【摘 要】
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夜间灯光数据与传统可见光遥感数据探测白天地物电磁波辐射的特性不同,具有在夜间探测地表发出的城市灯光、自然界火光等光源强度的能力。由于夜间灯光数据不仅具有大尺度、多时相的特性,同时具有能直观表征人类活动强度的独特优点,卫星观测获得的夜间灯光数据已成为广泛使用的地理空间数据产品之一,在城市发展研究领域有较大的应用潜力。长时间序列的夜间灯光影像,对于探讨城市发展机理有十分重要的意义。DMSP/OLS数据
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夜间灯光数据与传统可见光遥感数据探测白天地物电磁波辐射的特性不同,具有在夜间探测地表发出的城市灯光、自然界火光等光源强度的能力。由于夜间灯光数据不仅具有大尺度、多时相的特性,同时具有能直观表征人类活动强度的独特优点,卫星观测获得的夜间灯光数据已成为广泛使用的地理空间数据产品之一,在城市发展研究领域有较大的应用潜力。长时间序列的夜间灯光影像,对于探讨城市发展机理有十分重要的意义。DMSP/OLS数据和NPP/VIIRS数据覆盖了1992-2020年的全球夜间灯光影像,是科学研究使用最为广泛的两类夜间灯光数据。在梳理已有研究后,本研究提出了一套融合DMSP/OLS数据和NPP/VIIRS数据的方法。通过对DMSP/OLS、NPP/VIIRS V2年度数据进行处理及NPP/VIIRS V1月度数据进行年度数据合成,获得了多种夜间灯光年度数据（包括EANTLI数据、NPP/VIIRS V1月度数据合成年度数据和NPP/VIIRS V2年度数据）。通过融合EANTLI数据和NPP/VIIRS年度数据获得了长时间序列的类EANTLI数据,并使用该数据在东三省进行了城市发展评价。该文的主要结论如下:（1）DMSP/OLS数据存在不同传感器不同年份数据不可比的问题,构建的时间序列可比较校正方法能够去除不同年份DMSP/OLS数据中的不稳定像元。通过对2000-2013年的DMSP/OLS数据进行了数据预处理、相互校正、多传感器年内融合、时间序列可比较校正和饱和校正获得了2000-2013年的EANTLI数据,提高了时间序列的可比较性,降低了饱和效应,对比度和清晰度都优于原始数据和饱和校正前的数据。（2）NPP/VIIRS数据存在大量低值噪声,提出的基于灵活阈值去除NPP/VIIRS数据噪声的方法,适用于NPP/VIIRS V1月度数据和NPP/VIIRS V2年度数据的噪声去除。通过对NPP/VIIRS数据进行数据预处理、噪声处理、极高值处理以及年度数据合成,获得2012-2020年的NPP/VIIRS年度数据,处理后的NPP/VIIRS数据更符合我国夜间灯光的实际情况。通过对比9月均合成、12月均合成以及中位数月均合成三种方法合成的NPP/VIIRS年度数据以及NPP/VIIRS V2年度数据进行对比,发现中位数月均合成年度数据与社会经济的相关性最高,且为月度数据合成年度数据中最为便利的方法。（3）提出了EANTLI和NPP/VIIRS长时间序列夜间灯光数据融合的方法,获得了长时间序列的夜间灯光数据。通过整合夜间灯光数据的空间分辨率和统一夜间灯光数据的亮度值属性获得了2000-2020年的类EANTLI数据。校正后的类EANTLI数据拥有和EANTLI数据相匹敌的夜间灯光亮度高动态范围,且夜间灯光亮度总和上升较为平稳,能对传感器的异常变化进行较好的平滑处理,数据的对比度和信息量都呈现上升趋势。（4）以东三省地区为例,将类EANTLI数据与传统统计数据相结合进行了东三省城市发展评价,体现了长时间序列夜间灯光数据在城市发展研究中的潜力。使用Zipf指数和基尼指数分析了东三省城市规模分布变化,通过构建城市发展指数指标体系,运用熵值法获得各指标权重,计算获得了各城市不同年份的城市发展指数,分析了东三省城市发展时空演化。东三省的人口规模和夜光规模变化趋势存在一定差异,夜光规模相较人口规模更加集中,居民收入和夜光发展都较为均衡。东三省大部分城市的城市发展指数都呈现了上升的趋势,部分资源依赖型城市和传统农业型城市出现了城市发展指数的下降。城市发展指数出现下降的城市在城市发展的过程中大多存在人口流失的现象。
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