大数据在遥感中的应用研究（下）

4.遥感大数据服务与应用典型案例与启示

4.1 遥感大数据应用典型案例

武汉大学李熙博士以夜光遥感为基础，研究成果表明：夜光遥感大数据研究显示，四年的内战导致叙利亚83%的夜间灯光消失，大部分叙利亚城镇处于黑暗之中，其中以阿勒颇省最为严重，夜间灯光损失高达97%。从夜光损失比例看，叙利亚人民正在遭受极大的苦难。李熙呼吁，国际社会应给予叙利亚人民更多帮助。

图1  夜光遥感显示叙利亚夜间灯光变化

       通过关注38个月的美国国家海洋和大气管理局的相关卫星数据，李熙发现叙利亚在2011年发生内战前后，城市灯光发生了激烈的变化。研究发现，叙利亚内战自当年3月份爆发后，灯光剧烈变少，大部分省份的夜光损失超过60%”

研究还发现，在空间上，夜光减少最多的地方，恰恰是内战最激烈的地方。“夜光的变化严格被限制在叙利亚内部。一旦出边境，夜光就没有这样的变化。”李熙通过分析169个国家的夜光趋势得出结论：一个地方夜光突减，很可能发生了灾难。

       新闻发布会后，路透社在题为《80%的叙利亚灯光由于内战消失》的报道中称，“中国武汉大学的科学家研究发现，叙利亚阿勒颇省是内战中遭受最大损失的区域，研究主持人李熙博士指出灯光的减少与难民迁徙存在相关。”。《纽约时报》撰文称，“对叙利亚卫星图像的分析表明，该国较战前黑暗了83%，大量的难民迁徙是其中主要原因之一。”《华盛顿邮报》报道称，“作为该研究的主持者，李熙指出卫星影像显示叙利亚正在遭受全国性苦难。”相对于多数媒体关注该项研究结果的时候，居住于美国纽约的知名独立撰稿人菲利帕·加森女士对李熙进行专访后，撰写了《叙利亚灯光消失研究背后的技术》一文，深入探讨了背后的遥感原理和故事。

       另有学者分析VIIRS夜光在数据质量差的地区是否能比稳定夜光数据作为更精确的社会经济代用指标。分析表明VIIRS夜光数据是一种测度小尺度人口和社会经济参量高效数据，尤其在非洲的低人口密度区域。结果表明，相比于DMSP/OLS稳定夜光数据,VIIRS夜光数据能够提供更多信息估算人口。改进统计模型的实用性方法后，通过不同夜光参量合成指标能够成为测度其它社会经济参量更好的代用指标。并以非洲为例，给出了经济活动图谱。

图2  VIIRS夜光指数显示的非洲经济活动

       另有学者利用NPP-VIIRS夜光合成数据评价中国县级贫困度，研究中以重庆的38个县作为实验区，结合10个社会经济参数转换为贫困指数，验证NPP-VIIRS平均夜光指数精度，然后再以全国的2850个县为对象，展示了全国的县级贫困分布。

图3  夜间亚洲灯光分布

4.2 小结

利用大数据对遥感的应用案例，他们的研究结果直接表明：

       （1）遥感可用于社会经济信息分析：比如夜间灯光遥感，卫星夜间获得的地表可见光和近红外亮度可以用来表征城镇范围、GDP分布、人口分布等社会经济要素。经济增长、城市化、人道主义灾难均有可能反映于多时期的夜光遥感影像上。

       （2）夜光遥感可用于经济统计数据空间化：传统的GDP数据都是以行政单元为统计单位，缺乏较精细的空间信息。通过经济统计数据、夜光影像、人口分布图、土地覆盖类型数据等，将行政统计单元的GDP按照一定规则分配到地理格网中，获得格网化的GDP数据。

       （3）可利用时间序列夜光遥感影像评估人道主义灾难：夜光的突然减少有可能对应电力供应突然减少、居民大规模迁徙等，因此有可能表征了人道主义灾难。

       遥感大数据是同时具有遥感技术的优势和大数据的技术优势，在很多领域具有不可替代的应用前景，比如智慧城市、精准农业、灾害预测等。

 5.启示与建议

       将遥感与大数据技术进行结合是遥感发展的一个新的方向，将会对遥感技术和应用的发展带来巨大的推动。并且受到国内外，包括政府、科技界、商业等各领域的极大的重视，已成立产学研协同研究机构，国家设立了专门的项目支持。因此，随着相关研究的开展，该方向的发展进展将会越来越快。

       整体上来看，遥感大数据尚处于初级阶段，必然存在诸多困难,一部分困难在于政策层面；一部分困难也存在于技术层面。政策层面的主要是数据的采集和数据库的共享，以及标准化，对于这部分困难，建议相关单位协同研究，进行多方利益和责任的协调；技术层面的困难在于大数据背景下的载荷获取数据要求、数据存储、数据处理与分析挖掘，传统方式的存在的局限性使得无能为力，需要开展相关的研究。

       虽然，尚处于研究与应用初级阶段，对于载荷研制来讲，载荷是数据的来源，而新的技术发展趋势，必然会对载荷发展提出要求，这即存在挑战也蕴含着机会。因此，载荷研制应该积极参与进去，从数据获取的角度推动遥感大数据的发展。特别是，可以在遥感立体化、多物理量、多维度等遥感观测要素上进行观测体系建设，开展多传感器协同观测研究。

       从遥感大数据应用方面，目前已经取得了有影响的案例。在应用方式上，大数据遥感一般存在两种大的途径：一种是就以遥感数据本身为基础，通过立体的遥感数据，获得科学或者社会价值；一种是作为一种数据与其他的信息源一起，发挥潜在的价值。

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