基于DMSP/OLS夜间灯光数据的中国经济空间格局

基于中国2303个县域单元1998年～2013年的人均GDP和夜间灯光遥感数据,采用空间自相关分析方法研究中国县域经济发展的空间格局,结果表明：1)整体上,中国区域经济增长两极分化严重,区域发展空间格局大体保持不变.其中,东部地区的珠三角、福建沿海、长三角、山东半岛、京津唐、辽中南依旧为典型的经济发达区,成为全国性的经济增长极,但是其经济溢出效应不足;西南地区的贵州、四川行政区的边缘及西藏东南部和甘肃南部为典型的经济落后区;中西部的省会城市成为区域经济增长中心,对周边县市产生虹吸作用.2)从时间序列变化趋势来看,不同聚类类型的变化趋势差异显著.HH类型区的空间格局总体上稳定,年际变化小;LL类型区年际起伏变化大;HL类型和LH类型区变化不显著.从空间分布特征来看,HH类型和LL类型区具有集中连片分布的特征,HL类型和LH类型区趋于分散,其中HL类型呈点状分布于中西部省会城市(武汉、西安、兰州、成都、重庆、贵阳、南宁、昆明).     

成渝经济区近20年城市扩展研究——基于DMSP/OLS夜间灯光数据

【目的】研究成渝经济区城市扩展基本状况以及未来城市可能的发展方向。【方法】采用1992—2012年DMSP/OLS夜间灯光数据,运用“影像自校正方法”和“动态阈值法”对城市扩展数据进行提取,采用重心偏移相关指数、灯光指数和城市化相关指数以及指数聚类分析等方法对成渝经济区近20年来城市扩展情况进行分析。【结果】结果表明:1)灯光数据提取误差在4%以内;2)成渝经济区扩展区在1997—2007年的增加面积比例最小,同时期四川部分增加比例下滑,重庆部分持续上升;3)成渝经济区城市区重心在1992—2012年时期向东南方向波动变化,四川部分城市区/扩展区重心均先靠向成都市区然后向绵阳方向转移,重庆部分城市化区/扩展区重心位置沿东北方向较快移动;4)成渝经济区近20年来城市发展以第i类为主,四川部分城市化呈现出加速提升—持续加速—减速提升—加速提升的态势,重庆部分城市化呈现出加速提升—减速提升—加速提升—持续加速的态势。【结论】成渝经济区呈现以成都市和重庆市为两极向外不断扩展的趋势,是一种非良性发展,应注重多极化发展。采用 DMSP/OLS夜间灯光数据对成渝经济区城市扩展进行分析结果较好,对充分了解区域内城市化区域发展类型有较好的参考价值。
     

基于Landsat数据和DMSP/OLS夜间灯光数据的城市扩展提取: 以天津市为例

以天津市为例, 将多时相的Landsat TM/ETM+影像与DMSP/OLS夜间灯光数据结合起来提取城市建成区扩展信息, 并进行验证和分析。首先, 利用DMSP/OLS夜间灯光数据得到城市建成区的大致范围, 利用这个范围内的Landsat TM/ETM+数据和多波段纹理进行图像分类, 得到城市建成区的空间分布。然后, 利用分类后比较法得到城市建成区的变化信息, 将提取的建成区变化结果与利用 DMSP/OLS数据得到的城市建成区扩展信息以及基于统计数据的城市建成区变化趋势进行对比, 验证方法的有效性。结果表明, 结合DMSP/OLS数据和Landsat 数据的光谱特征以及提取的多波段纹理特征, 可有效地减少裸土与城市建成区的混淆, 与只利用光谱信息的建成区提取及变化检测相比, 得到更高的精度。因此, 结合 Landsat TM/ETM+数据和DMSP/OLS夜间灯光数据提供了一种进行大型城市建成区扩展检测的有效方法。     

