融合灯光强度和斑块空间分布特征的贫困区域识别模型构建——以山西省为例

贫困区域识别对于国家实施精准扶贫方略具有重要作用。基于山西省2013~2017年NPP-VIIRS夜间灯光数据,提取灯光总强度、平均灯光强度、灯光斑块面积、最大斑块灯光强度、灯光斑块聚集度等参数,应用方差分析方法检验贫困县与非贫困县的参数差异;以2013年NPP-VIIRS数据构建贫困区域识别模型,并应用于2014~2017年的贫困县识别。结果表明：模型的综合识别准确率为71.43%~77.31%,贫困县识别精度较高,为79.31%~86.21%,非贫困县识别精度为59.02%~73.77%。除了灯光强度参数,模型中包含灯光斑块空间分布特征参数能够提高总体精度。进一步分析贫困概率与GDP关系、不同类型县的贫困概率年际变化,可以认为：夜间灯光数据能够用于贫困区域识别和退出评估,融合灯光强度与灯光斑块空间分布特征有助于提高贫困区域识别精度。     

像元尺度土壤水分监测网络及其对L波段土壤水分产品的初步验证结果

土壤水分是作物生长、地—气水热交换及全球水循环过程中的关键变量,对于旱情监测、水文陆面过程及气候变化的研究具有重要的意义。被动微波遥感凭借对于土壤水分的敏感性已经成为监测土壤水分的主要手段。研究中针对吉林省农田下垫面,利用土壤水分传感器网络监测数据,开展了SMAP(Soil Moisture and Active and Passive)和SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)被动微波土壤水分产品的真实性检验研究,得出了以下结论:(1)与实测数据相比较,SMOS L3(升降轨)和SMAP L3被动微波土壤水分产品存在低估现象,伴随降雨事件会出现高于实测土壤水分的情况;两种被动微波土壤水分产品的无偏均方根误差(unRMSE)都大于0.07m3/m3,但SMAP L3被动微波土壤水分产品数据的ubRMSE略低,为0.078m3/m3;(2)由于L波段的感应深度要浅于传感器的探测深度5cm,降雨后土壤表层的变干现象导致土壤水分的垂直不均匀性,这是SMOS和SMAP被动微波土壤水分产品低估土壤水分的原因之一;(3)SMOS与SMAP亮温分布范围对比结果表明:由于电磁射频干扰(RFI)的影响,RFI对于SMOS的影响更为严重,这或许是SMOS土壤水分产品的RMSE高于SMAP被动微波土壤水分产品的原因。     

2012-2017年呼包鄂城市群夜间灯光动态变化特征及其驱动因素分析

针对当前处于大发展变革阶段的新兴城市群时空变化及驱动因素不明的问题,文章基于2012—2017年夜间灯光影像数据,利用数值统计、标准差椭圆和线性回归等分析方法,结合高分遥感数据和其他辅助数据,研究了呼包鄂城市群夜间灯光在地理空间上的规模分布和变化,分析了夜间灯光的灯光变化与经济发展的关系,并进一步探究了城市群夜间灯光发展的扩张强度、方向以及主要驱动因素。研究结果表明:过去6年间,呼包鄂城市群夜间灯光强度呈现“V”型曲线,与其GDP的发展趋势是一致的;通过椭圆重心分析,显示整个城市群的夜间灯光重心向位于西南方向的鄂尔多斯市移动,鄂尔多斯市对整个城市群的经济发展有较强的拉动作用;利用夜间灯光驱动因子分析,并结合高分遥感光学影像以及灯光变化的区域,发现呼包鄂城市群的发展受能源因素的影响最大,是目前主导城市群发展的关键因素。     

NPP-VIIRS年度夜间灯光数据合成方法

夜间灯光数据能有效反映人类夜间活动强度,但由于年度NPP-VIIRS夜间灯光数据的缺乏,很大程度上限制了其应用发展。传统的年度数据合成是直接基于年度均值影像进行数据校正合成,但这会使误差累积。因此,文章提出结合建设用地数据利用阈值法和中值法对NPP-VIIRS月度影像进行逐月校正,剔除背景噪声和极高值后再合成年度数据,并利用GDP数据对其进行精度评定。结果表明,合成年度夜间灯光数据与GDP相关性达到0.996,其数据的可靠性得到了很大提高,同时也说明该合成方法更具科学性。     

