基于DMSP/OLS数据的夜间低云大雾监测技术研究

在分析现有低云大雾识别方法的基础上,提出了利用夜间微光云图和红外云图识别低云大雾的双通道阈值法,并用美国国防气象卫星DMSP/OLS实测数据进行了验证。实验结果表明了基于DMSP/OLS数据的双通道阈值法进行夜间低云大雾监测的可行性。     

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。      

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的南京市城市空间结构研究

改革开放以来,我国城市快速发展,而对于城市体系的体系重心、展布范围等方面的描述则十分匮乏,无法准确刻画南京市的空间规律并给予合理的政策建议。因此,本研究在前人的研究基础上,借助2011年夜间灯光遥感数据和统计数据,使用Arc Map和Geo Da地理学和经济学分析软件,对南京市进行了标准差椭圆绘制与莫兰分析,发现南京市的中心位于主城区玄武区,发达区域主要集中在"东北-西南"线上,但南京市各区的空间差异性较强,集群趋势不明显。     

基于建筑用地指数的DMSP/OLS数据去饱和方法

由于传感器的局限性,DMSP/OLS夜间灯光数据会出现饱和现象。针对这一问题,NGDC发布了辐射定标数据用以反映真实的灯光亮度,但其目前仅有少数几年的产品。鉴于此,考虑到NTL与IBI指数从植被区至城市区具有相同的变化趋势,并且IBI指数能在一定程度上缓解水体以及植被的影响,提出了INTL指数,目的是提供一种更有效的去饱和方法。以东北三省为研究区域,通过对比INTL、VANUI和NTL的城市内部地物刻画能力发现,INTL可以很好地区分城市中高植被覆盖区、大面积水体区和人类活动较低的区域。通过构建INTL-RCNTL和VANUI-RCNTL回归分析发现,前者的相关系数均在不同程度上高于后者。在市级尺度上结合GDP和年末人口总数评价INTL指数的估算能力,发现INTL反演社会指标具有较高的精度,具有较高的应用价值。     

基于DMSP/OLS影像的城市化水平遥感估算方法

提出了一种利用DMSP/OLS夜间稳定灯光影像定量估算区域城市化水平的方法。首先,从美国国防气象卫星计划的线性扫描业务系统(Defense Meteorological Satellite Program/Operational Linescan System,DM-SP/OLS)获取的夜间稳定灯光数据中提取了夜间灯光综合指数(Night Light Compositive Index,NLCI)。然后建立了基于社会经济统计数据的城市化水平指数(Urbanization Level Index,ULI)与NLCI间的统计学模型,并据此对中国大陆地区级尺度的城市化水平进行了估算。结果表明,ULI与NLCI间存在明显的线性关系,NLCI能较好地反映城市化水平,根据该模型得到的其他年份ULI估算值与基于统计数据的ULI实际值具有较强的一致性,故模型具有一定的可靠性和普适性。本文的创新之处在于对前人提出的NLCI公式进行了改进,并提出了公式中最优参数的搜寻算法。     

DMSP/OLS数据去饱和处理与省域生产总值反演

针对DMSP/OLS夜光遥感影像像元的亮度值在城市中心区域普遍存在的饱和问题,提出了一种新的去饱和纠正方法,并利用纠正后的影像进行省域生产总值(gross regional product,GRP)反演。由于植被指数与夜光强度存在负相关关系,首先利用增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)对饱和地区的像元值进行去饱和纠正,非饱和地区的像元值保持不变,然后利用纠正后的夜光强度数据与省域GRP进行线性回归分析,建立GRP的反演模型。本文利用MODIS的EVI产品数据对中国大陆(不包括港澳台地区)2001年至2013年间的DMSP/OLS数据进行了去饱和处理,然后建立省域GRP线性回归模型。实验表明,该算法有效缓解了DMSP/OLS数据的饱和问题,提高了GRP的预测精度。     

NPP/VIIRS和DMSP/OLS夜光数据模拟社会经济参量对比

鉴于新一代夜间灯光数据NPP/VIIRS比传统DMSP/OLS数据具有更高空间分辨率和更宽的辐射范围,提出对比两种夜间灯光模拟社会经济参量的潜力。以环渤海区域为研究区,选取全市年平均人口、市辖区年平均人口、全市生产总值、市辖区生产总值、客运总量、全社会用电总量、工业用电、城乡居民用电、建设用地、居住用地、城市道路共11个社会参量指标,分别构建基于NPP/VIIRS和DMSP/OLS两种夜光数据夜光总值参量与11个社会经济参量的回归模型。结果表明:相比DMSP/OLS数据,NPP/VIIRS数据与除全市年平均人口外的10个社会经济指标相关性更高,模拟残差也小于DMSP/OLS数据,表明NPP/VIIRS在模拟社会经济参量上具有优势。     

