基于夜间灯光数据的武汉都市圈建成区空间扩展及其驱动因素研究

以往在基于夜间灯光数据的区域城市空间扩展研究中,多从城市建成区平面形态扩张的角度进行分析,较少考虑灯光亮度信息对城市扩张强度的表征作用.针对此问题,通过整合两类夜间灯光数据,充分利用灯光亮度信息分析都市圈中各城市的空间扩展差异,并结合统计年鉴数据构建重心转移的时空地理回归模型,探测武汉都市圈的空间扩展进程及其驱动因素....     

基于DMSP/OLS和NPP/VIIRS数据天山的北坡城市群城市扩展研究

结合DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光数据,对天山北坡城市群1992—2018年的城市夜间灯光进行空间扩展演变研究.利用城市扩展强度、紧凑度以及城市重心转移方法来分析天山北坡城市群城市扩展时空变化特征.结果表明:①1992—2018年天山北坡城市群城市夜间灯光扩展强度值呈高-低-高变化趋势.②在研究期间研究区...     

夜间灯光遥感与城市问题研究：数据、方法、应用和展望

夜间灯光遥感是能够探测夜间微光的光学遥感技术,可获取白天遥感无法获取的信息。由于城市区域的人造光源是夜间稳定亮光的主要来源,夜间灯光遥感影像已被证明可以更直观地反映夜间人类活动差异,同时具有覆盖范围大、时效快和易获取等优势,可广泛应用于多尺度长时序的城市问题研究。目前,基于夜间灯光遥感数据的应用研究成果较为丰富,不少学者对夜间灯光遥感数据的数据预处理以及应用潜力等方面进行了归纳。但基于夜间灯光遥感与城市问题研究的整理和总结还有待进一步加强。基于此,本文通过对近几十年来有关夜间灯光遥感数据的研究成果进行了详细梳理,从多尺度城市空间结构分析、城市社会经济指标估算以及城市公共安全领域研究3方面入手,系统梳理夜间灯光遥感数据的应用能力。进一步根据数据应用过程中出现的问题,从夜间灯光遥感日数据应用、长时间序列数据集生产以及定量验证等角度探讨了夜间灯光遥感所面临的挑战与前景。     

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.     

新冠疫情暴发对城市经济影响的时空差异分析

针对现有疫情研究数据的代表性或开放性不足的问题,该文利用NPP/VIIRS夜间灯光数据构建灯光影响指数与灯光恢复指数两类指标,对2020年初期全国新冠疫情在不同时空尺度下对城市经济的异质性影响进行实证分析。相关性分析表明,该文构建的夜间灯光指标通过了市级尺度下疫情暴发、下降及平复阶段的相关性分析和显著性检验,能够对城市经济影响及恢复进行准确评估。空间自相关分析表明,南方多数城市经历由低值到高值的聚类过程,与实际疫情背景下城市发展规律相对应;北京、重庆、广州、上海等地经济受影响较大但恢复较好,体现出其良好的恢复力与城市韧性;沈阳、哈尔滨为代表的东北城市缺乏一定的城市活力;疫情对于工业型城市影响较为严重,但以第三产业为主的城市可以实现快速恢复。夜间灯光反映出的空间聚集特征符合全国疫情发展前后城市经济的实际变化情况。研究表明,大区域尺度下利用夜间灯光监测疫情对城市经济影响具有可行性。     

基于多源夜间灯光数据的成渝地区近15年城市扩展监测

针对成渝地区双城经济圈建设前期对成渝地区城市扩展监测的需求,本文研究了利用多源夜间灯光数据进行城市扩展监测的方法,并优化了多源夜间灯光数据整合过程中拟合样本选取的方法.本文利用2004—2018年成渝地区多源夜间灯光数据进行示范应用,围绕夜间灯光总量、夜光标准差椭圆和首位度等指标,开展了成渝地区近15年城市扩展监测.研究结果表明:整合后的多源夜间灯光数据一致性明显上升,可提高宏观尺度上长时间序列的城市扩展监测的可靠性;近15年,成渝地区"成都-重庆"双核发展趋势增强,重心逐渐东移,建成区夜间灯光总增长率超过154％.     

