【小北Gis雜談】夜間燈光數(shù)據(jù)有什么用?

夜間燈光年度數(shù)據(jù)來(lái)自DMSP/OLS和NPP/VIIRS兩種夜光遙感影像數(shù)據(jù):
1.DMSP/OLS(舊) 1992-2013年間由美國(guó)軍事氣象衛(wèi)星(DMSP)搭載的線性掃描業(yè)務(wù)系統(tǒng)(OLS)拍攝。2.NPP-VIIRS(新) ?從2012年至今,數(shù)據(jù)由Suomi國(guó)家極軌道伙伴關(guān)系衛(wèi)星(SNPP)搭載的可見光紅外成像輻射儀(VIIRS)拍攝。
兩種數(shù)據(jù)區(qū)別主要包括如下幾個(gè)方面:①衛(wèi)星傳感器參數(shù)不一樣,生產(chǎn)兩種數(shù)據(jù)的衛(wèi)星過(guò)境時(shí)間有差異,傳感器敏感程度也存在較大差異;
②兩種數(shù)據(jù)的空間分辨率不一樣,NPP/VIIRS 數(shù)據(jù)具備更高的空間分辨率,可以探測(cè)到更微弱的燈光輻射;
③光譜響應(yīng)方式不一樣,DMSP/OLS 數(shù)據(jù)以灰度值來(lái)表示夜間平均燈光強(qiáng)度,而 NPP/VIIRS數(shù)據(jù)則準(zhǔn)確地記錄了夜光輻射強(qiáng)度;
④DMSP/OLS 數(shù)據(jù)存在著明顯的“天花板效應(yīng)”,“天花板效應(yīng)”主要是指部分實(shí)際灰度值大于 63 的像元卻只能以 63 來(lái)表示。
通常來(lái)說(shuō),衛(wèi)星傳感器獲取的主要是地表的太陽(yáng)輻射反射信號(hào),而夜光衛(wèi)星傳感器獨(dú)辟蹊徑,采集的是夜間燈光、火光等產(chǎn)生的輻射信號(hào)。
傳感器在夜間工作,能探測(cè)到城市燈光甚至小規(guī)模居民地、車流等發(fā)出的低強(qiáng)度燈光,并使之區(qū)別于黑暗的鄉(xiāng)村背景。因此,夜間燈光影像可作為人類活動(dòng)的表征,成為了人類活動(dòng)監(jiān)測(cè)研究的良好數(shù)據(jù)源。
使用夜光遙感數(shù)據(jù)主要有以下兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì):第一,它不依賴于高空間分辨率,它的影像分辨率通常在1-10km左右,因而影像數(shù)據(jù)量非常小,甚至不到TM數(shù)據(jù)的1%,在對(duì)夜光數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)更加簡(jiǎn)便;
第二,夜間燈光影像能反映綜合性信息,它涵蓋了交通道路、居民地等與人口、城市等因子分布密切相關(guān)的信息。
因此,在用燈光數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)需再單獨(dú)考慮這些因素, 目前,夜間燈光數(shù)據(jù)主要用于城鎮(zhèn)擴(kuò)展研究,社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子估算以及其它環(huán)境、災(zāi)害、漁業(yè)、能源等領(lǐng)域。
1. 城鎮(zhèn)擴(kuò)展監(jiān)測(cè) ?當(dāng)今世界處于一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期,傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法提供的城區(qū)范圍往往還沒有發(fā)揮作用就已經(jīng)變化。反映人類活動(dòng)特征的夜間燈光影像以城鎮(zhèn)為靶區(qū),為城鎮(zhèn)擴(kuò)展監(jiān)測(cè)提供了準(zhǔn)確、直接、節(jié)約、省時(shí)的方法。
2. 社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子估計(jì) ? 燈光影像上亮區(qū)和暗區(qū)的對(duì)比使之成為研究密集人類活動(dòng)及其影響的一個(gè)有力工具。明顯地,燈光強(qiáng)弱與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子間存在正相關(guān)關(guān)系,利用這種定量關(guān)系可以開展社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子估計(jì)研究,如城市化水平估計(jì)、人口分布估計(jì)、GDP、能耗量、碳排放量等因子估計(jì)
3. 其它方面 ? 除了社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)研究,夜間燈光影像還被嘗試應(yīng)用于環(huán)境、災(zāi)害、漁業(yè)、能源等領(lǐng)域。目前,利用該影像在光污染傳播空間分析、火災(zāi)治理和資源保護(hù)、漁業(yè)監(jiān)測(cè)、天然氣焚燒監(jiān)測(cè)等方面進(jìn)行了一些探索性研究。????
中國(guó)夜間燈光年度數(shù)據(jù)集是基于1992-2013年DMSP/OLS和2012年至今的NPP-VIIRS衛(wèi)星夜光遙感影像數(shù)據(jù),處理生成的全國(guó)1992年以來(lái)的逐年度夜間燈光亮度數(shù)據(jù)。其中DMSP/OLS夜光數(shù)據(jù)時(shí)間覆蓋1992-2013年,空間分辨率0.008度。NPP/VIIRS夜光數(shù)據(jù)時(shí)間覆蓋2012年至今,空間分辨率0.004度。兩套數(shù)據(jù)來(lái)自不同的衛(wèi)星傳感器,本數(shù)據(jù)集未進(jìn)行一致化處理,使用時(shí)請(qǐng)注意數(shù)值差別。