基于时序NPP-VIIRS夜间灯光和土地利用数据的福州市GDP时空分布研究

基于时序NPP-VIIRS夜间灯光、社会经济统计等数据,构建GDP空间化模型,并结合空间分辨率为30 m×30 m的土地利用数据对模型进行修正,研究2013—2020年福州市经济空间差异性及演变趋势。结果表明:(1)利用土地利用数据对GDP空间化模型进行修正以提高单元网格精度和效度的方法是可行的,对较小尺度的经济空间分析具有意义。(2)将土地利用数据对应的各产业产值用于对GDP空间化模型修正,能够进一步提升单元网格的模拟精度。(3)从共时性比对来看,福州市的经济空间呈现东部GDP较高,西部和北部GDP以低值为主、高值零星分布的格局。从历时性来看,自2015年起,福州市GDP高值区域的扩张与GDP总值的增长速度明显提高,2018年后整体出现略微下降趋势。

Spatial-Temporal Features of Wuhan Urban Agglomeration Regional Development Pattern—Based on DMSP/OLS Night Light Data

Based on the night light data, urban area data, and economic data of Wuhan Urban Agglomeration from 2009 to 2015, we use spatial correlation dimension, spatial self-correlation analysis and weighted standard deviation ellipse to identify the general characteristics and dynamic evolution characteristics of urban spatial pattern and economic disparity pattern. The research results prove that: between 2009 and 2013, Wuhan Urban Agglomeration expanded gradually from northwest to southeast and presented the dynamic evolution features of “along the river and the road”. The spatial structure is obvious, forming the pattern of “core-periphery”. The development of Wuhan Urban Agglomeration has obvious imbalance in economic geography space, presenting the development tendency of “One prominent, stronger in the west and weaker in the east”. The contract within Wuhan Urban Agglomeration is gradually decreased. Wuhan city and its surrounding areas have stronger economic growth strength as well as the cities along The Yangtze River. However, the relative development rate of Wuhan city area is still far higher than other cities and counties.

基于类NPP-VIIRS夜间灯光数据的粤港澳大湾区城市建成区时空动态特征

随着人口增长与经济发展,快速准确地获取城市建成区扩张信息,并对其时空特征进行分析,对于今后城市可持续发展具有重要意义。基于2000~2018年类NPP-VIIRS夜间灯光数据的大尺度不透水面指数提取粤港澳大湾区城市不透水面,并基于统计数据比较法得到城市建成区,对粤港澳大湾区以及各城市的建成区扩张进行时空分析。结果表明:①类NPP-VIIRS夜间灯光数据实现了对城市建成区的高精度提取,可为城市长时间序列的时空变化监测提供新的数据基础;②粤港澳大湾区城市建成区由2000年的1279.00 km^(2)增加到2018年的4730.25 km^(2),广州、深圳、东莞的建成区扩张最为明显,分别增加了793.50、812.75、1027.50 km^(2);在空间上,粤港澳大湾区城市建成区扩张主要发生在各城市之间的交界地带,逐步形成了佛山—广州—东莞—深圳—香港大型城市群核心建成区,西部地区发展相对较慢;③粤港澳大湾区城市建成区重心2000~2018年由东莞转移到广州。总之,粤港澳大湾区城市建成区在2000~2018年扩张整体呈现由快变慢、东快西慢的特点。

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的淮河流域区域经济差异时空特征分析

基于2012-2018年校正后稳定的NPP-VIIRS夜间灯光数据,以淮河流域38市为研究对象,采用变异系数、泰尔指数和相对发展率等方法,对区域经济差异的时空特征进行分析。结果表明:淮河流域区域经济发展成效显著,但区域差异明显,整体上形成了以省域中心城市为核心的核心-边缘发展空间格局;区域经济总体差异呈现平稳下降的趋势,其中省内差异和河南省内部差异是造成总体差异变动的主要原因;区域经济发展速度极化现象明显,相对发展速度随经济的发展出现分异。

