新疆和田绿洲夜间灯光数据的时空分布特征及演变趋势

DMSP/OLS夜间灯光数据在城市化发展研究中起着重要作用。基于5年（1992、1997、2002、2007、2012年）的稳定夜间灯光数据,从时空角度分析绿洲区域夜间灯光数据的变化特征,揭示其演变规律,探讨绿洲城市发展趋势。结果表明：（1）时间序列的夜间灯光数据表现出分散向规则分布转变的趋势。尤其是2007年的核心区域灯光达到饱和状态（值为63）,外部边缘区域增长明显,反映出绿洲城市中心可利用空间的有限性导致城市边缘区向外扩展的范围增加和速度加快的现象。（2）夜间灯光数据在空间上呈现出单核心点状向以道路为中心的带状发展趋势,这与绿洲城市发展建设过程相一致。（3）借助非确定型决策分析方法预测2027年绿洲地区发展趋势,结果显示2027年乐观估计整个区域夜间灯光数据比2012年增加0.3倍,城镇区域将扩大约0.6倍,悲观估计整个区域夜间灯光数据增加近2倍,城镇区域将扩大约3倍。从而可以推断社会经济发展将对绿洲环境有较大的影响,在未来15年内绿洲发展应注重环境承载力与人类社会经济发展的协调性问题。     

基于Landsat OLI影像及NPP-VIIRS灯光数据的武汉市人口密度估算

利用人口统计数据、Landsat OLI和NPP-VIIRS夜间灯光数据,分别提取武汉市主城区及城乡结合部的不透水地表盖度,并结合人口统计数据对武汉市15 m×15 m格网的人口密度进行遥感估算。结果表明:(1)遥感估算结果与统计数据回归方程的决定系数为0.876。根据城市的不同发展程度分区域提取不透水地表盖度精度很高,且利用不透水地表盖度和人口分布的关系估算人口密度的方法可行,能够满足精度要求。(2)武汉市人口呈现出明显的沿长江两岸向外逐渐扩散的空间分布特征,主城区的人口集中分布在长江、汉江及东湖沿岸,而城乡结合部的人口主要分布在主城区边缘和各区的行政中心城镇,其余区域人口分布较为零散。(3)夜间灯光数据和道路数据的加入可以有效提高利用不透水地表估算人口密度的精度。     

基于灯光数据的京津冀城市多标度异速分析

城镇体系的时空演化是一个复杂的动力学过程,具有无尺度性,其特征可以采用异速标度指数定量描述。论文以京津冀为例,基于1992—2013年夜间灯光数据的校正结果,提取城镇夜间灯光信息,采用多标度异速分析方法,分析京津冀城镇体系的相对发展特征及其空间分异格局。研究发现：①京津冀大城市的增长空间局限日益显著。虽然大城市如京津唐的绝对发展水平高,但接近环境承载量的极限,22 a间增长快速的是大城市交接地带的小城市(如三河、迁安、廊坊等)。②相对增长速度快的城市从东北到西南呈现带状分布——政府选择发展的“雄安新区”就在这个轴带上。由此可以得出两个结论：其一,京津冀城市演化的趋势相对均衡化,空间结构异质性逐步减弱,整个城镇体系的发展趋于相对平衡状态;其二,大、小城市“两极”贯通或许是增强城镇体系功能的有效途径。京津冀的空间格局优化不能仅仅考虑主要的、规模大的中心城市,而应该基于等级结构协调整个城镇网络体系。     

内蒙古的城市活力时空格局及影响因素研究

城市活力作为刻画城市社会经济发展的重要指标，其定性定量分析已成为研究热点。基于POI数据与夜间灯光遥感数据，运用空间可视化和空间统计分析方法对内蒙古城市白天及夜间活力水平、规模、结构及时空耦合进行测度，并深入分析其空间格局及影响因素。结果表明：(1)内蒙古城市大部分城市活力态势不佳，两极分化明显，活力规模位序转换显著，呈现非均衡化发展特征；(2)活力强度整体上以“扎赉特旗-阿拉善左旗”为分界，形成“南高北低”的分布格局。时空耦合强度呈层状由市中心逐渐向外递减扩散；(3)经济密度、三产占比、信息化程度、科技实力4个因素对内蒙古城市活力空间分异格局的影响较为显著，均具有明显的时空依赖特征。依据研究结果，结合内蒙古城市发展实际，提出相应政策建议。     

