基于夜间灯光数据的中国人口密度模拟

人口密度网格化比人口密度行政单元化更接近人口的实际分布,而且是实现人口数据与其他社会经济统计数据、资源数据、环境数据复合,提高人口、资源、环境综合管理能力的重要途径之一。选用专门针对亚洲地区开发的DMSP/OLS非辐射定标夜间灯光平均强度遥感数据模拟了中国的人口密度：基于灯光强度信息模拟了灯光区内部的人口密度,基于人口-距离衰减规律和电场叠加理论模拟了灯光区外部的人口密度,是应用DMSP/OLS夜间灯光数据模拟人口密度研究的拓展和深入,研究结果与其他研究基本一致,但所需数据量较少,更适合于大尺度人口密度的快速估算,为决策提供参考依据。结果表明,DMSP/OLS夜间灯光强度数据具有实现人口以及其他社会经济数据空间网格化的巨大潜力。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的省域GDP统计数据空间化方法——以广西壮族自治区为例

针对省域小尺度资源环境研究领域对空间型社会经济数据的需求,以DMSP/OLS夜间灯光数据为依据,采用GIS与SPSS相结合的方法,分析广西生产总值、第一产业、第二产业、#工业和第三产业分别与夜间灯光指数的相关性,构建广西2010年GDP统计数据的空间化模型,并制作广西1km*1km GDP密度专题图。结果表明,DMSP/OLS夜间灯光数据与省域GDP的空间分布相关性明显,相关系数为0.9755。估算得到的GDP密度能够完整地反映广西GDP宏观分布现状,可为今后经济决策和产值估算提供一定的依据。     

DMSP/OLS数据应用研究综述

DMSP/OLS夜间灯光数据主要包括稳定灯光数据、辐射标定夜间灯光强度数据、非辐射标定夜间灯光强度数据3种产品。该数据产品具有获取容易、能够探测低强度灯光、不受光线阴影影响、方便为城市化强度及其时空分异分析提供条件等优点。目前,关于DMSP/OLS数据的研究成果已有很多,主要集中于城市发展研究、人类活动及效应研究、生态...     

基于夜间灯光影像的中国电力消耗量估算及时空动态

提出夜间灯光降饱和指数模型,以中国大陆为研究对象,基于DMSP/OLS夜间灯光数据、MODIS NDVI产品、基础地理信息数据及社会经济统计数据,构建电力消耗估算模型,定量估算了2000-2012年电力消耗量,并采用空间统计分析方法,从不同时间、空间角度对省级、地级和县级单元的电力消耗量变化趋势和空间集聚程度进行分析。结果表明：夜间灯光降饱和指数模型能较好地降低夜间灯光的数据饱和和溢出,其中MDNVI模型的效果最好。从县级尺度电力消耗变化趋势的显著性来看,无明显变化区域主要出现在青藏高原,迅猛增长型多数分布在京津冀、长三角、珠三角和中东部省会城市。     

蒙古国夜间灯光数据的适用性分析

夜间灯光数据为城镇化和区域发展监测提供了强有力的数据和技术支撑,但其具体适用性还有待进一步探讨。基于GIS及遥感技术,通过对DMSP/OLS和NPP/VIIRS数据进行校正获取1992―2018年蒙古国夜间灯光数据,分析了夜间灯光数据对欠发达国家研究的适用性。研究结果表明：(1)蒙古国夜间灯光在首都城市群集聚效应明显,呈现“中北部集中,铁路沿线增长较快”的空间格局;灯光总值在2010年之后呈现明显增长的趋势,表明电力供应实现快速、稳定增长。(2)空间尺度越大,夜间灯光数据适用性越强、对社会经济活动的估算精度越高;在同一省级尺度上,只有当城镇化率大于30%并且人口未大量流失时夜间灯光数据才与人口数量有正相关性,否则呈负相关或不相关。(3) NPP/VIIRS监测到的定居点数量多于DMSP/OLS,稳定的电力供应是定居点是否被监测到的关键。     

基于夜间灯光数据的淮海经济区经济空间格局演化及中心性测度

基于1998年、2003年、2008年和2013年DMSP/OLS夜间灯光数据,选用加权标准差椭圆、引力模型与社会网络分析等方法,对淮海经济区经济空间格局演化与城市中心性进行测度。研究结果表明:1)淮海经济区经济总体水平较低,各地市经济发展水平差异显著,苏北和鲁南地区经济水平明显优于豫东和皖北地区,徐州市经济发展质量最优;2)城市间经济联系呈现以徐州市为中心,以济宁市、临沂市和枣庄市为重要节点的放射状分布,经济区边缘城市与外部的经济联系强度最弱;3)徐州市作为淮海经济区的中心城市,对周边城市有很好的经济引领作用,但尚不能对位于该区域边缘地带的城市形成较强的辐射和带动作用,其作为中心城市的带动力仍有较大提升空间。     

