基于DMSP/OLS数据的全国空气污染物时空演变研究

基于美国国防气象卫星搭载传感器DMSP/OLS的夜间灯光遥感影像,从2000—2013年选取4年进行影像采集、影像校正等操作后,提取了灯光总量、灯光面积数据,根据年份间夜间灯光数据的增长量开展了全国各区域间的差异分析,结合空气污染物排放量进行了相关度分析。研究结果发现：（1）整体上全国夜间灯光量增幅变大,且增幅受相关年份政策影响。（2）夜间灯光总量与空气污染物排放量呈现正相关性,且两者相关系数较高;工业空气污染物与夜间灯光量相关性不断降低,同时生活空气污染物与夜间灯光量相关性不断提高。（3）夜间灯光总量与空气污染的高/高集聚区域一致性稳步提升。结合夜间灯光影像数据与空气污染数据,通过比较夜间灯光数据差异探讨空气污染物的时空演变,为我国空气污染的综合治理提供了一个新的视角。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的中国经济空间格局

基于中国2303个县域单元1998年～2013年的人均GDP和夜间灯光遥感数据,采用空间自相关分析方法研究中国县域经济发展的空间格局,结果表明：1)整体上,中国区域经济增长两极分化严重,区域发展空间格局大体保持不变.其中,东部地区的珠三角、福建沿海、长三角、山东半岛、京津唐、辽中南依旧为典型的经济发达区,成为全国性的经济增长极,但是其经济溢出效应不足;西南地区的贵州、四川行政区的边缘及西藏东南部和甘肃南部为典型的经济落后区;中西部的省会城市成为区域经济增长中心,对周边县市产生虹吸作用.2)从时间序列变化趋势来看,不同聚类类型的变化趋势差异显著.HH类型区的空间格局总体上稳定,年际变化小;LL类型区年际起伏变化大;HL类型和LH类型区变化不显著.从空间分布特征来看,HH类型和LL类型区具有集中连片分布的特征,HL类型和LH类型区趋于分散,其中HL类型呈点状分布于中西部省会城市(武汉、西安、兰州、成都、重庆、贵阳、南宁、昆明).     

基于DMSP/OLS数据的城市空间格局演变分析——以东北地区为例

提出利用最佳阈值的最小值作为统一阈值的新方法,在遥感与地理信息技术支持下,利用1993—2013年的DMSP/OLS夜间灯光数据,对东北地区城镇信息进行提取;基于提取的城镇信息,系统诊断东北地区的城镇发展格局、发展形态、发展强度、发展方向等.研究结果表明:东北地区城镇发展呈波动式变化,1997年、2003年存在明显的收缩现象,城镇发展的重心主要分布在南部辽宁省内,发展方向为北—南分布,东西部城镇发展相对落后.研究结果对东北地区城市空间格局优化和相关城镇发展的战略制定具有指导意义.     

基于Landsat数据和DMSP/OLS夜间灯光数据的城市扩展提取: 以天津市为例

以天津市为例, 将多时相的Landsat TM/ETM+影像与DMSP/OLS夜间灯光数据结合起来提取城市建成区扩展信息, 并进行验证和分析。首先, 利用DMSP/OLS夜间灯光数据得到城市建成区的大致范围, 利用这个范围内的Landsat TM/ETM+数据和多波段纹理进行图像分类, 得到城市建成区的空间分布。然后, 利用分类后比较法得到城市建成区的变化信息, 将提取的建成区变化结果与利用 DMSP/OLS数据得到的城市建成区扩展信息以及基于统计数据的城市建成区变化趋势进行对比, 验证方法的有效性。结果表明, 结合DMSP/OLS数据和Landsat 数据的光谱特征以及提取的多波段纹理特征, 可有效地减少裸土与城市建成区的混淆, 与只利用光谱信息的建成区提取及变化检测相比, 得到更高的精度。因此, 结合 Landsat TM/ETM+数据和DMSP/OLS夜间灯光数据提供了一种进行大型城市建成区扩展检测的有效方法。     