珠三角城市群空间扩展格局及其驱动力因子分析——基于DMSP/OLS和NPP/VIIRS影像

目的:揭示珠三角城市群空间扩展格局及其驱动力因子。方法:以珠三角城市群9个主体城市为例,采用1992,1997,2002,2007,2012,2017年6期夜间灯光数据为数据源,提取出珠三角城市群空间范围,分别从扩展强度指数、扩展关联模型及多维驱动力机制3方面探索了珠三角城市群空间扩展过程、格局及动力机制。结果:1992-2017年珠三角城市群空间扩展格局表现为圈层辐射状扩展模式,且热点区与冷点区分布相对稳定;从珠三角城市群扩展的驱动力演化趋势看,表现出以市场力为主要驱动力因子的特征,其次是行政力与内源力,外向力的影响作用最弱,从2002-2012年动态变化角度看,后一阶段经济及社会因素对城市群空间扩展影响作用均有所减弱。结论:提出持续深化改革、加大市场主导机制、降低行政干预的政策建议,促进城市群空间结构持续优化及优势互补。     

基于DMSP/OLS灯光数据的川南经济区城镇联系研究

城镇发展及城镇联系是区域经济发展的重要研究领域。区别于传统的统计数据分析,采用2002年、2007年、2013年的夜间灯光影像数据,以传统统计数据为辅助,运用引力模型对川南经济区的城镇区位强度、空间联系进行研究,以期探寻城镇化发展趋势及城镇联系特点。结果发现:川南经济区总体形成以自贡、内江为核心,泸州、宜宾为副核心的双核双副多中心网络结构。自贡、内江的经济区位强度最强;城际联系方面,已形成双核双副的点轴状结构,城际轴带化趋势明显;区县联系层次,已形成双核双副一轴四带的结构体系,区县网络化趋势明显。区县领域的灯光数据研究为城镇空间结构及经济联系提供了一种更为细致的研究方法,丰富了城镇联系的定量研究。     

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的河北省GDP空间化方法

为了研究省域尺度上像素级GDP空间化的方法,基于NPP-VIIRS夜间灯光数据,首先去除孤立极亮像元和背景噪声,将夜间灯光总强度、线性加权灯光指数和综合灯光指数分别与河北省11地市内的各区县GDP进行相关性分析,得知夜间灯光总强度与地市内各区县GDP相关性最显著,根据每个地市中最高相关系数对应的回归模型计算每个像素对应的GDP,经过线性纠正后,生成河北省GDP密度图.结果表明,全省172个区县的平均GDP相对误差为0.10%.该方法精度较高,生成的GDP密度图可以反映河北省经济发展的现状.     

基于DMSP/OLS数据的全国空气污染物时空演变研究

基于美国国防气象卫星搭载传感器DMSP/OLS的夜间灯光遥感影像,从2000—2013年选取4年进行影像采集、影像校正等操作后,提取了灯光总量、灯光面积数据,根据年份间夜间灯光数据的增长量开展了全国各区域间的差异分析,结合空气污染物排放量进行了相关度分析。研究结果发现：（1）整体上全国夜间灯光量增幅变大,且增幅受相关年份政策影响。（2）夜间灯光总量与空气污染物排放量呈现正相关性,且两者相关系数较高;工业空气污染物与夜间灯光量相关性不断降低,同时生活空气污染物与夜间灯光量相关性不断提高。（3）夜间灯光总量与空气污染的高/高集聚区域一致性稳步提升。结合夜间灯光影像数据与空气污染数据,通过比较夜间灯光数据差异探讨空气污染物的时空演变,为我国空气污染的综合治理提供了一个新的视角。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的江西省城市化研究

