基于NPP/VIIRS卫星夜光数据的新建高铁站所在县域的GDP估算模型

基于美国的新一代对地观测卫星NPP/VIIRS卫星夜光数据,构建面板回归模型,以我国25个中西部首次开通高铁的县域为研究对象,对其2013—2018年间县域GDP进行经济估算。首先,对公开的NPP/VIIRS数据进行基于最大估计的矫正处理;然后,建立夜间灯光-GDP的面板回归模型;最后,进行GDP估算。结果显示25个县中,有16个县的相关系数(R~2)达到了0. 9以上,6个县级区域的R~2在0. 85～0. 9之间,证实NPP/VIIRS卫星夜光数据的变化与新建高铁站所在县域的经济增长呈现较好和长期平稳的正相关性。对高铁与县级经济发展的影响做了简要分析,认为通过面板回归模型来拟合NPP/VIIRS卫星夜光数据并推算新建高铁站所在县域GDP的方法是可行的。     

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。     

基于夜光遥感的城市用电量预测研究

随着智能电网的不断普及,对城市用电量数据进行快速准确预测对于电网规划和经济部门的管理决策具有重要的指导意义.本文研究了一种基于可见光红外成像辐射仪(Visible Infrared Imaging Radiometer System,VIIRS)城市夜光遥感数据和市县公开统计年鉴的城市用电量预测模型.该模型首先结合改进通用矩阵应用城市GDP和人口数据对城市进行分类;接着按城市类型构建了一种顾及滞后效应的城市用电量优化预测模型,该模型考虑了城市夜光遥感数据反映出的用电量消耗存在的滞后效应.随后采用长三角地区城市用电量数据进行模型训练及实验,实验结果表明:引入夜光遥感数据作为城市用电量模拟量,能够快速准确反映出城市用电量空间分布;利用改进通用矩阵方法对不同发展状态的城市分类建模,并引入滞后项进行模型优化,使得用电量预测模型有较好的预测精度和稳定性,总体上实现了基于夜光遥感数据和统计年鉴的公开数据源支持下的城市用电量预测.     

中巴经济走廊DMSP/OLS与NPP/VIIRS夜光数据辐射一致性校正

由美国国防气象卫星搭载的可见光成像线性扫描业务系统(DMSP/OLS)和国家极轨卫星搭载的可见光近红外成像辐射仪(NPP/VIIRS)获取的夜间灯光影像是监测人类社会经济活动和自然现象(如林火、油气燃烧等)的主要数据源。然而,现有的夜间灯光数据存在缺乏星上的辐射定标、像元饱和、时间尺度不连续、多源夜间灯光影像辐射不一致等问题。基于此,本文以中巴经济走廊区域为研究区,提出了一种基于线性拟合提取不变目标区域的方法,实现了DMSP/OLS影像间、DMSP/OLS与NPP/VIIRS两种数据间的相互校正。然后对中巴经济走廊的校正结果在不同空间尺度上选用区域灰度总量、标准化差异指数以及标准化差异指数和作为评价指标进行检验。结果表明:两种校正模型的拟合优度均在0.78以上,校正后的DMSP/OLS影像灰度总量与GDP和人口数据的相关性显著提高(GDP:R~2=0.7689;人口:R~2=0.9033),且标准化差异指数明显降低;NPP/VIIRS影像经过与DMSP/OLS互校正后在辐射亮度、时空分布上与DMSP/OLS更加一致,空间细节信息更加突出,从而增强了多源夜间灯光影像的一致性,更加适合用于长时间序列社会经济要素发展趋势的分析。     

