学术前沿 | 干货！夜间灯光数据在三农、环境、能源等七大领域的应用（上）
近年来，灯光数据的应用越来越广泛，我们整理总结了灯光数据在三农、环境、能源、绿色发展、海洋、城市以及经管领域的相关文献，分享给大家~ 因篇幅所限，本篇仅分享灯光数据在三农、环境及能源领域的核心期刊&博士论文，更多内容，敬请期待！ 本篇内文章整理自知网和部分期刊，如有疏漏，欢迎指正！
（灯光数据 图片来源于网络）
灯光数据在各个领域的学术文章汇总表（
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三农
《DMSP/OLS数据支持的贫困地区测度方法研究》
博士论文.2013
袁涛
中国地质大学（北京）
摘要：消除贫困是全世界面临的重大问题，如何识别贫困并界定贫困区域是一个科学问题，至今仍然给政府和学者带来挑战。尤其改革开放以后，由国家和政府在我国农村开始实施大规模的扶贫开发战略，传统的社会经济统计数据缺乏空间信息，获取耗时费力，且客观性不易保证，无法满足大范围、长期、动态的区域贫困研究需求。本研究主要引入了DMSP/OLS数据进行区域贫困程度的估测，但与传统的直接利用区域总强度、像元灰度值等统计量不同，研究提出了"单位灯光强度"的概念，并将DMSP/OLS数据信息与区域人口、建设用地信息耦合，构建了"单位建设用地灯光强度”和“单位人口灯光强度”两类共13个指标用于描述区域灯光特征，通过市辖区、县域、县域内城乡区域，3种不同尺度的单位灯光强度指标与地区生产总值、县区居民平均收入的相关分析，明确了不同尺度的单位灯光强度指标在估测县区经济状况时的尺度效应，在此基础上，以农村居民纯收入作为区域贫困程度的表征，通过逐步回归的方法，筛选不同尺度的"单位建设用地灯光强度"和"单位人口灯光强度"指标，作为变量构建了测算区域贫困程度的2个回归模型，两个模型的拟合优度分别为0.912和0.915。研究搜集整理了全国各县区的人口和建设用地数据，利用2个区域贫困测度模型对县区农民收入水平进行了测算，将测算得到的相对贫困区域与现有的集中连片特困地区的空间范围进行了比对，同时按照省区分析了目前划定的国家级贫困县的农民收入在全国的相对水平，通过对比发现目前划定的集中连片特困地区基本覆盖了绝大部分的相对贫困区，而不同省区国家级贫困县的实际农民收入水平则有较大差异。研究进一步选择全局和局部空间自相关统计量对贫困县区的空间分布模式进行了分析，分析结果表明县域尺度上，贫困区的分布仍然表现出明显的空间聚集状态，京津冀环渤海经济区、长三角经济区、珠三角经济区是相对富裕的区县聚集区域，四川、云南、贵州、湖南、湖北、西藏等中西部的几个省区处于明显的相对贫困区域，并且区域内一致性很高，属于普遍贫困地区。
关键词：DMSP/OLS数据; 贫困测度; 贫困地区; 空间分布模式
《中国县域多维贫困与相对贫困识别及扶贫路径研究》
《地理学报》. 2021,76(06)
徐藜丹1 邓祥征2 姜群鸥3 马丰魁4
1.北京林业大学水土保持学院
2.中国科学院地理科学与资源研究所
3.北京林业大学水土保持学院、中国科学院地理科学与资源研究所、北京林业大学水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室
4.北京林业大学水土保持学院
摘要：当前,中国脱贫攻坚任务步入了由绝对贫困转向相对贫困、收入贫困转向多维贫困的新阶段。本文以中国31个省（直辖市）县域为研究对象,采用基于夜间灯光数据的平均夜间灯光指数以及基于脆弱性可持续生计框架的县域多维发展指数和多维相对贫困识别方法,从多维贫困和相对贫困两个层面对中国多维贫困现状进行分析,并基于以上研究筛选出的贫困县,采用耦合协调模型从产业扶贫、教育扶贫、旅游扶贫和农业扶贫分析适宜县域的扶贫路径。结果表明:中国约60%县域处于多维相对贫困状态,其中47%为多维相对轻度贫困县;基于平均夜间灯光指数和县域多维发展指数分别识别出602个和611个多维贫困县,分别包含了63%和79%的国家级贫困县（截至2018年）,这表明县域多维发展指数识贫机理更为精准。多维贫困县集中在甘肃、四川和云南等地;而在筛选的贫困县中,适宜产业扶贫、教育扶贫、旅游扶贫和农业扶贫的县域分别有414个、172个、442个和298个,且在4种扶贫方式中,约61%县域适宜采用多种扶贫路径共同扶贫。研究结论将为确保中国扶贫的可持续性提供重要的科学依据。
关键词：夜间灯光指数; 多维贫困; 相对贫困; 耦合协调模型; 精准扶贫
《不同经济梯度下农村居民点产住空间结构分异特征——以东营市为例》
《中国农业资源与区划》.2021,06
钱家乘 张佰林 连小云 王昭颖
天津工业大学经济与管理学院
摘要：[目的]农村居民点是人类聚居的重要场所，农村居民点产住空间结构反映农户生产居住需求，是农村人居环境优化的基础。[方法]文章借助夜间灯光数据划分经济梯度，分别从多样性指数、优势度指数、组合类型3个方面，定量分析东营市1473个农村居民点产住空间分异特征。[结果]（1）不同经济梯度区的农村居民点产住空间多样性指数、优势度指数均存在显著分异，多样性指数由低经济梯度区向高经济梯度区递增，优势度指数由低经济梯度区向高经济梯度区递减。（2）各经济梯度区产住空间主导组合类型均为生活居住空间，非主导组合类型差异较大。随着经济梯度提高，工业生产、商旅服务空间的优势度逐渐提升，组合类型由单一到复杂。（3）农村居民点产住空间结构分异受到自然本底、地理区位、经济结构、行政政策等4类要素作用，不同经济梯度区的主导因素不同。[结论]充分认识不同经济梯度下农村居民点产住空间结构的分异特征，可为村庄规划分类施策提供科学依据。
关键词：经济梯度; 农村居民点; 产住空间; 结构分异; 东营市
《基于夜光遥感的南疆三地州农民收入年际变化特征》