城市化是衡量一个地区经济水平高低,社会发展程度的重要标志。寻找一种有效、综合、直观的表达城市化水平的方法对江西省在新形势下的发展具有深远意义。通过统计数据计算出城市化水平指数,在基于DMSP/OLS数据建立夜间灯光指数,并将两个指数进行拟合分析,确定这2个指数的相关性,利用夜间灯光指数对江西省21世纪的城市化进程进行分析,研究发现:江西省城市化水平出现北高南低的格局,区域差异较为明显;2000-2004年之间城市化水平增长明显;2000-2012年全省城市化水平增长率以U型为主;地势平坦、行政区划面积较小地区城市化水平较高。     

基于DMSP/OLS数据的全国空气污染物时空演变研究

基于美国国防气象卫星搭载传感器DMSP/OLS的夜间灯光遥感影像,从2000—2013年选取4年进行影像采集、影像校正等操作后,提取了灯光总量、灯光面积数据,根据年份间夜间灯光数据的增长量开展了全国各区域间的差异分析,结合空气污染物排放量进行了相关度分析。研究结果发现：（1）整体上全国夜间灯光量增幅变大,且增幅受相关年份政策影响。（2）夜间灯光总量与空气污染物排放量呈现正相关性,且两者相关系数较高;工业空气污染物与夜间灯光量相关性不断降低,同时生活空气污染物与夜间灯光量相关性不断提高。（3）夜间灯光总量与空气污染的高/高集聚区域一致性稳步提升。结合夜间灯光影像数据与空气污染数据,通过比较夜间灯光数据差异探讨空气污染物的时空演变,为我国空气污染的综合治理提供了一个新的视角。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的山东省土地城镇化水平时空特征分析

以2000-2013年DMSP/OLS卫星提供的夜光遥感数据为数据源,运用比较法,在RS和GIS技术的支持下,测度出山东省14年间逐年城镇用地的时空特征.结果显示:使用夜光遥感数据测度城镇用地效果较好,Kappa系数与OA值均达到精度要求;在空间分布上,较大的城镇斑块集中于济南—青岛一线,且趋于分散化;在时间变化上,山...     

基于夜间灯光数据的郑州市用地扩展特征分析

针对城市用地空间扩展难以高精度量化分析的问题,提出了一种融合夜间灯光数据、遥感影像和在线高清瓦片地图服务的量化分析方法.基于美国国防气象卫星(DMSP)的可见红外成像线性扫描业务系统(OLS)、Landsat TM和天地图在线地图,设计了夜间灯光数据中断值的精确判断方法,综合分析城市用地的扩展模式.以郑州市为例,详细介绍了不同类型扩展特征的提取方法.采用C#和Arc Engine开发了一个夜间灯光GIS原型系统.结果表明,2008年到2013年郑州市城市用地的拓展类型主要以外延型和增强型为主,所述方法精度更高,采用原型系统处理较为便捷.     

基于夜间灯光数据的武汉市建设用地扩张规律研究

选取1997年到2012年间的6期DMSP/OLS夜间灯光数据,采用基于统计数据的二分比较法,对武汉市建成区进行提取.利用建设用地扩张幅度、建设用地增长类型、城市扩张速度、城市扩展方向、城市外围轮廓的紧凑度等指标分析了武汉建设用地扩张的规律和特点.结果表明:武汉市建成区总体扩张幅度为152.2%,增长速度经历了"慢-快-慢"的交替,城市分布中心主要向东南移动,建成区的紧凑度先减小后增大.此外,通过相关性分析证明经济发展、人口和城市化之间存在强烈正相关.     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的贵州省人口分布及影响因子分析

贵州省的人口分布和经济发展是中国极不均衡的地区之一,人口空间化为了解精细人口分布特征提供有力的技术支持,并为区域发展提供指导.基于1993、2003年和2013年贵州省夜间灯光数据及常住人口统计数据建模反演得到人口分布格网图,先以常住人口统计数据为真实数据,对人口空间化结果进行精度检验,再以2013年贵州省人口分布图分别与土地利用、海拔、坡度等因子进行叠加分析,进一步探究人口分布的特征.结果表明:①20年间,人口集中于以贵阳市为中心形成集中区域,并且此区域逐年增大.②各县级区划人口集中分布在城镇,人口密度增大,集中面积增大.③贵州省46.05%的人口分布在草地区域,其次是林地和耕地,城镇用地面积较少,且人口密度大,分布集中.④按海拔梯度可将贵州省划分为三大阶梯,东部低海拔地区和西部高海拔地区的人口分布较少,中部中高海拔地区面积最大,人口总数最多.⑤贵州省大部分人口集中分布于坡度15°的区域,随坡度的增加,人口分布减少.     