夜间灯光遥感数据应用综述和展望

在遥感应用研究中,夜间灯光遥感作为发展活跃的一个重要分支,近年来受到越来越多来自自然科学领域和社会经济领域的关注。与传统的光学遥感卫星获取地物辐射信息不同,夜间灯光遥感是获取夜间无云条件下地表发射的可见光-近红外电磁波信息。相比于普通的遥感卫星影像,夜间灯光遥感所使用的夜间灯光影像记录的地表灯光强度信息更直接反映人类活动差异,因而被广泛应用于城市化进程研究、不透水面提取、社会经济指标空间化估算、重大事件评估、生态环境评估等领域。目前,虽然基于夜间灯光数据的应用研究成果正在不断积累,但对成果的系统性总结、整理的研究目前存在着覆盖面不全、时效性不强等不足。基于此,论文通过对近几十年来有关夜间灯光数据的研究成果的详细梳理,从数据处理与技术方法、应用研究等方面进行归纳总结。最后,文章从多源数据融合、应用领域拓展和短周期地表灯光监测3个方面指出了未来的研究热点。     

长三角地区城市土地与能源消费CO2排放的时空耦合分析

探究城市土地与碳排放的时空耦合关系,是协调城市土地与生态环境亟待解决的重要问题。基于重心模型、总体耦合态势模型和空间耦合协调模型,使用建成区面积、能源消费和DMSP/OLS夜间灯光等数据,分析了1995—2013年长三角地区城市土地与能源消费碳排放的时空耦合特征,并考虑空间因素的影响,构建空间滞后面板Tobit模型分析其驱动因素。结果表明：① 1995—2013年,建成区面积与碳排放量总体上均呈增加趋势。建成区面积由1251 km ²,增加至4394 km ²,碳排放量由30389.49万t,增加至90405.22万t。城市土地与碳排放间呈显著的正相关;② 城市土地与碳排放空间差异明显,上海、南京、杭州、苏州和无锡的城市建成区面积相对较大,碳排放相对较高;③ 长三角地区城市土地与碳排放耦合关系总体上呈减弱-增强-波动的态势。协调关系处于不断演化过程中,低协调阶段的城市数量明显减小,高协调阶段的城市数量明显增加,且呈集聚分布特点。南京、无锡、苏州、杭州和宁波处于高协调阶段;④ 空间滞后面板Tobit模型结果表明：城镇化对城市土地与碳排放耦合协调度具有驱动和制动的双重作用。同时,人口密度、经济水平、产业结构和空间因素对其也具有重要影响。     

基于夜间灯光数据的长江上游地区能源消费碳排放及影响因素研究

基于DMSP/OLS和NPP-VIIRS夜间灯光影像,对2000—2017年长江上游地区的能源消费碳排放进行估算,并利用Moran’s I指数与STIRPAT模型,对能源消费碳排放量的空间特征及影响因素进行研究。结果显示:(1)能源消费碳排放总量总体呈上升态势,主要集中在成渝地区双城经济圈、昆明、贵阳。(2)能源消费碳排放量具有明显的地带性空间集聚特征,高值集聚区与低值集聚区呈一定程度的路径依赖或空间锁定。(3)人口密度、城镇化水平、产业结构、固定资产投资均对能源消费碳排放量有正向影响,经济发展则有显著性负向作用,经济增长与能源消费碳排放量呈倒“U”型曲线。     

乡村产业振兴背景下台商“西进”的空间路径演变——以福建省为例

本研究以西进参与福建省乡村产业振兴的2980家乡村台企为研究对象,采用GIS空间分析方法和空间扩散模型,揭示台商“西进”的空间路径演变。研究发现：① 国际经济形势和海峡两岸政治关系变化促成了泉州的晋江市和石狮市、厦门的海沧区和同安区、漳州的龙海市形成台商“西进”的高密度聚集区,以及福州的闽侯县和福清市、莆田的涵江区形成中密度聚集区;② 在企业内部因素的主导下,台商“西进”轨迹呈现近“S”形增长态势,并形成以沿海福州和厦门城市群的郊区县（市）为核心,向内陆地区扩展扩散的格局;③ 空间扩散路径模拟显示,当前台商“西进”已达到数量扩散的阈值,未来台商“西进”路径将由反“E”字型向“日”字形转变,沿海地区仍是空间扩散的主要方向。     