基于夜间灯光数据的中国城市电力消费模拟影响因素

鉴于很少有系统探究城市夜间灯光与电力消费量关系影响因素的研究,提出了一种基于对数模型的评估方法 ,在不同社会经济因素下,探究夜间灯光数据作为城市电力消费量模拟指标的能力及其可能的影响因素。以2013年为例,基于DMSP-OLS和NPP-VIIRS 2类卫星夜间灯光数据和IPAT公式,建立对数模型,评估了城市人口、富裕程度、科技水平、平均气温和灯光离散系数等因素对中国城市夜间灯光亮度-电力消费量关系的影响。结果表明:相较于DMSP-OLS卫星,NPP-VIIRS卫星的夜间灯光亮度(NTL)与电力消费量(EPC)具有更好的相关性;城市EPC随人类活动的聚集和温度的升高而增加;城市EPC随市辖区人口比例、地区GDP、科学技术支出的升高而增加,除西部贫困地区和东北地区外,随人均GDP和第三产业GDP占比的升高而增加。     

县域NPP/VIIRS夜间灯光信息影响及区域差异研究北大核心CSCD

夜间灯光数据在社会经济活动方面得到广泛应用,有必要研究夜间灯光信息的影响因素。文章针对2020年度NPP/VIIRS合成灯光数据,从县域单元尺度,采用回归分析法及区域分析法,研究人口数量、GDP和区域开发强度对县域灯光值的影响。结果表明:三次函数、二次函数、幂函数和线性函数对于灯光均值和总值都有较好的拟合效果,效率上,幂函数最适合模拟灯光值与社会经济数据的关系;三因素模型的拟合效果优于双因素模型的拟合效果,双因素模型的拟合效果优于单因素模型的拟合效果;县域处于开发早期的灯光信息更受不透水面率影响,开发中期同时受不透水率、人口和GDP的影响,开发完成期主要受人口和GDP的影响;人口数对于灯光总值、不透水面率对于灯光均值强相关,GDP对于灯光总值较强相关,仅京津冀考虑三因素时与灯光最大值相关性较好。结果可为应用NPP/VIIRS提供参考。     

基于遥感和微博签到数据的住房空置空间识别

房屋空置率是衡量房地产市场健康与否的重要指标。基于夜间灯光遥感数据和全国土地覆盖数据,对房屋空置率进行空间识别。利用微博签到数据,通过基于密度的聚类算法和热力分析对居民活动空间强度进行分析,从“鬼城”指数排名靠前的100个城市中随机选择30个样本城市,进行城市内部房屋空置空间识别。结果表明：2013年全国地级及以上城市基于像元的平均房屋空置率为27.3%。东部地区房屋空置率较低,中西部地区房屋空置现象明显;房屋空置在中小型城市更加突出。     

利用珞珈一号夜间灯光数据的广东省GDP空间化

针对传统GDP数据空间分辨率低的缺点,提出一种利用夜间灯光数据将GDP统计映射到空间格网的方法,能有效提高GDP数据的空间分辨率.珞珈一号夜间灯光数据具有较高的空间分辨率,可以开展更为精细的GDP模拟.文章利用珞珈一号夜间灯光数据、GDP区(县)级统计数据和空间回归模型,分区域(珠三角、西翼、东翼和山区)对广东省201...     

DMSP/OLS夜间灯光数据应用研究综述

DMSP/OLS以其独特的光电放大特性与对夜间灯光的获取能力,成为人类活动监测的良好数据源。回顾了DMSP/OLS夜间灯光数据在城镇信息提取、社会经济因子估计及光污染、火灾、渔火、天然气燃烧监测等方面的应用,其中重点介绍了利用灯光数据估算城市化水平和人口的方法和步骤,并总结了DMSP/OLS夜间灯光数据在应用中的优越性与局限性,最后对其未来应用方向进行了展望。      