珞珈一号夜间灯光数据的福建省人为热通量估算

夜间灯光数据是估算人为热通量（AHF）的重要数据,但当前应用最广的DMSP/OLS和Suomi-NPP/VIIRS夜间灯光数据由于受限于粗糙的空间分辨率,而无法刻画城市内部的AHF分布细节。中国2018年6月发射的Luojia 1-01卫星所获取的130 m高空间分辨率夜间灯光数据,则有望解决这一问题。因此本文利用Luojia 1-01夜间灯光数据,通过将统计年鉴中的能源统计数据细化至福建省84个县（市、区）,然后与3个夜间灯光指数（NTL_nor、HSI、VANUI）进行回归分析,分别构建了基于这3个指数的福建省AHF空间估算模型,并采用交叉验证法对其进行筛选。结果显示：（1）在3个指数中,基于VANUI的乘幂估算模型的R²最高,且RMSE最小,因此精度最高;（2）利用VANUI乘幂估算模型反演得到的2018年福建省年均AHF为0.88 W/m²,其中厦门市的年均AHF最高,达10.98 W/m²,泉州、莆田、福州、漳州等沿海城市次之,年均值在0.98—1.95 W/m²,而宁德、龙岩、三明、南平等城市的AHF则较低,均值在0.38—0.46 W/m²;（3）Luojia 1-01夜间灯光数据可以揭示城市内部的AHF分异细节。根据用地属性和功能的不同,AHF数值表现为：城市集中商业区>大型市政公共设施区>城市主干道>城市住宅区>近郊住宅区。研究表明,基于Luojia 1-01夜间灯光数据建立的AHF估算模型可以较好地揭示城市尺度AHF的空间分异情况。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的长江三角洲地区城市化格局与过程研究

利用1998、2003和2008年的DMSP/OLS夜间灯光数据,结合相关统计数据,分析灯光数据与城市化进程中经济、人口和土地利用等方面的关系,构建基于灯光数据的城市化水平指数,分析长三角城市群城市化进程和空间模式;通过与统计数据对比,按照最小误差原则确定市辖区建设用地信息提取的阈值,根据各城市在1998～2003年和...     

珞珈一号新型夜间灯光数据应用潜力分析

夜间灯光数据在人类空间活动相关领域表现出越来越广泛的应用能力。由武汉大学团队研制的珞珈一号新型夜间灯光遥感卫星,是目前国际上首颗专业夜间灯光遥感卫星。为了解其数据的特征信息及应用潜力,本文将其与SNPP-VⅡRS夜间灯光数据在卫星参数、数据特征、数据噪声及应用精度方面进行了多层次的对比分析。结果表明,珞珈一号新型夜间灯光影像具有更高的分辨率及更优异的细节特征,且在人类空间活动方面表现出更高的相关性,反映出珞珈一号夜间灯光影像具有较大的应用潜力,可为人类可持续发展作出更长远的贡献。     

基于珞珈一号与DMSP/OLS数据的辽宁省城市空间扩张分析

基于珞珈一号和DMSP/OLS夜间灯光数据,提取辽宁省城市空间用地信息并监测分析了2003—2018年城市空间扩张特征。结果表明:1)利用辽宁省DMSP/OLS长时间序列夜间灯光数据提出了一种适合校正长时间序列DMSP/OLS数据的校正方法,提高了数据的连续性和可对比性;2)弥补了统计数据在空间属性的不足,消除了过去单纯依靠统计数据分析城市空间扩张的弊端,为其他省市分析城市扩张提供新的遥感监测分析方法;3)在2003—2018年间,辽宁省城市空间扩张存在城市空间扩张与南方省份相比发展比较缓慢及协调性欠佳等问题。     

夜间灯光遥感数据应用研究的文献计量分析——以美国国防气象卫星计划运行线扫描系统为例

为清晰了解国内外美国国防气象卫星计划(DMSP)/运行线扫描系统(OLS)夜间灯光数据应用研究现状和发展态势,该文运用CitespaceIII、Ucinet、Bibexcel等文献分析软件对科学引文索引(SCIE),及社会科学引文索引(SSCI)数据库中DMSP/OLS夜间灯光数据研究的相关文献进行统计分析。研究表明:美国、欧洲等国及其研究机构在DMSP/OLS夜间灯光数据应用领域的论文影响力大、质量高;美国是全球DMSP/OLS夜间灯光数据研究合作网络的中心,中国、欧洲、澳大利亚等国处于次级核心地位;机构层面,美国国家海洋和大气管理局与美国国家航空航天局处于中心地位,中国科学院也占有重要地位;我国在DMSP/OLS夜间灯光数据应用研究领域发文量上具有一定优势,但质量有待提高,且与国外合作相对较少;主要研究热点是城市化、人口和经济发展,运用DMSP/OLS夜间灯光数据对人口等方面研究是当前热门方向。     