《冰川冻土》. 2016,38(03)
解海群 王哲 黄佛君 张展赫
新疆师范大学地理科学与旅游学院
摘要：利用1992-2013年的DMSP/OLS灯光数据和农民人均纯收入数据,对南疆三地州的基础地貌特征,以及19个重点贫困县市的农民收入与灯光强度的关系进行分析,以期从时间和空间的角度探讨农民收入的变化.结果表明:南疆三地州的地势由南向北逐渐降低,绿洲主要分布于中海拔地段,包含中海拔风积地貌、中海拔梁峁、中海拔山地、中海拔平原、中海拔台地,总面积分别为10.34×104、0.222×104、0.318×104、11.004×104、0.227×104km2;与各县农民收入存在最大相关性的民族主要为汉族和维吾尔族,最大相关系数分别为0.971和0.942;灯光强度可以在长时段的条件下反映出南疆三地州重点贫困县市农民收入的变化情况,但是较短时限的变化与灯光强度的关系较为复杂,必须结合更多的因素参考,收入变化相对灯光强度变化的比率最大的县（市）为塔什库尔干县（R=86 841）,最小为叶城县（R=1 069.86）;灯光强度的分布极为稀疏,以疏附县、疏勒县为中心的总体扩张方向为东北,以叶城县为中心的总体扩张方向为北,以和田县为中心的总体扩张方向为西南和北.应用灯光数据寻找沙漠腹地的绿洲或人迹意义重大。
关键词：农民人均纯收入; 年际变化; DMSP/OLS; 夜光遥感; 南疆三地州
《夜间灯光遥感数据的GDP空间化处理方法》
《地球信息科学学报》. 2012,14(01)
韩向娣1,2 周艺1 王世新1 刘瑞1,2 姚尧1,2
1.中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室
2.中国科学院研究生院
摘要：随着夜间灯光遥感数据的应用日渐成熟和资源环境研究领域,对空间型社会经济数据的需求增加,利用相关分析和回归分析的方法,首次定量探讨夜间灯光数据与统计型的社会经济数据的空间关系。为提高模型精度,按照我国省级行政边界分区建模,分析全国县级的地区生产总值、第一产业、第二产业、第三产业分别与夜间灯光指数的空间相关关系,最终建立全国的1km GDP密度图。结果表明,全国范围的夜间灯光数据与第一产业的相关性不明显,相关系数0.554,模型拟合效果差,R2为0.306;夜间灯光数据与地区生产总值、第二产业、第三产业均有明显的对数线性关系,尤其是与第二产业和第三产业之和,相关系数为0.824,R2为0.679。利用分区模型估算,生成的GDP密度图能较完整地反映全国社会经济分布详况,以及宏观分布特征。
关键词：夜间灯光数据; GDP; 空间模拟; 回归分析
《基于夜间灯光数据的中国多维贫困空间识别》
《经济地理》. 2016,36(11)
潘竟虎 胡艳兴
西北师范大学地理与环境科学学院
摘要：精准测度并识别贫困地区对于精准扶贫政策的制定和实施意义重大。引入新型夜间灯光数据NPP-VIIRS,借鉴脆弱性—可持续生计框架,构建了多维贫困测度指标体系。以重庆市各县区为样本,构建了平均夜间灯光指数（ANLI）与多维贫困指数（MPI）之间的线性回归模型。以陕西省各县区数据对模型进行了检验,平均相对误差为12.51%。利用检验后的模型,将MPI空间化,识别出848个多维贫困县（区）,并与国家划定的14个集中连片特困地区中的扶贫重点县进行对比。多维贫困县中绝对贫困县数目为254个,相对贫困县数目为543个,有195个县区属于非收入贫困引起的多维贫困县。
关键词：夜间灯光遥感数据; 多维贫困; 贫困测度; 空间识别; 连片贫困区; 中国
《基于DMSP-OLS数据和可持续生计的中国农村多维贫困空间识别》
《生态学报》. 2018,38(17)
潘竟虎1 赵宏宇2 董磊磊1
摘要：贫困是人类在21世纪发展所要长期面对的困境,消除贫困是中国全面建成小康社会的最大挑战。单纯依据经济、社会统计数据对贫困状况的测度缺乏空间视角,无法直观地分析贫困状况的空间差异、地域特征及致贫原因的生态地理背景分异机制。引入脆弱性-可持续生计框架模型,构建了可持续生计的测度指标体系,以宁夏回族自治区所辖县区为样本,借助遥感和GIS空间分析技术,建立了2002年和2013年夜间灯光指数和可持续生计指数（SLI）间的回归模型,并以青海省所有县区的数据对模型进行了验证。利用检验后的模型将持续生计指数空间化;采用空间自相关分析了县域持续生计指数的空间集聚状况。结果表明:2002年和2013年估算的SLI平均相对误差为10.84%和12.19%,精度较高。中国所有县区SLI的全局Moran’s I值分别为0.636和0.579,具有较高的空间依赖性,"低-低"型贫困区域即空间贫困陷阱区集中在扎兰屯-百色一线以西。两时点上分别识别出642个、612个多维贫困县。2013年,多维贫困县区在空间上表现为东、中、西部岛状、块状、连片状3种地域类型。研究发现夜间灯光数据是一种有效的空间贫困测度数据源,可实现数据缺乏地区大尺度上的多维贫困动态监测。
关键词：多维贫困; 夜间灯光遥感; 空间格局; 可持续生计
环境
《中国雾霾污染治理的经济政策选择——基于空间溢出效应的视角》
《经济研究》. 2016,51(09)
邵帅1 李欣1 曹建华1 杨莉莉2
摘要：本文基于1998—2012年中国省域PM2.5浓度数据,采用动态空间面板模型和系统广义矩估计方法,在同时考虑雾霾污染的时间滞后效应、空间滞后效应和时空滞后效应的条件下,对影响雾霾污染的关键因素进行了经验识别和相应的治霾政策讨论。结果表明:中国省域雾霾污染呈现明显的空间溢出效应和高排放俱乐部集聚特征;无论采用官方的人均GDP还是卫星监测的稳定灯光亮度指标,雾霾污染与经济增长均存在显著的U形曲线关系,大部分东部省份处于雾霾污染随经济增长水平提高而加剧的阶段;二产畸高的产业结构、以煤为主的能源结构、人口的快速集聚及公路交通运输强度的提升共同促使雾霾污染加剧,而研发强度和能源效率的提高并未发挥出应有的减霾效果,因此,促增因素没有得到有效抑制、促降因素没有得到有效发挥,是导致中国雾霾污染频发的根本原因;雾霾污染在时间单维度、空间单维度和时空双维度上分别表现出雪球效应、泄漏效应和警示效应,因而治霾政策必须坚持常抓不懈、联防联控和惩一儆百的实施策略。
