夜間燈光數(shù)據(jù)研究的現(xiàn)狀與趨勢(shì)

尹曉雪

摘要 運(yùn)用遙感與GIS技術(shù)，基于DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)利用燈光閾值提取法，結(jié)合其他一些相關(guān)方法進(jìn)行夜間燈光數(shù)據(jù)的一些綜合性研究，實(shí)踐證明：采用閾值方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)城市地區(qū)用地信息的有效提取，本文就是結(jié)合夜間燈光數(shù)據(jù)及其相關(guān)方法進(jìn)行綜合性論述。

【關(guān)鍵詞】夜間燈光數(shù)據(jù) 研究方法 研究領(lǐng)域

1 引言

全球DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)，主要是由美國(guó)地理數(shù)據(jù)中心所提供的，而夜間燈光數(shù)據(jù)正是由此得來。其主要包括的產(chǎn)品穩(wěn)定燈光數(shù)據(jù)，以及負(fù)荷標(biāo)定和非輻射標(biāo)定夜間燈光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，而穩(wěn)定夜間燈光數(shù)據(jù)所包括的地點(diǎn)，主要以城鎮(zhèn)等燈光具有一定穩(wěn)定性的特點(diǎn)，而去除了短暫性事件如火災(zāi)等，此數(shù)據(jù)這個(gè)時(shí)候就有了大約lkm的數(shù)據(jù)空間分辨率，63級(jí)的數(shù)據(jù)值，其中夜間燈光數(shù)據(jù)在對(duì)數(shù)據(jù)的獲取上，有著較強(qiáng)的獲取性，無需較大的處理量，亮度指標(biāo)可以對(duì)空間經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行反映等方面的優(yōu)勢(shì)，在研究長(zhǎng)時(shí)間和大尺度的城市群空間擴(kuò)展是非常適合的。

2 發(fā)展背景

針對(duì)城市區(qū)域人類活動(dòng)的廣度還有強(qiáng)度，DMSP/OLS夜間燈光均可以進(jìn)行全面的表征，同時(shí)對(duì)于城市體系時(shí)光所關(guān)聯(lián)的各種矢量網(wǎng)絡(luò)要素之間，具有著明顯的聯(lián)系。不但如此，在對(duì)城市體系時(shí)空評(píng)估上，DMSP/OLS夜間燈光在讓單一統(tǒng)計(jì)指標(biāo)所存在的缺陷得到較好改善的同時(shí)，也對(duì)綜合指標(biāo)體系所存在的過度性等不足進(jìn)行了完善，對(duì)單一評(píng)估指標(biāo)和綜合指標(biāo)體系，從理論上進(jìn)行了深度的融合，而且通過實(shí)證發(fā)現(xiàn)，在分析我國(guó)大陸地區(qū)城市體系等級(jí)結(jié)構(gòu)，還有其在空間上所采取的格局上都是切實(shí)可行的，而且還能夠?qū)Υ朔N可行性實(shí)施相應(yīng)的評(píng)估。

3 研究方法

從最近幾年來發(fā)展的趨勢(shì)來看，城市建設(shè)的步伐越來越快，由此在城市建成區(qū)的提取上讓DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)得到了諸多的應(yīng)用。現(xiàn)階段所采取的提取方式，其中有很大一部分因素，是因?yàn)樵诳臻g分辨率上，DMSP/OLS數(shù)據(jù)與AVHRR是相同的，由此就為更大尺度城市的研究提供了一種好的手段，有利于獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)的獲取。主要集中在如下幾種方法：

3.1 經(jīng)驗(yàn)閾值法

因?yàn)樵谘芯看朔椒ㄉ?，主要是基于前人所研究的基礎(chǔ)，并且和自身有關(guān)的背景知識(shí)緊密結(jié)合從而進(jìn)行確定的，基于此，在全部方法當(dāng)中，此種方法自然而然的就成為了一個(gè)非常方便，并且有著較高實(shí)現(xiàn)性的一種方法。與此同時(shí)，雖然此種方法無需依賴于其他數(shù)據(jù)實(shí)施輔助，但所提取的結(jié)果，會(huì)因?yàn)檠芯空叩牟煌l(fā)生改變，主觀性非常的強(qiáng)。

3.2 突變檢測(cè)法

對(duì)于城市區(qū)域多邊形在各個(gè)閾值下的邊長(zhǎng)，都是需要獲取的，只有這樣才可以實(shí)現(xiàn)此種方法，而且也需要較多的處理操作，增加了工作的強(qiáng)度，不具有較為快捷的操作，但此種方法無需依賴于其他輔助數(shù)據(jù)的支撐，借助代碼，能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)比后兩種方法較高的自動(dòng)化。除此之外，夜間燈光數(shù)據(jù)自身，對(duì)最終閥值的確定起著重要的作用，客觀性比較強(qiáng)，同時(shí)和城市建成區(qū)自身的具體情況相符合。