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。     

利用DMSP/OLS夜间灯光影像模拟中国经济参量

鉴于传统统计调查方法难以准确、高效和客观揭示经济参量时空信息,提出结合DMSP/OLS夜间灯光数据和统计年鉴数据模拟中国经济参量。选取省级尺度地区生产总值(GDP)、第一产业生产总值(PI)、第二产业生产总值(SI)、第三产业生产总值(TI)4个经济参量,分别构建1992年、2002年和2012年3期DMSP/OLS夜间灯光总值参量与4个经济参量一元线性回归模型,遴选夜间灯光-经济敏感参量,构建空间化模型模拟经济参量。结果表明,地区生产总值(GDP)和第二产业生产总值为敏感参量,模拟结果表明过去21年中国经济参量主要围绕中心城市(省会城市和直辖市)快速增长,其中三大城市群(长三角城市群、珠三角城市群和京津冀城市群)形成高值绵延区,与实际情况相符合,展现了利用DMSP/OLS模拟时序经济参量的优势。     

DMSP/OLS 与 NPP/VIIRS 中国大陆地区相互校正研究

DMSP/OLS与NPP/VIIRS两种夜间灯光数据来源于不同传感器,单一数据内及两种数据间无法直接比较.文章研究了中国大陆地区(不包括香港特别行政区和澳门特别行政区)DMSP/OLS之间、DMSP/OLS和NPP/VIIRS的不连续问题,对两种数据进行相互校正,最终形成一致的、可比的长时间序列研究数据.首先,通过逐步...     

利用DMSP/OLS稳定夜间灯光数据提取城镇用地信息的分层阈值法研究

DMSP/OLS夜间灯光数据是提取大尺度城镇用地信息的有效数据手段。利用DMSP/OLS稳定夜间灯光数据,在传统二分比较法的基础上,发展一种提取城镇用地信息的新方法——分层阈值法。该方法采用分层分类的思想,不断地将灯光阈值相近的行政单元划分到相同的集合,直至集合内各行政单元的灯光阈值完全相同为止。基于分层阈值法,从2002年DMSP/OLS稳定夜间灯光数据中提取中国内地的城镇用地信息,并利用统计数据和Landsat ETM+数据分别从数量特征和空间格局上对提取结果进行精度评价。研究结果表明,分层阈值法不仅克服了传统二分比较法需要逐个行政单元求取阈值导致计算效率较低的缺陷,优化了阈值求解过程,提高了城镇用地信息提取效率,而且具有较高的可靠性和推广应用价值。     

利用DMSP/OLS夜间灯光影像解析中美两国“锈带”空间特征撤回

针对较少有研究基于夜间灯光数据探究"锈带"的空间特征的现状,选取1992—2012年的夜间灯光数据对中美两国"锈带"的空间特征进行分析研究。通过波段融合产生多时相地图,并计算空间光基尼系数、平均灯光亮度值增长速率等指标,结合灯光重心演变和GDP数据进行分析讨论。结果表明:①中国东北地区区域中心城市与其余城市两极分化极为严重,灯光重心始终在哈大线上移动,该线上的城市在东北地区发展中起主导作用,但也因此造成两极分化严重,导致东北地区整体发展相对滞后;②美国"锈带"地区各大城市分散分布,区域间协调发展,新泽西州因其人口密度极高而显示出不同于其余各州的异常值,纽约州的实际GDP增长率增加最多,结合各州的GDP数据,发现纽约州在"锈带"地区较为突出;③借鉴美国"锈带"地区城市分布,东北地区应加强中心城市对周边小城市的带动作用,同时积极发展中小城市,促进区域协调发展。     

基于多尺度的南京市城市用地分布空间决定因素

影响城市用地分布的因素目前尚无定论，在多种空间尺度上比较分析城市用地分布空间决定因素对于应对城市蔓延问题有一定现实意义。分析南京市2004~2016年城市用地扩张特征，继而在100 m×100 m、200 m×200 m、300 m×300 m、400 m×400 m、500 m×500 m 5个尺度上，比较分析城市用地分布潜在的空间决定因素。研究结果表明：2004~2016年间，南京市城市扩张速度和强度以2013年为界，呈先强势增长后缓慢扩张的态势；在选择的23个空间决定因素中，13个因素在多数尺度上通过了模型检验。其中，道路密度、GDP密度、公司工厂、生活服务设施对南京市城市用地分布的影响较大；其他决定因素对城市用地分布的影响程度表现出一定的尺度效应，在500 m×500 m较大尺度上，超市商场、汽车站、医疗则对城市用地分布的影响更大；而在100 m×100 m更精细尺度上，银行、学校、汽车站、超市商场对城市用地的分布有较大影响。研究结果可为城市规划及用地调控提供决策支持建议。     

基于夜间灯光数据的六盘山连片特困区贫困空间分异特征分析

针对当前精准扶贫过程中,传统数据统计口径、计算方法、空间尺度不统一的问题,以六盘山连片特困区为例,借助灰色关联模型、DMSP-OLS与NPP-VIIRS夜间灯光数据,构建综合贫困指数(IPI)、区域灯光指数(ALID、ALIN),比对选取最优指数模型,生成基于栅格的连片特困区综合贫困指数(MPI),从而精准地识别山区贫困。结果表明:灯光与贫困模拟模型中NPP-VIIRS数据构建的ALIN指数优于ALID指数,其灯光与贫困的决定系数R2超过0.88,平均相对误差小于3.49%;连片特困区贫困空间化中识别出36个极贫困、21个高度贫困,高度贫困率高达73.08%,表明六盘山贫困面积广、贫困程度深且呈现集中态势。     