关键词：雾霾污染; 治霾政策; 空间溢出效应; 动态空间面板模型; 夜间灯光数据
《流域范围内县域生态系统服务价值库兹涅茨效应研究——以钱塘江流域为例》
《生态经济》. 2021,37(06)
王迪 谢慧明
宁波大学商学院
摘要：以钱塘江流域范围内的38个县域作为研究对象,检验了生态系统服务价值和经济发展水平之间的库兹涅茨效应,发现单位面积生态系统服务价值和单位面积GDP之间存在倒"N"型的曲线关系,大部分县域处于生态系统服务价值和GDP呈负相关的第一阶段。上城区1995年开始进入库兹涅茨曲线的第二阶段,2000年、2005年、2010年一直处在第二阶段的水平,滨江区在2018年进入生态系统服务价值和GDP呈正相关的第二阶段,上城区在经过第二个拐点之后,于2015年和2018年进入库兹涅茨曲线的第三阶段。最后,引入人口密度、二产占比、建成区面积三个协变量扩展库兹涅茨效应模型,发现库兹涅茨曲线没有发生明显变化,仍呈倒"N"型分布,但是达到拐点需要在更高的GDP水平上才能实现。
关键词：库兹涅茨效应; 生态系统服务价值; 当量因子表; 夜间灯光遥感数据
《不同城市化水平下PM2.5污染健康风险评估及补偿机制研究》
博士论文.2020
刁贝娣
中国地质大学
摘要：我国现阶段城市中人口和工业快速聚集,城市化程度不断提升,带来了严重的资源环境问题,尤其是空气污染问题。特别是在城市化初级阶段的中国,城市的工业发展、人群密集居住、交通拥挤等等原因造就空气污染的加剧。同时,大多城市的高人口密度及人口流动导致的暴露于污染下的人口数量增多,高污染高暴露致使城市健康问题的凸显,这些居民健康问题也必将带来一定的经济损失。根据健康中国建设的要求,对城市空气污染造成的居民健康风险和经济损失进行合理评估,对环境卫生政策规划具有重要意义。本研究基于遥感影像采集2006-2016年中国31个省份的338个城市的PM2.5数据以及社会经济相关数据,利用空间面板模型（SDM）分别分析大气污染与城市化发展水平（分别用人口城市化率和夜间灯光数据来代表）之间的关系。在此基础上,结合人口密度数据,利用暴露响应函数提供对338各城市全面的健康风险评估,然后结合早逝经济损失及相关医疗消费数据（中国卫生与计划生育统计年鉴）,采用生命统计价值法（VSL）和疾病成本法（COI）计算经济损失。同样建立以城市化发展水平为主要因素的面板模型,分析并检验不同城市化水平下的健康风险和经济损失,探究城市化与经济损失的内在联系,以期使得城市和国家政策制定者意识到空气污染带来的巨大威胁,以加强他们在改善空气质量方面的努力。最后根据MEIC团队提供的排放量网格化数据结合华盛顿大学In MAP研究团队的In MAP模型,定量计算大气污染物的空间溢出量,并据此定量核算大气生态补偿金额,期望建立一个全国性的生态补偿机制。最终得到以下结论:（1）在城市尺度上（全国338个城市）,分析了城市化发展水平对PM2.5污染的影响。首先整个国家的PM2.5污染至今未得到基本改善,到2016年,仍有超过65%的城市和75%的人口暴露PM2.5浓度超过35μg/m3的污染环境。为了探究城市化水平变化对污染的影响,因此选择构建以城市化发展水平为主要解释变量的模型,包括用人口城市化率和夜间灯光数据分别来代表的一次项,二次项和三次项六种模型:（1）PU2（人口城市化率二次项模型）与PU3（人口城市化率三次项模型）在人口城市化率低于10%左右时出现差异,但在此之外均属于随城市化率增加,PM2.5浓度不断降低的状态。PD2（灯光数据二次项模型）与PD3（灯光数据三次项模型）在城市化水平也就是DN值低于15前,PM2.5浓度随城市化水平的增高而不断升高。（2）PU3（人口城市化率二次项模型）与PD2（灯光数据二次项模型）的拟合结果出现了一定的相似性,出现了经典的倒U型曲线规律,均是呈现先随着城市化得升高而升高,经过一个拐点后进而随着城市化的升高而降低。（3）相比普通面板检验,空间计量面板考虑城市间相互作用因素后,由由坏转好的改善拐点滞后,说明城市间大气污染物的扩散加速了空气质量的恶化,相应的又一定程度上延缓了空气质量的改善。也进一步说明单一城市的空气质量改善难度极大,并有可能受外在城市干扰影响最终空气质量结果。未来的空气环境质量改善,将是一个区域性共同攻克和努力的结果。（2）在不同城市化水平下,探讨了PM2.5健康风险及经济损失的区域差异。首先2016年PM2.5污染导致的过早死亡、呼吸系统疾病和心血管疾病分别为0.901万人、806万人和47.6万人,慢性支气管炎、急性支气管炎、哮喘患者分别为133万人、138万人、315万人。同时,因PM2.5污染造成的死亡或发病产生的经济损失达1.846万亿元,占全年GDP的2.73%。随着不同城市城市化水平的提高,PM2.5污染带来的健康风险和经济损失增加,但地区间存在显著差异。为探究健康风险与经济损失与城市化的关系,分别构建以城市化发展水平（以灯光数据代表）为主要解释变量的模型,包括一次项,二次项和三次项的六种模型。（1）HD（健康风险模型）和ED（经济损失模型）的拟合结果具有相似性,比如仅有含二次项的HD2（健康风险二次项模型）和ED2（经济损失二次项模型）的普通面板拟合时存在拐点,且均是在城市化水平较高的情况下才出现有恶化到优化的优化拐点。