地球夜晚的燈光有著怎樣的秘密？

全球夜景燈光變化又在講述怎樣的故事？

遠在地球之外的對地觀測衛(wèi)星為我們捕捉到這顆星球上各式各樣的美麗景色（如城市、漁船、火點等可見光輻射源），一束束人類智慧結(jié)晶匯成的燈光點綴在大地上，記錄著地球的美好。

今天來聽聽小編講述：如何通過PIE-Engine平臺結(jié)合夜間燈光數(shù)據(jù)探尋人類地球燈光所蘊藏的秘密？

燈光亮度往往與一個地區(qū)的發(fā)展和文明程度息息相關(guān)，從2013-2020年全球夜間燈光影像上可以看出，亮度大的區(qū)域一般人口較為稠密，跟隨夜間燈光的變化，我們可以直觀的看到世界各地的興衰往復。

俄羅斯的夜間燈光告訴我們，該國的歐洲國土與亞洲國土發(fā)展依舊失衡，從烏拉爾山以西開始，一條西伯利亞鐵路就串聯(lián)起了幾乎所有主要城市的夜光。

中東地區(qū)石油資源豐富，隨著油田伴生氣的大量燃燒，給這個地區(qū)增添了一抹獨特的夜光元素。迪拜的第一桶金來自于石油，隨著基礎(chǔ)設施建設的不斷加速，它作為中東地區(qū)經(jīng)濟和金融中心的地位已經(jīng)十分穩(wěn)固。

不過，地球上可不只有發(fā)展，還有一些地方的燈光亮度是顯著降低甚至消失的。2011年，在經(jīng)歷了內(nèi)戰(zhàn)摧殘的敘利亞已經(jīng)整個國家都陷入了混亂，隨著電力線路被連帶破壞，這個國家的夜晚出現(xiàn)了大規(guī)模的黑暗。2016年，我們已經(jīng)幾乎看不到這幾座城市的燈光，但在2017-2020年，之前消失的燈光以及幼發(fā)拉底河沿岸各個城市的燈光也在風雨飄搖中逐漸復蘇，并且，受到難民大量涌入鄰近國家的影響，它們與敘利亞接壤的邊境地區(qū)快速發(fā)展，燈光亮度愈發(fā)變強。

朝鮮半島的夜間燈光分界線明晰可見，黑暗一側(cè)只有一個城市的燈光閃耀，而明亮一側(cè)的燈光已經(jīng)接連成片，成為一片燈海。

而對于中國的發(fā)展，所有國人都是見證者。珠三角是中國開放的先行地區(qū)，廣州持續(xù)繁榮，深圳爆發(fā)式發(fā)展……這一地區(qū)的其它城市同樣在努力加快發(fā)展的步伐。

2013年的京津冀地區(qū)，很明顯可以看出一個首都、兩個直轄市、三個行政區(qū)的格局，2017年，雄安新區(qū)的設立為該地區(qū)的發(fā)展增添一股新的血液，2020年，三地的區(qū)分已經(jīng)隨著發(fā)展愈發(fā)縮小，相信這種區(qū)別會在未來京津冀一體化的戰(zhàn)略中逐漸消融。

從2013-2020年，中國的所有地區(qū)，無論是城市還是農(nóng)村，都取得了長足的發(fā)展。東北老工業(yè)基地逐漸復蘇，武漢都市圈成為中部地區(qū)崛起的戰(zhàn)略支點，西部大開發(fā)也成功激活了多個地區(qū)。

“一帶一路”的戰(zhàn)略目標是要建立一個政治互信、經(jīng)濟融合、文化包容的利益、命運和責任共同體，實現(xiàn)中國與沿線各國政治溝通、貿(mào)易暢通、資金融通、基礎(chǔ)設施聯(lián)通和民意相通。如今，我們正在向著這個目標不斷前進！

總的來說，全球夜間燈光影像呈現(xiàn)出了日間影像所無法表現(xiàn)的元素，它可以直白的顯示人類活動的社會熱點和地區(qū)問題，把這種夜間燈光的變化放在多年的尺度上去衡量，則更能體現(xiàn)出人類世界發(fā)展的快速和不均，從這個維度去感受中國的發(fā)展，也更能感受到它幾十年如一日堅持發(fā)展的可貴，世界的發(fā)展有無數(shù)種可能，而中國無疑是這個大維度的新角度、新坐標。

