基于MODIS和VIIRS遥感图像的苏禄-苏拉威西海内孤立波特征研究

苏禄海和苏拉威西海是内孤立波频发海域,本文基于2016年10月至2019年9月的中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)和可见光红外成像辐射计(Visible Infrared Imaging Radiometer,VIIRS)光学遥感数据开展了苏禄海和苏拉威西海的内孤立波特征分析研究。空间分布特征表明,苏禄群岛的西北部海域(118°—121°E, 6°—10°N)和苏拉威西海南部海域为内孤立波多发区域。苏拉威西海南部海域存在南向和西向交叉传播的内孤立波。苏禄海和苏拉威西海的内孤立波波峰线最长可达400—500km,主要集中在100—150km范围内。利用射线追踪法结合遥感图像分析表明,锡布图岛和锡穆努尔岛附近海域存在4个内波发生源,生成的内孤立波分别向苏禄海的西北方向和苏拉威海的东南方向传播。遥感观测表明苏拉威西海也存在自东向西传播的内孤立波,共有3个发生源,位于邦加岛与比亚罗岛附近海域。苏禄海的内孤立波主要向西北方向传播,其传播速度在2m/s左右。苏拉威西海自东向西传播的内孤立波的速度在3.1m/s左右,自北向南传播的内孤立波的速度为3.0m/s左右。     

粤港澳大湾区建成区扩张时空特征分析

本文首先基于1992-2019年的夜间灯光数据(DMSP-OLS、NPP-VIIRS),参考粤港澳大湾区建成区面积数据,对比确定灯光阈值,提取出大湾区建成区边界;然后从扩张模式、扩张速度、扩张程度3个方面定量分析了大湾区建成区扩展时空特征;最后结合景观生态学方法分析了大湾区建成区扩展的时空格局特征。研究表明:①粤港澳大湾区城市群重心1992年位于东莞市内,2019年迁移至广州市,形成了以广州市为中心的珠三角地区发展核心区域;②整区扩展区域一体化,蔓延速度有所下降,蔓延程度增强,珠三角地区向周围城市的辐射能力不断增强;③城市扩展主要以珠三角地区为中心沿交通线呈倒"V"发展。     

京沪高铁站点对周边地区的经济带动效应研究——来自DMSP/OLS和NPP/VIIRS卫星灯光数据的证据

随着中国高铁建设的全面铺开,高铁新城正在成为许多城市发展的“新引擎”。本研究以京沪高铁站点为例,分析沿线高铁站点对周边地区的经济带动效应。由于相关社会经济数据的匮乏,文章应用DMSP/OLS和NPP/VIIRS卫星灯光数据结合距离圈层法对京沪高铁站点的经济效应进行评估。研究结果表明,高铁开通后,中等规模城市所在的高铁站点周边地区受益最大,其次是大城市高铁站点的周边地区,而居于小城市的高铁站点对周边地区的带动效果不明显。     

黄河流域能源消费碳排放时空格局演变及影响因素——基于DMSP/OLS与NPP/VIIRS夜间灯光数据

科学估算并动态监测长时间序列区域能源消费碳排放发展态势,是制定、实施及评估地区碳减排策略的科学依据和基础保障。基于构建的长时间序列可相互比较的DMSP/OLS与NPP/VIIRS两种夜间灯光数据集,本文模拟了2000—2018年黄河流域能源消费碳排放的时空变化特征,并从流域地理分异的角度对其影响因素进行解析。结果表明：① 2000—2018年黄河流域能源消费碳排放呈现总量不断上升但增长速率下降的态势,整体表现出收敛趋势,但还未达到碳峰值;流域内部碳排放总量呈中游>下游>上游的地理分异特征。② 以黄河干流及主要支流为串联的核心城市形成了若干规模不一的高密度碳排放中心。③ 黄河流域碳排放呈显著的正的全局空间自相关,并形成了以晋陕蒙资源型城市为依托的中上游碳排放高-高集聚,以及上游甘青宁地区为主的碳排放低-低集聚。④ 经济发展水平对碳排放空间分异的影响力始终最强,其次为城镇化水平与人口规模,“GDP+”能源结构、能源强度与产业结构所主导的交互作用是导致碳排放持续增长的主要推动力。从构建流域生命共同体的视角出发,结合黄河流域自然环境特点与经济社会特征,并统筹上下游、左右岸、干支流之间的关系,分区施策与分时施策并行,对实现以碳减排为目标的黄河流域生态保护与可持续发展意义重大。     

