李雪萍，貢 璐

(1. 新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046； 2. 新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830046)

夜間燈光數(shù)據(jù)能夠表征人類活動(dòng)強(qiáng)度和城市化進(jìn)程，應(yīng)用最廣泛的夜間燈光數(shù)據(jù)為美國(guó)國(guó)防氣象衛(wèi)星(defense meteorological satellite program，DMSP)搭載的可見(jiàn)紅外成像線性掃描業(yè)務(wù)系統(tǒng)(operational linescan system，OLS)數(shù)據(jù)及美國(guó)新一代國(guó)家極軌衛(wèi)星(Suomi national polarorbiting partnership，Suomi-NPP)搭載的可見(jiàn)光近紅外成像輻射(visible infrared imaging radiometer suite，VIIRS)傳感器數(shù)據(jù)[1]。夜間燈光影像將城鎮(zhèn)夜光及其他發(fā)光體表征為亮值斑塊即燈光區(qū)，使城鎮(zhèn)等發(fā)光體明顯區(qū)別于黑暗的無(wú)燈光背景區(qū)，避免了傳統(tǒng)遙感影像城鎮(zhèn)區(qū)域與非城鎮(zhèn)區(qū)域混淆問(wèn)題，為監(jiān)測(cè)人類活動(dòng)提供了數(shù)據(jù)源，在宏觀尺度的城市研究中具有巨大的潛力和應(yīng)用前景。

由于OLS傳感器設(shè)計(jì)局限導(dǎo)致DMSP/OLS影像之間不連續(xù)、像元DN值過(guò)飽和等問(wèn)題，數(shù)據(jù)于2013年截止，現(xiàn)被VIIRS白天/夜間波段(day and night band，DNB)夜間燈光數(shù)據(jù)取代。為獲得長(zhǎng)時(shí)間序列穩(wěn)定的夜間燈光數(shù)據(jù)，需要對(duì)兩者夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行校正與擬合。目前，部分學(xué)者針對(duì)DMSP/OLS數(shù)據(jù)提出了多種不變目標(biāo)區(qū)域的相互校正方法，這些研究選擇亮值年際變化小的區(qū)域作為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域，確立參考影像數(shù)據(jù)，對(duì)其他年份影像數(shù)據(jù)建立各類回歸模型進(jìn)行相互校正，形成了適用于我國(guó)區(qū)域完整的夜間燈光影像校正的技術(shù)方法[2-6]。后又有學(xué)者提出了各種基于植被指數(shù)構(gòu)建城市燈光指數(shù)為DMSP/OLS數(shù)據(jù)去飽和的方法，該類方法側(cè)重單一影像校正，不同年際影像校正需獲取相應(yīng)年植被指數(shù)數(shù)據(jù)[7-9]。而VIIRS/DNB數(shù)據(jù)在城市研究中需要去除火點(diǎn)噪聲，且該數(shù)據(jù)存在時(shí)間短，不足以支持長(zhǎng)時(shí)間序列的研究。大多數(shù)學(xué)者在長(zhǎng)時(shí)間序列研究中對(duì)兩種夜間燈光數(shù)據(jù)設(shè)置不同的處理方法，降低了結(jié)果的可比性，對(duì)兩者數(shù)據(jù)擬合的研究鮮有報(bào)道。

為研究校正后獲得的長(zhǎng)時(shí)間序列夜間燈光數(shù)據(jù)的效果，對(duì)其模擬社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量的能力進(jìn)行探索，選擇新疆連續(xù)年份的夜間燈光數(shù)據(jù)模擬社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量。以往基于兩種夜間燈光數(shù)據(jù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量研究在省級(jí)和縣級(jí)兩個(gè)尺度上與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量進(jìn)行回歸分析，大多數(shù)研究是單一年份數(shù)據(jù)的線性模擬或兩種數(shù)據(jù)的對(duì)比模擬，且在部分模擬研究中沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，少有研究長(zhǎng)時(shí)間序列下校正后的模擬[10-12]。利用校正后的夜間燈光數(shù)據(jù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量模擬的研究有助于提升數(shù)據(jù)可靠性與解釋力，對(duì)數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用具有重要意義。