新疆和田绿洲夜间灯光数据的时空分布特征及演变趋势

DMSP/OLS夜间灯光数据在城市化发展研究中起着重要作用。基于5年（1992、1997、2002、2007、2012年）的稳定夜间灯光数据,从时空角度分析绿洲区域夜间灯光数据的变化特征,揭示其演变规律,探讨绿洲城市发展趋势。结果表明：（1）时间序列的夜间灯光数据表现出分散向规则分布转变的趋势。尤其是2007年的核心区域灯光达到饱和状态（值为63）,外部边缘区域增长明显,反映出绿洲城市中心可利用空间的有限性导致城市边缘区向外扩展的范围增加和速度加快的现象。（2）夜间灯光数据在空间上呈现出单核心点状向以道路为中心的带状发展趋势,这与绿洲城市发展建设过程相一致。（3）借助非确定型决策分析方法预测2027年绿洲地区发展趋势,结果显示2027年乐观估计整个区域夜间灯光数据比2012年增加0.3倍,城镇区域将扩大约0.6倍,悲观估计整个区域夜间灯光数据增加近2倍,城镇区域将扩大约3倍。从而可以推断社会经济发展将对绿洲环境有较大的影响,在未来15年内绿洲发展应注重环境承载力与人类社会经济发展的协调性问题。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的1995-2009年中国地级市能源消费动态

能源是国民经济发展的重要支撑,便捷准确地获取能源消费时空动态信息,对于合理制定能源政策具有重要意义。基于DMSP/OLS 夜间灯光数据和能源统计数据之间的定量关联,在地级市尺度上模拟了中国1995-2009 年能源消费的空间格局,并采用空间自相关分析探讨其时空动态特征。研究表明：基于DMSP/OLS夜间灯光数据模拟中国各地市能源消费具有一定的可行性,该数据能够比较可靠地反映能源消费的时空动态;1995-2009 年中国大多数地市的能源消费量较低,中低强度能源消费区土地面积占全国72.66%,高能源消费强度区集中分布在中国东部地区;中国能源消费量存在显著的空间集聚性（历年Moran’s I 指数都大于0.4）,全国地级市能源消费“高-高”聚集和“低-低”聚集现象明显。     

一种面向城市收缩地区的DMSP/OLS夜间灯光影像多年连续校正方法

现有时间序列夜间灯光影像校正方法只适用于灯光亮度持续增长情况,对于城市收缩地区夜间灯光亮度的校正效果不佳.该文提出一种面向城市收缩地区的DMSP/OLS夜间灯光影像多年连续校正方法(Inter-annual Se-ries Correction for Shrinking Area,ISCSA),包括多传感器相互校正、多传感器年内融合、时间序列可比较校正和连续校正四方面,以东三省1992-2013年34期DMSP/OLS夜间灯光影像进行验证,并分析其与社会经济数据的相关性.结果显示:该方法校正后的夜间灯光影像不仅能反映东三省长时序的城市扩张现象,还能体现短时间的城市收缩现象;校正后的夜间灯光亮度与GDP和人口的相关性相比原始影像数据和传统连续校正方法均有一定提升,能更合理地反映东三省社会经济要素的发展差异.     

20世纪90年代中国城市时空变化特征——基于灯光指数CNLI方法的探讨

用DMSP/OLS夜间平均灯光强度图像在区域上的扩展特征和聚集特征构建了一反映区域城市化综合水平的灯光指数CNLI (compounded night light index) , 并分别在省级和县级尺度上对CNLI与基于统计数据的城市化水平指数做了相关分析,结果表明CNLI与基于统计数据的城市化水平复合指数显著相关,最后用CNLI分析了中国省际城市化水平的时空特征。CNLI为客观、实时监测城市化水平的空间格局及其发展变化提供了新的指标和方法。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城乡结合部空间识别研究——以重庆市主城区为例