黄河流域乡镇人口—经济增长与收缩格局及影响因素

增长与收缩是区域转型发展过程中的世界性议题,然而其判别标准与驱动机制研究还比较薄弱。因而,论文构建人口、经济增长与收缩的判别标准和理论(驱动力—结果—响应)分析框架,利用统计数据与NPP/VIIRS系列遥感数据,借助ArcGIS可视化分析工具和广义加性模型探究黄河流域5268个乡镇增长与收缩的格局及影响因素。结果发现：黄河流域乡镇人口、经济增长与收缩并存,人口收缩乡镇主要集中在“几字湾”地区,经济收缩乡镇主要集中在上、中游地区,关中、中原以及山东半岛城市群是人口—经济增长的核心区域。乡镇增长与收缩可分为持续增长型(6.4%)、转型增长型(5.8%)、缓慢增长型(42.4%)与持续收缩型(45.4%)4种,增长型乡镇主要分布在下游地区,收缩型乡镇主要分布在上、中游地区,其中技术密集型、劳动密集型城市的乡镇增长态势明显,资源型城市收缩型乡镇所占比重较大。自然条件的多个阈值表明平原地区、高海拔地区的乡镇均存在增长优势,规模经济与交通区位整体对乡镇增长具有促进作用,但涓滴效应与外部性会造成乡镇的收缩。不同增长与收缩类型的乡镇应当探索因地制宜的增长与转型路径。     

NPP-VIIRS热红外数据地表温度反演方法研究

地表温度作为监测陆地表面与大气变化的重要参数,对于研究地表能量平衡和全球气候变化具有重要作用。可见光红外成像辐射仪套件（Visible Infrared Imaging Radiometer Suite,VIIRS）是搭载在新一代对地观测卫星NPP上的一个重要传感器。与其他传感器相比,VIIRS拥有更高的空间分辨率。分裂窗算法是反演地表温度最常用的方法,主要是利用两个热红外通道来反演地表温度,经过多年的研究和改进,发展了多种形式的分裂窗算法。由于过去很少有人利用VIIRS数据对多种分裂窗算法进行对比分析,因此利用VIIRS传感器上M15和M16两个热红外通道数据计算辐亮度和星上亮温,采用多种形式的分裂窗算法反演获得多组地表温度数据,再利用海拉尔野外观测站点的实测数据对结果进行验证,对比各算法精度,得到反演精度较高的算法。结果显示PR84算法的反演误差最大达到1.8 K,其余各算法反演地表温度的RMSE都在1.5 K以内,算法中加入二次项和水汽项可以提高算法精度,其中BL95的算法精度最高达到了1.23 K。研究结果表明,BL95算法更适用于VIIRS热红外数据地表温度反演。     

基于夜间灯光数据的东北三省城市空间格局演变研究

基于1992年、 1997年、 2002年、 2007年、 2012年和2017年夜间灯光数据提取得到东北三省的城市建成区, 计算了各省及整体灯光重心位置, 统计了各类资源型城市的灯光总量等指标的变化情况并讨论了灯光变化的影响因素。利用对数变换将DMSP和VIIRS夜间灯光数据的DN值变换到同一范围, 从而提高了研究的时效性。结果表明： 得益于区位、 交通、 政策等优势, 近25年来, 沈阳、 大连、 哈尔滨和长春等区域中心城市持续发展, 对灯光重心的拉动作用明显且不断增强, 各省的灯光重心及东北三省整体灯光重心均向哈尔滨 - 长春 - 沈阳一线靠拢。非资源型城市与资源型城市的发展差距逐步加大, 且资源型城市整体发展较为缓慢。在非资源型城市中, 沈阳、 大连、 哈尔滨和长春的灯光总量始终保持较快增长, 与其他城市相比始终保持绝对优势。资源再生型城市的发展情况各不相同, 内部差异尚不明显。资源成熟型城市个体间差异逐步加大, 而资源衰退型城市之间的差异较小。整体上, 东北三省城市发展的两极分化和区域不均衡现象愈加突出。     

