夜间灯光数据研究的现状与趋势

尹晓雪

摘要 运用遥感与GIS技术，基于DMSP/OLS夜间灯光数据利用灯光阈值提取法，结合其他一些相关方法进行夜间灯光数据的一些综合性研究，实践证明：采用阈值方法，能够实现对城市地区用地信息的有效提取，本文就是结合夜间灯光数据及其相关方法进行综合性论述。

【关键词】夜间灯光数据 研究方法 研究领域

1 引言

全球DMSP/OLS夜间灯光数据，主要是由美国地理数据中心所提供的，而夜间灯光数据正是由此得来。其主要包括的产品稳定灯光数据，以及负荷标定和非辐射标定夜间灯光强度数据，而稳定夜间灯光数据所包括的地点，主要以城镇等灯光具有一定稳定性的特点，而去除了短暂性事件如火灾等，此数据这个时候就有了大约lkm的数据空间分辨率，63级的数据值，其中夜间灯光数据在对数据的获取上，有着较强的获取性，无需较大的处理量，亮度指标可以对空间经济活动强度进行反映等方面的优势，在研究长时间和大尺度的城市群空间扩展是非常适合的。

2 发展背景

针对城市区域人类活动的广度还有强度，DMSP/OLS夜间灯光均可以进行全面的表征，同时对于城市体系时光所关联的各种矢量网络要素之间，具有着明显的联系。不但如此，在对城市体系时空评估上，DMSP/OLS夜间灯光在让单一统计指标所存在的缺陷得到较好改善的同时，也对综合指标体系所存在的过度性等不足进行了完善，对单一评估指标和综合指标体系，从理论上进行了深度的融合，而且通过实证发现，在分析我国大陆地区城市体系等级结构，还有其在空间上所采取的格局上都是切实可行的，而且还能够对此种可行性实施相应的评估。

3 研究方法

从最近几年来发展的趋势来看，城市建设的步伐越来越快，由此在城市建成区的提取上让DMSP/OLS夜间灯光数据得到了诸多的应用。现阶段所采取的提取方式，其中有很大一部分因素，是因为在空间分辨率上，DMSP/OLS数据与AVHRR是相同的，由此就为更大尺度城市的研究提供了一种好的手段，有利于独特数据的获取。主要集中在如下几种方法：

3.1 经验阈值法

因为在研究此方法上，主要是基于前人所研究的基础，并且和自身有关的背景知识紧密结合从而进行确定的，基于此，在全部方法当中，此种方法自然而然的就成为了一个非常方便，并且有着较高实现性的一种方法。与此同时，虽然此种方法无需依赖于其他数据实施辅助，但所提取的结果，会因为研究者的不同而发生改变，主观性非常的强。

3.2 突变检测法

对于城市区域多边形在各个阈值下的边长，都是需要获取的，只有这样才可以实现此种方法，而且也需要较多的处理操作，增加了工作的强度，不具有较为快捷的操作，但此种方法无需依赖于其他辅助数据的支撑，借助代码，能够实现相对比后两种方法较高的自动化。除此之外，夜间灯光数据自身，对最终阀值的确定起着重要的作用，客观性比较强，同时和城市建成区自身的具体情况相符合。

3.3 统计数据比较法

此种方法有着较高的便捷性，极易借助编程的方法而实现。但此种方法实现的基础，离不开研究区域建成区所统计的数据为支撑，基于受到来自于辅助数据的约束。同时对于城市建成区的面积，在未获取统计数据的条件下也是无法虎丘的，不可以用于估算未知城市建成区的面积。

3.4 较高分辨率影像数据空间比较法

此种方法在对城市建成区获取上，主要是基于TM影像的基础上而实现的，而且以此作为主要的标准，用以提取夜间灯光的数据，可以最大化的利用城市建成区的空间特征。

4 研究领域

在美国对DMSP/OLS实施发射，对于各个类型城市所发出的灯光，此卫星传感器都可以进行有效的捕捉，其中包含如交通等各种各样强度的等。基于此，在提取城镇信息上，这让DMSP/OLS夜间灯光数据得到了诸多的应用，主要包括如下方面：

4.1 环境方面

从现阶段的实际情况来看，城市有着越明亮的灯光，那就会有着越严重的光污染，在对光污染研究上，可采用夜间灯光数据，而且和GIS技术相结合，通过将直接和间接光污染两者相互叠加，可以获取到地区光污染的等级图，并且通过分析，能够获取到在传播和发展上光污染的过程和趋势。

4.2 灾害

在监测火灾上，可以借助DMSP/OLS夜间灯光影像而实现，为治理火灾和保护资源提供了必不可少的信息。

4.3 能源

开采石油期间会有非常多的天然气产生，因为运输等天然气处理技术设施，在所需要的成本上需要支出的比较多，这让大部分油气公司在处理方式上，选择了直接焚烧的方式。而DMSP/OLS夜间灯光影像的出现，则可以为燃烧天然气等方面提供有效的信息，杜绝油气公司浪费的现象。

4.4 渔业

在对捕鱼业跟踪上，可以说渔火监测提供了重要的支撑，可以用于估算鱼类的数量，为鱼类的长期发展管理提供了非常重要的信息。

4.5 城镇

对于人类活动和城镇社会经济生态，DMSP/OLS夜间灯光数据可以从多个角度领域进行反映，可以在城镇发展当中进行综合性的应用，可以让城镇发展期间所在统计数据上存在的不足得到有效的弥补。

5 发展趋势

在未来的研究趋势上，夜光遥感数据主要集中在如下几个方面：

（1）保证数据具有高度的一致性和相应的兼容性。现阶段，针对研究领域所存在的不同，能够对由DMSP/OLS所衍生的数据集进行采用，但数据在兼容性和一致性方面仍然存在一定的限制，基于此，在校準不同卫星等后，为研究领域提供有着较好稳健性的数据，促进其得到深入的发展。

（2）提供高数据质量和全新的性能方法。在对夜间灯光数据质量的提高上，可以说辐射校正和减少饱和效应是非常重要的方法。

（3）交叉研究多个学科。在有效促进各个学科之间进一步发展上，可以说学科背景不同的学者进行交流，在这其中发挥着重要的意义。

（4）综合应用遥感卫星数据在研究上。紧密结合其他遥感卫星数据，可以起到互补的效果，将DMSP/OLS的优点发挥到最大，继而能够在更多的领域上对此卫星数据进行应用。

参考文献

[1]卓莉，李强，史培军，陈晋，郑璟，黎夏，基于夜间灯光数据的中国城市用地扩展类型[J].地理学报，2006 （02）.

[2]何春阳，李景刚，陈晋，史培军，潘耀忠，李京，卓莉，一之濑俊明，基于夜间灯光数据的环渤海地区城市化过程[J].地理学报，2005 （03）.