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的山西省GDP空间化模拟

选取山西省为研究对象,以美国国家极轨合作仪件-可见红外成像辐射计套件(NPP-VIIRS)夜间灯光数据、GDP统计数据等为数据源,构建GDP空间化拟合模型,建立山西省GDP密度图,据此研究山西省经济的空间差异性。通过对NPP-VIIRS夜间灯光数据的空间化处理,提取灯光指数,并将其与GDP进行回归拟合,建立最佳回归模型,得到GDP密度拟合图;利用县级GDP数据进行线性纠正,从而提高GDP的模拟精度。结果表明:(1)NPP-VIIRS夜间灯光数据与GDP的相关性较高,可用于山西省GDP模拟;(2)与GDP分区建模相比,GDP整体建模的精度更高;(3)山西省GDP的空间分布整体呈由城市中心逐渐向周边辐射的特点,构成GDP过渡带。

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的京津冀城市群经济集聚特征分析

分析城市群经济集聚特征对识别城市群空间发展模式以及推进城镇化快速发展具有重要意义.选取2012-2018年京津冀城市群NPP-VIIRS夜间灯光数据,在基础处理并经统计数据对比验证的基础上,采用基尼系数、首位城市集聚度以及市域亮源区地均灯光强度表征京津冀城市群整体及各城市的经济集聚程度,运用核密度估计法、标准差椭圆法和重心转移模型探讨城市经济集聚的时空变化特征.结果表明:①研究期内京津冀城市群整体经济集聚程度呈先上升后下降再上升的趋势,但总体上相对稳定,各城市经济集聚程度随时间变化分层更加明显.②城市群经济集聚呈现稳定的双核—多中心发展空间结构,以京津为中心形成双核中心结构引领、西北—东南走向集中的高经济集聚区,以唐山、石家庄和廊坊为中心形成东北—西南走向的经济集聚第二梯度区,其余城市分布在城市群外围形成低经济集聚发展区.③城市经济集聚在离散趋势上呈收缩状态,空间分布上呈现东北—西南分布格局,时间演变上相对稳定;经济集聚重心无明显的方向特征,在东北和西南方向上小幅摆动.

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据和Landsat-8数据的城镇建筑用地提取方法改进——以广州市为例

以广州市为例,将Landsat-8-OLS数据与NPP-VIIRS夜间灯光数据相结合提取城镇建筑用地,在常规的NDBI指数、ULI指数方法的基础上进行改进,以获得更加精确的城镇建筑用地信息。首先,利用NPP-VIIRS夜间灯光数据得到城镇建筑用地的大致分布范围,基于Landsat-8-OLS数据提取NDBI、NDVI指数;然后通过分析夜间灯光建筑用地范围、NDVI指数,NDBI指数三者的特性,分别对三者图像进行二值化、求交运算来提取城镇建筑用地;最后将提取结果与传统的NDBI指数、ULI指数方法的提取结果进行对比,利用Google Earth高空间分辨率影像数据进行精度验证。结果表明,结合NPP-VIIRS数据和Landsat-8-OLS数据的多指数提取相交运算,可有效剔除提取结果中包含的裸土信息,与NDBI等指数方法相比,能得到更高的精度。

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的2017年 九寨沟地震灾后恢复动态监测

夜间灯光数据能够直观地表征人类活动。基于夜间灯光数据评估地震灾害损失及监测恢复过程,对相关部门开展防灾减灾救灾及指导灾后恢复工作具有重要意义。本研究以2017年8月九寨沟地震为例,基于2016—2020年美国夜光传感器可见光近红外成像辐射搭载国家极轨卫星(NPP-VIIRS)采集的夜间灯光日、月数据,监测灾后恢复情况,并辅以社会经济统计数据和高分辨率卫星影像数据,进一步验证利用NPP-VIIRS夜间灯光数据监测灾后恢复情况的可行性,并探讨灾区夜间灯光数据对恢复过程的响应。结果表明:地震对研究区造成巨大的影响,有很大的破坏力。地震后,由于救援力量迅速赶到灾区进行抢险救灾,灾区夜间灯光指数会有短暂的升高;随着救援工作结束和救援力量的撤去,由于灾区受到灾害的严重影响,电力、通信等设施遭到破坏,夜间灯光指数会降低;随着灾后恢复工作的开展,灾区建筑物、交通等基础设施逐渐恢复,夜间灯光指数也逐渐恢复并超过灾前水平。本文研究成果可为九寨沟地震灾后恢复动态监测提供参考。