结合Landsat数据的DMSP/OLS夜间灯光影像去饱和方法研究

DMSP/OLS夜间灯光数据是表征人类活动强度的数据源之一,被广泛应用于城市提取与扩展研究中。城市灯光指数(VANUI)提供了一种简单、方便且结果良好的DMSP/OLS夜光影像去饱和方法,但该方法为剔除水体直接去除数值为负的区域,不仅过度剔除桥体等水面建筑,也提取出沿海区域的水产养殖区,降低提取精度。基于此,结合DMSP/OLS夜光数据与Landsat数据构建的植被指数(NDVI)和水体指数(MNDWI),提出了一种新的去饱和指数RwNTLI,以广州市为试验区,从城市识别能力和夜光饱和缓解效果方面对比了两种指数。结果表明:RwNTLI指数不仅可以有效缓解夜光饱和效应,同时能够解决VANUI存在问题,且其与辐射定标数据(RCNTL)的相关性高于VANUI指数与RCNTL的相关性。因此,该指数是一种简单有效的夜光去饱和指数,能够更好地描述城市夜间灯光特征,将来在城市建成区提取上具有较高的应用价值。     

一种基于正弦模型的干涉SAR射频干扰抑制算法

P波段电磁波谱与多种通信、无线电频带混叠,这些应用会对P波段干涉合成孔径雷达（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）产生射频干扰（Radio Frequency Interference,RFI）。针对P波段InSAR系统射频干扰抑制问题,提出相位保持的抑制算法,算法基于正弦参数模型,采用阈值检测、迭代相参的处理技术,在抑制射频干扰对图像聚焦质量影响的同时保持回波数据的相位信息,该方法尤其适用于P波段InSAR系统。通过对仿真的机载干涉SAR数据进行处理,对比验证了算法的高效性。
     

珞珈一号遥感数据在海洋船舶检测中的应用

针对传统方法识别夜间海上船只的不足,提出利用珞珈一号新型夜间灯光数据进行夜间海上船舶的提取,通过中值滤波方法以及双参数恒虚警率方法对影像进行去噪处理,之后将检测的有效船舶灯光进行精度验证。结果表明,中值滤波法能够有效削弱影像背景噪声,并且对有效灯光影响较小,结合双参数恒虚警率算法提取船舶灯光具有较好的效果。表明利用珞珈一号夜间灯光数据提取夜间海上船舶具有合理性和可行性,为海上船舶的识别提供了新的思路,对于海上船舶航行的安全监测具有一定的参考价值。     

区域经济研究中夜间灯光与GDP的相关性特征北大核心CSCD

针对夜间灯光表征经济的特征和效率研究不够全面的问题,使用中国省域夜间灯光和GDP数据进行了系统的相关性研究。用对数非线性模型从整体、地区、年度视角探索二者的统计相关性,并进行整体样本的估计,最后基于其关系特征构建了一个与初始条件相关的回归方程。研究结果表明:夜间灯光能反映中国地区经济的发展水平,并能体现全国和地区层面的大型经济事件;我国除港、澳、台以外的31个省级行政区的夜间灯光与GDP的对数非线性拟合优度达0.96以上;地理因素、制度因素对二者的相互关系有重要影响;个体效应是进行整体估计中要考虑的重要因素;夜间灯光和GDP的关系方程与初始条件有显著的相关性。     

数据与技术驱动下的人类活动对生态系统的影响及评价研究——“人类活动的数量化表征与生态效应”专刊序言

本期《科研信息化技术与应用》的“人类活动的数量化表征与生态效应”专刊刊登了 11 篇文章,涉及了不同的主题,其中综述性论文 2 篇,研究性论文 9 篇。综述文章分别对城市研究中多源地理大数据的应用和大数据在生态环境监测评价中的应用进行了总结和热点论述。研究性论文方向之一是针对人类活动的数量化表达开展分析,主要是利用灯光数据刻画建设用地的扩展、卫星数据提取干扰特征、无人机刻画公路建设与灾害监测方面的应用和通过构建人类活动强度指数分析对自然遗产地的影响。其二是生态评价和管理信息化方面的研究,主要包括自然保护区与湿地公园的信息化数据库的构建,可以体现人类活动与景观服务的数据化框架;河岸带缓冲区的地理信息图谱方法,可以较好地反应生态空间格局与土壤侵蚀之间的关系,基于 MODIS 影像和模型分析的方法能够揭示生物多样性的空间分布,用于生态保护红线的划定;城市遥感地表能量的反演与定量分级,也能很好地揭示城市开敞空间的特征与影响,为城市规划提供科学依据。     

