黃鳳榮，尹子虛，譚志茹

(遼寧師范大學(xué)，遼寧 大連 116029)

1 引言

早在20世紀(jì)70年代，美國發(fā)射的軍事氣象衛(wèi)星(defense meteorological satellite program，DMSP)計劃的線性掃描系統(tǒng)(operational linescan system，OLS)的目的就是要探測云層反射的微弱月光，進(jìn)而推測云量和云分布空間位置，最后卻意外的發(fā)現(xiàn)OLS傳感器使用光電倍增管至少比其他衛(wèi)星系統(tǒng)靈敏四個量級，進(jìn)而可以探測到城鎮(zhèn)燈光、漁船燈光等，這無疑是一個意外的收獲，也是學(xué)者們開始將目光再次拓展到夜光遙感的新機(jī)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(shù)據(jù)作為第一代夜間燈光數(shù)據(jù)它擁有數(shù)據(jù)獲取方便、數(shù)據(jù)量小、覆蓋范圍廣以及數(shù)據(jù)更新速度快等優(yōu)點(diǎn)。

2 研究數(shù)據(jù)概況

DMSP/OLS全球遙感影像，包括三種非輻射定標(biāo)的夜間燈光影像：無云觀測頻數(shù)影像、平均燈光影像和穩(wěn)定燈光影像。穩(wěn)定燈光影像是標(biāo)定夜間平均燈光強(qiáng)度的年度柵格影像，該影像包括城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)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(qiáng)度，其范圍為0～63。

表1 OLS傳感器基本數(shù)據(jù)

3 基于DMSP-OLS數(shù)據(jù)的研究方法及成果

3.1 基于城市擴(kuò)張研究

城市擴(kuò)張早在20世紀(jì)末21世紀(jì)初就已經(jīng)成為席卷全球的發(fā)展潮流，資源環(huán)境約束的趨緊、城鄉(xiāng)差距的拉大、區(qū)域競爭的加劇等問題，日益困擾著城市的健康發(fā)展，也制約著城市功能的發(fā)展，迫使著城市擴(kuò)張[1～3]。DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)可以綜合定量城市地區(qū)人類活動的廣度和強(qiáng)度[4]，進(jìn)而對于DMSP/OLS的應(yīng)用和研究的需求也更加迫切。如表2，燈光數(shù)據(jù)在城市擴(kuò)張的方向、面積、速度、預(yù)測等方向都表現(xiàn)出良好的效果，因而進(jìn)行城市擴(kuò)張預(yù)測和城市規(guī)劃等活動，具有很好的指導(dǎo)性意義。

表2 基于DMSP/OLS數(shù)據(jù)城市擴(kuò)張應(yīng)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(jì)90年代就發(fā)現(xiàn)，人口數(shù)據(jù)與夜間燈光存在著密切的相關(guān)關(guān)系。如表3，燈光數(shù)據(jù)對人口空間化的指示意義相比于城市用地、城市擴(kuò)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(chǔ)建設(shè)的供應(yīng)、水資源的供應(yīng)以及居民住房需求等信息都有指導(dǎo)意義。

表3 基于DMSP/OLS數(shù)據(jù)人口空間化的主要研究方法及成果

4 結(jié)論

DMSP/OLS數(shù)據(jù)作為探測夜間燈光的遙感數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)在城市擴(kuò)張、人口空間化等的應(yīng)用中擁有極大的優(yōu)勢，而燈光數(shù)據(jù)作為人類社會活動指示數(shù)據(jù)也非常具有指導(dǎo)性意義[14～20]。

(1)DMSP/OLS數(shù)據(jù)易獲取且燈光捕獲能力強(qiáng)，本身對于短暫燈光具有剔除能力，成品數(shù)據(jù)經(jīng)過了消云處理和噪聲去除等，運(yùn)用起來便捷，為后續(xù)應(yīng)用提供便利。

(2)DMSP/OLS與AVHRR擁有相當(dāng)?shù)目臻g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(tài)監(jiān)測。

(3)夜間燈光數(shù)據(jù)與人口、城區(qū)擴(kuò)張等之間的關(guān)系研究一步步的深入，運(yùn)用夜間燈光數(shù)據(jù)去表示人口等的數(shù)量都已不足為奇。在更加細(xì)化城市內(nèi)部差異的人口空間化、城區(qū)擴(kuò)展等研究相對罕見，未來運(yùn)用燈光數(shù)據(jù)表示更高精度的內(nèi)部差異是燈光數(shù)據(jù)發(fā)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(qū)的空間尺度過小，恰好沒有統(tǒng)計到DN值，或者如果一個小區(qū)域恰好DN值很大，在這種情況下小范圍內(nèi)實(shí)際經(jīng)濟(jì)與統(tǒng)計出的經(jīng)濟(jì)將會產(chǎn)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(yùn)用DMSP/OLS數(shù)據(jù)去表示人口空間化、城市擴(kuò)張等才合理，是未來需要解決的問題。