夜间灯光数据辅助高中地理“城镇化”教学的区域适用性研究--以贵州省为例

随着地理信息技术在中学地理教学中的深入应用,夜间灯光数据被不断应用于地理教学中,其区域适用性还有待进一步研究。为分析夜间灯光数据的区域适用性,笔者以贵州省为研究区域,利用2000年和2010年的夜间灯光数据,在省域和市(州)尺度上分析了夜间灯光数据与城镇化的相关性。结果表明:夜间灯光数据不适用于反映贵州省整体城镇化分布及演变过程;而在市(州)尺度上,贵阳市、遵义市、黔东南州、黔南州的夜间灯光数据与城镇化数据的相关系数均通过Pearson显著性水平检验,表明夜间灯光数据在这些市(州)有较好的适用性。其他市(州)由于海拔高、地形破碎、地形起伏度大等原因,夜间灯光数据不适用于表达其城镇化发展,因此不适用于该区域的"城镇化"教学。最后,选取贵阳市"城镇化"教学作为典型案例,分析夜间灯光影像在"城镇化"教学中的应用,为中学地理教师运用夜间灯光数据进行"城镇化"教学提供参考。     

基于夜间灯光数据的中国县域发展活力与均衡性动态研究

消除不平等、实现均衡发展是联合国可持续发展目标之一。客观准确地衡量区域发展均衡性是实现共同富裕亟待解决的首要科学问题。夜间灯光遥感数据已被证实是社会经济发展的良好代理变量,且因其方便获取、空间覆盖率广等优势被广泛应用。本文利用夜间灯光数据和空间化人口数据构造的灯光基尼系数作为发展均衡性的评估指标,测算并分析了2002—2020年中国2900个区县的发展均衡性及其与以平均灯光强度表征的区域发展活力间的关系,探讨了夜间灯光基尼系数的内涵及其在发展均衡性上的应用价值。结果表明,2002—2020年间中国96%的区县灯光基尼系数不断减小,即灯光—人口的分布趋于均衡,且在空间上总体呈现东部较西部更均衡的特点。同时,经济相对发达县域的均衡性差异较大,但多呈现经济与均衡性协同增长的发展路径;而超过60%的经济欠发达县域的均衡性有较大提升空间。研究结果可为实现区域均衡发展、推动共同富裕提供新的研究视角与科学支撑。     

基于EVI指数的DMSP/OLS夜间灯光数据去饱和方法

DMSP/OLS夜间灯光数据被广泛应用于表征人类活动强度及其生态环境影响的诸多研究中,但因OLS传感器设计的局限,在用电强度较高的城市中心,灯光信号存在明显的饱和,这一不足可能影响到一些基于夜间灯光数据研究成果的可靠性。针对这一问题,NOAA-NGDC研发了辐射定标算法,但因缺乏星上定标系统,算法较为复杂,且受较多条件限制等原因,目前只有部分时期的辐射定标数据产品（RCNTL）。近期有学者提出一种基于植被指数NDVI构建的城市灯光指数VANUI,为灯光数据去饱和研究提供了一个操作简单且结果良好的方法,但该方法在一些城市效果不佳。基于此,本文综合利用夜间灯光与EVI指数信息,通过对VANUI指数构建方法进行改进,建立了一个新的缓解夜间灯光强度饱和的EANTLI指数。为了评价指数的效果,将EANTLI与VANUI从三个方面进行比较：① 区分、识别饱和区内地物的能力;② 与RCNTL的拟合程度;③ 对用电量估算的效果。结果表明：EANTLI在三个方面均表现出优势,在潜在饱和区内对特征地物具有更高的可区分性,与RCNTL的线性相关程度更高,与用电量的相关性相比于NTL、VANUI亦明显提高。因此可以认为EANTLI在指数的设计上较为合理,不仅易于计算,而且能达到较好的缓解灯光强度饱和、凸现城市内部差异的目的,在用于反演城市发展指标时能获得更为准确的结果,因此具有较高的应用价值。     