（2）含三次项的模型,包括HD3（健康风险三次项模型）和ED3（经济损失三次项模型）两个模型显示在研究时段内,均不存在拐点,且随着城市化水平的不断提高,表现出城市居民的健康风险不断增大,相关的经济损失也不断增加。（3）相比普通面板检验,空间计量面板考虑城市间相互作用因素后,由坏转好的改善拐点滞后,变成在具有实际意义的取值范围内,不存在拐点了。最后,结合城市化水平和经济损失,将338个城市分为A类（非重点区域）、B类（成功区域）、C类（潜力区域）、D类（重点区域）四类,并针对城市特性,给出相应的政策启示。（3）从污染的空间溢出效应出发,基于In MAP模型厘定了PM2.5污染跨区域传播带来的溢出效应。具体的,定量估算PM2.5的空间溢出量,选用排放数据和INMAP模型来计算各省域及地级市地区间空间溢出情况,估算污染溢出带来的相关的健康风险及经济损失。PM2.5排放与污染的SMI（空间分离指数）值为98.698,说明PM2.5排放与浓度之间的空间不匹配现象极为显著。由In MAP计算出各省的污染溢出量产生的影响,总的来看每个省域的排放量对本地PM2.5浓度的影响最大,其次是其距离较近的周边地区。污染排放造成全国31个省市最多健康终端变化的是河南省、四川省、山东省和江苏省,而本省健康终端变化最大的为山东、河南、江苏、安徽四个省。相对来说,由于人口密度较高、污染物排放量较大,空气质量相对较差等原因,山东省、河南省、江苏省既是造成健康风险最大的地区也是本地健康风险最大的地区。支付补偿金额最高的是山东省,需要向江苏补偿超过35亿,需要向河南补偿超过20亿人民币,其次是江苏省,需要向安徽省支付将近20亿元。而需要被补偿的最高省域是河南省,其次是江苏省。总的经济补偿无论是应支付的补偿金额还是被支付的补偿金额与城市化率的拟合效果均不好,但一旦转化为人均补偿金额和人均被支付的补偿金额,与城市化率的拟合效果极佳。（4）从生态补偿角度出发,构建了全国性的PM2.5跨界污染补偿机制。本文仅介绍两种补偿模式,一是从源头出发,从排污权公平的角度出发,排放超出既定数值后就必须支出一定的金额购买其他地区的排污权,即基于污染权公平的生态补偿模型构建。二是从结果出发,核算污染排放已经造成的经济损失情况,必须要对已经造成的经济损失进行补偿,即基于健康权公平的生态补偿模型构建。最后从以下三个方面构建生态补偿机制:补偿金额的来源（排污权交易的金额、政府间共同出资、政府间财政转移支付、政府间强制性扣缴、吸收社会资）,补偿款的使用方式（专项资金实施申请制和常项补偿共存制度）,建立统一的管理机构管理大气生态补偿（全国性统一机构协调统一调配管理）。
关键词：PM2.5污染; 城市化水平; 公共健康; 经济损失; InMAP模型; 生态补偿机制
《利用NPP-VIIRS夜间灯光遥感数据分析城市蔓延对雾霾污染的影响》
《武汉大学学报(信息科学版)》. 2021,46(05)
伍亿真1,2,3 施开放1,2,3 余柏蒗4 李川龙5
摘要：雾霾污染已经成为中国乃至全球重点关注的生态环境问题之一。与此同时,中国的雾霾污染与城市蔓延在某种程度上相伴而生。城市蔓延是否加剧了中国的雾霾污染目前还没有明确的答案。因此,利用美国国家极地轨道合作卫星搭载的可见光红外成像辐射仪（national polar-orbiting partnership.s visible infrared imaging radiometer suite, NPP-VIIRS）获取的夜间灯光数据,在量化城市蔓延的基础上构建面板数据模型,探究城市蔓延是否会对城市雾霾污染产生影响,并利用中介效应模型验证城市蔓延影响雾霾污染的驱动机制。研究结果表明,夜间灯光数据可以有效地量化与表征城市蔓延,且中国的城市蔓延在一定程度上加剧了雾霾污染。此外,城市蔓延主要通过集聚效应、土地城镇化效应、产业结构效应等途径影响雾霾污染。
关键词：城市蔓延; 雾霾污染; 细颗粒物（PM2.5）; 夜间灯光遥感; NPP-VIIRS
《西北干旱区生态脆弱性时空演变分析》
《生态学报》. 2021,(12)
张学渊1 魏伟1 周亮2 郭泽呈1 李振亚1 张静1 颉斌斌3
摘要：西部大开发政策实施以来，随着社会经济的发展和环境政策的调整，西北干旱区生态环境发生深刻变化。本文基于西北干旱区生态本底特征，选取土壤、地形、气候并结合夜间灯光数据构建西北干旱区生态脆弱性评价体系，运用空间主成分分析法（SPCA）、地理探测器对西北干旱区2000、2007、2012、2018年生态脆弱性时空演变及驱动力进行分析。结果表明：（1）从西北干旱区生态脆弱性时空演变特征来看，研究区生态脆弱性以重度脆弱性为主；从不同土地利用脆弱性来看，微度脆弱区以草地、林地为主，轻度脆弱区以草地为主，中度脆弱区和重度脆弱区以未利用地为主，18年来研究区生态脆弱性整体保持不变；（2）影响西北干旱区生态脆弱性分异的主导因素包括土壤有机质含量、地形位指数、气温、降水、夜间灯光指数，各因素对生态脆弱性的平均决定力分别为0.63、0.36、0.27、0.26和0.22。（3）基于生态脆弱性监测结果和驱动因素分析，将西北干旱区划分为5个生态功能区：生态核心保护区、生态综合监测区、生态优化关注区、生态恢复治理区、生态潜在治理区，并提出相应管理方案。本研究可以为干旱区生态环境保护提供借鉴。
关键词：生态脆弱性; 夜间灯光数据; 空间主成分分析; 地理探测器; 西北干旱区
《基于夜间灯光数据的快速城镇化地区城市扩展与重心演变分析——以河南省为例》
《世界地理研究》. 2019,28(01)
彭建1,2 李慧蕾1 刘焱序1 胡熠娜1 杨旸2
1.北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室