本文選擇不變目標(biāo)區(qū)域法先校正DMSP/OLS影像數(shù)據(jù)，用校正后的DMSP/OLS影像數(shù)據(jù)對(duì)VIIRS/DNB進(jìn)行重分類，利用兩者在時(shí)間和空間上的重疊數(shù)據(jù)對(duì)VIIRS/DNB影像數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合；選擇新疆不同年份的夜間燈光數(shù)據(jù)模擬社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量，分析校正后長(zhǎng)時(shí)間序列夜間燈光數(shù)據(jù)與部分社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量的關(guān)系，以得到長(zhǎng)時(shí)間序列連續(xù)穩(wěn)定的夜間燈光數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)可比性及應(yīng)用能力，拓展夜間燈光數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列下人類活動(dòng)及其生態(tài)環(huán)境影響的理解。

1 數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)概況

1.1 數(shù)據(jù)源

DMSP/OLS穩(wěn)定夜間燈光影像數(shù)據(jù)集由美國(guó)國(guó)家海洋與大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)下屬的美國(guó)國(guó)家地球物理數(shù)據(jù)中心(National Geophysical Data Center，NGDC)發(fā)布，選擇全部34期影像，影像數(shù)據(jù)集由6個(gè)不同的DMSP衛(wèi)星F10(1992—1994年)、F12(1994—1999年)、F14(1997—2003年)、F15(2000—2007年)、F16(2004—2009年)、F18(2010—2013年)獲取。全部影像均在NGDC的網(wǎng)站下載。

北半球的VIIRS/DNB合成的月平均燈光輻射數(shù)據(jù)集，冬季像元DN值受積雪影響，夏季像元DN值受植被影響，因此，選擇2012—2017年10月影像數(shù)據(jù)，全部影像在NGDC的網(wǎng)站下載。

本文在處理過(guò)程中使用的中國(guó)縣級(jí)行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心的全國(guó)1∶400萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，新疆1996—2016年年末人口總數(shù)、生產(chǎn)總值、平均每天耗電量、建設(shè)用地?cái)?shù)據(jù)來(lái)自新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.2 數(shù)據(jù)概況分析

DMSP/OLS穩(wěn)定夜間燈光輻射數(shù)據(jù)產(chǎn)品包括由多個(gè)DMSP衛(wèi)星傳感器獲取的1992—2013年共34期影像，影像去除了極光、野火等不穩(wěn)定光源，以及月光、云的干擾，最后的數(shù)據(jù)值為無(wú)云圖幅穩(wěn)定光的年均灰度(DN)值，其范圍是0～63。該影像數(shù)據(jù)集是由DMSP不同傳感器獲得的，而不同DMSP衛(wèi)星搭載的OLS傳感器具有不同的輻射探測(cè)性能、飛行前輻射標(biāo)定，探測(cè)光譜波段也存在細(xì)微差別，且隨著時(shí)間的推移，各傳感器的輻射探測(cè)能力也逐漸衰退。影像數(shù)據(jù)未進(jìn)行星上輻射校正和相互校正，造成同一個(gè)衛(wèi)星傳感器獲取的連續(xù)不同年度的影像間相同位置的亮值像元DN值之間的異常。且由不同的傳感器獲取的同一年度的影像數(shù)據(jù)之間存在差異，主要表現(xiàn)為影像中的亮值像元的DN值總和不相等，以及影像間相同位置的亮值像元的DN值不同。長(zhǎng)時(shí)間序列的DMSP/OLS穩(wěn)定夜間燈光影像數(shù)據(jù)集存在的這些問(wèn)題導(dǎo)致不同年份、不同傳感器間的長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)不具有連續(xù)性和可比性。因此，利用該數(shù)據(jù)集進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間尺度的應(yīng)用研究時(shí)，必須進(jìn)行相互校正。但影像中像元最大值DN值為63，且許多城市核心區(qū)域出現(xiàn)了大量DN值為63的像元聚集情況，由此可推斷影像中的像元DN值出現(xiàn)了飽和現(xiàn)象。像元DN值飽和會(huì)導(dǎo)致影像所表示的某一區(qū)域的燈光強(qiáng)度值低于其真實(shí)值，進(jìn)而在燈光強(qiáng)度指標(biāo)的相關(guān)研究中會(huì)產(chǎn)生誤差，影響研究的準(zhǔn)確性，因此影像需進(jìn)行飽和校正。

