夜光遥感竟能挖出这么多“秘密”！

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夜光遥感

近日，美国宇航局公布了一组最新的全球夜间灯光分布图。这张图是根据NPP卫星在每个特定时间段拍摄的各地夜景照片，排除月光、天气等因素的影响，绘制合成出的全球夜间灯光的景象，这种影像获取技术被称为夜光遥感。

▲ 有夜光遥感功能的NPP卫星

遥感“黑科技”

随着社会经济的发展，夜间照明设施逐渐普及。人们发现，如果从太空观测夜间的地球，人类聚居区和发达经济带会发出夺目的光芒。基于这个特点，夜光遥感的作用开始凸显出来……

夜光遥感是遥感领域发展活跃的一个分支，它可以获取夜间、无云条件下地表发射的可见光信息，而这些信息大部分由地表人类活动产生。比如，城市灯光、舰船灯光和油井燃烧发光均和人类活动有关。同时，自然界的海洋生物、森林野火以及火山爆发等也是夜光光源的一部分。

目前，大多数可见光遥感卫星的传感器成像时间是白天，只有少部分卫星具有捕捉地表夜间可见光的能力。相比于普通遥感卫星拍摄的白天影像，夜光遥感更能直接反映人类活动的信息，因此它在社会科学领域得到了广泛的应用。可以说，普通遥感主要是用来观地球和自然界的变化，而夜光遥感是以人类为中心开展的观测。

夜光遥感起源于上世纪70年代自美国军事气象卫星计划。该计划的初衷是希望捕捉夜间云层反射的微弱月光，从而获取夜间云层分布信息，而科研人员意外发现，卫星竟还可以捕捉到无云情况下夜间城镇的光源。

目前，美国、阿根廷、以色列等国的卫星及国际空间站都可以获取夜光遥感影像。美国宇航局从2012年起，每年都会公布一组全球的夜光遥感图。通过这些影像，大家可以欣赏或观察不同国家和经济带的夜景，并比较不同区域的发展水平。而科研工作者可以对这些影像进行数据挖掘，从而发现社会和自然规律。

▲ NASA公布的2016年全球夜光遥感图

“秘密”知多少

夜光遥感与人类活动高度关联，同时具有高时空分辨率的特点，被广泛应用于社会经济参量估算、城市化过程监测、油气开采时空信息挖掘、生态环境评估等领域。

研究表明，夜光遥感总值与国民生产总值(GDP)有较强的关联性。比如，研究人员利用夜光遥感影像能进一步估算出观测区域的国民生产总值、人口分布、能源消耗、二氧化碳排放、贫困度、货运量等关键社会经济参量，有助于宏观了解一个国家或区域的社会经济发展历程和现状。据外媒报道，美国曾通过夜光遥感发现一些地区虚报GDP的增长。 

▲ 国际空间站上拍摄的北京夜光遥感影像

近年来，欧美等发达国家的夜间灯光较稳定，而中国、印度以及东欧等发展中国家的夜间灯光呈明显增长趋势。因此，利用夜光遥感可比较直观地反映城市化建设中空间扩展的过程，有助于人们分析城市群和城市空间结构的演化规律。

另外，由于油气燃烧所产生的温度很高，所以在夜光遥感影像中，油气燃烧产生的亮光尤其突出。早在1973年，就有人利用夜光遥感监测油气燃烧，分析油气的开采强度和热点区域。目前，基于夜光遥感的全球火点检测产品已实现共享发布。 

▲ 利用夜光遥感识别油气火点

以夜光遥感影像作为主要数据源，还能够快速估算生态环境情况、精准评估光污染、高效捕捉海上渔业捕捞活动、定量评估珊瑚礁生态脆弱区中人类活动对其造成的影响。

应用前景广

我国利用夜光遥感开展了一系列社会经济参数估算、城市化和区域发展评估、光污染分析、渔业检测等方面的研究，获得相关部门一致好评。比如，利用夜光遥感5年的影像数据，分析叙利亚内战的态势和战场的变化，认为夜光的减少和难民数量之间有较高的相关性——夜光减少量大的地方，难民数量急剧上升。该项研究成果被联合国安理会使用并在国际上引起广泛关注。 

▲ 2011年、2015年叙利亚战争前后夜光遥感影像

此外，针对“一带一路”沿线国家在资源保障、经济发展、生态环境和人居发展等方面的需求，我国利用夜光遥感开展了现状分析与评估。

夜光遥感能以独特视角对人类活动规律进行深刻认知，具有其他数据源不可替代的优势。未来，夜光遥感的数据源将由单一的影像发展到更高空间、时间和辐射分辨率的多种数据源。而夜光遥感的应用领域也将由传统的社会、经济发展估测逐步拓展到重大事件、公共卫生、生态等领域的评估。此外，夜光遥感与社会经济规律的关系，也将从定性描述提升到基于夜光数据的社会经济参数估算，更加侧重于知识发现。 

▲ 也门和首都萨那夜光遥感影像

除了数据的多样化，夜光遥感还将逐渐走高精度和定量化的路线，并发展相应的夜光地面观测手段，通过地面观测与卫星数据相结合的方式，能够更加准确地反映夜光的时空变化信息。

来源：中国航天报(版权归原作者及刊载媒体所有）

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编辑 / 裴家珍   审核 / 高敬凯    荐稿 / 付  航

指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129)