2.北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院城市人居环境科学与技术重点实验室
摘要：雄安新区的设立对于调整、优化京津冀城市空间结构具有深远的历史意义。面向"生态标杆"的新区建设理念,生态安全格局识别及优化是保障雄安新区生态安全、实现可持续发展的基本空间途径。本文基于雄县、荣城、安新三县生态本底特征,选取并定量评估粮食供给、产水、土壤保持、生境维持和近水游憩5种生态系统服务,识别生态源地;利用VIIRS/DNB夜间灯光数据修正基于地类赋值的基本阻力面,并运用最小累积阻力模型识别生态廊道;最后基于现状生态安全格局,探讨绿色生态宜居新城目标下的生态安全格局优化策略。研究结果表明:雄安三县生态源地占到全区土地总面积的41.88%,包含14个生态源地斑块,主要分布在白洋淀周边;生态廊道总长度107.21 km,分4大组团呈环状分布;现有生态源地辐射面积占到全区的70.6%,在雄县县城周边新建辐射面积为227 km2的生态源地可满足全区85%的源地辐射面积规模要求。本文提出的生态安全格局优化方案可为雄安新区开发建设提供空间指引。
关键词：生态安全格局优化; 生态源地; 生态廊道; 生态系统服务; 雄安新区
《晋陕蒙能源区城镇化过程及其对生态环境的影响》
《地理研究》. 2013,32(11)
刘焱序1,2 吴文恒1 温晓金1 张东海2
1.西北大学城市与环境学院
2.陕西师范大学旅游与环境学院
摘要：研究能源区城镇化过程及其生态环境影响,对于更好地认识能源富集地区发展有重要的现实意义。利用1992-2009年的DMSP/OLS夜间灯光数据,建立晋陕蒙能源区城镇化形态的年尺度时间折线图,探究其空间过程与动态强度,并用与NPP价值量成正比关系的植被固碳释氧效应反映生态环境影响。结果表明,城镇化过程在空间上的总强度不断上升,但单位面积强度有所波动,其形态趋于边缘复杂化和布局分散化;大部分区域NPP价值量与城镇化强度均在增加,少数城镇化快速增长区域NPP价值量下降。说明城镇中心的植被固碳释氧效应虽因不透水面增大而有所降低,但城镇化进程并未降低区域整体的固碳释氧服务功能。能源区良好生态环境的客观需求和发展积累的大量资金可能有益于推动城镇化区域的生态建设。
关键词：城镇化; 灯光强度; NPP价值; 晋陕蒙能源区
《基于最小累积阻力模型的广东省陆域生态安全格局构建》
《生态与农村环境学报》. 2019,35(07)
陈德权 兰泽英 李玮麒
广东工业大学管理学院
摘要：在城市化进程加快推进的背后各式生态问题日益凸显,生态安全与生态文明建设成为当前社会发展的一个重要方向。构建区域生态安全格局对地区生态安全保障与规划意义明显。基于生态文明建设"以人为本"的思想,从生态需求角度构建耦合居民生态需求的源地评价体系,尝试利用夜间灯光指数和不透水表面指数共同校正阻力面,利用最小累积阻力模型识别生态廊道网络,最后结合各生态组分构建广东省陆域生态安全格局。结果显示广东省重要性程度高的生态用地斑块面积占全省土地总面积的61. 17%,其中,生态源地面积占全省土地总面积的29. 59%。各类生态廊道共同构建了"一带多廊两防护"的蛛网式辐射分布网络。利用自然保护区数据从侧面验证了生态安全格局构建的有效性,同时也发现结合多元数据共同校正的阻力面更为合理。广东省生态安全保障的现实路径可以从污染治理、生态修复和源地保持等方面入手。生态源地和生态廊道应成为优先重点生态保护区,建成区周围的次重要生态用地可以优先建设公共生态服务设施,减轻来自中心城区的高强度生态需求。
关键词：生态安全格局; 最小累积阻力模型; 生态需求; 生态服务; 广东省
《基于“质量-风险-需求”框架的武汉市生态安全格局构建》
《应用生态学报》. 2019,30(02)
黄隆杨1 刘胜华1 方莹1 邹磊1,2
1.武汉大学资源与环境科学学院
2.江西省有色地质勘查局
摘要：生态安全格局旨在维护景观格局的整体性与生态过程的连续性,以保障城市生态安全.当前的生态源地识别方法缺乏对生态用地退化风险以及人类生态需求的考虑.本研究以武汉市为例,从生态用地质量、生态退化风险以及生态需求3方面计算生态用地的综合价值以识别生态源地,根据土地利用类型和夜间灯光数据构建基本生态阻力面,基于最小累积阻力模型识别潜在生态廊道,基于电路理论识别生态"夹点",在此基础上构建了"四横三纵十组团"的武汉市生态安全格局.结果表明:武汉市生态源地面积为2138.2 km2,占市域面积的24.9%,以水域和林地为主,呈组团形态集中分布在市域南北.生态廊道总长度为1222.42 km,其中,水生廊道566.75 km,陆生廊道为655.67 km,水生廊道贯穿市域呈十字型构架,陆生廊道呈环状分布在市域四周,整体上呈现出"四横三纵"的空间格局,生态廊道上共有生态"夹点"44处,以中心城区为核呈环状分布格局.现有保护空间基本落入生态源地范围,证明了识别框架的生态意义,能够为都市区域生态安全格局的构建提供一个量化框架,以指导相关的城市空间规划。
关键词：生态安全格局; 生态源地; 生态廊道; 生态夹点; 最小累积阻力模型; 电路理论; 武汉市
能源
《江苏省人口城镇化与能源消费CO2排放耦合协调度时空格局及影响因素》
《经济地理》. 2021,41(05)
李建豹1,2 黄贤金3,4 揣小伟3 孙树臣5
摘要：基于耦合协调度模型、探索性数据分析和LISA时空跃迁分析,探究2006—2017年江苏省人口城镇化与能源消费CO2排放耦合协调度的时空格局,并构建空间滞后面板Tobit模型,分析其影响因素。结果表明:（1）2006—2017年,江苏省人口城镇化与能源消费CO2排放耦合协调度呈上升趋势,耦合协调度类型由良好耦合协调转化为优质耦合协调。耦合协调度存在明显的区域差异,总体呈东部>西部>中部、南部>北部的趋势,空间格局较为稳定。耦合协调度绝对差异总体上呈减小趋势,相对差异与绝对差异变化趋势基本一致,空间集聚性呈波动变化趋势。（2）空间滞后面板Tobit模型结果表明:年末总人口与空间因素对耦合协调度具有显著的正向作用,人均GDP和碳排放强度对耦合协调度具有显著的负向作用,第二产业比例对耦合协调度具有负向作用,但不明显。
