失强度及恢复强度同疫情暴发期区域人口密度均具有较强的相关性,相关性指标R^(2)分别为0.97和0.91。本文研究结果表明逐日夜间灯光影像在快速提取新冠肺炎疫情变化信息方面有较大潜力。

基于夜间灯光遥感数据的太原市城市扩张格局研究

城市是人类重要的生活场所,城市化进程是一场影响社会生活变迁的重大变革,对城市扩张的研究是土地城市化进程中的一项重要内容.本文利用夜间灯光遥感影像数据,重建了1992年~2013年太原市的土地城市化进程,并通过标准差椭圆法对城市扩张的空间格局进行了研究.结果表明:(1)夜间灯光可以有效地进行太原市城市建成区扩张过程的重建;(2)太原市的城市重心呈现自西北向东南转移的趋势,东南方向是太原市城区的主要扩张方向;(3)在扩张轴向性上,22年来太原市的建成区在发育过程中呈现出明显的南北成长轴向,太原建成区呈现沿汾河谷地分布的长条状城市格局.综合认为,夜间灯光遥感影像可以有效应用于太原市城市扩张结果提取和演变格局的研究.

基于夜晚灯光遥感的过去15年新疆城市群空间模式演变研究

近年来,越来越多的学者开始研究当今城市群空间演变,能及时快速地获取城市空间演变相关信息,为相关政府部门提供科学决策的基础信息,无论对于城市的发展、城市空间演变问题的研究,还是人与自然生态系统的相互作用研究都具有重要意义。本文构建了一反映区域城市群空间演变研究指标,来评价新疆各县市城市演变水平并分析其时空变化特征。对与基于统计数据的城市空间演变水平指数做了相关性分析,基于DMSP/OLS灯光数据提取空间信息并估算区域城市空间演变综合水平。城市扩展面积为513km2,而城市演变速率及加速度相对平稳,说明这六年间新疆城市空间演变发展主要为纵向发展,即在水平扩张的同时,垂直方向上的发展更为显著。

基于DMSP/OLS夜间灯光遥感数据的城市研究进展

夜间灯光数据DMSP/OLS的独特光电放大特性和对夜间灯光的捕获能力,使其成为人类活动监测的绝佳选择。本文回顾了DMSP/OLS数据在城市研究中的应用,并总结了其在实际应用中的优缺点,最后展望了其未来在城市研究的应用方向。

夜间灯光遥感揭示21世纪以来中国西北部地区城市化演化格局与过程

新疆维吾尔自治区(以下简称“新疆”)作为中国西部战略屏障和向西开放的重要窗口,评估其城市化发展状况对于全国改革发展大局和“一带一路”倡议具有重要意义。相较于传统研究,夜间灯光遥感已被证明能够对人类活动强度和地区综合发展水平进行更客观、空间尺度更灵活、覆盖范围更广的监测。因此,本文利用2000年—2020年长时序夜间灯光遥感数据,采用标准差椭圆、时间序列分解以及夜间灯光发展指数等方法,从空间格局与时序演化上综合分析了21世纪以来新疆城市化进程。结果显示,2000年—2020年新疆城市化发展整体呈现向西南方向扩张的趋势,南疆地区发展速度强劲;21世纪以来新疆城市化演化过程可分为缓慢发展期(2007年之前)、波动增长期(2008年—2014年)和加速上升期(2015年之后)3个阶段;新疆城镇地区及大部分地市的社会发展愈趋均衡,而乡村地区仍处于快速发展的差异化阶段。总体而言,21世纪以来新疆城市化进程处于快速且均衡发展的状态。

多尺度视角下越南城市化时空演变特征研究——基于夜间灯光遥感数据

夜间灯光遥感数据为区域城市化的时空变化研究提供了一种有效的方法。越南作为“一带一路”的沿线国家,了解其城市化过程及其发展规律对打破地区经济发展瓶颈、促进“一带一路”沿线国家的可持续发展具有重要意义。本文首先采用DMSP/OLS和NPP/VIIRS数据构建城市化指数揭示越南1998—2018年城市化发展的时空变化规律,并运用全局和局部空间自相关方法,分析越南全国和六大区域不同尺度城市化的空间格局特征和发展模式,最后采用变异系数法对河内、胡志明市、海防、岘港、芹苴5个直辖市内部城市化发展结构进行研究。结果表明:(1)1998—2018年越南城市化指数由15.1万上升到124.4万,呈现指数型增长趋势,城市化空间范围显著扩展,呈现由“散点状”向“条带状”演化的空间特征;(2)20年间越南城市化空间扩展趋势由相对“分散”到持续“集聚”,各市、区之间的经济联系不断加强;此外,城市化区域空间差异显著,六大区域中红河三角洲地区和东南部地区分别为越南的“中高城市化类型”和“高城市化类型”的聚集区;(3)越南典型城市之间城市化发展水平不均衡,内部城市化发展程度差异性显著,其中胡志明市作为第一特大城市,城市化水平最高,且内部结构最为均衡;河内市作为首都,城市化发展较快,内部发展水平差异逐渐缩小;海防市和岘港市城市化发展相对较为缓慢,但内部发展水平差异呈现减小趋势;芹苴市城市化发展最慢且内部城市化发展极不平衡。