基于不变目标法的DMSP/OLS夜间灯光影像校正

通过社会经济状况的分析,对传统不变目标区域进行了重新选择.以黑龙江牡丹江市作为不变目标区域,以夜间灯光数据及统计数据为基础,选择F12_1996、F14-15_2003和F1_2010共3期辐射定标数据对中国区域的34期夜间灯光影像进行校正.提取中国区域31省市夜间灯光强度,通过与统计GDP数据建立指数、线性、对数、二...     

成渝经济区近20年城市扩展研究——基于DMSP/OLS夜间灯光数据

【目的】研究成渝经济区城市扩展基本状况以及未来城市可能的发展方向。【方法】采用1992—2012年DMSP/OLS夜间灯光数据,运用“影像自校正方法”和“动态阈值法”对城市扩展数据进行提取,采用重心偏移相关指数、灯光指数和城市化相关指数以及指数聚类分析等方法对成渝经济区近20年来城市扩展情况进行分析。【结果】结果表明:1)灯光数据提取误差在4%以内;2)成渝经济区扩展区在1997—2007年的增加面积比例最小,同时期四川部分增加比例下滑,重庆部分持续上升;3)成渝经济区城市区重心在1992—2012年时期向东南方向波动变化,四川部分城市区/扩展区重心均先靠向成都市区然后向绵阳方向转移,重庆部分城市化区/扩展区重心位置沿东北方向较快移动;4)成渝经济区近20年来城市发展以第i类为主,四川部分城市化呈现出加速提升—持续加速—减速提升—加速提升的态势,重庆部分城市化呈现出加速提升—减速提升—加速提升—持续加速的态势。【结论】成渝经济区呈现以成都市和重庆市为两极向外不断扩展的趋势,是一种非良性发展,应注重多极化发展。采用 DMSP/OLS夜间灯光数据对成渝经济区城市扩展进行分析结果较好,对充分了解区域内城市化区域发展类型有较好的参考价值。
     

基于DMSP/OLS灯光数据的川南经济区城镇联系研究

城镇发展及城镇联系是区域经济发展的重要研究领域。区别于传统的统计数据分析,采用2002年、2007年、2013年的夜间灯光影像数据,以传统统计数据为辅助,运用引力模型对川南经济区的城镇区位强度、空间联系进行研究,以期探寻城镇化发展趋势及城镇联系特点。结果发现:川南经济区总体形成以自贡、内江为核心,泸州、宜宾为副核心的"双核双副"多中心网络结构。自贡、内江的经济区位强度最强;城际联系方面,已形成"双核双副"的点轴状结构,城际轴带化趋势明显;区县联系层次,已形成"双核双副一轴四带"的结构体系,区县网络化趋势明显。区县领域的灯光数据研究为城镇空间结构及经济联系提供了一种更为细致的研究方法,丰富了城镇联系的定量研究。     

珠三角城市群空间扩展格局及其驱动力因子分析——基于DMSP/OLS和NPP/VIIRS影像

目的:揭示珠三角城市群空间扩展格局及其驱动力因子。方法:以珠三角城市群9个主体城市为例,采用1992,1997,2002,2007,2012,2017年6期夜间灯光数据为数据源,提取出珠三角城市群空间范围,分别从扩展强度指数、扩展关联模型及多维驱动力机制3方面探索了珠三角城市群空间扩展过程、格局及动力机制。结果:1992-2017年珠三角城市群空间扩展格局表现为圈层辐射状扩展模式,且热点区与冷点区分布相对稳定;从珠三角城市群扩展的驱动力演化趋势看,表现出以市场力为主要驱动力因子的特征,其次是行政力与内源力,外向力的影响作用最弱,从2002-2012年动态变化角度看,后一阶段经济及社会因素对城市群空间扩展影响作用均有所减弱。结论:提出持续深化改革、加大市场主导机制、降低行政干预的政策建议,促进城市群空间结构持续优化及优势互补。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的山东省土地城镇化水平时空特征分析