基于“类NPP-VIIRS”夜光数据的北京市城市扩张时空特征分析

本研究以北京市为对象,采用2000—2019年“类NPP-VIIRS”夜光数据,在改进的不透水表面指数基础上结合多阈值法提取北京市建成区数据,进而对北京市建成区扩张的时空特征进行分析。结果表明:(1)本研究从空间和数量两个方面证明了基于“类NPP-VIIRS”夜光数据提取城市建成区信息具有一定的可信性。(2)从北京市建成区扩张叠加图可以看出,建成区扩张方向主要为东南和西北方向。(3)2000—2009年,北京市建成区面积保持稳定增加;2010年和2011年,呈现连续负增长;2012—2019年,呈现缓慢增长。

基于NPP-VIIRS数据天山北坡城市群GDP空间化研究

为满足城市群发展过程中对空间型社会经济数据的需要,在分析与总结已有社会经济数据空间化技术方法的基础上,以天山北坡城市群作为研究对象,对2013年及2019年NPP-VIIRS夜间灯光数据与GDP统计数据进行定量分析,对其区域内15个县市的分产业地区生产总值进行空间化研究。通过分析天山北坡城市群地区生产总值、第一、第二、第三产业值以及二三产业值之和与NPP-VIIRS夜间灯光数据所提取出的灯光指数的空间相关性,选取最优灯光指数,通过线性回归模型,最终模拟了2013年与2019年研究区内500 m精度分产业GDP密度图。结果表明,两期夜间灯光数据与分产业地区生产总值具有明显相关性;城市群各产业产值分布主要集聚在各县市之间的交通线主要节点,高值区主要集中在乌鲁木齐市、昌吉市、石河子市及克拉玛依市;利用夜间灯光数据模拟的分产业GDP空间分布结果较为可信,其模拟结果与统计值相对误差较小,能够较为直观地表现出统计数据区域分布差异,并展现出区域经济发展的动态变化。

人类活动对生境质量的影响及空间关系定量分析——以石家庄为例

定量分析并揭示人类活动对生境质量的影响及相关关系,可为区域生态环境的治理及修复提供科学依据。以石家庄为例,基于2010年、2015年、2021年遥感影像解译土地利用结果,利用InVEST模型评估石家庄生境质量的时空演变,结合土地利用、夜间灯光、人口密度数据构建人类活动强度指标,运用双变量空间自相关和多尺度地理加权回归模型分析人类活动与生境质量的空间相关性及其对生境质量的影响。结果表明:2010—2021年,研究区的人类活动强度变化较小,整体处于较低水平,总体为增长趋势,空间上呈西低东高分布;研究区的生境质量平均值处于中等级,呈V型波动,先减小后增加,且呈西部高、中部及东部低的分布特征;人类活动对生境质量的影响存在显著空间异质性,整体以负相关为主且影响程度减弱,在河流沿线及局部山区呈正相关。未来石家庄生态环境保护及修复措施需要考虑人类活动强度与生境质量间的空间相关性,将中东部地区作为重点,控制建设用地发展,保护基本农田,加强滹沱河沿线生态修复,以提高生境质量。

