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關(guān)于夜間燈光遙感數(shù)據(jù)的介紹可以參看夜間燈光遙感數(shù)據(jù)概述這篇文章,。
1.DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)處理方法:
DMSP/ OLS夜間燈光數(shù)據(jù)的處理主要在于數(shù)據(jù)閾值的確定,,也就是數(shù)據(jù)燈光亮度值的確定。
夜間燈光數(shù)據(jù)的處理主要采用的方法是參考比較法,。
此方法是設(shè)定一系列燈光閾值,,將基于該燈光閾值提取出的城市建成區(qū)面積與政府發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中建成區(qū)面積進行對比,把誤差最小時的閾值作為最佳閾值,。因此使用此方法時需要確保統(tǒng)計數(shù)據(jù)的正確性,,如果數(shù)據(jù)有錯誤,那么對結(jié)果會有很大影響,。
還有一些其他的處理方法,,比如:
經(jīng)驗閾值法——直接采用與自己研究區(qū)域相關(guān)的其他研究者已經(jīng)做過的研究中確定的閾值,此方法雖然簡單,但是缺乏足夠的科學(xué)依據(jù),。
突變檢測法——該方法由Imhoff提出, 他認(rèn)為真實的城市區(qū)域應(yīng)該保持其幾何形狀的完整性,燈光值越大 ,此地被探測到的頻率越高 ,屬于城市區(qū)域的概率也就越大 ;在逐漸增大分割閾值的過程中 ,代表城市建成區(qū)的多邊形斑塊沿著邊緣逐漸縮小,,當(dāng)分割閾值達(dá)到某一個點時, 多邊形斑塊區(qū)域不再沿著邊緣縮小, 而是從內(nèi)部破碎,分裂為很多的較小的多邊形斑塊 , 代表著城市建成區(qū)的多邊形周長會突然增加,這個點即為提取該城市建成區(qū)的閾值點,。但是此方法忽略了城市發(fā)展過程中不同區(qū)域間的差異性,,并不能作為閾值設(shè)定的通用標(biāo)準(zhǔn)。
高分辨率的遙感影像輔助空間比較法——該方法由Henderson提出,是使用分辨率較高的遙感影像(例如30m高分辨率的TM影像)作為輔助數(shù)據(jù),,來實現(xiàn)對夜間燈光圖像中城市建成區(qū)的提取,。此方法比較有效,但是在一般情況下這種高分辨率的遙感圖像比較難獲取,。
2.本次研究思路:
處理方法——參考比較法,。
燈光數(shù)據(jù)——DMSP/OLS的2013年夜間燈光數(shù)據(jù)。
參考數(shù)據(jù)——采用《中國城市統(tǒng)計年鑒》中的城市建設(shè)用地面積數(shù)據(jù)(市轄區(qū)面積),。
研究區(qū)域——南京市,。
步驟——通過統(tǒng)計年鑒的數(shù)據(jù)在燈光數(shù)據(jù)中確定合適的燈光值,使≥該燈光值值的區(qū)域的面積約等于《中國城市統(tǒng)計年鑒》中的城市建設(shè)用地面積,。
3.具體處理步驟:
數(shù)據(jù)預(yù)處理
首先需要將要處理的柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)入文件地理數(shù)據(jù)庫中,,這樣在后續(xù)處理柵格文件的時候不容易出錯。
通過【Spatial Analysis Tools→提取分析→按掩膜提取】工具,,將南京市的市轄區(qū)范圍(因為后面統(tǒng)計年鑒中獲取的是市轄區(qū)的建設(shè)面積數(shù)據(jù))內(nèi)的燈光數(shù)據(jù)提取出來。
因為后續(xù)需要計算面積,,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)(柵格數(shù)據(jù)使用【Data Management Tools→投影與變換→柵格→投影柵格】工具進行投影變換,,矢量數(shù)據(jù)使用【Data Management Tools→投影與變換→要素→投影】工具進行投影變換)。
獲取參考數(shù)據(jù)
從2014年《中國城市統(tǒng)計年鑒》中獲得南京市城市建設(shè)用地面積數(shù)據(jù)(市轄區(qū)面積)為708平方公里,。
基于建設(shè)用地面積,,確定燈光閾值
將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為面數(shù)據(jù)(因為后續(xù)需要計算面積,在面數(shù)據(jù)中計算面積更為方便),,此步驟通過【Conversion Tools→由柵格轉(zhuǎn)出→柵格轉(zhuǎn)面】工具完成,。
通過查看結(jié)果數(shù)據(jù)屬性表,可以看出,,轉(zhuǎn)換后的面數(shù)據(jù)是按照燈光值進行面的劃分,,不過現(xiàn)在是一個燈光值對應(yīng)多個面,通過【Data Management Tools→制圖綜合→融合】工具按照燈光值字段將相同燈光值的面進行融合操作,。
上述轉(zhuǎn)面數(shù)據(jù)的操作時,,系統(tǒng)已經(jīng)自動計算了面積,不過單位是平方米,,通過新建字段,,將每個燈光值對應(yīng)的區(qū)域面積轉(zhuǎn)換為平方公里面積。
將面積數(shù)據(jù)導(dǎo)出為excel數(shù)據(jù),在excel中對不同燈光值的面積進行疊加求和計算,,此步驟通過【Conversion Tools→excel→表轉(zhuǎn) excel】工具完成,。
將面積之和與統(tǒng)計年鑒中的面積進行對比,確定合適的燈光閾值,,通過對比可以看到閾值為61
時,,與統(tǒng)計年鑒中的數(shù)據(jù)最為接近。
根據(jù)燈光閾值提取城市建成區(qū)范圍
通過【Spatial Analysis Tools→提取分析→按屬性提取】工具,,提取城市建成區(qū)范圍,。
然后將得到的結(jié)果轉(zhuǎn)換為面數(shù)據(jù),此步驟通過【Conversion Tools→由柵格轉(zhuǎn)出→柵格轉(zhuǎn)面】工具完成,,然后添加一個新字段,,用于下一步融合操作。
然后通過【Data Management Tools→制圖綜合→融合】工具,,將所有面數(shù)據(jù)進行融合操作,,得到提取的建成區(qū)范圍。
將其與谷歌歷史影像圖對比,,可以看出范圍大概一致,,局部會有出入。
因此DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)比較適合用于區(qū)域范圍研究,,限于數(shù)據(jù)精度問題(1KM×1KM)在小尺度上會有誤差,,從而導(dǎo)致結(jié)果與實際有出入。