中国三大城市群经济与环境协调度时空特征及影响因素

采用熵值法、泰尔指数、空间自相关、马尔科夫链等方法,分析2006—2016年中国京津冀、长江三角洲、珠江三角洲三大城市群经济与环境协调度的时空格局特征,并运用Tobit模型探讨其影响因素。结果表明：① 研究期内三大城市群经济与环境协调度持续增长,珠三角协调度最高,长三角协调度增速最快;② 三大城市群内部城市之间的差异波动减小,珠三角城市群的减小幅度最小;③ 三大城市群经济与环境协调等级演化具有一定的路径依赖,但随时间推移有向高一级状态转移趋势;④ 行政级别较高的城市及部分沿海沿江发达城市的经济与环境协调度持续处于较高水平;⑤ 三大城市群经济与环境协调度空间特征由分散走向集聚;⑥ 经济发达的城市经济与环境趋向于“同步发展”;⑦ 能源消耗水平、科学技术水平、固定资产投资强度、外资依存度和所有制结构对三大城市群的经济与环境协调度具有影响,但各因素影响的显著程度有差异。     

关中平原城市群“交通-产业-环境”耦合协调发展的动态演化特征分析

关中平原城市群是丝绸之路经济带的重要城市群。运用耦合协调度模型定量分析了关中平原城市群2008—2019年交通、产业和环境三系统耦合协调发展关系的变化规律和时空分布特征。结果表明：（1） 城市群交通、产业和环境各子系统发展评价指数差异化提升,交通系统发展增长率远超过其他两系统,产业和环境发展与交通系统的矛盾较为突出。（2） 三系统综合发展指数空间分布单极态势明显,城间发展水平差异加剧,其中西安市和咸阳市作为极热点城市存在,其余城市为外围受辐射冷点区。（3） 城市群耦合协调发展水平整体上趋于优化提升态势,但仍处于濒临失调状态。其中,西安市一直处于高耦合协调的单极态势,但耦合协调度的城间差距逐渐缩小,耦合协调度等级为协调等级的城市逐渐增多,趋于集中连片式分布。研究结果可以明确关中平原城市群交通、产业和环境三系统耦合协调发展存在的问题,为高质量发展相关政策的制定提供一定的参考依据。     

环境约束下中国城市土地利用效率演变特征分析

在经济高质量发展和区域协调发展的背景下,考虑非期望性产出(环境污染),本文利用SBM-undesirable模型测算了中国275个地级市2003–2016年的城市土地利用效率,并通过核密度估计、空间自相关分析探索了城市土地利用效率的时空演变规律。结果表明:(1)2003–2016年间,中国城市土地利用效率整体呈波动上升趋势,但仍处于较低水平,城市土地利用效率均值呈现东、西、中逐渐降低的分布格局;(2)在全国和东中西三大区域,区域差异均不断增大,全国尺度上和东部地区效率值出现了极化趋势;(3)城市土地利用效率呈现较弱的空间正相关,但空间集聚程度不断增强。高-高集聚型区域多分布在东南沿海地区,且不断向中部地区延伸;高-低极化型区域多为中西部地区的省会城市,低-高凹陷型区域零星分布于高值聚集区周边,部分在研究期内转为高值聚集区域;低-低均质型区域主要分布在中西部及东北地区。研究结果认为应加强对城市存量土地的内涵挖潜,强化区域合作机制,因地制宜制定提升土地利用效率的政策是促进城市土地集约节约利用和区域协调发展的有效路径。     

城市地表温度与NDVI空间相关性的尺度效应

城市地表温度与NDVI的空间相关性已被广泛研究,但是其尺度效应常常被忽略,给研究结果带来不确定性。本文以郑州市为例,基于四幅Landsat8影像,经辐射传导法反演地表温度(LST),运用半变异函数识别地表温度的空间相关性分析尺度,并结合空间相关指数Moran's I,从多尺度、多季节、多邻接范围3个方面对地表温度与植被覆盖的空间相关性的尺度效应进行了探讨,结果表明：①LST和NDVI的单变量空间自相关和双变量空间相关尺度均在300 m左右;②300 m相关尺度内,单变量空间自相关性存在显著尺度效应,相比之下双变量空间相关性尺度效应较为微弱;③LST和NDVI的单变量空间自相关性和双变量空间相关性尺度效应均表现出明显的季节差异;④随着邻接范围增大,LST和NDVI的空间自相关性减弱,尺度效应更明显。因此度量LST和NDVI的空间相关性要考虑时空尺度效应,本文研究结果有助于进一步认识LST和NDVI间空间相关性的尺度效应。     

福建省域环境与经济协调发展对比分析

环境与经济的协调发展度是一个定量表示环境保护和社会经济发展之间的指标,强调的是系统之间各要素的共同发展．以福建省域城市为例,介绍了福建省环境与经济发展现状,确定了评价指标体系,利用协调度和协调发展度模型并采用熵值法为指标体系确定权重,对福建省域城市环境与经济协调发展做出评价和分析,用确定好的协调发展度等级对其进行分类．...     