VIIRS傳感器的DNB探測(cè)通道繼承了DMSP上OLS傳感器的微光探測(cè)能力，增強(qiáng)了探測(cè)敏感度，提高了空間分辨率，兩者傳感器參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。VIIRS/DNB合成的月平均燈光輻射數(shù)據(jù)產(chǎn)品自2012年4月至今每月一期影像，影像過(guò)濾了雜散光、閃電、月光、云覆蓋的影響，同時(shí)保留了極光、火、船及其他暫時(shí)性燈光。且該數(shù)據(jù)不存在DMSP/OLS穩(wěn)定夜間燈光影像數(shù)據(jù)的問(wèn)題，解決了像元DN值過(guò)飽和現(xiàn)象，其在軌檢驗(yàn)校正程序也進(jìn)一步提高了影像的清晰度。

表1 OLS和VIIRS傳感器的參數(shù)比較

應(yīng)用ArcGIS軟件對(duì)兩者影像進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，以我國(guó)縣級(jí)行政邊界面狀數(shù)據(jù)為掩膜，提取所有數(shù)據(jù)的我國(guó)行政區(qū)域影像。所有數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)系均為WGS-84坐標(biāo)系，投影坐標(biāo)系為蘭伯特等面積投影坐標(biāo)系，同時(shí)將影像數(shù)據(jù)空間重采樣為1 km。應(yīng)用ArcGIS軟件數(shù)據(jù)管理模塊的柵格屬性工具集為影像創(chuàng)建柵格屬性數(shù)據(jù)表，根據(jù)屬性表提取影像DN值大于0的像元，對(duì)像元DN值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)出影像的亮值像元DN值總和(total DN value，TDN)和亮值像元的總數(shù)量(total lit pixel，TLP)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，分析結(jié)果如圖1所示。其影像亮值像DN值總和(TDN)的計(jì)算公式為

(1)

式中，DNi表示影像中i像元的DN值；Ci表示影像中i像元的數(shù)量。

DMSP/OLS穩(wěn)定夜間燈光影像數(shù)據(jù)像元的TDN和TLP隨時(shí)間變化總體呈上升的趨勢(shì)，但由圖1可看出同一傳感器不同年份TDN和TLP異常波動(dòng)，說(shuō)明同一傳感器不同年份影像數(shù)據(jù)中存在大量非穩(wěn)定亮值像元，即在上一年探測(cè)到的像元在后一年中不存在；不同傳感器同年份TDN和TLP差異較大，說(shuō)明不同傳感器同年影像數(shù)據(jù)中存在大量不一致像元，即不同傳感器同年的亮值像元在數(shù)量、質(zhì)量和地理位置上不一致。VIIRS/DNB影像數(shù)據(jù)像元TDN和TLP在2013年大幅度增加，2013年后總體呈緩慢下降的趨勢(shì)，結(jié)合DMSP/OLS影像數(shù)據(jù)2013年像元TDN和TLP，說(shuō)明我國(guó)在2013年城市化發(fā)展迅速；之后我國(guó)部分發(fā)達(dá)城市燈光數(shù)據(jù)可能達(dá)到穩(wěn)定飽和，即在數(shù)量和質(zhì)量上趨于穩(wěn)定，在地理位置上由城市中心向外擴(kuò)散。

圖1表明影像數(shù)據(jù)的像元的TDN和TLP不在同一數(shù)量級(jí)內(nèi)，且由于兩者數(shù)據(jù)由不同傳感器獲得，兩者之間存在極大的差異，因此在研究中很少有學(xué)者同時(shí)使用這兩種數(shù)據(jù)，僅有少量學(xué)者用不同處理方法將其運(yùn)用在定性研究中。由于VIIRS/DNB數(shù)據(jù)的質(zhì)量高于DMSP/OLS數(shù)據(jù)，故本文對(duì)VIIRS/DNB合成的月平均燈光輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，擬合DMSP/OLS穩(wěn)定夜間燈光影像數(shù)據(jù)，以達(dá)到同時(shí)使用的目的。