基于夜间灯光数据的川渝城市建成区时空动态

通过研究川渝地区城市时空动态分布以及城市的发展趋势,以期缓解人地矛盾、优化城市空间布局。本文使用由NGDC下载的DMSP/OLS卫星F101993、F121998、F142003、F162008稳定灯光年度合成影像和NPP/VIIRS卫星2013、2018年7月的月合成影像两种夜间灯光数据。以五年为一周期,通过阈值二分法提取川渝地区城市建成区,并利用紧凑度与分形维数、标准差椭圆和城市建成区扩展时空分布特征分析川渝地区城市建城区近25年动态变化过程。结果表明：（1）两种夜间灯光数据拟合R2值约为0.7455,提取误差在3%以内,空间精度相对较高;（2）川渝地区紧凑度指数随时间推移而降低,分型维度大致呈上升态势;（3）城市建成区城市重心逐渐东移,城市拓展的方向性先降低后增强,扩展方向由西南-东北转为西北-东南方向;（4）川渝地区城市建成区不断扩展,扩展速度虽有波动但大致呈上升态势,成都、重庆的核心地位日益增强。可见在1993-2018年间,川渝地区城市群规模不断扩大,城市结构日益复杂,城市发展以外延式扩展为主,破碎程度较高;城市建成区重心呈现东移趋势,表明以重庆为核心的东部城市发展稍快于西部。     

基于夜间灯光数据的城市经济空间发展格局——以大连市为例

本研究基于2014—2018年NPP/VIIRS夜间灯光数据,利用变异系数、标准差椭圆模型、全局Moran's I指数及局部Getis-Ord G?i指数等空间分析工具,探究大连市经济发展空间演变格局,揭示其经济发展的内部差异及其发展特征.结果表明:①大连市各区市县变异系数存在差异,总体呈现下降趋势,说明大连市各区市县...     

基于夜间灯光数据的武汉市城镇用地扩张识别与空间分布特征研究

以武汉市为例,基于DSMP/OLS夜间灯光数据、多源遥感影像数据和统计年鉴数据,通过构建城镇用地复合指数,提取2000,2005和2010年3个年份的武汉市城镇用地面积,分析了武汉市城镇用地扩张的形态特征、城镇用地演变规律和影响其变化的因素.研究表明,2000年到2010年之间武汉市的城镇用地扩张速度不断加快,并呈现非紧凑型发展.城镇用地空间扩张逐渐复杂化,离散破碎之势逐年显著.位于西北和东南方向上距主城20～30km的远城区扩张强度最大;总体城镇用地空间格局基本稳定,受地理条件、空间距离、经济发展和政策指引等因素的影响,不同方向上城镇用地扩张差异化显著.     