基于多源数据与随机森林方法的城市建成区提取——以郑州市为例

基于夜间灯光数据的阈值分割法在城镇建成区提取研究中被广泛应用,但由于夜间灯光数据分辨率低、灯光溢出和阈值分割法无法顾及区域差异等问题,一定程度上影响了该方法的提取精度。以郑州市为例,以LJ1-01与NPP/VIIRS两种夜间灯光影像为主要数据源,结合Landsat8中分辨率遥感影像、网络城市兴趣点(POI)及路网数据,利用随机森林分类方法对郑州市2018年建成区进行提取,参考土地利用数据,对RF分类法与NTL、VANUI、BANUI、PANUI、RANUI指数等阈值法进行对比实验和精度评价,评估基于多源数据的随机森林分类方法在城市建成区提取中的优势。实验表明,RF比阈值法提取的建成区更接近真实建成区且提取精度更高,具有更好适用性;LJ1-01数据提取的效果和精度总体优于NPP/VIIRS数据;在采用RF分类时,各类特征的重要性在不同夜光数据源中表现差异较大。     

基于珞珈一号夜间灯光数据的人口空间化研究

夜间灯光数据被越来越多地应用于人口空间化领域的研究中.珞珈一号夜间灯光数据是最新一代的夜间灯光数据,为探究其在人口空间化方向的应用价值和潜力,以珞珈一号夜间灯光数据和土地利用数据为源数据,在乡镇(街道)尺度上分区建立了渐进回归模型,进而得到北京市人口空间化结果,并与NPP/VIIR的结果进行对比.结果表明,珞珈一号夜间灯光数据回归结果的拟合程度和精度均优于NPP/VIIRS回归结果,且这种优势在人口密度小的区域更明显;基于珞珈一号夜间灯光数据的人口空间化结果能清晰展示城市内部人口空间分布的差异,对城市资源、环境管理具有实际意义.     

突发公共卫生事件后城市活力恢复影响因子探究

针对现有研究数据的代表性和开放性不足的问题,利用NPP/VIIRS夜光遥感数据构建城市活力恢复指数及恢复比率两类指标,对2020年突发性公共卫生事件后的武汉中心城市活力恢复力和恢复稳定性两方面进行考察,并通过模型探索性分析影响活力恢复的因素。结果表明,卫生事件后一个月武汉市中心城区各街道城市活力得到不同程度的恢复,城市建成环境对活力恢复有密切关系,其中对城市活力恢复力起着重要作用的是宜居性相关因素,而对城市活力恢复稳定起着关键作用的是功能多样性。     

基于多源遥感图像和复杂网络的城市主城区识别方法

针对现有的采用遥感图像的城市主城区提取方法仅利用数据光谱特征,未考虑城市的空间结构特征的情况,本文提出了一种基于多源遥感图像和复杂网络模型的城市主城区提取新方法。首先,采用八邻域极值法识别夜光图像的特征点,通过最佳路径成本法识别特征点的连接边,从而构建夜光图像复杂网络;其次,利用特征向量中心度改进复杂网络模型核心边缘结构识别方法,弥补其无法顾及节点邻域特征的不足;最后,依托分形网络演化算法获取Landsat-8图像的图像对象,构建夜光图像复杂网络节点与图像对象的空间映射关系,实现城市主城区提取。本文以沈阳、成都、西安3个城市为研究区域,以2019年的NPP/VIIRS夜光图像和Landsat-8图像为数据源,实验结果表明本文识别方法的总体精度为0.880 0,Kappa系数为0.741,较传统方法分别提高了0.119 8和0.255 9。     

夜间灯光数据下的青岛市城乡结合区空间扩张与内在关联测度

以青岛市城乡结合区为研究对象,利用NPP/VIIRS夜间灯光数据总量表征区域综合质量,通过修正引力模型测算2017-2019年城乡结合区内在关联度,分析空间联系综合强度和社会经济区位度时空演变趋势.实验结果表明:1)2017-2019年青岛市城乡结合区面积增长25.56％,土地集聚效率提高,协同发展程度增强,总体上西部...     