2 數(shù)據(jù)校正

運(yùn)用不變目標(biāo)校正法，對(duì)我國(guó)區(qū)域DMSP/OLS穩(wěn)定夜間燈光影像數(shù)據(jù)進(jìn)行了傳感器間相互校正、連續(xù)性校正及過(guò)飽和校正；利用不變目標(biāo)結(jié)合校正后DMSP/OLS 2012年穩(wěn)定夜間燈光影像數(shù)據(jù)為參考，校正重分類后的VIIRS/DNB合成的月平均燈光輻射數(shù)據(jù)，并對(duì)校正結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。形成了一套適用于我國(guó)區(qū)域的DMSP/OLS和VIIRS/DNB夜間燈光數(shù)據(jù)的預(yù)處理及校正方法，校正流程如圖2所示。

2.1 DMSP/OLS穩(wěn)定夜間燈光影像數(shù)據(jù)的校正

在空間分辨率為1 km的夜間燈光數(shù)據(jù)中我國(guó)區(qū)域城市不存在衰退現(xiàn)象，前一年存在的亮值區(qū)域應(yīng)在后一年繼續(xù)存在；但分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)前一年存在的亮值區(qū)域在后一年消失，且不同傳感器同年影像的亮值區(qū)域也不一致，導(dǎo)致該問(wèn)題的原因是存在不穩(wěn)定像元與不一致像元。這些像元不能反映夜間燈光的空間變化，需剔除保留穩(wěn)定亮值像元。在ArcGIS軟件中提取DMSP/OLS 34期影像像元DN值大于0的區(qū)域，對(duì)不同傳感器同年份影像進(jìn)行相交分析，保留公共亮值像元；以2013年影像與下一年影像進(jìn)行相交分析保留公共亮值像元為下一年穩(wěn)定像元，以此類推，得到1992—2013年的穩(wěn)定亮值像元影像，再用Extraction工具得到每個(gè)像元的DN值，按行列導(dǎo)入Excel中獲得影像像元DN值矩陣。

2.1.1 傳感器間相互校正

多傳感器影像像元DN值異常波動(dòng)是造成影像數(shù)據(jù)不連續(xù)的主要原因，為提高影像連續(xù)性，對(duì)影像進(jìn)行傳感器間的相互校正。參考文獻(xiàn)[7—8]選取F16 2007年鶴崗市作為標(biāo)定數(shù)據(jù)。選取一元二次方程式建立校正模型式

DNc=aDN2+bDN+c

(2)

式中，DN、DNc分別為校正前、后像元灰度值；a、b、c為回歸參數(shù)。

將每一期待校正影像的像元DN值矩陣與標(biāo)定數(shù)據(jù)的像元DN值矩陣進(jìn)行擬合，其回歸參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 DMSP/OLS數(shù)據(jù)集影像相互校正模型參數(shù)

續(xù)表2

2.1.2 影像間連續(xù)性校正

傳感器間相互校正后的影像數(shù)據(jù)削弱了像元DN值飽和程度，但影像不連續(xù)問(wèn)題仍然存在，主要表現(xiàn)為多傳感器同年影像相同位置像元DN值之間存在差異,以及多傳感器獲取的多年影像的數(shù)據(jù)像元DN值異常波動(dòng)，故需要進(jìn)行影像間連續(xù)性校正。利用式(3)對(duì)同年不同傳感器相互校正后的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，形成1992—2013年每年唯一的數(shù)據(jù)集。

(3)

2.1.3 長(zhǎng)時(shí)間序列影像過(guò)飽和校正

我國(guó)城市發(fā)展規(guī)律與夜間燈光數(shù)據(jù)TDN和TLP的總體趨勢(shì)表明，我國(guó)城市區(qū)域呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此假設(shè)DMSP/OLS數(shù)據(jù)某一年影像中的亮值區(qū)域在后一年中不能消失，即前一年影像中亮值像元在后一年中依然為亮值像元，且前一年影像中的亮值像元的DN值應(yīng)小于后一年影像中相同亮值區(qū)域像元的DN值。基于此假設(shè)，可得對(duì)多傳感器獲取的多年度影像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正的公式為

(4)