中国区域DMSP/OLS夜间灯光影像的校正

美国国防军事气象卫星（DMSP）搭载的线性扫描系统（OLS）获取的夜间灯光影像具有很强的光电放大能力,存储量小,可直观反映人类活动,被广泛应用于城镇化监测、社会经济因素估算等方面。但是获取这些数据集的各传感器均未经过星上定标,存在像元饱和问题,并且传感器获得的1992—2013年的各数据之间缺乏可比性、连续性,无法直接用于长时间序列的研究,因此需要对长时间序列的DMSP/OLS夜间灯光影像进行校正处理。校正内容包括中国区域各灯光影像间的相互校正、饱和校正、年内融合、年际间校正等;并对校正后的DMSP/OLS夜间灯光影像进行合理性检验,检验结果表明该校正方法是可行的。     

基于DMSP/OLS数据的蒙古高原城市群空间特征比较

用经过相互校正、饱和校正和影像间的连续性校正后的DMSP/OLS数据提取城市建成区,对蒙古乌达城市群和呼包鄂城市群的城市扩张进行测度,并对其空间演变特征进行比较分析。结果表明:(1)利用校正后的夜间灯光影像提取的各市建成区面积均有较大幅度的增长,呼包鄂城市群建成区的提取阈值明显大于乌达城市群;(2)乌达城市群区域之间发展极不均衡,呼包鄂城市群区域扩张则较为均衡;(3)两个城市群的土地城市化过程均处于快速发展状态,呼包鄂城市群周边很多小城镇得到逐步发展,乌达城市群区域发展极化效应显著。     

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。     

Estimation of Light Pollution Using Satellite Remote Sensing and Geographic Information System Techniques

The primary focus of this research is to estimate light pollution in the urban and suburban regions of Pakistan with the help of satellite remote sensing (SRS) and geographic information system (GIS) techniques. Analog maps and multi-temporal nighttime images of the Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) onboard Operational Linescan System (OLS) sensor were used in this study. A series of direct and indirect light pollution maps of the study area were generated and analyzed. The results of the study show that in the urban environment, light pollution is mainly due to artificial nightlight sources.     

基于灯光数据的人口空间化

社会经济数据是研究城市发展的重要因子,而传统的社会经济数据由于与空间坐标不统一,对城市发展的空间变化难以提供有力的支持。本文利用DMSP/OLS灯光数据,基于生态控制线,通过回归运算制定深圳市2010年人口指数模型,得到深圳市2010年1 km~2人口空间化图,有利于对深圳市人口的空间分布特征进行分析,为城市的绿色发展提供依据。     

基于夜间灯光影像的太原市城市扩张特征及驱动力分析

随着城市化进程的推进,城市建成区范围不断扩大,在此过程中也出现了诸多问题。为更好地了解城市发展规律,本文选取1992、1997、2002、2007、2012年5期的DMSP/OLS数据和2017、2019年2期的NPP-VIIRS两种夜间灯光影像作为数据源,采用统计数据比较法提取太原市建成区范围,通过对太原市建成区形态扩张指数的分析,得出城市扩张规律。研究结果表明:①太原市建成区从1992-2019年太原市建成区面积增长了249.73km²,扩大了2.7倍,且建成区增长的面积主要集中在太原市的东南部。②2002-2012年和2017-2019年进入加速型扩张模式,扩张的速度快;1992-2019年太原市重心偏移距离为5676.42m,平均偏移速度为202.73m/a,重心位置总体向东南方偏移。③太原城市扩张的驱动力主要是受经济发展因素、人口因素、交通因素和政策规划因素的影响。本文为太原城市规划和空间结构调整提供理论依据和数据支撑。