利用夜间灯光POI的城市建成区提取精度研究——以珞珈一号01星和NPP/VIIRS夜间灯光影像为例

近年来,夜间灯光影像被广泛应用于城市建成区提取,但由于数据分辨率低以及灯光溢出效应的影响,提取的建成区结果精度有待提高.基于中国珞珈一号01星(Luojia 1-01)和美国国家极地轨道伙伴卫星搭载的可见光红外成像辐射仪(national polar-orbiting partnership's visible inf...     

基于多时相夜间灯光数据的城市建成区提取研究——以西南地区为例

城市化对地区经济的发展具有重要的战略意义,而地理信息系统(GIS)和遥感技术的应用,为城市化发展信息的获取提供新的研究途径。文中以2003年、2005年和2007年3期的DMSP/OLS夜间灯光数据为例,借助地理信息系统(GIS)平台,提取出西南地区城市空间信息。考虑区域差异性,将西南地区分为川渝、云贵和广西3个区域,分别进行城市化发展过程和趋势的分析。将夜间灯光数据应用到经济不发达的地区,在数据提取精度上还需进一步结合中尺度遥感影像进行分析。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据进行提取的实证研究——以福州为例

DMSP/OLS数据能够观测到夜间灯光,因而被广泛应用于人类活动与城市扩展研究。本文以福州市为例,分析比较现有夜光数据的城区提取方法。通过实例分析,从阈值设定方面进行讨论,比较各方法的优缺点,可为夜间灯光数据在提取城市区域方面提供借鉴。     

基于TM图像和夜间灯光数据的区域城镇扩张监测——以浙江省为例

以浙江省为研究区,利用收集到的Landsat TM图像、DMSP/OLS夜间灯光数据及其他辅助数据,开展区域城镇扩张监测方法的研究,并在此基础上分析了浙江省1995—2010年间城镇扩张的时空特征。结果表明:基于分类回归树算法,综合利用TM数据和DMSP/OLS夜间灯光数据,可精确稳定地提取城镇信息;1995—2010年间,浙江省城镇用地持续增加,除洞头县、庆元县、文成县、云和县、兰溪市、龙泉市和绍兴市等7个县市扩张加速度有所减缓外,全省其余市、县均处于加速扩张阶段;浙江省城镇扩张地域差异明显,表现为沿海地区的城市化水平整体高于内陆地区,地势平坦地区高于地形复杂地区,从而形成了杭州、绍兴、温州3大沿海城市群和以金华为中心的内陆地区中小城市带。     

基于夜间灯光数据的南京城镇用地提取

针对多时相夜间灯光影像无法直接对比的问题,该文提出了一种基于不变目标进行不同年份不同卫星夜间灯光数据的校正方法。在系统校正多时相夜间灯光数据的基础上,应用支持向量机分类算法提取城镇用地信息,并分析1992—2013年南京城镇扩张动态变化规律。结果表明:该数据校正方法可以有效减少年际夜间灯光影像之间的异常差异,提高不同年份数据间的连续性和可比较性;支持向量机分类算法提取的4个样区城镇用地信息总体精度和Kappa系数平均值分别为88.35%和0.56,能够准确反映区域城镇发展的实际情况;1992—2013年南京城镇经历先缓慢后快速的扩张过程,主城区在1992年城镇基础上往四周扩张,并沿长江及南北交通走廊发展。     

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DMSP/OLS夜间灯光数据的城镇化进程及格局研究——以杭州市为例

利用1992—2013年间覆盖杭州市的DMSP/OLS夜间灯光(nighttime light,NTL)数据,结合相关社会经济统计资料,采用分区阈值提取等方法提取杭州市各县、市的城镇区域面积,分析NTL数据与城镇化进程的关系及杭州市城镇化扩张模式;选取景观生态学相关研究方法,引入景观格局与斑块概念,结合主要交通线分布,对杭州市城镇化进程及格局进行分析。研究结果表明,利用NTL数据进行城镇化研究具有一定可行性。杭州市城镇化扩张表现为后期加速型,城镇化发展在2000年以前主要集中在主城区;2000年以后,随着经济社会的发展,城镇化开始沿主要交通线呈面状分散发展,城镇化速度及水平全面提升,发展方式及发展重心都呈现出一定的转变。运用DMSP/OLS NTL数据从市域层面展开城镇化相关研究,并引入景观生态学相关概念,对城镇化研究以及城市规划有一定的借鉴意义。     