數(shù)據(jù)介紹

目前，應用最為廣泛的夜間燈光數(shù)據(jù)主要是美國國防氣象衛(wèi)星（Defense Meteorological Satellite Program，簡稱DMSP）搭載的可見紅外成像線性掃描業(yè)務系統(tǒng)（Operational Linescan System，簡稱OLS）數(shù)據(jù)與美國新一代國家極軌衛(wèi)星（Suomi National Polarorbiting Partnership，簡稱Suomi-NPP）搭載的可見光近紅外成像輻射傳感器（Visible Infrared Imaging Radiometer Suite，簡稱VIIRS）數(shù)據(jù)。DMSP的設計初衷是為了獲取月光照射下的云層信息，由于OLS傳感器具有較強的光電放大能力使其可探測到夜間地表微弱的近紅外輻射，能夠敏銳的捕捉到地表極光、火光以及夜間城市燈光等輻射光源，對人類的社會活動有較好的表征，從此拉開了基于夜間燈光數(shù)據(jù)開展科學研究工作的序幕。而美國航天局（NASA）在2011年成功發(fā)射的Suomi-NPP衛(wèi)星上搭載的VIIRS傳感器相比OLS具有更高的時空間分辨率且觀測尺度更大，Suomi-NPP/VIIRS數(shù)據(jù)相比傳統(tǒng)的DMSP/OLS也更具發(fā)展?jié)摿?。VIIRS數(shù)據(jù)分為經(jīng)過云掩膜處理的VCMCFG數(shù)據(jù)和云掩膜散光校正的VCMSLCFG數(shù)據(jù)兩種格式，VCMCFG就是我們今天使用的主要夜間燈光數(shù)據(jù)。

示例代碼

1.//加載全球國家行政區(qū)劃邊界數(shù)據(jù)??

2.var roi = pie.FeatureCollection('RESDC/WORLD_COUNTRY_BOUNDARY')??

3.? ? ? ? ? ? ?.filter(pie.Filter.eq("fcname", "中國"));??

4.visroi = {color: "ff0000ff", fillColor: "00000000", width: 1};??

5.Map.addLayer(roi, visroi, "中國", false);??

6.var chn =roi.getAt(0).geometry();??

7.//定位地圖中心??

8.Map.centerObject(chn, 3);??

9.??

10.//設置夜光數(shù)據(jù)預覽參數(shù)及顏色組合??

11.var visParams = {min: 0, max: 60,??

12.? ? palette:['000000','4c3300','664401','7f5501','996601','b27702',??

13.? ? 'cc8802','e59902','ffad02','ffaf02','ffb102','ffb302','ffb502',??

14.? ? 'ffb702','ffb902','ffbb02','ffbd02','ffc002','ffc202','ffc402',??

15.? ? 'ffc602','ffc801','ffca01','ffcc01','ffce01','ffd001','ffd201',??

16.? ? 'ffd501','ffd701','ffd901','ffdb01','ffdd01','ffdf01','ffe101',??

17.? ? 'ffe300','ffe500','ffe700','ffea00','ffec00','ffee00','fff000',??

18.? ? 'fff200','fff400','fff600','fff800','fffa00','fffc00','ffff00']};??

19.//定義夜光指數(shù)計算函數(shù)??

20.function calcNT(night, chn) {??

21.? ? var result = night.reduceRegion(pie.Reducer.mean(), chn, 1);??

22.? ? return result;??

23.}??

24.//循環(huán)計算影像的夜光指數(shù)??

25.var xSeries = [];??

26.var chnNT = [];??

27.for(var i = 2013; i < 2021; i ++){??

28.? ? var nightLight = pie.ImageCollection('VIIRS_VCMCFG/NIGHTTIME_LIGHTS')??

29.? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? .filterDate(i + "-01-01", i + "-12-31")??

30.? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? .map(function(image) {??

31.? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?return image.select("avg_rad").divide(1000).rename("a_r");})??

32.? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? .mean();??

33.? ? //print(String(i), nightLight);??

34.? ? Map.addLayer(nightLight, visParams, String(i), true);??

35.? ? var chnresult = calcNT(nightLight, chn);??

36.? ? xSeries.push(String(i));??

37.? ? chnNT.push(chnresult);??

38.}??

39.//動畫顯示??

40.Map.playLayersAnimation(xSeries, 0.5, 100);??

41.??

42.//添加圖例??

43.var data = {??

44.? ? title: "夜光指數(shù)",??

45.? ? colors: [ '#000000','#4c3300','#664401','#7f5501','#996601','#b27702',??

46.? ? '#cc8802','#e59902','#ffad02','#ffaf02','#ffb102','#ffb302','#ffb502',??

47.? ? '#ffb702','#ffb902','#ffbb02','#ffbd02','#ffc002','#ffc202','#ffc402',??

48.? ? '#ffc602','#ffc801','#ffca01','#ffcc01','#ffce01','#ffd001','#ffd201',??

49.? ? '#ffd501','#ffd701','#ffd901','#ffdb01','#ffdd01','#ffdf01','#ffe101',??

50.? ? '#ffe300','#ffe500','#ffe700','#ffea00','#ffec00','#ffee00','#fff000',??

51.? ? '#fff200','#fff400','#fff600','#fff800','#fffa00','#fffc00','#ffff00'],??

52.? ? step: 30??

53.};??

54.var style = {??

55.? ? top: "80%",??

56.? ? left: "40%",??

57.? ? height: "70px",??

58.? ? width: "350px"??

59.};??

60.var legend = ui.Legend(data, style);??

61.Map.addUI(legend);??

【PIE-Engine注冊地址】

https://engine.piesat.cn