2.2 VIIRS/DNB合成的月平均燈光輻射數(shù)據(jù)的校正

VIIRS/DNB合成的月平均燈光輻射數(shù)據(jù)沒(méi)有去除火點(diǎn)及背景噪聲，本文運(yùn)用Ma等的方法取0.30×10-9W·m-2·sr-1作為閾值處理VIIRS/DNB浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)噪聲，以獲得穩(wěn)定夜間燈光數(shù)據(jù)。將VIIRS/DNB浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整型數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行探索性分析，與校正后的DMSP/OLS數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)VIIRS/DNB數(shù)據(jù)像元DN值較小的區(qū)域在DMSP/OLS影像中像元DN值為0?；诖?，利用影像像元DN值分布對(duì)VIIRS/DNB數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類，去除極小值像元，同時(shí)縮小像元值域范圍。假設(shè)2012、2013年校正后的DMSP/OLS數(shù)據(jù)分別與同年VIIRS/DNB數(shù)據(jù)具有相同亮值區(qū)域，據(jù)此以同年份DMSP/OLS數(shù)據(jù)亮值區(qū)域?yàn)檠谀ぬ崛IIRS/DNB數(shù)據(jù)中的有效區(qū)域。以不變目標(biāo)結(jié)合校正后2012年的DMSP/OLS影像為標(biāo)定數(shù)據(jù)，利用式(2)為校正模型，將每一期VIIRS/DNB影像擬合回歸進(jìn)行校正。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 影像校正結(jié)果分析

3.1.1 影像定性評(píng)價(jià)

為展示數(shù)據(jù)校正的細(xì)節(jié)，本文以新疆為例選擇6個(gè)年份(1995、2000、2005、2010、2015、2017)校正前夜間燈光影像及校正后影像進(jìn)行目視解譯(如圖3所示)。其中左圖為該年份校正前影像，右圖為校正擬合后的影像。通過(guò)目視解譯發(fā)現(xiàn)校正后影像亮值像元區(qū)域少于同年原始數(shù)據(jù)影像，且校正后影像像元的DN值域高于原始影像，說(shuō)明校正在一定程度上削弱了影像DN值飽和問(wèn)題；校正后影像亮值區(qū)域隨時(shí)間序列增加并未出現(xiàn)影像衰退現(xiàn)象，直觀地反映出良好的連續(xù)性。

校正后所有影像像元DN值域均比同期影像范圍大，說(shuō)明校正使影像部分DN值得到了拉伸，緩解了像元過(guò)飽和現(xiàn)象。文獻(xiàn)[8]使用冪函數(shù)回歸模型進(jìn)行傳感器間的相互校正，其校正后像元DN值大于150，在削弱像元飽和現(xiàn)象的同時(shí)在時(shí)間上增加了像元DN值波動(dòng)，使像元DN值在某些年份急速增長(zhǎng)，不符合實(shí)際情況。本文使用一元二次方程進(jìn)行校正使像元DN值穩(wěn)定增長(zhǎng)，所有校正后影像像元DN值均小于80。

3.1.2 影像定量評(píng)價(jià)

為提升評(píng)價(jià)的客觀性還需對(duì)影像進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，將兩者校正后的同年影像進(jìn)行合并，統(tǒng)計(jì)校正后影像亮值像元TDN和TLP隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，其中，1992—2012年數(shù)據(jù)為DMSP/OLS影像數(shù)據(jù)，2013—2017年為VIIRS/DNB影像數(shù)據(jù)。分析結(jié)果如圖4所示。

圖4顯示校正整理后影像的TLP和TDN呈遞增趨勢(shì)，TLP在整個(gè)時(shí)間序列中緩慢增長(zhǎng)，其2009—2017年的年間統(tǒng)計(jì)值差值逐漸減??；TDN在1992—2005年間平穩(wěn)增長(zhǎng)，2006—2013年間急劇增長(zhǎng)，2014—2017年間增長(zhǎng)速度又趨于平穩(wěn)。這可能是由于城市發(fā)展到中后期階段城區(qū)中心的燈光強(qiáng)度趨于穩(wěn)定，燈光影像表現(xiàn)為穩(wěn)定像元，城市通過(guò)向周邊地區(qū)的擴(kuò)張和合并繼續(xù)發(fā)展，這一點(diǎn)通過(guò)觀察VIIRS/DNB影像浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)也可得出。