基于夜间灯光数据的六盘山连片特困区贫困度识别

针对精准扶贫过程中统计数据口径不统一,以及夜间灯光贫困识别多为短时间研究等问题,以六盘山连片特困区为例,借助DMSP-OLS/NPP-VIIRS夜间灯光和社会经济统计等数据,运用不变目标区域法以及灰色关联模型构建区域灯光指数与多维贫困指数(multidimensional poverty index,MPIstatistical),建立贫困估算模型生成多维贫困指数估算值(MPIestimated)探究较长时间序列的贫困识别。研究结果表明,MPIestimated识别贫困的精度较高,与MPIstatistical的平均相对误差介于3. 14%～3. 52%,能准确反映区域真实的贫困程度; 2000—2015年间研究区MPIestimated均值分别为0. 361,0. 372,0. 375,0. 378和0. 382,贫困程度逐年减轻; 2000—2012年间识别出极贫困县39～46个,高度贫困县20～21个; 2000—2015年间Moran’s I指数分别为0. 49,0. 45,0. 47,0. 49和0. 43,表明连片特困区贫困程度呈现明显集聚性。贫困格局呈现"东西部贫困程度相对较轻,南北部贫困程度相对较重"的空间演变趋势。     

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R²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。     

基于夜间灯光数据的城市群蔓延指标

快速城镇化带来了城市蔓延现象,而对城市蔓延现象的定量化研究在现有文献中却十分少见,尤其是对适用于大片区域且易于计算的定量化指标仍然很少涉及。因此,设计了一套基于城市群尺度的蔓延指标,包括从夜间灯光(night-time light,NTL)数据中提取的密度、发展分散度、多核心度及向心度4个方面的指标,同时采用这些指标对中国50个城市群区域进行了一系列计算。结果表明,这些指标相互独立,并从各方面揭示了城市群的形态特征,因此能够准确地表示各城市蔓延的程度。研究结果可为政府及规划部门制定城市群相关规划及政策提供基础研究方法,以促进城市群的健康发展。     

基于NPP/VIIRS数据的重庆市城市空间发展变化分析

基于NPP/VIIRS夜间灯光遥感数据,采用阈值法结合统计数据提取了城市建成区范围,并通过图斑综合与边界平滑等方法对城市建成区进行了筛选和边界优化.将NPP/VIIRS数据分别与POI核密度、不透水面产品进行耦合性分析发现,虽然NPP/VIIRS空间分布与POI核密度、不透水面具有一定重叠度,且变化趋势一致性较高,但整体相关性不高.选取扩展速率、扩展强度、紧凑度、分形维数、用地增长弹性系数和标准差椭圆等指标对城市空间结构和变化趋势等进行了定量研究.结果表明,重庆市2013-2019年城市扩张趋势明显,扩展速率和扩展强度呈年际波动趋势;城市以外部扩张为主,重心整体向东南方向偏移;紧凑度水平和不规则程度整体较低,且呈逐年降低的趋势;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.通过对城市空间格局变化的分析,以期能为未来城市建设布局提供一定参考.     

夜间灯光数据的区域能源消费碳排放空间化

针对传统统计数据无法准确、客观地测量区域能源消费碳排放量并展现地理分布差异的问题,该文提出利用DMSP/OLS卫星数据稳定夜间灯光数据和能源消费数据,模拟区域碳排放空间分布,揭示区域碳排放分布特征和规律。以河南省为研究区的分析结果表明:1995—2012年河南省能源消费碳排放总量逐年增加,郑州、洛阳和新乡市的能源消费碳排放量年均增长较快,三门峡、济源市的碳排放量增长较慢;2012年各地区能源消费碳排放强度高于1995年,18年间地均碳排放强度均呈现出明显的地域分布差异规律,主要集中在郑州、洛阳和安阳市区域内。基于夜间灯光数据模拟区域能源消费碳排放具有一定的可行性,该数据能比较可靠地反映区域能源消费碳排放的时空动态变化规律。     

POI与NPP/VIIRS夜光数据空间耦合关系下的城市空间结构分析——以武汉市主城区为例

城市兴趣点（POI）和夜光遥感影像能够直观反映城市社会经济等实体要素的空间分布特征,在城市空间结构研究中发挥着重要作用。本文首先选取长江中游城市群的典型城市代表——武汉市作为研究区,选用研究区2016年POI和NPP/VIIRS夜光遥感数据作为基础研究数据,采用GIS分析工具对POI数据进行了空间核密度分析;然后分别对POI核密度分析结果和NPP/VIIRS夜光遥感数据进行了空间网格化处理;最后采用双因素制图和栅格叠加分析方法对两类数据的空间耦合关系进行了探讨,并在此基础上进一步分析了城市空间结构特征。研究表明,武汉市POI数据和夜光遥感数据的空间耦合性整体较好,空间耦合相一致区域占比为82.15%;但POI数据和夜光遥感数据的空间耦合性在长江沿岸地区也存在部分差异,如硚口区、汉阳区夜光遥感数据和POI数据多以低—中的空间耦合模式为主,而青山区、武昌区和汉口区则多以中—低的空间耦合模式为主。武汉市作为中原城市群的核心城市之一,其城市内部空间结构与长江经济带发展关联密切,通过对POI和夜光遥感数据的空间耦合关系探讨,能够对武汉市空间实体要素的空间结构特征有更加深入的了解。本文结果可为沿江城市内部空间结构的研究提供一种崭新的视角。     