关键词：人口城镇化; 能源消费; 碳排放; 耦合协调度; 夜间灯光数据; 新型城镇化; 绿色低碳发展
《基于夜间遥感和POI的荆门市能耗空间定量化分析》
《地球信息科学学报》. 2021,23(05)
高楠楠1,2 曾辉1 李芬2,3
1.北京大学深圳研究生院
2.深圳市建筑科学研究院股份有限公司
3.中国城市科学研究会
摘要：以全球变暖和极端气候为主要特征的气候变化已成为世界各国普遍关注的重大环境问题,全球性的碳排放问题亟待解决已是非常明确的科学共识。然而城市能源消耗尤其是在街道街区尺度能源消耗空间定量化研究目前较少,不利于城市采取精准控制、优化能源结构和减少碳排放措施。本文以资源型城市荆门作为案例城市,以夜间遥感数据、POI等空间数据为基础,定量化分析影响交通、产业和建筑部门碳排放的关键因素车流量、建筑面积和主要用能企业的空间分布数据,实现城市能源消费街道尺度空间可视化,并探讨城镇化和工业化对街道尺度城市能源消费的影响。结果发现工业部门能源消费的持续增长是该市能源消费总量增长的主要驱动因子,72个乡镇（街道）中,以产业能耗为主的10个乡镇（街道）占荆门市能源消费总量达68%。荆门市总用能量在2005—2015年增长82.82万tce,然而同时用能量高于10 000 tce的乡镇减少了4个,说明荆门市能源消耗提高并呈现集中化趋势。研究结论能够填补以城市或城区为最小单元统计城市能源消费情况所不能发现问题,提出了更加精准的降低荆门市能耗的途径,以期为同类中小资源型城市转型实现绿色发展提供借鉴。
关键词：气候变化; 能源消费; 夜间遥感; 城镇化; 空间数据; POI; 街道尺度; 能源消费部门
《中国能源碳足迹时空格局演化及脱钩效应》
《地理学报》. 2021,76(01)
潘竟虎1 张永年1,2
1.西北师范大学地理与环境科学学院
2.兰州大学经济学院
摘要：利用DMSP-OLS夜间灯光数据和碳排放统计数据,构建碳排放面板数据模型,模拟了2000—2013年中国的碳排放量。运用探索性时空数据分析（ESTDA）框架体系,从时空交互视角分析2001—2013年碳足迹的空间格局和时空依赖动态演化;利用改进的Tapio脱钩模型对3个时间段336个地级单元环境碳负荷与经济增长之间的脱钩效应进行综合分析。研究表明:①2000—2013年,中国的碳排放在时空演变上既表现出稳中有进的总体特征,也存在快速增长的阶段特征。②碳足迹和碳赤字均呈逐年增长趋势,年均增长率分别为4.82%和5.72%;碳足迹和碳赤字整体北方大于南方,不同的行政单元尺度下碳足迹和碳赤字空间异质性特征明显。各地级单元碳足迹变异系数逐步增大,存在极为显著的空间自相关特征。③LISA时间路径相对长度北方大于南方,且呈由沿海地区向中西部地区递增的趋势;LISA时间路径弯曲度整体上则由沿海地区向内陆地区递减。④综合脱钩指数整体以弱脱钩型为主,但弱脱钩型城市数量持续减少,扩张连接、扩张负脱钩区域数量逐渐增多且向中西部及东北地区聚集分布;全国平均脱钩弹性值逐步增长,变异系数持续下降。
关键词：能源碳足迹; 碳排放; 夜间灯光; 脱钩效应; 时空动态; 探索性时空数据分析
《基于夜间灯光数据的黄河流域能源消费碳排放时空演变多尺度分析》
《经济地理》. 2020,40(12)
吕倩1 刘海滨2
1.北京信息科技大学信息管理学院
2.中国矿业大学(北京)管理学院
摘要：采用四步法对DMSP-OLS和NPP-VIIRS夜间灯光数据进行融合校正,得到1995—2016年黄河流域长时间序列夜间灯光数据集,结合省级能源消费统计碳排放数据,构建黄河流域多尺度碳排放估算模型。利用构建的估算模型和探索性空间数据分析方法从省级、市级、县级和栅格级对黄河流域能源消费碳排放进行时空演变特征分析。结果表明:①融合校正模型拟合优度为0.8354,满足精度要求;多尺度碳排放估算模型拟合优度达到0.8482,精度检验平均相对误差为17.25%,估算模型有效。②碳排放量呈现出显著连片扩张趋势;碳排放量较高省份为内蒙古、山西和河南;较高城市主要分布在山东、陕西和内蒙古。高碳县域基本维持在四川广元和内江,山西太原的清徐县,内蒙古的乌审旗和准格尔旗,山东枣庄、济宁和济南。③碳排放具有显著的空间正相关性;省级尺度全局相关性增长幅度最大;省级碳排放仅有甘肃呈现出LL集聚格局;城市聚集态势由内蒙古和山东的高碳聚集区以及甘肃和青海的低碳聚集区引起;县域聚集态势由高碳聚集区和低碳聚集区引起。
关键词：黄河流域; 碳排放; 夜间灯光数据; 高质量发展; 绿色低碳发展; 探索性空间数据分析
《华北矿业型城市长序列能源消费碳排放特征》
《中国矿业》. 2020,29(09)
邵克俭1 董东林1 林刚1 刘贺丹2 徐祚荣1 陈金平1
摘要：区域视角的长序列能源消费碳排放特征研究对低碳减排政策的制定具有一定意义。针对中国地市级及以下尺度数据难以获取、统计标准存在差异、从时间长序列角度对矿业型城市能源消费碳排放的研究较少等问题,基于夜间灯光影像数据模拟估算了1995～2017年华北矿业型城市能源消费碳排放量,对矿业型城市进行多维研究,分析不同矿业型城市碳排放的差异性。结果表明:能源消费碳排放量较高的矿业型城市为成长型煤炭型、再生型铁矿型、成熟型铁矿型以及成熟型煤炭型中的张家口市、忻州市和赤峰市;强度效应是促使能源消费碳排放量与经济增长脱钩的重要手段,结合人口效应、规模效应的调控,通过科学的低碳减排政策,能够有效地控制能源消费碳排放量的增加,加快矿业型城市的经济转型。