城镇化推进模式与我国农业低碳全要素生产率——来自双源夜间灯光证据

本文利用卫星监测的数据构造夜间灯光复合指数表征城镇化水平,运用Superefficiency Ray Slacks-Based Measure(Super-RSBM)模型和Global Malmquist-Luenberger(GML)指数测算2000—2021年我国农业低碳全要素生产率(TFP),实证检验城镇化对我国农业低碳TFP的影响及其作用机制,并考察紧凑集约型和规模扩张型两种城镇化推进模式对农业低碳TFP的异质性影响。研究发现,从全国来看,城镇化推进与农业低碳TFP之间具有显著的U型关系,且邻近地区农业低碳TFP的提升对本地区产生示范效应;分区域来看,这种U型关系主要体现在农业适度发展区,而农业优化发展区的城镇化与农业低碳TFP之间呈现显著的正向线性关系,表明农业优化发展区应发挥“领头羊”作用,带动适度发展区早日跨越U型曲线的拐点,实现城镇化带动农业绿色发展;紧凑集约型的城镇化深度推进模式能够显著提升农业低碳TFP,而规模扩张型的城镇化广度推进模式降低了农业低碳TFP;农业低碳技术进步、农村劳动力转移、规模效应、农业产业链延伸和农村居民可支配收入增加是城镇化影响农业低碳TFP的主要途径。

云南省多尺度碳排放时空格局及影响因素

基于DMSP/OLS和NPP-VIIRS两类夜间灯光整合的数据集,构建云南省碳排放估算模型,拟合优度达到0.858。利用空间自相关分析方法探究碳排放空间格局,利用地理加权回归模型探究其影响因素。结果表明:1)云南省近20年碳排放总体呈现由高增速到低增速的演变过程。高碳区县扩张趋势较为平稳,县级尺度与市级尺度基本保持一致。2)县级尺度具有显著的空间异质性和区域聚集特征,表现为东北区域低碳聚集,东部和南部高碳聚集。3)探究影响碳排放空间分异的4种因素,人口和第二产业占比呈正相关关系,人均生产总值和人均可支配收入存在不同程度的双向相关性,其影响程度依次为:人口>第二产业比例>人均生产总值>人均可支配收入。

不同道路监控补光灯眩光影响驾驶安全研究

为研究不同道路监控补光灯对驾驶员眩光的影响程度,挑选10名视力正常受试者夜晚驾车经过城市、郊区、高速3种不同环境路段,使用照度计测量不同路段补光灯及补光灯环境照度,采用Tobii Pro Glasses 2眼动仪获取眼动特征数据,分析驾驶员瞳孔直径变化程度及瞳孔中心位移变化。研究结果表明:驾驶员在不同道路监控补光灯照明刺激下,人眼运动会发生不同程度变化。郊区道路瞳孔直径变化最大可达32%左右,是城市道路及高速道路的3倍左右。郊区道路监控补光灯照度以及补光灯环境照度差距明显,增大驾驶员暗适应时间,在3 s内瞳孔直径未能恢复正常,造成视物不清。同时在郊区道路驾驶员瞳孔中心位置偏移至视角范围为5°~220°的边缘区域远离中央窝区,造成视野模糊。研究结果可为驾驶员夜间安全驾驶提供数据支撑及应对措施。

都市圈城市活力评价与影响机制研究——以郑州都市圈为例

郑州都市圈由于其独特的地理位置,在国家东西部发展政策以及国内大循环体系的构建中发挥着重要的作用,但是目前关于郑州都市圈及其各市发展情况及影响机制研究较少.因此,本文以城市空间活力作为城市发展水平的指标,选取2012—2020年郑州都市圈夜间灯光数据,利用ArcGIS软件对栅格数据处理,得到郑州都市圈各城市活力的可视化表达;同时运用SPSS软件对城市空间活力和2020年各市经济、人口、交通数据进行相关性分析.得到以下结论:①郑州都市圈各城市活力发展水平不均衡,“一城独大”现象明显;②城市活力呈现从中心向外围依次递减的特征,中心城市对周边区域有明显的辐射带动作用;③城市的人口密度、经济发展水平、道路通达性、功能设施密度和多样性等对城市活力发展水平具有正向影响.依据以上结论对郑州都市圈的发展提出优化的政策建议.