基于夜间灯光数据的连片特困区GDP估算及其空间化

国内生产总值(gross domestic product,GDP)能反映一个国家或地区的经济发展状况,构建高精度的特困区GDP空间数据库对扶贫工作的开展具有重要意义。首先通过建立DMSP/OLS夜间灯光数据与连片特困区GDP的回归模型,实现利用夜间灯光数据估算特困区GDP;然后分别对第一和第二、三产业GDP进行空间化建模:第一产业GDP与土地利用数据相结合建模,第二、三产业GDP与夜间灯光数据相结合建模。研究结果表明,大部分特困区GDP的估算结果较为准确,县级尺度的估算精度达到87.38%;连片特困区多为GDP低密度区,GDP基本处于50万元/km2以下,西北地区甚至出现大片低于5万元/km2。因此,高精度的连片特困区GDP密度分布图能够准确地反映特困区经济分布状况,为扶贫工作的开展提供数据支持。     

基于夜间灯光数据的土地开发延期分析

基于DMSP/OLS夜间灯光数据,通过提取成熟像元增量指标,利用交叉相关系数法估算土地开发滞后期。该滞后期数据与2000~2010年间我国省级区域的土地价格涨幅和商品房价格涨幅呈现出很好的印证关系。     

基于GIS和RS的区域陆地植被NPP估算——以中国内蒙古为例

在GIS的支持下,利用地面气象数据和MODIS数据,考虑到最大光利用率在不同植被类型中的差异,构建了一个区域陆地植被NPP估算模型,并以2002年的内蒙古植被为例,研究了植被净初级生产力及其时空分布。结果表明:(1)该模型在数据获取了上比较容易,仅利用地面气象数据和遥感数据就可以对陆地植被NPP进行估算,使其实际的可操作性得到加强。(2)通过与NPP的实测资料及其他模型的对比研究表明:该模型对区域陆地值被NPP的模拟效果较好,与Chikugo模型相比,它更能反应森林NPP的实际情况。(3)2002年内蒙古植被净初级生产力为390.8MtC/a,总体分布趋势是由东北向西南递减,其季节变化也非常明显,在6月中旬至9月中旬的3个月时间里,NPP占了全年的72.7%,而1—2月份植物基本停止生长,净初级生产力极低,每月仅为3.59MtC。     

基于夜间灯光数据的人口空间分布研究综述

人口空间分布信息是地理学科、资源学科和社会学科等研究中的基础信息,在城市规划和应急救援等实际应用中具有十分重要的意义。利用自然地理和社会经济等多种辅助数据,可以很好地模拟人口分布情况。夜间灯光数据综合反映着人口分布活动情况,与传统遥感数据相比,具有数据获取方便、数据量小、覆盖范围广和数据更新快等优点。随着美国军事气象卫星计划搭载的线性扫描业务系统(defense meteorolgical satellite program-operational linescan system,DMSP-OLS)、美国国家极地轨道卫星搭载的新一代可见光及近红外辐射仪(national polar orbiting partnership-visible infrared imaging radiometer suite,NPP-VIIRS)及其他平台的发展,连续获取夜间灯光数据成为可能,基于这类数据的人口空间分布研究受到学者的重视,在区域尺度的人口估算和格网尺度的人口分布模拟方面取得了丰富的研究成果。但其中也存在着数据、尺度、模型方法及精度验证等方面的问题。因此,在详细阐述了夜间灯光数据特征及获取平台的基础上,对已有基于夜间灯光数据的人口空间分布研究方法及模型进行了对比总结,分析了研究中存在的各种问题及现有解决方法,并对未来的重点发展方向进行了探讨。     

基于夜间灯光数据的人口密度遥感定量反演方法

在总结分析人口遥感监测已有的理论成果、技术和方法的基础上, 利用线性回归方法建模, 探讨夜间灯光影像和人口密度之间的相关关系。考虑到中国人口复杂性以及分布不均匀, 使用分区方法进行人口建模, 分析建模的精度以及各分区的效果, 最终建立全国的人口密度图。结果表明, 生成的人口密度图能完整地反映人口分布细节以及宏观分布特征, 对于国家经济可持续发展、区域生态环境保护等方面具有很重要的意义。     

地市级地理实体数据规范化研究——以徐州市为例

本文从"数字城市地理空间框架"建设和城市地理信息共享交换中遇到的实际问题出发,讨论了地理实体数据库建设的重要性。通过对地理实体数据的定义,设计了一种地理实体模型。随后以徐州市为例,设计了地理实体数据库的编码规则和数据规范,并展示了地理实体应用方法和案例。最后,对地理实体的作用进行了分析,并对地理实体数据库未来的发展进行了展望。