关键词：夜间灯光数据; 能源消费碳排放; 华北地区; 矿业型城市
《基于DMSP/OLS夜间灯光数据的1995-2009年中国地级市能源消费动态》
《地理研究》. 2014,33(04)
吴健生1,2 牛妍1 彭建1,2 王政3 黄秀兰1
摘要：能源是国民经济发展的重要支撑,便捷准确地获取能源消费时空动态信息,对于合理制定能源政策具有重要意义。基于DMSP/OLS夜间灯光数据和能源统计数据之间的定量关联,在地级市尺度上模拟了中国1995-2009年能源消费的空间格局,并采用空间自相关分析探讨其时空动态特征。研究表明:基于DMSP/OLS夜间灯光数据模拟中国各地市能源消费具有一定的可行性,该数据能够比较可靠地反映能源消费的时空动态;1995-2009年中国大多数地市的能源消费量较低,中低强度能源消费区土地面积占全国72.66%,高能源消费强度区集中分布在中国东部地区;中国能源消费量存在显著的空间集聚性（历年Moran’s I指数都大于0.4）,全国地级市能源消费"高—高"聚集和"低—低"聚集现象明显。
关键词：DMSP/OLS; 能源消费量模拟; 空间自相关分析; 地级市
《基于夜间灯光数据的中国能源消费碳排放特征及机理》
《地理学报》. 2013,68(11)
苏泳娴1,2,3 陈修治4 叶玉瑶1 吴旗韬1 张虹鸥1 黄宁生2 匡耀求2
摘要：本研究基于DMSP/OLS夜间灯光影像实现了1992-2010年以市级为基础单元的我国碳排放估算,弥补了统计数据不全、统计口径不一的缺点。从全国、4个经济区和6大城市群3个层面的碳排放分析结果显示,我国CO2排放总量持续增长,各地区、省市增速各不相同,空间聚集程度越来越明显,基本形成了"东部沿海城市高高集聚,西部欠发达城市低低集聚"的格局。人均碳排放强度基本呈现为"东部>东北部>西部>中部",单位GDP碳排放强度则呈现为"东北部和西部较高"、"东部和中部较低"。GDP增长是决定CO2排放总量增长的主导因素,而能源结构、能源利用效率、产业结构是影响碳排放强度的主要原因。对于西部和东北部等以能源和重工业为主导产业的城市,其减排策略应着重能源结构优化和能源利用效率的提高。对于东部和中部等以技术、劳动密集型和轻工业为主导产业的城市,其减排策略应侧重于产业结构调整和转型升级。
关键词：碳排放; 时空变化; 机理; DMSP/OLS夜间灯光影像; 遥感
《基于DMSP/OLS夜间灯光数据的新疆1992—2013年能源消费研究》
《国土资源遥感》. 2019,31(01)
范小晶1,2张永福1,2程珍珍1,2
摘要：采用1992—2013年间DMSP/OLS夜间灯光数据与新疆统计年鉴数据相结合,并应用数学统计分析的方法,选取以灯光面积和总DN值为自变量模拟的算法,构建了新疆的能源消费空间模型。在考虑降尺度修改模型的基础上模拟了新疆地州市级的能源消费数据,并对年均模拟值数据空间分布差异进行分级,其中昌吉回族自治州、乌鲁木齐市、塔城地区和喀什地区的能源消费等级相对较高。本研究为新疆能源消费动态监测提供了新的方法支持。
关键词：DMSP/OLS夜间灯光数据; 能源消费; 回归分析; 空间化
《基于DMSP/OLS夜间灯光数据的中国能源消费碳排放研究》
博士论文.2015
苏泳娴
中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)
摘要：2008年中国成为世界上最大的碳排放国,巨大的碳排放总量和较高的增速,使中国面临着前所未有的减排压力。中国各区域经济社会发展和能源消费结构存在很大差异,如何科学准确地测算和分析不同区域碳排放的时空变化,揭示其机理问题,是未来明确减排目标、科学制定减排规划的根本前提。目前大部分研究主要依据国家统计局及下属部门发布的统计数据开展的,但是由于国家级、省级、市级三个层面统计数据的不一致性以及市级或更小尺度的统计数据严重缺失,给我国制定准确、系统、差异化的碳减排计划带来较大困难。因此,急需利用新的空间信息获取手段,实现我国碳排放的规范性评估。DMSP/OLS夜间灯光数据,能够有效地探测到城市夜间灯光甚至小规模居民地、车流等产生的低强度夜间灯光,是监测人类活动强度的良好数据源。DMSP/OLS夜间灯光数据可用于碳排放量的估算,这一结论已被国外学者证明。但目前利用DMSP/OLS夜间灯光数据估算碳排放量的研究较少,研究尺度大多为全球、国家、省级层面,市级尺度较少,且研究内容仅停留于碳排放总量的探讨。因此,该类研究处于起步研究阶段。本论文针对目前各地区碳排放统计口径不一致、市级数据严重缺失的现状,基于DMSP/OLS夜间灯光数据,构建了一套快速准确监测地级市能源碳排放的定量测算方法,并分析不同发展阶段和发展模式的城市其地区能源碳排放的时空格局变化差异,从经济区、城市群、典型省市等3个层面,深入研究政府政策、能源结构、产业结构等因素与碳排放密度的内在关系,揭示其主要影响机理,在此基础上制定差异化的、地区化的减排策略指引。（1）建立了基于DMSP/OLS夜间灯光数据快速准确提取城镇建设用地的邻域分析方法。该方法主要基于Neighborhood Statistics原理,利用Arc GIS平台提供的Neighborhood Statistics表面分析工具,借鉴地形起伏度分析方法,通过多个栅格的复合运算,从DMSP/OLS夜间灯光数据中快速准确提取城镇建设用地。以TM遥感影像分类结果为验证显示,该邻域分析方法的提取的建设用地图斑面积与TM提取结果相近,均方根误差为193.56个象元数,平均相对精度为87.21%,平均kappa系数为0.731,而且景观形状指数、聚集度指数、边缘面积比和连接度指数相关系数（R2）分别达到0.46、0.38、0.82和0.96,形状相似度高。