基于改进鲸鱼算法的长江经济带配送问题研究

长江经济带物流配送很大程度影响着我国物流成本和企业竞争力。因此,对长江经济带配送问题的求解算法进行研究。建立长江经济带配送成本最小的数学模型;采用混沌机制、自适应惯性权重、蛙跳算法和模拟退火算法对鲸鱼算法(WOA)进行改进,提出改进WOA(IWOA);对长江经济带配送实例和4个国际标准算例进行测试。仿真实验中,IWOA能够有效求解实例,且能够求得1个与更新1个小规模国际标准算例最优解,求出大规模国际标准算例的最终解与最优解相差1.4%以内,求得各算例平均值、算法平均运行时间均优于WOA、遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)。结果表明,IWOA性能优于WOA、GA和PSO。     

基于多特征的城市用地高分辨率影像分类与提取

利用高分辨率影像对象的多特征信息,采用面向对象的影像分析技术与多尺度影像分割技术,建立基于多特征的遥感影像分类模型,提取城市用地信息,为城市用地的合理规划与有效管理提供信息支撑。该方法分类速度快、精度高,为遥感影像信息的分类与提取提供了新的思路。     

重庆地表温度的遥感反演及其空间分异特征

地表温度是地表能量平衡研究的重要参数之一,为了提高重庆主城区夏季高湿热条件下地表温度的反演精度,结合MODTRAN模型与MERRA大气廓线数据,修正了大气透过率估算方程,基于2013年夏季Landsat 8TIRS第10波段数据和单窗算法,分别利用修正前后的大气透过率反演了地表温度,并将结果与0cm土壤表层温度观测数据进行了对比,最后,分析了地表温度随地形和土地覆被的空间分异特征。结果表明:(1)修正后的大气透过率较显著提高了地表温度的反演精度,平均绝对误差从4.89K减少至1.73K;(2)地表温度具有显著的地形分异特征,和海拔之间的相关系数为-0.542 6(极显著相关),垂直递减率约为1.17K/100m,随坡度增加而降低,且随不同坡向也存在较明显差异,平缓坡阳坡半阳坡半阴坡阴坡,平缓坡和阴坡之间相差约2.40K;此外,和地形遮蔽之间的相关系数为0.217 2(极显著相关),随着地形遮蔽的减弱而升高;(3)不同土地覆盖类型的地表温度之间差异显著,城镇的平均地表温度最高,湿地的最低,其他类型之间则相差较小。     

基于改进邻域空间的高维混合数据特征选择算法

作为数据挖掘领域中一项重要的数据预处理技术,特征选择算法能够有效应对高维数据带来的“维数灾难”问题.然而,如何对高维的混合数据进行特征选取仍然是当前研究的重点和难点之一.基于邻域关系的邻域粗糙集模型因其能够处理名词型属性与数值型属性并存的混合数据,已成功应用于混合数据的特征选择.但是,现有邻域粗糙集对混合数据邻域关系的度量,仍然是基于等价关系的名词型数据划分与基于相似关系的数值型数据划分的简单融合,在利用模型划分的邻域空间和预定义的评价函数对高维混合数据进行特征选取时,适应性较差.为此,在邻域粗糙集模型的基础上,提出一种改进的邻域空间构造方法,并设计相应的邻域空间度量公式作为判别指标,自适应地调节邻域空间下邻域粒的大小;为了准确地表征高维混合数据邻域空间的判别能力,设计一种考虑边界数据和邻域空间大小的评价函数;在此基础上,提出一种启发式的高维混合数据特征选择算法.通过UCI标准数据集验证所提出算法的有效性.     

基于遥感数据光谱和空间特征的边缘提取方法

传统的边缘检测算子(Sobel、Robert、Prewitt、Kirsch、Gauss—Laplac等算子)主要是通过图像空域特征微分，建立不同结构的模板完成高分辨率遥感图像的边缘提取。而高分辨率遥感数字图像包括了空间域和光谱域两种信息，借助这两种特征信息提高提取城市边缘的信息精度已经成为当前算法开发的基本思路。本研究采用了“象元替换”的思想设计光谱分解和边缘检测的算子模板步骤，综合了图像的光谱特征和空间特征信息。研究结果表明，这种方法有效地提高了城市遥感数据边缘信息的提取精度，同时还具有方法简便、计算速度快的特点。     

基于高维数据特征空间的二维嵌入的体数据分类智能界面

在常规的体数据分类方法中,用户利用体数据的统计信息(例如,多维直方图)交互地分割体数据.由于统计信息的非直观性以及缺少高效地从已有数据的分类结果中提炼、积累有效信息的方法,体数据分类过程仍然不便捷.文中提出一种基于高维数据特征空间的二维嵌入的体数据分类智能界面.方法的核心步骤包括:(1)用户交互选取数据的高维特征并在特...