DMSP-OLS在人口及城市擴張中的應用綜述

黃鳳榮，尹子虛，譚志茹

(遼寧師范大學，遼寧 大連 116029)

1 引言

早在20世紀70年代，美國發射的軍事氣象衛星(defense meteorological satellite program，DMSP)計劃的線性掃描系統(operational linescan system，OLS)的目的就是要探測云層反射的微弱月光，進而推測云量和云分布空間位置，最后卻意外的發現OLS傳感器使用光電倍增管至少比其他衛星系統靈敏四個量級，進而可以探測到城鎮燈光、漁船燈光等，這無疑是一個意外的收獲，也是學者們開始將目光再次拓展到夜光遙感的新機遇。自此以后，夜光遙感開始如雨后春筍般快速成長，而DMSP/OLS數據作為第一代夜間燈光數據它擁有數據獲取方便、數據量小、覆蓋范圍廣以及數據更新速度快等優點。

2 研究數據概況

DMSP/OLS全球遙感影像，包括三種非輻射定標的夜間燈光影像：無云觀測頻數影像、平均燈光影像和穩定燈光影像。穩定燈光影像是標定夜間平均燈光強度的年度柵格影像，該影像包括城市、鄉鎮的燈光及其他場所的持久光源，且去除了月光云、火光及油氣燃燒等偶然噪聲的影響。如表1所示，影像的像元DN值代表平均燈光強度，其范圍為0～63。

表1 OLS傳感器基本數據

3 基于DMSP-OLS數據的研究方法及成果

3.1 基于城市擴張研究

城市擴張早在20世紀末21世紀初就已經成為席卷全球的發展潮流，資源環境約束的趨緊、城鄉差距的拉大、區域競爭的加劇等問題，日益困擾著城市的健康發展，也制約著城市功能的發展，迫使著城市擴張[1～3]。DMSP/OLS夜間燈光數據可以綜合定量城市地區人類活動的廣度和強度[4]，進而對于DMSP/OLS的應用和研究的需求也更加迫切。如表2，燈光數據在城市擴張的方向、面積、速度、預測等方向都表現出良好的效果，因而進行城市擴張預測和城市規劃等活動，具有很好的指導性意義。

表2 基于DMSP/OLS數據城市擴張應用的主要研究方法及成果

3.2 基于人口空間化研究

Elvidge等[9]早在20世紀90年代就發現，人口數據與夜間燈光存在著密切的相關關系。如表3，燈光數據對人口空間化的指示意義相比于城市用地、城市擴張等更有前瞻性，不存在信息的滯后性，對于城市的公共基礎建設的供應、水資源的供應以及居民住房需求等信息都有指導意義。

表3 基于DMSP/OLS數據人口空間化的主要研究方法及成果

4 結論

DMSP/OLS數據作為探測夜間燈光的遙感數據源，為研究人類社會活動提供了便利的途徑。研究表明，DMSP/OLS數據在城市擴張、人口空間化等的應用中擁有極大的優勢，而燈光數據作為人類社會活動指示數據也非常具有指導性意義[14～20]。

(1)DMSP/OLS數據易獲取且燈光捕獲能力強，本身對于短暫燈光具有剔除能力，成品數據經過了消云處理和噪聲去除等，運用起來便捷，為后續應用提供便利。

(2)DMSP/OLS與AVHRR擁有相當的空間和時間分辨率，但是DMSP/OLS更適合人口、城市等的長時間序列的動態監測。

(3)夜間燈光數據與人口、城區擴張等之間的關系研究一步步的深入，運用夜間燈光數據去表示人口等的數量都已不足為奇。在更加細化城市內部差異的人口空間化、城區擴展等研究相對罕見，未來運用燈光數據表示更高精度的內部差異是燈光數據發展的新嘗試。

(4)隨著研究的深入，空間尺度問題越來越突出。如果研究區的空間尺度過小，恰好沒有統計到DN值，或者如果一個小區域恰好DN值很大，在這種情況下小范圍內實際經濟與統計出的經濟將會產生很大的偏差，使用價值和意義就大大降低了。那么空間尺度為多大時，運用DMSP/OLS數據去表示人口空間化、城市擴張等才合理，是未來需要解決的問題。