基于卫星灯光遥感图像数据的全球典型国家夜间光环境分布评估
2021-05-10刘郁川郝庆丽焦伟利
刘 鸣,刘郁川,郝庆丽,江 威,焦伟利
(1.大连理工大学建筑与艺术学院,辽宁 大连 116000;2.中国水利水电科学研究院,北京 100094;3.中国再保险(集团)股份有限公司博士后工作站,北京 100033;4.中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094)
引言
在经济快速发展的今天,过度的不良照明造成室外光污染[1,2],在地面光环境监测中,遥感监测相比传统的地面光环境监测,具有低成本、大尺度、高频次等特点[3-5],夜光观测卫星的出现为从天空视角观测地球夜光环境提供了一个机会[6,7]。目前,国际上常用的夜光遥感数据包括:美国军事气象卫星计划(Defense Meteorological Satellite Program,DMSP)搭载的OLS(Operational Linescan System, OLS)传感器获取夜间灯光影像、国家极轨合作-可见光与红外成像辐射计(NPP-VIIRS,全称the Suomi National Polar-Orbiting Partnership Visible Infrared Imaging Radiometer Suite)、中国珞珈一号夜光遥感卫星以及以及美国、阿根廷、以色列等国的卫星及国际空间站发布的夜间灯光卫星遥感数据[8]。
本文将利用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)下属的国家地理数据中心(NESDIS)发布的DMSP-OLS开源数据[9],及Light pollution map网站提供全球2013—2018年的NPP-VIIRS开源数据[10],对各国的夜间灯光总量进行统计,选取夜间灯光总量较高的国家,利用27年夜间灯光数据展开分析,从而认识全球的夜光环境变化趋势及分布情况;同时,将各夜间灯光参量与各国的国土面积、人口密度、人口总量、GDP总值进行相关分析,探索夜间光环境动态变化的影响因素。
1 夜间灯光参量构建
本文为了明确各国家的夜间光环境量级,构建了3个夜间人工光照参量:夜间灯光总量(Rad.Sum),夜间灯光平均值(Rad.Mean),千人均夜间灯光量(Rad./1000Pop)。夜间灯光总量是研究国家范围内所有像元值的总和,代表全国范围内的灯光总量,显示国家整体夜间灯光辐射强度;……