基于城镇居民用地再分类的人口数据空间化方法研究——以长江中游4省为例

基于土地利用数据的人口统计数据空间化方法,在处理过程中会出现同一土地利用类型下人口难以细分的情况,从而影响人口空间数据精度。引入夜间灯光信息并提出了一种基于夜间灯光强度对城镇居民地再分类的人口空间化方法,以改善人口空间数据精度。基于DMSP/OLS夜间灯光及土地利用数据,以长江中游4省为研究区进行方法试验。研究结果显示:利用夜间灯光数据对城镇居民地再分类后,各分区模型的调整R2都提高到了0.8以上,人口空间数据总体平均相对误差较重分类前降低了12.32%。说明该方法在提高传统人口数据空间化模型精度的基础上能够细化城镇居民地人口空间分布。     

基于珞珈一号夜间灯光数据西安市碳排放空间化研究

基于珞珈一号夜间灯光数据和西安市能源统计数据，结合ArcGIS空间分析方法，运用高—低聚类模型，分区县对2018年西安市碳排放量进行空间化模拟，并对全市各区县碳排放强度进行计算和分类，研究西安市各区县碳排放量分布特性。结果表明：珞珈一号灯光数据与碳排放量存在较好的相关性，线性相关系数为0.720 3，四次函数多项式的相关系数最高，为0.843 5；在年度碳排放量上，西安市碳排放量呈现中心主城区高、周围县区低的空间分布特点，为聚类状态分布，且聚类结果在高值区域内聚类；全市低碳排放强度区县较多，存在少量高碳排放强度区县，对实现绿色发展模式还需要进一步调整产业结构。     

夜间灯光数据下的中国贫困县发展状况

针对贫困县长时间跨度的社会经济数据统计时低效以及准确性得不到保障等问题,将DMSP/OLS夜间灯光数据引入贫困问题的研究。通过对2003—2012年全国的592个贫困县进行分析,构建基于夜间灯光数据的贫困县社会经济发展指数,使用二次多项式模型从时间和空间角度揭示贫困县夜间灯光强度的变化趋势。结果表明,贫困县的平均灯光强度呈现出增长速度持续加快的状态;缓慢增长型贫困县主要集中在我国的中部、东部和西南部地区,快速增长型主要位于东北部和西部;东北部和西部贫困县的平均灯光强度增长速度超过了中部和东部;西部贫困县的夜间灯光强度增长速度与其省会城市差距较小,而东部和东北部区域的差距在逐渐增大。     

夜间灯光数据下的中国贫困县发展状况

针对贫困县长时间跨度的社会经济数据统计时低效以及准确性得不到保障等问题,将DMSP/OLS夜间灯光数据引入贫困问题的研究。通过对2003—2012年全国的592个贫困县进行分析,构建基于夜间灯光数据的贫困县社会经济发展指数,使用二次多项式模型从时间和空间角度揭示贫困县夜间灯光强度的变化趋势。结果表明,贫困县的平均灯光强度呈现出增长速度持续加快的状态;缓慢增长型贫困县主要集中在我国的中部、东部和西南部地区,快速增长型主要位于东北部和西部;东北部和西部贫困县的平均灯光强度增长速度超过了中部和东部;西部贫困县的夜间灯光强度增长速度与其省会城市差距较小,而东部和东北部区域的差距在逐渐增大。     

多源信息耦合的GDP空间化研究—以北京市为例

针对统计数据对G D P空间分布信息表达存在的局限性,耦合G D P统计数据、城市兴趣点数据、夜间灯光数据以及土地利用数据,提出了一种G D P空间化方法.以北京市为实验区,首先,利用土地利用类型与GDP的关系,实现了第一产业GDP的100 m网格空间化;其次,通过计算兴趣点密度分布情况,并耦合夜间灯光指数以及土地利用...     

哈尼梯田遗产地人类活动强度定量化研究

人类活动强度是表征人类对环境影响和作用程度的指标,可通过土地利用类型来定量化。本研究运用地理信息系统 (GIS) 技术,以哈尼梯田遗产地所在的元阳县的土地利用数据为基础,结合研究区实际情况,建立了元阳县不同土地利用类型的人类影响强度系数,量化了研究区域的人类活动强度的大小和空间分异。结果表明元阳县人类活动强度整体较低,但从元阳县到遗产区再到遗产核心区,人类活动强度呈明显的递增趋势。空间上看,元阳县人类活动强度西高东低,高值一般出现在 1500 m-2000 m 的中高海拔地区。遗产区和遗产核心区的人类活动强度则以主要梯田片区为表征,呈块状分布,高值主要集中在牛角寨、坝达、多依树、老虎嘴4大梯田片区。