与全局阈值法和局部优化法等其他阈值法相比,邻域分析方法提取精度高,而且尽量减少了大斑块夜间灯光的发散影响以及提高了小斑块城市建设用地的提取精度。（2）构建了一套快速准确监测地级市能源碳排放的DMSP/OLS定量测算方法。该方法利用建设用地边界切割DMSP/OLS夜间灯光数据,获取各省市建设用地范围内的夜间灯光总值,与相应的能源CO2排放量统计值进行拟合分析,构建了一套快速准确监测地级市能源碳排放的线性模型。利用能源CO2排放量统计值进行验证显示,夜间灯光数据总值（SDN）与能源CO2排放量统计值具有较好的线性相关关系（R2=0.818）,模拟所得能源CO放量的均方根误差（RMSE）为943.79万t,相对误差（RE）为7.65%,可用来开展全国能源CO2排放量的时空特征研究。（3）开展了全国能源CO2排放量时空变化特征研究。1992-2010年,我国能源CO2排放总量持续增长,由1992年的14.92亿t增长到2010年的101.23亿t,年均增速11.22%。各地的增长速度各异,趋势指数SLOPE显示,能源CO2排放量较快增长型和迅猛增长型城市主要集中分布于东部沿海和经济较发达的内陆地区,较慢增长型和缓慢增长型城市则主要集中分布于西部地区以及东北部、中部的欠发达地区。空间相关指数全局Moran指数显示,全国能源碳排放总量空间聚集程度越来越明显。进一步利用LISA指数对1995、2000、2005、2010年全国能源CO2排放量进行局部分析发现,在经历了高高集聚区数量的增加和规模的不断增大以及低低集聚区的逐渐破碎化和规模不断减小后,最终在2010年形成了形成了“东部沿海城市高高集聚,西部欠发达城市低低集聚”的格局。（4）开展了全国能源CO2排放量影响机理研究。分别从经济区、城市群、典型城市等3个层面,借助总量、人均碳排放强度、单位GDP碳排放强度等指标,对影响能源碳排放的机理因素进行分析。结果表明:东部、中部、西部、东北部四大经济区碳排放总量变化与经济发展趋势（GDP）、国家经济政策调整密切相关,六大城市群作为东部、中部、西部、东北部四大经济区域最有代表性的地区,也具有类似的碳排放变化趋势。人均碳排放强度基本呈现“东部>东北部>西部>中部”,单位GDP碳排放强度则呈现“东北部和西部较高”、“东部和中部较低”的格局。典型省市能源消耗总量与碳排放总量的时间序列双累计曲线,表明以北京和天津为代表的京津唐省市,其能源结构一直处于稳定状态;以广东和上海为代表的东部沿海省市其能源结构在2000、2005年之间得到有效改善;相反,西部、东北部、中部能源结构水平在2008/2009年有朝高能源消耗水平发展的趋势。分析认为,GDP增长是决定能源CO2排放总量增长的主导因素,而能源结构、能源利用效率、产业结构是影响碳排放强度的主要原因。（5）根据各地的经济发展水平、产业结构、能源利用水平,提出了差异化、地区化的碳减排策略。对于西部和东北部等以能源和重工业为主导产业的城市,其减排策略应着重能源结构优化和能源利用效率的提高。对于东部和中部等以技术、劳动密集型和轻工业为主导产业的城市,其减排策略应侧重于产业结构调整和转型升级。
关键词：能源碳排放; 时空变化; 机理; DMSP/OLS夜间灯光; 碳减排政策; 遥感
《基于卫星夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟》
《中国人口·资源与环境》. 2017,27(09)
马忠玉 肖宏伟
国家信息中心
摘要：中国能源统计数据"横向不可比,纵向不可加"现象依然突出,尤其是分省能源消费统计千差万别,给分省碳排放评估带来了较大困难,如何利用卫星遥感数据科学合理地估算中国分省碳排放是当前亟须研究的问题。本文运用DMSP/OLS全球稳定夜间灯光数据,在通过相互校正、年内融合和年际间校正等系列处理得到中国分省稳定夜间灯光数据的基础上,首先分别构建中国分省稳定夜间灯光亮度DN值与人均碳排放和单位面积碳排放之间的时空地理加权回归模型,两个模型整体效果均较好,拟合优度分别高达96.74%和99.24%;其次运用稳定夜间灯光亮度DN值对分省人均碳排放和单位面积碳排放进行时空模拟;最后运用人口规模和土地面积对分省碳排放进行估算。估算结果显示:（1）整体来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际值6.3349×109t较为接近,两个模型的相对误差均在0.5%以内。（2）分年度来看,所有年份的相对误差均在5%以内,2006年分省加总碳排放模拟值与实际碳排放6.2036×109t最为接近,绝对误差和相对误差均较小,两个模型模拟值的相对误差均为0.04%。（3）分省域来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际碳排放均非常接近,除海南和宁夏外,其余28个省区市的相对误差均在1%以内。（4）分年度分省域来看,以2013年为例,40%省份的相对误差在2%以内,70%省份的相对误差在5%以内。从整体、分年度、分省域、分年度分省域的估算结果来看,基于稳定夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟效果良好。因此,运用卫星夜间灯光数据可以较为准确地对中国分省碳排放进行估算和预测,为卫星遥感影像数据服务分省碳排放监测和评估提供一种补充性参考。
关键词：DMSP/OLS夜间灯光数据; 碳排放; 时空地理加权回归; 模拟
END
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审阅 | 沈梦露
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