3.3 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比較法

此種方法有著較高的便捷性，極易借助編程的方法而實(shí)現(xiàn)。但此種方法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，離不開研究區(qū)域建成區(qū)所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)為支撐，基于受到來自于輔助數(shù)據(jù)的約束。同時(shí)對(duì)于城市建成區(qū)的面積，在未獲取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的條件下也是無法虎丘的，不可以用于估算未知城市建成區(qū)的面積。

3.4 較高分辨率影像數(shù)據(jù)空間比較法

此種方法在對(duì)城市建成區(qū)獲取上，主要是基于TM影像的基礎(chǔ)上而實(shí)現(xiàn)的，而且以此作為主要的標(biāo)準(zhǔn)，用以提取夜間燈光的數(shù)據(jù)，可以最大化的利用城市建成區(qū)的空間特征。

4 研究領(lǐng)域

在美國(guó)對(duì)DMSP/OLS實(shí)施發(fā)射，對(duì)于各個(gè)類型城市所發(fā)出的燈光，此衛(wèi)星傳感器都可以進(jìn)行有效的捕捉，其中包含如交通等各種各樣強(qiáng)度的等。基于此，在提取城鎮(zhèn)信息上，這讓DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)得到了諸多的應(yīng)用，主要包括如下方面：

4.1 環(huán)境方面

從現(xiàn)階段的實(shí)際情況來看，城市有著越明亮的燈光，那就會(huì)有著越嚴(yán)重的光污染，在對(duì)光污染研究上，可采用夜間燈光數(shù)據(jù)，而且和GIS技術(shù)相結(jié)合，通過將直接和間接光污染兩者相互疊加，可以獲取到地區(qū)光污染的等級(jí)圖，并且通過分析，能夠獲取到在傳播和發(fā)展上光污染的過程和趨勢(shì)。

4.2 災(zāi)害

在監(jiān)測(cè)火災(zāi)上，可以借助DMSP/OLS夜間燈光影像而實(shí)現(xiàn)，為治理火災(zāi)和保護(hù)資源提供了必不可少的信息。

4.3 能源

開采石油期間會(huì)有非常多的天然氣產(chǎn)生，因?yàn)檫\(yùn)輸?shù)忍烊粴馓幚砑夹g(shù)設(shè)施，在所需要的成本上需要支出的比較多，這讓大部分油氣公司在處理方式上，選擇了直接焚燒的方式。而DMSP/OLS夜間燈光影像的出現(xiàn)，則可以為燃燒天然氣等方面提供有效的信息，杜絕油氣公司浪費(fèi)的現(xiàn)象。

4.4 漁業(yè)

在對(duì)捕魚業(yè)跟蹤上，可以說漁火監(jiān)測(cè)提供了重要的支撐，可以用于估算魚類的數(shù)量，為魚類的長(zhǎng)期發(fā)展管理提供了非常重要的信息。

4.5 城鎮(zhèn)

對(duì)于人類活動(dòng)和城鎮(zhèn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)，DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)可以從多個(gè)角度領(lǐng)域進(jìn)行反映，可以在城鎮(zhèn)發(fā)展當(dāng)中進(jìn)行綜合性的應(yīng)用，可以讓城鎮(zhèn)發(fā)展期間所在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上存在的不足得到有效的彌補(bǔ)。

5 發(fā)展趨勢(shì)

在未來的研究趨勢(shì)上，夜光遙感數(shù)據(jù)主要集中在如下幾個(gè)方面：

（1）保證數(shù)據(jù)具有高度的一致性和相應(yīng)的兼容性?，F(xiàn)階段，針對(duì)研究領(lǐng)域所存在的不同，能夠?qū)τ蒁MSP/OLS所衍生的數(shù)據(jù)集進(jìn)行采用，但數(shù)據(jù)在兼容性和一致性方面仍然存在一定的限制，基于此，在校準(zhǔn)不同衛(wèi)星等后，為研究領(lǐng)域提供有著較好穩(wěn)健性的數(shù)據(jù)，促進(jìn)其得到深入的發(fā)展。

（2）提供高數(shù)據(jù)質(zhì)量和全新的性能方法。在對(duì)夜間燈光數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高上，可以說輻射校正和減少飽和效應(yīng)是非常重要的方法。

（3）交叉研究多個(gè)學(xué)科。在有效促進(jìn)各個(gè)學(xué)科之間進(jìn)一步發(fā)展上，可以說學(xué)科背景不同的學(xué)者進(jìn)行交流，在這其中發(fā)揮著重要的意義。

（4）綜合應(yīng)用遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)在研究上。緊密結(jié)合其他遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可以起到互補(bǔ)的效果，將DMSP/OLS的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到最大，繼而能夠在更多的領(lǐng)域上對(duì)此衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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