福建省域环境与经济协调发展对比分析

环境与经济的协调发展度是一个定量表示环境保护和社会经济发展之间的指标,强调的是系统之间各要素的共同发展．以福建省域城市为例,介绍了福建省环境与经济发展现状,确定了评价指标体系,利用协调度和协调发展度模型并采用熵值法为指标体系确定权重,对福建省域城市环境与经济协调发展做出评价和分析,用确定好的协调发展度等级对其进行分类．结果显示,福建省9个设区市中厦门市处于优质协调发展类型,福州市和泉州市处于良好协调发展类型。莆田市、三明市、漳州市、南平市、龙岩市和宁德市均处于中等协调发展类型．对于不同类型的城市如何提高协调发展度提出相应的建议及措施．     

产业集聚与城镇空间格局的耦合关系及时空演化——以长三角区域为例

产业集聚与城镇空间格局的变动之间存在着密切的联系。针对两者之间的耦合关系及时空演化问题,构建区域产业集聚与城镇空间格局演化综合评价指标,并利用1990—2016年长三角区域16个城市的统计数据,基于面板回归模型和空间重心模型探究两系统之间演化的互动作用关系和时空演化。结果表明：长三角区域的产业集聚与城镇空间格局间存在较显著的耦合关系;长三角区域各市区的耦合协调度及空间匹配度均稳步提升,但长三角区域耦合协调发展程度不够均衡,长三角南部的耦合协调的发展程度稍弱于长三角区域北部的发展;在近几十年的发展中,长三角北部地区逐渐形成以上海-南京为轴线的耦合协调发展区域,整个长三角区域的耦合协调则呈现“Z”字形特征。     

东北三省城乡协调发展格局及影响因素

以东北三省36个地区为研究对象,系统构建了城乡协调的指标体系,采用基尼系数、空间自相关和空间回归等方法探讨了2005年、2010年和2015年东北三省城乡协调的空间格局和影响机制。研究表明:① 东北三省城乡协调度的区域差异不断扩大且具有明显的空间集聚特征,但集聚程度趋于减弱。② 不同地区城乡协调水平变化各异。研究期内,大连市和锦州市一直处于高水平城乡协调状态,朝阳市长期处于低水平城乡协调状态。鹤岗市和七台河市城乡协调度位次上升最明显,哈尔滨市和辽源市城乡协调度位次下降最显著。③ 从空间格局来看,中级城乡协调区增多且向北移动,初级城乡协调区减少且向中部集中,“南北高,中间低”的城乡协调格局基本形成。与此同时,城乡协调的冷热点均不断收缩,空间极化效应趋于减弱。④ 城镇化和农业规模化经营是促进东北城乡协调发展的主要力量,工业化并未显著促进东北城乡协调发展且与城乡协调发展负相关,农业现代化经营对城乡协调发展有正向作用,交通因素在近些年的促进作用逐渐凸显,经济发展水平与信息化水平对东北城乡协调发展的作用还不明显。     

集成生物物理成分的夜光遥感图像城市用地提取方法（英文）

DMSP/OLS nighttime light(NTL) image is a widely used data source for urbanization studies. Although OLS NTL data are able to map nighttime luminosity, the identification accuracy of distribution of urban areas(UAD) is limited by the overestimation of the lit areas resulting from the coarse spatial resolution. In view of geographical condition, we integrate NTL with Biophysical Composition Index(BCI) and propose a new spectral index, the BCI Assisted NTL Index(BANI) to capture UAD. Comparisons between BANI approach and NDVI-assisted SVM classification are carried out using UAD extracted from Landsat TM/ETM+ data as reference. Results show that BANI is capable of improving the accuracy of UAD extraction using NTL data. The average overall accuracy(OA) and Kappa coefficient of sample cities increased from 88.53% to 95.10% and from 0.56 to 0.84, respectively. Moreover, with regard to cities with more mixed land covers, the accuracy of extraction results is high and the improvement is obvious. For other cities, the accuracy also increased to varying degrees. Hence, BANI approach could achieve better UAD extraction results compared with NDVI-assisted SVM method, suggesting that the proposed method is a reliable alternative method for a large-scale urbanization study in China's mainland.