以2000-2013年DMSP/OLS卫星提供的夜光遥感数据为数据源,运用比较法,在RS和GIS技术的支持下,测度出山东省14年间逐年城镇用地的时空特征.结果显示:使用夜光遥感数据测度城镇用地效果较好,Kappa系数与OA值均达到精度要求;在空间分布上,较大的城镇斑块集中于济南—青岛一线,且趋于分散化;在时间变化上,山...     

基于夜间灯光数据的武汉市城镇用地扩张识别与空间分布特征研究

以武汉市为例,基于DSMP/OLS夜间灯光数据、多源遥感影像数据和统计年鉴数据,通过构建城镇用地复合指数,提取2000,2005和2010年3个年份的武汉市城镇用地面积,分析了武汉市城镇用地扩张的形态特征、城镇用地演变规律和影响其变化的因素.研究表明,2000年到2010年之间武汉市的城镇用地扩张速度不断加快,并呈现非紧凑型发展.城镇用地空间扩张逐渐复杂化,离散破碎之势逐年显著.位于西北和东南方向上距主城20～30km的远城区扩张强度最大;总体城镇用地空间格局基本稳定,受地理条件、空间距离、经济发展和政策指引等因素的影响,不同方向上城镇用地扩张差异化显著.     

Localized 3D-structural features of dynamic-chemical processes of urban air pollution in Beijing winter

The Beijing City Air Pollution Observation Field Experiment (BECAPEX) is described with emphases on the “point-surface” research approach and composite analysis. The analysis results of measurements from four observation sites across the Beijing urban area from January to March indicate that the overall impact of urban emission sources in the heating season is significant, and the staggered impact of urban emission sources has different features at observation sites over different parts of Beijing in both heating and non-heating seasons. The pollutants NOx, SO2 and CO in the urban boundary layer have the in-phase variation features over a large area. 03 concentrations at different sites have the same variation trend but its change is reversed phases with above pollutants. The pollutants over the urban area in heating and non-heating seasons also have the synchronous variation trend. The comprehensive sounding of BECAPEX indicates that pollutants and aerosol verticalprofiles are closely correlated to the vertical structure of the large-scale inversion layer in the urban boundary layer over the urban area. The localized 3D-structural features of local urban polluting processes associated with the peripheral areas are discussed with a “point-surface” comprehensive sounding technique.     

广东省气溶胶时空演变及后向轨迹分析

以广东省2010-2019年中分辨率成像光谱仪(MODIS)气溶胶产品为数据源,对广东省近10 a的气溶胶光学厚度(AOD)进行时空演变趋势探索和空间异质性分析.通过历史空气质量监测数据,筛选出东莞市典型气溶胶粒子污染事件,并对其进行3个高度上的大气污染物72 h后向轨迹分析.结果表明:在时间上,近10 a广东省气溶胶变化总体上呈现下降和不变的趋势;而在空间上,主要呈现“北低南高”的分布特征,自相关性显著.后向轨迹表明,广东省所受到的大气污染源自不同的高度层,受到台风和季风的影响,以及受到海洋和陆地气溶胶共同作用.     