为解决经济、人口等城乡结合部空间识别指示要素不能反映行政区内部差异的问题,该文提出了一种基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城乡结合部空间识别技术方法。首先构建灯光亮度和灯光亮度起伏度特征组合值模型,分析灯光亮度和灯光亮度起伏度组合特征;其次通过断点法分类,对城乡结合部进行空间识别;最后以重庆市主城区为例进行了实证研究。结果显示:1)城市呈现"高灯光亮度、低灯光亮度起伏度"特征组合;城乡结合部呈现"中灯光亮度、高灯光亮度起伏度"特征组合;乡村呈现"低灯光亮度、低灯光亮度起伏度"特征组合。2)城乡结合部面积占重庆市主城区总面积的59.07%,主要分布在以江北区观音桥街道中部为圆心,以17km为内半径和37km为外半径构成的环带内。基于DMSP/OLS夜间灯光数据为城乡结合部空间识别提供了一种简便可行的方法。     

基于DMSP/OLS数据的河南省城市空间格局及动态扩张分析

在大尺度城市化发展进程研究中,DMSP/OLS夜间灯光数据可以客观提供独特的视角,已成为城市空间格局研究重要的数据源之一。该文以河南省为研究区域,利用1992-2012年河南省夜间灯光影像数据和空间信息,采用平均灯光亮度、平均灯光亮度增长速度、归一化总辐射值、总灯光强度等指标以及城市重心坐标、城市重心偏移距离、城市重心偏移速度等指标对河南省各个城市的空间格局现状和城市扩张过程进行研究。结果表明:1992-2012年河南省城市化水平不断提高,小城市建成区面积增长率大于大、中城市;中北部平原地区城市发展速度较快,西部、南部山脉覆盖地区的城市发展较缓慢;整体上形成以郑州市为中心的簇状城市群向外扩张格局,并沿京广铁路和陇海铁路形成南北、东西向的"十"字形城市链形态;各城市中心的移动呈现"北城南移,南城北移",并有向中部省会郑州市聚拢的趋势。     

基于夜间灯光数据的快速城镇化地区城市扩展与重心演变分析——以河南省为例

利用DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光数据,结合社会经济统计数据,分析了河南省城市建成区空间格局的变化;通过引入重心理论模型,识别了河南省经济、人口、灯光重心轨迹演变。结果表明：①以郑州为核心的中北部城市群,城市化进程较快,郑州和开封的空间扩展联系紧密;河南省东西向建成区扩展水平高于南北方向,中部平原区好于西南部山区,整体呈现集聚式扩张;②灯光重心主要向东北方向移动,与经济重心转移方向一致,与人口重心方向明显偏离。③夜间灯光强度与建成区面积相关性较高,经济发展情况与夜间灯光强度以及建成区面积的相关性均高于人口与灯光及建成区面积的相关性。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的京津冀地区城市空间扩展与空间关联测度

对城市群空间关联的研究可以为城市群体系结构的优化提供理论依据,但如何破除行政单元的统计约束一直是关联定量化的难点。以京津冀城市群为研究对象,基于DMSP/OLS夜间灯光亮度表征城市综合实力,通过引力模型测算1993-2013年京津冀城市空间关联强度,分析城市社会经济区位度的时空变化趋势。研究结果表明:京津冀城市群发展极不平衡,北京与天津关联强度值是排序第三位廊坊市的3~5倍;保定市关联强度排序第4,且社会经济区位度呈上升趋势;除廊坊、保定与承德市外,河北省其余各市社会经济区位度呈下降趋势,京津冀地区的极化现象有所加剧。基于夜间灯光亮度的城市空间关联测度聚焦主城区范围,可为京津冀一体化提供定量化决策参考。     

重庆市DMSP/OLS灯光数据与产业发展及演变的关系

以重庆市40个区县为研究区域,以2000,2010年为时间节点,结合DMSP/OLS灯光数据、土地利用数据和重庆市企事业单位统计数据库,计算不同时期各区县的DN总值与不同类型产业数量之间的相关系数,分析DMSP/OLS灯光数据的DN总值与不同类型产业数据的关系。研究结果表明:结合影像自校正法和辐射定标法进行数据预处理效果较好;采用DMSP/OLS灯光数据与土地利用数据叠加的方式可以有效避免阈值设置的问题;两个时期的DN总值与不同类型产业数量之间的相关性很高,均通过了显著性检验;DN总值和房地产业之间的相关性最高;随着产业结构升级,对应的相关系数也在增大。DN总值大小在一定程度上可以反映区域产业发展及演变,为研究不同区域的产业结构提供了一种新的方法和依据,是对传统研究方法的有效补充。     