珞珈一号夜间灯光影像中国城市建成区提取能力综合评估

城市建成区是人类活动的物理空间,是监测城市化进程的重要指标,而夜间灯光影像是一种有效的城市建成区制图数据源。作为全球首颗专业夜间灯光遥感卫星,珞珈一号(LJ1)比可见光红外成像辐射仪NPP/VIIRS(NPP)的空间分辨率更高。目前关于珞珈一号城市建成区提取的研究尺度有限,缺乏系统性的大尺度评估。本文以NPP的表现为基准,首次评估珞珈一号在中国不同气候带及发展规模的城市建成区提取能力,并讨论集成LJ1和NPP两类夜灯数据的潜力。结果显示：一方面,LJ1百米制图结果的查全率一般都低于灯光溢出更明显的NPP;另一方面,得益于LJ1更高的空间分辨率和细节捕捉能力,除小城市外,LJ1提取结果的查准率均高于NPP。从F₁值来看,LJ1只在超大/大城市可取得优于NPP的表现。当制图分辨率为500 m时,LJ1的F₁值基本都低于NPP。两个分辨率的城市建成区制图结果均表明珞珈一号和NPP/VIIRS的联合利用优于单一夜灯影像。     

夜光遥感视角下的巴基斯坦区域发展差异分析

获得巴基斯坦的区域发展规律对于支持中巴经济走廊建设具有参考意义.基于可见光红外成像辐射仪(visible infrared imaging radiometer suite,VIIRS)月度夜光遥感影像,分别使用夜光变化率、Mann-Kendall(MK)趋势检验法和位序-规模法则3种方法研究巴基斯坦省级/城市级、格网...     

志愿者民航客机夜光遥感方法与数据验证

夜光遥感是遥感技术一个活跃的分支,能够反映人类社会活动的痕迹。在城市监测、经济参数评估、重大事件评估等方面有着独特的优势。近年来夜光数据的应用不断拓展,这对传统的卫星夜光遥感数据提出了更高的要求。本文基于大众遥感、志愿者遥感理念,提出了一种夜光遥感数据获取的新方法——民航客机遥感（PARS）。以长沙市为研究区域获取PARS夜光遥感影像,并将所得数据与传统卫星遥感数据作对比。结果表明,PARS捕获的夜光遥感数据在分辨率、波段及时效性上比传统方式表现得更为优秀,是一种低成本、灵活及多样化的遥感数据获取方式,具有很大的发展潜力。     

融合高时空分辨率数据估算植被净初级生产力

植被净初级生产力NPP(Net Primary Production)遥感估算与分析,有赖于高时空分辨率的遥感数据,但目前中高分辨率的遥感数据受卫星回访周期及天气的影响,在中国南方地区难以获取连续时间序列的数据,从而影响了高精度的区域植被净初级生产力的遥感估算。为此,提出一种基于多源遥感数据时空融合技术与CASA模型估算高时空分辨率NPP的方法。首先,利用多源遥感数据,即Landsat8 OLI数据与MODIS13Q1数据,采用遥感数据时空融合方法,获得了时间序列的Landsat8 OLI融合数据;然后,基于Landsat8 OLI时空融合数据,并采用CASA模型,以长株潭城市群核心区为例,进行区域植被NPP的遥感估算。研究结果表明,基于时间序列Landsat融合数据估算的30m分辨率的NPP具有良好的空间细节信息,且估算值与实测值的相关系数达0.825,与实测NPP数据保持了较好的一致性。     

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.     

基于夜光遥感的城市空间发展格局研究——以海口市为例

利用DMSP/OLP和NPP/VIIRS夜光遥感影像对海口近30年城市空间发展进行了研究,结果表明:海口城市化扩展速度在2008—2012年处于高峰期,扩展方向驱动力为西海岸、江东片区,当前多为内涵式填充发展.结合社会经济数据分析,发现固定资产投资额为促使建成区扩展的主要动力之一,该研究对海南省的城市规划建设具有重要的指导意义.     