基于VIIRS夜间灯光的中国城市中心的分异特征及其影响因素

城市多中心是现代城市发展的重要趋势,精准识别城市中心和理解城市中心形成机制对推进以人为核心的新型城镇化具有十分重要的意义。基于VIIRS夜间灯光数据设计出城市中心识别方法,对全国286个地级以上城市的城市中心进行识别,从城市中心数和中心发展的均衡度两个方面对城市中心的分异特征及影响因素进行分析。结果表明：① 在全国286个城市中识别出181个多中心城市,所识别的城市中心与城市规划中心具有很大程度一致性,识别结果具有一定的可靠性。② 城市中心数表现为“东多西少”的空间格局,并随城市规模等级的增加呈现“S”型递增趋势。③ 城市中心发展的均衡度呈现“东高西低”的空间格局,并随城市规模等级的增加呈现稳定递增,到特大型城市基本保持稳定。④ 河流对市区的分割、市区是否临海以及市区平地占比等自然地理因素对城市中心发展具有影响,但是社会经济因素影响更大;社会经济因素中,轨道交通站点数、市辖区人口数、城市规模等级、地区生产总值、第三产业占地区生产总值比例、固定资产投资对城市中心发展具有显著影响。     

基于卫星遥感和POI数据的人口空间化研究——以广州市为例

以广州市为例,基于NPP/VIIRS夜间灯光、土地利用、POI（Points of Interest）等自然地理和社会经济因素,构建了人口空间化指标体系,采用主成分赋权法确定人口分布权重,利用GIS技术对人口统计数据进行了空间化处理。结果显示：综合考虑了自然地理和社会经济因素的人口空间化结果与真实的人口空间格局相吻合,空间分辨率为30 m,且相对误差绝对值＜25%的乡镇有62个,所占比例为36.47%;而不加POI数据得到的人口空间化结果,相对绝对值＜25%的乡镇有33个,所占比例约为20%,精度明显降低。结果表明：1）综合考虑NPP/VIIRS夜间灯光、土地利用、POI等自然地理和社会经济因素,有助于实现精度较高的人口空间化结果;2）将能够反映微观细节信息的POI数据引入人口空间化研究,扩展了人口空间化的数据源,并且可以提高人口空间化结果的精度。     

DMSP/OLS和VIIRS/DNB夜间灯光影像的校正及拟合

运用不变目标法对DMSP/OLS影像数据进行了相互校正、连续性校正和过饱和校正,以校正后的DMSP/OLS数据为参考对VⅡRS/DNB数据进行了重分类,利用两者影像数据在时间与空间中的重叠区域拟合VⅡRS/DNB数据,并对结果进行了评价,目的是获得长时间序列连续稳定的夜间灯光数据。同时建立了新疆区域校正后影像数据与社会经济指标中年末人口总数、生产总值、平均每天耗电量、建设用地之间的关系,探讨了夜间灯光数据在长时间序列下模拟社会经济参量的能力。结果表明,运用不变目标法校正后的夜间灯光影像更稳定、更连续,缩小了VⅡRS/DNB数据与DMSP/OLS数据像元DN值量级差异,使长时间序列下的灯光数据具有可比性。校正后长时间序列夜间灯光数据与社会经济参量的相关性高,说明校正后的长时间序列灯光影像数据在省级尺度上与社会经济指标契合。