夜間燈光數據研究的現狀與趨勢

尹曉雪

摘要 運用遙感與GIS技術，基于DMSP/OLS夜間燈光數據利用燈光閾值提取法，結合其他一些相關方法進行夜間燈光數據的一些綜合性研究，實踐證明：采用閾值方法，能夠實現對城市地區用地信息的有效提取，本文就是結合夜間燈光數據及其相關方法進行綜合性論述。

【關鍵詞】夜間燈光數據 研究方法 研究領域

1 引言

全球DMSP/OLS夜間燈光數據，主要是由美國地理數據中心所提供的，而夜間燈光數據正是由此得來。其主要包括的產品穩定燈光數據，以及負荷標定和非輻射標定夜間燈光強度數據，而穩定夜間燈光數據所包括的地點，主要以城鎮等燈光具有一定穩定性的特點，而去除了短暫性事件如火災等，此數據這個時候就有了大約lkm的數據空間分辨率，63級的數據值，其中夜間燈光數據在對數據的獲取上，有著較強的獲取性，無需較大的處理量，亮度指標可以對空間經濟活動強度進行反映等方面的優勢，在研究長時間和大尺度的城市群空間擴展是非常適合的。

2 發展背景

針對城市區域人類活動的廣度還有強度，DMSP/OLS夜間燈光均可以進行全面的表征，同時對于城市體系時光所關聯的各種矢量網絡要素之間，具有著明顯的聯系。不但如此，在對城市體系時空評估上，DMSP/OLS夜間燈光在讓單一統計指標所存在的缺陷得到較好改善的同時，也對綜合指標體系所存在的過度性等不足進行了完善，對單一評估指標和綜合指標體系，從理論上進行了深度的融合，而且通過實證發現，在分析我國大陸地區城市體系等級結構，還有其在空間上所采取的格局上都是切實可行的，而且還能夠對此種可行性實施相應的評估。

3 研究方法

從最近幾年來發展的趨勢來看，城市建設的步伐越來越快，由此在城市建成區的提取上讓DMSP/OLS夜間燈光數據得到了諸多的應用。現階段所采取的提取方式，其中有很大一部分因素，是因為在空間分辨率上，DMSP/OLS數據與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，有利于獨特數據的獲取。主要集中在如下幾種方法：

3.1 經驗閾值法

因為在研究此方法上，主要是基于前人所研究的基礎，并且和自身有關的背景知識緊密結合從而進行確定的，基于此，在全部方法當中，此種方法自然而然的就成為了一個非常方便，并且有著較高實現性的一種方法。與此同時，雖然此種方法無需依賴于其他數據實施輔助，但所提取的結果，會因為研究者的不同而發生改變，主觀性非常的強。

3.2 突變檢測法

對于城市區域多邊形在各個閾值下的邊長，都是需要獲取的，只有這樣才可以實現此種方法，而且也需要較多的處理操作，增加了工作的強度，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據的支撐，借助代碼，能夠實現相對比后兩種方法較高的自動化。除此之外，夜間燈光數據自身，對最終閥值的確定起著重要的作用，客觀性比較強，同時和城市建成區自身的具體情況相符合。

3.3 統計數據比較法

此種方法有著較高的便捷性，極易借助編程的方法而實現。但此種方法實現的基礎，離不開研究區域建成區所統計的數據為支撐，基于受到來自于輔助數據的約束。同時對于城市建成區的面積，在未獲取統計數據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的面積。

3.4 較高分辨率影像數據空間比較法

此種方法在對城市建成區獲取上，主要是基于TM影像的基礎上而實現的，而且以此作為主要的標準，用以提取夜間燈光的數據，可以最大化的利用城市建成區的空間特征。

4 研究領域

在美國對DMSP/OLS實施發射，對于各個類型城市所發出的燈光，此衛星傳感器都可以進行有效的捕捉，其中包含如交通等各種各樣強度的等。基于此，在提取城鎮信息上，這讓DMSP/OLS夜間燈光數據得到了諸多的應用，主要包括如下方面：

4.1 環境方面

從現階段的實際情況來看，城市有著越明亮的燈光，那就會有著越嚴重的光污染，在對光污染研究上，可采用夜間燈光數據，而且和GIS技術相結合，通過將直接和間接光污染兩者相互疊加，可以獲取到地區光污染的等級圖，并且通過分析，能夠獲取到在傳播和發展上光污染的過程和趨勢。

4.2 災害

在監測火災上，可以借助DMSP/OLS夜間燈光影像而實現，為治理火災和保護資源提供了必不可少的信息。

4.3 能源

開采石油期間會有非常多的天然氣產生，因為運輸等天然氣處理技術設施，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，則可以為燃燒天然氣等方面提供有效的信息，杜絕油氣公司浪費的現象。

4.4 漁業

在對捕魚業跟蹤上，可以說漁火監測提供了重要的支撐，可以用于估算魚類的數量，為魚類的長期發展管理提供了非常重要的信息。

4.5 城鎮

對于人類活動和城鎮社會經濟生態，DMSP/OLS夜間燈光數據可以從多個角度領域進行反映，可以在城鎮發展當中進行綜合性的應用，可以讓城鎮發展期間所在統計數據上存在的不足得到有效的彌補。

5 發展趨勢

在未來的研究趨勢上，夜光遙感數據主要集中在如下幾個方面：

（1）保證數據具有高度的一致性和相應的兼容性。現階段，針對研究領域所存在的不同，能夠對由DMSP/OLS所衍生的數據集進行采用，但數據在兼容性和一致性方面仍然存在一定的限制，基于此，在校準不同衛星等后，為研究領域提供有著較好穩健性的數據，促進其得到深入的發展。

（2）提供高數據質量和全新的性能方法。在對夜間燈光數據質量的提高上，可以說輻射校正和減少飽和效應是非常重要的方法。

（3）交叉研究多個學科。在有效促進各個學科之間進一步發展上，可以說學科背景不同的學者進行交流，在這其中發揮著重要的意義。

（4）綜合應用遙感衛星數據在研究上。緊密結合其他遙感衛星數據，可以起到互補的效果，將DMSP/OLS的優點發揮到最大，繼而能夠在更多的領域上對此衛星數據進行應用。

參考文獻

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