人口空间化下公共医疗服务水平匹配度评价——以广州市为例

对城市常住人口与公共服务资源进行合理配置,是城市发展中一项重要任务。该文以广州市为研究区域,基于DMSP/OLS夜间灯光数据,对全市常住人口进行空间化处理;同时利用Huff改进模型,计算格网单元公共医疗资源分配份额;最后以这两类指标为变量,计算区域公共医疗服务水平匹配度。研究结果表明:1)人口空间化结果能弥补传统人口统计数据分辨率低的问题,能更细致地刻画广州区域内部人口分布特征;2)格网单元的公共医疗资源分配份额与广州市全域公共医疗设施核密度两者之间具有较高的耦合性,形成"一主片区,多核心"的空间分布格局;3)广州市公共医疗服务水平匹配度在局部空间分布具有明显的圈层现象,指数高值区域主体部分与广州市中心城区的范围基本吻合,以此为中心向外扩散,匹配度逐渐降低。     

中国城市用地与人口规模分布时空动态比较——以环渤海地区为例

复合1992-2012年DMSP/OLS稳定夜间灯光等多源遥感数据和统计数据,运用多种城市规模分布理论方法,对城市用地与人口规模分布时空演变特征进行系统比较。结果表明：环渤海地区城市用地规模增长速度明显快于城市人口规模增长速度,城市人口规模分布比城市用地规模分布更为均衡;城市用地规模呈首位型分布但首位优势在减弱,城市人口规模呈位次型分布但首位优势在增强;位序迅速上升的城市主要位于山东省和河北省,位序显著下降的城市主要位于辽宁省。环渤海地区城市规模空间分布呈显著的区域差异和空间极化特征,且城市用地规模分布空间特征比城市人口规模分布更为突出。研究结论可为优化区域城市空间开发格局、促进人地系统可持续发展提供参考。     

基于GDP格网的中国大陆城市DMSP/OLS稳定灯光数据饱和标定方法

DMSP稳定灯光数据产品因其灰度级较低(6bit),通常导致数据在城市中心区域达到饱和,限制了其对城市化进程(如建成区面积)、社会经济发展(如能耗)等关键指标的宏观统计与高精度应用。该文提出一种GDP格网数据辅助去饱和方法,以2010年中国大陆地区DMSP/OLS稳定灯光数据饱和最为严重的36个城市为研究对象,基于该年的GDP格网数据对稳定灯光数据产品进行饱和标定,标定后各城市灯光总和均得到合理提升。为了验证方法的有效性,对标定前后的城市灯光总和与城市建成区面积和能源消耗量两个社会经济指标进行了相关分析,结果表明,标定后的相关系数分别从0.63和0.57提高到0.67和0.61,说明基于GDP格网数据标定方法能够提高稳定灯光数据的应用精度。     

1995-2008 年中国大陆电力消费量时空动态

电力消费量是定量衡量电力消费状况的一个基本指标。及时、准确地获取电力消费量的时空动态信息,对于合理配置中国电力资源具有重要的理论和现实意义。利用DMSP/OLS 稳定夜间灯光时间序列数据,在县级尺度上模拟重建了中国大陆1995-2008 年电力消费的空间格局,揭示了中国大陆同期电力消费量的时空动态过程。结果表明：① 利用DMSP/OLS数据能够比较可靠地反映中国大陆1995-2008 年电力消费量的时空动态,精度达到70%左右,具有一定的可行性。② 中国大陆1995-2008 年电力消费量以中低消费级别为主,但空间分布差异明显,占全国总面积10.69%的京津唐、沪宁杭、珠三角、山东半岛、辽中南地区、四川盆地等六大城市群地区是中国电力消费最为集中的区域,共消耗了中国39.23%的电力资源。③ 中国大陆1995-2008 年电力消费量表现出比较明显的增长趋势,电力消费量呈明显增长趋势的区域面积占全国总面积的64.00%。     

基于“重要性-敏感性-连通性”框架的云浮市生态安全格局构建北大核心CSCDCSSCI

生态安全格局构建是保障城市生态安全,实现城市可持续性发展的重要途径,也是景观生态学研究的热点领域之一。生态源地识别与空间阻力面构建一直是生态安全格局构建中的技术难点。以广东省云浮市为例,从生态系统服务重要性、生态敏感性与景观连通性三个方面识别生态源地,利用DMSP/OLS夜间灯光数据修正基本生态阻力面,并运用最小累积阻力模型判定生态廊道,从而综合构建云浮市生态安全格局。研究表明:云浮市生态源地占全市总面积的36.47%,主要分布在西部与南部的山林地。云浮市生态廊道总长度为508.87 km,其中景观廊道总长度为315.58 km,组团廊道总长度为193.29 km,呈环状辐射分布于植被覆盖相对较好的山区地带。全市16个自然保护区基本都位于生态源地范围内。构建的"重要性—敏感性—连通性"框架可以为区域生态安全格局构建提供新思路,从而有效指引相关空间规划。