基于DMSP/OLS夜间灯光数据的城市空间扩展研究综述

不同于传统的遥感探测器,DMSP/OLS可获取居民地、车流、渔船等夜间灯光信号,被广泛地应用于城市空间扩展研究中。目前,基于灯光数据的城市扩展研究很多,但缺乏对该领域研究进展的系统性分析与总结。基于此,分析比较现有研究实例,从阈值设定法提取城区和灯光数据城市监测两方面展开讨论,分析目前研究欠缺之处并探讨解决方案。同时,构建新型城市重心模型,进行实例分析,最后展望夜间灯光数据在城市空间扩展方面的研究趋势:1加强对数据本身处理方法的研究;2充分利用灯光强度信息;3构建新型指标反映城市扩展。     

黄渤海海水中丙烯酸的生成与降解

本文在黄渤海海域对β-二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)降解产生丙烯酸和丙烯酸的降解过程做了初步研究。结果表明,海水中有明显的DMSP降解和丙烯酸的生成现象。在DMSP降解初期,DMSP不断降解,丙烯酸则在经过1h后浓度开始上升,达到最大值后再次下降。起始DMSP浓度越高,降解得越完全,且丙烯酸最大值越大。在观测的5h内,丙烯酸的表观降解速率总是大于DMSP的表观降解速率,且两者都与初始浓度成正相关。在丙烯酸的降解过程中,黑暗条件下起始浓度越大,丙烯酸变化速率越大,而光照条件下则恰好相反。光化学反应中前2h表现为丙烯酸的光化学生成,而后2h表现为光化学降解。     

海水悬浮颗粒物中DMSP顶空GC测定研究

二甲基硫（ＤＭＳ）在大气化学和全球生物地球化学循环中起了重要作用,是影响气候变化的重要痕量气体。ＤＭＳ的前身是β－二甲巯基丙酸（ＤＭＳＰ）。采用顶空气相色谱法（ＧＣ）测定海水悬浮颗粒物中ＤＭＳＰ。对实验材料的选择、取样操作、温度的影响、平衡时间的影响和样品保存等问题进行了探讨。该方法精密度为６．９％,回收率为８５％。     

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。     

Distribution and cycling of dimethylsulfide (DMS) and dimethylsulfoniopropionate (DMSP) in the sea-surface microlayer of the Yellow Sea, China, in spring

The distributions of dimethylsulfide (DMS) and its precursor, dimethylsulfoniopropionate (DMSP), were examined in the surface microlayer and corresponding subsurface water of the Yellow Sea, China, in April 2006. The average concentrations of DMS and DMSP of dissolved (DMSPd) and particulate (DMSPp) forms were 5.42 (1.78–12.75), 9.22 (2.85–19.73) and 17.50 (4.33–36.09) nmol L⁻¹ in the subsurface water, and those in the surface microlayer were 4.92 (1.69–10.66), 17.08 (3.13–38.82) and 22.54 (4.85–47.24) nmol L⁻¹, respectively. The enrichment factor (EF) of DMS in the microlayer ranged from 0.47 to 2.24 with a mean of 0.98. In contrast, DMSPd and DMSPp appeared to be enriched in the microlayer with average EFs of 1.98 and 1.39, respectively. A close correlation of integrated DMS, DMSPp and chlorophyll a concentrations for compiled data from all stations in the microlayer and the subsurface water indicated that phytoplankton biomass might play an important role in controlling the distributions of biogenic sulfurs in the study area. Moreover, a statistically significant relationship was found between the microlayer concentrations of DMS, DMSP and chlorophyll a and their subsurface water concentrations, suggesting a close linkage between these two water compartments. Interestingly, we observed higher biological production rates and consumption rates of DMS in the microlayer relative to the subsurface water. Furthermore, the DMS production rates were closely correlated both with DMSPd and chlorophyll a concentrations. Our study showed that the major sink of DMS in microlayer was escape into the atmosphere, which greatly exceeded its bacterial consumption. A preliminary estimate for average flux of DMS from the Yellow Sea to the atmosphere was 6.41 μmol m⁻² d⁻¹ during spring.     

塔玛亚历山大藻生成二甲基硫和二甲基硫丙酸的实验研究

主要研究在封闭培养条件下塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense)生长周期内藻体细胞的二甲基硫丙酸（DMSP（）含量以及释放至水体的二甲基硫（DMS）含量，结果表明：（1）塔玛亚历山大藻藻体细胞DMSP含量变化与该藻细胞数量动态变化趋势相一致，在生长周期的第7天最高值；（2）藻体细胞的DMSP含量以及释放至水体的DMS含量均与藻体细胞数量有显著相关；（3）单位细胞DMSP生成量的变化与DMS释放量变化呈现相反的趋势，在DMS释放量最高时，单位细胞DMSP生成量最低。     

The desaturation method of DMSP/OLS nighttime light data based on vector data: taking the rapidly urbanized China as an example

The saturation of night light data caused by sensor defects conceals the differences and details of light luminance in the urban area, which greatly limits the application of Nighttime Light (NTL) in the study of urbanization. Although some methods have been proposed to mitigate the saturation of NTL data, the research of desaturation is worth further advancing due to its shortcomings in highlighting light differences and spatial resolution. Therefore, we propose a new spectral index, the Vector Data Adjusted NTL Index (VDANTLI) after analyzing the influence of different auxiliary parameters on saturation elimination. Then, we select the three most developed urban agglomerations in China and make a series of qualitative and quantitative analysis. The results of various assessments confirm that VDANTLI can effectively alleviate NTL saturation and enhance urban lighting differences. Moreover, by dynamically adjusting the length of the grid and single-phase vector data modified time-series NTL data, we further achieve the resolution-series and time-series VDANTLI. Therefore, compared with previous desaturation models, the VDANTLI can be used as an effective indicator and even an indispensable basic data for urbanization research and socio-economic spatial analysis because of its unique advantages in spatial resolution and the capability in time-series native NTL desaturation.     

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。     

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。     

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。