基于长时序夜光遥感数据的长三角区域GDP预测研究

融合了DMSP/OLS(Denfense Meterological Satellite Program/Operational Linescan System)和NPP/VIIRS(Suomi Nation Polar-orbiting Partnership/Visible infrared imaging radiometer suite)两种常见的夜光遥感数据,延长了夜光遥感数据的时间跨度,以长三角区域的三省一市为例,对比了一元ARIMA模型、加入了NPP/VIIRS数据夜光总量ARIMAX模型和加入本文融合两种夜光数据的夜光总量ARIMAX模型,对研究区域的GDP进行了研究,以2019—2021年作为预测年份,与真实值进行对比。实验结果表明,不同经济结构在GDP预测结果的精度不同,加入夜光遥感数据的模型在预测经济发达并且面积较小的区域GDP时精度会显著降低,融合后的夜光数据GDP平均预测精度相比之前有了大幅度提高,可以很好地改进GDP预测结果。

土地开发与经济社会的空间关系演变特征分析:以粤港澳大湾区为例

定量分析土地开发与人口分布和经济发展的关系时空演变对合理地进行区域规划和战略制定具有重要意义。基于夜间灯光数据对粤港澳大湾区的人口和国内生产总值(GDP)进行拟合,并利用标准差椭圆研究人口和GDP的时空演变,最后基于双变量相关分析探索了土地开发强度与人口分布和经济发展的空间匹配特征。研究发现:①夜间灯光数据与人口和GDP均存在显著相关性;②基于标准差椭圆分析发现,2000—2018年人口呈现更集中的分布趋势,而GDP整体聚集度下降;③土地开发强度与人口分布和经济发展之间存在显著的空间相关关系,然而由于人口和经济发展滞后于土地开发,高高(High-High)聚集区的外围有部分低高(Low-High)聚集区,随着经济社会的发展,会逐渐演变为高高聚集区。

安徽省碳排放遥感估算及其与经济增长脱钩关系研究

厘清区域碳排放及其与经济发展的关系对于区域绿色低碳发展具有重要意义。该研究利用多源遥感夜光影像构建了2000-2020年安徽省夜间灯光数据集,估算了2000-2020年安徽省碳排放,考察了碳排放在时间和空间上的变化趋势,同时探讨了碳排放与经济发展之间的相互作用机制。结果显示:(1)对比4种预测模型,CNN-BiLSTM深度学习估算模型精度最优,在显著性水平P<0.001情况下,R2为0.8823,MAE为23.0067,MSPE为16.39%,RMSE为33.6161;(2)安徽省区域碳排放空间分布存在显著差异,最高地区年均碳排放为897万t/km^(2),碳排放极热点区从10个降至9个,极冷点区从0增至3个;(3)2000-2020年安徽省碳排放呈增长趋势,增速最高值为6.15万t/(km^(2)·a),碳排放量与增长速率在空间分布上具有较高的相似性;(4)碳排放与经济发展之间脱钩状态逐渐改善,平均脱钩系数为0.4814,脱钩状态以弱脱钩为主;(5)安徽省的碳排放受到人均GDP和人口规模的正向影响,且正向贡献度逐渐减弱,而能源结构和能源强度则对其产生负向影响。

长江中游城市群县域能源消费碳排放时空演变及其影响因素分析

县域是实现碳减排政策落实的关键空间单元,研究县域碳排放的时空演变和影响因素对实现碳达峰碳中和目标和制定碳减排政策具有重要意义。本文基于2000—2019年夜间灯光数据和能源消费统计碳排放数据,反演出长江中游城市群县域能源消费碳排放数据,通过空间自相关和地理探测器分析其碳排放的时空演变格局及影响因素。研究结果表明:(1)2000—2019年长江中游城市群县域能源消费碳排放总体呈上升趋势,增速由快变慢,呈现出收敛态势,但未达到碳峰值;其中三大次级城市群碳排放由大到小依次为:武汉城市圈、长株潭城市群、鄱阳湖生态经济区。(2)县域碳排放形成以省会城市及周边县(区)为核心的三大高密度碳排放中心,呈显著空间正相关,空间集聚模式呈均质性特征,以高高集聚和低低集聚为主。(3)经济发展水平始终是影响长江中游城市群县域碳排放的主导因子,人口规模和公共支出对其贡献也较强,GDP和其他因子的交互作用对碳排放解释力度最强。

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。