基于时间序列夜间灯光数据的EPC预测模型

为了利用夜间灯光数据来预测电力消耗量(EPC),采用增强植被指数(EVI)实现对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)数据的校正,利用回归模型实现DMSP/OLS数据和美国国家极轨卫星搭载的可见光近红外成像辐射仪夜间灯光波段(NPP/VIIRS)数据的拟合,构建出2001-2018年的长时间序列的夜间灯光影像,并与EPC数据建立线性、二次项和乘幂回归模型,选择决定系数(R2)值相对较优、平均绝对相对误差(MARE)最小的模型为各自的最优模型.结果 表明:通过对夜间灯光影像进行校正,解决了DMSP/OLS影像数据不连续、像元饱和效应、与NPP/VIIRS影像不可比等问题;在国家尺度上,二次项模型是优选模型,校正后的夜间灯光数据与EPC的R2和MARE值分别为0.99和5.650％;在省级尺度上,基于省级单位与EPC建立的优选模型的R2值和MARE值分别为0.878和28.783％;在省级尺度上,基于时间序列建立的夜间灯光数据与EPC的R2和MARE值分别为0.972和7.286％;省级单位长时间建模精度高于基于省级单位建模的精度.     

基于数字摄像的双目标法测量夜间能见度

利用数码相机拍摄图像,模拟人眼对能见度进行测量是最理想的道路能见度探测方法,它具有极强的实用价值。本文介描述了基于数字摄像的双目标法测量夜间能见度。所谓双目标法就是利用数码相机拍摄地平线附近的两个距离不同的目标物(这里采用的是两个路灯),并将这两个目标物呈现在同一张图像上。这样保证了拍摄的两个目标不会存在时间的差异。该方法消除了大气消光系数、亮度阈值的测量,从而使得夜间能见度的测量变得简单可行。并且将测量的结果与气象局发布的能见度值进行了比较。     

成渝经济区近20年城市扩展研究——基于DMSP/OLS夜间灯光数据

【目的】研究成渝经济区城市扩展基本状况以及未来城市可能的发展方向。【方法】采用1992—2012年DMSP/OLS夜间灯光数据,运用"影像自校正方法"和"动态阈值法"对城市扩展数据进行提取,采用重心偏移相关指数、灯光指数和城市化相关指数以及指数聚类分析等方法对成渝经济区近20年来城市扩展情况进行分析。【结果】结果表明:1)灯光数据提取误差在4%以内;2)成渝经济区扩展区在1997—2007年的增加面积比例最小,同时期四川部分增加比例下滑,重庆部分持续上升;3)成渝经济区城市区重心在1992—2012年时期向东南方向波动变化,四川部分城市区/扩展区重心均先靠向成都市区然后向绵阳方向转移,重庆部分城市化区/扩展区重心位置沿东北方向较快移动;4)成渝经济区近20年来城市发展以第i类为主,四川部分城市化呈现出加速提升—持续加速—减速提升—加速提升的态势,重庆部分城市化呈现出加速提升—减速提升—加速提升—持续加速的态势。【结论】成渝经济区呈现以成都市和重庆市为两极向外不断扩展的趋势,是一种非良性发展,应注重多极化发展。采用DMSP/OLS夜间灯光数据对成渝经济区城市扩展进行分析结果较好,对充分了解区域内城市化区域发展类型有较好的参考价值。     

青藏高原城镇化水平时空动态及影响因素——基于长时间序列夜间灯光数据的分析

基于长时间序列夜间灯光数据集构建复合灯光指数(compounded night light index,CNLI),量化了青藏高原1992-2018年城镇化水平动态变化.在省级行政区、地级行政区、县级行政区和流域等多个尺度上分析了青藏高原城镇化水平变化过程,揭示了青藏高原城镇化水平空间集聚特征以及不同时间段城镇化水平的影响因素.结果表明：青藏高原1992-2018年的总体城镇化水平呈加速增长趋势并且内部存在显著的空间差异,CNLI由1.03×10^-4增长到4.46×10^-3,大约增长了42倍;青藏高原高城镇化水平聚集区面积和数量均显著增大,在西宁周边、拉萨周边和区域的东南边缘形成了3大高城镇化水平聚集区;此外,青藏高原城镇化水平动态变化主要受到交通和地形的影响,交通要素的影响在不断加强.本研究基于长时间序列夜间灯光数据集的城镇化水平动态变化分析方法具有普适性,可用于其他统计资料不完善的地区的城镇化水平分析.