基于夜间遥感图像灯光系数的城市繁华度分析

基于夜间遥感图像灯光系数的城市繁华度分析

赵姗

（成都理工大学，四川成都610059）

摘要：城市繁华度是衡量城市化进程的一个标准，对于不同规模的城市而言，GDP、人口、经济、城市建成区面积等作为重要的参考指标，这对于研究城市发展以及社会可持续发展等问题都至关重要。目前，遥感技术已经被普遍的应用到各行各业中。本文采用DMSP/OLS遥感数据，针对夜间遥感影像提取城市灯光信息，利用不同城市的灯光亮度反演城市繁华度，以期获得四川省各城市的城市化发展程度。

关键词：夜间遥感；灯光系数；城市繁华度；栅格叠加分析

1.研究区城市建设概况

本次研究对象为四川省各市，研究各市的城市繁华度能够参照的量有各市的GDP、人口总量、城市建成区等数据，由此综合可以大致判断出各个城市的城市繁华度，而实际的调查数据能够更加真实的展现各个城市的繁华度。

2018年，四川省经济总量达到40679.1亿元，从各地级市来看，成都、绵阳和德阳GDP继续领先，甘孜州GDP位列最末；从人口总量来看，四川省市辖区镇人口达百万及以上的地区有7个，，其中排名前三位的是：成都市、绵阳市、宜宾市。2018年，四川省各市城市建成区面积数据来看，成都市、绵阳市、泸州市位列前三。

2.四川省城市灯光数据分析

2.1遥感数据的获取与处理

本次研究选用DMSP的卫星遥感数据。DMSP/OLS夜间灯光影像可作为人类活动的表征,成为人类活动监测研究的良好数据源。[1]

本文以四川省为研究区域，通过图像的裁剪，获得四川省夜间影像。裁剪后得到四川省的灯光遥感影像，并且加载四川省市级行政区划线。将遥感影像导入ARCGIS中，对城市灯光信息进行提取。采用分割法来提取城市的灯光数据，并将灯光数据进行重分类。

2.2用叠加法量化灯光指数分析城市繁华度

在得到城市建成区的灯光数据之后，需要对城市面积和灯光面积数据进行叠加分析，用I来表示一个城市的灯光在其市所表现出的强度：

I=AREADN/AREA

其中，AREADN表示城市灯光灰度值在阈值之上所表现出的灯光所占面积，而AREA表示城市所在市总共的面积。本文选取城市灯光面积作为城市化指数的指标，选取城市所在地区所占面积作为参照指标。对于缺乏统计数据的地区,可通过计算灯光指数来估算其城市化水平,计算结果具有一定的参考价值。[2]

利用公式计算四川省各市的城市灯光表现I值，如表2-1。

表2-1四川省各市I值表

分析所得I值结果如上表所示，I的数值越大，表示所在地区城市繁华度越高。可以看到，四川省发展的由以成都为主的“成德绵”城市群建设，为全川的繁荣带来了巨大的影响。而川西的雅安、凉山州、阿坝州、甘孜州，由于地理、交通、环境等原因，受到影响并不大，发展处于较弱的水平，I值较低。

3.城市繁华度分析

3.1反演数据分析

灯光在一定程度上能够反映一个城市的繁华程度，利用各城市灯光表现系数能够清晰看到以成都为中心的城市群已经形成，并呈现出NNE方向发展的态势，向北方向连接德阳、绵阳、广元市，向南连接雅安、眉山、乐山市，这与四川省的城市发展战略是完全相符的。规划显示：未来15年成都城市群的经济增长速度将高于东部沿海各主要城市群，达到11%，这在中国城市化进程中将扮演着十分重要的角色。同时，城市化、产业升级、消费增长、全球化、低碳经济等五大因素将支撑四川未来几年的协调可持续发展。

3.2城市繁华度与总体规划对比

由分析数据可以看出，四川省如今的建设已经形成以成都为中心的城市群，其他地级市城市化进度逐步放缓的现状，这是符合总体规划的要求的。由灯光图可以看出，四川省城市发展现状是以成都为中心，川东城市灯光信息较多，占全市面积较大，I值较高；而川西灯光信息较少，占全市面积较低，I值较低，这与川西地理环境山多而险峻，导致交通条件较差，建设难度大有关；川北地势较平坦，有多条铁路干线经过，人口流动多，经济发展较快。结合总体规划看城市化进程，成都作为省会城市，负载有巨大的人口、经济、资源。所以成都的城市化规模符合总体规划，而其他地级市的城市化进程都略有放缓，这种现状与国家“放缓城市化进程的速度”、四川省“处理好全省布局与重点区域、产业与城镇、城市与农村的关系”等重大决策息息相关。虽然其他地级市城市规模并不大，但他们所承载的人口、经济并不少，如果加快城市建设，只会使得有更多的“空城”出现，而过于强调城市的规模，势必会占用更多的农用地、林地、耕地，这也使得城市的后备资源不足、使得城市和农村的关系失衡。而其他地级市通过灯光分析可以看到，对于一个三、四线城市来说，其城市繁华度并不低。所以，通过对比分析，四川省各城市的繁华现状是符合总体规划的。

参考文献

[1]ElvidgeC,SuttonP,TurtleB,etal.ChangeDetectioninSat-elliteObservedNighttimeLights:1992-2003[C]//UrbanRe-moteSensingEvent.Paris,IEEE,2007,1-4.

[2]ZhuoLi,ShiPeijun,ChenJin,etal.ApplicationofCompoundNightLightIndexDerivedfromDMSP/OLSDatatoUrbani-zationAnalysisinChinainthe1990s[J].ActaGeographicaSinica,2003,58(6):893-902.[卓莉,史培军,陈晋.20世纪90年代中国城市时空变化特征——基于灯光指数CNLI方法的探讨[J].地理学报,2003,58(6):893-902.].

作者简介：赵姗（1996.10-），女，河南省三门峡市灵宝市人，单位：成都理工大学，学位：大三本科在读，研究方向：土地资源管理。