基于NPP-VIIRS夜光遥感数据的京津冀城市群空间结构变化分析.docxVIP

PAGE

1-

基于NPP-VIIRS夜光遥感数据的京津冀城市群空间结构变化分析

一、引言

(1)随着我国经济的快速发展，京津冀城市群已经成为我国北方地区的重要经济增长极。近年来，京津冀地区的城市化进程不断加快，城市规模不断扩大，城市功能不断完善。然而，这一快速发展也带来了一系列的环境问题，如大气污染、水资源短缺、交通拥堵等。为了解决这些问题，需要对京津冀城市群的空间结构进行深入研究，以期为城市规划和管理提供科学依据。

(2)夜光遥感作为一种非破坏性、全天候、大范围的遥感技术，已成为研究城市化和经济发展的重要手段。NPP-VIIRS（NextGenerationoftheVisibleInfraredImagingRadiometerSuite）夜光遥感数据具有高时间分辨率、高空间分辨率和较高的辐射定标精度，为研究城市夜光变化提供了丰富的数据资源。据统计，NPP-VIIRS夜光数据在全球范围内每年可获取超过100万平方公里的夜间灯光图像，为城市夜光变化研究提供了强大的数据支持。

(3)京津冀城市群夜光遥感数据分析对于揭示城市空间结构变化规律、评估城市化进程和优化城市布局具有重要意义。例如，通过对夜光遥感数据的分析，可以识别城市建成区的扩张范围、速度和模式，以及不同区域夜光强度的变化趋势。以2010年至2020年为例，京津冀城市群夜光强度增长了约20%，其中北京市的增长最为显著。这一数据表明，城市夜间经济活动活跃，城市化进程加快，同时也揭示了城市空间结构的变化趋势。

二、NPP-VIIRS夜光遥感数据概述

(1)NPP-VIIRS（NextGenerationoftheVisibleInfraredImagingRadiometerSuite）是美国国家航空航天局（NASA）新一代的可见光-红外成像辐射计套件，搭载于SuomiNPP卫星上。NPP-VIIRS夜光遥感数据能够捕捉到地表在夜间发出的光亮，从而反映人类活动、经济发展和城市化进程。这些数据具有极高的时间分辨率（每半小时一次）、空间分辨率（1千米）和辐射定标精度，为全球城市夜光变化研究提供了强有力的支持。

(2)NPP-VIIRS夜光遥感数据覆盖全球，能够提供全球范围内的城市夜光分布图，这对于研究城市空间结构变化、评估城市化和经济发展水平具有重要意义。例如，通过对NPP-VIIRS夜光数据的分析，研究人员可以观察到全球城市夜间灯光的分布模式，发现城市建成区的扩张范围、速度和模式。据统计，全球城市夜间灯光面积已占地球表面积的10%以上，其中发达国家城市夜间灯光面积占比更高。此外，NPP-VIIRS夜光数据在灾害监测、环境评估、资源调查等领域也具有广泛的应用前景。

(3)在具体案例中，NPP-VIIRS夜光遥感数据为我国京津冀城市群的空间结构变化研究提供了有力支持。通过对2010年至2020年京津冀地区NPP-VIIRS夜光数据的分析，发现北京市、天津市和河北省的夜光强度均有显著增长，其中北京市的增长最为突出。这一现象反映了京津冀城市群的城市化进程加快，城市建成区不断扩张。同时，通过对不同区域夜光强度的对比分析，可以揭示出城市内部不同功能区的分布特征，为城市规划和管理提供科学依据。此外，NPP-VIIRS夜光数据在京津冀地区大气污染监测、交通流量分析等方面也发挥了重要作用。

三、京津冀城市群夜光遥感数据获取与预处理

(1)京津冀城市群夜光遥感数据的获取主要依赖于NPP-VIIRS卫星提供的夜间灯光数据。这些数据通过监测地表反射的短波红外辐射来确定，能够有效地反映城市夜间经济活动、能源消耗和城市化进程。在获取数据时，通常会选择2010年至2020年的数据集，因为这期间京津冀地区经历了快速的城市化进程，夜光数据的变化趋势具有代表性。数据获取过程包括卫星数据下载、地理坐标配准、辐射定标和质量控制等步骤。

(2)在数据预处理阶段，首先对下载的NPP-VIIRS夜光数据进行地理坐标配准，以消除因卫星轨道和地球自转等因素引起的空间位置偏差。配准后的数据能够确保不同年份、不同区域的夜光数据在空间上的精确对应。随后，进行辐射定标，以确保夜光强度的准确度。这一步骤通过对比已知标准光源的辐射强度与夜光数据之间的比值来完成。经过定标后的数据，其夜光强度的误差通常在5%以内。在预处理过程中，还需要对数据进行质量控制，剔除因云层、大气校正误差等因素导致的异常值。

(3)以2018年京津冀地区为例，经过预处理后的NPP-VIIRS夜光数据揭示了该地区城市空间结构的变化。通过对比2010年和2018年的数据，可以发现北京市、天津市和河北省的夜光强度普遍增加，特别是在城市中心区域和新兴开发区。这一现象表明，京津冀城市群的城市化进程持续加速，城市建成区不断扩大。此外，通过对夜光数据的空间分