基于夜光遥感的辽宁省城镇化动态特征

辽宁省工业发展起步时间早,已实现相对较高的城镇化水平。为加快推进新型城镇化战略实施,推动可持续发展,评估城镇化的动态发展状态尤为重要,基于卫星的夜间灯光被广泛应用于监测各种尺度下的城市时空格局。以2012—2020年NPP/VIIRS夜间灯光数据为数据源,首先借助相关性分析与地理探测器中的因子探测和交互探测算法,验证夜间灯光反映城镇化动态发展的有效性,在此基础上使用变异系数、趋势分析和Hurst指数分析辽宁省城镇化在省域层面和区域层面上的分布特征与发展趋势。结果表明：夜光遥感数据是评价城镇化特征的有效数据来源;省域层面上,城镇面积在十年间不断扩张,而城镇建成区范围内约一半区域发展活力不足,城镇化面临增量不增质的发展困局;区域层面上,城镇化呈现明显的区域差异,沈阳现代化都市圈与辽宁沿海经济带的城镇化水平明显高于其他地区,辽东绿色经济区由于生态保护的限制而发展滞后,但在预测结果中表现出积极的城镇化发展态势。     

基于多源遥感数据的清口地区河道演变及驱动力分析

清口地区河道50多年来发生了巨大变化,其变化规律很难用常规手段掌握。该文利用多源遥感数据,结合1:10 000地形图资料,识别了清口地区2次较大规模的河道变迁,定量提取了4个重点河段变化信息,并探讨了其演变驱动力。结果表明,变化信息发现过程中,假彩色合成法优于光谱特征变异法,清口地区河道趋于稳定,其演变受人为因素影响大于自然因素。     

APEC会议前后京津冀空气污染物时空变化特征

 以2014年北京APEC会议前后京津冀地区的PM_2.5、SO₂、NO₂监测数据为基础,通过最优空间插值得到该地区空气污染物质量浓度的空间分布变化图,采用空间自相关与核密度分析法研究了污染物分布的空间差异和变化规律。结果表明,京津冀空气污染物质量浓度具有显著的空间正相关与空间集聚特性,城市群空气污染空间关联密切,PM_2.5热点集中在北京南部、天津、石家庄和保定等地,SO₂热点集中在保定、天津、唐山和石家庄等地,NO₂热点集中在北京-天津-唐山片区和保定-石家庄-邢台片区;不同时段空气污染物质量浓度差异显著,APEC会议前及期间,在冷空气活动与减排措施的双重作用下,污染物质量浓度显著降低,高密度热点区均逐渐向中、低密度区转化,而APEC会议后,受冷空气影响良好空气质量得以短期维持,但污染反弹现象较快出现,高密度热点区污染迅速加强并扩展。     

上海市中心城区近百年来水系演变研究

利用1965～2006年共6个时相的遥感影像以及1918年地形图进行解译,获得了共7个时相的上海市中心城区水系分布数据.基于GIS和空间分析技术分析了近百年来上海市中心城区水系的演变过程及环境效应,研究结果表明：(1) 1918～2006年,上海市中心城区河道数由1 018条减少到184条,水系面积从37.68 km²减少到15.26 km²; (2) 水系减少呈从中心向周边逐步发展的趋势,水系形态特征变化主要表现为河道裁弯取直、填堵等; (3) 城市建设如开发区和住宅区的建设、修建道路和耕地整理等人为原因是造成水系演变的主要驱动力; (4) 水系演变使上海市中心城区河网调蓄能力降低,减弱热岛效应能力变差.根据研究结果,对未来水系规划提出了建议.     

空气污染与呼吸系统疾病发病率的关系分析

基于2013年1月至2018年12月重庆市某医院45 380个呼吸系统疾病确诊病例的微观数据,使用该医院多种呼吸系统疾病确诊量作为呼吸系统疾病发病率的代理变量,与中华人民共和国生态环境部公布的城市空气质量月度报告中的重庆市各类空气污染物的月均浓度指标进行匹配,使用计数数据泊松回归模型定量分析了城市空气质量与各类呼吸系统疾病发病率之间的统计关系。研究发现:空气污染是呼吸系统疾病发病的重要诱因,PM_(2.5)月均质量浓度增加1μg/m~3,支气管哮喘、慢性支气管炎、上呼吸系统感染、社区获得性肺炎、肺气肿、慢性阻塞性肺疾病平均确诊病例数量将提高约0.2%至1.1%。