一种基于夜间灯光遥感数据的社会经济发展状况监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于夜间灯光遥感数据的社会经济发展状况监测方法，通过构建总体灯光亮度(TNL)、平均灯光亮度(MNL)、灯光增长率(DN

【技术实现步骤摘要】
一种基于夜间灯光遥感数据的社会经济发展状况监测方法


[0001]一种基于夜间灯光遥感数据的社会经济发展状况监测方法，属于数字图像处理
，特别涉及遥感图像处理技术。

技术介绍

[0002]传统的经济发展监测主要基于统计调查资料，通过收集大量的数据和资料来进行核算，然后在依据相关数据进行排名等。该方法需要消耗大量的人力物力，同时整个过程耗时较长，并且容易受到人为因素的干扰，而夜间灯光数据与社会经济活动具有很强的相关性(参见文献：Elvidge et al.Relation between satellite observed visible
‑
near infrared emissions，population， economic activity and electric power consumption[J].International Journal of Remote Sensing， 1997)。通过夜间灯光数据可以实现对地区经济发展情况的监测。
[0003]常用的夜间灯光数据主要有DMSP
‑
OLS(已于2013年停止更新)和NPP
‑
VIIRS，但对这两种数据目前的研究主要着重于通过总体灯光亮度(TNL)实现对一个地区整体经济发展的监测。
[0004]根据DMSP
‑
OLS夜间灯光数据和GDP之间的关系，结合土地利用数据，可以实现GDP 空间化，制作GDP空间化可视图(参见文献：Chen et al.Improved GDP spatialization approachby combining land
‑
use data and night
‑
time light data：a case study in China
’
s continental coastalarea[J].International Journal of Remote Sensing，2016)。
[0005]但是DMSP
‑
OLS存在着灯光过饱和及溢出现象，从而削弱了其与社会经济数据的相关性。而NPP
‑
VIIRS夜间灯光数据相较于DMSP
‑
OLS数据拥有更高的图像质量、更高的精度。通过评估NPP
‑
VIIRS夜间灯光图像在中国31个省和393个县的经济建模中的潜力，发现 NPP
‑
VIIRS数据在预测GDP方面比DMSP
‑
OLS数据表现更好，更具潜力(参见文献：Li et al. Potential of NPP
‑
VIIRS nighttime light imagery for modeling the regional economy ofChina[J].Remote Sensing，2013)。
[0006]其他的研究还通过平均灯光强度(I)、灯光面积比(S)和综合灯光指数(CNLI)等实现了对各地区GDP的空间化，但总体来看，这些研究都主要集中于区域总体灯光亮度与GDP 的相关性研究，尚未构建系统性的可全面反映经济客观变化的遥感指标体系。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种基于夜间灯光遥感数据的社会经济发展状况监测方法，用以实现利用夜间灯光数据对地区经济发展进行系统性的监测(包括整体发展情况、平均发展情况、发展速度等)，从而实现对一个地区经济发展的全面评价。
[0008]本专利技术技术方案如下：
[0009]一种基于夜间灯光遥感数据的社会经济发展状况监测方法，其特征在于包括以下
步骤：
[0010]步骤一、NPP
‑
VIIRS月度影像裁剪及重投影。选取各年的NPP
‑
VIIRS月度影像12期，利用中国行政区划矢量图进行裁剪。剔除其中包含大量缺失值的影像，本专利技术涉及的地区为中国，需要剔除的影像为4～8月的影像；将剩下的7个月的月度影像重投影为Asia LambertConformal Conic投影并通过最近邻方法将影像重采样为500m
×
500m大小的格网。
[0011]步骤二、负值、极高值去除及均值法合成年度影像。通过阈值法将亮度值小于7的像元全部赋值为0，以此来去除负值，并提取像元亮度值大于7的影像(灯光亮度大于7的地方一般是认为是经济好的地方)；通过中值滤波法去除影像中的极高值，本专利技术中的极高值为亮度值大于255的值，选用的中值滤波窗口为5
×
5；通过均值法合成年度影像。
[0012]步骤三、灯光监测指标构建。统计并计算出总体灯光亮度(TNL)、平均灯光亮度(MNL)、灯光增长率(DN
G
)、最大灯光亮度(DN
M
)和灯光亮度大于7的面积(A
DN＞7
)，并按照相应指标对各省级行政区及地级行政区进行排名分析；其中，总体灯光亮度用于反映区域内的总体经济情况；平均灯光亮度用于反映行政区域的经济发达的平均程度；灯光增长率用于反映各行政区域的经济增长情况；灯光亮度大于7的面积用于反映行政区域内发达地区的面积；最大灯光亮度则用于反映区域内经济的发达程度。
[0013]步骤四、灯光监测指标精度评价。利用各地区实际统计数据(包括省级和地级行政区)，通过线性回归分析以及排名对比对灯光监测指标进行精度评价。
[0014]本专利技术与现有技术相比所具有的优点：本专利技术是一种基于夜间灯光数据监测经济发展的方法；与传统方法相比，本专利技术不仅对地区的总体经济发展情况进行监测，还通过构建包括平均灯光亮度、灯光增长率等系统性的遥感指标监测体系研究来全面的反映各地区的经济发展情况。
附图说明
[0015]图1：本专利技术一种基于夜间灯光遥感数据的社会经济发展状况监测方法的流程图；
[0016]图2：2018年中国夜间灯光数据预处理结果图(包括国家级、省级行政区代表广东省、地级行政区代表成都市)；
[0017]图3：2018年中国各灯光监测指标排名结果图；
[0018]图4：夜间灯光数据与GDP拟合能力评价图；
具体实施方式
[0019]为了更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图及具体实施方式详细介绍本专利技术。
[0020]本专利技术是一种基于夜间灯光遥感数据的社会经济发展状况监测方法，该方法主要包括以下几个步骤：
[0021]1、NPP
‑
VIIRS月度影像裁剪及重投影；
[0022]2、负值、极高值去除及均值法合成年度影像；
[0023]3、灯光监测指标构建；
[0024]4、灯光监测指标精度评价；
[0025]本专利技术的具体实现流程如图1所示，各部分具体实施细节如下：
[0026]1、NPP
‑
VIIRS月度影像裁剪及重投影
[0027]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于夜间灯光遥感数据的社会经济发展状况监测方法，其特征在于包括以下步骤：(1)选取各年的NPP
‑
VIIRS月度影像12期，利用中国行政区划矢量图进行裁剪。由于中高纬度地区在夏季，受杂散光的影响，NPP
‑
VIIRS会出现严重的数据失真(参见文献：Qiu et al.Assessment of straylight correction performance for the VIIRS day/night band using Dome
‑
C and Greenland under lunar illumination[J].International Journal of Remote Sensing，2017)，而本方法使用的影像数据为去除了所有受杂散光影响像元的“vcm”产品，该产品在夏季中高纬度地区会出现大量的缺失值(如本研究区域内的东三省等地)，因此结合研究区域数据情况，排除了4～8月的数据(参见文献：Li et al.Intercalibration between DMSP/OLS and VIIRS night
‑
time light images to valuate city light dynamics of Syria
′
s major human settlement during Syrian Civil War[J].International Journal of Remo...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬明权，柏茂杨，牛铮，黄文江，高帅，孙刚，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：