以上研究結(jié)果表明校正后的燈光影像解決了DMSP/OLS影像數(shù)據(jù)本身的問(wèn)題和DMSP/OLS數(shù)據(jù)與VIIRS/DNB數(shù)據(jù)不可比的問(wèn)題。VIIRS/DNB影像數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)處理時(shí)將空間分辨率重采樣降低為1000 m，而用DMSP/OLS影像數(shù)據(jù)為參考重分類和回歸校正后使VIIRS/DNB影像數(shù)據(jù)像元的DN值表達(dá)更像DMSP/OLS影像數(shù)據(jù)，使VIIRS/DNB影像數(shù)據(jù)損失了大量細(xì)節(jié)信息，喪失了數(shù)據(jù)本身在大氣氣溶膠、夜間云等應(yīng)用研究中的優(yōu)勢(shì)[13-14]。但不可否認(rèn)的是，校正后的數(shù)據(jù)更適合與DMSP/OLS影像數(shù)據(jù)組成長(zhǎng)時(shí)間序列的夜間燈光數(shù)據(jù)，從而應(yīng)用到城市化研究中。

城市化發(fā)展直接體現(xiàn)的是土地利用方式的改變，但夜間燈光影像亮值區(qū)域范圍和數(shù)值的變化反映出城市土地利用的變化，且影像容易獲取，校正的過(guò)程具有可重復(fù)性，校正后的影像連續(xù)穩(wěn)定，像元DN值的飽和程度也有所降低，建立的燈光指數(shù)適合動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大尺度城市化強(qiáng)度與時(shí)空分析[15-19]。

3.2 連續(xù)影像數(shù)據(jù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量的關(guān)系

以夜間燈光影像為基礎(chǔ)發(fā)展的燈光面積與國(guó)內(nèi)區(qū)域經(jīng)濟(jì)參量的聯(lián)系[20-21]，證明了利用燈光強(qiáng)度了解一個(gè)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的可行性；而其與電力能源消耗的相關(guān)性為節(jié)約利用電力資源減少電力消耗的研究提供了有力數(shù)據(jù)[22-23]。為此，本文選擇年末戶籍人口數(shù)、生產(chǎn)總值、平均每天耗電量、建設(shè)用地面積討論與新疆區(qū)域的TDN的關(guān)系(如圖5所示)，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)歸一化去除量綱，研究校正后1995—2015年夜間燈光數(shù)據(jù)在我國(guó)省級(jí)空間尺度上與這些社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量間的線性回歸關(guān)系。一方面可以檢驗(yàn)影像數(shù)據(jù)集的校正結(jié)果，充分發(fā)揮其時(shí)效性與經(jīng)濟(jì)性；另一方面可以探索由校正后長(zhǎng)時(shí)間序列影像擬合社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量的潛力。新疆區(qū)域夜間燈光影像TND與4種參量的相關(guān)性都大于0.75，說(shuō)明這4種參量在長(zhǎng)時(shí)間序列下與夜間燈光強(qiáng)度有密切關(guān)系。

4 結(jié) 語(yǔ)

長(zhǎng)時(shí)間序列夜間燈光影像數(shù)據(jù)為研究大尺度空間城市化及人類活動(dòng)監(jiān)測(cè)提供了數(shù)據(jù)源，但DMSP/OLS影像數(shù)據(jù)不連續(xù)、像元過(guò)飽和、數(shù)據(jù)自2013年后截止、與VIIRS/DNB數(shù)據(jù)不可比，限制了其推廣應(yīng)用。本文對(duì)我國(guó)夜間燈光影像數(shù)據(jù)存在的問(wèn)題進(jìn)行了校正和擬合，獲得了長(zhǎng)時(shí)間序列穩(wěn)定的夜間燈光數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)，證明了結(jié)果的可行性，消除了影像間不穩(wěn)定、不連續(xù)的問(wèn)題；但現(xiàn)今在長(zhǎng)時(shí)間序列夜間燈光數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，不可避免地需要兩種夜間燈光數(shù)據(jù)參與，VIIRS/DNB影像噪聲和DMSP/OLS影像過(guò)飽和仍是夜間燈光數(shù)據(jù)在城市化進(jìn)程及人類活動(dòng)監(jiān)測(cè)研究中提高精度所面臨的問(wèn)題。同時(shí)，本文分析了校正后長(zhǎng)時(shí)間序列新疆區(qū)域夜間燈光影像與社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量的關(guān)系，證明夜間燈光數(shù)據(jù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)參量模擬有巨大潛力，可有效反映人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。