基于CiteSpace的国内夜间灯光数据研究知识图谱分析

借助CiteSpace软件工具梳理国内夜间灯光数据研究进展与热点.研究发现:1)大数据时代的来临助推了夜间灯光数据研究,国内夜间灯光数据研究成果主要集中于地理类、测绘类、经管类三大类期刊,作者间表现出“大分散、小聚合”特征,彼此间联系较为分散,国内研究机构间成果差异比较明显;2)DMSP/OLS是目前夜间灯光数据研究领域中的主流数据源,当前夜间灯光数据主要集中于城市发展、社会经济指标、人口发展、生态环境评估等领域,但研究方法比较单一,尤其是在技术处理上有待加强.NPP/VIIRS数据源对DMSP/OLS数据源有替代与延续的意义,未来应注重学科间的交叉融合,回归于数据技术处理,加强DMSP/OLS与NPP/VIIRS等其余夜间灯光数据源的融合.     

基于权重滤波的时空融合算法对比分析

多源遥感数据时空融合技术可生成高空间高时间分辨率的图像数据,有效解决了遥感应用中的遥感图像"时空矛盾"问题。ESTARFM和STNLFFM是目前常用的两种基于权重滤波的时空融合模型,本文对上述方法进行了对比分析,为模型选择提供依据。通过两组不同地表覆盖类型变化的实验,开展了模型精度对比分析,结果表明:当地表覆盖物时相变化属于物候变化时,两种算法融合结果均能还原出较为丰富的空间细节信息,且算法融合精度差异较小,效果相当;而当地表覆盖类型发生较大突变时,两种算法融合结果空间细节信息还原较少,同时,相比于ESTARFM,STNLFFM融合结果能够获取较高精度。     

基于DMSP/OLS数据的我国省级经济发展水平研究

基于2000~2009年的DMSP/OLS夜间灯光数据,提取了同期中国省级行政单元的夜间灯光遥感信息;将灯光遥感亮度信息与各省市GDP数据进行曲线拟合回归分析,建立了基于灯光遥感数据区域亮度信息的GDP估算模型;以全新的视角利用夜间灯光遥感数据进行了中国省级尺度上经济发展水平分析,取得了很好的实际效果。     

基于CASA模型的北京植被NPP时空格局及其因子解释

以北京为研究区,整合遥感数据、气象数据及其他多源辅助数据,基于改进的光能利用率(carnegie-amesstanford approach,CASA)模型分析了2010年北京植被生态系统净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空分布格局及其主要影响因素。结果表明:12010年北京NPP总量为5.5 Tg C,其NPP的空间分布格局为北部和西部山区总量较高,平原区NPP总量较低;2北京植被NPP的季节变化明显,夏季NPP最大,占全年的62%,冬季最小,仅占3%,春季和秋季分别占全年NPP总量的18%和17%;3北京植被NPP受水分和热量条件限制,不同区域的主要限制因子不同,北部和西部山区自然植被受气温影响较大,平原区农作物生长更容易受降水影响,而在山区向平原过渡区域的植被受太阳辐射变化影响明显。     

基于Triple-Collocation的地面观测与卫星遥感数据融合的雪深反演

针对单一被动微波遥感反演雪深的精度和空间分辨率不足的问题,提出了一种星-地多源数据融合的雪深反演方法。以北疆每日站点观测雪深、AMSR-E遥感反演雪深和SSM/I遥感反演雪深数据为研究对象,首先利用地统计方法结合地面站点观测数据估计北疆区域的雪深,然后采用Triple-Collocation方法分别估计三个雪深数据的误差方差,最后结合最小二乘原理实现星-地雪深观测数据的融合。对融合雪深与地面雪深观测数据进行验证分析,结果显示,与AMSR-E和SSM/I遥感反演雪深相比,融合的雪深与地面观测雪深的相关性更高;融合的雪深的精度有一定程度的提高。实验结果证明了多源数据融合方法的有效性。