基于夜光遥感的辽宁省城镇化动态特征

辽宁省工业发展起步时间早,已实现相对较高的城镇化水平。为加快推进新型城镇化战略实施,推动可持续发展,评估城镇化的动态发展状态尤为重要,基于卫星的夜间灯光被广泛应用于监测各种尺度下的城市时空格局。以2012—2020年NPP/VIIRS夜间灯光数据为数据源,首先借助相关性分析与地理探测器中的因子探测和交互探测算法,验证夜间灯光反映城镇化动态发展的有效性,在此基础上使用变异系数、趋势分析和Hurst指数分析辽宁省城镇化在省域层面和区域层面上的分布特征与发展趋势。结果表明:夜光遥感数据是评价城镇化特征的有效数据来源;省域层面上,城镇面积在十年间不断扩张,而城镇建成区范围内约一半区域发展活力不足,城镇化面临增量不增质的发展困局;区域层面上,城镇化呈现明显的区域差异,沈阳现代化都市圈与辽宁沿海经济带的城镇化水平明显高于其他地区,辽东绿色经济区由于生态保护的限制而发展滞后,但在预测结果中表现出积极的城镇化发展态势。

基于NPP/VIIRS夜间灯光遥感数据估算上海地区PM2.5浓度

随着工业化和城市化的迅速发展,中国面临着越来越严重的大气污染危机,以细颗粒物(PM2.5)为标志的区域性大气复合污染问题已经成为我国大气环境污染治理的核心工作.目前,传统的地面监测站监测PM2.5浓度的方法空间分辨率较差且耗费人力物力,而卫星遥感数据监测PM2.5浓度的方法大部分只能应用于白天.由于PM2.5浓度在时间上存在周期性变化,因此利用卫星遥感数据监测的夜间PM2.5浓度可以作为表征PM2.5日变化规律的重要补充.本研究采用Suomi National Polar-orbiting Partnership(Suomi NPP)卫星搭载的可见红外成像辐射计套件(Visible Infrared Imaging Radiometer Suite, VIIRS)中Day/Night波段(DNB)夜间灯光影像数据,依据大气气溶胶消光原理和站点气象数据,建立PM2.5浓度的预测模型,基于多元线性回归分析对上海地区9个空气质量监测站在2014-2018年冬季无月无云的晴朗夜间的PM2.5浓度值进行估计,并对PM2.5浓度的空间分布进行模拟.结果表明,在研究时段上海地区PM2.5实际浓度与模型估算PM2.5浓度之间R2=0.767,均方根误差(RMSE)为19.210μg·m^-3,验证了VIIRS/DNB夜间灯光影像数据在估算PM2.5浓度方面有巨大潜力.

基于风险普查建筑物隐患数据和夜间灯光数据的云南省盈江县人口分布精细化研究

现有的在地震应急中人口空间化数据因制作方法、数据来源不同,导致人口空间化产品存在较大差异,人口空间分布数据无法满足震后地震应急期间数据需求。以云南省盈江县为研究区,基于第七次全国人口普查盈江县数据、第一次自然灾害风险普查数据和夜间灯光遥感影像数据,利用空间叠加法计算人口分布权重,结合面积权重得到盈江县100 m×100 m格网的人口空间化结果。经精度评定,研究区所有乡镇人口空间化相对误差绝对值均小于0.6%,与2020年乡镇街道人口统计数据的相关系数R 2接近1。结果表明,结合乡镇尺度人口统计、夜间灯光影像和重点隐患调查等数据所构建的人口空间化模型,所获100 m×100 m格网的人口密度数据精度得到了显著提高。

利用NPP-VIIRS夜间灯光遥感数据分析城市蔓延对雾霾污染的影响

雾霾污染已经成为中国乃至全球重点关注的生态环境问题之一。与此同时,中国的雾霾污染与城市蔓延在某种程度上相伴而生。城市蔓延是否加剧了中国的雾霾污染目前还没有明确的答案。因此,利用美国国家极地轨道合作卫星搭载的可见光红外成像辐射仪(national polar-orbiting partnership.s visible infrared imaging radiometer suite,NPP-VIIRS)获取的夜间灯光数据,在量化城市蔓延的基础上构建面板数据模型,探究城市蔓延是否会对城市雾霾污染产生影响,并利用中介效应模型验证城市蔓延影响雾霾污染的驱动机制。研究结果表明,夜间灯光数据可以有效地量化与表征城市蔓延,且中国的城市蔓延在一定程度上加剧了雾霾污染。此外,城市蔓延主要通过集聚效应、土地城镇化效应、产业结构效应等途径影响雾霾污染。